CN105009270B - 小型制造装置以及使用该小型制造装置的制造系统 - Google Patents

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Abstract

一种易于使前室在对处理基板实施的处理的种类不同的多个制造装置之间通用的制造系统。根据本发明的制造系统，能够使该制造装置的开发成本、制造成本廉价化。对小型制造装置的处理室和前室个别地设置控制部。当处理室控制部输出了搬入请求信号时，前室控制部将处理基板搬入到处理室，并输出搬入通知信号。处理室控制部当被输入搬入通知信号时进行处理基板的处理，在处理结束后输出搬出请求信号。前室控制部当被输入搬出请求信号时开始搬出处理基板，当从处理室搬出了该处理基板时，输出搬出通知信号。处理室当被输入搬出通知信号时开始下一次处理的准备。

Description

小型制造装置以及使用该小型制造装置的制造系统
技术领域
本发明涉及一种在使用处理基板(例如半导体晶圆等)来制造设备(半导体设备等)的工艺(process)中使用的小型制造装置以及使用该小型制造装置的制造系统。
背景技术
关于以往的半导体制造装置，取在半导体制造工艺中使用的制造系统为例来进行说明。
作为以往的半导体制造装置，例如已知下述专利文献1所记载的装置。
专利文献1所记载的半导体制造装置按每个工艺腔(基板处理室)PM1、PM2设置有真空锁腔(前室)VL1、VL2。在工艺腔PM1、PM2与真空锁腔VL1、VL2之间设置有闸阀G1、G2。而且，通过配置于真空锁腔VL1、VL2内的真空机器人VR1、VR2，来在工艺腔PM1、PM2与真空锁腔VL1、VL2之间进行晶圆W的搬入、搬出(参照专利文献1的图1等)。
在所述半导体制造装置中，由一个控制单元CNT来统一地进行使真空机器人VR1、VR2进行晶圆W的搬入、搬出的控制、在工艺腔PM1、PM2内对晶圆W实施规定的处理的控制等(参照专利文献1的段落[0043]等)。
专利文献1：日本特开2006-5086号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，对半导体设备的多品种少量生产的需求正在提高。另外，在研究开发等中试制半导体设备的情况下，期望的是以一个或几个为单位来制造半导体设备。
另外，如上所述，在大规模的工厂中大量制造同一品种的产品的情况下，配合市场的需求变动来调整生产量是非常困难的。这是由于少量的生产是无法确保与工厂的运营成本相抵的利益的。并且，半导体制造工厂需要高额的建设投资、运营费用，因此还存在中小企业难以加入的缺点。
根据如上那样的理由，期望一种用于在小规模的制造工厂等中使用小径的半导体晶圆、小型的制造装置来廉价地进行半导体设备的多品种少量生产的技术。
这种问题不仅在半导体制造装置中产生，在例如对蓝宝石基板、铝基板等实施处理来制造电子设备的装置、制造光学设备的装置等中也会产生。
本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于廉价地提供小型的制造装置和制造系统。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的小型制造装置的特征在于，具备：处理室，其对处理基板实施期望的处理；前室，其使用设置于内部的搬送机构，与该处理室之间进行上述处理基板的搬入和搬出；处理室用控制部，其设置于上述处理室以控制该处理室对上述处理基板的处理；以及前室用控制部，其设置于上述前室以控制上述处理基板在上述处理室与该前室之间的搬入和搬出，其中，当上述处理的准备结束时，上述处理室用控制部发送用于请求上述前室用控制部将该处理基板从上述前室搬入到上述处理室的搬入请求信号，当从上述前室用控制部接收到表示上述处理基板的上述搬入已结束的搬入通知信号时，上述处理室用控制部开始上述处理，当该处理结束时，上述处理室用控制部发送用于请求上述前室用控制部将上述处理基板从上述处理室搬出到上述前室的搬出请求信号，当从上述前室用控制部接收到表示上述处理基板的上述搬出已结束的搬出通知信号时，上述处理室用控制部开始上述处理的准备，当从上述处理室用控制部接收到上述搬入请求信号时，上述前室用控制部开始上述处理基板的搬入动作，当上述处理基板的搬入动作结束时，上述前室用控制部将上述搬入通知信号发送到上述处理室用控制部，当从该处理室用控制部接收到上述搬出请求信号时，上述前室用控制部开始上述处理基板的搬出动作，当从上述处理室搬出了该处理基板时，上述前室用控制部将上述搬出通知信号发送到上述处理室用控制部。
