JP2005285815A - 半導体生産システムおよび半導体生産ラインシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送系の故障による生産停止のリスクを負うことなく、工期短縮などの工期の制御を可能にする。
【解決手段】 複数の製造装置１０と、各製造装置１０にて処理済の半導体ウェーハを搬送するために製造装置１０ごとに設けられるウェーハ搬送ロボット１８と、前記処理済の半導体ウェーハを載置するために、一のウェーハ搬送ロボット１８と他のウェーハ搬送ロボット１８との間を連結して設けられるウェーハポート１６とを含み、一のウェーハ搬送ロボット１８が前記半導体ウェーハをウェーハポート１６に載置し、他のウェーハ搬送ロボット１８がウェーハポート１６より当該半導体ウェーハを受け取る構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の半導体製造装置を備える半導体生産システムおよび当該半導体生産システムを複数含む半導体生産ラインシステムに関する。

半導体製造工場において、工期短縮が要求されている。この工期としては、大まかに待ち時間、搬送時間、処理時間に分類することができる。このうち、処理時間を短縮するためには、超高スループットの製造装置が必要となる。しかしながら、現実には装置が大型になる、高価になるなどの理由により、数十枚／時間程度のスループットの装置を用いることが一般的になっている。

特許文献１には、例えば図７に示したように、同一工程の複数の半導体製造装置（製造装置１００）（＃１〜＃４）における搬送系を一体に構成する一体型搬送ロボット１０２として構成し、この一体型搬送ロボット１０２により半導体ウェーハがキャリアポート１０４から各製造装置１００へと搬送され、各処理が行われて搬出されるようにして、搬送系を共通にすることにより、工期短縮を実現する技術が開示されている。

一方、特許文献２および特許文献３には、例えば図８に示したように、第１の搬送車１１０により運ばれた半導体ウェーハが、ロット分割／統合機１１２にてロットに分割されて、その分割された各々のロットが第２の搬送車１１４により各製造装置１１６に搬送され、各製造装置１１６での処理がなされたロットは再び第２の搬送車１１４によりロット分割／統合機１１２に搬送され、ロットが統合されるようにして、ロット単位で管理された半導体ウェーハを別の管理単位に分割するロット分割処理を行って、各ロットで同時に処理が行われた後に全ロットを統合することにより、工期短縮を実現する技術が開示されている。
特開２００３−１８８２２９号公報 特開２００２−３１３８８０号公報 特許第１９８３７２８号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、同一工程内で搬送系が共通であり、各装置間が当該搬送系で連結されているため、各装置は正常であったとしても、この搬送系が特に連結部分にて故障するとこの工程全体が停止してしまい、製造ラインに重大な影響を及ぼす虞がある。また、特許文献２および３に記載の技術では、ロットの分割、処理後の統合に時間を要し、工期短縮の効果が低減してしまう。

そこで、本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、搬送系の故障による生産停止のリスクを負うことなく、工期短縮などの工期の制御を可能にする半導体生産システム、およびこのような半導体生産システムを複数含む半導体生産ラインシステムを提供することを目的としている。

本発明に係る半導体生産システムは、上述した課題を解決するために、複数の半導体製造装置と、前記各半導体製造装置にて処理済の半導体ウェーハを搬送するために半導体製造装置ごとに設けられるウェーハ搬送ロボットと、前記処理済の半導体ウェーハを載置するために、前記一のウェーハ搬送ロボットと他のウェーハ搬送ロボットとの間を連結して設けられるウェーハポートと、を含み、一のウェーハ搬送ロボットが前記半導体ウェーハを前記ウェーハポートに載置し、他のウェーハ搬送ロボットが当該ウェーハポートより当該半導体ウェーハを受け取るように構成されたことを特徴としている。

前記半導体生産システムにおいて、前記一のウェーハポートから他のウェーハポートに半導体ウェーハの受け渡しを行う第１のウェーハ受渡ロボットをさらに含むことが好ましい。

このような構成によれば、各半導体製造装置では処理済半導体ウェーハはそれぞれのウェーハ搬送ロボットによりウェーハポートに搬送、載置される。ウェーハポートに載置された半導体ウェーハは、他の半導体製造装置のウェーハ搬送ロボットにより引き取られ、引き取られた先の半導体製造装置にて処理される。

