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Beanspruchung
einer Priorität
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Die Anmeldung beansprucht die Priorität aus einer
vorläufigen
Anmeldung mit dem Titel "UNIVERSAL
MODULAR PROCESSING INTERFACE SYSTEM" ("Universales,
modulares Bearbeitungsinterfacesystem"), Anmeldung Nr. 60/316,722, eingereicht
am 31. August 2001, die im Wege der Bezugnahme hierin aufgenommen
wird.
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Querverweis zu verwandten
Anmeldungen
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1. U.S. Patentanmeldung Nr. 10/087,638, eingereicht
am 1. März
2002, mit dem Titel "UNIFIED FRAME
FOR SEMICONDUCTOR MATERIAL HANDLING SYSTEM" ("Einheitlicher
Rahmen für
ein Handhabungssystem für
Halbleitermaterial")
und 2. U.S. Patentanmeldung Nr. 10/087,092, eingereicht am 1. März 2002,
mit dem Titel "SEMICONDUCTOR MATERIAL
HANDLING SYSTEM" ("Handhabungssystem
für Halbleitermaterial").
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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein ein Waferübergabesystem.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen einheitlichen,
skalierbaren Rahmen oder eine Struktur, an die Komponenten eines
frontend-Moduls einer Anlage (equipment front end module EFEM) angebracht
werden, und eine Wafermaschine zum Übergeben von Wafern.
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Hintergrund
der Erfindung
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Standardisierte mechanische Schnittstellenaufnahmen
(Standard Mechanical Interface Pods SMIF-Pods) umfassen allgemein
eine Pod-Tür,
die zu einem Pod-Gehäuse
paßt,
um ein abgedichtetes Environment zur Verfügung zu stellen, in dem Wafer gelagert
und in das sie übergeben
werden können. Ein
Typ eines Pod ist eine einheitliche Frontöffnungsaufnahme (front opening
unified pode), die als FOUP 10 bezeichnet wird, in der
die Pod-Tür
in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, und die Wafer werden entweder
in einer Kassette gehalten, die an dem Pod-Gehäuse angebracht ist, oder in
zwei Gehäusen,
die in dem Pod-Gehäuse
montiert sind.
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Bei der Fabrikation der Halbleiterwafer
werden die SMff-Pods benutzt, um das Werkstück zwischen verschiedenen Werkzeugen
bei der Waferfabrikation zu transportieren. Diese Werkzeuge umfassen
Bearbeitungswerkzeuge zum Ausbilden integrierter Schaltkreise auf
den Wafern, meßtechnische Werkzeuge
zum Testen der Wafer, Sortierer zum Sortieren und Umordnen der Wafer
innerhalb eines oder mehreren SMIF-Pods und Beschickungsanlagen,
um im großen
Maßstab
SMIF-Pods zu lagern. Die Werkzeuge sind im allgemeinen in einer
Waferfabrikation in ein oder zwei Konfigurationen ausgelagert, einer Bay-
und Chase-Konfiguration
oder einer Ballroom-Konfiguration. In der ersteren Anordnung wird nur
die Werkzeugfront, einschließlich
dem Werkstück-I/O-Zugang,
in einem Reinraumenvironment der Klasse 1 oder besser gehalten.
In der Ballroom-Konfiguration sind die Werkzeuge in einem Cluster
entsprechend der Arbeitsschritte, die sie ausführen, angeordnet, wobei das
gesamte Werkzeug in dem Reinraumenvironment der Klasse 1 oder besser enthalten
ist.
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Die Werkzeuge innerhalb der Waferfabrikation
umfassen eine frontseitige Schnittstelle (front-end interface),
die Komponenten aufnimmt, welche die Übergabe der Werkstücke (d.
h. der Wafer) zwischen den Pods der Werkzeuge ausführen und überwachen.
Eine herkömmliche
frontseitige Einheit oder ein Frontend-Modul eines Gerätes (equipment
front end module EFEM) 20 ist in den 1 und 2 gezeigt. EFEMs 20 werden
im allgemeinen in einer Werkzeugfertigung gebaut und dann zu einer
Waferfabrikation versendet.
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Ein EFEM 20 umfaßt im allgemeinen
ein Gehäuse 22,
das an der Front des Werkzeugs befestigt ist, und ein Werkstückhandhabungsautomat 24,
der in dem Gehäuse
angebracht ist und in der Lage ist, eine x-, r-, θ-, z-Bewegung
auszuführen,
um das Werkstück
zwischen den Werkstückträgern, dem Werkzeug
und anderen Frontend-Komponenten zu übergeben. Der Automat 24 wird
im allgemeinen mit Ausgleichsschrauben montiert, welche das ebene Ausrichten
des Automaten 24 ermöglichen,
wenn das EFEM 20 einmal hergestellt und an einem Werkzeug
befestigt ist.
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Zusätzlich zum Automaten 24 umfaßt das EFEM
20 im allgemeinen eine oder mehrere Vorausrichter 26, um
den Betrieb einer Waferzentrieridentifikation, einer Nutausrichtung
und einer Ablesung von unsanften Marken auszuführen. Der oder die Vorausrichter 26 ist/sind üblicherweise
in dem Gehäuse 22 mit
Ausgleichsschrauben verschraubt, die ein ebenes Ausrichten des Vorausrichters
oder der Vorausrichter ermöglichen,
nachdem das EFEM 20 hergestellt und an dem Werkzeug befestigt
ist.
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Ein EFEM 20 umfaßt weiterhin
ein oder mehrere Ladezugangsbaugruppen 28 zum Aufnehmen eines
Werkstückträgers, zum Öffnen des
Trägers
und zum Überreichen
des Werkstücks
zu dem Automaten 24, um das Werkstück zwischen dem Träger und
an deren Bearbeitungswerkzeugen zu übertragen. Zum Bearbeiten von
300 mm Wafern wurde ein vertikal ausgerichteter Rahmen, der üblicherweise
als ein Box-Opener-Loader-Tool-Standard-Interface (oder "BOLTS"-Interface) bezeichnet wird, von Semiconductor
Equipment and Materials Internation ("SEMI") entwickelt.
Das BOLTS-Interface ist an dem Frontende eines Werkzeugs angebracht
oder als ein Teil davon ausgeformt und stellt standardisierte Montagepunkte
für die
an dem Werkzeug anzubringende Ladezugangsbaugruppe zur Verfügung. Das
U.S. Patent Nr. 6,138,721 mit dem Titel "Tilt and Go Load Port Interface Alignment
System" ("Tilt and Go-Ladezugangsinterface-Ausrichtsystem"), welches für den Besitzer
der vorliegenden Anmeldung eingetragen ist und im Wege der Bezugnahme
in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird, offenbart ein System
zum Justieren einer Ladezugangsbaugruppe in die korrekte Ausrichtung
an einem BOLTS-Interface und dem anschließenden Befestigen der Ladezugangsbaugruppe
an dem Interface.
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Nachdem der Automat 24,
der Vorausrichter 26 und die Ladezugangsbaugruppe 28 an
dem Gehäuse 22 montiert
wurden, wird das EFEM 20 zu der Waferfertigung transportiert
und an einem Werkzeug in der Fabrikation befestigt. Nachdem das
Werkzeug korrekt befestigt ist, werden die EFEM-Komponenten in dem
Gehäuse 22 über die
Ausgleichsschrauben ausgerichtet, und dem Automaten 24 werden
dann die Aufnahme- und Ablagepositionen gelehrt, die er benötigt, um
auf einen Werkstücktransfer
zwischen den Ladezugangsbaugruppen, den Vorausrichtern und dem Werkzeug
zuzugreifen. Das System zum Lehren der verschiedenen Aufnahme- und
Ablagepositionen für
den Automaten in dem Werkzeugfrontende ist offenbart in der U.S.
Patentanmeldung Nr. 09/729,463 mit dem Titel "Self Teaching Robot" ("Selbstlehrender
Automat"), die auf
den Besitzer der vorliegenden Anmeldung eingetragen ist und welche im
Wege der Bezugnahme hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
Wenn dem Automaten die Positionen einmal beigebracht wurden, werden
Seitenwände
an dem Gehäuse 22 angebracht,
um das Gehäuse
gegen die Umgebung im wesentlichen abzudichten.
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Beispielsweise umfassen herkömmliche EFEMs
viele separate und unabhängige
Werkstückhandhabungs-Komponenten,
die in einem zusammengesetzten Gehäuse angebracht sind. Das Gehäuse 22 umfaßt einen
strukturellen Rahmen, das mit mehreren an dem Rahmen befestigten
Wänden zusammengeschraubt,
zusammen hergestellt oder zusammengeschweißt ist. Nachdem das Gehäuse 22 zusammengesetzt
ist, werden die EFEM-Komponenten an verschiedene Wände befestigt.
Es ist ein Nachteil der EFEMs aus dem Stand der Technik, daß sich die
Gesamtsystemtoleranz mit jedem Rahmenteil, jeder Wand und jeder
Komponentenverbindung aufaddiert. Das Ergebnis ist, daß die zusammengebauten
EFEM-Komponenten schlecht ausgerichtet sind und in die richtige
Position zueinander justiert werden müssen. Dem Automaten 24 müssen außerdem die
relativen Positionen der Komponenten beigebracht werden, so daß die EFEM-Komponenten untereinander
Wechselwirken können.
Dieser Justier- und Lehrvorgang muß jedes Mal nach einer Justierung
von einer oder mehreren der EFEM-Komponenten erfolgen.
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Eine weitere Unzulänglichkeit
des Standes der Technik ist, daß die
EFEM-Komponenten
häufig von
verschiedenen Zulieferern hergestellt werden, jeder mit seinen eigenen
Steuerungs- und Kommunikationsprotokollen. Es müssen Schritte beim Zusammenbauen
die EFEM unternommen werden, so daß die Steuerungen der Komponenten
miteinander kommunizieren können
und die Komponenten miteinander interagieren können. Die separaten Steuerungen erschweren
außerdem
die Wartung und Erweiterung von Teilen und elektrischen Verbindungen,
die in dem EFEM zur Verfügung
gestellt werden. Weiterhin, insbesondere in der Ballroom-Konfiguration,
nimmt das konventielle EFEM viel Platz in einem Klasse-1-Reinraumenvironment
in Anspruch, wo der Raum teuer ist.
