生産性向上へ向けてのムダの指標化semicon.jeita.or.jp/STRJ/STRJ/2008/6H_FI.pdfproductivity...

STRJ WS: March 6, 2009, WG8 FI 1

生産性向上へ向けてのムダの指標化生産性向上へ向けてのムダの指標化―― Waste Reduction ManagementWaste Reduction Management（（WRMWRM））――

WG8： Factory Integration（FI） WG

富士通ﾏｲｸﾛｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ谷博道


• AMHS： Automated Material Handling System• CT： Cycle time • EEQM：装置基本性能の維持管理• EES： Equipment Engineering System • EFEM： Equipment Front End Module • EOW： Equipment Output Waste• FDC： Fault Detection and Classification • FI： Factory Integration • FO：工場運営• HM/SL： High Mix/Small Lot Size • L/P：ロードポート• NGF： Next Generation Factory • NPW：非生産ウェーハ• OEE： Overall Equipment Effectiveness • PE：製造装置• PV： Proactive Visualization• RPT: Raw Process Time• WTW： Wait Time Waste• WRM： Waste Reduction Management

略語の整理略語の整理


谷博道（リーダ）富士通マイクロエレクトロニクス菅茂（幹事）ローム浜松平井都志也ソニー山本眞村田機械本間三智夫（国際対応）NECエレクトロニクス小林秀（国際対応）ルネサステクノロジ児玉祥一東芝金森信夫パナソニック光井章パナソニック

秋森裕之日立製作所江上卓ソニーセミコンダクタ九州岩崎順次Selete中馬宏之一橋大学大谷幹雄アシストテクノロジーズジャパン大森雅司三菱電機西村剛幸大日本スクリーン名和健二郎東京エレクトロン都築成年ULVAC

WG8:FIWG8:FI 委員構成委員構成


目次目次

1. 活動概要

2. ムダの指標化

3. サイクルタイムのムダ

4. スループットのムダ

5. 装置稼動状態の解析

6. まとめ


• Probe/Test• Singulation

• Packaging• Test

Increasing cost &Cycle time implications

工場はコスト, 品質, 生産性, スピートの改善を要求されているReduce factory capital and operating costs per functionFaster delivery of new and volume products to the end customerEfficient/Effective volume/mix production, high reliability, & high equipment reuseEnable rapid process technology shrinks as well as systematic productivity waste reduction

FactoryOperations

ProductionEquipment AMHS Factory Information

& Control Systems Facilities

UI

ChipMfg

ProductMfg D

istr

ibut

ion

Si SubstrateMfg

ReticleMfg

FITWG Thrust Teams

FIFI--WGWGの活動範囲の活動範囲

• FEOL• BEOL

WaferMfg

１．活動概要１．活動概要


工場運営（ＦＯ）製造装置（ＰＥ）ファシリティ

搬送（AMHS）生産システム

加工装置Process

Equipment

測定装置MetrologyEquipment

搬送車Ground basedIntrabay Vehicle

ada a;;ldkaaddd’;ad’adkd;da[

Wafer & Carrier

オペレータOperator andMaintenancetechnicians

ファシリティシステム

InterbayMHS

Operatorproductivity

Lot ID

クリーンルームデザイン• bay/chase• ball-room• other

Maintenance & spares

クリーンルーム• Environment:• Temp, humidity• Ceiling height• Max weight, size• Others ..

ストッカ

搬送Overhead Hoist Transport MHS (OHT)

工場システム

工場運営Factory Operations

FIFI--WGWGのスコープのスコープ


20082008年度の活動結果年度の活動結果

2008 Topics Result

1 Incorporate waste (inefficiency) reduction as part of FI roadmap

-Defined initial factory integration high level metrics for creation of a waste reduction roadmap

-Equipment Output Waste-Wait Time Waste

-Completed initial draft of package to communicate waste reduction roadmap approach

2 Improve data quality, & time to information

- Defined strategy for integrating time synchronization and data handling requirements between production equipment and factory information and control systems.

3 FOUP Airborne Molecular Contamination (AMC) requirement

- In conjunction with the Yield Enhancement TWG, reached consensus on monitoring and control methods, and developed initial requirements

新たな取り組みムダ削減ロードマップ作成に向けて指標の検討


20092009年度の活動計画年度の活動計画

Focus Areas 2009 Goals

• FI will lead inclusion of initial high level Waste Reduction metrics and roadmap in FI Technical Requirements tables

1 Step wise productivity improvement

• Address NGF/450mm and identify common areas of waste reduction needs and challenges to reduce industry’s burden

2 Improve data usage for better productivity

NGF Data Infrastructure

• Better efficient data handling and utilization in factory and equipment for more commonly used data.

• Waste reduction purpose data standardization. Appropriate time stamping from data usage. Inclusion of external data sources

3 Address FI Cross-cut issues

• Address FI key issues with FEP(AMC requirement for FOUP), Litho (Reticle Electrostatic Field, Double Patterning), ESH (Energy conservation), YE (AMC) and Metrology (Wafer map standards).