このように、各半導体製造装置にウェーハ搬送ロボットを設けて、互いのウェーハ搬送ロボットをウェーハポートで連結することにより、この連結部分で故障が生じたとしても、他のウェーハポートが機能していれば、一の半導体製造装置から他の半導体製造装置への半導体ウェーハの搬送が可能である。このため、複数の半導体製造装置でひとつのウェーハ搬送ロボットを共有して当該ウェーハ搬送ロボットが半導体製造装置を連結する構成をとる従来技術に比べて、連結部分での不具合が製造工程全体に影響することがない。

また、本発明に係る半導体生産システムは、前述した半導体生産システムの複数と、一の半導体生産システムから他の半導体生産システムに半導体ウェーハの受け渡しを行う第２のウェーハ受渡ロボットと、を含む。

この半導体生産システムにおいて、前記複数の半導体生産システムには、異なる複数の種類の処理工程を行う半導体製造装置を備える半導体生産システムも含まれることが好ましい。

さらに、この半導体システムにおいて、前記半導体ウェーハの製造工程を管理する工程管理部と、前記工程管理部にて管理される製造工程にしたがって前記各処理装置での製造工程処理を他の製造工程処理に切り替えるよう制御する制御装置とをさらに含むことが好ましい。

このような構成にすることにより、複数の半導体生産システム同士を、第２のウェーハ受取ロボットを用いて連結することにより、ひとつの工程の生産ライン（生産工程ライン）が構成されるようになる。したがって、この生産工程ラインの中で、一の半導体生産システムから他の半導体生産システムへの円滑な半導体ウェーハの搬送が可能になる。また、前記ウェーハ受渡ロボットを同種の半導体生産システム間、異種の半導体生産システム間で連結することもできる。

また、さらに工程管理部により管理される製造工程にしたがって、各半導体生産システムの処理順番、および／または当該半導体生産ライン内での半導体製造装置の処理順序などの生産ライン内での処理工程を制御することも可能であり、要求される工程にしたがった生産ラインの管理が可能になる。

また、本発明に係る半導体生産ラインシステムは、前記いずれかの半導体生産システムの複数を備える生産工程ラインと、前記一の生産工程ラインから他の生産工程ラインに半導体ウェーハを搬送する工程間搬送装置と、を含む。

このような構成にすることにより、各工程処理を行う生産工程ライン同士を工程間搬送装置にて連結して、複数処理工程からなる半導体生産ラインを構成することが可能になる。

本発明によれば、搬送系の故障による生産停止のリスクを負うことなく、工期短縮などの工期の制御が可能になる。

以下、本発明に係る半導体生産システムおよび半導体生産ラインシステムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（半導体生産システム）
（第一の実施形態）
図１は、半導体生産システムの第一の実施形態を示す図である。
図１の半導体生産システム５０において、半導体製造装置（以下、「製造装置」）１０のそれぞれには半導体ウェーハを搬送するためのウェーハ搬送ロボット１８およびウェーハ搬送ロボットを製造装置１０の一端から他端にスライドさせるためのガイド１７を備えるウェーハ搬送装置２１が一体的に設けられており、このウェーハ搬送装置２１にはさらに半導体ウェーハを載置するキャリアポートまたは３００ｍｍ（１２インチ）ウェーハ用容器ＦＯＵＰを載置するためのＦＯＵＰポート（以下「キャリアポート等」）２０が設けられている。各ウェーハ搬送装置２１は、製造装置１０にて所定の処理がなされた処理済半導体ウェーハ（以下「処理済ウェーハ」）を載置するためのウェーハポート１６で連結されている。なお、この所定の処理には、例えばウェーハ裏面研削などのウェーハ加工処理やその他のウェーハ処理工程における各処理のひとつまたは複数の工程の組合せが挙げられる。

本実施形態によれば、未処理の半導体ウェーハはキャリアポート等２０に載置されていて、ウェーハ搬送ロボット１８に引き取られ、製造装置１０に搬送され、前述した所定の処理がなされる。処理済ウェーハは、ウェーハ搬送ロボット１８にて製造装置１０より引き出され、ウェーハ搬送ロボット１８はガイド１７に沿って端部に移動して、処理済ウェーハをウェーハポート１６に載置する。

