TWI458038B - 裝載埠 - Google Patents

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Description

裝載埠
本發明係關於一種在半導體製造工程中採用微控環境方式之裝載埠。
在半導體製造工程中，為了提昇良率或品質，會在潔淨室內處理晶圓。可是，在元件的高積體化、回路的微小化及晶圓尺寸的大型化越來越進步的今日，完成一個管理細小微粒子的潔淨室，不論在成本上或技術上，日趨困難。因此，做為提昇潔淨室內之潔淨度的替代方案，近年來，即導入僅提昇晶圓周邊局部空間之潔淨度的「微控環境方式」來進行傳送晶圓及執行其他處理之手段。微控環境方式所利用之重要裝置係，稱之為FOUP(Front-Opening Unified Pod，前開式晶圓傳輸盒)之存放用容器，藉以能在潔淨環境下，傳送及保管晶圓；以及，做為介面裝置之裝載埠(Load Port)，係將FOUP內的晶圓載入載出於半導體製造裝置之間，同時也與傳送裝置之間，進行FOUP的收授。換言之，即使裝載埠之外側部分為低潔淨度，只需維持FOUP內和半導體製造裝置內的高潔淨度，即可控制建造潔淨室及稼動成本。
通常裝載埠的主要功能為，開關緊貼於FOUP的開啟門，並與設置於半導體製造裝置內之晶圓存取裝置之間，進行仲介的動作(例如，參照專利文獻1)。因此，有時候也被稱之為「FOUP OPENER」。也有的裝載埠被開發成具備有映對圖法之功能，藉以確定存放於FOUP內之晶圓的片數和位置(例如，參照專利文獻2)。
[專利文獻1]日本特開2004-140011號公報
[專利文獻2]日本特開2006-173510號公報
以前，皆是藉由裝載埠從FOUP內取出一片片的晶圓至半導體製造裝置內，進行單片的半導體製造。可是，近年來，逐漸變成批次處理之半導體製造方式，即是藉由裝載埠，將FOUP內之複數晶圓一併載入半導體製造裝置內，進行半導體製造。在如此的批次處理之情況下，所採用的工程係，在潔淨室內，於半導體製造裝置與其外側之間，設置一個稱之為儲存櫃的FOUP之保管盒，並在儲存櫃內存放複數的FOUP，再藉由配置於儲存櫃中的裝載埠，依序從FOUP匯總晶圓後，載入半導體製造裝置內，進行半導體製造，然後再匯總製造完成的晶圓，藉由裝載埠傳回原先的FOUP內。在這種批次處理之半導體製造的情況下，除了增加每個FOUP的識別管理之外，更要求對各個FOUP內的晶圓進行映對圖法之管理，藉以達到更高的效率和成本的降低。
本發明之主要目的係，在考慮上述課題及讓裝載埠能具備有針對FOUP內之晶圓進行映對圖法的功能之下，特別是在以批次處理的半導體工程方面，以提供一個裝載埠，係能讓潔淨室內的儲存櫃與其外部之間，有效率地進行FOUP的收授動作。
換言之，與本發明相關之裝載埠，係應用於半導體製造工程中，其特徵為，具備有：裝載埠主體，係具有裝載存放著晶圓之FOUP的主載台、及針對上述FOUP內之晶圓具有映對圖法之手段；以及，移動機構，係可將上述FOUP移動於主載台上與遠離裝載埠主體的預定位置之間；並在該移動機構中，於上述預定位置上，與鄰接裝載埠主體之其他裝置之間，設置有可收授存放著晶圓之FOUP的空間。
於此，所謂的FOUP，係一種存放專用之容器，如上述為了讓晶圓能在潔淨環境下，進行傳送．保管的FOUP(Front-Opening Unified Pod)；裝載埠，係一種裝置，在半導體製造中，潔淨室內的半導體製造裝置與其外側之間，不論直接或間接，具有做為載入載出晶圓之介面部分的機能。如此的裝載埠主體所具備之映對圖法手段，係由一個可以檢測．記憶，例如存放於FOUP內之晶圓片數(包含晶圓的有無)或位置等之裝置所構成之手段。通常，FOUP中內藏著可以存放複數晶圓的多層式晶圓盒，並以映對圖法手段來執行檢測．記憶各層晶圓盒中晶圓的片數(包含晶圓的有無)或位置等。另外，所謂的「遠離裝載埠主體之預定位置」，係主載台之上方，側面，斜方向等，如同字面上所敘述，一個裝載埠主體不存在的位置。換言之，這意味著與裝載埠主體銜接的位置或裝載埠主體內部以外的位置。此外，還有設置在移動機構內之上述空間，係採用在移動機構的構件之間，構成一個可以讓FOUP通過的間隙之構成空間；或是，避開移動機構的構件而可以讓FOUP通過的空間，特意不讓移動機構之構件存在之空間。
