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発明の名称 半導体製造ラインの構成方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−29368
公開日 平成6年(1994)2月4日
出願番号 特願平4−182112
出願日 平成4年(1992)7月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 岩崎 武正 / 片柳 隆弘 / 下社 貞夫
要約 目的


構成
4種類の設備(19、20、21、22)を用いて設備組み合わせモジュールを作成する。また、工程フローの分析から5つのモジュールパターンを抽出した。さらに、モジュール内設備を2台構成としレイアウト配置モジュールを構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】半導体のような多層構造の製品を生産するために、作業工程を繰り返しながら製品を生産するラインにおいてラインを構成する設備を一連の形成層を加工する処理単位に、4種類の設備を組み合わせることを特徴とする半導体製造ラインの構成方法。
【請求項2】請求項1の4種類の設備のモジュールとして■酸化、拡散、低圧CVD設備→ホトリソ設備→ドライエッチ設備→アッシャ除去設備■酸化、拡散、低圧CVD設備→ホトリソ設備→インプラ設備→アッシャ除去設備■常圧・プラズマCVD設備→ホトリソ設備→ドライエッチ設備→アッシャ除去設備■スパッタ設備→ホトリソ設備→ドライエッチ設備→アッシャ除去設備■異物・外観検査設備→測長検査(寸法・膜厚)設備→分析設備→特性検査設備のパターンとした組み合わせを特徴とする半導体製造ラインの構成方法。
【請求項3】請求項2の組み合わせに当たっては、生産ライン全体の生産速度を確保するために、モジュールを構成する個々の設備の能力バランス、メンテナンス、トラブル時を考慮し、各設備を2台または、それ以上にして組み合わせたモジュール構成を特徴とする半導体製造ラインの構成方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体のような多層構造の製品を製造する設備において、その形成層に合わせた一連の設備を4種類の設備で組み合わせる方法と、そのパターン及びラインを構成させるのに当たっては、各設備を2台以上で構成させる方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】これまでにあっては、ライン内の設備構成に関して、特開昭61−249235号公報に記載されているように、ラインに導入する設備に対し、設備選択上の制約条件を入力することによって、最適な設備構成案が得られるといった方式がある。また、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。
【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号公報が挙げられる。図8は、同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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭61−249235号公報による設備構成案は、製造ラインを設計するに当たって、制約条件からどの設備を何台用いれば良いかを算出するが、実際のライン設計に当たっては、設備のメンテナンス、トラブル等を吸収できるようなライン案を設計する必要があるため、レイアウト案まで考慮して設備構成案を作成する必要がある。また、特開平1−234979号公報による場合は、個々の設備をレイアウト配置していく方法である。しかしこの方法では、設備を組み合わせて配置を考えるような生産ラインのレイアウトに関しては、その設備の組み合わせ及び組み合わせ台数が無数にあることから、その中から最適な組み合わせを抽出して、最適なレイアウト案を作成するのには適していない。特開平2−78243号公報による場合は、加工処理順に設備の組み合わせを考慮してはいるが、具体的な組み合わせパターン及びライン全体への設備配置に関しては考えられていない。
【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、生産するラインを構成する設備を製品及びラインの持つ特性を考慮し、組み合わせ、管理単位を供することにある。
【0007】本発明の第2の目的は、第1の目的で得られた設備の単位を、製品の持つ特性に合わせ、膨大な設備の組み合わせからその組み合わせパターンを抽出することにある。
【0008】本発明の第3の目的は、実際のライン設計に当たって、設備のメンテナンス、トラブル等を吸収する設備配置の方式を供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的は、多層構造の製品の層形成の処理単位にラインを構成する設備を組み合わせることで達成される。更に、それらは全て4種類の設備を組み合わせることによって構成される。
【0010】上記第2の目的は、第1の目的を達成した4種類の設備の組み合わせに対し、請求項2で規定したような5つのパターンのモジュールに分類することによって達成される。
【0011】上記第3の目的は、各モジュールを構成する設備を2台以上にすることによって、設備の能力バランス、メンテナンス、トラブル等を吸収する。
【0012】
【作用】半導体のような多層構造の製品を生産するラインのレイアウトを設計するのに当たって、複数の設備からなる設備モジュール毎に配置することによって作成する。その際、無数にある設備の組み合わせの中から層形成単位に、4種類の設備に組み合わせを規定し、更に、5つのパターンのモジュールに分類することによって、容易にラインレイアウト配置することが可能になる。そして、モジュールを構成する設備を2台以上で構成させることから、設備の能力バランス、メンテナンス、トラブル等の問題を吸収することが可能になる。
【0013】
【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。
【0014】
【表1】

【0015】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。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19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、2台構成になっている。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。
【0016】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。また、配置に当たって図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27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。
【0017】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20、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。ここで、分離線9を入れる位置は設備台数、製造ラインの面積、設備投資額を勘案しながら人による判断、もしくは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。
【0018】
【発明の効果】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によりモジュールを作成するので、個々の設備を配置するよりも容易に配置設計を行うことができる。また、請求項3によってモジュールを構成する個々の設備を複数に設定しているので、このモジュールをもとにラインレイアウト設計を行えば、個々の設備の能力バランス、メンテナンス、トラブル等を吸収したラインを設計することができる。




 

 


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