器件制造系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】器件制造系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年8月30日、申請(qǐng)?zhí)枮?011800419359、發(fā)明名稱為“器件制造裝置及方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及適于半導(dǎo)體器件等的變種變量生產(chǎn)的器件制造裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，半導(dǎo)體器件的制造生產(chǎn)線在寬大的清潔室內(nèi)具備多個(gè)集中相同功能的處理裝置的稱作貨艙的單元，并將該貨艙之間由搬運(yùn)機(jī)器人和傳送帶連接，采用上述車間作業(yè)方式的布局已成為主流。
[0004]另外，由上述制造生產(chǎn)線處理的工件使用12英寸等大口徑的晶片，并使用由一張晶片制造出數(shù)千個(gè)半導(dǎo)體晶片的生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0005]然而，在該車間作業(yè)方式中，在重復(fù)多個(gè)類似的處理工藝的情況下，在貨艙內(nèi)的搬運(yùn)和在貨艙之間的搬運(yùn)距離大幅度延長，并且等待時(shí)間也增加，因此制造時(shí)間增加，成為導(dǎo)致未完成產(chǎn)品的增多等成本升高的重要因素，作為大量處理工件的制造生產(chǎn)線，有時(shí)成為生產(chǎn)性低的問題。
[0006]因此，代替現(xiàn)有的車間作業(yè)方式的制造生產(chǎn)線，還提出有基于將半導(dǎo)體處理裝置按照處理工藝的順序配置的流水車間方式的制造生產(chǎn)線。
[0007]另一方面，基于上述流水車間方式的制造生產(chǎn)線對(duì)于大量制造單一的產(chǎn)品的情況是最優(yōu)選的，而在通過改變制造品而不得不改變制造順序(方法)的情況下，需要將在制造生產(chǎn)線的各半導(dǎo)體處理裝置的配置排序?yàn)榘凑展ぜ奶幚砹魉捻樞?。然而，考慮到用于再配置的麻煩和時(shí)間，每次產(chǎn)品改變而進(jìn)行上述的排序并不現(xiàn)實(shí)。尤其是對(duì)于在清潔室這樣的關(guān)閉空間內(nèi)固定配置有巨大的半導(dǎo)體處理裝置的現(xiàn)狀，對(duì)該半導(dǎo)體處理裝置每次進(jìn)行再配置在現(xiàn)實(shí)中是不可能的。
[0008]另外，在現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中，作為用于將制造成本降到極小的因素最重視而同時(shí)生產(chǎn)性(每單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)量)，因此工件尺寸(硅晶片尺寸)的大口徑化和制造單位數(shù)(相對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品的訂購數(shù))的增大優(yōu)先，應(yīng)稱作巨型廠，并面向巨大化的制造系統(tǒng)。
[0009]在上述巨大的制造系統(tǒng)中，工序數(shù)也超過數(shù)百，貨艙數(shù)和裝置數(shù)也隨之大幅度地增加。
[0010]因此，作為制造生產(chǎn)線整體的總處理能力雖提高，但構(gòu)建上述巨型廠需要數(shù)千億日元的設(shè)備投資，總投資額巨額化。
[0011]另外，如上所述，伴隨著制造系統(tǒng)巨大化，裝置控制復(fù)雜化，在搬運(yùn)系統(tǒng)的搬運(yùn)時(shí)間和等待時(shí)間顯著增大，因此在制造生產(chǎn)線內(nèi)滯留的未完成晶片數(shù)也隨之顯著增加。由于在此使用的大口徑的晶片的單價(jià)非常高，因此若未完成張數(shù)增大則導(dǎo)致成本上升。
[0012]由此，包括設(shè)備投資在內(nèi)的總計(jì)的生產(chǎn)性與使用口徑比現(xiàn)在小的晶片的規(guī)模適中的制造生產(chǎn)線相比，現(xiàn)狀可以說是已經(jīng)轉(zhuǎn)向減少的方向了。
[0013]圖7示出基于上述巨型廠的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)的尺寸效果。
[0014]在將晶片尺寸設(shè)為12英寸的現(xiàn)狀的最先進(jìn)的半導(dǎo)體工廠(巨型廠)的情況下，裝置數(shù)為300臺(tái)，滯留在系統(tǒng)內(nèi)的未完成晶片數(shù)為17000張，使用的掩膜數(shù)為34張，占地面積為20000平米，設(shè)備投資額為約3000億日元。
[0015]在該情況下，月產(chǎn)性能以1cm芯片換算為年產(chǎn)1億4千萬個(gè)，而晶片運(yùn)轉(zhuǎn)率不足1%，資源利用效率不足0.1%。但是，前提條件設(shè)為:在各工序的所需時(shí)間(周期時(shí)間)為1分鐘/wafer，工序數(shù)在金屬8層半導(dǎo)體的情況下為500道工序，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為90nm。
