DE69916035T2

DE69916035T2 - Vorrichtung zur behandlung von halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE69916035T2
Application number: DE69916035T
Authority: DE
Inventors: Gijsbert Boudewijn SLUIJK; Gerardus Christianus DE RIDDER
Original assignee: ASM International NV
Current assignee: ASM International NV
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2019-01-28
Also published as: US6663332B1; EP1057212B1; KR100375977B1; TW429505B; WO1999038199A1; KR20010034389A; JP2002502112A; JP3399464B2; AU2301699A; EP1057212A1; NL1008143C2; DE69916035D1

Description

Ein System dieses Typs wird im US-Patent 5,178,639 offenbart. Bei diesem bekannten System befinden sich die Kassetten so in einem Speicher, dass die Wafer im Wesentlichen vertikal angeordnet sind. Über einen Schneckenfördermechanismus werden die Kassetten, die die Wafer enthalten, die nach wie vor vertikal angeordnet sind, vor einen Wafer-Bewegungs-Roboter bewegt, der die Wafer dann in ein horizontales "Boot" überführt. Das heißt, die Wafer werden in der vertikalen Position in dem "Boot" angeordnet. Das "Boot" wird dann um eine Vierteldrehung geneigt und auf einen Linearförderer aufgesetzt. An dem Förderer entlang befindet sich eine Reihe von Reaktionseinrichtungen, und das "Boot" wird, je nach Notwendigkeit, der jeweiligen Reaktionseinrichtungen zugeführt.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Anlage dieses Typs, wenn die Behandlungszeit in den Reaktionseinrichtungen verkürzt wird, es bei verschiedenen Fördersystemen, die die Wafer aus dem Kassetten-Speicher zu den betreffenden Bearbeitungseinrichtungen bewegen, zu Kapazitätsproblemen kommt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, diesen Transport auf effektive Weise durchzuführen, so dass die Kapazität der Bearbeitungseinrichtungen auch bei einer relativ kurzen Behandlungszeit in den Bearbeitungseinrichtungen voll genutzt werden kann.
Dieses Ziel wird mit einem System, wie es oben beschrieben ist, das die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 hat, sowie mit einer Baugruppe aus wenigstens zwei dieser Systeme nach Anspruch 7 erreicht. Bei einer Konstruktion dieses Typs befindet sich das "Boot" stets in einer vertikalen Position, d. h. die Wafer befinden sich stets in einer horizontalen Position, wenn das "Boot" bewegt wird. Der Transport kann weiter optimiert werden, indem ein Karussell in Kombination mit wenigstens zwei Reaktionseinrichtungen eingesetzt wird. Des Weiteren reicht bei der Konstruktion gemäß der Erfindung ein relativ einfacher Bewegungsroboter aus. Es ist weitere Vereinfachung möglich, wenn zusätzlich dazu der Speicher so ausgeführt wird, dass er die Hilfsbehälter auf rechtstehend aufnimmt, und wenn die erste Überführungseinrichtung eine Auflagefläche für die Wafer umfasst, die sich im Wesentlichen horizontal erstreckt. Da die Zusatzbehälter nunmehr aufrechtstehend aufgenommen werden, bedeutet dies, dass die Wafer stets im Wesentlichen horizontal sind.
Da der Durchmesser von Wafern zunimmt, nimmt der Abstand derselben in Kassetten zu. Um die Aufbewahrungskapazität aufrechtzuerhalten, bedeutet dies, dass die Magazine, in denen diese Kassetten aufbewahrt werden, noch höher werden. Wenn die Wafer direkt aus den Kassetten entnommen und in ein "Boot" eingelegt werden, bedeutet dies, dass der Wafer-Bewegungs-Roboter in der Lage sein muss, sich über eine große Höhe zu bewegen. Dies bedeutet, dass ein teurer Wafer-Bewegungs-Roboter erforderlich ist, da die Toleranzen beim Positionieren der Wafer besonders klein sind.