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Derzeitige 300 mm Halbleiter-EFEMs
umfassen verschiedene Hauptsubsysteme, einschließlich der SEMI E15.1 kompatiblen
Ladezugangsmodule (typischerweise 2 bis 4 pro Werkzeug). Beispielsweise
kann ein EFEM aus einem Waferhandhabungsautomaten und einer Lüfter-Filter-Einheit
bestehen, die an einem strukturellen Stahlrahmen befestigt ist,
und Wände
besitzt, um den Waferhandhabungsbereich zwischen den Ladezugängen und
den Bearbeitungswerkzeugen zu umschließen. Die Kombination dieser Komponenten
stellt eine Einrichtung zur Verfügung zum Übertragen
der Wafer zu einem FOUP 10 und von diesem weg und zwischen
dem FOUP und der oder den Waferankopplungsstelle(n) der Bearbeitungswerkzeuge
FOUPs werden über
Betreiber manuell geladen oder über
ein automatisches Materialhandhabungssystem (AMHS) automatisch geladen, das
zu dem Ladezugang gebracht wird oder von diesem weggenommen wird.
Es wurden Industriestandards hervorgebracht, die mehreren Anbietern
ermöglichen,
den Ladezugang, das FOUP 10 oder andere EFEM-Komponenten, die
in das System integriert werden, anzubieten.
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Die Ladezugangs-Komponente stellt
ein Standardinterface zwischen dem AMHS und dem Waferhandhabungsautomaten
in dem EFEM zur Verfügung.
Es stellt einen standardisierten Ort zum Einrichten des FOUP 10 zur
Verfügung,
schließt
an das FOUP 10 an, um die Vorderseite abzudichten, und öffnet und
schließt
die Tür,
um einen Zugriff auf die Wafer in dem FOUP 10 zu ermöglichen.
Die Abmessungen dieser Einheit sind alle in SEMI E15.1 spezifiziert.
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Der Ladezugang ist an dem Frontende über die
Schraubverbindung angebracht, die in SEMI E-63 festgelegt ist. Dieser
Standard definiert eine Oberfläche
und Montagelöcher,
an die der Ladezugang angebracht wird. Es ist definiert, an dem
Boden anzufangen, und geht 1386 mm über den Boden und ist etwa
550 mm breit pro Ladezugang. Im Ergebnis schließt der Ladezugang vollständig das
Bearbeitungswerkzeug von dem Betriebsgang in der Fertigung ab. SEMI
E-63 definiert außerdem
die Abmessungen des Ladezugangs an der Werkzeugseite, um die Austauschbarkeit
verschiedener Automatenhersteller sicherzustellen.
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Die wesentlichen Funktionen der Ladezugänge umfassen
die Aufnahme eines FOUP 10 von dem Fertigungs-AMHS und
das Übergeben
eines FOUP 10 zu dem Fertigungs-AMHS, das Bewegen des FOUP 10 zu
der Zugangsdichtungsfläche
und das Wegbewegen von dieser (Ankoppeln/Abkoppeln) und das Öffnen und
Schließen
der FOUP-Tür. Zusätzlich muß es Funktionen
ausführen,
wie das Verriegeln des FOUP 10 an die Vorschubplatte, das Verriegeln
und Entsperren der FOUP-Tür
und verschiedene Chargen-ID- und Kommunikations-Funktionen. Über SEMI
E15.1 sind alle diese Funktionen in einer einzelnen monolithischen
Baugruppe, die typischerweise als eine komplette Einheit an das
Werkzeugfrontende angebracht oder von diesem entfernt wird, enthalten.
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Der Ladezugang muß präzise zu dem Waferautomaten
ausgerichtet werden. Wenn mehrere Ladezugänge in dem System vorhanden
sind, müssen all
diese die Wafers in parallelen Ebenen bereitstellen. Üblicherweise
stellen die Ladezugänge
verschiedene Justierungsmöglichkeiten
zur Verfügung,
um die Wafer in dem FOUP 10 mit dem Automaten planparallel
auszurichten. Um die Zeit zu minimieren, die dazu aufgewandt wird,
den Automaten auf jede der 25 Waferpositionen in jedem
der FOUPs 10 zu kalibrieren, werden Spezialwerkzeuge und
Vorrichtungen zum Ausrichten bei allen Justierungen verwendet. Wenn
ein Ladezugang gegen einen neuen ausgetauscht wird, kann der Kalibrierungsvorgang
recht lange dauern.
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Zur Ausrichtung des Automaten auf
die Waferpositionen muß außerdem der
Türmechanismus zu
der Türöffnung und
dem Türdichtungsrahmen ausgerichtet
werden. Üblicherweise
wird dies wieder mit Vorrichtungen und Werkzeugen entweder an dem Werkzeugfrontende
oder off-line ausgeführt.
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Der Automat muß außerdem zu einem oder mehreren
Werkzeugablagepunkten angeglichen und zu diesen ausgerichtet werden.
Dies wird üblicherweise
manuell bewerkstelligt, indem den Automaten die Position gelehrt
wird und Justierungen zur Planarparallelität entweder an dem Frontende
oder an dem Werkzeug vorgenommen werden.
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Es ist die Kombination all dieser
Verhältnisse zwischen
dem Werkzeug, dem Automaten und den FOUPs 10, die das Einrichten
eines Werkzeugfrontendes so zeitaufwendig machen. Alle Komponenten werden üblicherweise
an einem Rahmen mit verhältnismäßig geringer
Präzision
angebracht, und es werden Justiermöglichkeiten verwendet, um diese
zu kompensieren. Die Ladezugänge
werden an der Frontseite montiert, und der Automat an der Grundseite,
die Lüfter/Filter-Einheit
(FFU) an der Oberseite und Verkleidungen an allen anderen offenen
Flächen,
um das Mini-Environment abzuschließen.
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Es wäre vorteilhaft, die Einstellungen
zwischen den Komponenten zu verringern und die Gesamtzeit zu reduzieren,
die benötigt
wird, um den Ladezugang auszurichten. Die vorliegende Erfindung liefert
einen solchen Vorteil.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist es, eine einheitliche Struktur oder einen Rahmen zur Verfügung zu
stellen, der präzise
mehrere kritische EFEM-Komponenten gemeinsam verbindet. In einer Ausführungsform
dient der Rahmen als eine einzelne Referenz zum Ausrichten der inneren
und äußeren EFEM-Komponenten.
In einer anderen Ausführungsform
sind die inneren und äußeren EFEM-Komponenten
in Bezug auf jede vertikale Strebe des Rahmens ausgerichtet.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden
Erfindung stellt eine einheitliche Struktur oder einen Rahmen zur
Verfügung,
die bzw. der in der Größe skalierbar
ist. In einer Ausführungsform
umfaßt
die einheitliche Struktur vertikale Streben, die an einem unteren und
einem oberen Tragelement befestigt sind. Die Anzahl der vertikalen
Streben und die Länge
der unteren und oberen Tragelemente hängt von der Anzahl der I/O-Zugänge in dem
EFEM ab. Ähnlich können die
Größe und der
Abstand der vertikalen Streben und der Tragelemente variieren, um
200 mm Wafer, 300 mm Wafer und 400 mm Wafer aufzunehmen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
besteht darin, die Ladezugang-Komponenten gegeneinander genau und
präzise
auszurichten. Vorzugsweise wird dieser Kalibrierungsprozeß mit einer
minimalen Anzahl von Justierungen ausgeführt. In einer Ausführungsform
sind alle inneren und äußeren EFEM-Komponenten
an einem einheitlichen Rahmen präzise
befestigt, so daß sie
sich gemeinsame Referenzpunkte teilen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
besteht darin, einen einheitlichen Rahmen zur Verfügung zu stellen,
der die Zugangstür/Trägertür-Baugruppe
von den mehreren inneren EFEM-Komponenten
trennt und isoliert. In einer Ausführungsform ist die Zugangstür/Trägertür-Baugruppe abgesenkt
hinein in einen separaten Luftstrom/Ablagebereich, der sich in dem
Mini-Environment befindet. Der Aufwewahrungsbereich schützt davor,
daß Partikel,
die zum Beispiel von einem Waferhandhabungsautomat erzeugt werden,
die Baugruppe kontaminieren.
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Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Waferträger-Kopplungs/Interface-Platte
zur Verfügung
zu stellen, die einfach von dem EFEM entfernt werden kann, um auf
das Innere des EFEM zuzugreifen. In einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die entfernbare Platte aus einem transparenten Material
hergestellt, so daß der Benutzer
jegliche Probleme oder Fehlfunktionen beobachten kann, die innerhalb
des Mini-Environments auftreten.
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Noch ein weiterer Aspekt vorliegenden
der Erfindung ist es, die Grundfläche des EFEM zu verringern.
In einer Auführungsform
wird das EFEM von einer rollbaren Auflage getragen, wobei die Unterseite
des EFEM gegenüber
dem Boden der Waferfabrikation erhöht ist. Der Bereich zwischen
dem Waferfabrikationsboden und dem EFEM kann als ein Wartungszugang
zu dem Bearbeitungswerkzeug dienen oder als ein Bereich, um darin
Hilfskomponenten anzuordnen.
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Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung
ist es, eine Wafermaschine zum Transportieren der Wafer zur Verfügung zu
stellen. In einer Ausführungsform
kann die Wafermaschine eine Zahl von Inspektions-, Markierungs und
meßtechnischen
Funktionen ausführen,
wodurch die Notwendigkeit für
separate Bearbeitungsstationen vermieden wird.
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Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung
ist es, eine Wafermachine zur Verfügung zu stellen, die die Wafer
innerhalb der verringerten Grundfläche des EFEM transferiert.
