JP4137422B2 - 半導体生産シミュレーション方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計算上の生産エリア内における複数の処理装置および複数の自走式搬送装置および半導体製品の各種情報を用いた半導体生産シミュレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の生産ラインは、多品種少量生産への対応が強く要求されているのに加え、半導体製品のライフサイクル自体もますます短くなってきており、固定的な生産ラインよりも柔軟な生産ラインの構築が必要となってきている。
【０００３】
このような状況に対応して、生産ラインにおける生産効率を向上させるためには、一般に以下の手法が必要とされる。
（１）製品の品種数／生産量、設備の故障／メンテナンス／段取り替え等の生産における環境変動に柔軟に対応できる生産システム設計手法
（２）製品の流れを制御し、リアルタイムにスケジューリングできる計画手法（３）上記（２）のスケジューリングを受けて、仕掛かり量を適正にコントロールするディスパッチ手法
【０００４】
また、半導体装置においては、一般に大規模で処理工程数が多く、さらに同じ工程を繰り返す複合プロセスであることが特徴となっており、特に上記各手法の実現が難しく、たとえ製造する製品が１種類であっても製品の流し方の制御は非常に難解である。
【０００５】
このような問題を解決する観点から、特開平７−２３７０９５号公報では、類似の品種を集約下降するために類似の加工順序を持つ品種を集約し、これに対応した処理設備をモジュール（グループ）化して生産ラインを構成する生産システム設計手法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、処理工程数が多く、品種ごとに工程順序も異なる半導体装置の製造においては、上記手法によるモジュール数が膨大となり、効率の良い生産ラインの設計を行うのは非常に困難である。さらに、モジュールを構成するために専門家の知識と経験が必要となり、膨大な時間と工数を要するという問題がある。
【０００７】
また、上記（２）（３）の手法に関しては市販のソフトウェアが存在するが、リスケジューリングのリアルタイム性に乏しく、また、故障やメンテナンス状況に対応するリアルタイム性は備えておらず、生産効率を向上させるには不十分である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、生産エリア内における複数の処理装置および複数の自走式搬送装置を用いた半導体生産システムである。
【０００９】
この半導体生産システムにおける処理装置として、自走式搬送装置から発信される情報を受信する処理装置受信手段と、生産エリア内での自身の位置情報および自身の状態情報を発信する処理装置発信手段とを備え、自走式搬送装置として、搬送する半導体製品の工程情報および処理装置発信手段から発信される情報を受信する搬送装置受信手段と、生産エリア内の自身の位置情報および自身の状態情報を発信する搬送装置発信手段とを備えている。
【００１０】
しかも、自走式搬送装置が半導体製品を搬送している場合、搬送装置受信手段にて受信した半導体製品の工程情報から搬送先となり得る処理装置を特定し、その処理装置から発信される位置情報および状態情報を受信して、自身の位置情報および状態情報に基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成することでそのベクトルに応じた移動を行い、自走式搬送装置が半導体製品を搭載していない場合、処理装置発信手段から発信される搬送要求信号を搬送装置受信手段にて受信し、その搬送要求信号を発信した処理装置の位置情報および状態情報を受信して、自身の位置情報および状態情報に基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成することでそのベクトルに応じた移動を行っている。
【００１１】
また、本発明は、計算上の生産エリア内における複数の処理装置の位置情報、状態情報および複数の自走式搬送装置の位置情報、状態情報および半導体製品の工程情報を用いた半導体生産シミュレーション方法であり、自走式搬送装置が半導体製品を搬送している場合、その半導体製品の工程情報から搬送先となり得る処理装置を特定し、その処理装置の位置情報および状態情報と、自身の位置情報および状態情報とに基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じて生産エリア内を移動し、自走式搬送装置が半導体製品を搭載していない場合、処理装置からの搬送要求があるか否かを判断し、搬送要求のある処理装置の位置情報および状態情報と、自身の位置情報および状態情報とに基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じて生産エリア内を移動する。
【００１２】
このように本発明では、生産エリア内における複数の処理装置および複数の自走式搬送装置が各々の位置と状態とに基づき、移動すべき方向および量を示すベクトルを生成して移動するため、生産エリア内で移動できる処理装置や自走式搬送装置が自律的にレイアウトを生成し、製品の仕掛かり状態をリアルタイムに把握できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る半導体生産システムの概要を説明する模式図である。すなわち、本実施形態の半導体生産システムは、生産エリア内における複数の処理装置（図１ではＭ１、Ｍ２）および複数の自走式の搬送装置（図１ではＴ１〜Ｔ４）を用いて半導体製品（図１ではＰ１〜Ｐ４）を生産するシステムである。
