ロットとは

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ロットとは、製造工程の流れに沿ってまとめて管理されるウェーハの一群です。 製造工程でプロセスステップの流れに沿って管理される単位で、一般には同じ製造工程で作られます¹。工場は指示も記録も工期もこの単位で回します。

1枚ずつ指示する代わりに、番号の付いたまとまりで回す

前工程は、成膜、露光、エッチング、洗浄を何百回も繰り返します。ウェーハ1枚ごとに、次に入れる装置、当てるレシピ、検査の結果を指示し記録すると、件数が枚数の分だけ膨らみます。そこで工場は、同じ道を通るウェーハをひとまとまりにして番号を振り、その番号で指示と記録を回します。この番号の付いたまとまりがロットです。

搬送の容器もこの単位へ合わせます。国際半導体技術ロードマップ1999年版の表は、少品種量産ラインのキャリア内ロット数をOne lotとしています²。容器ひとつがロットひとつであれば、FOUPをAMHSが運ぶ動きが、そのままロットの移動になります。

東芝の半導体製造業向けMeister MESは³、ロット進捗、ロット操作、ロット検索という工程進捗の機能と、それを土台にしたロットトレーサビリティの機能を備えるとしています。装置ごとに次に着工するロットを引き当てる着工ディスパッチと、装置への搬送指示を行う搬送ディスパッチを合わせたダイナミックディスパッチ機能も掲げています。現場が動かす単位は、この番号です。

工期はロットの単位で数え、中身はX-factorで分ける

国際半導体技術ロードマップ2007年版は⁴、工場運用の指標として1マスクレイヤあたりのサイクルタイムを挙げ、ロットを加工する総時間を1マスクレイヤあたりへ換算した値としています。同じ資料の指標の例では、20枚マスク、1ロット25枚ウェーハで1マスクレイヤあたりが1.5日なら、加工と搬送を合わせた工場のトータル・サイクルタイムは20×1.5＝30日です。

その中身を分けるのがX-factorで、トータルのサイクルタイム（待ち時間、ホールド時間、正味のプロセス時間、搬送時間の合計）を正味のプロセス時間RPTで割った値です。サイクルタイム＝RPT×X-factorの関係から、現状のサイクルタイムを1マスクあたり1.6日、通常ロットのX-factorを3.2とすると、RPTは1.6÷3.2＝0.5日になります。この例に当てはめて差を計算すると、1.1日、割合にして約69%が正味のプロセス以外の時間です。

待ち時間のほうが、加工そのものより長くなります

青い区間だけが装置の中で加工に使われた時間で、残りは待ちと搬送です。優先の順番を上げたロットは、青い区間をそのままに赤い区間だけが縮みます。

特急ロットが速いのは、順番を先に渡されるから

2007年版のロードマップでは、ホットロットのサイクルタイムは、1ロットのウェーハ枚数が25枚でも12枚でも通常ロットの50%以下で、新製品のロットはホットロットとして流されます。1ロット5枚のスーパーホットロットも挙げられ、下流へ速く動かす搬送や、抜き取り検査の頻度を下げる運用にも触れています。1999年版の表でも、少品種量産ラインの1999年の欄で、通常ロットは1マスクレイヤあたり1.75日、ホットロットは1.2日です。

1999年版は、特急ロットの工期短縮には待ち時間を最小にする手だてが要るとし、装置への割り付けを優先するほか、装置が持つ加工前のロットバッファの中でロットの順序を入れ替えて優先順位を上げる手段にも触れています。ロットが速く進む理由は、装置が速く回ったことより、順番を先に渡されたことにあります。

追い越し枠を広げるほど、本線が詰まる

2007年版は、装置間のダイレクト搬送の優先順位の1番目に、スーパーホットロット（仕掛かりの1%未満）とホットロット（仕掛かりの約5%）を挙げています。この数字が、優先枠のおおよその上限です。

仕掛かりの量そのものにも取引があります。1999年版によると、工場全体の製品工期を縮めるにはライン内の仕掛かりロットの量の圧縮が働きます。同時に、ロット投入量を減らすと、生産量やライン内でのロット進捗のばらつきによって装置でのロット待ちが生じ、ラインの生産能力を下げる場合があります。そのため投入のタイミングは、ライン在庫量を監視しながら合わせます。