In einer Ausführungsform
umfaßt der
Waferantrieb einen Linearantrieb zum Bewegen der Wafer entlang einer
x-Achse, einen Vertikalantrieb zum Bewegen der Wafer in der z-Achse,
einen Radialantrieb zum Bewegen der Wafer entlang einer radialen
Achse und einen Drehantrieb zum Drehen des vertikalen und radialen
Antriebs um eine θ-Achse.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist es, eine lokale Filterung für verschiedenen Partikel zur
Verfügung
zu stellen, die in Mechanismen auf der Waferanmaschine erzeugt werden.
In einer Ausführungsform
ist eine Lüfter/Filter-Einheit
an dem Radialantrieb angebracht, um Partikel einzufangen, die von
dem Radialantrieb erzeugt werden. In einer anderen Ausführungsform
erzeugt ein Lüftungssystem
einen Luftstrom durch den Vertikalantrieb, um Partikel einzufangen,
die von dem Vertikalantrieb erzeugt werden. Diese lokalisierten
Lüfter/Filter-Einheiten
versuchen, die Partikel zu kontrollieren, die von dem Waferantrieb
erzeugt werden, indem die Partikel in ein Environment von "verunreinigter Luft" ausgestoßen werden
oder indem zuerst die Luft gefiltert wird bevor sie dann zurück in das
Environment der "verunreinigten
Luft" ausgestoßen werden.
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Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung
ist es, eine Wafermaschine zur Verfügung zu stellen, die Möglichkeiten
zum Zweifachaustausch und zum Ausrichten im Fluge aufweist. In einer
Ausführungsform weist
die Wafermaschine einen Schnellaustauschradialantrieb und eine Speichermöglichkeit
auf, um gleichzeitig zwei Wafer aufzubewahren und zu transferieren.
In einer anderen Ausführungsform
kann ein oberer Endeffektor einen ersten Wafer drehen und ausrichten,
während
ein zweiter Wafer aufbewahrt wird und/oder von einem unteren Endeffektor
transportiert wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung
ist es, eine Wafermaschine zur Verfügung zu stellen, die einen entfernbaren/austauschbaren
Gleitkörpermechanismus
aufweist. In einer Ausführungsform
umfaßt
der Gleitkörpermechanismus
integrierte Bearbeitungswerkzeuge, wie einen OCR-Leser, einen Ausrichter, einen
ID-Leser oder ein meßtechnisches
Werkzeug. Ein entfernbarer Gleitkörpermechanismus ermöglicht bei
einer Waferfabrikation durchgängig
die gleiche Wafermaschine einzusetzen, wobei lediglich ein Gleitkörpermechanismus
für jede
individuelle Bearbeitungsstation erworben werden muß.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung
besteht darin, einen Waferantrieb mit einem Vertikaleantrieb zur Verfügung zu
stellen, der oberhalb des θ-Antriebs
angeordnet ist. Solch ein Vertikalantrieb ist im wesentlichen in
dem Bereich des FOUP 10 angeordnet und verringert die Grundfläche der
Wafermaschine.
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Die vorliegende Erfindung stellt
all diese Vorteile zur Verfügung.
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Detaillierte
Zeichnungen der vorliegenden Erfindung
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Frontendbaugruppe
entsprechend dem Stand der Technik;
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2 ist
eine Draufsicht auf die Frontendbaugruppe, die in 1 gezeigt ist;
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3 ist
eine Seitenansicht einer herkömmlichen
Frontendbaugruppe entsprechend dem Stand der Technik;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Gitterstabstruktur
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine Teilexplosionsansicht der Gitterstabstruktur, die in 4 gezeigt ist;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines FOUP-Kopplungs-Interface entsprechend
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine perspektivische Teilexplosionsansicht einer Ausführungsform
der Gitterstabstruktur und der Frontenden-Ladekomponenten gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Wafermaschine,
die an einer Gitterstabstruktur entsprechend der vorliegenden Erfindung
befestigt ist;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Laufschiene
einer Wafermaschine, die an der Gitterstabstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung befestigt ist;
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10 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
des Frontendladeinterface entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
eine Teilexplosionansicht einer anderen Ausführungsform des integrierten
Mini-Environment und der Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine Seitenansicht des integrierten Mini-Environment und der Struktur,
wie in 11 gezeigt;
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13 ist
eine perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform mit Zentralverbindungsstruktur
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des integrierten
Mini-Environment und der Struktur entsprechend der vorliegenden
Erfindung;
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15 ist
eine hintere Ansicht des integrierten Mini-Environment und der Struktur,
die in 14 gezeigt ist;
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16 ist
eine Teilexplosionsansicht, die eine Ausführungsform des einheitlichen
Rahmens und des intergrierten Mini-Environment und der Struktur,
die in 15 gezeigt ist,
darstellt;
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17A bis 17B: 17A ist eine Draufsicht einer Ausführungsform
eines herkömmlichen
Waferhandhabungsautomaten, und 17B ist
eine Draufsicht eines Waferhandhabungsautomaten, der in 17A gezeigt ist, mit einem
ausgefahrenen Endeffektor entsprechend dem Stand der Technik;
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18 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Schnellaustausch-Wafermaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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19 ist
eine perspektivische Ansicht der Wafermaschine, die in 18 gezeigt ist, und stellt verschiedene
Komponenten der Antriebsmechanismen und den Mechanismus der vertikalen
Stange und des Gleitkörpers
dar;
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20 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Wafermaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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21 ist
eine perspektivische Ansicht der Wafermaschine, die in 18 gezeigt ist, und stellt den
Luftstrom dar, der von den Lüfter/Filter-Einheiten erzeugt
wird;
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22A bis 22D: 22A ist eine perspektivische Ansicht
einer anderen Ausführungsform
einer Wafermaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung, die
mit einem Radausrichter und einem ID-Leser auf dem Gleitkörpermechanismus
ausgestattet ist; 22B stellt
eine Draufsicht der Wafermaschine dar, die in 22A gezeigt ist;
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22C ist
eine Seitenansicht der Wafermaschine, die in 22A gezeigt ist; und 22D ist eine Rückansicht der Wafermaschine,
die in 22A gezeigt ist;
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23 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines oberen Endeffektors,
der in 22A gezeigt ist;
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24A bis 24C: 24A ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform
eines Rad-Endeffektor-Ausrichters,
wobei ein Wafer dargestellt wird, welcher von einem Rad gehalten
wird; 24B ist eine Schnittansicht
des Rad-Endeffektor-Ausrichters der 24A,
die den Wafer von dem Rad abgehoben und durch das Rad getragen zeigt; 24C ist eine Schnittansicht
des Rad-Endeffektor-Ausrichters, der in 24A gezeigt ist, und stellt einen Wafer
dar, der von dem Rad losgelassen wurde und zurück auf das Pad gesetzt wurde;
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25 ist
eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Wafermaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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26A und 26B: 26A ist eine perspektivische Ansicht
einer anderen Ausführungsform
des Radialantriebs und 26B eine
weitere Ausführungsform
des Radialantriebs;
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27A und 27B: 27A ist eine ebene Ansicht, welche die
Vorteile der Reichweite und des Schwenkbereichs der Wafermaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt, und 27B ist eine ebene Ansicht
eines herkömmlichen
Lineargleitautomaten, die den minimalen Abstand und die maximale
Reichweite darstellt, die benötigt
werden;
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28 stellt
beispielhaft eine Bewegungssequenz für den Schnellaustauschgleitkörper mit
einer aus der Mitte versetzten Drehachse entsprechend der vorliegenden
Erfindung dar;
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29A bis 29D: 29A ist eine perspektivische Ansicht
einer Ausführungsform
des Frontendladerinterface entsprechend der vorliegenden Erfindung; 29B ist eine Frontansicht
des integrierten Systems, das in 29A gezeigt
ist; 29C ist eine Seitenansicht
einer Ausführungsform
des Frontendladeinterface, das in 29A gezeigt
ist, 29D ist eine ebene
Ansicht einer Ausführungsform
des Frontendladeinterface, das in 29A gezeigt
ist;
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30A und 30B: 30A ist eine perspektivische Ansicht
einer Ausführungsform
des integrierten Systems, das an dem Bearbeitungswerkzeug montiert
ist, und 30B ist eine
Seitenansicht des integrierten Systems, das in 30A gezeigt ist;
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31 ist
eine Seitenansicht des integrierten Systems, das in den 30A und 30B gezeigt ist, und stellt dar, wie
das integrierte System einen Abstand für das temporäre Aufbewahren
des automatisierten Materialhandhabungssystems (AMHS) freigibt.
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32 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Wafermaschine.
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Detaillierte
Beschreibung der vorliegenden Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird nun
mit Bezug auf die 4 bis 31 beschrieben, die sich
allgemein auf ein Waferübergabesystem
beziehen. Die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden zur Fabrikation von 300 mm Halbleiterwafern
verwendet. Die vorliegende Erfindung kann auch von zu Halbleiterwafern
unterschiedlichen Werkstükken
verwendet werden, wie z.B., Retikel, Flachbildschirme und magnetische
Speicherdisks. Die vorliegende Erfindung kann auch benutzt werden bei
der Fabrikation von Werkstücken,
die größer oder kleiner
als 300 mm sind, wie beispielsweise 200 mm und 150 mm. Obgleich
die vorliegende Erfindung vorzugsweise in einem FOUP-System betrieben
wird, ist darüberhinaus
zu verstehen, daß die
vorliegende Erfindung auch mit anderen Werkstücktransportsystemen betrieben
werden kann, einschließlich
bei offenen Waferkassettensystemen.
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Einheitliche
Gitterstabstruktur
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Die Gitterstabstruktur 100 basiert
auf der Idee, daß ein
einzelner einheitlicher Rahmen oder eine Struktur als ein Basisunterbau
für ein
EFEM dient. Dieser Unterbau kann in gleicher Ausführung mehrfach
hergestellt werden, um die Kosten des Systems zu senken, und ermöglicht,
die EFEM-Komponenten an den Rahmen zu montieren, um die Ausrichtung
zu vereinfachen. Diese Struktur oder der Rahmen 100 minimiert
den Raumbedarf, der von einem Frontendladewerkzeug benötigt wird.
Ein Rahmen oder eine Struktur minimiert außerdem die Zeit zum Ausrichten
und vereinfacht wesentlich den Zugang zu Komponenten, die innerhalb
des Frontendwerkzeugs angeordnet sind, für Instandhaltungsarbeiten oder
Wartungen, die benötigt
werden.