【００１４】
処理装置Ｍ１、Ｍ２としては、半導体製品Ｐ１〜Ｐ４の生産における各工程で必要な装置であり、洗浄装置、レジスト塗布装置、加熱炉、露光装置、エッチング装置等である。
【００１５】
また、搬送装置Ｔ１〜Ｔ４は、各々生産エリア内を自走して製品Ｐ１〜Ｐ４を製品投入口ＳＧから必要な処理装置Ｍ１、Ｍ２へ搬送したり、処理済みの製品Ｐ１〜Ｐ４を次ぎの処理装置Ｍ１、Ｍ２へ搬送したり、完成した製品Ｐ１〜Ｐ４を製品払い出し口ＥＧへ搬送したりする。
【００１６】
このような半導体生産システムにおいて、製品Ｐ１〜Ｐ４は、自らの工程情報（全プロセスフローデータおよび現在仕掛かっている工程のフロー上の位置）と投入されてからの時系列情報（処理履歴）とを保有している。なお、工程情報や時系列情報の保有の仕方は、製品Ｐ１〜Ｐ４を各々収納するマガジンに取り付けられたＩＣカードなどの記録媒体に記録しておく方法と、バーコードなどの読み取り媒体を介してホストコンピュータで集中管理する方法等があるが、いずれでもよい。
【００１７】
処理装置Ｍ１、Ｍ２は、自らの状態である処理中、待機中、故障中、メンテナンス中などの状態情報（ステータス情報）を保有するとともに、生産エリア内における自身の位置情報を保有している。これらの情報の保有の仕方は、自身の持つ記憶手段に記憶しても、外部のデータベース等に記憶しておいてもよい。
【００１８】
また、処理装置Ｍ１、Ｍ２は、搬送装置Ｔ１〜Ｔ４から発信される情報を受信する処理装置受信手段（図示せず）と、自身のステータス情報や位置情報を発信する処理装置送信手段（図示せず）とを備えている。なお、本実施形態における半導体生産システムでは、処理装置Ｍ１、Ｍ２として配置が固定のものと、配置を自由に移動できる移動手段を備えているものとの両方を含む。
【００１９】
搬送装置Ｔ１〜Ｔ４は、自身の状態である製品搬送中、待機中、故障中、メンテナンス中などの状態情報（ステータス情報）を保有するとともに、生産エリア内における自身の位置情報を保有している。これらの情報の保有の仕方は、自身の持つ記憶手段に記憶しても、外部のデータベース等に記憶しておいてもよい。
【００２０】
また、搬送装置Ｔ１〜Ｔ４は、搬送する製品Ｐ１〜Ｐ４の保有する工程情報および処理装置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の処理装置発信手段から発信される情報を受信する搬送装置受信手段（図示せず）と、生産エリア内の自身の位置情報および自身の状態情報を発信する搬送装置発信手段（図示せず）とを備えている。
【００２１】
ここで、図１の処理装置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３および搬送装置Ｔ１〜Ｔ４に付随する（）内の文字は各々の状態情報を示し、製品Ｐ１〜Ｐ４に付随する（）内の文字は各々の時系列情報を示している。また、図１の＜＞内の文字は、処理装置Ｍ１、Ｍ２および搬送装置Ｔ１〜Ｔ４の各々が発信する情報の種類を示している。
【００２２】
このような半導体生産システムにおいて、搬送装置が製品を搬送している場合には、搬送装置受信手段にて受信した製品の工程情報から搬送先となり得る処理装置を特定し、その処理装置から発信される位置情報およびステータス情報を受信して、自身の位置情報およびステータス情報に基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成する。そして、この生成されたベクトルに従い移動を行う。
【００２３】
一方、搬送装置が製品を搭載していない場合には、製品投入口からの搬送要求信号および処理装置発信手段から発信される処理装置の製品投入口（処理装置自体の投入口もしくは処理装置から離れた位置にある投入口）および製品払出口（処理装置自体の投入口もしくは処理装置から離れた位置にある投入口）への搬送要求信号を搬送装置受信手段にて受信し、その搬送要求信号を発信した処理装置の位置情報および状態情報を受信して、自身の位置情報および状態情報に基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成する。そして、生成されたベクトルに従い移動を行う。
【００２４】
このようなベクトルに基づく移動によって、処理装置Ｍ１、Ｍ２や搬送装置Ｔ１〜Ｔ４は自律的にレイアウトを変化させてリアルタイムで効率の良い生産を行うことができるようになる。
【００２５】
ここで、各装置の具体的な動作を説明する。処理装置Ｍ１は、自身のステータス情報が（待機中）であるので、処理可能信号＜Ｂ１＞を発信する。一方、搬送装置Ｔ１は、製品Ｐ１を搬送中であるが、取得した製品Ｐ１の工程情報から次工程を実行できる処理装置Ｍ１の発信している処理可能信号＜Ｂ１＞を受信し、自身の移動方向および移動距離を示すベクトルＶ−Ｔ１を生成する。
【００２６】
なお、処理装置Ｍ１に移動手段が設けられている場合には、搬送装置Ｔ１から発信される製品Ｐ１に関する処理要求信号＜Ａ１＞を受信して、自身の位置情報およびステータス情報に基づき移動手段の移動方向および移動距離を示すベクトルＶ−Ｍ１を生成する。
【００２７】
搬送装置Ｔ１および処理装置Ｍ１の各々が生成するベクトルＶ−Ｔ１、Ｖ−Ｍ１は随時変化していき、各ベクトルＶ−Ｔ１、Ｖ−Ｍ１に基づき移動する搬送装置Ｔ１および処理装置Ｍ１の距離が近づくほど、ベクトルが大きくなって移動距離が増していく。やがて搬送装置Ｔ１は処理装置Ｍ１に対する製品Ｐ１の搬送を完了する。
