JP2013529383A - 一体型半導体処理装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は一体型半導体処理装置に関するもので、複数のウェハーを保存している複数のフープ（ｆｏｕｐ）を保存する第１空間と前記第１空間に保存されたウェハーを工程処理する工程処理装置が備えられた第２空間とが形成された一体型半導体処理本体と、前記一体型半導体処理本体の第１空間に設置され、前記フープを開いて前記フープ内部のウェハーを引き出すことができるようにするロードポートモジュールと、前記フープ内部のウェハーを引き出して前記第２空間の工程処理装置に移送する移送装置とを含む。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
本発明は半導体を熱処理するために熱処理工程に半導体ウェハーを供給する技術に係り、より詳しくはウェハーの工程処理装置にウェハーを供給するとき、ウェハー保存空間から工程処理装置までの動線を最小化して、ウェハーが外部に露出することを最小化する技術に関する。
半導体技術の発展が加速化するにつれて、半導体生産に必要なウェハーを処理する技術に対する研究が発展している。ウェハーは半導体の製造に使われる材料であり、シリコンウェハーは多様な処理工程によって半導体製造に使用可能な素材として供給される。
シリコンウェハーはシリコン半導体素材の結晶を円周上に成長させた鋳塊を薄く切り取った円形板である。シリコンウェハーを結晶で成長する過程では、酸素が結合してシリコンウェハー上に形成された不純物によって、制御された抵抗値が所望の抵抗値から外れる現象が発生することがある。
したがって、酸素をウェハーから分離して良質のウェハーを生産するために、熱処理工程が必要である。また、熱処理工程はウェハー加工応力の緩和やウェハー結晶の欠陷を減少させるために必要でもある。
ウェハーを熱処理する工程で重要な要因は生産性及び収率である。ウェハー熱処理において収率が高い、つまり良質のウェハーを生産することは当然の目的であるので、これに加えて速くウェハーを処理して大量の熱処理済みのウェハーを生産することができることが必要である。
本発明は半導体生産に使われるシリコンウェハーを熱処理する工程において、ウェハーの移動を最小化してウェハーを熱処理する速度を向上させて、熱処理ウェハーの生産速度を向上させることにその目的がある。また、ウェハーが外部に露出することを時空間的に最小化して、熱処理における収率を向上させることにその目的がある。そして、ウェハー処理装置の各構成を立体化してウェハー処理装置が占める空間を最小化することにより、工場内の余裕空間の確保を容易にすることにその目的がある。
本発明の実施例による一体型半導体処理装置は、複数のウェハーを保存している複数のフープ（ｆｏｕｐ）を保存する第１空間と、前記第１空間に保存されたウェハーを工程処理する工程処理装置が備えられた第２空間とが形成された一体型半導体処理本体と；
前記一体型半導体処理本体の第１空間に設置され、前記フープを開いて前記フープ内部のウェハーを引き出すことができるようにするロードポートモジュールと；
前記フープ内部のウェハーを引き出して前記第２空間の工程処理装置に移送する移送装置とを含むことを特徴とする。
前記一体型半導体処理本体の第１空間に設置され、前記フープを開いて前記フープ内部のウェハーを引き出すことができるようにするロードポートモジュールと；
前記フープ内部のウェハーを引き出して前記第２空間の工程処理装置に移送する移送装置とを含むことを特徴とする。
本発明による前記第１空間は１個〜４０個のフープを保存する。
本発明による前記ロードポートモジュールは、前記第１空間に複数設置され、その中で一つ以上はフープの内部に保存された未処理ウェハーを前記工程処理装置に供給し、残りは前記工程処理装置で処理されたウェハーを工程処理装置からフープに再び保存させることができるようにする。
本発明による一体型半導体処理装置は、前記第１空間に設置され、フープを保存位置と前記ロードポートモジュールに移送することができるフープ移送ロボットをさらに含む。
本発明による前記フープ移送ロボットは、フープを持ち上げる移送アーム部；及び前記移送アーム部を回転させるアーム回転部を含む。
