(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コンピュータを備えており製品を実際に製造する実生産ラインと、
前記第１コンピュータとネットワーク経由でデータ転送を行う第２コンピュータと
を具備し、
前記実生産ラインは、
前記第１コンピュータに記憶されているロットの進捗状況を表すロット進捗状況情報と、装置の状況を表す装置状況情報とを、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータへ転送し、
前記第２コンピュータから、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータによる計算の結果に基づく作業指示データを受信し、
前記第２コンピュータは、
工程と装置と処理時間の関係を表す製品のレシピ情報を格納し、
前記実生産ラインから、前記ネットワーク経由で、前記ロット進捗状況情報及び前記装置状況情報を受信する手段と、
前記ロット進捗状況情報、前記装置状況情報、前記製品のレシピ情報に基づいて、ある時間の範囲内でのロット進捗予測シミュレーションを行い、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が選択肢を持つ場合に、ロット進捗の抽出条件を表す判定条件情報に基づいて、前記抽出条件を満たすロット進捗を選択し、全体の電力設定値を超えない電力条件を表す電力条件情報と、各工程において時間に応じて変化する装置の電力を表す装置の電力プロファイルとに基づいて、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が前記電力条件を満たさない場合に、装置による工程開始時間をずらして前記電力条件を満たすロット進捗を算出し、シミュレーション結果を導出する手段と、
前記シミュレーション結果を前記作業指示データとして前記実生産ラインに転送する手段と
を具備する
ことを特徴とする生産システム。
【請求項２】
第１コンピュータを備えており製品を実際に製造する実生産ラインと、
前記第１コンピュータとネットワーク経由でデータ転送を行う第２コンピュータと
を具備し、
前記実生産ラインは、
前記第１コンピュータに記憶されているロットの進捗状況を表すロット進捗状況情報と、装置の状況を表す装置状況情報とを、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータへ転送し、
前記第２コンピュータから、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータによる計算の結果に基づく作業指示データを受信し、
前記第２コンピュータは、
工程と装置と処理時間の関係を表す製品のレシピ情報を格納し、
前記実生産ラインから、前記ネットワーク経由で、前記ロット進捗状況情報及び前記装置状況情報を受信する手段と、
前記ロット進捗状況情報、前記装置状況情報、前記製品のレシピ情報に基づいて、ある時間の範囲内でのロット進捗予測シミュレーションを行い、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が選択肢を持つ場合に、ロット進捗の抽出条件を表す判定条件情報に基づいて、前記抽出条件を満たすロット進捗を選択し、全体の用力設定値を超えない用力条件を表す用力条件情報と、各工程において時間に応じて変化する装置の用力を表す装置の用力プロファイルとに基づいて、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が前記用力条件を満たさない場合に、装置による工程開始時間をずらして前記用力条件を満たすロット進捗を算出し、シミュレーション結果を導出する手段と、
前記シミュレーション結果を前記作業指示データとして前記実生産ラインに転送する手段と
を具備する
ことを特徴とする生産システム。
【請求項３】
前記用力は、超純水、冷却水、半導体材料ガス、半導体製造用ガス、半導体製造用液体、半導体製造用固体であることを特徴とする請求項２に記載の生産システム。
【請求項４】
前記第２コンピュータは、
さらに、全体の電力設定値を超えない電力条件を表す電力条件情報と、各工程において時間に応じて変化する装置の電力を表す装置の電力プロファイルとに基づいて、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が前記電力条件を満たさない場合に、装置による工程開始時間をずらして前記電力条件を満たすロット進捗を算出する
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の生産システム。
【請求項５】
前記第２コンピュータは、
前記実生産ラインから欠陥発生状況または製品テスト結果を含む情報をリアルタイムで受信し、受信された前記情報に基づいて、ある工程を通過したロットのデータが異常値を示す場合に、当該工程を通過したロットのうち異常値を出す可能性のあるロットを抽出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の生産システム。
【請求項６】
前記抽出条件は、他のロット進捗よりも、工期が短いこと、ある期間の生産量が多いことのうちのいずれかを表すことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の生産システム。
【請求項７】
前記抽出条件は、受注された製品に対して付けられた優先順位に基づき、優先順位の高い製品ほど製造工期が短くなることを表すことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の生産システム。
【請求項８】
前記実生産ラインは、前記半導体の生産ラインであることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の生産システム。
【請求項９】
第１コンピュータを備えており製品を実際に製造する実生産ラインと、前記第１コンピュータとネットワーク経由でデータ転送を行う第２コンピュータとを具備する生産システムを用いる生産方法において、
前記実生産ラインが、前記第１コンピュータに記憶されているロットの進捗状況を表すロット進捗状況情報と、装置の状況を表す装置状況情報とを、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータへ転送し、
前記第２コンピュータが、前記実生産ラインから、前記ネットワーク経由で、前記ロット進捗状況情報及び前記装置状況情報を受信し、
前記第２コンピュータが、前記ロット進捗状況情報、前記装置状況情報、格納されている工程と装置と処理時間の関係を表す製品のレシピ情報に基づいて、ある時間の範囲内でのロット進捗予測シミュレーションを行い、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が選択肢を持つ場合に、ロット進捗の抽出条件を表す判定条件情報に基づいて、前記抽出条件を満たすロット進捗を選択し、全体の電力設定値を超えない電力条件を表す電力条件情報と、各工程において時間に応じて変化する装置の電力を表す装置の電力プロファイルとに基づいて、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が前記電力条件を満たさない場合に、装置による工程開始時間をずらして前記電力条件を満たすロット進捗を算出し、シミュレーション結果を導出し、
前記第２コンピュータが、前記ネットワーク経由で、前記シミュレーション結果を前記作業指示データとして前記実生産ラインに転送し、
