JP2009135232A

JP2009135232A - ロードポート

Info

Publication number: JP2009135232A
Application number: JP2007309350A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Natsume; 光夫夏目
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18
Also published as: KR20090056878A; US20090142170A1; TW200933804A; TWI458038B; KR101517623B1

Abstract

【課題】特にバッチ処理による半導体製造工程に適用するのに適したロードポートを提供する。
【解決手段】ロードポート１を、ウェーハが格納されたＦＯＵＰ４を載置する主テーブル２７とＦＯＵＰ内のウェーハに対するマッピング手段２４等とを備えたロードポート本体２と、ＦＯＵＰ４を主テーブル２７上とロードポート本体２から離れた所定位置との間で移動させる移動機構３とを具備するものとして、移動機構３に、前記所定位置においてロードポート本体２に隣接する他の装置Ｃとの間で、ウェーハを格納した状態のＦＯＵＰ４を受け渡し可能ととする空間３４を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体の製造工程において、ミニエンバイロメント方式で用いられるロードポートに関するものである。

半導体の製造工程においては、歩留まりや品質の向上のため、クリーンルーム内でのウェーハの処理がなされている。しかしながら、素子の高集積化や回路の微細化、ウェーハの大型化が進んでいる今日では、小さな塵を管理するクリーンルームの実現は、コスト的にも技術的にも困難となってきている。このため、近年では、クリーンルームの清浄度向上に代わる方法として、ウェーハの周囲の局所的な空間のみ清浄度を向上する「ミニエンバイロメント方式」を取り入れ、ウェーハの搬送その他の処理を行う手段が採用されている。ミニエンバイロメント方式では、ウェーハを清浄な環境で搬送・保管するためのＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる格納用容器と、ＦＯＵＰ内のウェーハを半導体製造装置との間で出し入れするとともに搬送装置との間でＦＯＵＰの受け渡しを行うインターフェース部の装置であるロードポート（Load Port）が重要な装置として利用されている。すなわち、ＦＯＵＰ内と半導体製造装置内は高清浄度を維持しながら、ロードポートのある外側を低清浄度とすることで、クリーンルーム建設・稼働コストを抑制するようにされている。

ロードポートの主たる機能は通常、ＦＯＵＰ側のドアを密着させて開閉し、半導体製造装置内に設けられたウェーハの出し入れ装置との仲介を行う（例えば、特許文献１参照）、というものであるため、「ＦＯＵＰオープナ」と呼ばれることもあるが、ＦＯＵＰ内に格納されたウェーハの枚数や位置をマッピングする機能を備えたロードポートも開発されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１４００１１号公報特開２００６−１７３５１０号公報

従前は、ロードポートを介してＦＯＵＰから１枚ずつ半導体製造装置へウェーハを取り入れて枚葉ごとに半導体が製造されていたが、近年では、ＦＯＵＰ内の多数枚のウェーハをロードポートを介して一度に半導体製造装置内へ取り込んで半導体製造を行うという、バッチ処理による半導体製造がなされるようになってきている。このようなバッチ処理の場合、クリーンルーム内において半導体製造装置とその外側との間に、ストッカと呼ばれるＦＯＵＰの保管庫を設け、ストッカ内に複数のＦＯＵＰを格納しておき、ストッカ内に配置されたロードポートを介して順次ＦＯＵＰからウェーハをまとめて半導体製造装置内に取り込んで半導体の製造を行い、製造後のウェーハをまとめて元のＦＯＵＰへロードポートを介して戻す、という工程が採用される。このようなバッチ処理による半導体製造の場合、ＦＯＵＰごとの識別管理に加えて、各ＦＯＵＰ内のウェーハのマッピング管理についても、更なる効率化とコストダウンが求められる。

本発明は、以上のような課題と、ロードポートにＦＯＵＰ内のウェーハに対するマッピング機能を備えることができることを考慮して、特にバッチ処理による半導体製造工程において、クリーンルーム内におけるストッカとその外部とのＦＯＵＰの受け渡しを効率よく行うことができるロードポートの提供を主たる目的としてなされたものである。