在本发明所涉及的小型制造装置中，期望的是，上述前室还具备在向上述处理室搬入上述处理基板以及从上述处理室搬出上述处理基板时打开的装载端口，当从上述处理室用控制部接收到上述搬入请求信号时，上述前室用控制部还进行打开上述装载端口的动作的控制，当从该处理室用控制部接收到上述搬出请求信号时，上述前室用控制部还进行关闭上述装载端口的动作的控制。
本发明所涉及的制造系统的特征在于，具备多台上述本发明的小型制造装置，作为某个该小型制造装置而包括一台以上的上述处理室的结构不同的小型制造装置，并且，在全部的该小型制造装置中，上述前室的结构彼此相同。
发明的效果
根据本发明的小型制造装置，使用处理室用控制部和前室用控制部来个别地独立控制处理室和前室，并且根据在处理室用控制部与前室用控制部之间发送接收搬入请求信号、搬入通知信号、搬出请求信号以及搬出通知信号的定时，来对小型制造装置的处理准备中/搬送中/处理中进行切换。
因此，在本发明的小型制造装置中，在开发处理室控制部的控制程序时，几乎不需要考虑前室控制部的控制，因此与以单一的控制单元来控制小型制造装置整体的情况相比，能够降低小型制造装置的开发成本。
并且，根据本发明的小型制造装置，在处理室控制部与前室控制部之间发送接收的控制信号是简单的，因此能够使该处理室控制部与该前室控制部之间的接口简单化，在这一点上，也能够降低小型制造装置的开发成本、制造成本。
另外，根据本发明的制造系统，在各小型制造装置中能够大致独立地控制处理室和前室，由此无论小型制造装置的种类(即，对处理基板实施的处理的种类)如何，都能够使前室的控制通用。因此，在开发各小型制造装置的控制程序时，几乎不需要考虑前室的控制内容等，因而能够降低开发成本。
附图说明
图1是概要性地表示实施方式所涉及的小型制造装置的结构的俯视图。
图2是概要性地表示实施方式所涉及的小型半导体制造装置的控制系统的框图。
图3A是实施方式所涉及的从处理室向前室发送的信号的接口电路图。
图3B是实施方式所涉及的从前室向处理室发送的信号的接口电路图。
图4是用于说明实施方式所涉及的小型制造装置的处理室的动作的状态转变图。
图5是用于说明实施方式所涉及的小型制造装置的前室的动作的状态转变图。
具体实施方式
[发明的实施方式1]
下面，取将本发明应用于小型的半导体制造装置的情况为例来说明本发明的实施方式1。
图1是概要性地表示本实施方式1所涉及的小型半导体制造装置的结构的俯视图。另外，图2是概要性地表示小型半导体制造装置100的控制系统的框图。
在本实施方式1中，在使用多台小型半导体制造装置100来构建半导体制造系统的情况下(参照图2)，作为各小型半导体制造装置100的前室120，使用相同构造的前室。
各个小型半导体制造装置100如图1所示那样具备处理室110、前室120以及闸阀130(与本发明的装载端口对应)。此外，在本实施方式中，如后所述，闸阀130设置于前室120。
处理室110是用于对半导体晶圆140进行期望的处理(成膜处理、蚀刻处理、检查处理等)的房间。处理室110设置有用于从前室120搬入半导体晶圆140的搬入口111。另外，该处理室110中设置有载置半导体晶圆140的载置台112、对载置于该载置台112的半导体晶圆140进行期望的处理的处理机构(未图示)等。省略对半导体晶圆140的处理的详细说明。此外，在使用多台小型半导体制造装置100来构建半导体制造系统的情况下，通常来说各小型半导体制造装置100的处理室110的处理内容、装置构造互不相同。
前室120是用于从外部取入半导体晶圆140并搬送到处理室110的房间。前室120中设置有载置从外部取入的半导体晶圆140的载置台121、将载置于该载置台121的半导体晶圆140搬送至处理室110的载置台112来载置的搬送机构122、闸阀130等。另外，前室120设置有用于将半导体晶圆140搬送到处理室110的搬出口123。此外，前室120还具备用于从外部搬入半导体晶圆140的机构、搬入口等，但它们的构造、位置等是任意的(未图示)。