前記実生産ラインが、前記第２コンピュータから、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータによる計算の結果に基づく作業指示データを受信する
ことを特徴とする生産方法。
【請求項１０】
第１コンピュータを備えており製品を実際に製造する実生産ラインと、前記第１コンピュータとネットワーク経由でデータ転送を行う第２コンピュータとを具備する生産システムを用いる生産方法において、
前記実生産ラインが、前記第１コンピュータに記憶されているロットの進捗状況を表すロット進捗状況情報と、装置の状況を表す装置状況情報とを、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータへ転送し、
前記第２コンピュータが、前記実生産ラインから、前記ネットワーク経由で、前記ロット進捗状況情報及び前記装置状況情報を受信し、
前記第２コンピュータが、前記ロット進捗状況情報、前記装置状況情報、格納されている工程と装置と処理時間の関係を表す製品のレシピ情報に基づいて、ある時間の範囲内でのロット進捗予測シミュレーションを行い、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が選択肢を持つ場合に、ロット進捗の抽出条件を表す判定条件情報に基づいて、前記抽出条件を満たすロット進捗を選択し、全体の用力設定値を超えない用力条件を表す用力条件情報と、各工程において時間に応じて変化する装置の用力を表す装置の用力プロファイルとに基づいて、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が前記用力条件を満たさない場合に、装置による工程開始時間をずらして前記用力条件を満たすロット進捗を算出し、シミュレーション結果を導出し、
前記第２コンピュータが、前記ネットワーク経由で、前記シミュレーション結果を前記作業指示データとして前記実生産ラインに転送し、
前記実生産ラインが、前記第２コンピュータから、前記ネットワーク経由で、前記第２コンピュータによる計算の結果に基づく作業指示データを受信する
ことを特徴とする生産方法。
【請求項１１】
前記用力は、超純水、冷却水、半導体材料ガス、半導体製造用ガス、半導体製造用液体、半導体製造用固体であることを特徴とする請求項１０に記載の生産方法。
【請求項１２】
前記第２コンピュータは、
さらに、全体の電力設定値を超えない電力条件を表す電力条件情報と、各工程において時間に応じて変化する装置の電力を表す装置の電力プロファイルとに基づいて、前記ロット進捗予測シミュレーションによるロット進捗が前記電力条件を満たさない場合に、装置による工程開始時間をずらして前記電力条件を満たすロット進捗を算出する
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の生産方法。
【請求項１３】
前記第２コンピュータは、
前記実生産ラインから欠陥発生状況または製品テスト結果を含む情報をリアルタイムで受信し、受信された前記情報に基づいて、ある工程を通過したロットのデータが異常値を示す場合に、当該工程を通過したロットのうち異常値を出す可能性のあるロットを抽出する
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１２に記載の生産方法。
【請求項１４】
前記抽出条件は、他のロット進捗よりも、工期が短いこと、ある期間の生産量が多いことのうちのいずれかを表すことを特徴とする請求項９乃至請求項１３に記載の生産方法。
【請求項１５】
前記抽出条件は、受注された製品に対して付けられた優先順位に基づき、優先順位の高い製品ほど製造工期が短くなることを表すことを特徴とする請求項９乃至請求項１４に記載の生産方法。
【請求項１６】
前記実生産ラインは、前記半導体の生産ラインであることを特徴とする請求項９乃至請求項１５に記載の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場において効率的な運営を行うための生産システム及び生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の典型的な半導体工場において様々な工程で使用する装置は、同一用途（例えばエッチング装置、ＣＶＤ装置など）のものが数台から数十台あるのが通常である。従って、数多くのロットが同一種類の装置において処理が成されるため、ロットの流れの把握が難しいという問題があった。ロットの流れを把握するシステムとして、タイシン社のマンシムというソフトがある。これは、製品の各工程における使用装置及び処理時間，装置群などの情報を入力し、コンピュータ上でロットを流し、ロットの流れの把握や生産ラインの最適化，生産計画を行おうとするものである。
【０００３】
生産ラインの最適化，生産計画を行うためには、まず実際の生産ラインにおけるロットの進捗情報，装置の状態に関する情報，製品の工程情報などの各種情報を、コンピュータに入力する。そして、それら各種情報を入力データとしてロットの進捗予想の計算を行い、その結果得られる情報を作業指示として実際の生産ライン側へ転送する必要がある。しかし、月産数千ロット、すなわち数万枚のウェハを処理する大規模の生産システムにおいては、コンピュータの処理能力の制約から、各種処理を簡略化して計算しているのが実情である。従って、必ずしも正確なシミュレーションを行っているのではない。
【０００４】
また、これに類似した方法として、生産試作システムの情報とバーチャルシステムの情報を共有情報を介してやりとりすることにより、シミュレーションを行った結果を利用して生産或いは試作の製造工程を管理する製造管理システムの提案が行われている（特開平１０−２０７５０６号公報）。しかしながら、この手法では、主としてデバイスシミュレーションやプロセスシミュレーション，回路，形状，論理シミュレーションなどがコンピュータシステムに組み込まれているものの、ロットを流す部分は含まれておらず、ロットフローの予測はできないという問題があった。
【０００５】
図２０に、マンシムを用いて得られるスループット及び工期の計算結果の例を示す。この図で、横軸は生産ライン内のロット数（＝Work in Process：ＷＩＰ）を示し、縦軸はスループット（月当たりの生産量）及び工期を示している。この図より、ＷＩＰが少ない場合はスループットはＷＩＰにほぼ比例し、工期は一定値となっている。この状態では、ロットの待ちはあまり発生しない。ＷＩＰが大きくなると、スループットの傾きは徐々に小さくなり、ついにはスループットは一定値となってしまう。このスループットは、ボトルネック装置の処理能力に対応することが分かっている。そしてこの領域では、工期はＷＩＰに比例して増加していることが分かる。
【０００６】
生産ラインの生産性を大きくするには、スループットを大きくして、且つ工期を短くする必要がある。工期を最短にするためには、待ちロット数を減らす必要があり、この図ではＷＩＰをＡ付近に持ってくる必要がある。しかしながら、スループットが小さすぎるので、現実的ではない。一方、スループットを最大にするには、図のＣ付近のようにＷＩＰを大きくすればよいが、工期が長くなってしまう。従って、図のＢ点付近で運営することが適当と考えられる。
【０００７】
ところが、生産が装置のメンテナンスや故障，ボトルネック装置への製品の到着の揺らぎなどに起因して、図２０中の破線のように、スループットが低下し生産性が低下する。このようなスループット低下を防止するためには、ロットの進捗を正確に予測し、スループットを大きく、工期を短くするために最適となる処理を行う必要がある。しかしながら、前述したように大規模の生産システムにおいては、コンピュータの処理能力の制約から各種処理を簡略化して計算せざるを得ず、ロットの進捗を厳密に予測するのは困難であった