すなわち本発明に係るロードポートは、半導体の製造工程において用いられるものであって、ウェーハが格納されたＦＯＵＰを載置する主テーブル、及びＦＯＵＰ内のウェーハに対するマッピング手段とを備えたロードポート本体と、ＦＯＵＰを主テーブル上とロードポート本体から離れた所定位置との間で移動させる移動機構とを具備し、この移動機構に、前記所定位置においてロードポート本体に隣接する他の装置との間で、ウェーハを格納した状態のＦＯＵＰを受け渡し可能ととする空間を設けていることを特徴としている。

ここで、ＦＯＵＰとは、上述の通りウェーハを清浄な環境で搬送・保管するためのＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる格納用容器のことであり、ロードポート本体とは、半導体製造におけるクリーンルーム内において半導体製造装置とその外側との間で、直接間接を問わずウェーハの出し入れのインターフェース部として機能する装置である。斯かるロードポート本体に備えられるマッピング手段は、例えばＦＯＵＰに格納されているウェーハの枚数（存否も含む）や位置等を検出・記憶等を行う装置から構成される手段である。通常、ＦＯＵＰ内にはウェーハを複数枚格納するための多段式カセットが内蔵されており、マッピング手段によってカセットの各段ごとのウェーハの枚数（存否も含む）や位置等を検出・記憶が行われる。さらに、「ロードポート本体から離れた所定位置」とは、主テーブルの上方、側方、斜め方向など、字句通りロードポート本体が存在しない位置、換言すればロードポート本体と接する位置やロードポート本体の内部を除く位置を意味する。さらにまた、移動機構に設けられる前記空間には、移動機構の構成部材間にＦＯＵＰを通過させ得る間隙を設けた構成の空間や、或いは移動機構の構成部材を避けてＦＯＵＰを通過させ得る空間、移動機構の構成部材を敢えて存在させない空間を採用することができる。

このような構成を有する本発明のロードポートでは、まず、適宜の搬送手段によって運ばれてきたＦＯＵＰを主テーブルに載置し、ウェーハに対してマッピング手段によりマッピングを行うことができ、次に移動手段によりＦＯＵＰをロードポート本体から離れた所定位置まで移動させて、前記空間を通してこのロードポート本体に隣接する他の装置へとウェーハを格納したままのＦＯＵＰを受け渡すことができる。さらに、当該他の装置から当該空間を通して前記所定位置でウェーハが格納されたＦＯＵＰを受け取り、移動手段によってＦＯＵＰを主テーブル上に戻し、適宜の搬送手段によってＦＯＵＰを別の位置へ運び出すことができる。

例えば、バッチ処理が可能な半導体製造装置に隣接してＦＯＵＰを多数収容可能なストッカを前記他の装置として配設し、このストッカに本発明に係るロードポートを配置する場合を考慮すると、このロードポートを介することによって、マッピング手段でマッピングされたウェーハを格納したＦＯＵＰ、及び半導体製造装置で半導体が製造済のウェーハを格納されたＦＯＵＰ（もちろん、ウェーハに対するマッピングは先になされている）を、ストッカへ直接出し入れすることが可能となる。なお、ストッカと半導体製造装置との間でのウェーハの出し入れは、適宜のロードポート（本発明とは異なる従来通りのロードポートで構わない）を介して密閉状態で行えばよい。すなわち、ストッカ内は半導体製造装置内と比べて低清浄度としつつ、本発明のロードポートによってストッカ内外にウェーハをＦＯＵＰに格納したまま出し入れでき、しかもストッカ内に収容されたＦＯＵＰ内のウェーハは本発明のロードポートによって予めマッピング処理を施しておくことができるため、バッチ処理による半導体製造工程における時間短縮やコストダウンを効率的に図ることができる。よって本発明のロードポートは、ミニエンバイロメント方式においてバッチ処理による半導体製造に適したロードポートであるといえる。

