JP6619499B2 - 半導体搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、半導体の搬送システムに関し、特に、少なくとも１個の半導体仕掛品を積載する半導体搬送装置に関する。

近代半導体の加工過程において、大量の工具がよく使われると共に数種の製造工程を結合して１つの完全な半導体生産サイクルを成している。例えば、上記製造工程は、一連のダイシング（ｄｉｅ ｓａｗ）、ダイマウント（ｄｉｅ ｍｏｕｎｔ）、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄ）等のプロセスを含み、また異なる治工具及び計量器を組み合わせて半導体の製造フローを完成させてきた。異なる製造工程間に高効率かつスムーズに半導体仕掛品を搬送するため、メーカは、往々にして、製造工程内において自動マテリアルハンドリングシステム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を導入することで、生産効率を向上させている。

従来の自動マテリアルハンドリングシステムには、ホイスト付き天井走行台車（ＯＨＴ）、鉄道誘導車両（ＲＧＶ）、自動誘導車両（ＡＧＶ）、オーバーヘッドシャトル（ＯＨＳ）、コンベアシステム（ＰＧＶ）等の設備を含み、マシン間に半導体仕掛品をバッチ搬送する。一部の半自動システムにおいて、この動作も操作者が完成させることができ、半導体仕掛品を積載したキャリアをその第１マシンから手動で取り下ろし、その第２マシンに運んで後続の製造工程を進める。

一般的には、本来備わっている半導体仕掛品のキャリアは、同時に単一の半導体仕掛品だけを積載でき、自動搬送システムが第１マシンでの加工完了後、キャリアに第２半導体製造マシンへ向かって後続の製造工程を行うよう指示する。しかしながら、単一の仕掛品に対して１回しか加工処理できず、効率を求めるハイテクノロジー産業にとって非常に時間の無駄である。

上記欠陥に鑑み、従来技術は多くの製造工程内の難題に直面していることが分かる。これにより、技術の属する分野では、半導体の歩留まりが高く、生産サイクルが短く、機動性に優れた半導体搬送システムを企画することでこれらの問題を克服することが急務となっている。

本発明は、半導体の搬送システムに関し、特に、半導体の工程歩留まりを向上させ、生産サイクルも短縮すると共に生産の機動性を増加でき、少なくとも１個の半導体仕掛品を積載する半導体搬送装置に関するものである。

本発明の半導体搬送システムは、キャリアトレー軌道と、出入軌道を含み、かつ前記キャリアトレー軌道に沿って設けられた複数の半導体製造マシンと、前記キャリアトレー軌道に接続すると共に少なくとも１個の半導体仕掛品を積載し、第１サブトレーと第２サブトレーを備えたキャリアトレーを含む伝送装置と、前記キャリアトレー軌道と互いに接続する位置決め装置と、を含む。

前記半導体搬送システムにおいて、半導体仕掛品は、伝送装置のキャリアトレーに置かれ、またキャリアトレー軌道上で継続して伝送されている。伝送装置に含まれるキャリアトレーには、第１サブトレー及び第２サブトレーが設けられ、両サブトレーが各々半導体仕掛品を積載できる。半導体搬送システムの稼働方法は、キャリアトレーを通じてキャリアトレー軌道と接続し、またキャリアトレー軌道に沿ってキャリアトレーの少なくとも１個の半導体仕掛品を位置決め装置が対応する半導体製造マシンに伝送し、順番通り製造工程を行なわせる。

上記実施例において、伝送装置のキャリアトレーは、１個以上の半導体仕掛品を積載でき、またキャリアトレー軌道上で継続して各前記半導体製造マシンまで搬送されて、同時に１個以上の半導体仕掛品の製造工程を行うことで、生産サイクルを大幅に短縮すると共に歩留まりを向上させることができる。キャリアトレーは、またモータを通じて自ら回転して方向を変えることもでき、特定の半導体仕掛品の加工処理について機動性を向上する。

以上の本発明に対する略述は、本発明の幾つかの態様及び技術的特徴に対し基本的な説明を行うことを目的とする。発明の略述は、本発明に対する詳細な記述ではないため、その目的は特別に本発明のキーとなる或いは重要な要素を挙げることなく、本発明の範囲を特定するために用いられることはなく、簡明な方式でのみ本発明の数種の概念を開示する。

本発明の一部実施例に係る半導体搬送システムを示す模式図である。 本発明の一部実施例に係る半導体搬送システムの上面図である。 本発明の一部実施例に係る伝送装置を示す模式図である。 本発明の一部実施例に係る伝送装置のキャリアトレー軌道における様子を示す模式図である。 本発明の一部実施例に係る半導体搬送システムの稼働フローチャートである。