【００２８】
搬送装置Ｔ１が処理装置Ｍ１に到達して、製品Ｐ１を渡した段階で処理装置Ｍ１による製品Ｐ１の処理が開始される。その時点で処理装置Ｍ１のステータス情報は（処理中）、搬送装置Ｔ１のステータス情報は（待機中）となる。
【００２９】
ここで処理装置が発信する各種信号について説明する。図２は距離に対する信号の強さを示す図である。本実施形態では、処理装置Ｍ１から発信する信号として、距離が離れるほど信号の強さが弱くなる電波等を利用している。つまり、処理装置から遠い位置にある搬送装置等では信号の強さが弱いため、この信号に基づき生成されるベクトルの大きさは小さくなる。一方、処理装置から近いほど信号が強くなるため、生成されるベクトルの大きさは大きくなる。
【００３０】
これにより、処理装置からの要求を受けることができ複数の搬送装置のうち、処理装置から最も近い位置にある搬送装置がいち早く要求元の処理装置へ向かうようになる。なお、図２に示す関係は、処理装置と搬送装置との位置関係のみならず、製品投入口や製品払出口など信号を発信する全ての物と信号を受ける全ての物との２者間の関係に適用される。
【００３１】
また、図２は２者間を近づけるための関係を示しているが、図３は距離に対する信号のマイナス側の強さを示す図である。つまり、２者間を遠ざけるための関係を示している。これは、生産エリア内で搬送装置等が移動できない場所、例えば壁や固定の処理装置がある部分に適用される関係で、その物との距離が近づくほどマイナスの信号が強くなり、衝突を避けることができる。例えば、搬送装置が壁に近づくと、マイナスの信号が強くなって壁から遠ざける方向のベクトルが大きく生成される。マイナスの信号は斥力フィールド（Repulsion field）と呼ばれ、例えば、図中に示す式によって求められる。
【００３２】
このような図２、図３に示す関係から、障害物を避けながら適切な動線となるベクトルが随時生成される。したがって、搬送装置Ｔ１で搬送中の製品Ｐ１を処理することができる処理装置としてＭ１、Ｍ２の複数が存在し、各々から処理可能信号＜Ｂ１＞が発信されている場合、搬送装置Ｔ１で生成されるベクトルとしては処理装置Ｍ１と処理装置Ｍ２との両方に向けたもの生成されるが、最終的にはこれらのベクトルの合力であるベクトルＶ−Ｔ１によって移動方向が決まる。図１に示す例では搬送装置Ｔ１から近い位置にある処理装置Ｍ１へのベクトルが大きいため、処理装置Ｍ１へ近づくよう搬送されることになる。
【００３３】
次に、製品投入口ＳＧから搬送要求信号＜Ｂ２＞が発信されている場合を説明する。この場合、ステータス情報が（待機中）となっている搬送装置Ｔ２、Ｔ３で搬送要求信号＜Ｂ２＞を受信できる位置にある搬送装置Ｔ２によりベクトルＶ−Ｔ２が生成され、このベクトルＶ−Ｔ２に従って搬送装置Ｔ２が移動していく。
【００３４】
なお、図１に示すように、製品投入口ＳＧから発信される搬送要求信号＜Ｂ２＞を受信する搬送装置がＴ２のみである場合、搬送装置Ｔ２で生成されるベクトルＶ−Ｔ２は製品投入口ＳＧの重心方向へ真っ直ぐ向くことになる。また、製品投入口ＳＧ自身に移動手段が設けられている場合には、製品投入口ＳＧでもベクトルＶ−ＳＧが生成され、搬送装置Ｔ２の方向へ向けて移動していくことになる。
【００３５】
処理装置Ｍ２は、自身のステータス情報が（待機中）であるが、処理済みの製品Ｐ３を保持している状態であるため、搬送要求信号＜Ｂ２＞を発信している。この搬送要求信号＜Ｂ２＞を受信できるのは（待機中）の搬送装置Ｔ３であり、＜Ｂ２＞を受信した後に搬送装置Ｔ３は自らの移動方向を決定するベクトルＶ−Ｔ３を生成する。
【００３６】
なお、処理装置Ｍ２に移動手段が設けられている場合には、次工程の処理装置Ｍ３から発信される位置情報およびステータス情報を受信して、自身の位置情報およびステータス情報に基づき移動手段の移動方向および移動距離を示すベクトルＶ−Ｍ２を随時生成し、これに従い移動する。
【００３７】
搬送装置Ｔ３が処理装置Ｍ２まで到達して製品Ｐ３を受け取ると、搬送装置Ｔ３はその製品Ｐ３の工程情報を読み取り、次工程の処理を行うための処理装置へ向かって移動する。
【００３８】
製品Ｐ４は時系列情報が（終了）であり、この生産エリアでの処理が完了した状態となっている。これを搬送する搬送装置Ｔ４は、製品払出口ＥＧの発信する処理可能信号＜Ｂ１＞を受信してベクトルＶ−Ｔ４を生成し、このベクトルＶ−Ｔ４に従い移動する。
【００３９】
なお、製品払出口ＥＧ自身に移動手段が設けられている場合には、製品払出口ＥＧでもベクトルＶ−ＥＧが生成され、搬送装置Ｔ４の方向へ向けて移動していくことになる。
【００４０】
このように、各処理装置Ｍ１、Ｍ２、搬送装置Ｔ１〜Ｔ４、製品投入口ＳＧ、製品払出口ＥＧでは移動のためのベクトルを随時生成し、このベクトルに従い移動することで、リアルタイムに最適なレイアウト、搬送経路を決定し、自律的に効率の良い生産を行うことが可能となる。
【００４１】
次に、処理装置が処理済みの製品を一時保管できるバッファを備えている場合の移動について説明する。図４は、処理装置がバッファを備えている場合の移動を説明する模式図である。図４に示す例では、処理装置Ｍ２にバッファＢＦが設けられており、処理済みの製品Ｐ３がバッファＢＦに保管されている。
【００４２】
処理装置Ｍ２は、その製品Ｐ３の工程情報を読み取り、次工程を実行できる処理装置への搬送要求信号＜Ｂ２＞を発信する。さらに、バッファＢＦを備える処理装置Ｍ２では、製品Ｐ３の処理が終了してバッファＢＦへ保管した時点から処理が可能となることから、処理可能信号＜Ｂ１＞を発信することができる。
