半導体製造を支えるIOTシステムとは？

０.　はじめに

　半導体製造では、30年以上前よりIOT技術が導入され、データを活用した先駆的な生産方法を構築してきた。この様な半導体デバイス生産に於けるIoTシステムをご紹介することにより、半導体生産の理解を深めて頂きたいと思います。それと同時に、製造業へのIOT技術の利用促進に繋がればと考えております。

１. 生産装置のオンラインシステム

　半導体製造ラインに設置されている生産装置は、現在では、ほとんどイントラネットに接続され、装置状態、作業条件、プロセス開始、終了、処理時のパラメータ値等の情報を、MES（Manufacturing Execution System)と随時交信しています。
　具体的には、装置状態が、健全な状態で作業終了であることをMESに連絡すると、MESは、対象装置で作業可能な製品を選別し、この指示に従い、人もしくは自動搬送システムが、製品を選別し、装置に仕掛けます。生産装置は、製品の種類を認識し、この情報をMESに伝達。MESからは、処理条件を装置に送り、装置は、作業開始報告をMESに上げると伴にMESに指定された加工作業を開始します。個々の製品の種類を認識し、処理条件を選定する部分は、自動着工と称されますが、これが無いオフライン仕様の場合、人が製品種類を認識し、また、処理条件を装置に入力することにより指定する作業が必要になります。
　製品の加工作業が終了すると、装置が作業終了報告をMESに送信します。自動搬送が在る場合は、搬送システムへ搬送指示が発信され、作業終了製品が引き取られます。自動搬送が無い場合は、光もしくは音で、人に対し作業終了を発報し、人による製品の引き取りが実行されます。製品が装置から無くなると、装置状態が製品待ちとなり、MESは、次の対象製品に対する作業指示を出します。作業は、これらの繰り返しになります。
　作業終了時には、加工中の装置の各パラメータが、指定された条件に従い排出されます。作業条件で指定された各種パラメータの通常は、処理中の最小値、最大値、平均値を処理結果として、データサーバーに配信します。このデータを利用し、後に説明するように品質保証、出来栄え管理等に利用することが出来ます。
　これらの通信は、半導体業界で使用される通信プロトコルSECS/GEM で規定されています。SECSは、｢SEMI Equipment Communications Standard｣の略称で、またGEMは、｢Generic Model For Communications and Control of Manufacturing Equipment｣ の略称であり、以下の3つのレベルから成り立っています。
１）SECS I （低速シリアル通信）もしくはHSMS（SECS Iの代替となる高速シリアル通信）　
２）SEC II （メッセージフレーム）
３）GEM （送受信するメッセージの概要を決める一般装置モデル）

オンラインシステムによる装置通信