在具有如此構造之本發明的裝載埠，首先把以適當傳送手段搬運來的FOUP裝載於主載台上，並可以利用映對圖法之手段，針對晶圓進行映對圖法。接著，經由移動手段將FOUP移動至遠離裝載台主體的預定位置上，再通過上述空間把存放著晶圓的FOUP傳送至鄰接於裝載台主體之其他裝置。並且，可以從該當其他裝置，通過該當空間，在上述預定位置上，接收存放著晶圓的FOUP，然後經由移動手段將FOUP放回主載台上，再以適當的傳送手段把FOUP搬至其他位置。
例如，在鄰接於可以批次處理之半導體製造裝置處，配置可容納複數FOUP之儲存櫃，做為上述其他裝置。若考慮將本發明相關之裝載埠配置在該儲存櫃時，藉由該裝載埠，可將存放著做過映對圖法手段處理之晶圓的FOUP，以及存放著已在半導體製造裝置內完成半導體製造之晶圓的FOUP(當然，晶圓已經事先處理過映對圖法)，直接載入載出儲存櫃。尚且，在儲存櫃與半導體製造裝置之間，晶圓的載入載出，只要在密閉狀態下，藉由適當的裝載埠(亦可使用不同於本發明之傳統裝載埠)進行即可。換言之，即使儲存櫃內部比半導體製造裝置內部的潔淨度，只要用本發明之裝載埠，即可將晶圓以存放在FOUP內之狀態下，載入載出儲存櫃。再加上，因為可以經由本發明之裝載埠，針對存放於儲存櫃中FOUP內的晶圓，事先做好映對圖法之處理，所以可以讓批次處理之半導體製造工程能有效地達到短縮時間或降低成本的功效。因此，在微控環境之方式下，本發明之裝載埠可以說是適合於批次處理之半導體製造的轉載埠。
此外，傳統之裝載埠多為2台並列，且鄰接於半導體製造裝置。其中一個裝載埠，係將裝載埠上之FOUP內的晶圓取出後，載入半導體製造裝置裡；另一個裝載埠，則將半導體製造完成的晶圓，從半導體裝置中，送回裝載埠上之空FOUP內。這種載入載出晶圓時，分別使用專用裝載埠的情形，隨處可見。有鑑於如此的半導體製造工程之情形，設想如果在批次處理，使用本發明做為裝載埠時，針對FOUP的載入載出，便需要2台鄰接於儲存櫃外側(半導體製造裝置的後方)之各自專用的裝載埠。可是，要在各裝載台之橫方向確保一個寬廣的空間是為困難。因此，在本發明裡，讓裝載埠所具備之移動機構，做為一個昇降機構，移動FOUP在主載台與設定為上述預定位置之該主載台的上方位置之間，並可以在裝載埠主體之上方位置，對著儲存櫃載入載出FOUP，進而有效地達到利用空間的功效。
另外，在包含上述昇降機構之移動機構中，含蓋上述預定位置之遠離裝載台主體之位置，具備有裝載FOUP之次載台，藉以使得在遠離主載台之位置上，也能平穩地移動FOUP。
特別是，在移動機構內設置如此的次載台的情況下，當裝載FOUP於主載台時，為了讓主載台和次載台互不干涉，最好在次載台上形成避免干涉到主載台的凹陷部。如此，即可免去改變既有裝載埠之主載台的結構，或者至少可以降低變更的可能性。
若使用本發明之裝載埠，針對遠離裝載埠主體之位置的鄰接裝置，例如批次處理之半導體裝置工程中，配置於半導體裝置旁邊之儲存櫃裝置，因為可以直接載入載出存放已經做過映對圖法處理之晶圓的FOUP，所以針對儲藏櫃等之半導體裝置，不必每次都需要在存取晶圓的裝置中進行映對圖法。此外，由於可以讓儲存櫃等內部保持在低潔淨度的狀態下，因此能有效地達到降低半導體製造成本或短縮時間等功效。為此，根據本發明，可以提供一個非常適合應用於批次處理之半導體製造的裝載埠。
 實施發明的最佳形態
