JPH0684740A

JPH0684740A - 半導体製造ラインの構成方法

Info

Publication number: JPH0684740A
Application number: JP23447092A
Authority: JP
Inventors: Takemasa Iwasaki; 武正岩崎; Takahiro Katayanagi; 隆弘片柳; Sadao Shimosha; 貞夫下社
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体のような多層構造の製品を製造するライ
ンのレイアウトを設計するのには、設備の組み合わせモ
ジュール単位に製品の工程順に沿って配置する方法が最
適である。その時の最適なレイアウト方法及び物流方法
を抽出する。【構成】設備の組み合わせモジュール（４、５、６他）
の構成を考え、このモジュールを単位に、製品の工程順
序に沿って配置する。その際、設備の特性をモジュール
単位に考慮してレイアウト作成する方法。【効果】モジュール単位に、且つ製品の工程順序に沿っ
て、設備を配置することから搬送距離の短いレイアウト
を得ることができ、製品の製作期間が短縮でき、また、
個々の設備を配置するよりも容易にレイアウト配置がで
きる。更に、設備の特性を考慮したレイアウト配置を行
うので、実施例でも述べたように、高クリーンなクリー
ンエリアはより少ないスペースで済むようなレイアウト
配置ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体のような繰返し
作業の多い製品に対し、その製造フローに基づき、その
加工処理順序に設備を並べる方法に関するものである。
しかしながら、単純にこの方法では、加工処理の作業工
程数分だけ処理設備台数が必要となるため、設備台数が
膨大になる。そこで、本発明では、対象とする製品の製
造フローに沿って設備を並べながら、できるだけ少ない
設備台数で、且つ無駄なく、より具体的には、搬送距離
が短くなるような物流方法及びレイアウト配置に関する
ものである。また、配置に当たっては、設備の特性（重
量が重いため設置部位が限られる、配置部位のクリーン
度に規定がある、排気口・薬液供給等のユーティリティ
部位の必要性、振動のある部位への設置の不可など）を
考慮する必要がある生産ラインのレイアウトを作成する
場合において、有効な方法である。

【０００２】

【従来の技術】レイアウト配置方法としては、特開平１
−２３４９７９号公報に記載されているようにラインの
設備構成が既に設計されている段階で、レイアウト上の
最適化を狙った設備配置についての例があり、個々の設
備をラインに配置することが可能である。同じく特開平
２−７８２４３号公報に記載されているように処理効率
を向上させるため、同一工程に複数の設備を持ち、複数
工程設備を並列に配置し、搬送設備と結合することによ
って、連続処理を可能とするレイアウト方式がある。ま
た、特開平３−２６８１０４号公報によれば、全作業工
程を複数個の連続する作業群に分離し、この作業群を処
理する領域単位に配置を行うレイアウト方式がある。一
方、ラインを構成する設備に目を転ずると、月刊Ｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＷｏｒｌｄ１９９１．１０月
号に記載された「薄膜形成および微細加工装置の現状と
課題」によれば、製造過程の複雑化が進めば、加工処理
装置はマルチチャンバ方式の装置内での一貫処理化が進
むと考えられており、プロセスの組み合わせや順序の変
更など、自由度が高くなり、極めてフレキシブルな対応
が可能となると述べられている。

