JP2559375B2 - 半導体装置の搬送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体記憶素子等の半導体装置の生産工程
の処理形態を量産ライン的な流れにする為に、ロットの
進行を仮想ライン化することに係り、特に、フレキシビ
リティのある量産ライン化に好適な搬送方法に関する。

〔従来の技術〕

ウエハの搬送方法として、例えば、実公昭60−176547
号公報（ウエハ処理装置）に示されるように、リング状
搬送路を中心としてウエハプロセスにおける複数の処理
装置を放射状に配置しウエハリング状搬送路と各処理装
置との搬入搬出をできるようにしたウエハ搬送方法があ
る。しかしながら、上記方法は、放射状に配置された処
理装置へ製品を送る場合、製品の流れをコントロールす
る機構については配慮されていなかった。

ウエハ搬送制御方法として、例えば、特開昭60−2293
47号公報（搬送システム）に示されるように、搬送中の
キャリアボックスに付着する塵埃の量を軽減する為、上
部空間に搬送路を設ける方法や、特開昭60−229348公報
（ウエハ搬送制御方法）に示されるように、ウエハ処理
部に搬送するウエハの枚数を平均処理時間を考慮して決
定する方法がある。しかしながら、これらの方法は、全
体の流れを考慮した量産ライン化する機構がなかつた。

ライン化の方法として、例えば、特開昭60−231334
（半導体連続組立装置）に示されるように、組立に必要
な処理装置に部品や製品を給排する装備をさせて、処理
装置とストッカとを搬送路に並設し、更に、搬入搬出を
行なう移動ロボットを設けることにより、各装置の処理
能力を平均化させて同一ラインで連続して組立てる方法
がある。しかしながら、上記方法は、工程により処理時
間の異なる組立てライン（＝フローショップ形態）にお
けるラインバランスを一致させる方法として、組立て能
力を確保する為に設備台数比で調整した時に必要なスト
ッカを設ける解決策を取っている。

物を送る方法として、例えば、特開昭58−15989号公
報（データ伝送方式）、特開昭58−15990号公報（時分
割多重装置のための信号の標本化方式）の一部に示され
るように、通信路の設定と通信文の分割を経済的効率に
行なう為、通信要求の発生時、あらかじめ通信路・通信
文を規定する方法がある。しかしながら、上記方法は、
通信速度は通信の生産ラインと異なってケタ違いに早
く、一定のスピードで流れを維持しコントロールする点
については考慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、製品の流れをコントロールする機構
や生産性を向上させるための機構については考慮してお
らず、生産現場においては、搬送系や製品の送り方によ
って、生産ライン全体の効率に結びつく訳ではなかっ
た。

本発明の目的は、対象とする生産ラインのフレキシブ
ルな量産ライン化を実現する為の搬送方法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

半導体装置の製造においては、ウエハに複数の層を形
成するために、ある一連の生産工程が類似して繰り返さ
れる特徴がある。すなわち、ウエハが同一、または類似
の処理設備において複数回の生産工程を実施されること
がおこなわれる。本発明はこの特徴を考慮して、上記目
的を達成するため、従来の複数の生産工程が混在する職
場（ジョブショップ）単位に製品を保管（仕掛り）して
いたのを、職場毎にその職場で実施される各生産工程単
位に保管できる機構を作り、更に、後工程の仕掛り量で
流れをコントロールすることで、機能別配置のままで量
産ライン化を達成するものである。

〔作用〕

すなわち、ウエハ、または半導体装置の管理単位であ
るロットの品種・生産工程別の処理時間は大きく異なる
ので作業順序によっては仕掛りが増加し、この結果、ラ
イン全体の生産速度・製作期間が悪化する問題点を解決
する為、同種類の製造設備を集めて構成した職場毎にそ
の職場で実施される各生産工程単位に製品を保管（仕掛
り）するステーションを設置し、仮想の流れを想定す
る。各ステーションでは、後工程の仕掛り量により流れ
をコントロールする。又、このステーションにロット自
動識別機能をつけることで、１本のラインで実現でき
る。更に、ラインの流れと平行に分岐・分流設備の併設
により、ステーションの通過ロットの追越しも可能とな
る。