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Die 4 und 5 stellen eine bevorzugten Ausführungsform
der einheitlichen Gitterstabstruktur 100 dar. Die Gitterstabstruktur 100 umfaßt mehrere vertikale
Streben 102, die mit einem oberen Kanal oder Tragelement 104 und
einem unteren Kanal oder Tragelement 106 miteinander verbunden
sind. Jede vertikale Strebe 102 besitzt eine nach innen
weisende Seite 108 und eine nach außen weisenden Seite 110. Wie
in den 4 bis 10 gezeigt ist, besitzt jede vertikale
Strebe 102 vorzugsweise einen im wesentlichen rechteckigen
Querschnitt. Es ist ein rechteckiger Querschnitt bevorzugt, bei
dem die nach außen weisende
Seite 110 jeder vertikalen Strebe 102 eine Dichtung mit
jeder EFEM-Komponente bildet, die an der vertikalen Strebe 102 befestigt
ist. Der rechteckige Querschnitt jeder vertikalen Strebe 102 stellt
auch sicher, daß das
obere Tragelement 104 und das untere Tragelement 106 bündig mit
der nach innen weisenden Seite 108 und der nach außen weisenden Seite
110 abschließen,
wenn sie mit jeder vertikalen Strebe 102 verbunden sind.
Es liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung, daß die vertikale
Strebe 102 einen anderen Querschnitt aufweist, wie z.B., aber
nicht ausschließlich,
rund oder oval.
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In der bevorzugten Ausführungsform
umfaßt die
Gitterstabstruktur 100 in erster Linie eine Metallblechkomponente
mit einigen maschinell bearbeiteten Komponenten, wo es die Präzision erfordert.
Das Metallblech wird in einer Art und Weise implementiert, die vorteilhaft
die Präzision
ausnutzt, die durch verschiedene Gesichtspunkte dieser Herstellungstechnik
erlangt werden kann. Beispielsweise stellen die Längsabkantungen
in dem oberen Tragelement 104 und dem unteren Tragelement 106,
die eine U-Form bilden, eine sehr steife Referenz zur Ausrichtung
der vertikalen Streben 102 zur Verfügung. In einer bevorzugten
Ausführungsform
sind in dem unteren und oberen Kanal 104 und 106 Löcher 120 und 122 ausgestanzt,
um weiterhin eine gute Ausrichtung von Loch zu Loch zwischen jeder
vertikalen Strebe 102 und dem unteren und oberen Kanal 104 und 106 zu
garantieren.
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Die Metallblechkomponenten dienen
auch der Funktion als Außenverblendungen
oder Montageflächen
(nachfolgend beschrieben) für
das System, sowie als struktureller Träger. In aktuellen EFEM-Systemen
ist das Metallblech üblicherweise für nicht
strukturelle Wände
reserviert, die lediglich für
einen kosmetischen Abschluß und
eine Einfassung sorgen. Durch das Einbringen des Metallblechs in
verschiedene der strukturellen Komponenten können die Materialkosten für das EFEM
wesentlich reduziert werden.
-
Das obere Tragelement 104 ist
mit dem oberen Abschnitt 114 jeder vertikalen Strebe 102 verbunden,
während
das untere Tragelement 106 mit dem unteren Abschnitt 112 jeder
vertikalen Strebe 102 verbunden ist. Demgemäß stellt
die Gitterstruktur 100 eine sehr stabile und torsions-
und biegesteife Struktur zur Verfügung, um das Frontendladesystem darauf
auszubilden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden das oberen
Tragelement 104 und das untere Tragelement 106 aus
einem einzelnen Stück
eines Metallblechs hergestellt. Die Abkantungen in dem Metallblech
zur Erzeugung des oberen Tragelements 104 sind durch die
Breite des oberen Abschnitts 114 jeder vertikalen Strebe 102 bestimmt, so
daß die
Breite des U-förmigen
oberen Tragelements 104 im wesentlichen gleich zu der Breite des oberen
Abschnitts 114 jeder vertikalen Strebe 102 ist. Ähnlich ist
die Breite des unteren U-förmigen
Tragelements 106 vorzugsweise im wesentlichen gleich zur
der Breite des unteren Abschnitts 112 jeder vertikalen
Strebe 102. Es ist beabsichtigt, daß jedes Tragelement 104 und 106 mit
der nach innen gerichteten Seite 108 und der nach außen gerichteten
Seite 110 jeder vertikalen Strebe 102 bündig abschließt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der unterer Abschnitt 112 jeder vertikalen Streben 102 breiter
als der obere Abschnitt 114 jeder vertikalen Strebe 102.
Wie man am besten in den 4 und 5 sieht, ist in der Gitterstabstruktur 100 jede
vertikale Strebe 102 in vertikaler Orientierung ausgerichtet,
so daß jede
vertikale Strebe 102 im wesentlichen parallel zu allen
anderen liegt. Jede Strebe 102 ist mittig um vorzugsweise
505 mm beabstandet, welches der geringste erlaubte Abstand für benachbarte
Ladezugänge
nach SEMIE-15.1 ist. Es liegt im Umfang und der Idee der Erfindung,
daß die
vertikalen Streben 102 mit veränderlichen oder ungleichen
Distanzen beabstandet sind.
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Um eine starre Struktur sowohl in
der Torsions- als auch in der lateralen Richtung zur Verfügung zu
stellen, ist jede vertikale Strebe 102 sowohl mit dem oberen
Tragelement 104 als auch mit dem unteren Tragelement 106 verbunden.
Jede vertikale Strebe 102 ist zwischen dem oberen Tragelement 104 und
dem unteren Tragelement 106, wie in 4, gezeigt angeordnet. Wie vorhergehend
beschrieben ist jede vertikale Strebe 102 mit Montagelöchern 120 und 122 in
dem oberen Tragelement 104 und dem unteren Tragelement 106 ausgerichtet.
Beispielsweise ist jede vertikale Strebe 102 mit dem oberen
Tragelement 104 durch eine Schraube oder einen Stift gesichert,
der an dem oberen Abschnitt 114 der vertikalen Strebe 102 (d.
h. durch das Montageloch 120) befestigt ist, und wenigstens
eine Schraube oder ein Stift ist an der Vorderseite 110 oder
der Rückseite 108 befestigt.
Jede vertikale Strebe 102 muß außerdem an dem unteren Tragelement 106 befestigt
sein. Nur beispielsweise ist eine Schraube oder ein Stift an dem
unteren Abschnitt 112 jeder vertikalen Strebe 102 (d.
h. durch das Montageloch 122) befestigt und wenigstens
eine Schraube oder ein Stift ist sowohl an der Vorderseite 110 als
auch an der Rückseite 108 befestigt.
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Die U-förmige Konfiguration des oberen
Tragelements 104 und des unteren Tragelements 106 schützt weiterhin
vor einem Drehen einer beliebigen vertikalen Strebe an ihrem Ort.
Obgleich der obere Kanal 104 und der untere Kanal 106,
wie in den 4 und 5 gezeigt, aus einem einzelnen
Stück eines
Metallblechs hergestellt sind, liegt es im Umfang und in der Idee
der Erfindung, daß das
obere Tragelement 104 und das untere Tragelement 106 aus mehreren
Materialstücken
hergestellt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie man am besten in 5 sieht, weisen das obere
Tragelement 104 und das untere Tragelement 106 gelochte
Oberflächen
auf. Die gelochten Oberflächen
des oberen Tragelements 104 und des unteren Tragelements 106 ermöglichen
das Durchströmen
von Luft aus einer Lüfter/Filter-Einheit 105 (FFU)
(s. 10).
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Wenn das untere Tragelement 106 an
der vertikalen Strebe 102 befestigt ist, bildet es eine frontseitige
Montagefläche 118 und
eine rückseitige Montagefläche 116,
an der verschiedene EFEM-Komponenten montiert werden können (s. 6 bis 10). Im allgemeinen bildet die Gitterstabstruktur 100 wenigstens
drei parallele und kolineare Montageflächen: die Frontseite 110 des
oberen Abschnitts 112, die fronseitige Montagefläche 118 und die
rückseitige
Montagefläche 116.
Wie später
beschrieben wird, werden die EFEM-Komponenten an einer dieser drei
Flächen
befestigt. Diese drei Flächen
weisen ein bekanntes räumliches
Verhältnis zwischen
ihnen auf, und Komponenten, die an diese Flächen montiert werden, können mit
minimalen Justierungen ausgerichtet werden oder es ist überhaupt keine
Justierung erforderlich.
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Das untere Tragelement 106 bildet
außerdem
einen Luftstrombereich 121, der zwischen der frontseitigen
Montagefläche 118 und
der rückseitigen Montagefläche 116 angeordnet
ist. Dieser Luftstrombereich 121 ist dafür konstruiert,
ein FOUP-Türöffnungs/schließungs-Modul 139 aufzunehmen,
das von der Zugangstüröffnung weggerichtet
wurde und in den Luftstrombereich 121 abgesenkt wurde.
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Die Isolierung des FOUP-Türöffnungs-/schließungs-Moduls 139 von
dem Bereich der Wafermaschine 300 hat viele Vorteile. Beispielsweise
wird ein einzelner Luftstrom, der von einem FFU 150 erzeugt
wird, in zwei getrennte Luftströme aufgeteilt.
Ein Luftstrom wird zu dem FOUP-Türöffnungs-/schließungs-Modul 139 geleitet,
während
ein zweiter separater Luftstrom direkt in den Wafermaschinenbereich
eingeleitet wird. Die zwei getrennten Luftströme sorgen für ein reines Environment der FOUP/Zugangstür-Baugruppe 139,
im Vergleich zu einem einzelnen Luftstrom, der sowohl über den
Wafermaschinenbereich als auch über
das FOUP-Türöffnungs-/schließungs-Modul 139 zirkuliert.
Wenn lediglich ein einzelner Luftstrom sowohl die Wafermaschine 300 als
auch die FOUP-Baugruppe 130 passiert, können Partikel, die von der
Wafermaschine 300 erzeugt werden, die FOUP/Pod-Tür-Baugruppe 139 kontaminieren.
