(57)【要約】【課題】半導体製造工程のロット搬送において、搬送時間が搬送要求発生時点での台車所在に依存することなく搬送時間を一定時間以下に保証する。【解決手段】ロットおよび設備の稼働状況を収集管理する生産管理部１０２、設備の詳細情報を管理する設備情報収集部１０３、将来の生産計画を算出する生産計画算出部１０４、搬送システム１０７への動作指示を出すとともに、搬送システム１０７からの動作情報を収集管理する搬送機器制御部１０５および前述の各部より必要なデータを収集し搬送システム１０７内の台車数配分を計算し搬送機器制御部１０５に指示する台車配分計算部１０６からなる管理部１００を搬送システム１０７に接続する。それにより従来技術で問題になっていた、搬送開始時の搬送機器の所在分布や搬送パターンに依存する搬送時間のブレを削減することができる。【選択図】図１
2010247911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々基板を処理する複数の設備と、
前記複数の設備の各々を結ぶように設けられた搬送路と、
前記搬送路上にて前記基板を搬送する搬送機器と、
前記設備の近傍に設けられ、かつ前記搬送機器が待機する待機領域と、
前記複数の設備、搬送路および前記搬送機器を制御する管理部とを備え、
前記管理部は、
前記設備の稼働状況を管理収集する設備情報収集部と、
前記各設備の処理基板数を決定する生産計画算出部と、
前記搬送機器に対し前記待機領域での台車数を決定する台車配分計算部と、
前記搬送機器の状況を収集するとともに搬送機器に対して搬送指示を送信する搬送機器制御部とを有することを特徴とする搬送制御システム。
【請求項２】
前記台車配分計算部は、前記生産管理部で収集される各基板および各設備の情報、前記設備情報収集部で収集される設備の必要処理時間、前記生産計画算出部で生成される次処理ロット情報、および前記搬送機器制御部で収集される各待機領域間の搬送時間情報を基に各待機領域間の台車数を変更することを特徴とする請求項１記載の搬送制御システム。
【請求項３】
前記搬送機器制御部は、前記台車配分計算部で計算された台車配分を入力とし、前記台車配分を変更することを特徴とする請求項１記載の搬送制御システム。
【請求項４】
前記搬送機器制御部は、前記台車配分計算部で計算された台車配分を入力とし、搬送機器制御部で台車配分を変更することを特徴とする請求項１記載の搬送制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程において製品等のロットを自動搬送するための装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造工程では、ロットを搬送するために、軌道上に無人搬送車を自動走行させるようにした技術が知られている。例えば、図２に示す構成が考えられる。図２では、複数のステーション２０１と複数の設備１０１とを備えたエリア(ベイなどとも称される)２０２が多数設けられ、エリア２０２内、および複数のエリア２０２（エリアＡ〜Ｄ）間に、搬送機器２０３の移動経路となる搬送路２０４が敷設されて、搬送システム１０７が構成されている。この搬送機器２０３は搬送路２０４上を自動走行する有軌道台車であり、ロット（半導体ウエハを収納したカセット等）を搭載して設備１０１間、ステーション２０１間、または設備１０１とステーション２０１の間を搬送している。２０５は待機領域である。
【０００３】
さて、各ロットにはロットに固有の優先度が設定されており、優先度の高いロットは速やかに搬送させる必要があるが、特許文献１においては、図４に示す制御構成を用い、各エリア２０２に配置するエリアコントローラ４０１において、要求元のステーションがあるエリア２０２内の搬送機器２０３が該要求元のステーション２０１に移載可能な状態で到着するまでの到着予測時間と、該要求元のステーション２０１のあるエリア２０２外に存在する搬送機器２０３が該要求元のステーション２０１に移載可能な状態で到着するまでの到着予測時間とを算出、比較し、最短で到着する搬送機器２０３を複数のエリアコントローラ４０１を統括する統合コントローラ４０２を介して割り当てることにより、搬送時間の短縮を図っている。この処理の流れを図５に示す。
【特許文献１】特開２００４−２２７０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、特許文献１に示す特急ロットの優先搬送手法では、特急ロットの搬送指示が出た時点で初めて搬送指示を実行するポイントに最も早く到着すると予想される台車を割り当てて実行を行っている。このように、搬送要求を受けたあとで台車を割り当てようとすると以下のような問題が発生する。
【０００５】
