DE19901209A1 - Fertigungsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Halbleiterprodukten, insbesondere von Wafern, mit einer Anordnung von Fertigungseinheiten (3) zur Durchführung einzelner Fertigungsschritte in wenigstens einem Reinraum (1), wobei die Fertigungseinheiten (3) jeweils eine Bedieneinheit (5) aufweisen, welche die Bedieneinheiten (5) zumindest teilweise außerhalb des Reinraums (1) in wenigstens einem Operatorraum (6) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Halb­ leiterprodukten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Anlagen kann es sich insbesondere um Fabriken oder Fabrikanlagen zur Chip-Fertigung oder zur Wafer- Fertigung handeln. Derartige Fertigungsanlagen umfassen eine Vielzahl von Fertigungseinheiten, mit welchen unterschiedli­ che Fertigungsprozesse durchgeführt werden. Bei diesen Ferti­ gungsprozessen handelt es sich insbesondere um Ätzprozesse, Naßchemieverfahren, Diffusionsprozesse, sowie diverse Reini­ gungsverfahren wie zum Beispiel CMP Verfahren (Chemical Me­ chanical Polishing).

Der gesamte Fertigungsprozeß unterliegt strengen Reinheitsan­ forderungen. Insbesondere müssen die Fertigungsprozesse unter Reinraumbedingungen durchgeführt werden. Aus diesem Grund sind die Fertigungseinheiten derartiger Anlagen in einem Reinraum oder in einem System von Reinräumen, welche über Reinraumschleusen verbunden sind, installiert.

Zur Bedienung und Kontrolle der einzelnen Fertigungseinheiten weisen diese jeweils wenigstens eine Bedieneinheit auf, wel­ che beispielsweise als computergesteuerter Bildschirm- Arbeitsplatz ausgebildet sein kann.

Die einzelnen Fertigungseinheiten sind dabei vorzugsweise in mehreren nebeneinanderliegenden Linien angeordnet, wobei be­ nachbarte Linien jeweils durch einen Gang getrennt sind.

Die Bedieneinheit ist jeweils unmittelbar an der jeweiligen Fertigungseinheit so angeordnet, daß sie in Richtung des Gan­ ges zeigt und so für eine Bedienperson, den sogenannten Ope­ rator, leicht zugänglich ist. Die Gänge weisen hierfür eine Mindestbreite auf, damit sich mehrere Bedienpersonen bei der Bedienung der Fertigungseinheiten nicht behindern.

Nachteilig hierbei ist jedoch, daß entsprechend der Anzahl und der Breite der Gänge der Reinraum eine beträchtliche Grö­ ße erreicht. Da die Konstruktion und Instandhaltung von Rein­ räumen sehr aufwendig ist, ist die Größe eines Reinraums ein beträchtlicher Kostenfaktor bei der Herstellung von Halblei­ terprodukten.

Nachteilig ist zudem, daß der Reinraum durch das Bedienperso­ nal nur durch Reinraumschleusen betreten werden kann. Hierfür muß das Bedienpersonal zuvor eine geeignete Reinraumkleidung anlegen. Entsprechend groß ist auch der Zeitaufwand bei Ver­ lassen des Reinraums.

Da in derartigen Anlagen zur Herstellung von Halbleiterpro­ dukten ein erheblicher Personalaufwand erforderlich ist und dabei, um eine hohe Auslastung der Anlage zu erreichen, die Anlage üblicherweise im Mehrschichtbetrieb betrieben wird, stellt auch der Zeitaufwand für den Einlaß des Bedienperso­ nals in den Reinraum ebenso wie für den Auslaß aus dem Rein­ raum einen erheblichen Kostenfaktor dar. Schließlich müssen für das Bedienpersonal Umkleideräume und dergleichen mit aus­ reichender Kapazität bereitgestellt werden.