【００４３】
処理装置Ｍ２のステータス情報は（待機中）となり、処理可能信号＜Ｂ１＞と搬送要求信号＜Ｂ２＞との両方を発信している状態となる。ここで、搬送装置Ｔ２は製品Ｐ２を搬送中であるが、製品Ｐ２の次の処理を行うために工程情報を取得し、処理要求信号＜Ａ１＞を発信している。また、ステータス情報が（待機中）となっている空の搬送装置Ｔ３は、処理装置Ｍ２が発信する搬送要求信号＜Ｂ２＞を受信して、バッファＢＦの重心に向けたベクトルＶ−Ｔ３を随時生成し、これに従い移動していく。
【００４４】
また、搬送装置Ｔ２は、処理装置Ｍ２から発信される処理可能信号＜Ｂ１＞を受信して、ベクトルＶ−Ｔ２を随時生成し、これに従い移動していく。
【００４５】
ここで、処理装置Ｍ２に移動手段が設けられている場合、処理装置Ｍ２は搬送装置Ｔ２が搬送する製品Ｐ２の処理要求信号＜Ａ１＞を受信してベクトルＶ−Ｍ２ａを随時生成する。これとともにバッファＢＦを備える処理装置Ｍ２は、次工程の処理装置Ｍ３に向けてベクトルＶ−Ｍ２ｂを随時生成する。
【００４６】
図５は、バッファを備えた処理装置のベクトルによる移動を説明する模式図である。処理装置Ｍ２では、先に説明したように搬送装置Ｔ２に向けたベクトルＶ−Ｍ２ａと次工程の処理装置Ｍ３に向けたベクトルＶ−Ｍ２ｂとを生成している。このように複数のベクトルが生成された場合には、これらを合成して成るベクトルＶ−Ｍ２ａｂに向けて処理装置Ｍ２は移動していくことになる。
【００４７】
なお、上記説明ではバッファＢＦが処理装置Ｍ２に設けられている例を示したが、例えば生産エリア内に独立した一時保管装置を有する場合でも、保管装置から発信される搬送要求信号や処理可能信号に基づき搬送装置がベクトルを生成して移動する。もしくは自走可能な保管装置であれば自身の移動方向を決定するベクトルを生成し、移動するようになる。
【００４８】
ここで、図６の模式図に基づいて生産システム全体の移動について説明する。なお、図６では、生産エリア内に５台の処理装置Ｍ１〜Ｍ５があり、全て自走可能となっている。また、各処理装置Ｍ１〜Ｍ５にはバッファＢＦが設けられている。搬送装置はＴ１〜Ｔ３の３台があり、搬送装置Ｔ１、Ｔ２が各々製品種Ａ、Ｂの製品を搬送中、搬送装置Ｔ３が待機中となっている。生産エリアには製品の搬入口、搬出口が設けられており、ここでは生産エリアの隅に設定されている。また、図６に示す各処理装置の（）内は処理可能工程を示している。
【００４９】
製品種Ａは、工程情報ａ、ｂ、ｃ、Ｅ（ＥＮＤの意味）を保有し、製品種Ｂは、工程情報ａ、ｂ、Ｅを保有している。図中処理装置Ｍ１〜Ｍ５、搬送装置Ｔ１〜Ｔ３の各要素から延出する矢印は生成されるベクトルを示しており、一つの要素から複数のベクトルが生成されている場合にはそれらの合成ベクトルに従って移動することになる。
【００５０】
例えば、搬送装置Ｔ１は製品種Ａの製品を搬送中であり、この製品の工程情報から（ａ）の処理を実行できる処理装置Ｍ１、Ｍ２の両方に対してベクトルが生成される。各ベクトルの大きさは搬送装置Ｔ１と各処理装置Ｍ１、Ｍ２との距離に応じて決まる。搬送装置Ｔ１は、処理装置Ｍ１、Ｍ２に向かう各ベクトルの合成ベクトルに従って移動する。
【００５１】
一方、処理装置Ｍ１は、搬送装置Ｔ１が搬送している製品種Ａの製品の処理を実行可能であるため、搬送装置Ｔ１に向けてベクトルが生成される。これとともに製品種Ｂの製品を搬送中の搬送装置Ｔ２についても、その製品に対する（ａ）の処理が可能であるため、搬送装置Ｔ２に向けてのベクトルも生成される。処理装置Ｍ１は、搬送装置Ｔ１、Ｔ２に向けて各々生成されるベクトルの合成ベクトルに従い移動する。
【００５２】
さらに、処理装置Ｍ１のバッファＢＦには処理済みの製品種Ａの製品が一時格納されている。この製品の次の処理は（ｂ）であるため、処理（ｂ）を実行できる処理装置Ｍ４へ向けてベクトルが生成される。なお、処理装置Ｍ３も処理（ｂ）を実行できるが、現段階では他の製品の処理中であるので処理可能信号は発信されておらず、処理装置Ｍ１のバッファＢＦから処理装置Ｍ２へ向けたベクトルは生成されない。
【００５３】
結局、処理装置Ｍ１は、処理装置Ｍ１から搬送装置Ｔ１、Ｔ２へ向けて生成される各ベクトルの合成ベクトルと、バッファＢＦから処理装置Ｍ４へ向けて生成されるベクトルとの合成ベクトルによって移動方向および移動距離が決定されることになる。
【００５４】
他の搬送装置および処理装置についても、搬送装置Ｔ１や処理装置Ｍ１と同様にベクトルを生成し、複数のベクトルが生成された場合にはそれらの合成ベクトルに従って移動方向および移動距離を決定する。また、搬入口や搬出口からも搬送要求信号が発信され、ベクトル生成のために使用される。通常は、搬送装置Ｔ１〜Ｔ３のうち製品を搭載していないものが搬入口からの搬送要求信号を受信することで、それに向けてのベクトルを生成して移動し、製品を搭載しているものが搬出口からの搬送要求信号を受信することで、それに向けてベクトルを生成して移動するが、処理装置Ｍ１〜Ｍ５自身が搬入口、搬出口からの搬送要求信号を受信して搬入口、搬出口へ移動するようにしてもよい。
【００５５】
このように生産エリア内で移動できる搬送装置Ｔ１〜Ｔ３や処理装置Ｍ１〜Ｍ５が自律的に移動方向および移動距離をリアルタイムで生成することで、常に良好な条件で生産を行うことが可能となる。
【００５６】