【０００３】更に、生産工程間の物の流れに着目し、本
技術と比較されるものとして特開昭６３−５７１５８号
公報と特開昭４９−１０７６７８号公報が挙げられる。
図８は、特開昭６３−５７１５８号公報に記載されてい
るライン化の原理を示した図である。繰り返しのある製
品の製造ラインにおいて、例えば、図８においては、繰
り返し工程Ａ、Ｂ、Ｃに着目して説明すると、１回目の
処理を、２回目の処理をで表示している。各工程の
前に繰り返し工程回数分のステーションを設置して仮想
の流れを想定する。これを実現するために、マルチステ
ーション１００を考案した。この方式をサークルライン
方式と呼んでいる。特開昭４９−１０７６７８号公報で
は、１組のプロセス工程を達成するための複数の設備を
グループ化して処理を行い、このグループ単位に設備を
配置することを規定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２３４９７
９号公報による場合は、個々の設備の最適レイアウト配
置をする方法である。しかしこの方法では、製品の流れ
に沿って設備を配置できる、組立ラインのようなレイア
ウト配置には適しているが、半導体のような繰返しの作
業の多い製品のレイアウト配置においては、ライン内を
複雑に行き来する搬送を制御しなければならなくなる。
特開平２−７８２４３号公報による場合は、連続処理を
可能とするレイアウト方式であるが、ライン全体のレイ
アウトを規定していないので、同様にライン内の搬送は
複雑になる可能性がある。また、加工処理順に設備の組
み合わせを考慮してはいるが、組み合わせパターンをラ
イン全体へどう設備配置するかについては考えられてい
ない。特開平３−２６８１０４号公報及び特開昭４９−
１０７６７８号公報による場合は、全作業工程を複数個
の連続する作業群に分離し、この作業群単位のレイアウ
トを考えてはいるが、群内配置は従来のレイアウトのま
まの考えであり、要するに全作業工程を分割した後、従
来の配置を行うにすぎない。一方、月刊Ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒＷｏｒｌｄによる加工処理装置に関する記
載は、あくまで１台の設備における一貫処理化であり、
設備の組み合わせという考え方はない。

【０００５】実際、半導体のような微細加工を行う製品
を製作するラインでは、超クリーンな環境を必要とす
る。この環境を維持、管理していくためには、維持単位
はできるだけ小さい方が良く、また、管理単位は大きい
方が楽である。このような特徴のある製品を製作するラ
インのレイアウトは、最適な管理単位、より具体的には
最適な設備の組み合わせを作成し、配置する方法が最適
である。従って、特開昭６３−５７１５８号公報に記載
されているようなサークルフロー方式では、ライン全体
を管理単位とするので実現化が難しい方式と考えられ
る。

【０００６】本発明の第１の目的は、対象とする製品の
製造フローに沿って設備を並べることによって、無駄な
く、具体的には、搬送距離が短くなるような物流方法を
供することにある。しかしながら、単純にこの方法で
は、加工処理の作業工程数分だけ処理設備台数が必要と
なるため、設備台数が膨大になり、製造ラインの面積、
設備投資額が大きくなるため、現実的でない。そこで、
本発明では、できるだけ少ない設備台数で最適なライン
レイアウト配置を行う物流方法を供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、第１の目的を達成
するために生産するラインを構成する設備に対して、設
備を組み合わせたモジュール単位でラインのレイアウト
配置を製品の工程フローに沿って配置を行うことにあ
る。

【０００８】本発明の第３の目的は、実際のラインのレ
イアウト設計に当たっては、請求項４で記述したように
設備の特性を考慮して設計する必要があることに対し、
設備を組み合わせたモジュール単位にも特性を考慮して
配置することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、生産ラインのレイアウト配置を行う際に、製品の
製造フローに沿って一連の加工処理単位に組み合わせた
設備のモジュールを配置することによって達成する。し
かしながら、これでは課題でも記述したように設備台数
が膨大になるので、組み合わせモジュールを単独もしく
は複数から配置ブロックを形成し、ブロック内のモジュ
ール間では複数回の搬送が生じても構わないが、このブ
ロック間では搬送が起きないようにする方法によって、
できるだけ少ない設備台数で最適なラインレイアウト配
置を達成する。その際、設備特性をモジュール単位に考
慮しながら配置を行うことによって、最適な配置が達成
することができる。

【００１０】

【作用】生産ラインのレイアウト設計を行う際に、一連
の加工処理単位に設備を組み合わせたモジュールを構成
させ、このモジュール単位に、製品の製造フローに沿っ
て、ライン配置を行うことによって、半導体のように繰
返し作業の多い製品の生産ラインのレイアウト設計に有
効な配置方法を得る。その際、モジュールを単独もしく
は複数から配置ブロックを形成し、ブロック内の同一モ
ジュールで複数工程の処理を行うことによってモジュー
ル間では複数回の搬送が生じても構わないが、このブロ
ック間では搬送が起きないようにする方法によって、設
備台数をできるだけ少なくする。更に、設備の特性を個
別設備から設備モジュール単位に考慮することによって
最適な配置が可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図１から図７及び表１を用い
て説明する。

