JPH096409A - 生産ライン制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】作業者の操作等を必要とする設備と自動化対応
可能な設備を一つの領域に集め、保管設備内の被処理物
の工程や処理可能設備や処理条件を上位システムから制
御装置が取得する。この情報に基づき、自動化対応設備
は搬送設備で自動搬送する。非自動化設備へは受け渡し
設備までは搬送設備で搬送し、そこから作業者へ受け渡
し非自動化設備へ着工される。 【効果】人手と自動が混在したラインを制御システムで
管理することにより生産効率の向上や作業者の付帯作業
の低減による省人化が可能となるフレキシブルに富んだ
ラインを実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は処理時作業者を必要とす
る設備と自動化対応の設備が混在する生産ラインの自動
化制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】生産ラインにおける自動化は特開平３−
２４５９５７号公報として示されるように、作業効率向
上による省力化、スループット向上等を目的として製造
設備や搬送に関して積極的に進められてきた。しかし、
生産工程の中には作業者を必要とする工程があり、生産
ラインの自動化を進める上で障害となっている。例え
ば、検査作業には目視検査等の官能検査がある。製品の
処理よりも作業発生頻度は低いが、製品の品質維持する
には検査作業が必要である。また、検査の判定は単に規
格値による管理だけでなく、前回までの検査結果の状況
に基づく判断を要することもある。このように検査作業
に代表されるような技術的にも投資的にも自動化を進め
ることは困難な工程が存在するラインを対象に、自動化
を行う場合、人手作業を要する工程の作業領域と自動化
される設備領域をラインのなかで分離され、人手作業は
自動化の対象外として実現されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】コンベアラインなどに
代表されるフローショプは搬送機構や制御も簡略であり
自動化が容易である。しかし、前述のように自動化され
てない設備もしくは自動化のレベルの低い設備を用いた
作業が存在する工程を有するジョブショップ生産形態で
は多品種少量生産の製品を取り扱う。こういったライン
では製品の流れも複雑で効率の良い自動化ライン構築が
課題となる。

【０００４】また、検査作業等は製造設備の処理状態の
把握や、検査結果の製造設備への処理条件変更による結
果の反映等検査作業のみだけでは終わらないため、検査
に関する本作業に付帯する作業の自動化による効率化も
課題となる。

【０００５】さらに、自動化の低く自動化ラインには組
み込めない設備を自動化の進んだ設備と交換する場合で
も、制御装置の大きな改造を加えることなくフレキシブ
ルにシステム変更可能な自動化ラインを提供する必要が
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】半製品である被処理物を
一時保管する受け払い機構を有する保管手段と、前記被
処理物を処理する製造手段部と、前記処理物を作業者の
操作により処理する処理手段部と、前記被処理物を搬送
する搬送手段部と、作業者と前記搬送機構との前記被処
理物を受け渡しを行う受け渡し手段部と、これら全ての
手段をネットワークで接続されている制御手段部から構
成することによる自動化設備と、自動化されてない設備
もしくは自動化のレベルの低い設備を用いる。

【０００７】

【作用】作業者の操作等を必要とする設備と自動化対応
可能な設備を一つの領域に集め、保管設備内の被処理物
の工程や処理可能設備や処理条件を上位システムから制
御装置が取得する。この情報に基づき、自動化対応設備
は搬送設備で自動搬送する。非自動化設備へは受け渡し
設備までは搬送設備で搬送し、そこから作業者へ受け渡
し非自動化設備へ着工される。

【０００８】

【実施例】図１は一実施例であるライン構成を示す。

【０００９】１は同種の処理を行う製造設備群をまとめ
たジョブショップ生産形態を有する生産ライン（以下、
ベイと呼ぶ）である。ベイ１はベイ１以外から運びこま
れたり、ベイ１内で処理途中もしくは処理完了した被処
理物を複数個一時保管する受渡し機構を有する保管設備
１０２であり、ベイ内には一つ以上の工程を処理する製
造設備１０４が複数台存在し、保管設備１０２や製造設
備１０４間で被処理物を運ぶ搬送機構１０３と、検査設
備などの作業者を要する人手作業設備１０６と、さらに
作業者と搬送機構との被処理物の受け渡しを行う受け渡
し設備１０５を配置し、さらにこれらとネットワークに
より接続されベイ内に存在する被処理物のトラッキング
や製造設備１０４や搬送機構１０３等の状態管理や動作
指示をリアルタイムで行う制御装置１０１から構成され
る。