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Die rückseitige Montagefläche 116 des
unteren Tragelements 106 wirkt außerdem als eine Schutzbarriere
zwischen dem FOUP-Türöffnungs-/schließungs-Modul 139 und
dem Wafermaschinenbereich. Die rückseitige
Montagefläche 116 schütz davor,
daß Partikel,
die von der Wafermaschine 300 erzeugt werden, den Luftstrombereich 121 erreichen,
in dem das FOUP-Türöffnungs/-schließungs-Modul 139 aufbewahrt
ist. Die rückseitige Montagefläche 116 ermöglicht außerdem,
daß die Wafermaschine 300 lokale
Filter- und Entlüftungssysteme
aufweist, die "verunreinigte" Luft, die Partikel
enthält,
unter die Waferebene ausstößt, während sie
das FOUP-Türöffnungs-/schließungs-Modul 139 nicht
kontaminiert (nachfolgend beschrieben).
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Die Gitterstabstruktur 100,
wie sie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist als ein
Vier-FOUP-I/O-Zugang-EFEM
konstruiert. Es liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung, daß das EFEM
beliebig viele I/O-Zugänge
umfaßt.
Zusätzlich
kann das EFEM Abstands- oder Leer-Zugänge umfassen, die zwischen jedem
I/O-Zugang angeordnet sind, durch die Wafer transportiert werden.
Wie vorhergehend erwähnt,
ist die Gitterstabstruktur 100 skalierbar. Die Zahl der vertikalen
Streben 102 und die Länge
des oberen Tragelements 104 und des unteren Tragelements 106 können modifiziert
werden, damit sie zu der I/O-Zugangs-Konfiguration passen, die für das EFEM erforderlich
ist.
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Jede vertikale Strebe 102 weist
außerdem eine
Nockenführung 124 auf,
die in die seitliche Fläche
eingearbeitet ist. Die Nocke 124 wirkt als eine Führung oder
ein Kanal zum Führen
des FOUP-Türöffnungs-/schließungs-Modul 139 nach
hinten von dem FOUP weg und nachfolgend nach unten in den Luftstrombereich 121.
Die Bewegung der Zugang/Pod-Tür-Baugruppe 139 kann über eine
Motorbaugruppe (nicht gezeigt) gesteuert werden, die in der Bearbeitungsstation
angeordnet ist. Solch eine Motorbaugruppe ist aus dem Stand der
Technik bekannt und erfordert keine weitere Offenbarungen. Es liegt
im Umfang und in der Idee der Erfindung, die FOUP-Tür 12 und
die Zugangstür 140 in
den Aufbewahrungsbereich 121 mechanisch zu führen und
zu bewegen.
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Das FOUP-Kopplungs-Interface, das
in den 6 und 7 dargestellt ist, zeigt
verschiedene EFEM-Komponenten, die an der Gitterstabstruktur 100 montiert
sind. Nur beispielhaft können
die Komponenten eine Wafermaschine oder einen Automaten 300,
eine FOUP-Träger-Baugruppe 130,
eine FOUP-Kopplungs/Isolations-Platte 138 und eine Zugangstür 140 umfassen.
Die FOUP-Träger-Baugruppe 130 umfaßt einen
FOUP-Vorschubträger 132,
ein FOUP-Vorschubmodul 133 und eine FOUP-Trägerplatte 134.
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Um das Werkstück von dem FOUP 10 in
das Mini-Evironment (siehe 10 – "Klasse-1-Bereich") zu übertragen,
wird ein FOUP 10 manuell oder automatisch auf eine Zugang-Vorschubplatte 134 geladen,
so daß die
FOUP-Tür
zur Tür 140 des
Ladezugangs weist. Eine herkömmliche
Ladezugangstür 140 umfaßt ein Paar
Einklinkschlüsssel,
die in einem entsprechenden Paar von Schlitzen in der Tür-Einklink-Baugruppe
aufgenommen werden, die in der FOUP-Tür montiert ist. Ein Beispiel
eines Türeinklinkung
in einer FOUP-Tür,
die dafür
eingerichtet ist, solche Einklinkschlüssel aufzunehmen und mit diesen
zusammenzuwirken, ist in dem US-Patent Nr. 6,188,323 mit dem Titel "WAFER MAPPING SYSTEM" ("WAFER ABBILDUNGSSYSTEM"), veröffentlicht
auf Rosenquiest et al., wobei das Patent auf den Besitzer der vorliegenden
Erfindung übertragen
ist und das Patent im Wege der Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit
aufgenommen wird, offenbart. Zusätzlich
zum Entkoppeln der FOUP-Tür
von dem FOUP-Gehäuse,
verriegelt auch das Drehen der Einklinkschlüssel die Schlüssel in
ihren entsprechenden Schlitzen der FOUP. Üblicherweise gibt es zwei Paare
von Einklinkschlüsseln
und Schlitzen, wobei jedes der Paare strukturell und operativ identisch
ist.
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Eine Pod-Vorschubplatte 134 umfaßt typischerweise
drei kinematische Pins 135 oder andere Erkennungmerkmale,
die in die entsprechenden Schlitze auf der Unterseite des FOUP 10 passen,
um eine feste und wiederholbare Position der Unterseite des FOUP 10 auf
der Vorschubplatte 134 festzulegen. Wenn ein FOUP 10 einmal
auf der Zugangs-Vorschubplatte 134 erfaßt ist, wird das FOUP 10 zu
der Zugangstür 140 vorgeschoben,
bis die FOUP-Tür
in Kontakt mit der Zugangstür 140 kommt oder
nahe zu dieser liegt. Es ist wünschenswert,
die Vorderseiten der entsprechenden Türen in Kontakt miteinander
zu bringen, um Partikel einzufangen und um für einen dichten Sitz des Zugangstür-Einklinkschlüssels in
dem FOUP-Türschlüssel-Schlitz
sicherzustellen. Die US Patentanmeldung Nr. 09/115,414 mit dem Titel "POD DOOR TO PORT
DOOR RETENTION SYSTEM" ("RÜCKHALTESYSTEM FÜR EINE POD-TÜR ZU EINER
ZUGANGSTÜR") und die U.S. Patentanmeldung
Nr. 09/130,254 mit dem Titel "POD TO
PORT DOOR RETENTION AND EVACUATION SYSTEM" ("RÜCKHALTE-
UND EVAKUIERUNGSSYSTEM FÜR
EINE POD-ZUGANGSTÜR") von Fosnight et
al. offenbart Systeme, die eine dichte, saubere Schnittstelle zwischen
den Türen
DES FOUP 10 und des Zugangs sicherstellen. Diese Anmeldungen
sind auf den Besitzer der vorliegenden Erfindung übertragen
und werden beide im Wege der Bezugsnahme in ihrer Gesamtheit hierin
aufgenommen.
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Wenn die Türen des FOUP 10 und
des Zugangs gekoppelt sind, bewegen Linearund/oder Drehantriebe
in dem EFEM die Türen
des FOUP 10 und des Zugangs zusammen in das Innere des EFEM
und anschließend
von der Ladezugangsöffnung
weg, so daß das
Werkstück
danach für
die Wafermaschine 300 zugänglich gemacht werden kann. Wie
in 10 gezeigt ist, ist
die Zugangstür 140 an der
FOUP-Tür
befestigt und eine Steuerung betätigt einen
Gleitmechanismus, um die Türen
des Trägers und
des Zugangs entlang der Nocke 124, die in jeder vertikalen
Strebe 102 angeordnet ist, zu verschieben. Die Nocke 124 führt die
ineinander verriegelten Türen
des Trägers
und des Zugangs vertikal nach unten in den Luftstrombereich 121 des
unteren Tragelements 106. Wie vorhergehend erwähnt, sind
die Zugangstür 140 und
die FOUP-Tür
von dem Rest des Klasse-1-Bereichs isoliert, während sie in dem Luftstrombereich 121 aufbewahrt
werden. Die Konstruktion des linearen Gleit- und des Drehantriebes
(nicht gezeigt) sind aus dem Stand der Technik bekannt und erfordern
keine weitere Offenbarung. Der lineare Gleitmechanismus kann ein
lineares Lager und einen Antriebsmechanismus umfassen. Z. B. kann
das linear Lager ein Kugellager oder ein Luftlager umfassen. Ähnlich kann
der Antriebsmechanismus einen Motor mit einer Nockenführungsschraube,
einem Riemenantrieb oder einen Linearmotor umfassen. Der Drehantrieb
kann z.B. einen Getriebemotor, einen Direktantrieb, einen Riemenantrieb
oder vergleichbar Einrichtungen umfassen.
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Nachdem die Türen des FOUP 10 und
des Zugangs von der Kopp-lungs/Isolationsplatte 138 entfernt
sind, kann die Wafermaschine oder der Automat 300 Werkstücke in das
Werkzeugfrontende transferieren, ohne von den aufbewahrten Türen des FOUP 10 oder
des Zugangs gestört
zu werden. Wenn die Bearbeitung an einer Werkstückcharge an dem Werkzeug beendet
ist und die Werkstücke
zu dem FOUP 10 zurückgekehrt
sind, betätigt
die Steuerung wieder den Antrieb und den Gleitmechanismus, um die
Türen zurück in den
I/O-Zugang zu bewegen, worauf die FOUP-Tür zu dem FOUP 10 verschoben
und daran gesichert wird.
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Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 ist
auf der Frontseite 110 jeder vertikalen Strebe 102 befestigt.
Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 isoliert den Innenbereich
(Klasse 1 oder "reiner" Bereich) des Werkzeugfrontendes
von der äußeren Umgebung oder
vom Außenbereich.
Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 stellt außerdem eine
Anschlußebene zur
Verfügung,
auf die das FOUP 10 auf einen engen und einstellbaren Abstand
(z.B. von 0 bis 5 mm Abstand) vorgeschoben wird. Die Platte 138 bildet
eine Hilfsdichtung mit dem FOUP 10 und der Zugangstür 140.
