CN1177828A - 生产半导体器件的超净车间 - Google Patents

Abstract

一种与缩短TAT要求相适应的高传送能力的半导体器件超净车间。在超净车间中,在地板上的生产区中排列包括各种生产半导体器件的制造设备和测量设备的生产设备,净化空气从生产区的天花板侧送入,然后为循环空气,使空气通过地板上排气孔回流到地板下的区域。在地板下的空气回流区中形成有各生产设备之间传送产品母体的传送路线。通过地板上孔口实现传送装置和生产区之间产品母体的输送。

Description

生产半导体器件的超净车间

本发明涉及安装用来生产半导体器件的生产设备例如各种制造设备和测量设备的生产半导体器件的超净车间或超净室。相关技术的描述

众所周知，在安装各种制造工艺(湿法工艺、干法工艺、氧化、光刻、离子注入等等)中使用的制造设备和用来作质量控制测试中各种测量方法的测量设备的超净车间内生产半导体器件。在参考文献1，由日本工业出版株式会社(Japan Industrial Publication Inc.)出版的超净技术、1997年第七卷第一期(CLEAE TECHNOLOGY，1997，Vol.7，No.1)和参考文献2，1996年12月3日日本300毫米半导体技术会议(J300)，辅助讲义“设计300毫米薄片流水线的集成电路工厂标准化研究，第9页到第10页”(ICs Factory Design for 300mm Wafer LineStandardizing Dtudy P9 To 10)中描述了这样的超净车间的实例。

在这样的超净车间中，通常安装制造设备和测量设备。换言之，为了在这些生产设备之间传送尚未制成半导体器件的产品母体例如薄片而安装自动传送系统。

图1A和图1B分别表示已使用这种类型的自动传送系统的超净车间的实例。在这些附图中，标记数词1表示超净车间。如平面视图1A所示，在这样的超净车间1中设置许多生产设备2，其中每一台生产设备2是由制造设备和测量设备组成而且在生产设备的前面，也就是在产品母体装入/取出旁侧(未表示出)提供工人通行和在此工作的超净隔间3。

在这样的超净车间1中，如侧视剖面图1B所示，在天花板表面上安装空气过滤器4，因而用未表示出的鼓风机从天花板表面的后面通过空气过滤器4把净化空气输送到超净车间内的生产区5，使流过生产区5的净化空气通过在地面上形成的排气孔流入在地面下面的空气回流区6并且这些空气用鼓风机再循环到天花板后面。

在上述的超净车间1中，由架空轨道运行型传送系统和自动导向运载器(AGV)7组成前面描述过的自动传送系统。如图1A和图1B所示，为了在超净隔间3之间也就是在各个工艺之间传送产品母体而设置架空轨道运行型传送系统。如图1B所示，在天花板侧高处装有的运行轨道8和在该轨道8上运行的载物架9组成传送系统。如图1A所示，自动导向运载器7离开运行轨道8侧在超净隔间3内行驶来回移动的路线，就是在工艺范围内传送产品母体。

此外，如图1A所示，在这样的自动传送系统中，为了在使产品母体从载物架9转换到自动导向运载器7以前一次储存产品母体，在比运行轨道8稍低处还安装储料器10。

就半导体器件而论，近年来，少品种、大批量生产体系趋向于转换成多品种、小批量生产体系，而近来由于薄片直径增大并且加之缩短TAT(转向时间)的要求增高，所以薄片在小批量的设备中加工，因而近来以小批量传送产品母体。如上所述，这些年来由于小批量传送产品母体，所以在超净车间1中产品母体的传送频率也增高。

为此，尝试各种方法来提高与传送频率增高和缩短TAT的要求相适应的传送能力。例如，为了提高传送能力，尝试了二路或四路或更多路运行轨道8以实现多路传送运行轨道8环路。并且为了提高工艺中传送能力，也尝试了采用高速自动导向运载器。

然而，在缩短TAT的要求更进一步增高的情况下越来越需要提高传送能力。

但是，由于通过在安装许多生产设备2的生产区5内的自动导向运载器7和载物架9传送产品母体，所以由于传送路线上的限制造成相关技术中的自动传送系统不能缩短传送距离，此外因为在超净车间1中自动传送系统的占地面积增大所以难以提高其传送能力。