ある装置においてロットを処理する際には幾つかの選択肢が発生することがある。例えば、複数のロットを同時に処理できるバッチ装置において、１ロットが待ちロットとしてある場合に、そのロットを直ぐに処理すべきか、或いは他のロットが来るまで待つべきかの選択を行う必要がある。また、ある装置で優先度の低いロットが待ちロットとしてあり、且つ優先度の高いロットがある時間の後に来ると予想される場合に、その優先度の低いロットを先に処理すべきか、或いは待って優先度の高いロットを先に処理すべきかの選択を行う必要がある。また、それ以外に連続工程（例えば、前処理→酸化（又はＣＶＤ）→後処理，２４時間以内）が導入されている場合に、どのようなタイミングで処理を開始すべきかが問題となる。
【０００８】
上記のような複数の選択肢から最適なものを選ぶ方法は、状況に応じて様々に変わると考えられる。しかし、前述したマンシムではどのような選択肢を選ぶかのルールを一意的に決め、その条件の下でロットの進捗を計算するようになっていた。このため、上記のような選択肢が生じた場合、マンシムではそのような計算は不可能であり、これも解決すべき大きな問題となっていた。
【特許文献１】特開平１１−２２１７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように従来、半導体生産ラインの最適化，生産計画を行うためには、実際の生産ラインにおける各種処理をシミュレーションする必要があるが、コンピュータの処理能力の制約から各種処理を簡略化して計算しているのが実情であり、正確なシミュレーションを行うことは困難であった。このため、ロットの進捗を厳密に予測するのは困難であった。また、複数の選択肢から最適なものを選ぶ方法は状況に応じて変わるものであり、従来方法では最適なものを選択することは困難であった。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、比較的小規模の工場においても効率的な運営を行うための生産システム及び生産方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題のために本発明の実施形態は次のような構成を提供することができる。
【００１２】
即ち本発明の一の実施形態は、比較的小規模の工場において効率的な運営を行うための生産システムにおいて、製品を実際に製造する実生産ラインと、この実生産ラインと実質的に同じ機能をコンピュータ内に構築した仮想生産ラインと、前記実生産ラインにおける各種の情報を前記仮想生産ラインに転送する手段と、前記転送された情報を基に前記仮想生産ラインで最適なロットの進め方を計算する手段と、前記計算の結果に基づく作業指示のデータを前記実生産ラインに転送する手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の別の一の実施形態は、製品を実際に製造する実生産ラインと、この実生産ラインと実質的に同じ機能をコンピュータ内に構築した仮想生産ラインとを用い、仮想生産ラインでシミュレーションすることにより実生産ラインにおける効率的な運用を可能にするための生産方法であって、前記実生産ラインにおける各種の情報を前記仮想生産ラインに転送するステップと、前記転送された情報を基に前記仮想生産ラインで最適なロットの進め方を計算するステップと、前記計算の結果に基づく作業指示のデータを前記実生産ラインに転送するステップと、前記作業指示のデータに基づいて前記実生産ラインで生産を開始するステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１５】
(1) 実生産ラインから仮想生産ラインへの各種情報の転送、仮想生産ラインにおける最適ロットの進め方の計算、及び仮想生産ラインから実生産ラインへの作業指示のデータの転送を、リアルタイムで繰り返し行うこと。
【００１６】
(2) 仮想生産ラインへ転送される各種情報は、各生産の受注量，ロットの進捗状況，装置の状況（装置の稼働状況，装置のパフォーマンス状況，欠陥発生状況，ＱＣ状況，装置の定期メンテナンスまでの時間，定期メンテナンスに要する時間），労働者の状況（労働者の勤務状況，作業状況），及び製品のテスト結果を含むこと。
【００１７】
(3) ロットの処理方法或いは処理の順序に２つ以上の選択肢がある場合、これらの全て或いは一部の可能性に対してロット進捗予想計算を行うステップと、選択肢群から実際に最適な処理方法或いは処理の順序を決定するための判定条件を入力するステップと、その判定条件に基づき、最適な処理方法或いは処理の順序を決定するステップと、その最適な処理方法或いは処理の順序を生産ライン側へ作業指示を行うステップを有すること。
【００１８】
(4-1) 最適なロットの進め方を計算する手段又はステップは、製造工期が最も短く、且つ月当たりの生産量が最大になる解を求めるものであること。
【００１９】
(4-2) 最適なロットの進め方を計算する手段又はステップは、受注された製品に対して付けられた優先順位に基づき、優先順位の高い製品ほど製造工期が短くなる解を求めるものであること。
【００２０】
(4-3) 最適なロットの進め方を計算する手段又はステップは、優先度の高い製品を優先して製造する際に、仮想生産ラインにおけるロット進捗予想の計算を利用して優先度の低い製品の処理の開始時間などの処理条件を制御すること。
【００２１】
(5) 実生産ラインで生産された製品のテスト結果を仮想生産ラインに転送し、該製品の受注量と照合して次の投入計画が決められること。
【００２２】
(6) 実生産ラインが半導体の生産ラインであること。
【００２３】
(7-1) 装置のメンテナンスを行う場合に、仮想生産ラインのロット進捗予想の計算を利用して、メンテナンスの影響を受けない或いは影響が小さいロットを優先的に処理すること。
【００２４】
(7-2) 装置の定期メンテナンスが行われるある一定時間前に、優先度が高い製品を優先的に処理するように指示を出すこと。
【００２５】
(7-3) 装置の定期メンテナンスが行われる一定時間前にコンピュータ画面上或いはそれに類する方法で、メンテナンス時間，それに必要な人員，交換部品，或いは次々回のメンテナンスのための補充手順の指示が表示されること。
【００２６】
(8-1) 装置の故障が予測される場合に、優先度が高い製品を優先的に処理するように指示を出すこと。
【００２７】
(8-2) 装置の故障が予測される場合に、故障の対処方法をコンピュータの画面の上に表示或いはそれに類する方法で表示すること。
【００２８】
(9) ある工程を通過したロットのデータが異常値を出していることが判明した場合に、仮想生産ラインにより、その工程を通過したロットのうちで異常値を出す可能性があるロットを抽出し、そのロットを待機させること。
【００２９】
（10）ラインにおける作業者の休憩時間を、ロットフローへの影響が最も小さくなるように選ぶこと。
【００３０】
（11）流品すべき製品が変更になった場合に、使用する装置やその使用時間等の変更に伴い、装置の過不足が発生するか否かを仮想生産システムにおいて計算し、過不足を解消するための装置改造、装置の入れ替えなどを、コストを最小にする場合、或いは期間を最短にする場合で求め、コンピュータ画面上或いはそれに類する方法で表示すること。
【００３１】
（12）ライン内での装置のレイアウトを求める際に、スペースを最小にする方法、導線を最小にする方法、作業者を最小にする方法、或いは用力を最小にする方法を用いること。