Eine Hilfsdichtung ermöglicht,
daß ein
Abstand zwischen der Platte 138 und dem FOUP 10 besteht, aber
immer noch eine luftdichte Abdichtung zwischen der Platte 138 und
dem FOUP 10. Die luftdichte Abdichtung zwischen der Platte 138 und
dem FOUP 10 ist wünschenswert,
um eine Gasleckage aus dem Klasse-1-Bereich zu vermeiden oder um
das inerte Environment des Ladezugangs-Interface aufrechtzuerhalten.
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Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 wird vorzugsweise
aus einem einzelnen Materialstück hergestellt,
welches ein oder mehrere FOUP-Öffnungen
umfaßt,
die darin maschinell (spanabhebend) eingearbeitet sind. Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 umfaßt Registrierungslöcher 144,
um sie genau gegenüber
jeder vertikalen Strebe 102 anzuordnen. Dies sorgt für eine maschinell
bearbeitete, präzise Beziehung
zwischen allen Öffnungen
des FOUP 10 für
das EFEM. Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 kann außerdem einzelne
Materialteile umfassen, die an jeder vertikalen Strebe 102 unter
Verwendung der gleichen Referenzmerkmale montiert sind. Die Platte 138 kann
aus Materialien hergestellt werden, die, nicht ausschließend, Kunststoff,
Metall, Metallblech oder sogar Glas umfassen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Kopplungs/Isolations-Platte 138 aus einem klaren Material,
wie Polycarbonat, maschinell hergestellt. Das maschinelle Herstellen
der Kopplungs/Isolations-Platte 138 aus einem klaren Material
sorgt für den
zusätzlichen
Vorteil, daß es
möglich
ist, in das Mini-Environment oder den Klasse-1-Bereich zu sehen,
während
das Werkzeug in Betrieb ist. Das aktuelle E15-Load-Port/SEMI E63
Bolts Interface besitzt dieses Merkmal nicht. Die Kopplungs/Isolations-Platte 138 besitzt
keinerlei strukturelle Merkmale und kann daher an jede vertikale
Strebe 102 der Gitterstruktur 100 mit lediglich
wenigen Schrauben und/oder Stiften befestigt werden. Dadurch kann
die Kopplungs/Isolations-Platte 138 einfach entfernt werden.
Da weiterhin keine der EFEM-Komponenten
in Bezug auf die Kopplungs/Isolations-Platte 138 ausgerichtet
ist, kann die Kopplungs/Isolations-Platte 138 von dem EFEM
entfernt werden, ohne die Einstellung oder die Justierung der EFEM-Komponenten,
wie die Zugangstür 140,
die FOUP-Vorschubplatte 134 oder die Wafermaschine 300,
zu stören. Dies
stellt ein einfaches Verfahren zur Verfügung für einen besseren Zugang zu
dem "reinen" Bereich (Klasse-l-Bereich
in 10) des EFEM für einen
Service, zu Wartungsarbeiten oder zur Fehlerbehebung.
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8 stellt
eine Wafermaschine 300 dar, die an der Gitterstabkonstruktion 100 montiert
ist. In dieser Ansicht wird deutlich gezeigt, daß die Wafermaschine 300 sich
linear bewegen kann, um auf allen I/O-Zugänge des EFEM zuzugreifen. Die
Wafermaschine 300 bewegt sich entlang eines Schienenausbaus 302,
der an der hinteren Montagefläche 116 des unteren
Tragelements 106 montiert ist. In dieser Ausführungsform
ist der Linearantrieb 302 als ein Riemenantrieb gezeigt.
Es liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung, daß der Linearantrieb 302 andere Antriebssysteme
umfaßt,
die beispielsweise, aber nicht beschränkend, einen Direktantrieb,
einen Linearmotor, einen Kabelantrieb oder einen Kettenantrieb umfassen.
Die Komponenten der Wafermaschine 300 werden später beschrieben.
Solche Antriebssysteme sind im Stand der Technik gut bekannt und
erfordern keine weitere Offenbarung.
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9 stellt
weitere Details des in 8 gezeigten
Schienensystems 302 dar, das an der Gitterstabstruktur 100 montiert
ist. Das Schienensystem 302 umfaßt eine obere x-Schiene 310,
eine untere x-Schiene 312 und eine Laufwagenführung 311,
die alle an der hinteren Montageplatte 118 des unteren Kanals 106 montiert
sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die obere x-Schiene 310 und die untere x-Schiene 312 rund
oder röhrenförmig und
im wesentlichen parallel zueinander. Ein x-Laufwagen 304 greift
in die obere x-Schiene 310, die untere x-Schiene 312 und
in die Laufwagenführung 311 ein. Die
obere und die untere x-Schiene 310 und 312 dienen
auch als der Hauptträger
für die
Wafermaschine 300.
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9 stellt
auch eine Steuerbox 147 dar, die vorzugsweise unterhalb
der FOUP-Vorschub-Baugruppe 130 angeordnet
ist. Das EFEM benötigt
mehrere elektrische Steuereinrichtungen (z.B. Steuerleitungen, PCBs,
etc.). Es wäre
ein Vorteil, wenn man zur Wartung und zur Reparatur auf diese Einrichtungen
einfach zugreifen kann. Die Steuerbox 147 stellt einen
Bereich zur Montage elektrischer Einrichtungen zur Verfügung. In
einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt die Steuerbox 147 eine schwenkbare Frontabdeckung,
die heruntergelassen werden kann, um im Inneren auf die elektrischen
Komponenten zuzugreifen. In der Steuerbox sind mehrere der elektrischen
Komponenten und der Steuersystem angeordnet, die erforderlich sind,
um die EFEM-Komponenten mit Strom zu versorgen und zu betreiben.
Es ist beabsichtigt, daß auf
diese elektrischen Komponenten zu Wartungszwecken einfach zugegriffen
werden kann. Daher ist die schwenkbare Frontabdeckung der Steuerbox 147 durch
wenige Schrauben oder Stifte befestigt, die entfernt werden können und
es ermöglichen,
die Frontabdeckung nach unten zum Boden der Fertigung zu schwenken.
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Wie in den 10 und 30 bis 31 gezeigt ist, stellt die
Architektur der Gitterstabstruktur 100 eine Möglichkeit
zur Verfügung,
die Grundfläche
des EFEM zu minimieren und das Reinraumvolumen des Systems zu abzudichten,
während
die Gesamtsystem-Präzision
immer noch erhalten wird. Die FFU 150 ist auf den oberen
Kanal 104 und eine Werkzeuggrenzfläche 154 montiert und
mit diesen abgedichtet und bildet die Oberseite des EFEM. Die vordere
Abdichtung wird durch die Montage der Kopplungs/Isolations-Platte 138 auf
die Frontseite 110 jeder vertikalen Strebe 102 erreicht.
Eine Metallblechwand 152, welche vorzugsweise eine gelochte
Oberfläche
bildet, ist an dem unteren Tragelement 106 montiert, wodurch
die Unterseite des EFEM gebildet wird. Die Wand 152 wirkt
auch als eine Entlüftungsplatte,
welche es ermöglicht,
daß die
Entlüftungsströmung von
sowohl der FFU 150 als auch der Wafermaschine 300 in
die äußere Umgebung
auströmen kann.
Jede Seite des EFEM ist mit Abschlußplatten 156 abgedichtet,
die mit der Gitterstabstruktur 100 (s. 30), der Werkzeug-Interface-Wand 154, der Wand 152 und
dem FFU 150 verbunden und abdichtend sind. Wie in 10 gezeigt ist, führt die
Reinluftströmung
aus der FFU 150 und der Gleitkörper-FFU 420 durch
das Mini-Environment oder den Klasse-l-Bereich und durch die untere
Wand 152 und den unteren Kanal 106. Der Luftstrom,
der aus der Z-Schlitz-Lüftung 354 (nachfolgend
beschrieben) entweicht und der Partikel enthält, die durch den Vertikalantrieb 380 erzeugt
werden, führt
auch durch die untere Wand 152. Der Luftstrom aus der Z-Schlitz-Lüftung 354 erreicht
niemals das reine Mini-Environment.
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Allgemein erzeugt die Gitterstabstruktur 100 ein
einzelnes Bezugssystem, um die EFEM-Komponenten, wie die Wafermaschine 300 und
die FOUP-Vorschubbaugruppe 130, daran zu kalibrieren und
auszurichten. Jede separate EFEM-Komponente kann auf eine bekannte
und feste Position kalibriert werden, wie an einer vertikalen Strebe 102,
anstelle einer Kalibrierung und Ausrichtung untereinander. Dieses
Kalibrierungsverfahren ist sehr viel einfacher gegenüber den
herkömmlichen
Verfahren, die derzeit erforderlich sind.
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Gitterstabstruktur
mit einer Zentralverbindung
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Die 11 bis 13 stellen einer andere Ausführungsform
einer Gitterstabstruktur dar. Die strukturellen Hauptelemente dieser
Ausführungsform
umfassen einen horizontalen Stab 170, Positionierungsstreben 172 und
eine frontseitige Montageplatte 174. Wie in 11 gezeigt ist, ist der
horizontale Stab 170 vorzugsweise an dem unteren Abschnitt
jeder Positionierungsstrebe 172 montiert, um einen starren
Rahmen zu bilden. Die vordere Montageplatte 147 ist ebenfalls
an jeder Positionierungsstrebe 172 montiert, wodurch eine
Fläche
zur Verfügung
gestellt wird, an der die äußeren EFEM-Komponenten
(z.B. FOUP-Vorschubsbaugruppe 130) montiert werden können. Der
horizontale Stab 140 kann beispielsweise aus einem Aluminiumstrangpreßprofil,
einer Stahlröhre,
einer Struktur aus gebogenen Metallblechen, einer ebe nen Platte,
einer laminierten Platte oder einer Kombination von diesen hergestellt
sein. Der horizontale Stab 170 stellt ebenfalls eine Oberfläche zur Verfügung, um
den Linearantrieb 306 (nachfolgend beschrieben) daran zu
montieren. Ähnlich
zu der Gitterstabstruktur 100 stellt diese Ausführungsform
eine einzelne Referenz zur Verfügung,
um die EFEM Komponenten daran zu montieren und auszurichten.