Es wird im Folgenden auf US-Patent 5,254,170 Bezug genommen, in dem eine Anlage beschrieben wird, in der die Wafer stets horizontal angeordnet sind und eine Wafer-Bewegungs-Anlage dieses Typs verwendet wird. Bei der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Konstruktion kann davon ausgegangen werden, dass ein relativ hoher Speicher für Kassetten vorhanden ist und die Kassetten unter Verwendung eines relativ einfachen Roboters in einer einheitlichen Höhe angeordnet werden können und von dieser Höhe ausgehend durch einen Wafer-Bewegungs-Roboter bewegt werden können, der eine relativ geringe Höhenreichweite hat, um sie in das "Boot" einzulegen. Die Höhenreichweite des Wafer-Bewegungs-Roboters wird durch die Höhe des "Bootes" bestimmt.
Verglichen mit den Konstruktionen, bei denen eine Bearbeitungseinrichtung mit einem Karussell in einer einzelnen Kammer kombiniert ist, wie dies beispielsweise im US-Patent 5,407,449 offenbart wird, stellt das System gemäß der vorliegenden Erfindung, das oben beschrieben ist, eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Kapazität dar, die durch das Installieren von zwei Reaktionseinrichtungen möglich wird. Des Weiteren ist es aufgrund des Vorhandenseins einer Zwischenstation für die Kassetten und für das "Boot" bei der vorliegenden Erfindung möglich, dass sich das Karussell in der Behandlungskammer und das Karussell der Wafer-Speicherstation drehen, während die Wafer aus den Kassetten in das "Boot" oder umgekehrt überführt werden. Damit können alle Bestandteile des Systems optimal ausgenutzt werden. Die Konstruktion gemäß dem Bestandteile des Systems optimal ausgenutzt werden. Die Konstruktion gemäß dem US-Patent 5,407,449 weist diese Flexibilität nicht auf, und das Karussell der Behandlungskammer sowie das Karussell der Wafer-Speicher sind bei der Bewegung der Wafer arretiert. Prozentual ausgedrückt ist die Zunahme an Kapazität geringer, wenn mehr als zwei Bearbeitungseinrichtungen installiert sind. Des Weiteren können Kapazitätsprobleme bei einer der Fördereinrichtungen schnell auftreten, wenn mehr als zwei Reaktionseinrichtungen vorhanden sind und wenn die Behandlungszeit relativ kurz ist. Es hat sich herausgestellt, dass bei den Bearbeitungszeiten, die am häufigsten eingesetzt werden und die zwischen einer und drei Stunden liegen, eine Konfiguration mit zwei Reaktionseinrichtungen die optimalste Nutzung aller Bestandteile des Systems ergibt.
Daher ist es, wenn mehr als zwei Reaktionseinrichtungen eingesetzt werden müssen, vorteilhaft, eine Reihe der oben beschriebenen Systeme nebeneinander zu platzieren. Das heißt, damit werden Systeme geschaffen, die unabhängig voneinander arbeiten und innerhalb eines eingeschränkten Bereiches aufgenommen werden können. Dies stellt einen Unterschied zu der Konstruktion nach dem US-Patent 5,178,639 dar, in dem vorgeschlagen wird, die Öfen, wenn die Anzahl von Öfen erhöht wird, einfach in einer Reihe nebeneinander anzuordnen. Beim Ausfall eines der Bestandteile, die die Zufuhr/Abfuhr von Kassetten und "Booten" und/oder Waferbewegung des gesamten Systems ausführen, kommt das gesamte System sofort zum Stillstand. Bei der Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung, die aus wenigstens zwei Systemen besteht, die nebeneinander angeordnet sind, wie dies oben beschrieben ist, werden Systeme, die unabhängig voneinander arbeiten, geschaffen, und die Betriebszuverlässigkeit wird erheblich verbessert.