又、生産性を向上させ工完を短縮させる為、検査や洗
浄工程を見直して、インラインとオフラインに分離す
る。インライン検査・洗浄は処理設備と一貫化を図り、
オフライン検査・洗浄は集中化と多機能化により処理不
良となった製品の救済を行なう機構を開発する。更に、
処理設備の状態やプロセス・製品のリアルタイム監視方
法の開発による設備・製品異常発見期間の短縮の他に、
安定稼動時の検査の省略による製作期間の短縮も可能と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の１実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明の全体構成を示す図である。これ
は、複数の同種類の処理設備２、洗浄設備３、検査設備
４、各処理対象（ロット）を授受し物流を制御するマル
チステーション５、各設備にロットを搬送する複数のコ
ンベア７、その分岐・文流設備６とから成る職場（群）
１と、搬送設備８と、各職場の処理設備の状態監視機構
（システム）11と、製品の処理状況を抜取り評価する検
査設備９と、評価結果より該ロットの再生処理を行なう
製品救済設備10からなる。例えば、第２図に示したロッ
トａを処理する場合、予め決められている工程A,B,Cの
順序で処理する。従って、工程Ａの処理を完了したロッ
トは、搬送設備８を経由した予め決められた次工程に該
当する職場１のマルチステーション５に送られる。そし
て、分岐・合流設備６、コンベア７を経由して第２図の
工程に従って、該当する洗浄設備３、処理設備２、検査
設備４へと振り分ける。該ロットの処理結果の適否は、
処理中の設備の状態をモニタする監視システム11で判断
する。この結果、該ロットの処理結果や該設備の状態が
正常でないと設定された時は、該設備の状態を正常に戻
す対策を行なうとともに、ロットの処理状態を評価し正
常な状態に更正させる判断をする為の検査設備９に送
る。この検査設備９の結果を利用して該ロットを更正す
るか否か判断し、更正する場合、製品救済設備10におい
て処理する。処理した該ロットは、再び、検査設備９で
評価する。評価した結果、正常な製品として利用できな
いと判断した時は、更正前に不適と判断したロットと同
様に廃棄する。正常な製品に更正したロットは、搬送設
備８を経由して、第２図に示した該ロットの工程順序に
従って、次工程に該当する職場へ送られる。そして第２
図に示したロットａ、ロットｂのように、順序処理す
る。

第３図は、本発明のうち、物（ロット）の流れをライ
ン化する原理を示したものである。例えば、第２図で表
わした品種別処理順序が工程Ａ、工程Ｂ、工程Ｃの繰り
返えしの場合について示したのが、第３図の流れであ
る。このように、工程Ａ、Ｂ、Ｃを繰り返えして、第１
回目の処理を、第２回目の処理をで表示している。
従来の方法では、職場（ジョブショップ）単位にロット
を保管する為に、流れが混乱していた。例えば、ロット
の保管に関しては、従来は１つの職場Ａで実施する全て
の工程を「工程Ａ」とまとめて扱っているので、実際に
は、生産工程Ａ、Ａ、Ａに該当する複数種のロッ
トが仕掛っている。そこで、従来の制御の主眼は、職場
Ａで作業の優先順序を決めることであり、その結果、職
場Ａ（工程Ａ）の作業効率を重視した順序指示が支配的
となっていた。

それに対し、本発明では、同種類の処理設備を集めた
職場（ジョブショップ）毎に、その職場で実施する全て
の生産工程を別々に識別し、各生産工程に対応した保管
機構を設置した。更に、該保管機構が後生産工程の仕掛
り量に基づいて搬送開始の判断を行う（第３図では、Ｂ
工程のロットはＣ工程のの作業が無くなると該ロッ
トの搬送を開始できる）ようにしてライン化した。この
ような方法により、従来の職場の機能別装置のままでラ
イン化が可能となる。第３図は、その原理を示したもの
で、各職場（A,B,C）の各生産工程（Ａ,A,A,B
，……）毎にステーションを設置して仮想の流れを想
定する。これの実現する為に、マルチステーション５を
考案した。このマルチステーション５は、各職場で実施
する全ての生産工程をまとめた１つの工程群に対してそ
れぞれ設置され、各生産工程に対応して設置されたステ
ーションにより構成され、後生産工程の仕掛り量により
搬送をコントロールする。この方法をサークルライン方
法と呼ぶことにした。次に、サークルライン方法の１実
現形態を示す。

第４図は、マルチステーション５の構成を示したもの
である。前の生産工程で処理を完了したロットは、搬送
設備８を経由して、該当する職場１に運ばれて来る。ロ
ットの届いたことを検知したセンサ12は、ロットに関す
る情報をコントローラ13へ送り、どの生産工程の処理か
を確認して、該当するマルチステーション５へ分岐・合
流設備６を利用して該ロットを例えばNo.iのステーショ
ン５へ移動させる。ロットを受け取ったNo.iのステーシ
ョン５では、コンベア７を利用して該ロットを選択され
た処理設備へ移動させる。処理を完了したロットは、元
のNo.iステーション５に返送されて、次生産工程を作業
量（仕掛り量）によって、次の職場のマルチステーショ
ン５へと移動する。この場合、処理中のロットがNo.iの
ステーションを離れている間は、他のロットの利用は不
可となる。例えば、このマルチステーション５のステー
ションの数は、品種別の生産工程数の最大値でも良い。