考虑上述背景而提出了本发明，所以本发明的目的是提供进一步提高与缩短TAT的要求等等相适应的传送能力的生产半导体器件的超净车间。

如将在权利要求1中所述，在生产区的地面上排列包括各种生产半导体器件的制造设备和测量设备的生产设备的生产半导体器件的超净车间中，从生产区的天花板侧面送入净化空气，空气经由在地面上形成的排气孔流入在地面下面的区域，然后这些空气循环到天花板后面，在为了回流生产区中的空气而在地面下面形成的空气回流区中形成在生产设备之间传送半导体器件产品母体的传送系统的传送路线，因而经由在地面上形成的孔口在传送系统和生产区之间互换产品母体。

根据这样的生产半导体器件的超净车间，由于在地面下面的空气回流区中形成传送半导体器件产品母体的传送系统的传送路线，所以可以增大传送路线的自由度，能够缩短传送时间，就是说，例如通过采用穿过生产设备之间的最短距离的传送路线能够提高传送能力和能够实现短的TAT。

并且，由于通过地面使传送路线与生产区分开，工人的工作区域与传送系统区域必竟不同，所以能够消除例如工人和传送系统之间的碰撞的意外事故而且传送系统可以实现高速传送。

此外，由于在地面下面的空气回流区中形成传送路线，所以只有很少的尘粒和污染物质会从传送系统流入生产区。

如将在权利要求2中所述，由于在地面下面的空间中形成的安装例如泵之类的辅助机械设备的辅助机械设备安装区用空气流与空气回流区隔绝，所以空气流在辅助机械设备安装区和空气回流区之间起保护作用，因而例如从辅助机械设备抽出气体能够消除由于辅助机械设备的运作引起各种污染物质流入生产区。

此外，如将在权利要求3和4中所述，由于为了一次储存由传送系统传送的产品母体，在比生产设备稍低或靠近生产设备的地方设置储料器而且为了提升从传送系统得到的产品母体经由地面上形成的孔口直到地面上的区域并储存在那里，对储料器或者在靠近储料器的地方还设置升降机，所以用升降机可以把产品母体从地面下面的空气回流区自动传送到地面上的生产区。

如将在权利要求5和6中所述，由于为了一次储存由传送系统传送的产品母体，在生产区中靠近生产设备的地方设置储料器而且为了提升产品母体从在空气回流区中的传送系统通过孔口，然后把产品母体一次性储存在储料器中，对储料器或者在靠近储料器的地方也设置升降机，所以可以使产品母体从空气回流区自动储存到储料器。

并且，如将在权利要求7和8中所述，由于为了把在地面上一次得到的产品母体下降到地面下面的区域和为了把从传送系统得到的产品母体提升到地面上面的区域，升降机直接装于传送系统，所以已不再需要在空气回流区中设置储料器并由此同样能够增大传送路线的自由度。

此外，在升降机直接装于传送系统时，如将在权利要求9和10中所述，为了使产品母体装入设备，至少一台生产设备装有装料机械装置，为了使产品母体直接传递到装料机械装置，使升降机直接通向装料机械装置的出入口。因此，可以使产品母体从传送系统直接传送到含有装料机械装置的生产设备而且可以使产品母体在传送系统和生产设备之间来回互换地快速传递，缩短了从传送到在生产设备中处理的过程所需要的时间。

而且，如将在权利要求11和12中所述，由于为了使产品母体装入设备，至少一台生产设备装有装料机械装置而且为了提升产品母体从在空气回流区中的传送系统经由孔口并使产品母体装入装料机械装置，对装料机械装置或者在靠近装料机械装置的地方也设置升降机，所以升降机可以使产品母体从传送系统，通过装料机械装置到生产设备直接来回互换传送，从而可以在传送系统和生产设备之间快速地进行产品母体的传送以缩短产品母体从传送到处理的过程所需要的时间。附图的简略描述