また、従来のロードポートでは、半導体製造装置と接するように２台隣接して並べ、一方のロードポート上のＦＯＵＰからウェーハを半導体製造装置へ送り込み、他方のロードポート上の空のＦＯＵＰへ半導体製造装置から半導体製造済のウェーハを戻す、というウェーハの出し入れそれぞれに専用のロードポートを用いることが多く見られる。このような半導体製造工程の状況を踏まえ、バッチ処理の場合にもストッカの外側（半導体製造装置とは反対側）に本発明のロードポートとして、ＦＯＵＰの出し入れそれぞれに専用のものを２台隣接させた使用態様を想定した場合、各ロードポートの横方向には広いスペースを確保するのは困難であると考えられる。そこで、本発明においては、ロードポートに備える移動機構を、主テーブルと前記所定位置として設定された該主テーブルの上方位置との間でＦＯＵＰを移動させる昇降機構として、ロードポート本体の上方位置においてストッカに対してＦＯＵＰを出し入れできるようにすることで、空間的な効率を向上することができる。

また、前述の昇降機構の場合も含めて移動機構には、前記所定位置を含むロードポート本体から離れた位置においてＦＯＵＰを載置する副テーブルを備えるものとすることで、主テーブルから離れた位置においてもＦＯＵＰを安定的に移動させることができる。

特にこのような副テーブルを移動機構に設ける場合、ＦＯＵＰが主テーブルに載置されている際に、主テーブルと副テーブルとが干渉しないようにするためには、副テーブルに、主テーブルとの干渉を避ける凹部を形成することが望ましい。このようにすれば、既存のロードポートにおける主テーブルの構成に変更を加える必要性をなくすか、少なくとも低減することができる。

本発明のロードポートであれば、マッピング処理が施されたウェーハが格納されたＦＯＵＰを、ロードポート本体から離れた位置において隣接する装置、例えばバッチ処理による半導体製造工程において半導体製造装置に隣接配置される装置であるストッカに対して直接出し入れすることが可能となるため、ストッカ等の半導体製造装置に対してウェーハを出し入れする装置内でその都度マッピングを行う必要がなく、またストッカ等の内部を低清浄度とすることができることから、半導体製造のコスト削減や時間短縮等の効果を効率的に得ることができる。そのため、本発明によると、バッチ処理による半導体製造に用いるのに極めて適したロードポートを提供することが可能である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るロードポート１を適用して行われるバッチ処理による半導体製造のためのクリーンルームＡ内の一部を側方から概観した図であり、図２は同クリーンルームＡ内の一部を上方から概観した図である。これら各図に示すように、このクリーンルームＡ内には、半導体製造装置ＢとストッカＣとを密接に配設しており、ストッカＣの半導体製造装置Ｂとは反対側には、本実施形態のロードポート１を２台、隣接配置している。一方のロードポート１は、ウェーハ（図示省略）を格納した容器であるＦＯＵＰ４をストッカＣに設けられたシャッタＣａを通じてストッカＣ内へ収容する際に用いられるものであり、他方のロードポート１は、ストッカＣ内からシャッタＣａを通じて半導体として製造済のウェーハが格納されたＦＯＵＰ４を取り出す際に用いられるものである。これら２台のロードポート１の構成は同等である。また、ストッカＣ内には、多数のＦＯＵＰ４を同時に収容しているが、各ＦＯＵＰ４から順次ウェーハをカセット（想像線で示す）４１ごと取り出し、又は各ＦＯＵＰ４へ半導体として製造済のウェーハをカセット４１ごと戻し入れるために、従来から用いられている一般的なロードポート１０を２台、半導体製造装置Ａと密接させて配置している。さらに、ここで用いられるＦＯＵＰ４としては、既知の適宜のものを利用することができる。また、半導体製造装置ＢやストッカＣについても、バッチ処理による半導体製造に対応したものであれば適宜のものを利用することができる。なお、半導体製造装置Ｂ内とＦＯＵＰ４内は高清浄度に維持されているが、それ以外のストッカＣ内を含むクリーンルームＡ全体は、比較的低清浄度としている。以下、本実施形態のロードポート１の構成について説明する。