第５図は、各職場の設備の状態をリアルタイムで監視
する機構である。これは、処理設備２、洗浄設備３、検
査設備４と、これらの設備群と状態監視用計算機15を結
ぶローカルエリアネットワーク14とから構成する。処理
設備２の処理時間などの実績値や、洗浄設備３の汚染度
合・濃度などの実績値や、検査設備４の膜厚・含有量な
どの製品や設備の状態を的確に示す実績値をオンライン
で収集する。そして、各設備の特性を表わす実績値によ
り設備状態を第５図で示したような管理図を用いて自動
的に管理し、異常発生やその傾向を迅速に把握する。設
備状態の変化を認めた時は、該設備の正常状態への回復
対策指示や該ロットの詳細な検査をうながす。その結
果、第６図で示したように、従来の品種別工程順序のう
ち常に実施している検査工程の省略も可能となり、ロッ
ト処理期間の短縮の他に製品異常発見が設備（又は職
場）毎にできることが期待できる。この省略可能な検査
工程は、設備の安定状態を維持できない設備や製品の立
上げ時や異常状態が多発する場合、通常の処理の１つと
して省略しない。（設備が安定状態に戻ったと判断した
時は検査を省略する。）このような第５図で示した各職
場の設備やプロセス及び製品の状態を監視するシステム
（機構）を自動化し集中的に管理する。この結果、各職
場から監視業務を中心とした作業者の排除が可能とな
り、作業エリア（無人）と管理保全エリア（有人）の分
離によって、各職場の無人化による無塵化を指向した自
動化ラインの構築やその管理が容易となる。

この監視システムにより、設備状態の変化が製品に悪
影響を与えたと判断できる場合、該ロットを第１図で示
した検査設備９を利用して、その救済方法を調べる。そ
して、例えば、第７図（ａ）で示した異物付着の例のよ
うに救済（この場合、異物を製品上から除去）できると
判断した場合、第１図の該ロットの再生処理を行なう製
品救済設備10を送って処理する。処理完了後、再び検査
設備９で良否を判定する。判定した結果、製品として再
利用できる場合は、該ロットの次工程に搬送し、そうで
ない場合は、救済できないと判断した場合と同様に該ロ
ットを廃棄する。但し、この製品救済設備10は、第７図
（ｂ）のように、工程の途中において必要となる処理は
各職場に設備しておき、処理途中のロットを救済する為
の設備は第１図のように集中して配置する。このため、
各職場で発生するロット異常に対して、均一なサービス
が行なえるように、製品救済設備の多機能化が必要とな
る。この結果、洗浄工程の省略化によるロット処理時間
の短縮の他に、異常と判断できるロットの救済ができる
為、生産性の向上も期待できる。

第８図は、本実施例の搬送系に品種別の搬送席を設け
たサークルライン管理用搬送装置を示す。これは、例え
ば、図に示すように、ロット17の品種（ａ）（ｂ）
（ｃ）を専用に搬送する席18を品種（ａ）（ｂ）（ｃ）
の投入量比に応じて繰り返えして設備した循環できるコ
ンベア式の搬送路８と、その搬送席18に搬送するロット
を出し入れするロット情報読み取り機能付分岐・合流設
備６と同種設備群からなる職場１（例えば、成膜処理な
ど）の作業量を一定に保つための仕掛り制御用マルチス
テーション５から構成される。ロット17は、品種（ａ）
（ｂ）（ｃ）だけの識別により該当する品種別搬送席18
に移載すれば、次の職場へ搬送できる。次の職場の識別
と搬送先の指示は、分岐・合流設備６で品種を識別し
て、あらかじめ準備しているロット別の進行管理用テー
ブルを用意し、ロットの進度を追跡しているコントロー
ラ16によって行なう。又、品種専用の搬送席18の品種識
別もコントローラ16によって管理し、職場１の専用の分
岐・合流設備６からロット17（例えば、品種（ａ））に
該当する品種（ａ）の空搬送席18へ送る。通常、職場１
で行なわれている品種（ａ）の第１番目の生産工程に該
当するロット17は、該生産工程の処理終了後、職場１と
搬送路８との間のマルチステーション５に選ばれる。例
えばこのマルチステーション５は、該職場１の処理設備
数に対応した保管用エリアの数が準備されている。この
マルチステーション５に保管、又は、設備に仕掛中のロ
ット17に対応するステーション（例えば第４図のNo.iの
ステーション）が満杯の時は、この職場１で処理する該
当ロット17を直前の生産工程で処理する職場において、
分岐・合流設備６での該ロットの移動を禁止している。
マルチステーション５に移動したロット17は、分岐・合
流設備６において品種を識別した後に該品種の搬送席へ
移載される。そして、ロットの進行速度を確保するため
一定のスピードで搬送する。次生産工程の職場に送られ
てきたロット17は、その職場の分岐・合流設備６によっ
てマルチステーション５の該生産工程に対応するステー
ションに送られる。このマルチステーション５におい
て、該ロットの品種・工程別の作業内容に応じた設備操
作条件をコントローラ16より探索入手し、該設備へ払い
出す。この場合、設備の処理速度／ロットを搬送路８の
搬送速度と同じにすれば、コンベアによる流れ生産のよ
うなライン化が可能となる。又、この職場に仕掛るロッ
ト数を制御することにより、製作期間や仕掛り量を小さ
くすることも可能となる。