【００１２】まず、本発明による半導体生産ライン設備
の組み合わせ方法について説明すれば、図１は半導体生
産ライン１にそのモジュール４、５、６他を次々に配置
したものである。配置の方法について、詳細は後で記載
するが、形成層単位に、工程の順序に処理の対応するモ
ジュールを並べている。図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅはその
パターンを示している。このパターンの詳細を表１に示
した。

【００１３】

【表１】

【００１４】半導体製造プロセスにおける加工処理は図
２に示すように、まず、回路パターンを焼き付けるホト
リソ工程１２を中心にパターン焼き付け後、ドライエッ
チング１３を行うかイオンを打ち込むインプラ工程１４
の処理が行われ、共にアッシャ除去工程１５を経て次工
程に進む。次工程に進む頻度は図中工程間に引いた矢印
の太さで表している。次にホトリソ工程１２に進む前の
工程は成膜であり、形成膜の種類によって酸化・拡散・
低圧ＣＶＤ工程１６によるもの、常圧・プラズマＣＶＤ
工程１７によるもの、スパッタ工程１８によるものに分
類でき、これに、表１におけるＥのパターンである検査
・分析に関する設備の組み合わせ考えることによって、
４種類の設備を組み合わせることによって一連の加工処
理が可能であり、また、その組み合わせパターンは５種
類に集約できる。更に、個々のモジュールの構成は、図
３に示すようにモジュール内搬送設備２３から処理ステ
ージ２４を経て処理設備１９、２０、２１、２２で処理
される。その際、拡大図（Ａ）に示すように処理設備１
９は、設備の能力バランス、メンテナンス、トラブル等
を考慮し、原則的には、２台もしくはそれ以上の構成に
なっている。また、モジュール内設備は、処理中の設備
の状態をモニタする監視システム２００とネットワーク
２０１で接続されており、モジュール内で製品が規格通
りに処理ができたか判定できる検査機能を有している。
例えば、この機能によって再生処理と判定された場合
は、再度同モジュール内で再生着工される。また、不適
と判断された場合は、表１におけるＥタイプモジュール
に搬送する等再調査する。しかし、各モジュール内で持
つ検査機能は、表１おけるＥタイプモジュールの処理機
能とは異なり、設備の性能向上やプロセスの安定化によ
って随時削減されていく機能である。また、モジュール
は、４種類の設備から構成されているので、容易に方形
状にモジュール内配置ができる。設備は、必要スペー
ス、管理面積の縮減等から常に、小型化を指向してお
り、モジュールも小型化されラインへの配置のフレキシ
ブル性が増大していくと考えられる。

【００１５】次に、この半導体製造設備のモジュールを
ラインレイアウトする方法について説明する。図１にお
いて上記で説明したようにして構成させたモジュール
４、５、６他は、その製造プロセスと処理能力及び生産
予定数量から配置必要モジュール数が算出される。これ
らの上記で記載した５パターン及び複数の同一モジュー
ルで構成されるモジュール４、５、６他は、その製造プ
ロセスに沿って、投入口３から投入され、モジュール間
搬送設備７を通して運ばれるウェハを加工処理する順に
モジュール４、モジュール５という順に配置する。ここ
でモジュール間搬送設備７は、図３における各モジュー
ルのモジュール内搬送設備２３と接続されており、搬送
先のモジュール内の処理ステージ２４が満杯の時は、そ
のモジュールには搬送せず、製品をバッファとして保管
する機能もしくはウェハストッカとの接続機能をを有し
ている。さて、ここでモジュール４の次に加工処理を行
うモジュール５は、モジュール６の位置にあっても良い
はずである。しかし、例えば、モジュール４の次に加工
処理を行うモジュール５に排気口・薬液供給等のユーテ
ィリティ部位の必要性のある設備が含まれていたなら
ば、ユーティリティエリア２のないモジュール６の位置
に配置することはできないので、ユーティリティエリア
２のあるモジュール５の位置に配置する。しかし、ユー
ティリティの配管等は、基本的には、床下等を用いるも
のとし、できるだけモジュールは、フレキシブルに配置
できるようにする。また、モジュールは方形状であるこ
とを前述したが、配置の際は、１番長い長手方向の距離
に合わせて正方形の形でのレイアウト配置を基本とし、
且つ、標準化を図るようにする。そのように配置すれ
ば、図４に示すように４つのモジュールにおいて、モジ
ュール内のホトリソ設備２０を図のように配置すること
によって、ホトリソ設備がその性格上必要とする高クリ
ーンな環境を図５に示すように集中高クリーンエリア２
７によって管理すれば、高クリーンなクリーンエリアは
より少ないスペースで済むようなレイアウトを容易に得
ることができる。モジュールの大きさの標準化は、前述
のように、設備は常に小型化を指向しているので先々容
易になっていくはずである。