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12 zeigt,
daß die
FOUP-Tür 12 und
in die Zugangstür 140 vorzugsweise
noch in einem isolierten Bereich in dem Klasse-1-Bereicht aufbewahrt werden.
Daher muß der
Stab 170 weit genug von den Positionierungsstreben 172 entfernt
sein, um zu ermöglichen,
die FOUP-Tür 12 und
die Zugangstür 140 zwischen
dem Stab 170 und der Positionierungsstrebe 172 zu
befestigen. Wie in 12 gezeigt,
sind Abstandshalter 171 zwischen jeder Positionierungsstrebe 172 und
dem Stab 170 montiert, um einen Aufbewahrungsbereich zu
erzeugen. Es liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung auch
einen Aufbewahrungsbereich durch anderen Einrichtungen zu erzeugen.
Der Stab 170 wirkt auch als eine Schutzbarriere, die davor
schützt,
daß Partikel,
die von der Wafermaschine 300 erzeugt werden, die FOUP-Tür 12 oder in die Zugangstür 140 kontaminieren.
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13 zeigt,
daß die
Tragstruktur oder die Gitterstabstruktur den Stab 170 mit
einer CNC-gefrästen
Aluminiumplatte 176 umfassen kann, die an dem Stab 170 montiert
ist, um die x-Achsen-Schienen 310 und 312 zu halten.
Diese Struktur ist ferner durch einen Uförmigen Blechstreifenabschnitt 175 versteift.
Die vertikalen Registrierungsstreben 172, die in dem Abschnitt 175 montiert
sind, sind vergleichbar zu den vertikalen Streben 102 in
der vorherigen Ausführungsform
ausgerichtet. Wie in der 11 gezeigt
ist, ist eine Frontmontageplatte 172 an den Registrierungsstreben 174 montiert. EFEM-Komponenten,
wie die FOUP-Vorschubbaugruppe 130, sind an der Frontmontageplatte 172 montiert.
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Der Stab 170 kann zwischen
der Wafermaschine 300 und den Pod-Öffnern unterhalb des Arbeitsbereichs
der Waferhandhabungsvorrichtung angeordnet sein. Der Stab 170 stellt,
wie auch immer er konstruiert ist, ein strukturell gemeinsames Element zur
Verfügung,
an dem die EFEM-Komponenten präzise
montiert sind, wodurch die Notwendigkeit für zeitaufwendige Justierungen
außer
Haus, wenn ein EFEM installiert oder ersetzt wird, entfällt.
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Einzelrahmen/Gehäuse
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Die 14 bis 16 zeigen eine andere Ausführungsform
der Gitterstabstruktur, die als eine FOUP-Kopplungsstation konstruiert
ist. In dieser Ausführungsform
ist die Gitterstab struktur, an der die EFEM-Komponenten montiert
sind, ein einzelner Rahmen oder ein Gehäuse 202. Der Rahmen 202 dient
als eine einzelne Referenz für
die inneren Komponenten (z.B. Wafermaschine 300) und äußeren Komponenten,
um sie daran zu montieren und mit Komponenten (z.B. FOUP-Vorschubbaugruppe 130) auszurichten, ähnlich zu
der Gitterstabstruktur 100.
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Wie in 14 gezeigt
ist, umfaßt
die Gitterstabstruktur 200 drei Ladezugangsbaugruppen 204, die
an dem Rahmen 202 montiert sind. Jede Ladezugangsbaugruppe
ist ähnlich
zu der Ladezugangsbaugruppe 130, die in der bevorzugten
Ausführungsform offenbart
ist. Eine Ladezugangstür 206,
welche den Klasse-1-Bereich von den äußeren Umgebungsbedingungen
isoliert, entspricht jeder Ladezugangsbaugruppe 204 zum
Angreifen und Entfernen der FOUP-Tür von dem FOUP-Gehäuse. Es
liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung, daß der Rahmen 202 mehrere
I/O-Zugänge
aufweist. Ähnlich
kann der Rahmen 202 einen ausgefüllten oder festen I/O-Zugang
umfassen, der zwischen I/O-Zugängen
angeordnet ist, durch die Wafers transportiert werden.
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Der Rahmen 202 ist vorzugsweise
aus einem einzelnen Materialstück
hergestellt. Z.B. kann der Rahmen durch eine Stanzmaschine hergestellt werden.
Der Rahmen 202 kann aus beliebig verschiedenen Materialien
hergestellt werden. Z.B. kann der Rahmen 202 aus Materialien
hergestellt werden wie Metallblech, Polypropylen, Kompositen oder Kunststoffen,
wobei die Aufzählung
nicht abschließend
ist. Der Rahmen 202 kann auch ein eloxiertes Oberflächenfinish
umfassen, um ein Ausgasen zu vermeiden oder zu verringern. Unabhängig, ob
der Rahmen 202 aus einem einzelnen Materialstück oder aus
separaten Teilen hergestellt wird, ist der Rahmen 202 skalierbar.
Demgemäß kann der
Rahmen 202 kundenspezifisch angepaßt werden, um so viele FOUP-I/O-Zugänge zu erzeugen,
wie es für
das EFEM notwendig ist.
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15 stellt
verschiedene EFEM-Komponenten dar, die an dem Rahmen 202 montiert
sind. Die bevorzugte Ausführungsform
des Rahmens 202, welche aus einem einzelnen Stück eines
rostfreiem Stahls hergestellt ist, ist flexibel. Der Rahmen 202 kann
z.B. auch aus einem Aluminiumblech hergestellt werden. Der EFEM
muß starr
genug sein, um geeignete Trage- und Ausrichtpunkte für die EFEM-Komponenten
zur Verfügung
zu stellen. Zusätzliche
Träger 210 sind
an dem Rahmen 202 montiert, um starre und präzise Tragepunkte
für Komponenten
zur Verfügung
zu stellen, wie den Linearantrieb 254, die Filtereinheit 220,
die FOUP-Vorschubbaugruppe 208 und die Werkzeuganschlußebene.
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Um einen Luftstrom durch das Ladezugangs-Interface
zu treiben, sind die Oberseite 210 und die Unterseite 203 des
Rahmens 202 gelocht. Eine Lüfter/Filter-Einheit 220 kann
an der Oberseite 201 des Rahmens 202 montiert
werden und mit dieser abgedichtet werden, um die Menge und die Qualität der Luft
durch den Rahmen 202 zu steuern. Die Technologie einer
solchen Lüfter/Filter-Einheit
ist aus dem Stand der Technik gut bekannt und erfordert keine weitere
Offenbarung. Eine einzelne Lüfter/Filter-Einheit 220 kann
geeignet sein, um die gewünschte
Luftströmungsrate
zu erreichen. Wenn jedoch der Rahmen 202 in der Größe und im
Volumen anwächst,
können
für den
Rahmen 202 mehrere Lüfter
erforderlich sein, um die gewünschten
Bedingungen im Environment aufrechtzuerhalten. Wenn der Innenraum
des EFEM nicht von den äußeren Umgebungsbedingungen
isoliert ist (kein inertes Environment) kann Luft in das reine Mini-Environment
durch die FFU 220 gezogen werden und nach außen durch die
Lochungen 212 in der Bodenfläche 203 des Rahmens 202 ausströmen.
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Wenn das EFEM ein inertes System
ist, kann eine Strömungsaufnahmekammer 224 an
der Unterseite 203 des Rahmens 202 montiert sein
und mit dieser abgedichtet sein, so daß der Luftstrom, der von der
Lüfter/Filter-Einheit 220 erzeugt
wird, vollständig
aufgenommen wird und wieder zirkuliert. Der Abschlußdeckel 210 kann
auch ein Strömungsrückkehrführung aufweisen,
welche die Luft, die den Sammelraum 242 verläßt, zurück in die
Lüfter/Filter-Einheit 220 zur
Zirkulation führt.
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Aufgrund des minimal umschlossenen
Volumens, das von den Rahmen 220 hervorgebracht wird, ist
die vorliegende Erfindung vom Standpunkt der Luftführung ein
sehr effizientes System. Ein Mini-Environment mit einem kleineren
zu steuernden und zu filternden Luftvolumen erleichtert es, die
Reinheitsvorgaben der Luft zu erhalten. Inerte Systeme oder Systeme,
die Molekularfilter erfordern, welche sich verschlechtern je mehr
Luft durch sie durchgedrückt
wird, profitieren von einem Mini-Environment, das ein kleineres
Gasvolumen enthält.
Beispielsweise ist das Tauschen von Filtern weniger häufig erforderlich,
wenn ein kleineres Volumen und eine kleinere Gasrate durch sie durchströmen.
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Volumen-Raumausnutzun
des Systems
-
Einer der Schlüsselunterschiede aller vorhergend
beschriebenen EFEMs (z.B. Gitterstabstruktur, Zentralverbindung
und Rahmen) ist die grundsätzliche Änderung
in der Raumausnutzung. Das Merkmal der Raumausnutzung wird nur auf
die Gitterstabstruktur 100 bezogen, obgleich dieses Konzept
auch auf die anderen Ausführungsformen,
die in dieser Anmeldung offenbart werden, angewandt werden kann.
In einem herkömmlichen
Werkzeugfronten de, nimmt das Frontende den gesamten Raum von der
Front des Ladezugangs (der Ladezugangsebene) bis zu der Bearbeitungswerkzeugfläche und von
dem am Boden der Fabrikation bis zu ihrem höchsten Punkt, üblicherweise
der Oberseite der FFU, und die gesamte Breite des Frontendes ein.
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Ein EFEM, das mit einer Gitterstabstruktur 100 konstruiert
ist, erzeugt erheblichen Raum unter dem Ladezugang 130,
und der reine Bereich der Wafermaschinen kann dem Bearbeitungs/Meß-Werkzeug
zurückgegeben
werden oder für
andere Zwecke verwendet werden. Außerdem ist die Gesamttiefe
des umschlossenen Bereichs oder des Mini-Environment ebenfalls gegenüber dem
verringert, was üblicherweise
EFEM-Konfigurationen benötigen.