根据下面对本发明目前的最佳实施例的详细描述，本发明的其他目的和优点将显而易见，应该结合附图来考虑描述内容，在附图中：

图1A是表示相关技术中的超净车间实例的主要部分示意结构的平面图；

图1B是表示相关技术中的超净车间实例的主要部分示意结构的侧视剖面图；

图2A是表示本发明的超净车间最佳实施例的主要部分示意结构的平面图；

图2B是表示本发明的超净车间最佳实施例的主要部分示意结构的侧视剖面图；和

图3是说明传送系统、升降机和装料机械装置的透视图。

           最佳实施例的详细描述

图2A和图2B分别表示本发明的生产半导体器件的超净车间的实施例。在这些图中，标记数词11表示生产半导体器件的超净车间(在下文中缩写为超净车间)。

在生产区13中安装包括生产半导体器件的制造设备和测量设备的各种生产设备12、为了循环空气净化空气从天花板的后面14经由过滤器15送入生产区13而然后经由在地面上形成的排气孔返回到地面下的空气回流区17，以这样的方式建立这样的超净车间11。

就是说，在这样的实例中，在过滤器15的上方装有鼓风机18，地面16包括用在上面形成许多通孔的穿孔金属制成地面表面16a和隔开生产区13的隔离装置19装有空气排气通道(未表示出)。用过滤器15净化鼓风机18送入的空气，然后输送到生产区13，通过地面表面16a输送到空气回流区17而然后通过隔离装置19中的空气排气通道被循环到天花板的后表面14。

在这里，在用支撑杆16c支撑地面表面的情况下，通过在超净车间11中装有的横梁16b上安装地面表面16a构成地面16。并且，隔离装置19隔离将成为工作区的超净隔间20而在隔离装置19内容纳生产设备12，同时生产设备12的前侧表面伸到超净隔间20或者与超净隔间20保持联系。

在这里，在每一间超净隔间20中的地面表面16a上，在靠近每一台生产设备12的前表面的地方形成孔口21。如以后所述，为了使在生产设备12中完成加工的产品母体下降或者使在地面下面传送的产品母体提升在地面上，采用孔口21。为了这个目的，使以后所述的升降机的定位板通过孔口21在地面上和地面下的区域之间上升或下降。

由地面表面16a和在地面表面下面装有的隔离地面22之间的空间形成空气回流区17而在空气回流区17的下面，也就是在隔离地面22的下面形成辅助机器安装区23。辅助机器安装区23是借助于隔离地面22，用空气流与空气回流区17隔绝的空间。使加入生产设备12的辅助机器24例如泵、电源箱和变压器安装在这个区域中。辅助机器24通过没有表示出的管路或线路与相应的生产设备12连接。例如使在划定超净车间11界限的外墙内通过的这些管路和线路而延伸到生产区13，然后与相应的生产设备12连接，以使在辅助机器安装区23和空气回流区17之间不产生空气流动。

生产设备12在其前侧表面，也就是在超净隔间20内装有如图3所示为了把产品母体装入生产设备12的装料机械装置25和在靠近装料机械装置25的地方装有提升和传送产品母体的升降机。在空气回流区17的隔离地面22上安装升降机26并且通过地面16上的孔口21伸到生产区13。这种升降机26包括使装产品母体的盛料器27定位的定位板26a、用作升降这种定位板26a的升降机械装置(没有表示出)和用作使盛料器27在升降机械装置的最高升降位置上从定位板26a传递到装料机械装置25的进料机械装置26b。

装料机械装置25装有用作在升降机26的最高升降位置上与进料机械装置26b接通的传送带25a和用作使盛料器27从在传送带25a上的预定位置导向生产设备12的产品母体装料孔(没有表示出)并使产品母体进入装料孔的导向机械装置25b。

在上述的升降机26和装料机械装置25的结构的情况中，可以使升降机26直接通向装料机械装置25的出入口，以使产品母体直接传送到装料机械装置25。

为了在生产设备12之间传送产品母体，在空气回流区17内形成传送系统28的传送路线。由图2B所示的传送轨道29构成传送路线而传送系统28为行驶预定的传送路线在这样的传送轨道29上运行。传送系统28为了在传送轨道29上运行，还装有例如由电机和同电机一起运行的运载器组成的众所周知的自动起动器(没有表示出)。这样的传送系统28包括用作控制装产品母体盛料器27的定位器28a、用作在定位器28a上夹住盛料器27的卡臂28b和用来转动卡臂28b的转动臂28c。