本発明による前記フープ移送ロボットは、フープを持ち上げる移送アーム部を含み、前記移送アーム部は前後側にそれぞれ備えられる。
本発明による前記工程処理装置は、ウェハーを熱処理する熱処理装置と食刻及び蒸着する装置のいずれか一つである。
本発明による前記一体型半導体処理本体内には、前記第１空間と第２空間を区分し、前記第１空間及び前記第２空間を連通して、フープの内部に保存されたウェハーを前記第１空間から前記第２空間内の前記工程処理装置内に供給することができるようにする連結通路が形成された空間区画壁部が備えられる。
前記一体型半導体処理本体内には、前記連結通路を開閉することができる空間開閉ドアが備えられる。
本発明によれば、ウェハーの工程処理するために必要な構成が単一装置に一体化できるので、ウェハー製造動線を最小化して工程処理速度を向上させることができる効果がある。また、ウェハーが外部に露出することを時空間的に最小化させることができ、工程処理において収率を高めることができる効果がある。また、ウェハーの工程処理に必要な各構成を立体的に結合して、工場内で半導体処理装置が占める空間を最小化することができる効果がある。
本発明の好適な実施例を添付図面基づいて詳細に説明すれば次のようである。
図１及び図２を参照すれば、本発明による一体型半導体処理装置は、第１空間１１と第２空間１２が形成された一体型半導体処理本体１０を含む。
前記第１空間１１の内部及びフープ（ｆｏｕｐ）１の内部は無酸素環境を造成して、ウェハーの損失を防止することができる。例えば、前記第１空間１１及びフープ１の内部に窒素を充填することで、ウェハーが酸素と結合することを防止することができる。
フープ１はケース形状を取り、一面にドア１ａが開閉可能に備えられた装置である。
前記フープ１は工程処理対象ウェハー及び工程処理済みのウェハーを保存することができる。工程処理装置４０によって工程処理済みのウェハーも前記第１空間１１内に保存できる。
したがって、前記第１空間１１には未処理ウェハー及び処理済みのウェハーを保存する複数のフープ１が同時に保存できる。これにより、フープ１が保存された前記第１空間１１を第１区域及び第２区域に区分し、第１区域には未処理ウェハーを保存する複数のフープ１を、第２区域には処理済みのウェハーを保存する複数のフープ１を保存することができる。
前記第１空間１１は１個〜４０個のフープ１を保存する。
第１区域は本発明の実施例において直方体の構造を取ることができる。そして、複数のフープ１は第１区域の内壁の各方向に所定個数ずつ積層されることができる。例えば、第１区域の下部に設置されたロードポートモジュール２０と同一側の両方向にフープ１が積層できる。詳細な形状は図１に示すようである。
前記第１空間１１には複数のフープ１を保存するようにフープ１を載置することができる棚、フレームなどの載置台１０ｃが備えられる。本発明の一実施例においては、前記第１空間１１に位置する前記空間区画壁部１３の前面上部側に複数のフープ１を載置することができる載置台１０ｃが備えられる。そして、前記第１空間１１の下部には、前記フープ１を開いて前記フープ１の内部のウェハーを引き出すことができるようにするロードポートモジュール２０が設けられる。
また、本発明は、前記第１空間１１に設置されて、フープ１を保存位置と前記ロードポートモジュール２０に移送することができるフープ移送ロボット５０をさらに含むことが好ましい。
前記フープ移送ロボット５０は、フープ１を支持することができる手段と移動手段を含むことができる。移動手段は、前後進及び上下左右運動によってフープ１を積層位置と前記ロードポートモジュール２０の間で移動させることができる。
前記フープ移送ロボット５０は、前記第１空間１１から縦方向に配置される垂直移動ガイドレール部材５１と、前記垂直移動ガイドレール部材５１に上下に移動可能に連結され、付加の駆動装置によって上下に移動して前記第１空間１１に横に配置される水平移動ガイドレール部材５２と、前記水平移動ガイドレール部材５２に左右に移動可能に連結され、別の駆動装置によって左右に移動して、前記フープ１を保存位置で分離して前記ロードポートモジュール２０に移動させるフープ保持部材５３を含む。