本発明の技術的特徴及び実用効果を理解し、明細書の内容に基づいて実施できるようにするため、更に図面に示す好ましい実施例で次の通り詳細に説明する。

図１、図２を参照すると、本発明の半導体搬送システムであり、図１は本発明の一部実施例に係る半導体搬送システムを示す模式図であり、図２は本発明の一部実施例に係る半導体搬送システムの上面図である。半導体搬送システムは、キャリアトレー軌道２０と、出入軌道を含み、かつ前記キャリアトレー軌道２０に沿って設けられた複数の半導体製造マシン１０と、前記キャリアトレー軌道２０に接続すると共に少なくとも１個の半導体仕掛品８０を積載する伝送装置３０と、前記キャリアトレー軌道２０と互いに接続する位置決め装置４０と、を含む。

本実施例において、半導体仕掛品８０は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）仕掛品であり、複数の半導体製造マシン（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）が各々加工装置１９を含み、各前記半導体製造マシン（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）は各々フォト（ｐｈｏｔｏ）、薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）或いはコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）、蒸着（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、キャップ（ｃａｐ）／封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）、検査（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）及びモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）等の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の工程処理を行うことができる。

まず、半導体製造マシン１０がフォト光（ｐｈｏｔｏ）工程を行なう主な目的は、型の製作であり、一般的にクロム（Ｃｒ）層、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）層及びリブ（Ｒｉｂ）層に分けられ、クロム（Ｃｒ）層及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層は、主にエッチング工程であり、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）層及びリブ（Ｒｉｂ）層がコーティング方式である。

クロム（Ｃｒ）層及び酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層は、基本的に洗浄、フォトレジスト塗布、露光、現像、エッチング及びフォトレジスト除去等の工程に分けられ、クロム（Ｃｒ）層が完了された後に各画素陰極層の対外接続ラインを留保し、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層が完了された後、各画素陽極層のラインを留保する。ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）層及びリブ（Ｒｉｂ）層は、基本的にフォトレジスト塗布、露光、現像及びベーク等の工程に分けられ、絶縁層（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）の作製におけるポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）層、サイドウォール（ｓｉｄｅ ｗａｌｌ）作製におけるリブ（Ｒｉｂ）層が、各画素陰極層（ｃａｔｈｏｄｅ ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の部分を分離するために用いられる。

少なくとも１個の半導体仕掛品８０が伝送装置３０によりキャリアトレー軌道２０を経由して第１半導体製造マシン１０ａに送られ薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）或いはコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）工程が行われる。薄膜工程は主に２段階に分けられ、第１段階が有機分子をめっきし、第２段階が金属陰極層をめっきする。本実施例において、有機発光ダイオードは、真空蒸着方式を用い、蒸着の層数が製品の要求によるものとし、モノカラー、マルチカラー、フルカラー・層数が各々異なる。陰極層の部分に関しては、アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ、ＡＬ）を材料として蒸着方式が用いられる。

コーティング工程は、セルフ計量式（Ｓｅｌｆ−ｍｅｔｅｒｉｎｇ）及び前計量式（Ｐｒｅ−ｍｅｔｅｒｉｎｇ）の２つのタイプに分けることができる。セルフ計量式のコーティング特性は、塗膜厚が流体物性、第１半導体製造マシン１０ａの幾何学的パラメータ及び操作条件の制御を受け、そのコーティング方式にはディップコーティング（Ｄｉｐ Ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（Ｒｏｌｌ Ｃｏａｔｉｎｇ）及びブレードコーティング（Ｂｌａｄｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）等が含まれる。セルフ計量式のコーティングに比べると、前計量式のコーティング特性は、塗膜厚が有機半導体のニーズに応じて予めポンプ流量及びコーティング速度から事前に見積もることができるコーティング方式であり、スロットコーティング（Ｓｌｏｔ Ｃｏａｔｉｎｇ）、カーテンコーティング（Ｃｕｒｔａｉｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）及びスライドコーティング（Ｓｌｉｄｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）等がよく見られる。

少なくとも１個の半導体仕掛品８０は、第２半導体製造マシン１０ｂに送られ蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）工程が行われる。よく見られる蒸着法には、「抵抗加熱式蒸着法」と「電子線蒸着法」の２つに分けられる。抵抗加熱式蒸着法は、小分子発光材料をボート型金属容器内に入れ、チャンバー内の真空引き後ボート型金属容器を加熱し、分子を気化させて酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）基板上に成膜される。電子線蒸着法は、発光材料に電子線を当て、発光材料の分子が受熱して昇華し、従って酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）基板上に付着して成膜される。