次に、本実施形態に係る半導体生産シミュレーション方法を説明する。この半導体生産シミュレーション方法は、先に説明した自律型の半導体生産システムを計算上の生産エリア内、および計算上の搬送装置、処理装置等で実現するためのものである。つまり、コンピュータによるシミュレーションによって最適な半導体生産システムを構築するための方法であり、入力情報として、例えば生産エリアであるフロアサイズ、処理装置等の設備仕様、生産する製品の仕様、搬送装置の仕様、搬送装置の数、生産計画、ディスパッチルールがある。
【００５７】
また、これらの入力情報を基にしてシミュレーションを行い、例えば、所定のステップ時間毎のフロアレイアウト、ジョブ毎の動線長さ、ジョブ毎のリードタイム、スループットを計算して出力する。以下、入力された情報を基に搬送装置、処理装置の各動作をシミュレーションする処理を順に説明する。
【００５８】
図７、図８は、搬送装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャートである。先ず、図７に示すように、製品を搭載しているか否かを判断する（ステップＳ１）。搭載していない場合には図８に示すステップＳ１０以降の処理へ進む（後述）。
【００５９】
搬送装置が製品を搭載している場合には、その製品の工程情報（次工程の情報）を読み取る（ステップＳ２）。次に、読み取った工程情報から最終工程が終了しているか否かを判断し（ステップＳ３）、終了している場合には払出口からの信号を受信して移動方向、移動距離を示すベクトルを計算し、払出口へ製品を搬送する（ステップＳ４）。
【００６０】
終了工程でない場合には、次工程の処理が可能な処理装置からの信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ５）。受信していない場合には現在位置で搬送要求信号を必要に応じて回転しながらセンシングする（ステップＳ６）。一方、処理装置からの信号を受信した場合には、受信した信号に基づいて処理装置への移動方向、移動距離を示すベクトルを計算して移動するとともに、処理要求信号を発信する（ステップＳ７）。
【００６１】
次に、処理可能な装置に到着したか否かを判断し（ステップＳ８）、到着していない場合にはステップＳ５〜Ｓ７を繰り返す。搬送装置が処理可能な装置に到着した場合には製品の引き渡しを行う（ステップＳ９）。
【００６２】
次に、図８に示すステップＳ１０以降の処理へ移る。この状態では搬送装置に製品が搭載されていないため、先ず、投入口または処理装置からの搬送要求信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００６３】
受信していない場合には、現在位置で搬送要求信号を必要に応じて回転しながらセンシングする（ステップＳ１１）。一方、搬送要求信号を受信した場合には、その信号を基に移動方向、移動距離を示すベクトルを計算して移動を行う（ステップＳ１２）。
【００６４】
次に、投入口または目標となる処理装置に到達したか否かを判断し（ステップＳ１３）、到達していない場合にはステップＳ１２〜Ｓ１３を繰り返す。一方、到達した場合には製品を搭載し（ステップＳ１４）、図７に示すステップＳ２へ戻って搭載後の処理を行う。
【００６５】
次に、処理装置の移動についてのシミュレーション方法を図９〜図１３のフローチャートに基づいて説明する。先ず、図９に示すように、処理装置のステータス情報によって処理が分かれる。すなわち、処理装置がアイドル状態であれば図１０に示す処理、故障中であれば図１１に示す処理、メンテナンス中であれば図１２に示す処理、処理中であれば図１３に示す処理を行う。
【００６６】
はじめにアイドル状態の場合の処理を説明する（図１０参照）。先ず、処理可能信号をＯＮにする（ステップＳ１０１）。次に、Ａ：バッファに製品が有るか否か、Ｂ：搬送装置からの処理要求が有るか否かの各々によって処理を分ける。
【００６７】
Ａ：バッファに製品が有り（Ｙｅｓ）、Ｂ：搬送装置からの処理要求有り（Ｙｅｓ）の場合、搬送要求信号をＯＮにして（ステップＳ１０３）、搬送装置に搭載されている製品の工程情報を読み取る（ステップＳ１０４）。
【００６８】
次いで、バッファに格納されている製品の工程情報から次工程の処理が可能か否かを判断し（ステップＳ１０５）、不可能な場合には処理要求を出している搬送装置に向けてのベクトルを計算して移動を行い（ステップＳ１０６）、次工程の処理が可能な場合には搬送装置および次工程処理可能な装置に対するベクトルを計算して移動を行う（ステップＳ１０７）。
【００６９】
そして、製品が到着したか否かを判断し（ステップＳ１０８）、到着した場合には処理可能信号をＯＦＦにして（ステップＳ１０９）、ステップＳ４００の処理中における処理へ移行する。
【００７０】
一方、製品が到着していない場合には搬送が完了したか否かを判断し、していない場合にはステップＳ１０５へ戻る。搬送装置の搬送が完了している場合には搬送要求信号をＯＦＦにしてステップＳ１１８へ進む。
【００７１】
また、ステップＳ１０２の判断で、Ａ：バッファに製品が有り（Ｙｅｓ）で、Ｂ：搬送装置からの処理要求がない（Ｎｏ）の場合には、搬送要求信号をＯＮにして（ステップＳ１１２）、バッファに格納されている製品の工程情報を読み取り（ステップＳ１１３）、次工程の処理が可能か否かを判断する（ステップＳ１１４）。
【００７２】
そして、次工程の処理が可能になった段階で次工程の処理を実行する処理装置に向けてのベクトルを計算し、そのベクトルに従って移動を行う（ステップＳ１１５）。その後、搬送が完了したか否かを判断し（ステップＳ１１６）、完了していないばあいにはステップＳ１１４〜Ｓ１１５を繰り返し、新たなベクトルの計算および移動を順次行っていく。搬送が完了した場合には搬送要求信号をＯＦＦにして（ステップＳ１１７）、ステップＳ１１８へ進む。