ロードマップにムダ削減の技術要求値を載せる。ムダ削減に向けた技術課題の検討。


プロセス処理まわりのムダ要素プロセス処理まわりのムダ要素

Copyright 2000 by Masato Fujita, Selete/Panasonic

レシピダウンロードイオンソース切換え

温度変更装置内ｸﾘｰﾆﾝｸﾞ/ｼｰｽﾞﾆﾝｸﾞ

プロセス設定

ウェット洗浄プロセスキット交換

装置＆ﾌﾟﾛｾｽのﾊﾟﾌｫｰﾏﾝｽﾁｪｯｸ

装置安定化＆保守実処理

搬送バッチ組み

キャリアハンドリングウェーハハンドリング

実処理以外でムダが多い。⇒ 装置が動いて、モノが有っても、実稼働率が非常に低い。

※実稼働率：装置が実処理している時間の割合

サイクルタイム

スループット

装置安定化&保守のムダ

プロセス設定のムダ

実稼働

待ち時間実処理時間

搬送のムダ

その他のムダ

スループットのムダ

サイクルタイムのムダ

２．ムダの指標化２．ムダの指標化


ムダの実例と指標化ムダの実例と指標化

３種類の装置のOEEにおけるムダの実例を示す。

でムダを指標化する。

装置A 装置B 装置C

実処理

実処理

実処理

プロセス切替ロス



その他ロス

その他ロス

その他ロス

充填ロス

充填ロス

生産性向上に向けてムダの削減が重要となる。

サイクルタイムのムダスループットのムダ{ }２つの視点

指標化により業界全体でムダ削減に取り組むことが可能。


枚葉処理装置

着工ウェーハ

キャリア≒ロット

ウェーハは，ﾛｰﾄﾞﾎﾟｰﾄ〔L/P〕上で，キャリア内全ウェーハが揃うのを待つ

【ユニカセット運用】

①処理の順番を待つ

②ﾛｯﾄ処理完了を待つ

③次工程への搬送を待つ

ｷｬﾘｱ

ロットサイズ

処理待ち、搬送、搬送待ち、保管待ち、検査待ち、等


処理

処理待ち

搬送搬送待ち

他ｳｪｰﾊ待ち

搬送待ち

搬送・・・・・・・・

生産中には、サイクルタイムのムダがある。

ウェーハ個々で見れば、処理時間の約７０倍の待ち時間を経て生産されている。

３．サイクルタイムのムダ３．サイクルタイムのムダ


サイクルタイムのムダの指標化（サイクルタイムのムダの指標化（WTWWTW））

Year 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015Technology Node 57 50 45 40 35 32 28 25

Wafer Diameter 300 300 300 300 300 450 450 450

DPMLSHL Super Hot-Lot 0.32 0.31 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

DPML25W 25W 1.5 1.4 1.4 1.2 1.2 1.2 1.13 1.13

DPML12W

Normal production 12W 1.0 0.84 0.84 0.72 0.72 0.72 0.68 0.68

WTW25W 25W Normal WTW 1.18 1.09 1.1 0.9 0.9 0.9 0.83 0.83

WTW12W 12W Normal WTW 0.68 0.53 0.54 0.42 0.42 0.42 0.38 0.38

WTW ＝ CT － CTSHLCT ：製品ロットのサイクルタイム

CTSHL ：スーパーホットロットのサイクルタイム

従来から、マスクレイヤ当たりのサイクルタイム指標がある。DPML：Day per Mask-layer

DPMLSHL：スーパーホットロット（SHL）のDPML ※SHL：装置を空けて待つ特急ロット

DPML25W：製品ロット（1キャリア25枚）のDPMLDPML12W：製品ロット（1キャリア12枚）のDPML

サイクルタイムのムダをスーパーホットロットを基準として指標化した。

FOのTR表に「WTW25W」と「WTW12W」を追加予定。

WTW：Wait Time Waste


ロットサイズ依存の考慮についてロットサイズ依存の考慮について

DPML for production lots

12W 25W

WTW mostly due to factory operation

Cyc

le ti

me

(DP

ML)

DPML for super hot lots

WTW due to eq operation

WTW mostly due to eq internal WTW

Lot sizes)