闸阀130设置于搬入口111与搬出口123之间。如后所述，闸阀130当在处理室110与前室120之间搬送半导体晶圆140时打开，当在处理室110内进行半导体晶圆140的处理时关闭。
如图2所示，处理室110中设置有处理室操作部113、处理室控制部114、处理室电源单元115等。
作为处理室操作部113，能够使用连接有用于对处理室110进行手动操作的开关、触摸面板等的操作基板。此外，作为处理室操作部113，也可以使用外置的操作装置(例如，个人计算机、专用的操作终端等)。
处理室控制部114基于从处理室操作部113输入的操作信号等来执行对半导体晶圆140(参照图1)的处理。
另外，处理室控制部114向前室控制部125并行地发送如下的信号。
(1)处理室正常动作信号NORM_PROCESS：表示处理室110处于正常动作中的信号
(2)搬入请求信号REQ_LOAD：请求将半导体晶圆140从前室120搬入到处理室110的信号
(3)搬出请求信号REQ_UNLOAD：请求将半导体晶圆140从处理室110搬出到前室120的信号
处理室电源单元115将从外部供给的电力供给到处理室操作部113、处理室控制部114、实际对半导体晶圆140进行处理的处理机构(未图示)等。并且，处理室电源单元115还对前室120供给电力。此外，由前室操作部124(后述)来接通/断开电源单元115。
此外，在使用多台小型半导体制造装置100来构建半导体制造系统的情况下，通常来说各处理室110的处理内容、装置构造是不同的(上述)，因此处理室操作部113、处理室控制部114的控制也互不相同。但是，由于使前室120通用，因此上述信号NORM_PROCESS、REQ_LOAD、REQ_UNLOAD的信号形式、输出条件是通用的。
另一方面，前室120中如图2所示那样设置有前室操作部124、前室控制部125、电源单元126等。
前室操作部124中设置有用于对前室120进行手动操作的开关等。并且，前室操作部124包括显示处理室110和前室120的运转状态(工作中/停止中、正常/异常)的显示灯、用于使前室120和处理室110紧急停止的操作开关、用于接通/断开电源单元115、126的电源开关等。
前室控制部125进行用于将半导体晶圆140从外部搬入到前室120内的控制、将半导体晶圆140从前室120取出到外部的控制。除此以外，前室控制部110基于从前室操作部124输入的上述信号NORM_PROCESS、REQ_LOAD、REQ_UNLOAD来在外部与前室120之间进行半导体晶圆140的搬入/搬出。另外，前室控制部125向处理室控制部114并行地发送如下的信号。
(4)前室正常动作信号NORM_PORT：表示前室120处于正常动作中的信号
(5)转变请求信号AUTO：请求处理室110转变为自动模式的信号
(6)搬入通知信号ACK_LOAD：结束半导体晶圆140向处理室110的搬入并允许处理室110开始执行工艺的信号
(7)搬出通知信号ACK_UNLOAD：结束半导体晶圆140从处理室110的搬出并允许处理室110开始下一次工艺的准备的信号
前室电源单元126将从处理室电源单元115供给的电力供给到前室操作部124、前室控制部125、搬送机构122(参照图1)等。
此外，如上所述，即使在使用多台小型半导体制造装置100来构建半导体制造系统的情况下，前室120也是通用的。
集中管理部150对本实施方式1所涉及的半导体制造系统中设置的多个小型半导体制造装置100的工作状态进行集中管理。为此，集中管理部150例如经由以太网(注册商标)与各小型半导体制造装置100的处理室控制部114、前室控制部125连接。另外，也可以是，在想要更新各小型半导体制造装置100的程序、设定参数这样的情况下，从集中管理部150向各小型半导体制造装置100发送新的程序等。
图3A和图3B是表示本实施方式1所涉及的信号接口的结构例的电路图，图3A是从处理室110向前室120发送的信号NORM_PROCESS、REQ_LOAD、REQ_UNLOAD的接口，图3B是从前室120向处理室110发送的信号NORM_PORT、RESET_PROCESS、AUTO、ACK_LOAD、ACK_UNLOAD的接口。
如图3A和图3B所示，在本实施方式1中，作为信号接口，使用了光电耦合器。