【００３２】
（13）欠陥の大量発生などの理由でウェハ或いはチップの破棄に伴い製品数の減少が予測される場合に、新規ロットを優先度を高くして投入及び処理を行う或いは途中で待機中のロットを優先度を高くして処理を行うこと。
【００３３】
（14）直材料或いは間材料の在庫管理を行い、在庫を最小にするように直材料或いは間材料の在庫管理を行うこと。
【００３４】
本発明の上記実施形態では、半導体工場、特に月産数千枚のウェハ或いはそれ以下の比較的小規模な半導体工場（実生産ライン：ミニファブ）において効率的な生産ラインの運営を行うために、製品（試作品を含む）を仮想的に製造する仮想工場（仮想生産ライン）を設ける。このミニファブの規模は、１ロットが２５枚のウェハとして計算とすると、ロット数は５０ロット〜５００ロットを処理可能である。また、同種の処理装置の台数は１台〜数台程度であり、工場全体では、１０台〜１０００台程度の装置を処理する。もちろん、装置の多機能化などにより、このような処理能力や工場規模は変動する。
【００３５】
このようなミニファブにおいて、製品を実際に製造する実生産ラインからのロット進捗情報，装置の状況に関する情報を仮想生産ライン側へ転送する。そして、それらの情報及び仮想生産ライン内に有する製品の工程情報を入力データとしてロット進捗予想の計算を行う。その計算の結果得られる最適な処理ロット、順序などの情報を出力し、それを実生産ライン側へ作業指示として転送する。実生産ラインでは、転送された作業指示に基づき作業を行う。これにより、生産ラインの効率的な運営が可能となる。
【００３６】
ロット進捗情報，装置の状況に関する情報，製品の工程情報を入力データとしてロット進捗予想の計算を行う過程で、ある装置においてロットを処理する際に幾つかの選択肢が発生することがある。例えば、複数のロットを同時に処理できるバッチ装置において、１ロットが待ちロットとしてある場合に、そのロットを直ぐに処理すべきか或いは他のロットが来るまで待つべきかの選択を行うことがある。他のロットが直ぐに来ると予想される場合には、そのロットを待った方が得だと考えられ、一方ロットが直ぐに来そうにもない場合は、１ロットのみで処理を行った方が得だと考えられる。従って、状況により最適な処理方法は変わると考えられる。また、ある装置で優先度の低いロットが待ちロットとしてあり、且つ優先度の高いロットがある時間の後に来ると予想される場合に、その優先度の低いロットを先に処理すべきか或いは待つべきかの選択を行う必要がある。
【００３７】
このような様々な選択肢に対して本発明の実施形態では、その全て或いはその一部に対して計算を行う。選択を行う箇所が複数個ある場合には、それらの全ての組合せ或いはその中の一部の組合せに対してロット進捗の予測を行う。この操作を入力データで指定した計算対象時間の間行う。
【００３８】
月産数万枚或いはそれ以上のウェハを生産する大規模な半導体工場においては、同一種類の装置が数台から数十台あり、上で述べた組合せを計算しようとすると、非常に莫大な計算を行うことが必要となり、実質的にこのような計算は困難であった。一方、月産数千枚或いはそれ以下のウェハを生産する半導体工場においては、同一種類の装置は最低１台、あっても数台であり、複数の選択肢を生じやすい装置、例えば複数ロットをチャージする装置は全体の１／３以下となっており、選択を行う機会は月産数万枚のウェハを処理する大規模な半導体工場に比べると少ない。従って、組合せの数も少なくなり、ロット進捗計算の対象となる時間を長くすることができる。
【００３９】
具体的には、従来の大規模工場では、計算機の制約により、例えば１０分の進捗しか計算できないのに対し、本発明の実施形態が対象としているミニファブでは、同一の計算機を用いて例えば１週間の進捗が計算でき、実用的となる。このロット進捗予測に基づき、別途入力した最適な処理方法或いは処理の順序を決定するための判定条件に照らし合わせて、最適な処理方法或いは処理の順序を決定することが可能となる。この処理方法を生産ライン側へ作業指示する。その結果、ロットが効率的に流れることになり、工期が短く、スループットを大きくすることができる。従って、半導体ウェハの製造の生産性が向上することになる。
【００４０】
このような半導体ウェハの製造方法を利用して、優先度の高い製品の優先した処理及び優先度の低い製品の可能な範囲内での効率的な処理が可能となる。また、メンテナンスのやり方や装置のメンテナンスが行われているとき、或いは行われようとしているときのロットの処理順序の最適化が可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の生産システム及び生産方法によれば、実際の生産ラインにおける各種処理を正確にシミュレーションすることができ、比較的小規模の工場においても効率的な運営を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体生産システムの例を示すブロック図である。
【００４４】
半導体製品（及び試作品）を実際に製造する実工場１４（実生産ライン）においては、製造装置群が存在し、この実工場１４内の各実生産ラインに製品が流れている。各製品のロット進捗状況は、実工場１４内のコンピュータにより管理が成されている。例えば、コンピュータ画面で適当な処理を行うと、あるロットが何処の装置にあり、処理中か待ち状態になっているか、或いは搬送中かが分かるようになっている。また、このコンピュータには、ロット進捗データ以外に、装置の状態（稼働中或いはアイドリング中，メンテナンス中，故障中，メンテナンス予定等）の情報が記憶されている。
【００４５】
実工場１４における各種の情報は、データ伝送媒体１６としてのネットワークを介して、仮想工場１３（仮想生産ライン）側へ手動で、或いは自動的に転送される。手動の場合、実工場１４のコンピュータのオペレータが、各種情報を入力する。自動の場合、実工場１４の各種状態を各種センサが検知し、その検知したデータが仮想工場１３に転送される。ここで、実生産ライン１４における各種情報としては、各生産の受注量，ロットの進捗状況，装置の状況（装置の稼働状況，装置のパフォーマンス状況，欠陥発生状況，ＱＣ状況，装置の定期メンテナンスまでの時間，定期メンテナンスに要する時間），労働者の状況（労働者の勤務状況，作業状況），及び製品のテスト結果等がある。
【００４６】
仮想工場１３は、実工場１４と全く同じ機能をコンピュータで構築したものである。より具体的には、仮想工場１３は、実工場１４のロットの進捗状況、装置の状況、労働者の状況、製品のテスト結果を把握するための数値情報などに基づいて、実工場１４の稼働状況を把握する状況把握プログラムを備え、この状況把握プログラムにより実工場１４の稼働状況をシミュレーションにより導出する機能を有する。もちろん、各種情報に基づいてシミュレーション結果を導出する手段はソフトウェアに限らず、所定のハードウェアをシミュレーション結果導出手段の構成要素としていてもよい。
【００４７】
現在のコンピュータの性能から、月産数万枚或いはそれ以上のウェハを生産する大規模な半導体工場に対しては、これと同じ機能を仮想的に構築することは不可能である。従って本実施形態では、月産数千枚或いはそれ以下の比較的小規模な半導体工場を対象にしている。また、大規模な半導体工場に対しては、これを複数に分割して小規模な半導体工場の集合とすれば、現在のコンピュータシステムにおいて各々の小規模工場に対して同じ機能をコンピュータで構築することが可能である。
【００４８】