また、複数の製造装置１０は、同一の処理を行う装置であってもよいし、互いに異なった処理を行う装置であってもよい。

同一の処理を行う装置の群とした場合には、同じロットの半導体ウェーハを複数の製造装置に配置して処理させることができるため、効果的に工期の短縮化を図ることができる。

また、互いに異なった処理を行う装置の群とした場合には、ウェーハポート１６に載置された処理済ウェーハが、他のウェーハ搬送ロボット１８により引き取られ、当該他のウェーハ搬送ロボット１８に対応する製造装置１０に搬送されて、この製造装置１０にて該当する処理が行われる。この処理順は、例えば図中では＃１→＃４となっている。なお、図中では、キャリアＡにセットされた半導体ウェーハの処理が済むと、続いてキャリアＢの半導体ウェーハの処理が行われるようになっている。

このようにすることで、例えば図２に示したように、製造装置１０のうち＃２および＃３の間のウェーハポート１６にて故障３０が生じても、各ウェーハ搬送ロボット１８は別個独立に動作する。一方で、各製造装置１０は、各々独立してキャリアポート等を有するため、仮に全部のウェーハポート１６が故障しても、各製造装置１０のウェーハ搬送ロボット１８が動作していれば、その製造装置１０で独立して半導体ウェーハの処理を行うことができる。

また、ウェーハ搬送装置２１の両端以外に、ウェーハ搬送ロボット１８が届く範囲にウェーハポート１６がある場合には、隣接するウェーハポート１６以外からも半導体ウェーハを引き取ることができる。このため、図２に示したようなウェーハポートに故障３０が生じても、ウェーハ搬送ロボット１８が届く範囲のウェーハポート１６のすべてを使って、半導体ウェーハを搬送することが可能になる。

例えば、キャリアＡにセットされた半導体ウェーハの処理の途中で、故障３０が生じた場合であっても、＃３の製造装置１０では＃２の製造装置１０からのキャリアＡの半導体ウェーハが搬送されてこないが、他のキャリアＣ，Ｄにセットされた半導体ウェーハの処理を行うことができる。全体としての工期には影響しないことになる。また、＃３の製造装置１０に設けられたウェーハ搬送ロボット１８が、＃１および＃２の製造装置１０の間に設けられているウェーハポート１６に届く場合には、故障が生じているウェーハポート１６を経由しなくても＃１または＃２の製造装置の間のウェーハポートから直接半導体ウェーハを取り出すことができる。しがたって、いずれの場合においても工期全体には大きな影響を及ぼさない。

図３は、第一の実施形態の変形例を示す図である。この図に示される半導体生産システム５２において、第１のウェーハポート１６ａから第２のウェーハポート１６ｂに半導体ウェーハの受け渡しを行うための動作を行うウェーハ受渡ロボット２２および図示しないが当該ウェーハ受渡ロボット２２が３６０度回転するための回転手段を備えた第１のウェーハ受渡装置をさらに含むこと以外は、前記第一の実施形態と同様の構成を有する。

この変形例によれば、各製造装置１０のウェーハ搬送装置１８とは独立にウェーハの搬送を行うウェーハ受渡ロボット２２を設けることで、第一の実施形態と同様に、ウェーハポート１６ａ，１６ｂを処理済ウェーハの載置台として用いることができる上に、製造装置１０での処理と連動したウェーハ搬送系とは独立したウェーハ搬送系として用いることができるようになる。

また、この場合においても、ウェーハ受渡ロボット２２に隣接する場所以外に、ウェーハ受渡ロボット２２が届き、半導体ウェーハを載置できる範囲にウェーハポート１６がある場合には、隣接するウェーハポート１６以外からも半導体ウェーハを引き取ることができる。

また、図１，図３の半導体生産システム５０または５２では、ウェーハポートにより各製造装置を連結するため、同一のロットに含まれる複数のキャリアで搬送される半導体ウェーハを、複数の製造装置で同時に処理することが可能になる。このため、ロット分割／統合の必要がなくなり、時間短縮にもつながる。

これにより、製造装置１０の連結部分における故障時などに、より速やかに対応することができるようになる。

（第二の実施形態）
図４は、半導体生産システムの第二の実施形態を示す図である。
図４に示した半導体生産システム６０において、複数の製造装置１０を備える半導体生産システム５０ａおよび５０ｂが、第１のウェーハポート２４ａ、前記第１のウェーハ受渡ロボット２２と同様の作用を有する第２のウェーハ受渡ロボット２６、第２のウェーハポート２４ｂにて連結されている。なお、半導体生産ライン６０は、上記実施形態で説明したような構成を有しており、第一の半導体生産ライン５０ａには＃１〜＃４の製造装置１０が含まれており、第二の半導体生産ライン５０ｂには＃５〜＃８の製造装置１０が含まれている。