まず、搬送時間が搬送要求発生時点での台車所在に依存することになり搬送時間を一定時間以下に保証することが困難となる。次に、搬送要求がどのタイミングで発生するかわからないことから、複数の搬送要求が発生した場合に同じ方法で台車の割り当てを行うことができない。また、割り当て後の搬送状況を反映できないため、実際には最適な台車を呼べないことが起こりうる。さらに、工場全体の搬送時間を短縮することを考えた場合、搬送パターンによっては特定の場所に台車が集まり結果として搬送時間の増大を招く可能性がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、従来技術が持つ搬送開始時点の台車所在による搬送時間悪化の課題を解決するものであり、搬送開始以前に必要となる台車の位置を予測配分しておくことで搬送指示に対して台車の割り当て時間をより短縮できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の搬送制御システムは、各々基板を処理する複数の設備と、前記複数の設備の各々を結ぶように設けられた搬送路と、前記搬送路上にて前記基板を搬送する搬送機器と、前記設備の近傍に設けられ、かつ前記搬送機器が待機する待機領域と、前記複数の設備、搬送路および前記搬送機器を制御する管理部とを備え、前記管理部は、前記設備の稼働状況を管理収集する設備情報収集部と、前記各設備の処理基板数を決定する生産計画算出部と、前記搬送機器に対し前記待機領域での台車数を決定する台車配分計算部と、前記搬送機器の状況を収集するとともに搬送機器に対して搬送指示を送信する搬送機器制御部とを有するものである。
【０００８】
この構成により、搬送機器に対する搬送時間の平均、ばらつきが改善される。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような搬送制御構成により搬送台車数を搬送状況(および予測値)に沿って変化させることで、従来技術で問題になっていた、搬送開始時の台車の所在分布や搬送パターンに依存する搬送時間のブレを削減することができる。また、常時すべての搬送状況を反映しながら台車配分を行うので、そのときの搬送状況に応じた待ちの少ない最適な台車を呼ぶことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
本実施形態における制御装置には、以下で説明する処理を実現するソフトウエアを作成し、その処理を実行可能としたコンピュータシステムを用いる。このコンピュータシステムには、汎用機、ワークステーション、ＰＣ等が含まれる。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態における自動搬送の管理部１００を示す概略構成図である。管理部１００は複数のロットおよび複数の設備１０１の現在の稼働状況を収集管理する生産管理部１０２、設備１０１より稼動情報を収集し生産管理部１０２に送信するとともに詳細情報を管理する設備情報収集部１０３、生産管理部１０２にて管理されているロット、設備１０１の情報を元に将来の生産計画を算出する生産計画算出部１０４、生産管理部１０２が送信する搬送指示をもとに搬送システム１０７の各機器への動作指示を出すとともに、搬送システム１０７の各機器からの動作情報を収集管理する搬送機器制御部１０５および生産管理部１０２、設備情報収集部１０３、生産計画算出部１０４、搬送制御管理部１０５から必要なデータを収集し搬送システム１０７内の台車数配分を計算し搬送機器制御部１０５に指示する台車配分計算部１０６から構成されている。管理部１００内部の各要素および搬送機器制御部１０５と搬送システム１０７間はネットワーク（LAN）により接続され、また設備情報収集部１０３と設備１０１の間はネットワーク（LANまたはRS232C等）により接続される。
【００１３】
また、搬送システム１０７の構成としては前述の図２の構成が考えられ、搬送機器制御部１０５と搬送システム１０７の各要素との接続関係は図３に示すように、複数のステーション２０１、搬送路２０４、複数の搬送機器２０３、複数の待機領域２０５を搬送機器制御部１０５が集中管理する構成となっている。
【００１４】
次に、台車配分計算部１０６において各エリアの搬送機器台数(以下台車数と記す)を計算する方法について説明する。手順は図６に示すフローチャートにて記述できる。以下各手順について詳細を説明する。なお、以下の説明では設定期間T1≦ t ＜ T2 (以下[T1, T2)と表す)におけるエリアaでの台車数設定を計算する手順を説明する。また、時刻tは0以上であるものとする。
【００１５】
ステップS610では、時刻T1で計算に必要なデータを台車配分計算部で取得する。各部から取得する情報は以下のようになっている。
【００１６】