[0016]另一方面，也存在工程樣本和無處不在傳感器用等的制造單位數(shù)為數(shù)個(gè)?數(shù)百個(gè)的超少量的半導(dǎo)體進(jìn)行制造的需求。
[0017]若是上述巨大的制造系統(tǒng)，該超少量生產(chǎn)雖并不那么犧牲成本性能也能夠進(jìn)行，但對(duì)于上述巨大的制造系統(tǒng)來說，將該超少量生產(chǎn)在制造生產(chǎn)線上流動(dòng)是成本性能極端變差，因此與此同時(shí)不得不使其他品種在該制造生產(chǎn)線上流動(dòng)。
[0018]然而，若如上所述將多品種同時(shí)投入而進(jìn)行混流生產(chǎn)，則制造生產(chǎn)線的生產(chǎn)性隨著品種數(shù)的增大而進(jìn)一步降低，因此其結(jié)果是，在上述巨大的制造系統(tǒng)中，無法適當(dāng)?shù)貞?yīng)對(duì)超少量生產(chǎn)和多品種生產(chǎn)。
[0019]至此，在采用流水車間方式和車間作業(yè)方式的器件制造系統(tǒng)中，提出應(yīng)對(duì)以各自的方式的運(yùn)轉(zhuǎn)率的降低的各種方法(專利文獻(xiàn)1或?qū)＠墨I(xiàn)2)。
[0020]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0021]專利文獻(xiàn)
[0022]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-197500號(hào)公報(bào)
[0023]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-227086號(hào)公報(bào)發(fā)明概要
[0024]發(fā)明要解決的課題
[0025]專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)明雖實(shí)現(xiàn)了流水車間方式和車間作業(yè)方式中的效率化，但在多品種的超少量生產(chǎn)及單品種的大量生產(chǎn)中的任一種生產(chǎn)中，無法充分地確保品質(zhì)且使成本性能優(yōu)良。換句話說，無法充分地與變種變量生產(chǎn)彈性對(duì)應(yīng)。
[0026]另外，研究開發(fā)的成果通過組裝于實(shí)際的制造系統(tǒng)而證實(shí)，最初還原到社會(huì)。這在半導(dǎo)體領(lǐng)域中也是相同的。
[0027]然而，在巨型廠那樣的巨大的器件制造系統(tǒng)組裝研究開發(fā)的成果不得不以將其組裝于大規(guī)模的器件制造裝置的方式構(gòu)建為生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)而需要投入大量的時(shí)間和經(jīng)營資源。
[0028]這是研究開發(fā)與市場(chǎng)之間迫在眼前的稱作所謂的“死之谷”，在現(xiàn)狀的器件制造系統(tǒng)中，即使是優(yōu)秀的研究開發(fā)成果，也具有盡管是煞費(fèi)苦心的研究開發(fā)也無法充分地還原到社會(huì)這樣的課題。
[0029]進(jìn)而，在現(xiàn)有的巨大的半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中，各個(gè)制造裝置巨大且置于工廠內(nèi)不能容易地移動(dòng)。因此，裝置的移動(dòng)困難，不能以縮短制造物的搬運(yùn)路線的方式配置變更，另外，具有如下的困難:維護(hù)和修理不能返送回裝置制造工廠，必須在其場(chǎng)所進(jìn)行，因此需要額外的出差人工費(fèi)并且需要大量的時(shí)間。該裝置的巨大是使裝置價(jià)格和制造物制造成本變得巨大的較大重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030]
[0031]本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而完成，其目的在于提供一種能夠與半導(dǎo)體等器件制造的變種變量生產(chǎn)彈性對(duì)應(yīng)的器件制造裝置及器件制造方法。
[0032]另外，提供一種能夠?qū)⑴c半導(dǎo)體等器件制造相關(guān)的研究開發(fā)的成果盡早并容易地組裝于實(shí)際的制造生產(chǎn)線上的器件制造裝置及器件制造方法。
[0033]此外，提供一種能夠大幅降低裝置價(jià)格和制造物制造成本、或維護(hù)成本的器件制造裝置及器件制造方法。
[0034]解決方案
[0035]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是一種器件制造裝置，其具有:密閉型的多個(gè)單位處理裝置，它們對(duì)器件制造工藝中的單一的處理工藝進(jìn)行處理；密閉搬運(yùn)容器，其收納一張工件對(duì)象的晶片；晶片進(jìn)出前室，其按照各所述單位處理裝置設(shè)置，并在所述單位處理裝置與所述密閉搬運(yùn)容器之間交接所述晶片；搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，其在所述晶片進(jìn)出前室之間搬運(yùn)所述密閉搬運(yùn)容器，