本実施形態の仮想工場１３においては、コンピュータ内部に製品の工程情報（ある製品がどのような装置群においてどのような処理が行われ、各々どれだけの時間がかかるかの情報）、及び実際の生産ラインに存在する装置群、或いは生産ラインへの導入が検討されている装置の情報が格納されている。そして、実工場１４側から転送された、ある時点でのロットの進捗情報，装置の状態の情報を入力データとして、ある時間の範囲内でのロットの進捗予測のシミュレーションを行うようになっている。
【００４９】
仮想工場１３におけるシミュレーション結果は、データ伝送媒体１５としてのネットワークを介して、実工場１４側へ作業指示として転送される。例えば、作業者に、ある装置においてロット処理を終わる時間を連絡し、その装置に次に投入すべきロットの指示及び終了したロットを次に何処に持っていくか、或いはどの搬送装置へ移動するかの指示等を行う。なお、実工場１４から仮想工場１３の各種情報の転送、仮想工場１３における最適ロットの進め方の計算、及び仮想工場１３から実工場１４への作業指示のデータの転送は、リアルタイムで繰り返し行う。また、様々な条件下での指示内容の例は、後述する（１）〜（９）に示す。
【００５０】
ここで、仮想工場１３が実工場１４から転送された情報を用いてロットの進捗を具体的に計算する本半導体生産システムの動作を説明する。図２において示すように、製品のレシピ情報、装置情報、ラインの状況（ロット進捗状況）、最適なロットの流し方の判定条件を仮想工場１３に入力する。仮想工場１３は、これら入力データに基づきロット進捗の計算を行い、例えば、１ヶ月間のロット進捗予測結果を出力する。図３（ａ）〜図４（ｅ）において、製品のレシピ情報（図３（ａ））、装置情報（図３（ｂ））、ラインの状況（ロット進捗状況）（図３（ｃ））、最適な流し方の判定条件（図４（ｄ））、１ヶ月間のロット進捗予測（図４（ｅ））の例を示す。図５は、ある時点でのロットの流れの一例を模式的に示した図である。
【００５１】
上記のロット進捗の予想の計算を行う際に、様々な処理方法、或いは処理の順序に２つ以上の選択肢がある場合がある。例えば、複数のロットを同時に処理できるバッチ装置において、１ロットが待ちロットとしてある場合に、そのロットを直ぐに処理すべきか、或いは他のロットが来るまで待つべきかの選択を行う必要がある。これを例として、図６に示す。図５は、図６における選択肢１の場合を示したものである。具体的には、２番目の工程(Equipment B)において、２つめのロット２を待たずにロット１を処理した場合のロット進捗の例である。これに対して図６の選択肢２を選択した場合のロット進捗の例を図７に示す。具体的には、図７では、２番目の工程(Equipment B)において、２つめのロット２を待ってロット１を処理した場合のロット進捗の例を示している。
【００５２】
これら図５及び図７を比較すると、ロット１の３工程分の工期は図７の方が図５より長くなる。ロット２の工期は図７の方が短くなっている。この３工程を全行程と考えると、時間１においては、図５の出力＝１（ロット）、図７の出力＝０（ロット）、時間２においては、図５の出力＝１（ロット）、図７の出力＝２（ロット）となっている。例えば、納期が時間１の場合には、図５の進捗が望ましく、納期が時間２の場合は、図７の進捗が望ましい。
【００５３】
また、ある装置で優先度の低いロットが待ちロットとしてあり、且つ優先度の高いロットがある時間の後に来ると予想される場合に、その優先度の低いロットを先に処理すべきか、或いは待つべきかの選択を行う必要がある。
【００５４】
図８は、これらの様々な選択肢群をツリー状に書いたものである。本実施形態では、このような様々な選択肢に対し、その全部の場合に、或いは一部の場合にロット進捗予想の計算を行う。そして、各選択肢毎にロット進捗予想計算結果を導出する。その結果、様々な選択肢における選択の仕方に応じてロットの進捗予想の計算が可能となる。その後、図８に示すように、これら各ロット進捗予想計算結果の中から最適と思われるロットの進捗のさせ方を選ぶ。その際、抽出の仕方としては、例えば全体のスループットを大きくし、工期を短くするものを選ぶようにしたり、ある優先ロットが短い工期で流れるようにしたり、コストを最小にする流し方を採用したりすることが可能である。これらの判断基準は、別途仮想工場１３に対して不図示の入力手段からオペレータが入力する必要がある。すなわち、オペレータは、仮想工場１３に接続されたモニタ画面に表示された各選択肢毎のロット進捗予想計算結果を参照して、前述したようなロット進捗の抽出条件を設定し、最適と思われるロット進捗を決定する。ここでは、ロット進捗予想計算結果から得られる量、例えば、ある期間でのアウトプット量、平均工期、優先度の高い生産量のアウトプット量、平均工期などから、優先条件に従って、仮想工場１３が自動的に最適な進捗を選択する。あるいは、オペレータが、結果として出力されたいくつかの進捗予想計算結果の中から最適な方法を手動で選択することも可能である。
【００５５】
なお、ロット進捗予想計算結果は、すべての選択肢について導出する必要は無く、先にオペレータが設定した抽出条件のみについて算出してもよい。
【００５６】
次に、仮想工場１３は、最適と思われるロットの進捗のさせ方を決定した後、その結果を実工場１４側へ作業指示として出す。具体的には、上にも述べたように、仮想工場１３は、例えば作業者にある装置においてロット処理が終わる時刻を実工場１４に連絡し、その装置に次に投入すべきロットの指示、及び終了したロットを次に何処に持っていくか、或いはどの搬送装置へ移動するかの指示等を実工場１４に対して行う。更には、様々な選択肢が発生する際の選択肢の選び方（処理の仕方）の指示を行う。この指示に従って実工場１４で生産を開始することにより、実工場１４の効率的な運用が可能となる。
【００５７】
このように本実施形態によれば、製品を実際に製造する実工場１４と、この実工場１４と実質的に同じ機能をコンピュータ内に構築した仮想工場１３とを用い、実工場１４における生産プロセスを仮想工場１３でシミュレーションすることにより、実工場１４における効率的な運用が可能となる。特に、月産数千枚或いはそれ以下の比較的小規模な半導体工場においては、実工場１４における各種処理を仮想工場１３により正確にシミュレーションすることができるため、ロットの進捗を厳密に予測することができ、小規模工場における運営の効率化をはかることができる。
【００５８】
次に、本実施形態における様々な条件下での指示内容の例を説明する。
【００５９】
（１）実工場１４内のある装置において、１５分後に優先度の高いロットが到着することが判明したとする。この情報は、仮想工場１３に転送されるが、仮想工場１３では、現在のロットの処理を直ちに開始するシミュレーションと、現在のロットの処理を開始せず優先度の高いロットが到着するのを待って処理を開始するシミュレーションを行う。そして、両者のシミュレーション結果から優先度の高いロットが到着するのを待った方が適当との解が得られた。この結果を実工場１４側へ転送し、作業指示を行った。その結果、優先度の高いロットを短工期で製造することが可能となった。
【００６０】
（２）実工場１４内のある装置においてメンテナンスを行う必要が生じた場合に、仮想工場１３におけるシミュレーションにより、メンテナンスの影響を受けない、或いは影響が小さいロットを優先的に処理する最適なロット進捗予想結果が得られた。この結果を作業指示することにより、装置メンテナンス時の実工場１４の効率的な運用が可能となった。さらに、装置の定期メンテナンスが行われる一定時間前に、メンテナンス時間，それに必要な人員，交換部品，或いは次々回のメンテナンスのための補充手順等をコンピュータ画面上に表示することにより、メンテナンスを効率良く行うことができた。