【００７３】
また、Ａ：バッファに製品がなく（Ｎｏ）、Ｂ：搬送装置からの処理要求があり（Ｙｅｓ）の場合もステップＳ１１８へ進む。ここでは搬送装置に向けてベクトル計算を行い、そのベクトルに従った移動を行う（ステップＳ１１８）。
【００７４】
次に、製品が到着したか否かを判断し（ステップＳ１１９）、到着していない場合にはステップＳ１１８へ戻る。一方、到着している場合には、処理可能信号をＯＦＦにして（ステップＳ１２０）、ステップＳ４００の処理中における処理へ移行する。
【００７５】
次に、処理装置のステータス情報が故障中の場合（ステップＳ２００）の処理について説明する（図１１参照）。先ず、処理可能信号をＯＦＦにする（ステップＳ２０１）。その後、バッファに製品が格納されているか否かを判断し（ステップＳ２０２）、格納されている場合にはステップＳ２０３〜Ｓ２０９の処理、格納されていない場合にはステップＳ２１０〜ステップＳ２１２の処理を行う。
【００７６】
先ず、バッファに製品が格納されている場合には、搬送要求信号をＯＮにして（ステップＳ２０３）、その製品の工程情報を読み取り（ステップＳ２０４）、次工程が処理可能か否かを判断する（ステップＳ２０５）。処理可能になった段階で次工程の処理を実行する処理装置へのベクトルを計算し、移動を行う（ステップＳ２０６）。
【００７７】
次いで、次工程の処理装置への搬送が完了したか否か判断し（ステップＳ２０７）、完了した場合には搬送要求信号をＯＦＦにして（ステップＳ２０８）、ステップＳ２０２へ戻る。
【００７８】
一方、搬送が完了していない場合には修理が完了したか否かを判断し（ステップＳ２０９）、完了していない場合にはステップＳ２０４へ戻る。また、修理が完了している場合には図９に示すルート▲１▼へ戻る。
【００７９】
また、バッファに製品が格納されていない場合には、修理が完了したか否かを判断し（ステップＳ２１０）、修理が完了した段階で処理中の製品があるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。処理中の製品がない場合には図９に示すルートの▲１▼へ戻る。一方、処理中の製品がある場合には最初から処理をやり直し（ステップＳ２１２）、図９の処理中（ステップＳ４００）の処理へ進む。
【００８０】
次に、処理装置のステータス情報がメンテナンス中の場合（ステップＳ３００）の処理について説明する（図１２参照）。先ず、処理可能信号をＯＦＦにして（ステップＳ３０１）、バッファに製品が格納されているか否かを判断する（ステップＳ３０２）。格納されていない場合にはメンテナンスが完了したか否かを判断し（ステップＳ３０３）、完了したら図９に示すルートの▲１▼へ戻る。
【００８１】
一方、バッファに製品が格納されている場合には、搬送要求信号をＯＮにして（ステップＳ３０４）、その製品の工程情報を読み取り（ステップＳ３０５）、次工程の処理が可能か否かを判断する（ステップＳ３０６）。次工程の処理に可能になった段階で、その処理を実行する処理装置へ向けてのベクトルを計算し、移動を行う（ステップＳ３０７）。
【００８２】
そして、製品の搬送が完了したか否かを判断し（ステップＳ３０８）、完了した場合には搬送要求信号をＯＦＦにして（ステップＳ３０９）、ステップＳ３０２へ戻る。一方、搬送が完了していない場合にはメンテナンスが完了したか否かを判断し（ステップＳ３１０）、完了していない場合にはステップＳ３０５へ戻り、完了している場合には図９に示すルートの▲１▼へ戻る。
【００８３】
次に、処理装置のステータス情報が処理中の場合（ステップＳ４００）の処理について説明する（図１３参照）。先ず、バッファに製品が格納されているか否かを判断し（ステップＳ４０１）、格納されている場合にはステップＳ４０２〜Ｓ４０８の処理、格納されていない場合にはステップＳ４０９〜Ｓ４１６の処理を行う。
【００８４】
先ず、バッファに製品が格納されている場合には、搬送要求信号をＯＮにして（ステップＳ４０２）、その製品の工程情報を読み取り（ステップＳ４０３）、次工程が処理可能か否かを判断する（ステップＳ４０４）。処理可能になった段階で次工程の処理を実行する処理装置へのベクトルを計算し、移動を行う（ステップＳ４０５）。
【００８５】
次いで、次工程の処理装置への搬送が完了したか否か判断し（ステップＳ４０６）、完了した場合には搬送要求信号をＯＦＦにして（ステップＳ４０７）、図９に示すルートの▲１▼へ戻る。
【００８６】
一方、搬送が完了していない場合には処理が完了したか否かを判断し（ステップＳ４０８）、完了していない場合にはステップＳ４０３へ戻る。また、処理が完了している場合には図９に示すルート▲１▼へ戻る。
【００８７】
また、バッファに製品が格納されていない場合には、処理が終了したか否かを判断し（ステップＳ４０９）、処理が終了した段階でバッファに空きがあるか否かを判断する（ステップＳ４１０）。そして、バッファに空きができた段階で処理済みの製品をバッファに移し、搬送要求信号をＯＮにする（ステップＳ４１１）。
【００８８】
次に、バッファに移した製品の工程情報を読み取り（ステップＳ４１２）、次工程の処理が可能か否かを判断し、（ステップＳ４１３）、可能になった段階で次工程の処理を実行する処理装置に向けてベクトルを計算し、そのベクトルに従った移動を行う（ステップＳ４１４）。
【００８９】