一方、第８図の品種別の搬送席を、マルチステーショ
ン別の搬送指定席とする場合について述べる。この場
合、ロットの送り先である職場ｊのマルチステーション
ｊのステーション数Sjを第４図で述べたように、品種ｉ
の職場ｊでの生産工程数Nijの最大値と仮定する。マル
チステーションｊへの搬送用の指定席数Ljは、以下の式
で表現できる。

ここで、Ｚは全職場の最適仕掛り量である。そして、
各職場別に均等に指定席を設ける。この方法により、無
駄のない指定席が搬送路８上に設計できる。

第９図に、行き先職場別の搬送路を設けたサークルラ
イン管理装置の実施例を示す。

これは、第８図の実施例の品種別搬送席を繰り返して
設備した搬送路の構成が同種設備群のある職場１の種類
（例えば、イ、ロ、ハ、ニの４種類）別の循環できるコ
ンベア式搬送路８に代表したものである。

ロット17（例えば品種（ａ））の処理が終了してイの
職場１の分岐・合流設備６から職場別の搬送路に移す場
合、あらかじめ準備されている該ロットの進行管理テー
ブルから次工程の職場（例えばロの職場）を検索する。
そして、該当する職場口の搬送路８にロットを移し、ロ
の職場へ搬送する。このように、ロット17は、次工程の
職場の識別により該当する職場行き先別搬送路８に移載
するだけで、次の職場へ搬送できる。

この場合、職場搬送路８がロットの保管機能として利
用できる。又、職場別の設備処理速度／ロットに対応し
て搬送路の搬送速度が確保できるので、処理単位の異な
る職場の生産性向上が確保できる。

第10図に、品種別の搬送路を設けたサークルライン管
理装置の実施例を示す。

これは、第８図の実施例の品種別搬送席を繰り返して
設備した搬送路の構成が品種別の（例えば（ａ）（ｂ）
（ｃ）の３種類）専用でしかも循環できるコンベア式の
搬送路８に代替したものである。

ロット17（例えば、品種（ａ））の処理が終了して職
場１の分岐・合流装置６から該当する品種の専用搬送路
に移載する場合、ロットの品種を識別するだけで選択で
きる。そして、ロットの進行管理テーブルから次工程の
職場を探索し、該ロットを搬送する。

このようにロットの品種を識別し、該品種専用搬送路
にロットを移載するだけで、次の職場へ移動できる。

又、品種により各職場の設備処理速度／ロットが極端
に異なる場合、職場内を品種別設備群に分類することに
より品種別の流れ生産のライン化が可能となる。

第11図に、左回り循環搬送路と右回り循環搬送路を設
けたサークルライン管理装置の実施例を示す。

これは、第８図の実施例の品種別搬送席を繰り返して
設置した搬送路の構成が、右回りと左回りに循環できる
コンベア方式で、しかも独立した２つの搬送路８、８′
に代替したものである。

ロット17の処理が終了して職場１の分岐・合流装置６
から搬送路８、８′に移す場合、該ロットの進行管理テ
ーブルからの次工程の職場を探索する。そして、次工程
の職場に最早到達できる搬送路を選択し、該ロットを次
の職場へ搬送する。このように、第８図の搬送路に比べ
て比較的簡単な機構で、多品種の製品を対象とする場
合、好適である。

第12図に、搬送路にロット進行管理情報（テーブル）
読み取り機能を設けたサークルライン管理装置の実施例
を示す。

これは、第８図の実施例の品種別搬送席を繰り返えし
て設置した搬送路の構成が、搬送対象ロットの進行管理
情報読み取り機能付の有軌道式搬送台車や循環できるコ
ンベアなどのような搬送路８に代替したものである。従
って、マルチステーション５からこの搬送路８にロット
を分岐合流する設備６では、ロットの有無を識別できる
機能だけあれば良い。