• ロットサイズの影響を見ながらWTWを考える必要がある

⇒ 25枚と12枚の指標化が必要。

WTW12W

WTW25W


ＷＴＷ削減に向けてＷＴＷ削減に向けて

クラス通常作業例段取り作業例 WTW低減の課題

Class 1主に装置内部のムダに関する

処理部へウェーハを入れる

高真空を作り出す

プロセスチャンバ内でウェーハをハンドルする

シーズニング and/or クリー

ニング

WIP 識別

プロセス指示

階層的な無駄分類の議論が必要

Class 2 主に装置作業が引き起こす無駄に関する

キャリア受付

キャリアとウェーハの認識

キャリア取り出し

WIP 識別

キャリア識別

NPW 準備

この領域にWTWは無い

Class 3主に工場オペレーションが引き起こす無駄に関する

レシピのような指示のダウンロード

工場ホストとの通信

キャリアディスパッチ

装置プロセス能力安定化

製品品質確認

頻繁なレシピ変更と関係した無駄を可視化し減らすべき

WTWの削減を進めるために、装置の段取作業を階層的に分類した。さらに掘り下げる必要がある。


４．装置スループットのムダ４．装置スループットのムダ

スループットのムダは、

・装置の処理枚数

・装置可稼働率（大停止時間含む）

の２項目で押さえる。

スループット

装置安定化&保守のムダ

プロセス設定のムダ

実稼働

搬送のムダ

その他のムダ

生産中には、スループットのムダがある。


装置の処理枚数

EOW25（切替Waste25）＝（Th0－Th25）／Th0

例：リソでは現状 0.2 程度（スループットの公称値からの試算）

EOW12（切替Waste12）＝（Th0－Th12）／Th0

例：リソでは現状 0.３程度（スループットの公称値からの試算）

Th0 ：品種切り替え無し連続生産のときのスループット（枚／時間）※装置タイム、品種、ノード、使用条件で変化が大きく要求数値化が難しい

Th25：品種切り替え25枚毎連続生産のときのスループット（枚／時間）

Th12：品種切り替え12枚毎連続生産のときのスループット（枚／時間）

EOWモチーフ：リソ、インプラ、ＣＭＰ/ドライエッチで定義

スループットのムダの指標化（スループットのムダの指標化（EOWEOW））～その１～その１

EOW：Equipment Output Waste


スループットのムダの指標化（スループットのムダの指標化（EOWEOW））～その２～その２

装置可稼働率

大停止時間についての要求を併せて掲載することで

EOWロードマップの表現を充実させる。

可稼働率（Availability）〔%〕

従来の定義と同じ（※未稼働に「一部未稼働状態」は含まない）

大停止時間（枚数換算）〔枚数〕

新たな指標として定義する。

オ－バーホール/プロセス立ち上げ･調整を除く

日常点検、ＮＰＷ処理、薬液交換・クリーニング、等

（注）ロット単位ではない作業

サイクルタイム要求とスループット要求から決まる

EOW：Equipment Output Waste


ＥＯＷの削減に向けてＥＯＷの削減に向けて

EOW（プロセス切り替え）削減のためには、・装置メーカ・搬送メーカ・デバイスメーカ

のコラボレーションが必要である。

クラス段取り作業例個別技術の改善制御技術の改善

Class 1主に装置内部のムダに関する

シーズニング and/or クリーニング

WIP 識別

プロセス指示

• シーズニング、クリーニング時間短縮

• レシピー設定時間短縮• 加工単位毎ＩＤ確認時間短縮

•装置内ウェーハの搬送スケジューリングの適化（装置内外処理タクトバランスの適化）

Class 2 主に装置作業が引き起こす無駄に関する

WIP 識別

キャリア識別

NPW 準備

• レシピーのダウンロード時間短縮• 加工単位毎ＩＤ確認時間短縮• 荷姿ＩＤ確認時間短縮• ＮＰＷ準備時間短縮

•シーズニング、クリーニングを他の処理作業と並列化する•事前レシピー設定•ウェーハ処理順の適化

Class 3主に工場オペレーションが引き起こす無駄に関する

キャリアディスパッチ

装置プロセス能力安定化

製品品質

• キャリア・ディスパッチング時間短縮

• 装置安定度確認時間短縮• 出来栄え確認時間短縮

•NPW処理ジョブ生成事前化、•ジョブ交換と搬送スケジューリングの精度向上•出来栄え確認と他の作業との並列化


５．装置稼動状態の解析５．装置稼動状態の解析状態が遷移するにはトリガーが必要である。

トリガー発生は要因と結果によるものである。稼動状態解析にはトリガーを収集することが必要である。

どのような装置からでも自動的に収集できるトリガーが望ましい。そのためには、業界で定義を標準化する必要がある。

トリガートリガー

トリガー

状態A

トリガートリガー

トリガー

Copyright 2000 by M asato Fujita, Se lete/Pan asonic状態B


６．まとめ

• サイクルタイムのムダと装置スループットのムダに着目し、指標化して、ロードマップへの取り込みに目処がついた。

• それぞれのムダの削減に向けて、ムダの階層的分類および技術課題を整理した。

• 今後、各指標の要求値を2009年度版ロードマップに反映させ、業界のムダ削減活動を加速させる。

• ムダを削減することが、グリーン化につながる。


ムダ削減とグリーン化ムダ削減とグリーン化

（CO2）工場建設時の消費

エネルギー


スル

ープ

ット

作業効率ロス

装置稼動効率ロス

品質ロス

速度効率ロス

実稼働

生産時の消費エネルギー

・・・・

固定費

変動費

製造装置償却費

人件費

原動費

材料費

削減

（CO2）

削減

削減

（CO2）

削減

（CO2）

削減

無駄の削減により

消費エネルギーを減らす

製造コスト

生産性のムダ

待ち時間削減

削減

実処理時間


環境調和の環境調和のエコエコManufacturingManufacturing実現実現

ムダ排除「全体適化」

エコエコManufacturingManufacturing

環境技術安定供給高効率生産

ムダ排除、全体適化がエコManufacturingを支える

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