【００１０】また、制御装置１はネットワークにより、
ライン内の被処理物の工程の進捗管理を行う進度管理シ
ステムと、処理を行う工程で処理可能な設備の指示なら
びに設備における製造条件を管理する製造条件システム
１０８と接続されている。ベイ１内で管理される被処理
物の情報をこれらシステムから取得する。

【００１１】半導体ラインを例に以下具体的に説明す
る。半導体ラインではホトリソグラフィやＣＶＤ（化学
蒸着）やエッチングや酸化拡散等、同種の処理を行う製
造設備をベイ単位に集める生産方式採用している。

【００１２】ホトリソグラフィの処理を行うベイを例に
とり更に説明する。半導体前工程生産ラインではキャリ
アカセットに被処理物である薄膜形成されたシリコンウ
ェハ複数枚収納され、一つの搬送単位（以下これをロッ
トと呼ぶ）を形成している。回路パターンを形成するた
めに製造設備で塗布、感光、現像の処理を行なわれる製
造設備がある。感光設備には回路パターンのもとになる
レチクルが複数枚収納することが可能であり、異なる品
種、工程を一つの設備で処理可能である。そして、処理
完了後は回路パターンの焼き付けが規格通りに処理され
ているか確認するため、パターン線幅の寸法検査、パタ
ーンと下地の膜とのズレが許容値内であることを確認す
る検査と、欠陥等を検査する外観検査等がある。特に外
観検査は金属顕微鏡によりウェハ表面の欠陥を作業者が
目視により確認するため、検査設備の自動化や、また自
動化ラインへ検査作業の取り込みが非常に困難である。

【００１３】そこで、図２に示すように、本発明の制御
システムによれば、ホトリソグラフィベイにおける自動
化と作業者を必要とする作業が共存するようなライン構
成が実現可能となる。

【００１４】図１、図２に基づいて本発明の制御システ
ムについて以下説明をする。

【００１５】図２にフォトリソグラフィベイの構成を示
す。ベイの中には自動化された製造設備１０４が配置さ
れ、搬送設備１０３によりロットが搬送される。自動化
されてない設備１０６は自動化された設備１０４とは別
のエリアに設備され、受け渡し装置１０５を介して搬送
設備１０３とのロットの授受を行う。通常、搬送装置に
はマニピュレータ付きの無人搬送車（ＡＧＶ）が用いら
れ、人手作業を要する自動化されていない設備１０６で
の作業が搬送車の走行もしくはウェハキャリアをハンド
リング領域にあると、作業中の安全確保が困難となる
が、今発明のようにエリアを分けることにより、作業者
と搬送設備が物理的に分離され、安全な作業環境を実現
できる。

【００１６】ベイ１以外のベイからロットを自動搬送設
備もしくは作業者により保管設備１０２に搬入される。
搬入時にはロットのロットＩＤを保管設備１０２が自動
認識し、制御装置１０１にネットワーク経由で報告す
る。制御装置１０１はロットＩＤをキーにして、進度管
理システム１０７から、ロットに関する品種コードや現
在の仕掛り工程コードやベイ１内で処理されるべきいく
つかの工程コードを取得する（図３参照）。さらに、製
造条件システムからは進度管理システム１０７から取得
したベイ内で処理すべき工程に対応した、処理可能ない
くつかの製造設備コードとその製造条件を取得する。

【００１７】制御装置１０１はこの情報とネットワーク
経由で取得したベイ内の設備の状態情報や、保管設備１
０２内のロットと状態や、製造設備１０４に仕掛ってい
るロットの状態から、ベイ内における生産スケジュール
を算出するか、あるいはライン作業者が計画した生産計
画に基づいて保管設備１０２内にあるロット順次処理し
ていく。

【００１８】その計画に基づいて、ある工程１のロット
を処理することが決定した時、工程１が処理可能な製造
設備１０４ａ〜１０４ｃのうち設備が製品待ちの状態ま
たは処理中ではあるが最も早く着工できる製造設備１０
４ａを選択する。そして、搬送設備１０３に対して保管
設備１０２から製造設備１０４ａにロットの搬送指示を
出し、自動搬送させる。ロットが製造設備１０４ａに投
入されたとき、制御装置１０１は製造設備１０４ａに対
して製造条件システム１０８から取得した製造条件をネ
ットワークを介してオンラインで指示する。