前記フープ保持部材５３は前記フープ１に向かって突出した複数の移送アーム部５３ａを備え、前記移送アーム部５３ａが前記フープ１の下部を支えて前記フープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることを一例とし、図示しなかったが、前記フープ１を把持するクランプ部を含んで前記フープ１を掴んで移送させることもできる。
前記フープ保持部材５３は前記水平移動ガイドレール部材５２に沿って左右に移動し、前記水平移動ガイドレール部材５２が前記垂直移動ガイドレール部材５１に沿って上下に移動することにより、左右上下に移動する。したがって、前記第１空間１１に保存された複数のフープ１を前記ロードポートモジュール２０に自由に移送することができるものである。
図３を参照すれば、前記フープ移送ロボット５０は、前記第１空間１１内に横に配置される水平移動ガイドレール部材５２と；前記水平移動ガイドレール部材５２に左右に移動可能に連結され、別の駆動装置によって左右に移動して、前記フープ１を保存位置で分離して前記ロードポートモジュール２０に移動させるフープ保持部材５３とを含む。
また、前記フープ保持部材５３は、前記フープ１に向かって突出して前記フープ１を持ち上げることができる移送アーム部５３ａを含む。
前記移送アーム部５３ａは、前後に移動するように備えられる。
また、フープ移送ロボット５０は、前記フープ保持部材５３を回転させるアーム回転部５５をさらに含む。
前記フープ移送ロボット５０は、前記水平移動ガイドレール部材５２に沿って前記フープ保持部材５３が左右に移動して該当のフープ１に対応するように位置した後、前記移送アーム部５３ａを前進させて前記フープ保持部材５３でフープ１を持ち上げた後、前記ロードポートモジュール２０に移動させる。
また、前記フープ移送ロボット５０は、前記フープ保持部材５３を回転させ、前記フープ保持部材５３を基準に前後に位置するフープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることができる。
図４を参照すれば、前記フープ移送ロボット５０は、前記第１空間１１に前後方向に配置される前後進ガイドレール部材５４と；前記第１空間１１内に横に配置され、前記前後進ガイドレール部材５４に前後に移動するように連結され、別の駆動装置によって前後進する水平移動ガイドレール部材５２と；前記水平移動ガイドレール部材５２に左右に移動可能に連結され、別の駆動装置によって左右に移動し、前記フープ１を保存位置で分離して前記ロードポートモジュール２０に移動させるフープ保持部材５３とを含む。
また、前記フープ保持部材５３は、前記フープ１に向かって突出して前記フープ１を持ち上げることができる移送アーム部５３ａを含む。
また、フープ移送ロボット５０は、前記フープ保持部材５３を回転させるアーム回転部５５をさらに含む。
前記フープ移送ロボット５０は、前記水平移動ガイドレール部材５２に沿って前記フープ保持部材５３が左右に移動して該当のフープ１に対応するように位置した後、前記水平移動ガイドレール部材５２を前進させ、前記フープ保持部材５３でフープ１を持ち上げた後、前記ロードポートモジュール２０に移動させる。
また、前記フープ移送ロボット５０は前記フープ保持部材５３を回転させ、前記フープ保持部材５３を基準に前後に位置するフープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることができる。
図５を参照すれば、前記フープ保持部材５３は、前記フープ１を持ち上げることができるようにする移送アーム部５３ａが前後にそれぞれ突出することができる。
前記フープ保持部材５３は、前後側にそれぞれ移送アーム部５３ａを備え、前記フープ保持部材５３を基準に前後に位置するフープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることができる。
すなわち、前記フープ移送ロボット５０は、フープ１を持ち上げる移送アーム部５３ａを含み、前記移送アーム部５３ａが一つであるシングルアームタイプの場合、前記移送アーム部５３ａを回転させるアーム回転部５５をさらに含み、前後に位置するフープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることができる。
また、前記フープ移送ロボット５０は、フープ１を持ち上げる移送アーム部５３ａを含み、前記移送アーム部５３ａを前後側にそれぞれ備えたダブルアームタイプに形成して、前後に位置するフープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることができる。