【００６１】
（３）装置の故障が発生することが予測される場合に、故障の予測を考慮した仮想工場１３におけるシミュレーションにより、優先度が高い製品を優先的に処理した方が適当との結果が得られた。その結果に基づき、指示を行うことにより、優先度の高いロットを工期の遅れなく製造することが可能になった。さらに、故障の対処方法をコンピュータ画面の上に表示、或いはそれに類する方法で表示することにより、スムーズな故障の対処ができ、スループットを落とすこと（工期が長引くこと）を防ぐことができる。
【００６２】
（４）ある工程を通過したロットのデータが異常値を出していることが判明した場合に、仮想工場１３によりその工程を通過したロットのうちで異常値を出す可能性があるロットを抽出した。そのロットを待機ロットとし、その後の調査で、良品とはなり得ないことが判明したため、破棄した。このようにして、プロセス異常の製品への影響を最小にすることが可能となった。
【００６３】
（５）仮想工場１３におけるシミュレーションにより、作業者の最適な休憩時間を求めた。その結果、ある工程の処理が１０分後に終了すること、その後、７０分間は作業が発生しないことが分かり、その間に休憩を取るのが適当だとの結果が得られた。その結果に基づき、その工程の処理後６０分間の休憩を取るように指示を出した。その結果、スループットを落とすこと（工期が長引くこと）なく、作業者は休憩を取ることができた。
【００６４】
（６）流品すべき製品が変更になった場合に、使用する装置やその使用時間等の変更に伴い、装置の過不足が発生するかどうかを仮想工場１３において計算した。その結果、装置の過不足が発生することが判明した。この過不足を解消するための装置改造，装置の入れ替えなどを、コストを最小にする場合、或いは期間を最短にする場合で求め、コンピュータ画面上或いはそれに類する方法で表示させた。その結果に基づき、最適な装置入れ替え手順を決定し、実行した。その結果、製品のスムーズな変更が可能になった。
【００６５】
（７）実生産ライン内での装置のレイアウトを決める際に、スペースを最小にする方法，動線を最小にする方法，作業者を最小にする方法，及び用力を最小にする方法により、各々最適となるレイアウトを求めた。その結果、あるレイアウトがスペースを最小にする方法及び動線を最小にする方法で求めた際の最適解として得られ、且つ作業者を少なく、かつ用力も小さくできることが分かった。このレイアウトを採用することにより、生産性が向上した。
【００６６】
（８）欠陥の大量発生などの理由である製品のウェハ或いはチップの破棄に伴い製品数の減少が予測された。その場合に、新規ロットを優先度を高くして投入、及び処理を行う、或いは途中で待機中のロットを優先度を高くして処理を行った。その結果、その製品の良品数の大幅な減少を防ぐことが可能となった。
【００６７】
（９）仮想工場１３において、直材料及び間材料の在庫管理を行った。その結果、直材料及び間材料の在庫を減らすことができた。
【００６８】
（変形例）なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。本発明に用いる仮想工場は、必ずしも実工場と全く同じ処理を仮想的に構築できるものである必要はなく、実工場をある程度シミュレーションできるものであればよい。従って、現在のコンピュータシステムにおいて、より大規模の半導体工場への適用も可能である。また、ネットワークは必ずしもインターネットに限るものではなく、双方向のデータ通信を行うことができるものであればよい。
【００６９】
また、第１実施形態では、半導体生産システムを例に取り説明したが、本発明はこれに限らず、液晶，家電製品の工場であっても、比較的規模の小さいものであれば適用できる。さらに、自動車，化学プラントの工場に適用することも可能である。また、本発明で対象とするシステムの大きさ（比較的小規模の工場）とは、用いるコンピュータで、実ラインに対して同じ数の計算を行うのが可能な程度、即ち実ラインと全く同じ処理を仮想的に構築できる範囲であり、将来的にコンピュータの処理能力が上がれば、より規模の大きなシステムへの適用も可能となる。
【００７０】
また、本実施形態の説明では、１ロットの構成枚数＝２５枚程度を想定していたが、これに限定されるものではない。１ロット＝１枚から任意の枚数を対象としている。
【００７１】
以上詳述したように本実施形態によれば、製品を実際に製造する実工場（実生産ライン）と、この実工場と実質的に同じ機能をコンピュータ内に構築した仮想工場（仮想生産ライン）とを用い、実工場における各種の情報を仮想工場に転送し、転送された情報を基に仮想工場で最適なロットの進め方を計算し、この計算の結果に基づく作業指示のデータを実工場に転送し、転送された作業指示のデータに基づいて実工場で生産を行うようにしているので、実際の生産ラインにおける各種処理を正確にシミュレーションすることが可能となり、比較的小規模の工場において効率的な運営を行うことができる。
【００７２】
また本実施形態では、複数の選択肢を有する場合に、その全て或いはその一部に対して計算を行うことにより、状況に応じて最適なものを選ぶことが可能となり、生産システムのより優れた運営を行うことができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
本実施形態は第１実施形態の変形例に係わる。
【００７４】
第１実施形態では、例として優先度の高いロットを短工期で製造する目的、メンテナンスの影響を受けない、あるいは影響が小さいロットを優先的に処理する目的などに応じて最適な処理を求める場合を説明した。本実施形態は、電力が設定値を超えない処理を行う目的を達成するために最適な処理を求める形態である。
【００７５】
図９において、電力（あるいは用力）の平準化を行うことが可能となる仮想工場１３の構成を示す。図９は、図２と比較すると、装置の電力・用力情報のデータ、及び、電力・用力の条件のデータが入力データとして付加されている点が異なっている。各装置の電力・用力のプロファイル及び電力・用力の条件のデータの一例を図１０、図１１に示す。本実施形態では、電力に関する制限の例を述べ、用力に関する制限の例は、第３実施形態において詳細に述べる。
【００７６】
以下、本実施形態の生産システムを図１２〜図１５を用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｃ）は電力の最適化を行わない場合の生産システムを説明するための図、図１３（ｄ）〜（ｆ）は電力の最適化を行う生産システムを説明するための図である。
【００７７】
クリーンルームを設計する際には、各生産装置で使用する電力の定格値を見積もる。これら電力の生産システムにおける見積値を図１２に示す。図１２は、酸化炉における電力と温度の変化を示す図である。この図１２で、電力の最大値を算定し、この最大値に所定の値を加えた値を電力の定格値とする。例えば、定格値を６０ｋＷとする。
【００７８】
このように得られた生産装置の電力の定格値をクリーンルーム内のすべての生産装置について算出し、それら電力の定格値を加算して全体の電力の設定値を見積もる。そして、この全体の電力の設定値に耐えうる配線や配管などの生産設備の設計を行う。
【００７９】
例えば拡散炉とＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を使用するクリーンルームの場合、各装置について図１２に示すような電力特性を求める。拡散炉について得られた電力特性が図１３（ａ）、ＲＴＡ装置について得られた電力特性が図１３（ｂ）とする。この場合、それら電力特性に基づいて電力の合計値を算出する。算出された電力特性を図１３（ｃ）に示す。図１３（ｃ）に示すように、拡散炉とＲＴＡ装置の両方の電力のピークが重なっているため、電力の合計値のピークも大きくなり、従って電力の設定値を大きく設定する必要がある。