[0036]所述器件制造裝置的特征在于，
[0037]收納在所述密閉搬運(yùn)容器的所述晶片為制作極小單位的器件的晶片尺寸，所述多個(gè)單位處理裝置為可搬式，
[0038]所述多個(gè)單位處理裝置以與該器件的處理工藝的順序?qū)?yīng)配置的流水車間方式配置，而在該器件的制造單位數(shù)與所述單位處理裝置的數(shù)量相等的情況下，將該單位處理裝置以按照處理工藝的順序的大分類而分類配置的分類車間方式配置，另外在制造單位數(shù)低于所述單位處理裝置的數(shù)量的情況下，將該單位處理裝置以多單元車間方式配置，該多單元車間方式是按照一個(gè)工藝種類而將一臺(tái)左右的單位處理裝置配置在一個(gè)單元內(nèi)且由多個(gè)所述單元構(gòu)成的方式。
[0039]在此，“單一的處理工藝”是指能夠收納在一個(gè)具有可搬性的容器容量內(nèi)的工藝單位，除了表示現(xiàn)有的器件處理工藝中的一個(gè)處理工藝之外，也包含盡量收納在該容器容量內(nèi)的多個(gè)現(xiàn)有的處理工藝或者將以往由一個(gè)處理工藝進(jìn)行的分割成多個(gè)處理工藝。
[0040]根據(jù)以上述方式構(gòu)成的本發(fā)明，將各單位處理裝置設(shè)為對(duì)單一的處理工藝進(jìn)行處理的工藝處理裝置且為可搬式，因此通過將工件對(duì)象的晶片設(shè)為制作極小單位的器件的晶片尺寸且設(shè)定為對(duì)每一張進(jìn)行處理的單晶片式處理方式，能夠?qū)⒍鄠€(gè)單位處理裝置與制造工序的變更和制造單位數(shù)對(duì)應(yīng)而可撓性地進(jìn)行布局變更，作為器件制造裝置能夠提高總處理能力的生產(chǎn)效率和品質(zhì)。
[0041]另外，該單位處理裝置將制作極小單位的器件的晶片尺寸為對(duì)象對(duì)每一張進(jìn)行處理，并僅進(jìn)行單一的處理，因此與在實(shí)驗(yàn)階段的器件處理裝置具有相同的條件，因此能夠?qū)⒃搶?shí)驗(yàn)階段的研究開發(fā)成果容易地導(dǎo)入該單位處理裝置，從而能夠盡早實(shí)現(xiàn)研究-開發(fā)-生產(chǎn)的一體化，并能夠克服所謂的“死之谷”。
[0042]另外，由于不需要收容制造生產(chǎn)線的較大的清潔室，因此與現(xiàn)有的巨型廠相比，制造的能源效率極佳，對(duì)操作者來說操作效率高。
[0043]另外，上述單位處理裝置本身的制造單價(jià)低廉且不需要在清潔室內(nèi)構(gòu)建制造生產(chǎn)線，因此即使需要使用多個(gè)單位處理裝置，制造生產(chǎn)線的構(gòu)建與巨型廠的構(gòu)建相比也十分廉價(jià)。
[0044]另外，若現(xiàn)有的制造裝置的尺寸為數(shù)米、重量為10噸等，則絕大多數(shù)無法移動(dòng)。實(shí)際上在從工廠外搬入或向工廠外搬出時(shí)，裝置大多零散地分解。因此，當(dāng)裝置的故障時(shí)、維護(hù)時(shí)，制造裝置制造廠的維護(hù)負(fù)責(zé)人需要去工廠出差并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修理和維護(hù)。這在現(xiàn)實(shí)的商業(yè)往來中大部分是免費(fèi)服務(wù)，換一種方式，一般在裝置購入價(jià)格加上購入后的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)價(jià)款。進(jìn)而，當(dāng)進(jìn)行修理和維護(hù)，視情況而定在操作工藝中產(chǎn)生大量微粒子，因此為了防止對(duì)其他制造裝置造成影響，有時(shí)也停止制造生產(chǎn)線。
[0045]與此相對(duì)地，本發(fā)明的單位處理裝置因小型輕型化而形成為可搬式，因此無需進(jìn)行高額的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，從而能夠?qū)挝惶幚硌b置返送回裝置制造廠。另外，以進(jìn)行維護(hù)和發(fā)生故障為前提，能夠預(yù)先在工廠內(nèi)準(zhǔn)備代替裝置，因此維護(hù)和故障修理所需要的時(shí)間在裝置的更換所需要的1分鐘左右極短時(shí)間內(nèi)便能完成?，F(xiàn)有的工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)率隨著故障和維護(hù)時(shí)間而有所降低，但在本發(fā)明中，其降低量幾乎可以忽略而接近于零，能夠使運(yùn)轉(zhuǎn)率接近最大限度的100%。
[0046]在此，對(duì)制造單位數(shù)從超少量改變到超大量的情況進(jìn)行考察。
[0047]對(duì)于一個(gè)訂單等的極少的制造單位數(shù)，由一個(gè)單元車間便能應(yīng)對(duì)。即，在產(chǎn)品制造的初期、尤其是試制階段等，在訂單數(shù)極少的情況下，由多單元車間進(jìn)行制造。然后，在某一品種或幾個(gè)品種的訂單數(shù)增加的情況下，可以變更為