このロードポート１は、図３及び図４に示すように、主としてロードポート本体２と、ロードポート本体２に載置されるＦＯＵＰ４を移動させる移動機構の一態様である昇降機構３とから構成される。ロードポート本体２は、従来の一般的なロードポート１０と同様の構成を有するものであり、矩形板状をなし略鉛直姿勢で配置されるロードポートフレーム２１と、このロードポートフレーム２１の高さ方向中央部からやや上方寄りの位置にブラケット２３等の部材により略水平姿勢で設けられる支持板２２と、ロードポートフレーム２１の背面側等に設けられたマッピング装置２４（図１、図２に模式的に示す）とを主として備えている。ロードポートフレーム２１は、その下端部に台車２５を取り付けることで起立姿勢が維持され、且つクリーンルームＡ内を移動可能とされており、通常は背面をストッカＣの前面に密着した状態で使用される。なお、図３及び図４には、ロードポートフレーム２１と支持板２２と台車２５とにより包囲されるロードポート本体２の内部が分かるように示しているが、通常は、この内部空間をカバー２８（二点鎖線で図示する）で覆っている。

また、ロードポートフレーム２１には、図３、図４、図５、図６に示すように、支持板２２上のＦＯＵＰ４の背面設けられる扉（図示省略）を密着させた状態でその扉を開けるとともに、通常は隣接する半導体製造装置Ｂ内とＦＯＵＰ４内とを外気を遮断して連通させる開閉可能なドア２６が形成されているが、本実施形態ではこのドア２６は使用されない。また、支持板２２の直上には、搬送装置等から運ばれてきたＦＯＵＰ４を直接載置するための主テーブル２７が設けられている。この主テーブル２７には、図示例では平面視略三角形状をなす板状の部材であり、上向きに突出させた３つの突起２７ａを形成しており、これらの突起２７ａをＦＯＵＰ４の底面に形成された穴（図示省略）に係合させることで、主テーブル２７上におけるＦＯＵＰ４の位置決めを図っている。さらにこの主テーブル２７には、載置しているＦＯＵＰ４をドア２６に接離するように移動させる機能や、搬送装置から任意の方向で載置されたＦＯＵＰ４の向きを正しい方向に変更する機能を設けることができるが、本実施形態ではこれらの機能は使用されない。また、各ＦＯＵＰ４内のウェーハに対してマッピング処理を行うマッピング手段は、上述したマッピング装置２４や、マッピング装置２４の主に高さ方向の位置決めのための昇降装置（図示省略）等から構成される。ここで、ウェーハのマッピングを行う際には、ＦＯＵＰ４の背面側の蓋（図示省略）を一旦開放することになる。その際、ＦＯＵＰ４内の清浄度が低下しないようにするために、ロードポート本体２においてＮ_２パージガスを充満させた気密構造を設けておき、この気密構造と蓋が開放されたＦＯＵＰ４を連通させた状態でマッピングを行うことにより、ＦＯＵＰ４内を高々度に清浄な状態を維持できるようにしている。

昇降機構３は、ロードポート本体２の主テーブル２７に代わってＦＯＵＰ４を載置し得る副テーブル３１と、この副テーブル３１を主テーブル２７の近傍に設定される降下位置とその上方でありロードポートフレーム２１の上端よりも高位置に設定される所定の上昇位置との間で昇降動作させる移動装置の一態様である昇降装置３２と、この昇降装置３２による副テーブル３１の動作を安定させるガイド部３３とを備えている。副テーブル３１は、図３、図５に示す降下位置においては支持板２２の上面側に重ねられており、その降下位置において主テーブル２７及び主テーブル２７の上述した動作と干渉しない凹部３１ａを形成した概略板状をなす部材である。この副テーブル３１には、主テーブル２７の突起２７ａとは位置を違えて上向きに突出させた３つの突起３１ｂを形成しており、これらの突起３１ｂをＦＯＵＰ４の底面に形成された前述とは異なる穴（図示省略）に係合させることで、副テーブル３１上におけるＦＯＵＰ４の位置決めを図っている。すなわちＦＯＵＰ４の底面には、６つの位置決め用の穴が形成されており、そのうちの３つを主テーブル２７の突起２７ａと、残りの３つを副テーブル３１の突起３１ｂと、それぞれ係合させ得るようにしている。