【００８０】
各生産装置の定格値は、余裕分を考慮し、実際の装置では稼働時に実際に使用される値の数倍から数十倍の値と大きな値となる。また、各生産装置はフルに稼働しているわけではない。従って、各生産装置により求めた電力の合計値（設定値）は、生産ラインの稼働時の値よりも大きくなる傾向にある。このように、電力の設定値が実際に使用される値よりも大きすぎると、配線や配管などの生産設備が過剰となり、クリーンルームの建設費が高くなりすぎるという問題がある。
【００８１】
一方、ＲＴＡ装置によるＲＴＡ工程の開始時間を拡散炉の開始時間よりも２０分（ΔＴ）遅らせる。すなわち、図１３（ｄ）に示す電力特性に図１３（ｅ）に示す電力特性を重ね合わせる。これにより、図１３（ｆ）に示すように、２つの装置による電力の合計値のピークが図１３（ｃ）に示す場合よりも小さくなる。
【００８２】
電力の最適化を図る本実施形態の生産システムでは、全体の電力の設定値を超えないように工夫してロットを流す。具体的には、まず図１４に示すように、クリーンルーム内のロットの先読み計算を行う。ロットの先読みを行った場合に、例えば拡散炉とＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を同時に使用することが分かったとする。この場合、各装置を同時に使用すると、設定した電力値を超えてしまうことが予想されたとする。図１４の２３１に示すように、電力の最大値が設定値を超えているのが分かる。そこで、先読み計算により、ＲＴＡ装置によるＲＴＡ工程の開始時間を拡散炉の開始時間よりも２０分遅らせる。すなわち、図１４の２３２に示すように、電力の最大値が電力の設定値を超えないことが分かったとする。
【００８３】
図１４で、選択肢２、選択肢２ａを選択することによる時間と電力の関係が２３２で示される。図１４の２３２の特性曲線に示すように、電力の最大値は設定値以下に抑えられていることが分かる。本発明では、この２種類の可能性のうち、２つの装置の電力のピークをずらして電力を平準化したロットの流し方、すなわち選択肢２，選択肢２ａを選択する。
【００８４】
これにより、電力の設定値を超えない生産が可能となる。また、電力の最適化を行わない図１３（ｃ）の場合、電力が設定値を超えない条件で生産を行うためには、電力の設定値を大きくする必要がある。これに対して最適化を行う図１３（ｆ）の場合には、電力の設定値を小さくすることができる。本実施形態によれば、電力の設定値を低くしておきながら、その電力の設定値を超えない条件を導出することができる。
【００８５】
実際の各生産装置には、数個のロットが待機できるポートを配置し、コンピュータが先読み計算により各ロットに施すプロセスを比較し、処理の順序を自動的に決定し、自動的にロットをポートから生産装置にロードし、処理を開始できるようにすることもできる。これにより、生産装置のオペレータは、ロットをポートに配置するのみでよく、省人が可能となる。あるいは、自動搬送システムを用いてすべて自動化してもよい。
【００８６】
この生産システムは、特に装置のメンテナンス終了後、待ちロットを処理する場合に非常に有効な手法となる。メンテナンス終了前にも適用できることはもちろんである。
【００８７】
あるいは、オペレータがコンピュータの先読み計算に基づく作業指示に従ってロットの搬送、装置へのセット、処理開始等を手動で行ってもよい。
【００８８】
また、この生産システムは、大規模生産ライン、小規模生産ラインの双方に適用可能であるが、特に、小規模生産ラインにおいて有効である。図１５（ａ）は大規模生産ラインの電力値、図１５（ｂ）は小規模生産ラインの電力値を示す。細実線は平準化前（従来）の電力値、太実線は平準化後（本願）の電力値、細破線は従来の電力設定値、太破線は平準化後の電力設定値を示す。図１５（ａ）と（ｂ）を比較すれば分かるように、平準化した電力値と平準化前の電力値の差は、大規模生産ラインよりも小規模生産ラインの方が大きい。すなわち、平準化の効果が大きい。このことは、平準化前の電力設定値と平準化後の電力設定値との差に現れる。すなわち、平準化前の電力設定値と平準化後の電力設定値との差は、大規模生産ラインの場合よりも小規模生産ラインの場合の方が大きい。このことは、小規模生産ラインの方が、平準化することにより大幅に電力設定値を低減できることを意味する。
【００８９】
このようにして、電力の設定値を超えないようにロットを流し、電力の設定値を小さくすることにより、生産設備の建設費を抑えることができる。
【００９０】
以上では、２台の装置の調整を例に説明したが、３台以上の装置がある場合、さらには、ライン全体の電力に制限を設けた場合も、上記と同様に取り扱うことができる。
【００９１】
ライン内のある装置群に対して適用することによる長所もある。以降、具体的に説明する。図１１の電力の条件において、ライン全体の電力として、例えば５００ｋＷの制限を設け、さらに、グループ１として定義したリソグラフィ（Lithography）工程の装置群では、１５０ｋＷ以下となるように制限をつけている。このようなグループ毎の制限により、生産ライン内の主電源から該当グループ装置群までの配線の規模を小さくでき、より、低コストでラインの建設が可能となる。
【００９２】
また、処理をずらす時間を２０分としたが、例えば、以下のような方法でこの時間シフトを決めることができる。図１６において、開始時間のシフト量を求める方法の例を示す。開始時間をずらしていくと、１５分後に電力の最大値は設定値と等しくなり、２０分後に電力の最大値は設定値の９割の値となっていることがわかったとする。すなわち、１５分以上ずらすと、電力の最大値は設定値を越えることがないことがわかるが、シフト量を１５分や１６分といった値にしてしまうと、予期せぬ僅かな電力の変動で設定値をオーバーしてしまい、停電となり、ラインがストップし、ロットアウトが生じ、大きな損害を発生してしまうこともありうる。そのため、この例では、最大値が設定値の９割以下となるようにシフト時間＝２０分と決定した。もちろん９割に限定している訳でなく、電力の変動が大きい場合は、９割以下にし、シフト時間を２０分より長くすればよい。逆に、電力の変動が小さい場合は、９割以上にし、シフト時間を２０分より短くすればよい。
【００９３】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。電力の平準化を例に説明したが、水（超純水や冷却水）、窒素ガス、特殊材料ガスなどの用力においても同様の平準化が可能である。詳細な説明は次の実施形態にて、述べる。
【００９４】
（第３の実施形態）
本実施形態は第１実施形態の変形例に係わる。
【００９５】
第１実施形態では、例として優先度の高いロットを短工期で製造する目的、メンテナンスの影響を受けない、あるいは影響が小さいロットを優先的に処理する目的などに応じて最適な処理を求める場合を説明した。本実施形態は、用力が設定値を超えない処理を行う目的を達成するために最適な処理を求める形態である。
【００９６】
以下、本実施形態の生産システムを図１７〜図１９を用いて説明する。図１８（ａ）〜（ｃ）は用力の最適化を行わない場合の生産システムを説明するための図、図１８（ｄ）〜（ｆ）は電力や用力の最適化を行う生産システムを説明するための図である。なお、以下では、用力の例として、生産システムの処理プロセスである洗浄に使用する超純水の平準化の例により説明する。
【００９７】