図６を参照すれば、前記フープ移送ロボット５０は、前記フープ１を保存位置で分離して前記ロードポートモジュール２０に移動させるフープ保持部材５３と、前記フープ保持部材５３を前後移動させる前後進器機５６と、前記前後進器機５６及び前記フープ保持部材５３を回転させるアーム回転部５５とを含む。
前記フープ移送ロボット５０は、前記フープ保持部材５３を前記アーム回転部５５を中心に回転させた後、前記前後進器機５６で前後進させることにより、円形に配置されたフープ１を持ち上げて前記ロードポートモジュール２０に移動させることができる。
また、図２を参照して本発明による一体型半導体処理装置を説明すれば、下記のようである。
前記フープ１は、処理の効率性のために、前記第２空間１２に向かってケースが開閉するように積層できる。例えば、前記第１空間１１の後に前記第２空間１２が存在することができる。ウェハーは前記第２空間１２に設置された工程処理装置４０に供給されて工程処理される。よって、ウェハーを直接前記ロードポートモジュール２０から工程処理装置４０に供給するようにフープ１の開放方向が前記第２空間１２に向かうように前記第１空間１１に積層させることができるものである。しかし、その他の方向に向かってもフープ１が積層可能であろう。
例えば、前記第１空間１１の内壁の各側の全方向にフープ１が積層できる。この際、前記フープ移送ロボット５０は前記実施例に限定されなく、移動形態をより多様な構造に変形して全方向のフープ１を保存位置と前記ロードポートモジュール２０との間で移送させる機能を果たすことができる。
前記第１空間１１には、ウェハーの損失を防止するために、無酸素環境が造成されることができる。ウェハー酸素と接触することを防止しなければならないからである。これにより、例えば前記第１空間１１及びフープ１の内部に窒素を充填することができるように、前記第１空間１１内に窒素を供給する装置が存在することができる。
前記ロードポートモジュール２０は第１空間１１の下部に設置できる。前記ロードポートモジュール２０にはさらにフープ１を支持することができる空間が存在し、フープ１を前記ロードポートモジュール２０上に位置させて、フープ１を開閉することができるであろう。フープ１が前記ロードポートモジュール２０によって開放されれば、未処理ウェハーが搬出されて工程処理装置４０に供給されるか、あるいは処理済みのウェハーが工程処理装置４０からフープ１に搬入されることができる。
前記フープ１が前記工程処理装置４０に供給できるように、前記ロードポートモジュール２０はフープ移送ロボット５０によって移送されたフープ１を開き、フープ１内部のウェハーを直接搬出する機能をすることができる。または、移送装置３０に含まれるウェハー移送ロボットが直接ロードポートモジュール２０の内部に進入してウェハーを搬出することができる。
本発明の実施例において、前記ロードポートモジュール２０は前記第１空間１１の下部の一側に複数存在することができる。前記第１空間１１の下部の一側は、フープ１が積層された前記第１空間１１の内壁側と同一側であり得る。しかし、この他にも、前記ロードポートモジュール２０は、移送装置３０及び工程処理装置４０を連結する一連のウェハー移動経路に沿ってウェハーを移送させることができる位置であればどの位置にも設置できる。
前記ロードポートモジュール２０は複数設置されることができ、その中で一つ以上はフープ１に保存された未処理ウェハーを工程処理装置に供給し、残りは前記工程処理装置４０で処理されたウェハーを工程処理装置４０からフープにさらに保存させることができる。
図７及び図８を参照すれば、前記ロードポートモジュール２０の一例は、前記移送通路の開放部を開閉し、前記フープ１を開閉することができるドア開閉手段を備えた移動パネル部材２１と、前記移動パネル部材２１の下部側に配置され、上部に前記フープ１が載せられるフープ下敷き部材２２とを含む。
前記ドア開閉手段は、前記フープ１に向かう前記移動パネル部材２１の前面に突出し、フープ１のドア１ａに形成された装着孔１ｂに挿入され、フープ１のドア１ａの開閉ができるように、一側端部に装着係止具２４ａが形成され、別の駆動手段によって回転する回転軸２４と、前記移動パネル部材２１に連結され、前記移動パネル部材２１を上下に移動させるパネル昇降器機２５とを含む。