以下，參照圖面來說明本發明之一種實施形態。第1圖係顯示，從側面概觀一個應用本實施形態相關之裝載埠(1)來進行批次處理之半導體製造的潔淨室(A)內之一部分；第2圖係從上方概觀該潔淨室(A)內之一部分的圖面。如各圖面所示，於該潔淨室(A)裡，半導體製造裝置(B)和儲存櫃(C)是密接地配置，而在儲存櫃(C)之半導體製造裝置(B)的後方，則鄰接配置了2台本實施形態之裝載埠(1)。其中一個裝載埠(1)係運用在，把存放著晶圓(省略圖示)之容器FOUP(4)，經由設置於儲存櫃(C)之閘門(Ca)，載入儲存櫃(C)內；另一個裝載埠(1)則運用在，經由閘門(Ca)，從儲存櫃(C)內取出存放半導體製造完成之晶圓的FOUP(4)。這2台裝載埠(1)的構造是相同的。此外，在儲藏櫃(C)中，雖然同時存放著複數的FOUP(4)，可是為了要從各個FOUP(4)內依序取出在整個晶圓盒(以想像線標示)(41)內的晶圓，或是把半導體製造完成的晶圓，以整個晶圓盒(41)的方式，送回FOUP(4)內，因此在與半導體製造裝置(A)鄰接之處，配置了2台傳統以來一直被使用的一般的裝載埠(10)。並且，在此處所使用的FOUP(4)，可以選擇既知且合適的晶圓傳送盒。另外，有關半導體製造裝置(B)或儲存櫃(C)，也是只要可以對應批次處理之半導體製造，如果有合適的都可以使用。再者，在半導體製造裝置(B)內和FOUP(4)內是維持著高潔淨度的狀態，而其他包含儲存櫃(C)內部的整個潔淨室(A)，則維持著比較低的潔淨度。接著，說明本實施形態之裝載埠(1)的構造。
如第3圖和第4圖所示，該裝載埠(1)之主要構成為裝載埠主體(2)，及移動裝載於裝載埠主體(2)上之FOUP(4)的一種移動機構形態之昇降機構(3)。裝載埠主體(2)擁有與傳統的一般裝載埠(10)相同的構造，主要具備有，呈矩形板狀且略顯鉛直狀態之裝載埠框架(21)；以及，在該裝載埠框架(21)的高度方向，比中央部分略靠近上方位置處，以托架(23)等構件所構成的，略呈水平狀態之支撐板(22)；以及，設置於裝載埠框架(21)背面部分的映對圖法裝置(24)(以模型方式顯示於第1、2圖)。裝載埠框架(21)係，在其下端處安裝有一台車(25)，藉以維持直立的狀態，並且可以在潔淨室(A)內自由移動其位置，通常都是以背後緊貼著儲存櫃(C)前方的狀態來使用。此外，在第3圖和第4圖，雖然可以看到被裝載埠框架(21)，支撐板(22)和台車(25)包圍住的裝載埠主體(2)內部之情形，可是通常此一內部空間是被蓋子(28)(以兩點虛線來表示)所覆蓋住。
此外，如第3、第4、第5、第6圖所示，在支撐板(22)上的FOUP(4)背面所設置的開啟門(圖示省略)緊貼著裝載埠框架(21)之狀態下，當該開啟門打開的同時，通常為了避免外氣侵入，會在鄰接的半導體製造裝置(B)內和FOUP(4)內之間，形成一扇可互通可開關的開啟門(26)。但是，在本實施形態中，並無使用該開啟門(26)。另外，在支撐板(22)的正上方設置有主載台(27)，係用於直接裝載從傳送裝置等傳送回來的FOUP(4)。該主載台(27)，如圖所示，上視時係略呈三角形板狀之構件，並在其上方形成3個向上突起的突起部(27a)，這些突起部(27a)能和形成於FOUP(4)底部的孔(圖式省略)相互嚙合，藉以決定主載台(27)上FOUP(4)的位置。另外，在該主載台(27)中，也可以設置讓所裝載之FOUP(4)去接合及脫離開啟門(26)之移動機能，或把從傳送裝置以任意方向傳送而來的FOUP(4)的方向變更為正確方向之機能。但是，於本實施形態中，並無使用這些機能。此外，針對各個FOUP(4)內之晶圓所進行之應對圖法處理時之應對圖法處理手段的構成，係由上述應對圖法裝置(24)，或應對圖法裝置(24)中主要用於決定高度方向位置之昇降裝置(圖式省略)等。在此，當進行晶圓之應對圖法時，FOUP(4)背面的蓋子(圖式省略)會暫時開啟。此時，為了不讓FOUP(4)內的潔淨度降低，在裝載埠主體(2)中，設置有充滿著N2填充氣體之氣密性構造。因此，在該氣密性構造與開啟著蓋子的FOUP(4)彼此互通的情況下，進行映對圖法，仍可讓FOUP(4)內維持在超高度的潔淨狀態之下。