【００１６】次に、上記によって構成された製造ライン
に対しての物流方法とその物流方法から考えたレイアウ
ト方法について説明する。まず、モジュール内配置とし
て、図１においてライン内で配置されるモジュールの１
つについて着目したものである図３のように、加工処理
順に酸化、拡散、低圧ＣＶＤ設備１９、ホトリソ設備２
０、ドライエッチ設備２１アッシャ除去設備２２の順に
並べ、モジュール内搬送設備２３から処理ステージ２４
を経て処理設備１９、２０、２１、２２へ搬送される。
次に、モジュール間搬送設備７を通してモジュール間搬
送が行われるが、その際、製品を流す時、全てのモジュ
ール４、５、６他を１回しか通らないものとすると加工
処理の作業工程数分だけ処理設備台数が必要となるた
め、設備台数が膨大になり、製造ラインの面積、設備投
資額が大きくなるため、例えば、図１において製造プロ
セスと処理内容から投入口３から投入されたウェハを、
モジュール４→モジュール５→モジュール４→モジュー
ル５→モジュール４→モジュール６のように流すことに
よってより少ない設備台数になるように流れを規定す
る。しかし、これを推し進め過ぎると、従来のラインの
物流の流れを示した図６のように投入口３から排出口８
まで複雑、且つ搬送距離の長いレイアウトに成ってしま
うので、例えば、図１において分離線９によって分けら
れる２つの区分１０、１１に分けられるスペースをブロ
ックとし、ブロック１０、１１間では搬送が起きないよ
うにレイアウトさせる。更に、分離線９を入れる位置は
仕掛り管理、流し方といった生産管理面ばかりでなく、
設備台数、製造ラインの面積、設備投資額といった制約
条件を勘案しながら人による判断、もしくはこれらの制
約条件を入力することによって自動的に設定されるシス
テムを用いて設定される。これによって図７に示すよう
に、投入口３から排出口８までの流れを規制することか
ら単純、且つ搬送距離の短いレイアウトを得ることがで
きる。このブロック化についてより具体的に説明する。
例えば、生産ラインをベース工程と配線工程の２つに分
けたブロック化で説明する。ここで、ベース工程とは、
半導体製品の中でもＡＳＩＣ（Application Specific I
ntegrated Circuit）と呼ばれる製品の生産ラインにつ
いて例にとると、この製品は顧客対応の一品一様の製品
であるが、この製品はライン初工程投入後、途中工程ま
では顧客に関係なく共通の仕込み工程を持ち、ある特定
の工程以降顧客別に対応して流されることを特徴として
おり、この仕込み工程をベース工程と呼び、仕込み工程
以降ライン払い出しまでを配線工程と呼ぶ。さて、この
２分割したブロックにおいては、ベース工程は、生産計
画に基づく平準化投入を行うのが通例であり、配線工程
は、顧客からの受注及びその納期情報に基づきラインへ
投入される。この２分割の効果として、ベース工程では
設備の高効率化を狙った流し方、配線工程では顧客納期
を考慮した短期間で製品を完成させる流し方と分けた管
理が可能になり、顧客対応にフレキシブルに対応できる
ようになる。また、図１に戻り、例えば、分離線９によ
って分けられる区分１０、１１をそれぞれベース工程、
配線工程とすると、配線工程ではしばしば生産の変動に
よって能力の過不足が生じるので、分離線を例えば、分
離線９９に移動させることが可能なモジュール配置によ
るレイアウトを行っておくことにより、この生産変動を
吸収することができ、よりフレキシブルな生産が可能に
なる。

【００１７】

【発明の効果】

（１）製品の製作期間が短縮できる。

【００１８】本発明によれば、生産ラインのレイアウト
配置を行う際に、請求項１、２により製品の工程順序に
沿って設備配置行うので、搬送距離の短いレイアウトを
得ることができ、製品の製作期間が短縮できる。