依靠上述的结构，如图3所示，传送系统28向上行驶到靠近升降机26的预定位置并停在那里，在用卡臂28b夹住在定位器28a上的盛料器27时用转动臂28c转动在定位器28a上的卡臂28b，然后把盛料器27装在升降机26的定位板26a上。此外，在接收的时候正相反，盛料器27来自升降机26，传送系统28依靠转动臂28c的转动用卡臂28b把放在定位板26a上的盛料器27夹住，然后把盛料器27装到定位器28a上。

例如从安装在超净车间11外边的控制室来遥控传送系统28的运行操作和盛料器27的输送操作或者依靠给定的程序控制方法来自动控制。

如上所述，在这样的超净车间11中，由在地面下面的空气回流区17中形成传送路线的传送系统28完成产品母体的传送并且直接通过升降机26和装料机械装置25完成产品母体从传送系统28到生产设备12的输送，不同于相关技术，不用在储料器中暂时储存。

因此，在这样的超净车间11中，由于在地面下面的空气回流区17中形成传送路线，在传送路线中没有安装生产设备并且不进入工人，所以能够增大传送路线的自由度而且例如在生产设备12、12之间能够采用通过最短距离的传送路线，就是说，能够构成无与伦比的传送模式，换言之，把工艺分成小组或者组成在生产设备之间具有高频率传送的小组，在这样的小组中形成独立的小回路并且通过组合许多传送小回路形成的传送路线来代替象相关技术那样形成工艺之间传送产品母体的工艺对工艺传送路线和工艺范围内传送产品母体的过程中形成的路线以及在这些路线之间通过储料器传送产品母体的传送模式。

并且，由于通过在地面下面的空气回流区17中形成传送路线可以有效地使用空气回流区17，所以总体上能够实现超净车间11的为提高半导体器件的生产效率的空间利用效率。

此外，由于在空气回流区17下面用空气流形成具有与空气回流区17隔绝的空间的辅助机械设备安装区23，所以能够控制由于辅助机器运作产生的各种污染杂质，例如从辅助机器排出的气体的流动，结果是进一步改进生产区13中的超净级别。

进一步，由于在生产设备12中装有装料机械装置25和在靠近装料机械装置25的地方还装有升降机26，所以升降机26能够使产品母体从传送系统28经由装料机械装置25直接输送到生产设备12。因此，能够在传送系统28和生产设备12之间实现产品母体的快速输送，以缩短从传送到在生产设备12中处理的过程所需要的时间。

在上述的实施例中，虽然直接从传送系统28输送产品母体而然后用升降机26升降，但是随生产设备12的种类而定，当为了一次处理大量产品母体而要求一次提升大量产品母体到生产区13时或者当要求进一步增高传送效率时，也有可能在比生产设备12稍低的地方或者在靠近生产设备12的地方安装储料器并且可以使与图3中的升降机一样的升降机直接装于储料器或者装于靠近储料器的地方。

根据所述，当空气回流区17中装有储料器和升降机时，使空气回流区17中传送路线的自由度相当减少，但是能够增大传送方法的自由度以致可以使产品母体根据需要储存在储料器内。特别是，通过选择使用在地面上的升降机26和空气回流区中的升降机和储料器可以获得多种传送型式，因此随生产设备12而定，可以采用满足要求的传送方式。

此外，可以把储料器放在地面上的生产区13内。假使是这样的话，使与图2所示的升降机26一样的升降机直接装于储料器或者装于靠近储料器的地方。如上所述，由于在生产区13内装有储料器和升降机，所以为了提高传送效率，可以一次把大量产品母体输送到生产设备12。

并且，在上述的实施例中虽然与传送系统28分离地装置升降机，但是升降机可以直接装于传送系统。就是说，当对传送系统装有具有与图3所示的升降机26的机械装置一样的机械装置的升降机和通过升降机把传送的产品母体直接输送到生产区13中的装料机械装置25或者储料器时，已不再有必要在生产区13内安装升降机而能够使自由度例如生产区13的布局增多。特别是，在把产品母体直接从传送系统的升降机输送到装料机械装置25时，可以在传送系统和生产设备之间快速输送产品母体以缩短从传送到在生产设备中处理的过程所需要的时间。