Im niederländischen Patent 1 005 410 im Namen des Anmelders wird vorgeschlagen, dass die Wafer-Gestelle nicht mehr nur ausschließlich eine Aufwärts- und Abwärts-Bewegung in Bezug auf die Bearbeitungseinrichtung ausführen dürfen, die im Allgemeinen vertikal eingerichtet ist, sondern dass diese Wafer-Gestelle auch für den Transport der Wafer durch die Kammer genutzt werden, in der diese Bearbeitungseinrichtungen installiert sind. In dem niederländischen Patent 1 005 410 ist beschrieben, dass die Wafer-Gestelle auf einer Drehplattform angeordnet sind, und, wenn sie unter dem betreffenden Ofen angekommen sind, mit einer speziellen Vorrichtung in den Ofen ein werden, wobei die Unterseite der Wafer-Gestelle des Weiteren den Verschlussstopfen (closure stop) für die Unterseite des Ofens umfassen.
Bei Konstruktionen dieses Typs ist es stets erforderlich, die Wafer aus den Kassetten, in denen sie zugeführt/abgeführt werden, in die Wafer-Gestelle bzw. aus ihnen heraus zu überführen.
Bei bisher bekannten Anlagen fand diese Überführung an der Schnittstelle zwischen der Kammer, in der die Reaktionseinrichtungen installiert war, und dem Speicher für die Kassetten statt. Das heißt, wenn die Fördereinrichtung zum Befördern der Wafer-Gestelle zu den Reaktionseinrichtungen stationär sind, wird an einer bestimmten Position das betreffende Wafer-Gestell, das sich am nächsten an dem erforderlichen Roboter befindet, in eine dazugehörige Kassette geladen bzw. aus ihr entnommen.
Es hat sich, wie oben angedeutet, herausgestellt, dass bei bestimmten Behandlungsprozessen die Kapazität der gesamten Anlage nicht mehr durch die Kapazität der verschiedenen Reaktionseinrichtungen bestimmt wird.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anlage zu schaffen, mit der die Kapazität weiter erhöht werden kann, ohne die Stellfläche zu vergrößern. Schließlich wird im Allgemeinen eine Anlage dieses Typs unter "Reinraum"-Bedingungen betrieben, unter denen Stellfläche besonders teuer ist.
In dem System gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zwischenspeicher zwischen dem Behandlungsbereich und der Speichereinrichtung vorhanden, die so ausgestattet ist, dass sie den Behälter aufnimmt, und es ist eine Überführungseinrichtung vorhanden, die den Behälter in die Behandlungskammer hinein und aus ihr heraus bewegt.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in Funktion die Wafer nicht direkt von den Wafer-Gestellen zu dem Kassetten-Speicher bewegt werden, sondern die Kassetten aus dem Speicher entnommen und in eine optimale Position zum Aufnehmen oder Abgeben der Wafer gebracht werden. Dadurch lässt sich die Kapazität weiter erhöhen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann der Zwischenspeicher für die Wafer-Gestelle, der oben beschrieben ist, sowohl zu der Reaktionskammer als auch zu dem Speicherbereich hin abgesperrt werden. Mit diesem Mittel kann ein Verriegelungsvorgang bewirkt werden.
Die Reaktionseinrichtungen können, wie bereits angedeutet, Öfen umfassen, es versteht sich jedoch, dass die Reaktionseinrichtungen jede beliebige andere Behandlung von Wafern ermöglichen, wie sie dem Stand der Technik nach offenbart ist.
Die Erfindung wird im Folgenden ausführlicher unter Bezugnahem auf eine veranschaulichende Ausführung erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt:
1 schematisch und teilweise freigelegt eine Anlage gemäß einer Ausführung der Erfindung; und
2 schematisch eine Draufsicht auf die Anlage in 1.