昇降機構(3)具備有：次載台(31)，係替代裝載埠主體(2)的主載台(27)，藉以裝載FOUP(4)；以及，昇降裝置(32)，係讓該次載台(31)昇降在主載台(27)附近的下降位置與設定在其上方、比裝載埠框架(21)上端還要高的位置的上昇位置之間的一個移動裝置的形態；以及，引導部(33)，係穩定該昇降裝置(32)之次載台(31)的動作。次載台(31)係一概略板狀之構件，如第3、第5圖所示，在下降位置時重疊於支撐板(22)上方，並在此下降位置處，形成一個以不干涉主載台(27)和主載台(27)之上述動作的凹陷部(31a)。在該次載台(31)上，與主載台(27)突起部(27a)的位置錯開之處，形成向上突起的3個突起部(31b)，並讓這些突起部(31b)與不同於上述FOUP(4)底部所形成的孔(圖式省略)嚙合，藉以決定次載台(31)上FOUP(4)的位置。換言之，在FOUP(4)的底部，形成有6個決定位置的孔，其中3個與主載台(27)的突起部(27a)，其餘的3個與次載台(31)的突起部(31b)，使其各自嚙合。
在本實施形態中，昇降裝置(32)係由複數(於圖式例為2個)的液壓式或氣壓式汽缸(320)所構成。具體上，該汽缸(320)具備有：介於裝載埠主體(2)的台車(25)和支撐板(22)之間，以鉛直形態構成之圓筒狀汽缸主體(321)；以及，自該汽缸主體(321)向上方突出，貫穿支撐部(22)後，其上端部固定於次載台(31)上之汽缸桿(322)。汽缸主體(321)針對裝載埠主體(2)之支撐板(22)，具有做為支撐構件的功能。然後，藉由液壓或氣壓讓汽缸桿(322)自汽缸主體(321)上下昇降的方式，使得次載台(31)上下移動在重疊於支撐板(22)上之下降位置(第3、第5圖)與預定之上昇位置(第4、第6圖)之間。並且，所謂的預定上昇位置係，為了將FOUP(4)載入儲存櫃(C)，或將FOUP(4)從儲存櫃(C)載出時，設置於儲存櫃(C)之閘門(Ca)(參照第1、第2圖)的前方位置(正面)。此外，引導部(33)之構成具有：複數個(圖式例為3條)引導棒(331)，係上下貫穿支撐板(22)，其上端以鉛直狀態固定於次載台(31)上；導件環(332)，係在這些引導棒(331)貫穿支撐板(22)的地方，支撐其可以各自摺動。換言之，在昇降裝置(32)上下移動次載台(31)時，藉由引導棒(331)沿著引導環(332)上下移動來提昇由2個汽缸(320)所形成的裝載著FOUP(4)之次載台(31)之動作的安定性。
此外，在第4，第6圖所示之上昇位置，為了讓進出於連接著FOUP(4)之閘門(Ca)之儲存櫃(C)的動作能順暢進行，在從次載台(31)所裝載的FOUP(4)背後至儲存櫃(C)閘門(Ca)前方之間，形成一個不存在任何形成昇降機構(3)構件的空間(34)。換言之，藉由此空間(34)，在無任何障礙物的情況下，可以收授FOUP(4)於轉載埠(1)和儲存櫃(C)之間。當然，於上昇位置處，在FOUP(4)與儲存櫃(C)的閘門(Ca)之間，亦不存在任何裝載埠主體(2)之構件。
此外，FOUP(4)進出儲存櫃(C)之順序，如下述。首先，針對經由傳送裝置自前段工程搬進，並裝載於裝載埠主體(2)之主載台(27)的FOUP(4)，在上述氣密狀態之下，用映對圖法之手段，對內部的晶圓進行映對圖法。接著，經由昇降機構(3)將FOUP(4)裝載於次載台上，當一達到上昇位置(參照第1圖及第2圖之想像線)時，閘門(Ca)便會自動開啟，移送裝置(Cb)即從儲存櫃(C)伸出，從次載台(31)上把FOUP(4)抬起，並解除突起部(31b)與FOUP(4)底部的孔之間的嚙合，然後傳送至儲存櫃(C)內。在儲存櫃(C)內，存放的複數FOUP(4)，被依序裝載於裝載埠(10)上，並藉由該裝載埠(10)，在密閉狀態下，將從FOUP(4)內存放至晶圓盒(41)的晶圓，傳送到半導體製造裝置(B)內。另外，從FOUP(4)取出之晶圓，因為已經在裝載埠(1)做過映對圖法的處理，所以在儲存櫃(C)內的裝載埠(10)裡，沒有必要設置映對圖法的手段，因此在這一點上，可以達到降低成本的功效。此外，空的FOUP(4)，以適當的方式，自動地向設置在旁邊做為載出專用的裝載埠(10)方向傳送。另一方面，把經由半導體裝置(B)所製造完成之半導體晶圓存放至晶圓盒(41)後，藉由上述儲存櫃(C)內做為載出專用的裝載埠(10)，在密閉狀態下，放進FOUP(4)內。當FOUP(4)的開啟門一關閉，該FOUP(4)在儲存櫃(C)內依序被搬運到移送裝置(Cb)，而當閘門(Ca)一開啟，FOUP(4)即被移送到待機於前記裝載埠(1)旁邊的裝載埠(1)之上昇位置的次載台(31)上。之後，昇降機構(3)開始起動，至下降位置時，放下次載台(31)和FOUP(4)，然後裝載FOUP(4)於主載台(27)上，並藉由傳送裝置搬運到下一個工程進行處理。