前記パネル昇降器機２５は、前記移動パネル部材２１に連結されて前記移動パネル部材２１を前後進させるパネル移動部２５ａと、前記パネル移動部２５ａに連結されて前記移動パネル部材２１を上下に移動させるパネル昇降部２５ｂとを含む。
前記ロードポートモジュール２０は下記のような作動でフープ１のドア１ａを開放する。
前記フープ下敷部材２２の上面には、フープ１のドア１ａが前記移動パネル部材２１に密着するように前記フープ１が装着される。そして、前記ドア開閉手段の回転軸２４の端部に形成された装着係止具２４ａがフープ１のドア１ａに形成された装着孔１ｂに挿入され、前記装着孔１ｂに挿入された前記回転軸２４が回転することにより、前記フープ１のドア１ａがロック状態から解除される。
前記パネル昇降器機２５は、前記移動パネル部材２１と前記移動パネル部材２１に密着したフープ１のドア１ａを下降時にかからないように前記パネル移動部２５ａで後進させた後、前記パネル昇降部２５ｂで下降させる。
前記フープ１は、前記移動パネル部材２１と前記フープ１のドア１ａが一緒に前記パネル昇降器機２５によって下降することにより、開放されるものである。
前記ロードポートモジュール２０は前記例に限定されなく、前記フープ１のドア１ａを開閉することができる多様な構造に多様に変形実施することができるのは言うまでもない。
図２を参照すれば、一方、前記第２空間１２は、前記第１空間１１に保存されたウェハーを工程処理する工程処理装置４０を備えて、ウェハーを工程処理することができる空間である。
前記工程処理装置４０はウェハーを加工する装置であり、ウェハーを熱処理する熱処理装置であることもでき、化学気相蒸着機（ＣＶＤ）のような蒸着装置であることもでき、食刻装置（ｅｔｃｈｅｒ）であることもできる。
前記一体型半導体処理本体１０内には、前記フープ１内部のウェハーを引き出して前記第２空間１２の工程処理装置に移送する移送装置３０が設置される。
前記移送装置３０は前記第１空間１１と第２空間１２の間に前記ロードポートモジュール２０の後面部側に設置されて、前記ロードポートモジュール２０の作動で開放されたフープ１の内部からウェハーを直ちに引き出して前記第２空間の工程処理装置４０に移送する。
前記移送装置３０は、前記ロードポートモジュール２０から搬出されたウェハーを工程処理装置４０に供給する機能を果たす。
前記移送装置３０は、前記ロードポートモジュール２０からウェハーを固定して搬出し、ウェハーを正確に工程処理装置４０に移送させなければならない。また、処理済みのウェハーも工程処理装置４０から搬出し、ロードポートモジュール２０内のフープ１の内部にウェハーを正確に搬入しなければならない。
前記移送装置３０はウェハー移送ロボットであることを一例とする。そして、前記機能を果たすために、ウェハー移送ロボットには、ウェハーを開放されたフープ１からまたはフープ１に移送するために、ウェハーを固定する保持装置、ウェハーを移送する移送手段、及びウェハーをフープ１または工程処理装置４０に正確に進入させるために、ウェハーの位置を調節するアライナ（ａｌｉｇｎｅｒ）が含まれることができる。
前記ウェハー移送ロボットの移送手段としては、回転可能にヒンジ連結される複数のアームと、前記複数のアームを各ヒンジ連結部で回転可能に作動させるアーム作動部と、前記複数のアームを上下に移動させるアーム昇降部と、前記アームを回転させる回転部とを含むロボットアーム構造を一例とする。
前記移送手段は、前記例の他にも、ロードポートモジュール２０から工程処理装置４０にウェハーを運ぶ機能をする構成であればどのものでも可能であろう。例えば、移送手段は回転運動が可能であるので、ロードポートモジュール２０から工程処理装置４０にウェハーを固定する保持装置を回転運動させて移送させることが可能であろう。または、移送手段はレール移動手段となり、保持装置をレール上で移動させて工程処理装置４０にウェハーを供給することができる。
また、前記保持装置は、ウェハーとの接触面を最小化してウェハーの損失を防止する構成を持つことができる。例えば、ウェハーの下部の所定数の接点によってウェハーを下から支持する構成を取ることができる。