【００１９】製造装置１０４ａで処理が終了したら処理
の実績データを製造設備１０４ａから制御装置１０１に
オンラインで報告し、さらには進度管理システム１０７
にも報告し、制御装置１０１と進度管理システム１０４
のロットのトラッキング情報を更新する。そして、次の
工程２へと仕掛りが移行する。

【００２０】そして、図３のように仮に工程２が検査等
の作業者による作業である場合について、以下説明す
る。

【００２１】自動化された製造設備であれば、製造条件
システム１０８から取得する設備コードを用いて、搬送
設備１０３に搬送指示を出せばよい。しかし、ウェハ表
面の外観検査を行う金属顕微鏡等の完全に作業者の操作
を必要とするものや、ネットワークによる通信が可能で
あり一部の自動化が行われるが搬送設備１０３との受け
渡しが行えない設備等の場合にはこれら設備群を作業者
領域１０９に集める。搬送設備１０３と作業者１１０と
のロットの受け渡しは受け渡し設備１０５を介して行
う。この時、作業者領域１０９内の設備の設備コードは
受け渡し設備１０５の設備コードを製造条件システム１
０８に登録する。これにより、制御装置１０１は搬送設
備１０３に対して受け渡し設備１０５への搬送指示を出
すことが可能となる。

【００２２】また、作業者領域１０９にある設備１０６
ａが、自動化対応設備となり変更された場合でも、製造
条件システム１０８の設備コードを受け渡し設備１０５
から設備１０６ａに変更するだけで制御装置１０１には
何等ソフトを変更をせずにすむフレキシブルな自動化ラ
インが実現できる。

【００２３】次に、ホトリソグラフィベイにおける作業
を具体的に、自動化されていない設備を用いての作業を
説明する。

【００２４】フォトリソグラフィ工程では塗布装置によ
りウェハ表面に一様な感光性の薄い膜（フォトレジス
ト）を塗布形成し、露光装置により、レーザ光を回路パ
ターンを描画したレチクルを通してウェハ上の感光膜に
照射する。このとき、レチクル上のパターンに対応した
部分はウェハ上では影となり、レーザ光が照射されない
ため感光膜は化学変化を起こさないが、他の部分は化学
変化を起こす。さらに現像装置により化学変化を起こし
た部分の感光膜を溶解、除去することにより、回路パタ
ーンをウェハ上に形成する。

【００２５】回路パターンは例えば１６メガビットＤＲ
ＡＭではパターンの幅が最小０．５μｍ程度と非常に微
細なため、レーザ光照射時に、フォトリソグラフィ工程
の前に形成されたパターンとのずれや、焦点ぼけによる
線幅の広がり、またフォトレジストの厚みや感光特性の
ばらつき等に起因する感光不足などが発生する場合があ
り、製品の特性劣化、歩留まりの低下を招く一因とな
る。これを防止するため、通常、以下に述べる先行作業
と呼ばれる一連の作業を行い、ロットの処理を行う。

【００２６】処理するロットの全ウェハを処理する前
に、ロットの第１枚目のウェハのみパターンの形成を行
い、パターンの線幅や下地膜とのずれ等を走査型電子顕
微鏡や金属顕微鏡で測定を行う。正常に処理されている
ことが確認できればロット内の残りの全ウェハを処理す
るが、もしずれが生じている場合にはウェハ位置（オフ
セット値）や露光時間の微調整を行う。そして、線幅や
ずれが規格値内に収まるまで２枚目、３枚目のウェハを
処理し、収まった時点で全ウェハを処理する。また、フ
ォトレジストの塗布ムラや処理中に付着した異物等に起
因する欠陥等を全ウェハ処理後、抜き取りにより、金属
顕微鏡で行う。走査型電子顕微鏡や金属顕微鏡を用いて
の検査は官能検査の性格が強く、現在の技術では自動化
が困難であり、人手による作業となる。