如图3A所示，在处理室110所输出的信号用的光电耦合器中，在处理室110侧配置有发光元件311，并且在前室120侧配置有受光元件312。期望的是，发光元件311的阳极串联连接有用于防止过电流的恒流二极管313、用于在被反连接的情况下保护光电耦合器的二极管314等。这种光电耦合器是按信号NORM_PROCESS、REQ_LOAD、REQ_UNLOAD每个信号而设置的。
如图3B所示，在前室120所输出的信号用的光电耦合器中，在前室120侧配置有发光元件321，并且在处理室110侧配置有受光元件322。这种光电耦合器是按信号NORM_PORT、RESET_PROCESS、AUTO、ACK_LOAD、ACK_UNLOAD每个信号而设置的。
在本实施方式1中，在处理室控制部114与前室控制部125之间发送接收的信号只是使处理室110的处理准备中/搬送中/处理中进行转变的信号。即，由前室控制部125来单独地控制半导体晶圆140的搬送等精密动作，处理室控制部114不需要参与。因此，仅使用利用了光电耦合器等的简单的接口，就能够使处理室控制部114的动作与前室控制部125的动作同步。
接着，说明本实施方式1所涉及的小型半导体制造装置100的动作。图4是用于说明本实施方式1所涉及的小型制造装置的处理室的动作的状态转变图，图5是用于说明本实施方式所涉及的小型制造装置的前室的动作的状态转变图。
首先，由操作者对前室操作部124的电源开关(未图示)进行操作，来接通处理室110和前室120的电源单元115、126(图5的S501)。当处理室110的电源单元115被接通时，处理室控制部114使能处理室正常动作信号NORM_PROCESS。另外，当前室120的电源单元126被接通时，前室控制部125使能前室正常动作信号NORM_PORT。在电源单元115、126接通时，处理室110和前室120分别被设定为手动模式(图4的S401、图5的S502)。
接着，当操作者将前室操作部124的开关切换为自动模式时，前室控制部125转变为自动模式，并且输出转变请求信号AUTO。如上所述，转变请求信号AUTO是请求处理室110转变为自动模式的信号。处理室控制部114当被输入转变请求信号AUTO时，转变为自动模式，来开始工艺的准备(参照图4的S402)。如上所述，处理室110的处理按每个小型半导体制造装置100而不同，因此工艺准备的内容也按每个小型半导体制造装置100而不同。
前室控制部125在转变为自动模式之后，进行用于将半导体晶圆140从外部搬入到前室120内的控制(图5的S503)。如上所述，用于将半导体晶圆140从外部搬入到前室120内的机构是任意的，因此也省略该控制的详细说明。当半导体晶圆140的搬入结束时，前室控制部125直接待机(图5的S504)。
处理室110当工艺准备结束时输出搬入请求信号REQ_LOAD。
前室控制部125当被输入搬入请求信号REQ_LOAD时，开始用于将半导体晶圆140从前室120搬送到处理室110的控制(图4的S403、图5的S505)。在该控制中，闸阀130被打开，载置台121上的半导体晶圆140被保持于前室120内的搬送机构122，使该搬送机构122伸展，由此半导体晶圆140被搬入到处理室110内。然后，在将半导体晶圆140载置于载置台112之后，使搬送机构122从处理室110退缩，关闭闸阀130，由此搬入控制结束。之后，前室控制部125输出搬入通知信号ACK_LOAD，并进入待机状态(图5的S506)。
处理室110当被输入搬入通知信号ACK_LOAD时执行对半导体晶圆140的处理(图4的S404)。然后，当处理结束时，输出搬出请求信号REQ_UNLOAD。
前室控制部125当被输入搬出请求信号REQ_UNLOAD时，开始用于将半导体晶圆140从处理室110搬出到前室120的控制(图4的S405、图5的S507)。在该控制中，首先，闸阀130被打开，使前室120的搬送机构122伸展至处理室110，载置台112上的半导体晶圆140被保持于搬送机构122。然后，使搬送机构122退缩，当该搬送机构122和半导体晶圆140从处理室110完全退出时，前室控制部125关闭闸阀130并且输出搬出通知信号ACK_UNLOAD。之后，半导体晶圆140被载置于载置台121上，搬出控制结束(图5的S508)。然后，前室控制部125进行用于将已处理的半导体晶圆140搬出到外部的控制以及用于将下一个半导体晶圆140从外部搬入到前室120内的控制(图5的S503)。