一方、前記第１空間１１と前記第２空間１２は前記一体型半導体処理本体１０内に連通した一空間に形成されることもできる。図９を参照すれば、前記一体型半導体処理本体１０内には、前記第１空間１１と第２空間１２を区分する空間区画壁部１３を備えることができる。前記空間区画壁部１３には、前記第１空間１１及び前記第２空間１２を連通させて、フープ１の内部に保存されたウェハーを前記第１空間１１から前記第２空間１２内の前記工程処理装置４０内に供給することができるようにする連結通路１３ａが形成され、前記連結通路１３ａを開閉することができる通路開閉ドア１４が備えられる。
本発明は、前記のようにウェハーを工程処理するために必要な構成が一つの装置に一体化することができるので、ウェハー製造動線を最小化して工程処理速度を向上させることができる効果がある。また、ウェハーが外部に露出することを時空間的に最小化させることができるので、工程処理において収率を高めることができる効果がある。また、ウェハーの工程処理に必要な各構成を立体的に結合して、工場内で前記半導体処理装置が占める空間を最小化することができる効果がある。
本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範疇内で多様に変更実施することができ、これらの変更は本発明の構成に含まれるものとする。
１０ 一体型半導体処理本体
１１ 第１空間
１２ 第２空間
２０ ロードポートモジュール
３０ 移送装置
４０ 工程処理装置
５０ フープ移送ロボット
１１ 第１空間
１２ 第２空間
２０ ロードポートモジュール
３０ 移送装置
４０ 工程処理装置
５０ フープ移送ロボット
Claims (9)
- 複数のウェハーを保存している複数のフープを保存する第１空間と、前記第１空間に保存されたウェハーを工程処理する工程処理装置を備えた第２空間とが形成された一体型半導体処理本体；
前記一体型半導体処理本体の第１空間に設置され、前記フープを開いて前記フープ内部のウェハーを引き出すことができるようにするロードポートモジュール；及び
前記フープ内部のウェハーを引き出して前記第２空間の工程処理装置に運送する移送装置；を含むことを特徴とする、一体型半導体処理装置。 - 前記第１空間は１個〜４０個のフープを保存することを特徴とする、請求項１に記載の一体型半導体処理装置。
- 前記ロードポートモジュールは前記第１空間に複数設置され、その中で一つ以上はフープの内部に保存された未処理ウェハーを前記工程処理装置に供給し、残りは前記工程処理装置で処理されたウェハーを工程処理装置からフープに再び保存させることができるようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の一体型半導体処理装置。
- 前記第１空間に設置され、フープを保存位置と前記ロードポートモジュールに移送することができるフープ移送ロボットをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の一体型半導体処理装置。
- 前記フープ移送ロボットは、フープを持ち上げる移送アーム部；及び
前記移送アーム部を回転させるアーム回転部を含むことを特徴とする、請求項４に記載の一体型半導体処理装置。 - 前記フープ移送ロボットは、フープを持ち上げる移送アーム部を含み、
前記移送アーム部は前後側にそれぞれ備えられたことを特徴とする、請求項４に記載の一体型半導体処理装置。 - 前記工程処理装置は、ウェハーを熱処理する熱処理装置と食刻及び蒸着する装置のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の一体型半導体処理装置。
- 前記一体型半導体処理本体内には、前記第１空間と第２空間を区分し、前記第１空間及び前記第２空間を連通して、フープの内部に保存されたウェハーを前記第１空間から前記第２空間内の前記工程処理装置内に供給することができるようにする連結通路が形成された空間区画壁部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の一体型半導体処理装置。
- 前記一体型半導体処理本体内には、前記連結通路を開閉することができる空間開閉ドアが備えられたことを特徴とする、請求項８に記載の一体型半導体処理装置。
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