この移動の結果、製品の搬送が完了したか否かを判断し（ステップＳ４１５）、完了していない場合にはステップＳ４１３〜Ｓ４１４の処理を繰り返して随時ベクトルの計算および移動を行う。また、搬送が完了した場合には、搬送要求信号をＯＦＦにして（ステップＳ４１６）、図９に示すルートの▲１▼へ戻る。
【００９０】
以上説明した搬送装置および処理装置の移動におけるシミュレーションを自律的に行うと、予め設定した生産エリア内で所定のステップ毎に搬送装置と処理装置とが逐次移動していくことになる。
【００９１】
図１４は、出力結果の一つであるシミュレーション後のレイアウトを示す模式図である。すなわち、初期値では生産エリア内に配置された各搬送装置、各処理装置（いずれも図中ドットで示す）が、上記のシミュレーション方法によって所定のステップ毎に最適なレイアウトへ自律的に移動する。シミュレーション後には、各ステップＴｉｍｅ１〜５…毎に最適なレイアウトが表示され、その後もステップ毎に各搬送装置、各処理装置が順次移動していく様子が分かるようになる。
【００９２】
次に、本実施形態の半導体生産シミュレーション方法における具体例を説明する。先ず、半導体生産シミュレーション方法を行うための入力情報を設定する。設定する入力情報には、フロアサイズ、設備仕様、製品仕様、搬送仕様、生産計画、ディスパッチルールがある。
【００９３】
フロアサイズとしては、生産エリアとなるフロアの縦、横の長さ、投入口、払出口の位置などがある。なお、一つの生産エリア内でサブエリアを設定して、そこから処理装置や搬送装置が外へ出ないように設定することもできる。
【００９４】
また、設備仕様としては、処理装置の種類、台数、１台のみの処理装置の台数、バッチ処理を行うことができる処理装置の台数、代替可能な処理装置（サブエリア間でも代替可能なもの。但し、サブエリア専属の処理装置は各サブエリアから外へ出ない。）などである。
【００９５】
さらに、設備仕様として、各処理装置の大きさ（例えば、長方形で表現）、各処理装置の故障頻度と停止時間（故障頻度としては例えばＭＴＴＦ（Mean Time To Failures）、停止時間としては例えばＭＴＴＲ（Mean Time To Repair））を設定する。
【００９６】
また、各処理装置のメンテナンスについては、処理中の場合は処理終了後に行い、代替可能装置は複数同時にメンテナンスしないというルールを設ける。さらに、処理装置がバッファを備えている場合には、バッファの大きさ、最大格納数を設定する。
【００９７】
処理装置については、各処理装置毎の処理時間（段取り時間を含む）、ジョブ投入口（通常は正面中央、洗浄装置のみ左側など）、初期レイアウト、シミュレーション上の移動速度（例えば、搬送車の１／１０程度）を設定する。
【００９８】
また、生産エリア内に製品のストッカがある場合には、その位置、台数、バッファの位置を設定する。さらに、処理装置がバッチ処理可能な場合には、最大処理ロット数を設定する。
【００９９】
製品仕様および生産計画としては、対象製品の種類、オーダ（ロット数）、投入エリア（投入サブエリア）、納期、各商品に対する工程情報などを設定する。
【０１００】
搬送仕様としては、搬送車の台数、各搬送車の移動速度などを設定する。ディスパッチルールとしては、クリティカル・レシオ（納期優先・工程進捗を考慮など）を設定する。
【０１０１】
これらの入力情報を設定し、上記説明した本実施形態の半導体生産シミュレーション方法を実行すると、出力情報として所定ステップ毎のフロアレイアウト、ジョブ毎の動線長さ、ジョブ毎のリードタイム、スループット等が表示される。
【０１０２】
図１５は、あるステップでのフロアレイアウトの表示例を示す図で、（ａ）は処理装置に故障がない状況（全て正常に稼働している場合）でのレイアウト、（ｂ）は処理装置に故障が発生している状況でのレイアウトとなっている。
【０１０３】
また、図１６は、ジョブ毎の動線の長さを示す図で、（ａ）は処理装置に故障がない状況、（ｂ）は処理装置に故障がある状況での動線長さである。この図では、横軸がジョブ番号、縦軸が動線である。ディスプレイ等の表示装置には、ジョブ毎の動線の長さを示すグラフと平均値とが、所定ステップ毎に逐次変化して表示される。
【０１０４】
図１７は、ジョブ毎のリードタイムを示す図で、（ａ）は処理装置に故障がない状況、（ｂ）は処理装置に故障がある状況でのリードタイムである。この図では、横軸がジョブ番号、縦軸がリードタイムである。ディスプレイ等の表示装置には、ジョブ毎のリードタイムを示すグラフと平均値とが、所定ステップ毎に逐次変化して表示される。
【０１０５】
図１８は、スループットを示す図で、（ａ）は処理装置に故障がない状況、（ｂ）は処理装置に故障がある状況でのスループットである。この図では、横軸が日数、縦軸がスループット（ジョブ数）である。ディスプレイ等の表示装置には、スループットが所定ステップ毎に逐次変化して表示される。
【０１０６】