Um diese Kostenfaktoren zu reduzieren, ist bei einigen Fa­ brikanlagen versucht worden, zumindest teilweise eine vollau­ tomatische Halbleiterfertigung zu erreichen. Damit kann zwar prinzipiell der Personaleinsatz innerhalb des Fertigungspro­ zesses reduziert werden. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß durch die Automatisierung von Fertigungsprozessen die Einzel­ kosten für die einzelnen Fertigungsprozesse erheblich verteu­ ert werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Anforde­ rungen an die einzelnen Fertigungsschritte insbesondere hin­ sichtlich Prozeßsicherheit und Fehlerfreiheit erhöht werden müssen, damit diese schließlich ohne Eingriffe des Bedienper­ sonals fehlerfrei zusammenwirken. Letztlich müssen auch für die Automatisierung des Fertigungsablaufs selbst zusätzliche Vorrichtungen und Anlagen vorgesehen werden, was wiederum zu einer Erhöhung der Herstellkosten führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Kosten für die Herstellung von Halbleiterprodukten reduziert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Halblei­ terprodukten sind nur die Fertigungseinheiten in einem Rein­ raum oder in einem Reinraumsystem untergebracht. Die Bedien­ einheiten der einzelnen Fertigungseinheiten sind jedoch au­ ßerhalb des Reinraums oder des Reinraumsystems in wenigstens einem Operatorraum angeordnet. Somit braucht die Bedienung der Bedieneinheiten nicht unter Reinraumbedingungen erfolgen. Das Bedienpersonal kann den Operatorraum in Straßenkleidung betreten. Der Zeitaufwand für das Betreten oder Verlassen des Reinraums entfällt somit für das Bedienpersonal. Der Zutritt des Reinraums ist nur noch zu Zwecken der Instandhaltung der einzelnen Fertigungseinheiten notwendig. Ein derartiger Zu­ tritt zum Reinraum ist jedoch nur in relativ großen Zeitab­ ständen notwendig. Dadurch wird der Personaleinsatz in den Reinräumen erheblich reduziert. Dies führt zu einer erhebli­ chen Effizienzsteigerung des Fertigungsablaufs, da die Zeit­ aufwendungen für den Zugang zum Reinraum, insbesondere auch die Zeiten für das Umkleiden, drastisch reduziert werden. Daraus ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die Einrichtun­ gen für den Zugang zu den Reinräumen, insbesondere auch die Umkleideräume erheblich kleiner dimensioniert werden können, was wiederum zu Kosteneinsparungen führt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Auslagerung der Bedieneinheiten aus dem Reinraum dieser erheblich kleiner dimensioniert werden kann.

Insbesondere können die Gänge zwischen den Linien mit den Fertigungseinheiten erheblich schmaler konzipiert werden, da dort kein Raum mehr für die Arbeitsplätze der Operatoren vor­ gesehen werden muß.

Weiter ist vorteilhaft, daß die Anordnung von einzelnen Fer­ tigungsgruppen nicht mehr durch ergonomische Aspekte hin­ sichtlich der Anbringung der Bedieneinheiten im Reinraum ein­ geschränkt ist. Durch die Auslagerung der Operatorarbeits­ plätze mit den Bedieneinheiten aus dem Reinraum können die Fertigungseinheiten platzsparend und prozeßorientiert relativ zueinander plaziert werden.

Schließlich ist vorteilhaft, daß im Operatorraum mehrere Be­ dieneinheiten zu einem Operatorarbeitsplatz zusammengefaßt werden können, wodurch Personalkosten eingespart werden kön­ nen. Dabei kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungs­ form ein Leitstand zur Kontrolle der gesamten Anlage im Ope­ ratorraum angeordnet sein. Dadurch wird eine engere Verknüp­ fung der Leitstandsfunktionen mit den Operatorarbeitsplätzen erreicht, was ein weiteres Potential für Einsparungen ermög­ licht.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung der räumlichen Anordnung der erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Halbleiterprodukten.

Fig. 2 Anschlußschema der einzelnen Funktionseinheiten der Anlage gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Halbleiterpro­ dukten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Fabrikanlage, in welcher Wafer hergestellt wer­ den.

Prinzipiell können derartige Fabrikanlagen ein System von verschiedenen Reinräumen 1 umfassen, in welchen Fertigungs­ einheiten 3 zur Durchführung der einzelnen Fertigungsschritte im Herstellungsprozeß angeordnet sind. Im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel ist der Übersichtlichkeit halber eine Anlage mit einem Reinraum 1 dargestellt, welche über eine Reinraum­ schleuse 2 betreten werden kann. Im Reinraum 1 sind Ferti­ gungseinheiten 3 zur Durchführung der einzelnen Herstellungs­ prozesse angeordnet. Diese Herstellungsprozesse umfassen bei­ spielsweise Ätzprozesse, Naßchemieverfahren, Diffusionspro­ zesse sowie unterschiedliche Reinigungsverfahren.