仕掛かりを絞るほど、生産能力を差し出します

仕掛かりを増やすと装置は途切れずに回りますが、そのぶんロットの待ち行列が伸びて製品工期も伸びます。投入のタイミングは、ライン在庫量を監視して合わせます。

ロットを小さくする側にも代償があります。2007年版は、12枚という小さいロットサイズの指標を加えた理由として、25枚との比較で製造装置の能力低下を見積もれる点を挙げています。小ロットサイズのロスの例は、少数枚数のロットで装置のレシピ切り替えが起きたときに装置の加工が一時的に途切れるロスです。多品種による能力低下は、1品種で1FOUPに25枚、10ロットごとにレシピとセットアップを変える場合の5%から、多品種で1FOUPに25枚以下、FOUPごとにレシピとセットアップを変え、1ロット内に多製品が混じる場合の最大15%まで増えます。

待ち時間の5日短縮を、ダイフクは劇的な成果と見る

前工程の加工に要する時間はばらつくため、次の工程を待つウェハを格納したFOUPをクリーンストッカーへ一時保管します⁵。ダイフクは、製造に180日ほどかかる最新のCPUについて、搬送用レールの間の空きスペースへ荷受け台を設けるサイドトラックバッファを使うと5日ほど短くなる場合があるとし、180日のうちの5日は約3%にあたるものの、効率化を追い続けてきた半導体工場では劇的な成果だとしています。

ロットは、工場が数えられる最小の塊です。歩留まりも、トレーサビリティも、納期も、この塊の単位で語られます。次の工程へ入るまでの待ち時間へ上限を設けるQタイムも、時計を当てる相手はロットです。

よくある質問（FAQ）

ロットとは何ですか？

工場が番号を振って一緒に流すウェーハのまとまりです。製造工程でプロセスステップの流れに沿って管理される単位で、一般には同じ製造工程で作られます。

1ロットは何枚ですか？

25枚を基本にした運用が広く続きます。国際半導体技術ロードマップ2007年版は1ロット25枚ウェーハを指標の例に使い、12枚のロットサイズと1ロット5枚のスーパーホットロットも指標へ載せています。

ホットロットとは何ですか？

先に流す特急のロットです。2007年版のロードマップでは、ホットロットのサイクルタイムは1ロット25枚でも12枚でも通常ロットの50%以下で、新製品のロットはホットロットとして流されます。

ホットロットを増やせば全部が速くなりますか？

増やすほど通常ロットの待ち行列が伸びます。2007年版のロードマップは、装置間のダイレクト搬送の優先順位の1番目にスーパーホットロット（仕掛かりの1%未満）とホットロット（仕掛かりの約5%）を挙げており、この割合が優先枠のおおよその上限です。

X-factorとは何ですか？

サイクルタイムが正味のプロセス時間の何倍かを表す指標で、待ち時間、ホールド時間、正味のプロセス時間、搬送時間の合計を正味のプロセス時間RPTで割った値です。サイクルタイムが1マスクあたり1.6日、X-factorが3.2なら、RPTは0.5日です。

仕掛かりを減らせば工期は縮みますか？

一方向へは進みます。ライン内の仕掛かりロットの量を圧縮すると製品工期は縮みますが、投入量を減らすと生産量やロット進捗のばらつきから装置でのロット待ちが生じ、ラインの生産能力を下げる場合があります。

ロットを小さくすると得ですか？

費用が別の形で戻ってきます。少数枚数のロットでは装置のレシピ切り替えのたびに加工が一時的に途切れ、2007年版のロードマップは多品種による能力低下を5%から最大15%としています。

比較・違いを学ぶ

Qタイム（待ち時間の上限）とは── ロットが待てる時間へ上限を設ける管理です
FOUP（フープ）とは── ロットを入れて運ぶ密閉の容器です
AMHS（自動搬送システム）とは── ロットを装置と装置のあいだで運ぶ仕組みです

出典

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