また、各製造装置１０での処理工程は、生産管理システム３２にて管理されている処理工程にしたがって、生産指示システム３４からの指示により制御されるようになっている。生産管理システム３２では、要求されている工期がキャリア単位で登録されており、生産指示システム３４では、生産管理システム３２からの工期情報にしたがって各製造装置１０または半導体生産ライン５０ａ，５０ｂの処理能力から、要求されている工期に沿った生産指示を各製造装置１０に送るようになっている。

さらに、半導体生産ライン６０にて処理された処理済ウェーハを図示されない他の半導体生産ラインへ搬送する搬送ロボット２９および当該搬送ロボット２９を移動させるガイド２７を備える工程間搬送装置２８が設けられている。

この実施形態によれば、例えば、生産管理システム３２では、キャリアＡにセットされた半導体ウェーハの工期と、キャリアＣにセットされた半導体ウェーハの工期とが登録されており、それぞれの工期および各製造装置の処理能力から＃１〜＃３の製造装置１０にはキャリアＡの半導体ウェーハの処理を、＃４〜＃８の製造装置１０にはキャリアＣの半導体ウェーハの処理をそれぞれ行うように、各半導体生産ライン５０ａ，５０ｂが制御される。

一方で、キャリアＣの半導体ウェーハの処理が、＃４の製造装置１０および＃５の製造装置１０において、第一の半導体生産ライン５０ａおよび第二の半導体生産ライン５０ｂをまたがるため、＃４の製造装置１０で生じる処理済ウェーハは一度第１のウェーハポート２４ａに載置され、さらに第２のウェーハ受渡装置２６にて第２のウェーハポート２４ｂに搬送されて、第２の半導体生産ライン５０ｂに導入される。このように異なる半導体生産ライン間でキャリアを受け渡す必要が出たときに、半導体生産ライン間で円滑な半導体ウェーハの搬送を行うことができるようになる。

例えば、同じ製品の同じ処理工程であっても、ロットが異なると処理する半導体ウェーハの数や、要求される工期が異なるのが通常である。例えば、同じ工期で処理を済ませることが要求される複数のロットにおいて、半導体ウェーハの数が多いロットの処理には多くの製造装置を割り当てるようにし、半導体ウェーハの数が少ないロットの処理には多くの製造装置を割り当てる必要がないので、少ない製造装置を割り当てるようにする。また、例えば同じ数の半導体ウェーハでも、工期の長いロットでは割り当てる製造装置を少なく、工期の短いロットでは割り当てる製造装置を増やすようにする。

したがって、各ロットに要求される工期を満たしながら、異なるロットの半導体ウェーハの処理を同時に行うように各半導体生産ラインおよび各製造装置の処理を管理することができ、より有効な工期の制御、管理をすることが可能になる。

図５は、第二の実施形態の変形例を示す図であり、この半導体生産ライン６０’において、同種の処理を行う製造装置１０ａのみから構成される第１の半導体生産ライン５０ｄと、異種の処理を行う製造装置１０ａ，１０ｂから構成される第２の半導体生産ライン５０ｃとが設けられている。両半導体生産ラインを連結するように、第１のウェーハポート２４ａ、第２のウェーハ受渡ロボット２６、第２のウェーハポート２４ｂが設けられていること以外は、図５の半導体生産システムと同様の構成を有する。

この変形例によれば、製造装置１０ａと１０ｂとの間で処理が連続する場合に、例えばまず製造装置１０ａにて半導体ウェーハに処理を行い、続けて製造装置１０ｂにてこの処理済の半導体ウェーハに所定の処理を行うことができる。

このように、ひとつの半導体生産ラインの中に異種の処理を行う製造装置が含まれていても、有効な工程管理を行うことができるような半導体生産システムとすることができる。

（半導体生産ラインシステム）
図６は、半導体生産ラインシステムの実施形態を示す図であり、工程Ａを行う製造装置１１ａを行う生産工程ライン６０ａ、工程Ｂを行う製造装置１１ｂを含む生産工程ライン６０ｂ、工程Ｃを行う製造装置１１ｃを含む生産工程ライン６０ｃ、工程Ｄを行う製造装置１１ｄを行う生産工程ライン６０ｄ、工程Ｅを行う製造装置１１ｅを行う生産工程ライン６０ｅ、工程Ｆを行う製造装置１１ｆを行う生産工程ライン６０ｆを備える。