生産管理部からは、ロットl（エル）にかかわるデータとして、仕掛かりステップSl(l)、仕掛かり状態C(l)、所在Ll(l)、サイズ(ロット内のウエハ枚数)W(l)、仕掛かり状態の最終変更時刻Tf(l)、次処理ステップSlN(l)、生産工程のステップsの情報として、ステップ/設備対応Es(s)、ステップ/レシピ対応R(s)、装置eに関する情報として、装置状態Se(e)、装置で処理中のロット名Le(e) (装置が処理中でなければ空となる)、装置の所在P(e)を取得する。
【００１７】
設備情報収集部からは装置必要処理時間Tx(e, w, r)を取得する。意味は装置eでロットサイズw、レシピrのロットを処理した場合の処理時間である。
【００１８】
搬送機器制御部からはエリアa1からa2への平均搬送時間Ma(a1, a2)を取得する。
【００１９】
生産計画算出部からは各装置の次処理ロット名N(e)を取得する。
【００２０】
一覧を図７まとめておく。なお、これらのデータのうち、以下のステップS620以降で台車配分を決めるのに重要となるのは装置必要処理時間Tx(e, w, r)、平均搬送時間Ma(a1, a2)、次処理ロット名N(e)である。
【００２１】
ステップS620ではエリアaでの搬送開始数を収集する。このステップは3つの部分
ステップS621 対象期間内で対象エリアで処理終了するロット数F21(a)を集計
ステップS622 対象期間内で次ロットとして対象エリアのステーションから搬送されるロット数F22(a)を集計
ステップS623 搬送開始数F2(a)を計算
から構成されている。以下、各ステップの詳細を説明する。
【００２２】
ステップS621ではエリアa内の各装置eの中で、[T1, T2)内で処理終了する装置台数の和を集計する。つまり
【００２３】
【数１】
2010247911.tif 000003
【００２４】
となるような関数f21(e, T1, T2)を用いて
【００２５】
【数２】
2010247911.tif 000004
【００２６】
で集計できる。ここで、（数２）において記号「Σ∀P(e)=a」とは、エリアa内の各装置eの中で、[T1, T2)内で処理終了する装置台数の和を表す。
【００２７】
次にステップS622では、エリアaにあるステーションに在庫するロットで、[T1, T2)で次処理ロットとして搬送されるロット数を計算する。あるロットlが [T1, T2)で次処理ロットとして搬送されるためにはロットlが装置eの次処理ロットになっている装置eで次ロットが処理可能な時刻が[T1, T2)に入っている場合をともに満たす必要がある。ここに、装置eで次ロットが処理可能な時刻TN(e)は現在時刻をT0としたとき以下のように定義できる。
【００２８】
【数３】
2010247911.tif 000005
【００２９】
（数３）において、(1)はeに仕掛かりがあって(N(e)≠φ)eが処理中、(2)はeに仕掛かりがあって(N(e)≠φ)eが待ち、(3)はeに仕掛かりがない(N(e)＝φ)状態に相当する。なお、Max(f(x))はf(x)の最大値を意味する。
【００３０】
このTN(e)により定義される関数
【００３１】
【数４】
2010247911.tif 000006
【００３２】
を用いて
【００３３】
【数５】
2010247911.tif 000007
【００３４】
で集計できる。なお、（数５）において「Σ∀(P(L(l))=a ∧ C(l)=処理待ち)」とは、エリアａ内の処理待ちロットに関する和を表す。
【００３５】
最後にステップS623では、エリアaでの搬送開始数F2(a)をステップS621とS622の計算で得られた値F21とF22の和を取って計算する。つまり
【００３６】
【数６】
2010247911.tif 000008
【００３７】
である。
【００３８】
ステップS630ではエリアaでの搬送終了数を収集する。このステップは3つの部分
ステップS631 対象期間内で処理終了ロットとして対象エリアのステーションへ搬送されるロット数F31(a)を集計
ステップS632 対象期間内で次ロットとしてエリアaへ搬送されるロット数F32(a)を集計
ステップS633 搬送開始数F3(a)を計算
から構成されている。以下、各ステップの詳細を説明する。
【００３９】
ステップS631では対象期間[T1, T2)内で処理終了ロットとしてエリアaのステーションへ搬送されるロット数を集計する。現在処理中のロット
【００４０】
【数７】
2010247911.tif 000009
【００４１】
は以下の条件を満たすとき[T1, T2)内で処理終了ロットとしてエリアaのステーションへ搬送されることになる。
【００４２】
【数８】
2010247911.tif 000010
【００４３】
【数９】
2010247911.tif 000011
【００４４】
(5)はlの次ステップの処理装置がエリアaにあることを意味し、また(6)において{}の中はロットlの処理終了時刻を表し、Ma(P(L(l), a)はロットlがエリアaに搬送されるための時間（平均搬送時間）を表すので、(6)全体としてロットlが処理終了後、エリアaまで搬送される時刻が[T1, T2)になることを意味する。