ロット17の処理が終了すると、該ロットに添付してい
るロット進行管理情報を記録するための媒体（例えば、
ICカードなど）に該工程の処理完了情報を添加する。そ
して、そのロット進行記録媒体ととともに該ロットを、
マルチステーション５を経由して移載装置６に運ぶ。こ
の移載装置では、ロットの有無を識別し、搬送路８を管
理しているコントローラ16にその情報を送る。搬送要求
情報を受けたコントローラ16は、搬送路８に、該ロット
の受け取りを指示し、ロットに添付している媒体から次
工程を識別する。そして、搬送先の工程の職場１に、該
ロットを搬送する。

このように、ロット進行管理情報読み取り機能付搬送
路と、各ロットに進行管理情報を記録する媒体を添付す
ることにより、ロット進行管理情報を分散管理できるの
で、小さいコントローラで複雑に錯綜する工程のライン
化を可能とする。この場合、品種の工程順序を要求に応
じて短期間に変更・追加・削除できるので、多品種で多
量な製品を対象とする場合、好適である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体ウエハ処理工程のフレキシブ
ルを量産ライン化が図れる効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成を示す図、第２図は工程順序
例を示す図、第３図は本発明のライン化の原理を説明す
るための図、第４図はマルチステーションの構成図、第
５図に設備・プロセスの状態監視機構を示す図、第６図
は工程省略事例を示す図、第７図は製品救済事例を示す
図、第８図〜第12図は本発明のサークルライン管理用搬
送装置の各実施例を示す図である。 １……職場（例えば、成膜工程など）、２……処理設
備、３……洗浄設備、４……検査設備、５……マルチス
テーション、６……分岐・合流設備、７……コンベア、
８……搬送設備又は搬送路、９……抜取り評価用検査設
備、10……製品救済設備、11……設備プロセス状態監視
機構（システム）、12……センサ、13,15,16……コント
ローラ、14……ローカルエリアネットワーク、17……品
種（ａ）（ｂ）（ｃ）別ロット、18……搬送席。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハから半導体装置へ加工するための複
   数の生産工程を実施する処理設備を、同種類の処理設備
   毎にまとめて職場を構成し、該複数の職場間を、一連の
   生産工程の中の次生産工程を実施する職場へ前記ウエ
   ハ、または半導体装置を搬送する方法において、 前記各職場において、該職場で実施可能な全ての前記生
   産工程を１つの工程群と定義し、該工程群を実施する処
   理設備へ前記ウエハ、または半導体装置を搬送する制御
   を行うマルチステーションを設置し、 前記マルチステーションを前記工程群の中の各生産工程
   に対応したステーションにより構成し、 前記各生産工程に対応した各ステーションが、 （１）対応する生産工程の処理単位に、前記ウエハ、ま
   たは半導体装置を、前生産工程に対応するステーション
   から受け入れて、保管し、 （２）前記保管したウエハ、または半導体装置を、前記
   対応する生産工程を実施する処理設備へ作業依頼して渡
   し、 （３）前記処理設備へ作業依頼中、あるいは保管してい
   るウエハ、または半導体装置が満杯時には、前生産工程
   に対応するステーションからの受け入れを禁止し、 （４）対応する生産工程の処理が終了した前記ウエハ、
   または半導体装置を、前記処理設備より受け取り後、次
   生産工程を実施する職場の該生産工程に対応するステー
   ションの仕掛り量を調べ、 （５）前記次生産工程に対応するステーションの仕掛り
   量が満杯でなければ、前記処理が終了したウエハ、また
   は半導体装置を、前記次生産工程に対応するステーショ
   ンへ移動するために搬送路へ送り出し、 （６）前記次生産工程に対応するステーションの仕掛り
   量が満杯ならば、前記次生産工程に対応するステーショ
   ンの仕掛り量に空きが生ずるまで、搬送路への送り出し
   を待ち、 前記搬送路の搬送速度が各ステーション間の搬送速度を
   確保することを特徴とする半導体装置の搬送方法。
2. 【請求項２】前記各生産工程に対応した各ステーション
   が、前記次生産工程に対応するステーションの仕掛り量
   が満杯であるか否かを調べるステップが、 前記各生産工程に対応した各ステーションが、前記次生
   産工程に対応するステーションの仕掛り量が最適仕掛り
   量であるか否かを調べるステップであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の搬送方
   法。