如上述說明，若使用本實施形態之裝載埠(1)，不會阻礙傳統裝載埠之既有功能，並可以藉由昇降機構(移動機構)(3)將暫時裝置於主載台(27)之FOUP(4)轉載至次載台(31)上，然後移動至遠離裝載埠主體(2)的位置，再從該位置把整個FOUP(4)內已經做好映對圖法處理的晶圓，載入鄰接的儲存櫃(C)裡。此外，因為還可以從儲存櫃(C)內直接載出存放著已完成半導體製造之晶圓的FOUP(4)，所以針對採用微控環境方式之批次處理的半導體製造，是可以提昇效率和降低成本的。
再者，本發明並不局限於上述各實施形態。例如，移動機構，並不局限於上述實施形態之昇降機構(3)，也可以讓裝載FOUP(4)之次載台(31)往左右或斜方向移動。其他，對於構成裝載埠主體或移動機構之各部分的具體構造，也不局限於上述實施形態，只要不脫離本發明宗旨之範圍，即可以有各種不同的變化。
1．．．裝載埠
2．．．裝載埠主體
3．．．移動機構(昇降機構)
4．．．FOUP(前開式晶圓傳輸盒)
24．．．映對圖法裝置
27．．．主載台
31．．．次載台
31a．．．凹陷部
32．．．昇降裝置
34．．．空間
A．．．潔淨室
B．．．半導體製造裝置
C．．．儲存櫃
[第1圖]一側面圖，係以意示方式來顯示與本發明實施形態相關之裝載埠所適用之潔淨室之一部份。
[第2圖]一平面圖，係以模型方式來顯示該潔淨室之一部份。
[第3圖]一斜視圖，係顯示裝載埠之次載台在下降位置時之狀態。
[第4圖]一斜視圖，係顯示該裝載埠之次載台在上昇位置時之狀態。
[第5圖]一斜視圖，係放大顯示該裝載埠之次載台在下降位置時之一部份。
[第6圖]一斜視圖，係放大顯示該裝載埠之次載台在上昇位置時之一部份。
A．．．潔淨室
B．．．半導體製造裝置
C．．．儲存櫃
1．．．裝載埠
2．．．裝載埠主體
3．．．移動機構(昇降機構)
4．．．FOUP(前開式晶圓傳輸盒)
10．．．裝載埠
24．．．映對圖法裝置
31．．．次載台
34．．．空間
41．．．晶圓盒
Ca．．．閘門
Cb．．．移送裝置

Claims (4)

  1. 一種裝載埠，係應用於半導體製造工程，其特徵為，具備：裝載埠主體，係具有裝載存放著晶圓之FOUP的主載台、及針對上述FOUP內之晶圓具有映對圖法手段；及移動機構，係可將上述FOUP移動於上述主載台上及遠離上述裝載埠主體的預定位置之間；並在該移動機構中，於上述預定位置上，與鄰接上述裝載埠主體之其他裝置之間，設置有可收授存放著上述晶圓狀態之上述FOUP的空間。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之裝載埠，其中，上述移動機構係昇降機構，可將上述FOUP移動於上述主載台及被設定為上述預定位置之該主載台的上方位置之間。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之任一項所記載的裝載埠，其中，上述移動機構，係在遠離包含上述預定位置之上述裝載埠主體之位置上，具備有裝載上述FOUP之次載台。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之裝載埠，其中，當上述FOUP被裝載於上述主載台時，為了回避與該主載台間的干涉，於上述次載台上形成凹陷部。
TW097142357A 2007-11-29 2008-11-03 裝載埠 TWI458038B (zh)

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