同时，在这样的实施例中，虽然传送系统设计成能在由传送轨道29组成的传送路线上行驶，但是本发明不受此限制。例如，通过例如对地面中的横梁16b设置轨道，可以使传送系统构成在轨道悬挂的情况下行驶的悬轨运行型传送系统。假使这样的话，为了减轻在横梁16b上施加的负载，最好是在隔离地面22上或者在地面16上装置升降机，升降机不直接装于传送系统。

Claims (12)

1.生产半导体器件的超净车间，在超净车间中，生产区内排列许多生产设备，每台生产设备包括生产半导体器件的制造设备和测量设备，从上述的生产区的天花板侧送入净化空气并且为了循环空气，使空气经由在地板上形成的排气孔返回到地板下面的空间，由此

在为了回流生产区中空气形成的地板下面的空气回流区中形成在生产设备之间传送半导体器件产品母体的传送系统的传送路线而且通过在地板上形成的孔口在传送系统和生产区之间接交产品母体。

2.根据权利要求1的生产半导体器件的超净车间，在其中设置辅助机械安装区，安装例如泵等辅助机械，该安装区设置在地面下与空气回流区气流相隔绝的空间内。

3.根据权利要求1的生产半导体器件的超净车间，其中使暂时储存由上述的传送装置传送的产品母体的储料器设置在所述的空气回流区中所述生产设备之下或者靠近生产设备的地方，以及通过上述的孔口提升从传送装置得到的并储存到地板上区域的产品母体的升降机直接装于储料器或者装于靠近储料器的地方。

4.根据权利要求2的生产半导体器件的超净车间，其中在空气回流区中所述生产设备之下或者在靠近生产设备的地方装有暂时储存上述的传送装置传送的产品母体的储料器，以及对上述的储料器或者靠近储料器的地方也设置通过上述的孔口提升产品母体到地板上的区域的升降机。

5.根据权利要求1的生产半导体器件的超净车间，其中在上述的生产区中靠近上述的生产设备的地方装有暂时储存由上述的传送装置传送的产品母体的储料器，以及对上述的储料器或者在靠近储料器的地方也设置有通过上述的孔口提升来自空气回流区中传送系统的产品母体通过上述的孔口并使产品母体储存在上述的储料器的升降机。

6.根据权利要求2的生产半导体器件的超净车间，其中在上述的生产区中靠近上述的生产设备的地方装有暂时储存由上述的传送装置传送的产品母体的储料器，以及对上述的储料器或者在靠近储料器的地方也设置提升通过上述的孔口来自空气回流区中传送装置的产品母体并使产品母体储存在上述的储料器的升降机。

7.根据权利要求1的生产半导体器件的超净车间，其中传送系统也设置升降机，用于使从地板上的区域得到的产品母体下降到地板下的区域以及使在传送系统上得到的产品母体提升到地板上的区域。

8.根据权利要求2的生产半导体器件的超净车间，其中传送系统也设置升降机，用于为了使从地板上的区域得到的产品母体下降到地板下的区域以及使在传送系统上得到的产品母体提升到地板上的区域。

9.根据权利要求7的生产半导体器件的超净车间，其中为了使上述的产品母体装入上述的生产设备，至少一台上述的生产设备装有装料机械装置而且为了把产品母体直接输送到上述的装料机械装置，上述的升降机直接通向上述的装料机械装置。

10.根据权利要求8的生产半导体器件的超净车间，其中为了使上述的产品母体装入上述的生产设备，至少一台上述的生产设备装有装料机械装置而且为了把产品母体直接输送到上述的装料机械装置，使上述的升降机直接通向上述的装料机械装置。

11.根据权利要求1的生产半导体器件的超净车间，其中为了使上述的产品母体装入上述的生产设备，至少一台上述的生产设备装有装料机械装置而且为了通过上述的孔口提升来自空气回流区中的传送装置的产品母体并把产品母体装入装料机械装置，上述的装料机械装置或者在靠近装料机械装置的地方也设置升降机。

12.根据权利要求2的生产半导体器件的超净车间，其中为了使上述的产品母体装入上述的生产设备，至少一台上述的生产设备装有装料机械装置而且为了通过上述的孔口提升来自空气回流区中的传送装置的产品母体并把产品母体装入装料机械装置，上述的装料机械装置或者在靠近装料机械装置的地方也设置升降机。

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