【００２７】さて、受け渡し設備１０５に設備状態表示
装置や作業者入力装置を設置する。制御装置１０１で管
理するベイ１内の設備状態情報を設備状態表示装置に表
示することにより作業者に対し自動化ラインの設備状態
を、設備まで作業者が行かなくても把握可能となる。例
えば、前述した先行作業で、寸法を検査した結果を判定
する上で、製造設備の露光時間やオフセット値は製造設
備からネットワークを経由して、設備状態表示装置で確
認することができる。そして、検査結果設備の露光時間
やオフセット値を受け渡し設備１０５に設置した入力装
置から入力し、リモートコマンドで該当する製造設備の
処理条件のデータ変更を行う。また検査結果も入力装置
から行うことにより、オフラインの設備でも、入力装置
から制御装置１０１を介して上位のシステムに転送する
ことができ、受け渡し設備ですべての作業を行う事が出
来、作業効率が大幅に向上する。また、工場ラインのペ
ーパレス化へと貢献することが出来、さらに、作業ミス
等の低減効果もある。

【００２８】また同様な作業は例えば、ウェハ上に酸化
膜を形成する酸化工程での酸化膜の膜厚測定や、金属膜
を形成するスパッタリング工程での反射率測定等、半導
体の多くの製造工程に存在し、本実施例の方法が適用可
能である。

【００２９】このように自動化ラインに関する作業を受
け払い設備１０５に集約することができ、また検査作業
に付帯する作業の削減が図れ省人化につながる。

【００３０】受け渡し設備１０５から、作業者による検
査作業等行われる作業エリア内の被処理物仕掛情報をホ
ストにネットワーク経由で上げている。そのため、ベイ
１内での着工スケジュールを制御装置で計画する上で、
作業者領域１０９の作業者から指示を受けるか、あるい
はあらかじめ設定された最大仕掛り設定値に達する、も
しくはそれが予測された場合はあらたに作業者領域１０
９にロットを搬送設備１０３で搬送しないような他の工
程を優先的に処理するよう、スケジューリング変更を行
うことも可能となる。

【００３１】例えば、ベイ１に複数の工程フローで処理
されるロットが存在している場合、作業者領域１１０の
仕掛り最大値に達した場合、作業者領域１１０を通らな
い工程フローを優先的に処理されるように生産スケジュ
ールを変更する。これにより、作業者領域１１０の処理
がネックになりスループットの低減を防ぐことが可能と
なる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は作業者の操作等を必要とする設
備と自動化対応可能な設備を一つの領域に集め、制御シ
ステムで管理することにより生産効率の向上や作業者の
付帯作業の低減による省人化が可能となるフレキシブル
に富んだラインを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるシステムのブロック
図。

【図２】本発明の一実施例である生産ラインのブロック
図。

【図３】本発明の一実施例である制御システムが進度管
理システムや製造条件システムから取得するベイ内情報
ファイル構成の説明図。

【図４】非自動化設備を自動化対応の設備と交換した場
合の、製造条件システムの設備コードテーブルの変更部
の説明図。

【符号の説明】

１…ベイ、 １０１…制御装置、 １０２…保管設備、 １０３…搬送設備、 １０４…製造設備、 １０５…受け渡し設備、 １０６、１０７…進度管理システム、 １０８…製造条件システム、 １０９…作業者領域、 １１０…作業者。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増井 知幸 東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式 会社日立製作所半導体事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半製品である被処理物を一時保管する受け
   払い機構を有する保管設備と、前記被処理物を自動的に
   処理する製造設備と、前記処理物を作業者の操作により
   処理する設備と、前記被処理物の搬送設備と、作業者と
   前記搬送設備との前記被処理物を受け渡しを行う受け渡
   し設備と、 これら全ての設備とネットワークで接続されている制御
   装置からなることを特徴とする生産ライン制御システ
   ム。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前記受け渡し設備で、前
   記製造設備の処理状況や設備の処理条件パラメータを変
   更する機能を具備する生産ライン制御システム。
3. 【請求項３】請求項１に記載の前記被処理物を自動的に
   処理する製造設備と、前記処理物を作業者の操作により
   処理する設備とが別エリアに配置された生産ライン制御
   システム。
4. 【請求項４】請求項１に記載の前記搬送設備から前記受
   け渡し設備への搬入量から搬出量の差を管理し、ある一
   定量を越えた場合、前記搬送設備への搬送を押さえる機
   能を具備する生産制御システム。