Die Anlage gemäß der Erfindung ist in ihrer Gesamtheit mit 1 gekennzeichnet. Diese Anlage umfasst ein Gehäuse 2 und wird im Allgemeinen in einem sogenannten "Reinraum" installiert. Zusätzlich zu Gehäuse 2 sind Trennwände 3, 4 und 5 vorhanden, wie insbesondere aus 2 ersichtlich wird. Gehäuse 2 begrenzt mit Trennwand 3 Reaktionsbereich bzw. -kammer 21. Eine Kammer 22, in der sich der Zwischenspeicher gemäß der Erfindung befindet, wird von Gehäuse 2 und den Trennwänden 3, 4 (sowie Verschluss 20) begrenzt. Eine Kammer 23 wird von den Trennwänden 4 und 5 sowie Gehäuse 2 begrenzt. 33 ist die Einleitkammer.
Zwei Reaktionseinrichtungen, die in diesem Fall Öfen 6, 7 umfassen, sind in Reaktionskammer 21 angeordnet. Die Öfen sind vertikal angeordnet, und Wafer-Gestelle, die mit 12 gekennzeichnet und mit Wafern 13 gefüllt sind, werden in die Öfen 6, 7 von unten in der vertikalen Richtung eingeführt. Zu diesem Zweck hat jeder Ofen einen Einführarm 14; der in der vertikalen Richtung bewegt werden kann. In der Zeichnung ist nur ein Einführarm 14 zu sehen. Das Wafer-Gestell 12 ist am Boden mit einem isolierenden Stopfen versehen, der nicht ausführlicher dargestellt ist, und der eine Dichtung zwischen dem Gestell und dem Ofen bildet. Spezielle Maßnahmen werden ergriffen, um den Betrieb im Ofen zu optimieren.
Eine Drehplattform 11, die mit Ausschnitten 15 versehen ist, ist angebracht. Diese Ausschnitte 15 sind so geformt, dass, wenn die Ausschnitte 15 in die ordnungsgemäße Position gebracht worden sind, Arm 14 sich nach oben und nach unten durch die Ausschnitte bewegen kann. Der Durchmesser des Bodens des Wafer-Gestells ist des Weiteren so, dass der Durchmesser größer ist als der Ausschnitt 15 in der Plattform 11, so dass, wenn sich der Arm 14 aus der in 1 dargestellten Position nach unten bewegt, das Wafer-Gestell 12 auf Drehplattform 11 aufgesetzt und in einem umgekehrten Vorgang wieder davon entfernt werden kann.
Die Wafer-Gestelle können sowohl Ofen 6 als auch Ofen 7 zugeführt werden. Es ist möglich, darin eine aufeinanderfolgende Behandlung durchzuführen. Es ist auch möglich, dass parallele Gruppen von Wafer-Gestellen ausschließlich mit Ofen 6 und ausschließlich mit Ofen 7 behandelt werden. Die Wafer-Gestelle müssen mit Wafern versehen sein. Schließlich werden Wafer 13 in (Transport-) Kassetten 10 zugeführt, die aus der Einleitkammer 33 über eine verschließbare Öffnung 34 mit Hilfe von Arm 31 in Speicher 8 gebracht werden. Arm 31 ist mit einer Auflagefläche 32 versehen, die Abmessungen hat, die etwas kleiner sind als die der Reihe von Ausschnitten 26 in den Drehplattformen 27. Eine Anzahl dieser Drehplattformen ist in der vertikalen Richtung in Lagereinrichtung 8 übereinander vorhanden. Arm 31 kann mit Hilfe der Höhenverstelleinrichtung 35 in der vertikalen Richtung bewegt werden. Arm 31 ist so angebracht, dass der Arm nicht nur Kassetten aus Einleitkammer 33 in Lagereinrichtung 8 aufnehmen und aus Lagereinrichtung 8 in Einleitkammer 33 entfernen kann, sondern dass es auch möglich ist, Kassetten aus Lagereinrichtung 8 zu Drehplattform 30 und von Drehplattform 30 zu Lagereinrichtung 8 zu bewegen. Die Drehplattform 30 ist so aufgebaut, dass bei Drehung die Kassette an Trennwand 4 angeordnet wird, an der eine Öffnung 37 hergestellt worden ist, so dass nach dem Öffnen der Kassetten mit Hilfe von Arm 24 Wafer nacheinander aus der betreffenden Kassette entnommen und in das Wafer-Gestell 12 eingelegt werden können, das sich in Kammer 22 befindet. Das Wafer-Gestell 12 wird von Gelenkarm 16 getragen, der mit einer Auflage 17 am Ende versehen ist, deren Abmessungen wiederum etwas kleiner sind als die der Ausschnitte 15. Dieser Arm 16 kann sich mit dem Wafer-Gestell durch eine verschließbare Öffnung in Trennwand 3 bewe gen. Ein Verschluss 20 ist vorhanden, damit Kammer 22 gegenüber den Kammern 21 und 23 abgeschlossen werden kann.