少なくとも１個の半導体仕掛品８０は、第３半導体製造マシン１０ｃに送られキャップ（ｃａｐ）／封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）工程が行われる。キャップの主要プロセスは、吸水材の貼付であり、吸水材が貼付された後、直ちに基板と密封されなければならない。封止は、キャップと基板の密封及び切断を行い、キャップと基板は限定された時間内に密封を終えなければならず、さもなければ吸湿の可能性がある。

有機分子の操作時、極めて水分及び酸素で酸化されやすく、これに加えて有機発光ダイオードに使用される陰極材料、例えばマグネシウム、アルミニウム、カルシウム等は、いずれも酸化されやすい高活性金属であるため、キャップ（ｃａｐ）／封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）工程全体は、低水、低酸素（Ｈ_２Ｏ＜１ｐｐｍ、Ｏ２＜１ｐｐｍ）の乾燥した環境内で行われなければならない。

他の一部実施例において複数の半導体製造マシン（１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）の加工装置１９でも各々半導体のダイシング（ｄｉｅ ｓａｗ）、ダイマウント（ｄｉｅ ｍｏｕｎｔ）、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄ）、モールド（ｍｏｌｄ）、トリム＆フォーム（ｔｒｉｍ ａｎｄ ｆｏｒｍ）、マーキング（ｍａｒｋ）、電気メッキ（ｐｌａｔｉｎｇ）及び検査（ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）等の半導体工程処理を行うことができる。

まず、半導体製造マシン１０にダイシング（Ｄｉｅ Ｓａｗ）工程を行なわせる。ダイシングの目的は、半導体仕掛品８０上の複数のダイ（ｄｉｅ）を切断して分離させることである。加工装置１９は、先に半導体仕掛品８０に対しウエハマウントを行い、その後、ウエハ上の複数のダイをダイシングし、ダイシングした後のダイを順番通りテープ上に並べる。

次に、少なくとも１個の半導体仕掛品８０を伝送装置３０によりキャリアトレー軌道２０を経由して第１半導体製造マシン１０ａに送られてダイボンディング（Ｄｉｅ Ｂｏｎｄ）工程が行われる。ダイボンディングは、複数のダイをリードフレーム上に置くと共に銀ペースト（ｅｐｏｘｙ）で接着して固定する。次の半導体製造マシン１０に送られて製造工程が行われるため、ダイボンディングを終えた後の半導体仕掛品８０は、マガジン（ｍａｇａｚｉｎｅ）内に入れられる。

次に、少なくとも１個の半導体仕掛品８０は、第２半導体製造マシン１０ｂに送られてワイヤボンディング（Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄ）工程が行われる。ワイヤボンディングは、半導体ダイ上の接点を極細の金線（１５〜５０μｍ）でリードフレームのインナーリードに接続することで、ＩＣダイの回路信号を外部に送信する。

次に、少なくとも１個の半導体仕掛品８０は、第３半導体製造マシン１０ｃに送られてモールド（Ｍｏｌｄ）工程が行われる。モールドの目的は、湿気が外部から侵入するのを防止し、機械でリード線を支え、内部で発生した熱量を除去すると共に手持ち可能形状を提供することである。モールドプロセスは、半導体仕掛品のリードフレームを枠に置いて予熱してから、枠を加工装置１９のパッケージングモールドに置かれ、最後に樹脂が充填されると共に硬化するのを待つ。

次に、少なくとも１個の半導体仕掛品８０は、第４半導体製造マシン１０ｄに送られてトリム＆フォーム（Ｔｒｉｍ ａｎｄ Ｆｏｒｍ）工程が行われる。トリム＆フォームの目的は、リードフレーム上のパッケージングを終えたダイを独立して分離すると共に不必要な材料及び一部突出した樹脂を切除することである。フォームの目的は、回路基板に取り付けるため、アウトリードをあらかじめ設計した形状にプレス加工することである。トリム＆フォームは、主に加工装置１９に様々な製造工程の型を組み合わせてから成る。

最後に、少なくとも１個の半導体仕掛品８０は、第５半導体製造マシン１０ｅに送られてマーキング（Ｍａｒｋ）工程が行われる。マーキングは、文字をパッケージングしたコロイド上に印刷するもので、その目的は商品の仕様及び製造者等の情報を注記することである。