【００４５】
この(4)(5)(6)が条件となる関数
【００４６】
【数１０】
2010247911.tif 000012
【００４７】
を用いて
【００４８】
【数１１】
2010247911.tif 000013
【００４９】
で集計できる。（数１１）において「Σl」とは、ロットｌについての和を表す。
【００５０】
ステップS632では対象期間[T1, T2)内で次ロットとしてエリアaへ搬送されるロット数を集計する。次ロットとしてエリアaへ搬送されるロットの到着時刻は、ステップ2-2の集計において定義したTN(e)を用いるとTN(e) + Ma(P(L(N(e))), P(L(e)))と表すことができる。したがって対象期間[T1, T2)内で次ロットとしてエリアaへ搬送されるロット数は以下の数式で定義される関数
【００５１】
【数１２】
2010247911.tif 000014
【００５２】
を用いて
【００５３】
【数１３】
2010247911.tif 000015
【００５４】
で集計できる。（数１３）において「Σ∀P(e)=a」とは、エリアa内の各装置eの中で[T1, T2)内で処理終了する装置台数の和を表す。なお、TN(e)の定義(3)から、装置eに仕掛かりがない場合TN(e) + Ma(P(L(N(e))), P(L(e)))の値は必ず負になるので、仕掛かりがない装置に対してのf32(e, T1, T2) = 0となる。
【００５５】
最後にステップS633では、エリアaでの搬送開始数F3(a)をステップS631とS632の計算で得られた値F31とF32の和を取って計算する。つまり
【００５６】
【数１４】
2010247911.tif 000016
【００５７】
である。
【００５８】
ステップS640ではステップS620とS630の結果から要求数F(a)を算出する。ステップS620の搬送開始数では新規の台車必要数を、ステップS630の搬送終了数では新規の台車供給数を計算したことになるので、要求数は両者の引き算で算出される。つまり
【００５９】
【数１５】
2010247911.tif 000017
【００６０】
で算出されることになる。
【００６１】
ステップS650ではステップS640の結果を搬送機器制御部に送信し、搬送機器制御部で実際にエリアごとの搬送台車数を制御する。制御方法としては、例えば次のような方法が考えられる。ステップS640のF(a)に対し、F(a)が正の値のエリアのみを制御するため、
【００６２】
【数１６】
2010247911.tif 000018
【００６３】
というF*(a)を用いて、エリアaへの空台車数を
【００６４】
【数１７】
2010247911.tif 000019
【００６５】
になるように設定する。ここで、「Σa」とは領域ａ内の和を表す。ここにNvはt = T1時点での未使用(予約されていない)台車数であり、Round(x)はxを小数点第1位で四捨五入することを意味する。
【００６６】
ここでは要求数が負の場合はそのエリアに対しては台車数制御をかけない方法を述べたが、強制的に排出させるような制御をかける制御方式を取ることも可能である。
【００６７】
以下、ステップS620、S630、S640での計算の実際例について説明する。図８に示すような１０台の装置１０１(図８に示すように各装置に装置1から10と番号を振るものとする)、４つのエリアA、B、C、Dおよび各エリアに1台ずつ配置される４台のステーション２０１(配置されるエリアに対応してステーションA(ST-Aと称する、以下同様)、B、C、Dと名前をつけるものとする)から構成される搬送システムを考える。各エリア間の搬送時間Ma(x, y) (x, y = A, B, C, Dのいずれか)は図９のようになっているとする。このとき、エリアAに配分される台車数がどのようになるのかを、対象期間[T1, T2)を11:00〜11:05として計算する。集計開始時刻T1 = 11:00における各装置の状態、処理中ロットおよび処理終了予測時刻(Tf(Le(e)) + Tx(e, W(Le(e)), R(Sl(Le(e)))の計算結果)を図１０に、また、対象期間内に処理終了する装置１、２、７のそれぞれの仕掛を図１１、図１２、図１３に示す。
【００６８】
今、生産計画算出部での次ロット選択がFIFOルールであるとすると、各ステップでの計算結果は
ステップS621: F21(A) = 2 (対象ロットは（Ｉ）と（II）)
ステップS622: F22(A) = 2 (対象ロットは（III）と（IV）)
ステップS623: F2(A) = 4
ステップS631: F31(A) = 1 (対象ロットは（VI）)
ステップS632: F32(A) = 2 (対象ロットは（III）と（V）)