このように、本実施形態の半導体生産シミュレーション方法を用いることで、所定ステップでの最適レイアウトや、処理装置の故障の有無によるレイアウト、動線長さ、リードタイム、スループットの差を的確に把握でき、最適な生産システムを容易に構築できるようになる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、生産における環境の変動（製品の品種数、生産量、設備の故障、メンテナンス、段取り替え等）に柔軟に対応することができ、各処理装置の位置や状態情報をリアルタイムに把握することが可能となる。しかも、このような半導体生産システムを、専門知識を必要としないで構築できるとともに、シミュレーションでも容易に算出することが可能となる。これによって、生産向上の設備計画、レイアウト策定、スケジューリング／レイアウト／設備計画案の評価等を容易に行うことが可能となる。特に、半導体装置のような大規模で処理工程数が多く、さらに同じ工程を繰り返す複合プロセスを必要とする場合では本発明が有効となり、リードタイムの短縮による省エネルギー化および動線長さの短縮による品質向上等を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る半導体生産システムの概要を説明する模式図である。
【図２】距離に対する信号の強さを示す図である。
【図３】距離に対する信号のマイナス側の強さを示す図である。
【図４】処理装置がバッファを備えている場合の移動を説明する模式図である。
【図５】バッファを備えた処理装置のベクトルによる移動を説明する模式図である。
【図６】生産システム全体の移動について説明する模式図である。
【図７】搬送装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その１）である。
【図８】搬送装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その２）である。
【図９】処理装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その１）である。
【図１０】処理装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その２）である。
【図１１】処理装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その３）である。
【図１２】処理装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その４）である。
【図１３】処理装置の移動についてのシミュレーション方法を説明するフローチャート（その５）である。
【図１４】出力結果の一つであるシミュレーション後のレイアウトを示す模式図である。
【図１５】あるステップでのフロアレイアウトの表示例を示す図である。
【図１６】ジョブ毎の動線の長さを示す図である。
【図１７】ジョブ毎のリードタイムを示す図である。
【図１８】スループットを示す図である。
【符号の説明】
Ｍ１〜Ｍ５…処理装置、Ｐ１〜Ｐ４…製品、Ｔ１〜Ｔ４…搬送装置

Claims (5)

1. 計算上の生産エリア内における複数の処理装置の位置情報、状態情報および複数の自走式搬送装置の位置情報、状態情報および半導体製品の工程情報を用いた半導体生産シミュレーション方法において、
   前記自走式搬送装置が半導体製品を搬送している場合、その半導体製品の工程情報から搬送先となり得る処理装置を特定し、その処理装置の位置情報および状態情報と、自身の位置情報および状態情報とに基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じた前記生産エリア内での移動を行い、
   前記自走式搬送装置が半導体製品を搭載していない場合、前記処理装置からの搬送要求があるか否かを判断し、搬送要求のある処理装置の位置情報および状態情報と、自身の位置情報および状態情報とに基づき移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じた前記生産エリア内での移動を行う
   ことを特徴とする半導体生産シミュレーション方法。
2. 前記処理装置が移動手段を備えている場合、前記自走式搬送装置の位置情報および状態情報と、前記処理装置の位置情報および状態情報とに基づき前記移動手段の移動方向および移動距離を示すベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じた前記生産エリア内での移動を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体生産シミュレーション方法。
3. 前記処理装置および前記搬送装置の各々の位置情報は、各装置からの距離が遠くなるほど弱くなる関係を用いる
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体生産シミュレーション方法。
4. 前記処理装置に、処理済みの半導体製品を保管するバッファが設けられている場合、前記バッファに保管されている半導体製品の工程情報から次の工程で用いられる処理装置を判断し、その処理装置の位置情報および状態情報に基づき、自身の前記ベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じた前記生産エリア内での移動を行う
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体生産シミュレーション方法。
5. 前記生産エリア内に製品投入口および製品払出口が設けられている場合、前記搬送装置は前記製品投入口もしくは前記製品払出口からの搬送要求を受信して、自身の前記ベクトルを随時生成し、そのベクトルに応じた前記生産エリア内での移動を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体生産シミュレーション方法。

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