キャリアトレー軌道２０は、環状軌道であり、かつ複数の半導体製造マシン１０がキャリアトレー軌道２０に沿って接続して設けられる。伝送装置３０は、キャリアトレー軌道２０に接続され、半導体仕掛品８０を積載するために用いられると共にキャリアトレー軌道２０に沿って各前記半導体製造マシン１０まで移動させ半導体製造工程を行なわせる。位置決め装置４０は、キャリアトレー軌道２０と互いに接続し、伝送装置３０のキャリアトレー軌道２０における位置を識別及び制御するために用いられる。

前記位置決め装置４０は、位置検出コントローラとすることができる。一部実施例において、位置検出コントローラは、キャリアトレー軌道２０と互いに接続する光学センサーとしてもよい。位置検出コントローラは、伝送装置３０のキャリアトレー軌道２０における位置を識別するために用いられる。位置検出コントローラは、伝送装置３０のキャリアトレー軌道２０における位置を検出した時、キャリアトレー軌道２０を制御してキャリアトレー軌道２０を対応する半導体製造マシン１０に移動させる。キャリアトレー軌道２０には、複数の位置検出コントローラを設けることで、ワークシェアリングで検出効率をアップできる。

一部実施例において、位置検出コントローラは、キャリアトレー軌道２０と互いに接続する無線による識別システム（ＲＦＩＤ）センサーとしてもよい。位置検出コントローラは、伝送装置３０のキャリアトレー軌道２０における位置を識別するために用いられ、伝送装置３０にＲＦＩＤチップが設けられ、前記位置検出コントローラが伝送装置３０の位置及び情報を掌握することにサポートするために用いられる。キャリアトレー軌道２０には、複数の位置検出コントローラを設けることで、ワークシェアリングで検出効率をアップできる。

上記半導体搬送システムは、クリーニング装置５０を更に含み、前記クリーニング装置５０がノズル５２とポンプ５４とを含み、前記ノズル５２の一端は前記ポンプ５４に連結され、他端が前記キャリアトレー軌道２０に向く。

一部の状況において、半導体仕掛品８０と伝送装置３０は、一時的に一般環境に接触することで粉塵を残留させる可能性がある。本発明の半導体搬送システムの稼働時、クリーニング装置５０を同時に起動させると共にきれいな気体をポンプ５４内に注入でき、伝送装置３０のキャリアトレー軌道２０における搬送過程で、ノズル５２を通じて、きれいな気体を伝送装置３０及び半導体仕掛品８０の表面に吹き付け、また半導体仕掛品８０の外層に気体層を形成することで、一般環境内の汚染物質を遮断する。

半導体の製造プロセスにおいて、気体の清浄度と環境の温湿度は、パフォーマンスが安定の最も基本的な要件であるため、上記半導体搬送システムが均しく窒素ガス、きれい乾燥した圧縮空気（ＣＤＡ）或いは超清浄空気（ＸＣＤＡ）の環境下で稼働し、或いは窒素ガス、きれい乾燥した圧縮空気（ＣＤＡ）或いは超清浄空気（ＸＣＤＡ）内に封入して、製造工程に影響を与えるのを防止する。

同時に図３及び図４を参照すると、図３は、本発明の一部実施例に係る伝送装置を示す模式図であり、図４が本発明の一部実施例に係る伝送装置のキャリアトレー軌道にある様子を示す模式図である。本実施例において、伝送装置３０は、キャリアトレー３２を含み、キャリアトレー３２がその重心で接続するモータ（図示せず）を通じて回転することで、特定の半導体仕掛品８０に対し加工処理を行うことができ、或いは半導体仕掛品８０及び伝送装置３０に対し清掃して、機動性を向上できる。

キャリアトレー３２は、第１サブトレー３２ａと、第２サブトレー３２ｂと、前記第１サブトレー３２ａと前記第２サブトレー３２ｂの間に設けられ、第１サブトレー３２ａ及び第２サブトレー３２ｂを仕切るための調整凸条３６とを更に含む。第１サブトレー３２ａ及び第２サブトレー３２ｂに各々格納部が設けられ、前記格納部はキャリアトレー３２内の調整凸条３６に近い位置にあり、かつ前記格納部がストッパー部材３７、凹溝３８或いはそれらの組み合わせであり、各々半導体仕掛品８０を凹溝３８内に積載でき、またストッパー部材３７を通じて半導体仕掛品８０がキャリアトレー３２から落下することを防止できる。

以上で述べた伝送装置３０のキャリアトレーは、１個以上の半導体仕掛品８０を積載でき、位置決め装置４０を通じて伝送装置３０をキャリアトレー軌道２０上において対応する半導体製造マシン１０に継続して搬送でき、同時に１個以上の半導体仕掛品８０の製造工程ときれいな気体によるクリーニングを行なうことができ、大幅に生産サイクルを短縮できるだけでなく、半導体の歩留まりも向上できる。