ステップS633: F3(A) = 3
ステップS640: F(A) = 1
となり、対象時間帯でのエリアAでの要求度は1となる。同様にB、C、Dでの要求度を計算すると順に0、1、0となる。
【００６９】
さて、この例の場合で図１０の装置1の搬送時間が本発明の手法を適用することでどのように改善されるのかを、台車数が2台とした場合で比較する。本搬送の搬送時間は、以下の2つの時間の和により求めることができる。
【００７０】
・最寄の台車を装置1に呼び込むまでの時間
・装置1に呼び込まれた台車がST-Bまで走行する時間
ここで、装置1に呼び込まれた台車がST-Bまで走行する時間は図９のエリアAからエリアBへの搬送時間となり一定値(2分)と考えることができる。したがって本搬送の搬送時間は最寄の台車を装置1に呼び込むまでの時間(Twと記す)により決定されることになる。本発明手法を適用しない場合、Twは2台の台車の所在パターンにより図１４に示す4通りのパターンのいずれかをとることになり、結果Twの平均は1.875分(1分52秒5)、ばらつきは0.927分(55.6秒)となる。一方、本発明を適用すると先述の計算結果により2台の台車はかならずエリアAとCにあることになるので、Twの平均は1分でばらつきはない。このことから、本発明を適用することで搬送時間の平均、ばらつきが改善されることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明したように、本発明は半導体製造装置の制御装置および制御方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態における搬送システムの管理部を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における搬送システムの構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における搬送システムのブロック図である。
【図４】従来技術における搬送システムの構成例を示す図である。
【図５】従来技術における特急ロット搬送制御のフローチャート図である。
【図６】本発明の実施形態における台車配分のフローチャート図である。
【図７】本発明の実施形態における台車配分決定に用いるデータ一覧を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における計算例を示すための搬送システムの構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における計算例でのエリア間搬送時間テーブルを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における計算例での各装置の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における計算例での装置1の仕掛かり状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態における計算例での装置2の仕掛かり状態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態における計算例での装置7の仕掛かり状態を示す図である。
【図１４】本発明を適用しない場合の台車の所在パターンによる最寄の台車を装置1に呼び込むまでの時間の比較表を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  搬送システムの管理部
１０１  設備
１０２  生産管理部
１０３  設備情報収集部
１０４  生産計画算出部
１０５  搬送機器制御部
１０６  台車配分計算部
１０７  搬送システム
２０１  ステーション
２０２  エリア
２０３  搬送機器
２０４  搬送路
２０５  待機領域
４０１  エリアコントローラ
４０２  統合コントローラ
【図１】
2010247911.tif 000020
【図２】
2010247911.tif 000021
【図３】
2010247911.tif 000022
【図４】
2010247911.tif 000023
【図５】
2010247911.tif 000024
【図６】
2010247911.tif 000025
【図７】
2010247911.tif 000026
【図８】
2010247911.tif 000027
【図９】
2010247911.tif 000028
【図１０】
2010247911.tif 000029
【図１１】
2010247911.tif 000030
【図１２】
2010247911.tif 000031
【図１３】
2010247911.tif 000032
【図１４】
2010247911.tif 000033