昇降装置３２は、本実施形態では複数（図示例では２本）の液圧式又はガス圧式シリンダ３２０から構成される。具体的にこのシリンダ３２０は、ロードポート本体２の台車２５と支持板２２との間に鉛直姿勢で介在させた円筒状のシリンダ本体３２１と、このシリンダ本体３２１から上方へ突出するように支持板２２を貫通し上端部を副テーブル３１に固定したロッド３２２とを有するものである。シリンダ本体３２１は、ロードポート本体２における支持板２２に対する支持部材としての機能も有している。そして、液圧又はガス圧によりロッド３２２をシリンダ本体３２１から上下に突没させることで、副テーブル３１を支持板２２に重ねられた降下位置（図３、図５）と、所定の上昇位置（図４、図６）との間で上下動作するようにしている。なお、所定の上昇位置とは、ストッカＣへＦＯＵＰ４を入れ、又はストッカＣからＦＯＵＰ４を取り出すために、ストッカＣに設けられたシャッタＣａ（図１、図２参照）の前方位置（真正面）を意味する。また、ガイド部３３は、支持板２２を上下に貫通して上端部を副テーブル３１に固定して鉛直姿勢とされた複数（図示例では３本）のガイド棒３３１と、これらのガイド棒３３１を支持板２２を貫通する位置でそれぞれ摺動可能に支持するガイドリング３３２とから構成される。すなわち、昇降装置３２により副テーブル３１が上下動作するのに応じて、ガイド棒３３１がガイドリング３３２に沿って上下動作することにより、２つのシリンダ３２０によるＦＯＵＰ４を載置した副テーブル３１の動きの安定性を向上している。

また、図４、図６に示す上昇位置では、ＦＯＵＰ４のシャッタＣａを通じたストッカＣへの出し入れがスムーズに行われるよう、副テーブル３１に載置されたＦＯＵＰ４の背後からストッカＣのシャッタＣａの前面までの間においては、昇降機構３を構成する部材を存在させない空間３４としている。すなわち、この空間３４を通じて、障害物なしでロードポート１とストッカＣとの間でＦＯＵＰ４を相互に受け渡しできるようにしている。もちろん、上昇位置ではＦＯＵＰ４とストッカＣのシャッタＣａとの間にロードポート本体２の構成部材が存在することはない。

そして、ＦＯＵＰ４のストッカＣへの出し入れは、次のような手順で行われる。まず、搬送装置により前工程から持ち込まれてロードポート本体２の主テーブル２７に載置されたＦＯＵＰ４については、上述したように気密状態下で、マッピング手段によって内部のウェーハに対するマッピングが行われる。次に昇降機構３によりＦＯＵＰ４が副テーブル３１に載置されて上昇位置まで達すると（図１及び図２、想像線を参照）、シャッタＣａが自動的に開いて移送装置ＣｂがストッカＣから延び出し、副テーブル３１からＦＯＵＰ４を持ち上げて突起３１ｂとＦＯＵＰ４底面の穴との係合を解除して、ストッカＣ内へと運び入れる。ストッカＣ内では、格納されている多数のＦＯＵＰ４が順にロードポート１０に載置され、このロードポート１０を介して密閉状態でＦＯＵＰ４の内部からウェーハがカセット４１に格納された状態で半導体製造装置Ｂ内へと運ばれる。なお、ＦＯＵＰ４から取り出されるウェーハは、既にロードポート１によりマッピング処理がなされているため、ストッカＣ内のロードポート１０にはマッピング手段を必ずしも設ける必要はなく、この点でコスト削減が図られる。また、空のＦＯＵＰ４は、適宜の手段で自動的に隣の取り出し用として設けられたロードポート１０上へと移設される。一方、半導体製造装置Ｂにより半導体として製造が終えられたウェーハはカセット４１に格納された状態で、ストッカＣ内の先述した取り出し用のロードポート１０を通じてＦＯＵＰ４内へと密閉状態で格納される。ＦＯＵＰ４の扉が閉じられると、当該ＦＯＵＰ４はストッカＣ内を順次移送装置Ｃｂまで運ばれ、シャッタＣａが開くと、先ほどのロードポート１の隣のロードポート１において上昇位置で待機している副テーブル３１にＦＯＵＰ４が移される。その後、昇降機構３が作動して降下位置まで副テーブル３１及びＦＯＵＰ４が下ろされると、ＦＯＵＰ４は主テーブル２７に載置された後、搬送装置により次工程へと運び出される。