図１７はある処理装置の超純水使用量の時間変化を示す図である。この図１７の時間変化特性で、一つ目のピークは薬液の濃度を調整するための希釈プロセスに対応する。この一つ目のピークよりも遅れて訪れる二つ目のピークは、リンス処理プロセスに対応する。
【００９８】
例えば前処理装置と後処理装置を使用するクリーンルームの場合、各装置について図１７に示すような超純水使用量の時間変化特性を求める。前処理装置について得られた時間変化特性が図１８（ａ）、後処理装置について得られた時間変化特性が図１８（ｂ）の場合、これら時間変化特性に基づいて超純水使用量の合計値を算出する。算出された合計値の時間変化特性を図１８（ｃ）に示す。図１８（ｃ）に示すように、前処理装置と後処理装置の両方の超純水使用量のピークが重なっているため、超純水使用量の合計値のピークも大きくなり、従って超純水使用量の設定値を大きくする必要がある。
【００９９】
一方、後処理装置による後処理工程の開始時間を前処理装置の開始時間よりも１０分（ΔＴ）遅らせる。すなわち、図１８（ｄ）に示す特性に図１８（ｅ）に示す特性を重ね合わせる。これにより、図１８（ｆ）に示すように、２つの超純水使用量の合計値のピークは図１８（ｃ）に示す場合よりも小さくなる。
【０１００】
用力の最適化を図る生産システムでは、全体の用力の設定値を超えないように工夫してロットを流す。具体的には、まず図１９に示すように、クリーンルーム内のロットの先読み計算を行う。ロットの先読みを行った場合に、例えば前処理装置と後処理装置を同時に使用することが分かったとする。この場合、各装置を同時に使用すると、設定した用力値を超えてしまうことが予想されたとする。図１９の２８１に示すように、超純水使用量の最大値が設定値を超えているのが分かる。そこで、先読み計算により、後処理装置による後処理工程の開始時間を前処理装置の開始時間よりも１０分遅らせる。すなわち、図１９の２８２に示すように、超純水使用量の最大値が設定値を超えないことが分かったとする。
【０１０１】
図１９で、選択肢２、選択肢２ａを選択することによる時間と超純水使用量との関係が２８２に示される。この２８２に示される特性曲線のように、超純水使用量の最大値は設定値以下に抑えられていることが分かる。本発明では、この２種類の可能性のうち、２つの装置の用力のピークをずらして用力を平準化したロットの流し方、すなわち選択肢２，選択肢２ａを選択する。
【０１０２】
後処理装置による後処理工程の開始時間を前処理装置の開始時間よりも遅らせる時間（ここでは、１０分）は、第２の実施形態で述べた手法（図１６）と同様な方法により求めることができる。
【０１０３】
以上の手法を用いて、用力の設定値を超えない生産が可能となる。また、用力の最適化を行わない図１８（ｃ）の場合、用力が設定値を超えない条件で生産を行うためには、用力の設定値を大きくする必要がある。これに対して最適化を行う図１８（ｆ）の場合には、用力の設定値を小さくすることができる。本実施形態によれば、用力の設定値を低くしておきながら、その用力の設定値を超えない条件を導出することができる。
【０１０４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。用力の一例として超純水により本実施形態を説明したが、冷却水、窒素ガス、特殊材料ガスなどの他の用力においても、同様の平準化を行うことができる。その結果、生産設備の規模を小さくできるため、クリーンルームの製造コストを抑制することができる。さらに、熱排気や筺体排気などのダクト排気についても、同様の平準化が可能となる。このような排気量の平準化を行うことにより、排気用配管を小さくでき、送風機動力、局所排気動力も抑制することができる。
【０１０５】
特に、超純水や冷却水、ガスなどの配管を小さくでき、工具などを用いて曲げられるサイズになれば、継ぎ手を使った溶接や接着作業が不要となり、配管設置作業が容易にできるというメリットがある。その結果、クリーンルーム建設や、装置の出し入れ、レイアウト変更などの工期が短くなる。
【０１０６】
もちろん、第２実施形態と第３実施形態を組み合わせ、電力と用力の双方に対して低めの設定値を設け、それを超えないようにロットを流すことにより、さらなる設備の規模の縮小が可能となる。
【０１０７】
また、上記第２，第３実施形態では、予め定められた電力又は用力の設定値に基づいて、最適なロットの進捗を管理するシステムであるが、このシステムを用いて生産設備の設計を行うこともできる。具体的には、前述した図１３（ａ）〜（ｆ）や図１８（ａ）〜（ｆ）に示すような電力又は用力のピークの低減方法に従って、その低減された各装置の電力又は用力の設定値を算出する。そして、その設定された電力又は用力の設定値に基づいて生産設備の設計を行う。これにより、無駄の無い小規模の生産設備の設計を行うことができる。また、このような生産設備の設計手法に基づき生産設備を建設する方法も本発明に含まれる。
【０１０８】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するためのもので、本発明の半導体生産システムの例を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係る半導体生産システムを用いたロット進捗計算処理の概念図。
【図３】同実施形態に係る半導体生産システムを用いたロット進捗計算処理の入力データ及び出力データを示す図。
【図４】同実施形態に係る半導体生産システムを用いたロット進捗計算処理の入力データ及び出力データを示す図。
【図５】同実施形態に係る仮想工場１３で把握されるある時点での他のロットの処理終了を待たずに処理した場合のロットの流れを示す図。
【図６】第１の実施形態を説明するためのもので、ロット進捗予想時に発生する選択肢の例を示す図。
【図７】同実施形態に係る仮想工場１３で把握されるある時点での他のロットの処理終了を待って処理した場合のロットの流れを示す図。
【図８】第１の実施形態を説明するためのもので、ロット進捗時に発生する数々の選択肢の組合せの中から最適となる組合せを選ぶ手順を示す図。
【図９】電力の平準化が可能なロット先読み計算処理を実行する仮想工場の構成を示す図。
【図１０】電力の平準化を行う仮想工場１３に登録された装置の電力・用力の特性曲線を示す図。
【図１１】電力の平準化を行う仮想工場１３に登録された装置の電力・用力の条件のデータ一例を示す図。
【図１２】第２の実施形態の生産システムを説明するための図。
【図１３】電力の平準化を行う場合と行わない場合の生産システムを比較して説明するための図。
【図１４】第２の実施形態の生産システムを説明するための図で、ロット進捗時に発生する数々の選択肢の組合せの中から最適となる組合せを選ぶ手順を示す図。
【図１５】大規模生産ラインと小規模生産ラインの電力を示す図。
【図１６】同実施形態に係る時間シフトの概念を示す図。
【図１７】第３の実施形態の生産システムを説明するための図。
【図１８】超純水の平準化を行う場合と行わない場合の生産システムを比較して説明するための図。
【図１９】第３の実施形態の生産システムを説明するための図で、ロット進捗時に発生する数々の選択肢の組合せの中から最適となる組合せを選ぶ手順を示す図。
【図２０】マンシムを用いた従来技術によるスループット及び工程の計算結果の例を示す図。
【符号の説明】
【０１１０】
１１…クライアント端末、１２…接続サーバ、１３…仮想工場、１４…実工場、１５，１６…データ伝送媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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