Für jeden dieser Herstellungsprozesse ist eine bestimmte An­ zahl von Fertigungseinheiten 3 vorgesehen. Die Fertigungsein­ heiten 3 sind dabei vorzugsweise nach den einzelnen Herstel­ lungsprozessen gegliedert im Reinraum 1 angeordnet. Zweckmä­ ßigerweise sind die Fertigungseinheiten 3 in mehreren Linien angeordnet. Zwischen den einzelnen Linien sind Gänge 4 vorge­ gebener Breite vorgesehen, über welche das Bedienpersonal Zu­ gang zu den einzelnen Fertigungseinheiten 3 hat. Die Herstel­ lung von Wafern erfordert eine Vielzahl von Fertigungsschrit­ ten, so daß sich im Reinraum 1 eine große Anzahl von Ferti­ gungseinheiten 3 befindet, welche über ein System von Gängen 4 zugänglich sind.

In Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber ein Reinraum 1 dargestellt, in welchem jeweils vier Fertigungseinheiten 3 in einer Linie hintereinander angeordnet sind. Die Linien sind durch einen zentralen Gang 4 getrennt, welcher auf die Rein­ raumschleuse 2 führt.

Jeder Fertigungseinheit 3 ist eine Bedieneinheit 5 zugeordnet, welche von einem Operator bedient wird. Mit der Bedieneinheit 5 kann zum einen der Betrieb einer Fertigungseinheit 3 ge­ steuert werden. Zum anderen dient die Bedieneinheit 5 zur Kontrolle der Funktionen der Fertigungseinheit 3.

Zweckmäßigerweise kann die Bedieneinheit 5 in Form eines Rechnerarbeitsplatzes ausgebildet sein. Dieser Arbeitsplatz umfaßt eine Rechnereinheit sowie ein von einem Operator be­ dienbares Terminal. Über das Terminal sind zum einen die Funktionen der zugeordneten Fertigungseinheit 3, wie zum Bei­ spiel der Durchsatz der Fertigungseinheit 3 oder die Vorgabe von Prozeßparametern steuerbar. Zudem werden in der Rech­ nereinheit sämtliche relevanten Daten der Fertigungseinheit 3 registriert und ausgewertet. Diese Daten werden aufbereitet und in geeigneter Weise am Terminal dargestellt, so daß diese vom Operator ständig verfolgt werden können.

Derartige Bedieneinheiten 5 können nahezu an sämtlichen Fer­ tigungseinheiten 3 der Anlage installiert sein, insbesondere bei Fertigungseinheiten 3 zur Durchführung von Ätz-, und Dif­ fussionsprozessen oder dergleichen.

Lediglich für den Fall, daß eine Fertigungseinheit 3 mittels optischer Kontrollen überwacht werden muß, ist die Bedienein­ heit 5 nicht als Rechnerarbeitsplatz ausgebildet. Vielmehr besteht die Bedieneinheit 5 in diesem Fall im wesentlichen aus einer Mikroskop-Optik.

Erfindungsgemäß sind die Bedieneinheiten 5 nicht unmittelbar an der jeweiligen Fertigungseinheit 3 im Reinraum 1 angeord­ net sondern außerhalb des Reinraums 1 in einem Operatorraum 6. Die Bedieneinheiten 5 sind hierzu über Zuleitungen 7, wel­ che aus dem Reinraum 1 in den Operatorraum 6 geführt sind, mit den Fertigungseinheiten 3 verbunden (Fig. 2).

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Operatorraum 6 vorgesehen, in welchem sämtliche Bedieneinhei­ ten 5 der Anlage untergebracht sind.