Die Behandlung einer großen Anzahl von Wafern kann wie folgt ausgeführt werden:
Die Bedienungsperson, die in 1 schematisch dargestellt ist, füllt einen Speicher 8, indem sie eine Anzahl von Kassetten einführt und Bedienvorgänge an Tafel 36 ausführt. Jede der Kassetten 10 wird aus der Einleitkammer 33 mit Hilfe von Arm 31 in die Speicherfächer 9 überführt, die für diese Kassetten in Speicher 8 vorhanden sind. Dies bedeutet, dass, beginnend mit der untersten Position zum Entnehmen der betreffenden Kassette 10 aus Kammer 33 über die Öffnung 34 die Kassette dann nach oben zur Bewegung in ein höheres Fach 9 des Speichers 8 bewegt werden kann. Durch Drehung des Speichers 8 ist es möglich, verschiedene Fächer mit Kassetten 10 zu füllen.
Nach dem Füllen von Speicher 8 ist kein weiterer menschlicher Eingriff bei der automatisierten Ausführung der Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich. Die betreffenden Kassetten 10 werden dann mit Arm 31 aus dem Speicher entnommen und auf Drehplattform 30 aufgelegt. Die Kassetten werden auf der Drehplattform gedreht und an Trennwand 4 positioniert. Mit Hilfe von Arm 24 werden die Wafer einzeln entnommen und in Wafer-Gestell 12 eingelegt, das sich auf Schwenkarm 16 befindet. Inzwischen kann sich die Drehplattform 11 in der Reaktionskammer 21 optimal hinsichtlich der an den im Inneren der Reaktionskammer 21 vorhandenen Wafer auszuführenden Behandlungsvorgänge bewegen. Nachdem Wafer-Gestell 12 in Kammer 22 gefüllt worden ist und für eine der Reaktionseinrichtungen 6, 7 verfügbar geworden ist bzw. verfügbar wird, wird Öffnung 19, die bis dahin geschlossen war, geöffnet, und das gefüllte Wafer-Gestell wird auf Drehplattform 11 aufgesetzt. Die Drehplattform bewegt sich dann sofort oder später, um eine Position, und ein gefülltes Wafer-Gestell 12 wird von Plattform 11 entfernt. Behandelte Wafer werden auf die gefüllte Plattform aufgesetzt. Die Wafer führen eine Bewegung entgegengesetzt zu der oben beschriebenen aus.
Damit ist es möglich, den Vorgang des Entfernens von Wafern von den Wafer-Gestellen in einem Bereich außerhalb von Behandlungskammer 21 durchzuführen. Das gleiche gilt für den Vorgang des Entnehmens der Wafer aus den Kassetten. Es ist nicht mehr erforderlich, dass sich Arm 31 bewegen können muss, um die Wafer nacheinander aus dem Speicher auf das Wafer-Gestell zu bewegen, sondern durch den Einsatz der Drehplattform 30 ist es möglich, gleichzeitig eine Anzahl von Wafern einschließlich der dazugehörigen Kassetten zu bewegen.