ここで、各生産工程ライン６０ａ〜６０ｆは、単一の半導体生産ライン（第一の実施形態）で構成されてもよいし、複数の半導体生産ラインが連結されて（第二の実施形態）で構成されてもよい。

また、これらの生産工程ラインの間で一の生産工程ラインから他の生産工程ラインに半導体ウェーハを搬送する搬送ロボット２９ａ〜２９ｃを含む工程間搬送装置２８が設けられる。

この実施形態によれば、工程ａ〜工程ｆが互いに連続する処理工程であっても、連続しない工程が含まれていても、各半導体生産ラインでは別個独立に半導体ウェーハの処理が行われる。また、工程間搬送装置２８にて、各生産工程ラインを連結することで、任意に処理工程を組合せても、この全工程管理を行うことが容易になる。

また、従来であれば、特に全工程が連続する場合に、どこか一箇所の製造装置において故障などが生じた場合に、その影響は全処理工程に及んで、その結果、半導体生産ラインシステムが大きくなるほど工期の管理を行うことが困難であった。一方で、本実施形態では、故障が生じることで工期が遅くなるリスクを各生産工程ラインに分散する、すなわち複数の半導体生産ラインで構成される各生産工程ライン単位でリスク対処して、その全体への影響を最小限にとどめることができる。

これにより、半導体生産ラインシステムの規模が大きくなっても、有効な工期の管理を行うことができるようになる。

以上、各実施形態によれば、搬送系の故障による生産停止のリスクを負うことなく、工期短縮などの工期の制御が可能になる。

半導体生産システムの第一の実施形態を示す図である。 前記第一の実施形態で、製造装置の連結部分で故障が生じた状態を示す図である。 前記第一の実施形態の変形例を示す図である。 半導体生産システムの第二の実施形態を示す図である。 前記第二の実施形態の変形例を示す図である。 半導体生産ラインシステムの実施形態を示す図である。 従来の半導体生産ラインの一例を示す図である。 従来の半導体生産ラインの他の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 製造装置
１６，１６ａ，１６ｂ ウェーハポート
１８ ウェーハ搬送ロボット
２２ 第１のウェーハ受渡ロボット
２６ 第２のウェーハ受渡ロボット
２８ 工程間搬送装置
３２ 生産管理システム
３４ 生産指示システム
５０，５２ 半導体生産システム
５０ａ，５０ｂ 半導体生産ライン
６０ａ〜６０ｆ 生産工程ライン
７０ 半導体生産ラインシステム

Claims (6)

1. 複数の半導体製造装置と、
   前記各半導体製造装置にて処理済の半導体ウェーハを搬送するために半導体製造装置ごとに設けられるウェーハ搬送ロボットと、
   前記処理済の半導体ウェーハを載置するために、前記一のウェーハ搬送ロボットと他のウェーハ搬送ロボットとの間を連結して設けられるウェーハポートとを含み、
   一のウェーハ搬送ロボットが前記半導体ウェーハを前記ウェーハポートに載置し、他のウェーハ搬送ロボットが当該ウェーハポートより当該半導体ウェーハを受け取るように構成されたことを特徴とする半導体生産システム。
2. 請求項１に記載の半導体生産システムにおいて、
   一のウェーハポートから他のウェーハポートに半導体ウェーハの受け渡しを行う第１のウェーハ受渡ロボットをさらに含むことを特徴とする半導体生産システム。
3. 請求項１または２に記載の複数の半導体生産システムと、
   前記一の半導体生産システムから他の半導体生産システムに半導体ウェーハの受け渡しを行う第２のウェーハ受渡ロボットと、
   を含む半導体生産システム。
4. 請求項３に記載の半導体生産システムにおいて、
   前記複数の半導体生産システムには、異なる複数の種類の処理工程を行う半導体製造装置を備える半導体生産システムも含まれることを特徴とする半導体生産システム。
5. 請求項３または４に記載の半導体生産システムにおいて、
   前記半導体ウェーハの製造工程を管理する工程管理部と、
   前記工程管理部にて管理される製造工程にしたがって前記各半導体製造装置での製造工程処理を他の製造工程処理に切り替えるよう制御する制御装置と
   をさらに含むことを特徴とする半導体生産システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の半導体生産システムの少なくともひとつを備える複数の生産工程ラインと、
   前記一の生産工程ラインから他の生産工程ラインに半導体ウェーハを搬送する工程間搬送装置と、を含む半導体生産ラインシステム。

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