Der Operatorraum 6 ist räumlich vom Reinraum 1 getrennt, wo­ bei der Operatorraum 6 selbst keinen Reinraum 1 bildet. Bei­ spielsweise kann der Operatorraum 6 als Büroraum ausgebildet sein, der sich außerhalb der Fertigungsanlage befindet. Dabei kann sich der Operatorraum 6 in einem Verwaltungsgebäude in der Nähe der Fertigungsanlage befinden. Der Operatorraum 6 ist somit für das Bedienpersonal ohne Reinraumkleidung zu­ gänglich. Dies ermöglicht einen schnellen Zutritt zum Opera­ torraum 6.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bedieneinheiten 5 in einem separaten Operatorraum 6 wird erreicht, daß ein Groß­ teil der bei dem Betrieb der Anlage zur Herstellung der Wafer anfallender Arbeiten außerhalb des Reinraums 1 abgewickelt werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist somit ein Zugang zum Reinraum 1 im wesentlichen nur noch zu Instandhaltungszwecken notwendig. Der Personalaufwand für diese Instandhaltung ist erheblich geringer als der Personalaufwand für die Bedienung der Fertigungseinheiten 3. Zweckmäßigerweise kann eine zen­ trale Instandhaltung einen Standort außerhalb des Reinraums 1 haben, beispielsweise im Operatorraum 6 selbst oder in einem separaten Raum. Nur für den Fall, daß aktuelle Instandhal­ tungsarbeiten notwendig sind, ist ein Zugang des Instandhal­ tungspersonals zum Reinraum 1 erforderlich.

Dies ermöglicht eine erhebliche Einsparung bei den Baukosten der Anlage. Da nur noch ein geringer Personaleinsatz im Rein­ raum 1 erforderlich ist, ist auch der Platzbedarf für die Räumlichkeiten für den Zugang des Bedienpersonals zum Rein­ raum 1 entsprechend gering. Insbesondere braucht nur noch ei­ ne relativ kleine Anzahl von Umkleideräumen für das Bedien­ personal vorgesehen werden.

Zudem wird durch die Auslagerung der Bedieneinheiten 5 in ei­ nen separaten Operatorraum 6 auch eine Reduzierung der Rein­ raumfläche erzielt. Bei einer Anordnung der Bedieneinheiten 5 unmittelbar an den Fertigungseinheiten 3 muß für die Bedienung der Bedieneinheiten 5 ausreichend Raum zur Verfügung gestellt werden. Dabei muß gewährleistet sein, daß der Operator genü­ gend Freiraum zur Bedienung einer Bedieneinheit 5 hat. Insbe­ sondere müssen die einzelnen Arbeitsplätze so angeordnet sein, daß der Operator beim Durchgang von Personen durch die Gänge zwischen den Fertigungseinheiten 3 nicht behindert wird. Dies hat zur Folge, daß die Gänge 4 sehr breit ausge­ legt werden müssen. Durch die Ausgliederung der Bedieneinhei­ ten 5 in den Operatorraum 6 kann die Breite der Gänge 4 er­ heblich reduziert werden. Wodurch eine entsprechende Einspa­ rung an Reinraumfläche erzielt wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist je­ der Fertigungseinheit 3 im Reinraum 1 eine Bedieneinheit 5 im Operatorraum 6 zugeordnet, wobei es sich bei den einzelnen Bedieneinheiten 5 um Rechnerarbeitsplätze handelt. Der Opera­ torraum 6 ist in größerer Distanz zum Reinraum 1 angeordnet. Ein Sichtkontakt zwischen Operatorraum 6 und Reinraum 1 ist nicht erforderlich, so daß im Extremfall der Reinraum 1 und der Operatorraum 6 in verschiedenen Etagen eines Gebäudes oder sogar in verschiedenen Gebäuden angeordnet sein können.

Sind die Bedieneinheiten 5 als Mikroskop-Optiken zur opti­ schen Kontrolle der Fertigungsprozesse von Fertigungseinhei­ ten 3 ausgebildet, so können prinzipiell auch diese Bedien­ einheiten 5 in einem Operatorraum 6 installiert und aus dem Reinraum 1 ausgegliedert sein. In diesem Fall sind derartige Bedieneinheiten 5 in einem oder mehreren Operatorräumen 6 an­ geordnet, die möglichst in räumlicher Nähe zur jeweiligen Fertigungseinheit 3 angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind dann die von Mikroskop-Optiken gebildeten Bedieneinheiten 5 und die als Rechnerarbeitsplätze ausgebildeten Bedieneinhei­ ten 5 in separaten Operatorräumen 6 angeordnet.

Alternativ können auch einige der Bedieneinheiten 5, vorzugs­ weise diejenigen, die eine Mikroskop-Optik aufweisen, an den Fertigungseinheiten 3 im Reinraum 1 verbleiben.

Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel können mehrere Bedieneinheiten 5 zu einem zentralen Operatorarbeitsplatz zusammengefaßt sein. Dies ist insbeson­ dere dann möglich, wenn die Bedieneinheit 5 als Rechnerar­ beitsplatz ausgebildet ist. Je nach Ausbildung der Bediens­ oftware können am Terminal des zentralen Operatorarbeitsplat­ zes die Parameter der zugeordneten Fertigungseinheiten 3 gleichzeitig oder nacheinander angezeigt werden. Alternativ kann ein derartiger zentraler Operatorarbeitsplatz auch meh­ rere Terminals umfassen, wobei jeweils ein Terminal zur Kon­ trolle einer Fertigungseinheit 3 vorgesehen sein kann. Durch derartige zentrale Operatorarbeitsplätze kann der Perso­ naleinsatz zur Betreuung der Anlage erheblich reduziert wer­ den.

Zur zentralen Steuerung und Kontrolle der Anlage zur Herstel­ lung von Halbleiterprodukten ist zweckmäßigerweise ein Leit­ stand 8 vorgesehen. Der Leitstand 8 umfaßt eine oder mehrere Rechnereinheiten, die vom Bedienpersonal betrieben werden. Der Leitstand 8 kann in einem Raum außerhalb des Reinraums 1 angeordnet sein, wobei dieser Raum vom Operatorraum 6 ge­ trennt sein kann.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Leitstand 8 im Operatorraum 6. Die Rechnereinheit oder die Rechnereinheiten des Leitstands 8 sind mit den Rech­ nereinheiten der Bedieneinheiten 5 über ein Netzwerk verbun­ den.

Durch die enge räumliche Anbindung des Leitstands 8 an die Bedieneinheiten 5 ist die Verbindung zwischen diesen Einhei­ ten sehr einfach und mit geringem Kosten- und Wartungsaufwand herstellbar.

Da der Leitstand 8 und die Bedieneinheiten 5 in demselben Operatorraum 6 untergebracht sind, ist ein direkter Kontakt des Bedienpersonals dieser Einheiten möglich. Dies ermöglicht eine zentrale und unmittelbare Kontrolle sämtlicher Funktio­ nen der Anlage, wobei durch die direkte Kommunikation des Be­ dienpersonals insbesondere eine schnelle Fehlererkennung und Fehlerbeseitigung gewährleistet ist.

Falls im Operatorraum 6 mehrere Bedieneinheiten 5 an einem zentralen Operatorarbeitsplatz zusammengefaßt sind, können von derartigen Operatorarbeitsplätzen Leitstandsfunktionen mit übernommen werden, wodurch eine größere Flexibilität der Anlage erreicht wird.

Claims (10)

1. Anlage zur Herstellung von Halbleiterprodukten insbeson­ dere von Wafern, mit einer Anordnung von Fertigungseinheiten zur Durchführung einzelner Fertigungsschritte in wenigstens einem Reinraum, wobei die Fertigungseinheiten jeweils eine Bedieneinheit aufweisen dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheiten (5) zumindest teilweise außerhalb des Reinraums (1) in wenigstens einem Operatorraum (6) angeordnet sind.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Bedieneinheit (5) eine Fertigungseinheit (3) steuer­ bar ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Bedieneinheit (5) die Prozeßparameter einer Ferti­ gungseinheit (3) meßbar und überprüfbar sind.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheit (5) eine Rechnereinheit zur Ein- und Ausga­ be von Prozeßparametern aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit ein Terminal aufweist.

6. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheit (5) eine Mikroskop-Optik zur Kontrolle der Prozeßparameter aufweist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Operatorraum (6) mehrere Bedieneinheiten (5) zu einem Ope­ ratorarbeitsplatz zusammengefaßt sind.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Gruppen von Bedieneinheiten (5) in verschiedenen Operatorräumen (6) zusammengefaßt sind.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß zu deren Steuerung und Kontrolle in dem oder in einem Opera­ torraum (6) ein Leitstand (8) angeordnet ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigungseinheiten (3) in mehreren Linien in einem Rein­ raum angeordnet sind, wobei jeweils zwei benachbarte Linien durch einen Gang getrennt sind.