另一方面，处理室110当被输入搬出通知信号ACK_UNLOAD时，开始用于下一个半导体晶圆140的处理准备(图4的S402)。
如以上所说明的那样，在本实施方式1中，由处理室控制部114和前室控制部125来个别地独立控制处理室110和前室120，并且在处理室控制部114与前室控制部125之间发送接收搬入请求信号REQ_LOAD、搬入通知信号ACK_LOAD、搬出请求信号REQ_UNLOAD以及搬出通知信号ACK_UNLOAD。于是，由此能够规定对处理室110的处理准备中/搬送中/处理中进行切换的定时，并且能够在该转变中使前室120的动作同步。
因而，在本实施方式1所涉及的小型半导体制造装置100中，在开发处理室控制部114的控制程序时几乎不需要考虑前室控制部125的控制，因此与以单一的控制单元来控制小型半导体制造装置100整体的情况相比，能够降低小型半导体制造装置100的开发成本。
并且，根据本发明的小型半导体制造装置100，能够使在处理室控制部114与前室控制部125之间发送接收的控制信号变得简单，因此能够使该处理室控制部114与该前室控制部125之间的接口简单化，在这一点上，也能够降低小型半导体制造装置100的开发成本、制造成本。
另外，根据本发明的制造系统，在各小型半导体制造装置100中能够大致独立地控制处理室110和前室120，由此无论小型半导体制造装置100的种类(即对半导体晶圆140实施的处理的种类)如何，都能够使前室120的控制通用。因此，在开发各小型制造装置100的控制程序时，几乎不需要考虑前室120的控制内容，因而能够降低开发成本。
附图标记说明
100：小型半导体制造装置；110：处理室；111：搬入口；112、121：载置台；113：处理室操作部；114：处理室控制部；115、126：电源单元；120：前室；122：搬送机构；123：搬出口；124：前室操作部；125：前室控制部；130：闸阀；140：半导体晶圆；150：集中管理部；311、321：发光元件；312、322：受光元件；313：恒流二极管；314：逆连接保护用二极管。

Claims (3)

1.一种小型制造装置，其特征在于，具备：
处理室，其对处理基板实施期望的处理；
前室，其使用设置于内部的搬送机构，与该处理室之间进行上述处理基板的搬入和搬出；
处理室用控制部，其设置于上述处理室以控制该处理室对上述处理基板的处理；以及
前室用控制部，其设置于上述前室以控制上述处理基板在上述处理室与该前室之间的搬入和搬出，
其中，当上述处理的准备结束时，上述处理室用控制部发送用于请求上述前室用控制部将该处理基板从上述前室搬入到上述处理室的搬入请求信号，当从上述前室用控制部接收到表示上述处理基板的上述搬入已结束的搬入通知信号时，上述处理室用控制部开始上述处理，当该处理结束时，上述处理室用控制部发送用于请求上述前室用控制部将上述处理基板从上述处理室搬出到上述前室的搬出请求信号，当从上述前室用控制部接收到表示上述处理基板的上述搬出已结束的搬出通知信号时，上述处理室用控制部开始上述处理的准备，
当从上述处理室用控制部接收到上述搬入请求信号时，上述前室用控制部开始上述处理基板的搬入动作，当上述处理基板的搬入动作结束时，上述前室用控制部将上述搬入通知信号发送到上述处理室用控制部，当从该处理室用控制部接收到上述搬出请求信号时，上述前室用控制部开始上述处理基板的搬出动作，当从上述处理室搬出了该处理基板时，上述前室用控制部将上述搬出通知信号发送到上述处理室用控制部。
2.根据权利要求1所述的小型制造装置，其特征在于，
上述前室还具备在向上述处理室搬入上述处理基板以及从上述处理室搬出上述处理基板时打开的装载端口，
当从上述处理室用控制部接收到上述搬入请求信号时，上述前室用控制部还进行打开上述装载端口的动作的控制，当从该处理室用控制部接收到上述搬出请求信号时，上述前室用控制部还进行关闭上述装载端口的动作的控制。
3.一种制造系统，其特征在于，具备多台根据权利要求1或2所述的小型制造装置，
多台上述小型制造装置中的至少一台小型制造装置的上述处理室的结构与其它小型制造装置的上述处理室的结构不同，并且，在全部的该小型制造装置中，上述前室的结构彼此相同。
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