以上に説明したように、本実施形態のロードポート１を用いれば、従来よりあるロードポートとしての機能を阻害することなく、一旦主テーブル２７に載置したＦＯＵＰ４を昇降機構（移動機構）３により副テーブル３１に載置した状態でロードポート本体２から離れた位置まで移動させ、その位置からマッピング処理が済んだウェーハをＦＯＵＰ４ごと隣接するストッカＣへ運び入れることができるようになり、さらに半導体として製造済のウェーハが格納されたＦＯＵＰ４をストッカＣからそのまま運び出すことができるようになることから、ミニエンバイロメント方式を適用したバッチ処理による半導体製造の効率化とコスト削減に大いに寄与することが可能である。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば移動機構は、上述した実施形態のような昇降機構３に限らず、ＦＯＵＰ４を載置した副テーブル３１を左右や斜め方向に移動させるものとしても構わない。その他、ロードポート本体や移動機構を構成する各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態に係るロードポートが適用されるクリーンルームの一部を模式的に示す側面図。同クリーンルームの一部を模式的に示す平面図。ロードポートの副テーブルが降下位置にある状態を示す斜視図。同ロードポートの副テーブルが上昇位置にある状態を示す斜視図。同ロードポートの副テーブルが降下位置にある状態を一部を拡大して示す斜視図。同ロードポートの副テーブルが上昇位置にある状態を一部を拡大して示す斜視図。

符号の説明

１…ロードポート
２…ロードポート本体
３…移動機構（昇降機構）
４…ＦＯＵＰ
２４…マッピング装置
２７…主テーブル
３１…副テーブル
３１ａ…凹部
３２…昇降装置
３４…空間
Ａ…クリーンルーム
Ｂ…半導体製造装置
Ｃ…ストッカ

Claims

半導体の製造工程において用いられるものであって、
ウェーハが格納されたＦＯＵＰを載置する主テーブルと、前記ＦＯＵＰ内のウェーハに対するマッピング手段とを備えたロードポート本体と、
前記ＦＯＵＰを前記主テーブル上と前記ロードポート本体から離れた所定位置との間で移動させる移動機構とを具備し、
当該移動機構に、前記所定位置において前記ロードポート本体に隣接する他の装置との間で、前記ウェーハを格納した状態の前記ＦＯＵＰを受け渡し可能とする空間を設けていることを特徴とするロードポート。
前記移動機構は、前記ＦＯＵＰを、前記主テーブルと前記所定位置として設定された該主テーブルの上方位置との間で移動させる昇降機構である請求項１に記載のロードポート。
前記移動機構は、前記所定位置を含む前記ロードポート本体から離れた位置において前記ＦＯＵＰを載置する副テーブルを具備している請求項１又は２の何れかに記載のロードポート。
前記副テーブルに、前記ＦＯＵＰが前記主テーブルに載置されている際に、当該主テーブルとの干渉を避ける凹部を形成している請求項３に記載のロードポート。