Es versteht sich, dass ohne eine nennenswerte Vergrößerung der Stellfläche der Anlage die Kapazität derselben erheblich vergrößert werden kann, und zwar mit Sicherheit bei Behandlungen relativ kurzer Dauer oder bei einer erheblichen Anzahl von Reaktionseinrichtungen, ohne dass der Kostenpreis entsprechend ansteigt.
Der Fachmann weiß, dass zahlreiche Abwandlungen an dem oben Beschriebenen möglich sind. So können beispielsweise zwei oder mehr Reaktionseinrichtungen vorhanden sein. Der Speicher kann anders aufgebaut sein, wobei desgleichen die verschiedenen Verschiebemechanismen je nach den Anforderungen angepasst werden können.

Claims

System zum Behandeln von Wafern, das umfasst: eine Behandlungskammer (21), die gegenüber der Umgebung abgeschlossen werden kann und die in ihrem oberen Bereich wenigstens zwei vertikale Reaktionseinrichtungen (6, 7) enthält, Behälter (12) zum Aufnehmen einer Reihe von Wafern (13), eine Hebeeinrichtung (14), die unter den vertikalen Reaktionseinrichtungen (6, 7) vorhanden ist, um die Behälter in der aufrechtstehenden Position von dem unteren Bereich der Behandlungskammer in die Reaktionseinrichtungen zu überführen und umgekehrt, wobei die Wafer darin horizontal ausgerichtet sind, eine Fördereinrichtung (11) zum Bewegen der Behälter (12) in einer horizontalen Ebene, wobei sie sich in der aufrechtstehenden Position zum Transport zu und von der Hebeeinrichtung befinden, Zusatzbehälter (10) für Wafer (13), eine Speichereinrichtung (8) zum Aufnehmen der Zuatzbehälter (10), eine erste Überführungseinrichtung (24) zum Bewegen der Wafer von den Zusatzbehältern zu den Behältern und umgekehrt, wobei ein Zwischenspeicher (22), der so eingerichtet ist, dass er die Behälter (12) empfängt, zwischen der Behandlungskammer (21) und der Speichereinrichtung (8) vorhanden ist, eine zweite Überführungseinrichtung (16) zum Bewegen der Behälter von dem Zwischenspeicher für Behälter zu der Fördereinrichtung und umgekehrt, wobei eine zweite Zwischenspeichereinrichtung (30) für die Zusatzbehälter zwischen dem Zwischenspeicher (22) für die Behälter und der Speichereinrichtung (8) für die Zusatzbehälter (10) angeordnet ist, und wobei eine dritte Überführungseinrichtung (31) vorhanden ist, um Zusatzbehälter von/zu der Speichereinrichtung zu/von dem zweiten Zwischenspeicher (30) für Zusatzbehälter zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (22) so ausgeführt ist, dass er die Behälter (12) in der aufrechtstehenden Position empfängt, so dass die Wafer in einer horizontalen Position gehalten werden, die zweite Überführungseinrichtung so ausgeführt ist, dass sie die Behälter in der aufrechtstehenden Position bewegt, und dass die Fördereinrichtung (11) in der Behandlungskammer angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Speicher (8) so ausgeführt ist, dass er die Zusatzbehälter (10) in der aufrechtstehenden Position aufnimmt, wobei die Wafer darin horizontal ausgerichtet sind, und wobei die erste Überführungseinrichtung (24) eine Auflagefläche für die Wafer umfasst, die sich im Wesentlichen horizontal erstreckt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fördereinrichtung (11) ein Karussell umfasst.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zwischenspeicher eine Kammer (22) umfasst, die gegenüber der Behandlungskammer (21) und der Speichereinrichtung (8) abgeschlossen werden kann.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Zwischenspeicher für Zusatzbehälter eine Drehplattform umfasst.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die vertikale Reaktionseinrichtung einen Ofen umfasst.
Baugruppe, die wenigstens zwei Systeme nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst, die aneinandergrenzend angeordnet sind.