図５を参照すると、本発明の一部実施例に係る半導体搬送システムの稼働フローチャートである。本実施例において、各前記半導体製造マシン１０は、出入軌道１６とキャリアトレー収容空間１８とを備え、前記出入軌道１６がキャリアトレー軌道２０と互いに連結する。半導体仕掛品８０に加工処理させようとする時、少なくとも１個の半導体仕掛品８０を積載したキャリアトレー３２は、キャリアトレー軌道２０を経由して、対応する各前記半導体製造マシン１０に移動し、またキャリアトレー軌道２０と連結する出入軌道１６を通じて、少なくとも１個の半導体仕掛品８０を積載したキャリアトレー３２を一緒に各前記半導体製造マシン１０のキャリアトレー収容空間１８に搬送され、各前記半導体製造マシン１０内の加工装置１９に半導体仕掛品８０に対し加工処理を行わせることができる。前記出入軌道１６及び軌道出入口の高さ及び幅は、前記半導体仕掛品の最大高さと最大幅より大きく、前記出入軌道１６及び軌道出入口の高さ及び幅は前記キャリアトレーの最大高さと最大幅より大きく、前記キャリアトレー収容空間１８の高さは前記キャリアトレー３２の最大高さより高く、前記キャリアトレー収容空間１８の幅が前記キャリアトレー３２の最大幅より広くなることで、キャリアトレー３２が複数の半導体製造マシン１０の内部に入れないことを防止する。

半導体仕掛品８０の加工処理が終了した時、少なくとも１個の半導体仕掛品８０を積載したキャリアトレー３２は、出入軌道１６を介して少なくとも１個の半導体仕掛品８０を積載したキャリアトレー３２をキャリアトレー軌道２０に送り返し、またその他の半導体製造マシン１０に継続して移動し、後続の半導体仕掛品８０の製造工程を行う。

以上に説明するものは、本発明の好ましい実施例であって、本発明の実施範囲は、そのような実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいて均等の範囲内で各種の変更や修飾を加えるものは、本発明にカバーされる範囲内に属する。

１０…半導体製造マシン
１０ａ…第１半導体製造マシン
１０ｂ…第２半導体製造マシン
１０ｃ…第３半導体製造マシン
１０ｄ…第４半導体製造マシン
１０ｅ…第５半導体製造マシン
１６…出入軌道
１８…キャリアトレー収容空間
１９…加工装置
２０…キャリアトレー軌道
３０…伝送装置
３２…キャリアトレー
３２ａ…第１サブトレー
３２ｂ…第２サブトレー
３６…調整凸条
３７…ストッパー部材
３８…凹溝
４０…位置決め装置
５０…クリーニング装置
５２…ノズル
５４…ポンプ
８０…半導体仕掛品

Claims (9)

1. キャリアトレー軌道と、
   各々が出入軌道を含み、かつ前記キャリアトレー軌道に沿って設けられた複数の半導体製造マシンと、
   前記キャリアトレー軌道に接続すると共に少なくとも１個の半導体仕掛品を積載し、第１サブトレーと第２サブトレーを備えたキャリアトレーと、前記キャリアトレーの重心位置に設けられ、前記第１サブトレー及び前記第２サブトレーを回転させるためのモータとを含む伝送装置と、
   前記キャリアトレー軌道と互いに接続する位置決め装置と、
   を含むことを特徴とする、半導体搬送システム。
2. クリーニング装置を更に含み、前記クリーニング装置はノズルとポンプとを含み、前記ノズルの一端が前記ポンプに連結され、他端が前記キャリアトレー軌道に向くことを特徴とする、請求項１に記載の半導体搬送システム。
3. 前記半導体仕掛品は、ＯＬＥＤ仕掛品であることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体搬送システム。
4. 前記第１サブトレー及び前記第２サブトレーに各々格納部が設けられることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体搬送システム。
5. 前記格納部が、ストッパー部材、凹溝或いはそれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項４に記載の半導体搬送システム。
6. 前記出入軌道の幅は、前記半導体仕掛品の最大幅より広いことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体搬送システム。
7. 前記出入軌道の幅は、前記キャリアトレーの最大幅より広いことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体搬送システム。
8. 前記位置決め装置は、位置検出コントローラであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体搬送システム。
9. 各前記半導体製造マシンの内部には、加工装置及びキャリアトレー収容空間が設けられることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体搬送システム。