【００１９】（２）歩留向上が期待できる。

【００２０】（１）より搬送距離の短く、製作期間の短
縮が期待できるので、製品搬送に伴う異物付着、ライン
内での滞在期間が長期化による異物付着等の回避ができ
るので、歩留向上が期待できる。また、モジュール単位
に管理をしているので、処理エリアと作業エリア（人
間）を分離できるので、クリーンエリアの維持がし易く
なり、歩留向上が期待できる。

【００２１】（３）自動搬送車等自動化設備への対応が
容易になる。

【００２２】管理単位をモジュールにしているので、処
理エリアと作業エリア（人間）を分離できるので、自動
化設備への対応が容易にできる。工程間搬送は、モジュ
ール間搬送を考えているので、単純且つ容易に制御する
ことができ、自動搬送車等自動化設備への対応が容易に
なる。

【００２３】（４）設備の特性を考慮し、最適なライン
構成が得られる。

【００２４】実施例でも述べたように、設備の特性を考
慮したレイアウト配置によって、図５に示すように高ク
リーンなクリーンエリアはモジュール全体を高クリーン
エリアにする場合に比べ、１／４のスペースで済むよう
なレイアウト配置ができる等、最適なライン構成が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すライン構成図である。

【図２】工程フロー分析図である。

【図３】モジュールの詳細構成例（Ａタイプ）であ
る。

【図４】設備の特性を考慮したモジュール内配置であ
る。

【図５】集中管理エリアを持つモジュールである。

【図６】従来のライン内物流流れ線図である。

【図７】本発明によるライン内物流流れ線図である。

【図８】サークルライン方式の原理を示した図である。

【符号の説明】

１…半導体生産ライン、２…ユーティリティエリア、３…ウェハ投入口、４、５、６…設備モジュール、７…モジュール間搬送設備、８…ウェハ排出口、９…ブロック分離線、１０、１１…設備配置ブロック、１２…ホトリソ工程、１３…ドライエッチ工程、１４…インプラ工程、１５…アッシャ除去工程、１６…酸化・拡散・低圧ＣＶＤ工程、１７…常圧・プラズマＣＶＤ工程、１８…スパッタ工程、１９…酸化・拡散・低圧ＣＶＤ設備、２０…ホトリソ設備、２１…ドライエッチ設備、２２…アッシャ除去設備、２３…モジュール内搬送設備、２４…処理ステージ、２５…設備投入口、２６…高クリーンエリア、９９…ブロック分離線、１００…マルチステーション、２００…設備プロセス状態監視機構（システム）、２０１…ローカルエリアネットワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体のように繰返し作業の多い製品の生
産ラインにおいて、製造ラインを構成する設備に対し、
ある特定の機能面で規定し、単数もしくは、複数の設備
で組み合わせた設備群をモジュールと定義し、また、こ
のモジュールを搬送方法で規定し、単数もしくは、複数
のモジュールを組み合わせたモジュール群をブロックと
定義を行ない、一連の加工処理単位に複数の設備の組み
合わせでモジュールを作成し、モジュール内の設備を加
工処理順序に並べ、更に、同一モジュールを複数持ち、
このモジュール単位にライン配置を行い生産ラインを構
成する半導体製造ラインの構成方法。
【請求項２】請求項１のモジュールを用いて生産ライン
のレイアウト配置を行う際、製品の工程順序である製造
プロセスに応じて、工程順序に１つの製品の流れ生産が
でき、製品が上流から下流へ生産できるようにモジュー
ルを配置していく半導体製造ラインの構成方法。
【請求項３】請求項１の配置されるモジュールに対し
て、ブロック内のモジュール間では繰返し処理ができて
も、ブロック間では繰返し処理が起きないようにする配
置ブロックを形成し、製品の製造ラインへの初工程投入
から完成によるラインからの搬出まで、モジュール単位
にモジュール間搬送を行い、ブロック間では逆戻り搬送
が起らないようにした半導体製造ラインの構成方法。
【請求項４】請求項１の設備の少なくとも次の特性、
重量に基づく設置部位、配置部位のクリーン度規定、
排気口・薬液供給等のユーティリティ部位の必要性、
振動のある部位への設置不可）を、設備モジュール単
位に考慮したことを特徴とする半導体製造ラインの構成
方法。