Die Front des radialen Gleitkörpers 400 der
Wafermaschine kann in einen überlicherweise
unbenutzten Bereich gedreht werden für einen FOUP-Türmechanismus,
der sich zwischen den vertikalen Streben 102 befindet.
Der Raum kann dem Bearbeitungswerkzeug zurückgegeben werden sowie dem
Endabnehmer, der geringere Erfordernisse für die untere Grundfläche des
gesamten Werkzeugs realisieren kann. Die Konstruktion der Wafermaschine 300 profitiert
von diesen neuen und kleineren Raumbeschränkungen. Beispielsweise kann
der radiale Verschiebemechanismus 400 weiter in das Bearbeitungswerkzeug
reichen als bei nicht versetzten Versionen.
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Als Ergebnis des sehr viel kleineren
Gehäuses
des Systems ist es erheblich leichter, und, wenn es an einem unabhängigen Rollrahmen
montiert ist, kann es von dem Bearbeitungswerkzeug weggerollt werden,
um einen direkten Zugriff auf das Werkzeug zu ermöglichen.
Da das System außerdem
kürzer
als typische Bearbeitungswerkzeuge ist, kann der Raum über ihm
ebenfalls für
andere Zwecke benutzt werden, wie für einen lokalen FOUP-Zwischenaufbewahrung 10 für das AMHS-System.
Mit herkömmlichen
AMHS-System mit Deckenzug können
lokale Zwischenspeicherstationen nur zwischen den Ladezugängen oder
den Werkzeugen untergebracht werden, da sie einen freien Weg nach
oben zu dem Ladezugängen
benötigt.
Mit der nach außen
gleitenden Regalanordnung könnte
das Material in einem anderweitig nicht benutzten Bereich gelagert
werden, direkt oberhalb des umschlossenen Bereichs des integrierten
EFEM.
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Wie in den 30 und 31 gezeigt,
kann das System mit dem Bearbeitungswerkzeug auf verschiedene Weise
integriert werden. Es ist so konstruiert, daß es eine Abstützung an
vier Punkten benötigt. Zwei
Punkte in der Front am Boden der zwei äußeren vertikalen Streben stellen
befestigte und ausgleichbare Punkte zur Verfügung. Zwei Punkte an der hinteren
unteren Ecke jeder Abschlußplatte
stellen die hinteren Abstützstellen
zur Verfügung.
Die Ab- Stützpunkte
könnten
von einem ausrollbaren Rahmen zur Verfügung gestellt werden, der in
einfacher Weise das Wegbewegen des Systems von dem Bearbeitungswerkzeug
ermöglichen
würde.
Es könnte
auf Rahmenteilen von dem Bearbeitungswerkzeug getragen werden, die
von dem Werkzeug hervorstehen, oder von dem Boden getragen werden.
Es kann auch eine Kombination aus beidem sein, wobei der ausrollbare
Rahmen benutzt werden könnte,
um das System aus den kinematischen Punkten, die von dem Bearbeitungswerkzeugrahmen
bereitgestellt werden, abzuheben.
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Alle integrierten Mini-Environments
und Strukturen 100 oder 200, wie sie vorhergehend
beschrieben wurden, sind an der Front eines Werkzeugs zur Halbleiterbearbeitung
montiert. Wie hier benutzt, können
solche Werkzeuge Bearbeitungswerkzeuge zum Bilden integrierter Schaltkreise
auf Halbleiterwafern, meßtechnische
Werkzeuge zum Testen verschiedener Eigenschaften und Werkstücke und
Beschickungsanlagen für
eine groß dimensionierte
Aufbewahrung von Werkstückträgern umfassen,
wobei die Aufzählung
nicht beschränkend
ist. Wie hier benutzt, kann das Werkzeug einfach ein Gehäuse sein,
so daß die
Werkstückhandhabung
an der Rückseite
der Platte, wie sie nachfolgend beschrieben wird, in einem umschlossenen
Raum aufgenommen wird. Nur beispielsweise kann die Struktur 100 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Sortierer zum Anordnen und Transferieren von Werkstücken mit
einem oder mehreren Trägern
umfassen.
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Alternativ können die Strukturen 100 einen Sortierer
oder eine alleinstehende Vorausrichterstation umfassen. In beiden
Ausführungsformen,
bei dem Sortierer und der alleinstehenden Vorausrichterstation,
werden die Werkstückbearbeitungen
vollständig von
den EFEM-Komponenten ausgeführt,
die an der Struktur 100 montiert sind. Das Gehäuse, das
den Klasse-l-Bereich bildet, basiert auch auf der Struktur 100 und
stellen ein umschlossenes reines Environment zur Verfügung, in
dem die Werkstücke
gehandhabt werden können.
In verschiedenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die Struktur 100 als ein
Teil des Werkzeugs vorgesehen sein (s. 3A). In anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kann das System an dem Werkzeug befestigt, jedoch von
diesem separat vorgesehen sein (29A bis 29D).
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Wie man am besten in 10 sieht, wird die FOUP-Kopplungsstation
um die Gitterstabstruktur 100 gebildet. Eine untere Wanne 118 ist
an dem unteren Tragelement 106 befestigt und bildet mit
diesem eine Abdichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die untere Wanne 118 eine gelochte Fläche, um
das Durchtreten der Luft aus der FFU 150 zu ermöglichen.
Die FFU 150 ist an dem oberen Tragelement 104 befestigt
und bildet mit die sem eine Abdichtung. Eine Wafertransferplatte 122 ist
an der unteren Wanne 118 und an der FFU-Einheit 150 befestigt
und bildet mit diesen eine Abdichtung. Die Wafertransferplatte 122 kann
Transferfenster 121 umfassen, die es der Wafermaschine 300 ermöglichen, Wafer
zwischen dem Klasse-1-Bereich und dem Bearbeitungswerkzeug zu transferieren.
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Das System bildet eine gegen Luft
abgeschlossene Abdichtung, um das Environment der Klasse 1 aufrechtzuerhalten.
Die Luftabdichtung wird zwischen sowohl der Gitterstabstruktur 100 und
der unteren Wanne 118, die Gitterstabstruktur 100 mit dem
FFU 150, als auch der Wafertransferplatte 122 mit
der FFU 150 und der unteren Wanne 118 gebildet.
Im allgemeinen wird der Druck in dem Bereich der Klasse 1 auf
einem höheren
Niveau gehalten als in der Atmosphäre, welche den Klasse-1-Bereich umgibt.
Dieser Druckunterschied schützt
davor, daß ungefilterte
Luft in den Klasse-1-Bereich gelangt. Daher werden durch die Luft
beförderte
Partikel oder Kontaminierungen aus dem Klasse-1-Bereich durch die Öffnungen
in der unteren Wanne 118 geblasen. Gelegentlich werden
die Werkzeuge in einer ungünstigen
Arbeitsbedingung, z.B. in einer reinen Stickstoffumgebung, betrieben.
In einer solchen Umgebung ist es notwendig, den Klasse-1-Bereich
von der äußeren Umgebung
vollständig
zu isolieren. Eine Kammer kann an der unteren Wanne 118 angebracht
werden und mit dieser abgedichtet werden, so daß das Mini-Environment in der
Struktur 100 vollständig
von den atmosphärischen
Bedingungen isoliert ist. Eine Kammer 224 (s. 14) kann an der unteren
Wanne 118 montiert werden, um die Luft zu sammeln und zurück zu der
Lüfter/Filter-Einheit 150,
die an der Gitterstabstruktur 100 montiert ist, wieder
in Umlauf zu bringen.
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Wafermaschine
-
Die in den 18 bis 23 dargestellte
Wafermaschine 300 minimiert mechanisch träge Massen im
Hinblick auf die Benutzungsfrequenz und auf die kritische Wafertransferdurchlaufzeit.
Nur beispielsweise umfassen einige Vorteile dieser Wafermaschine 300 (1)
das Erreichen eine schnellen Waferaustauschzeit, (2) ein geringes
Gesamtgewicht des Systems und (3) eine kompaktere einheitliche Bauform. Die
Wafermaschine 300 kann in jeder der Ausführungsformen
der einheitlichen Gitterstabstruktur 100, die in dieser
Anmeldung offenbart sind, oder als eine alleinstehende Einrichtung
betrieben werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der Wafermaschine 300 ist in den 18 und 19 dargestellt. Die
Wafermaschine 300 umfaßt
vier koordinierte Hauptantriebe, um den Transfer von Wafern in dem EFEM
zu optimieren. Die vier Antriebe bewegen den Wafer entlang einer
x-Achse, einer Theta-Achse, einer z-Achse und einer radialen oder
r-Achse.
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Die Wafermaschine 300 besitzt
eine Linearantriebsbaugruppe 302, welche die Wafermaschine 300 entlang
der x-Achse bewegt. Die Bewegung entlang der x-Achse ermöglicht der
Wafermaschine auf jeden FOUP-I/O-Zugang zuzugreifen. Die Linearantriebsbaugruppe 302 umfaßt einen
x-Laufwagen 340 und ein Schienensystem 306. Der
x-Laufwagen 340 greift gleitfähig in die obere x-Schiene 310 und
die untere x-Schiene 312 ein. Das Schienensystem 306 ist
an der hinteren Montageplatte 116 montiert und umfaßt eine
obere x-Schiene 310 und einer untere x-Schiene 312.
Die obere x-Schiene 310 und die untere x-Schiene 312 erstrecken
sich entlang der x-Achse und liegen im wesentlichen parallel zueinander.
Die Unterbrechungslinien, die durch die Schienenbaugruppe 306 in 18 führen, zeigen, daß die Schienenbaugruppe 306 eine
beliebige Länge
haben kann. Die Schienenbaugruppe 306 ist skalierbar, so daß sich die
Wafermaschine 300 entlang der Schienenbaugruppe 306 bewegen
kann, um beispielsweise auf Wafer, die in einem beliebigen FOUP 10 aufwawahrt,
zuzugreifen. Der Drehantrieb 350 der Wafermaschine 300 ist
ebenfalls an dem x-Laufwagen 304 montiert. Dadurch treibt
eine Bewegung von dem x-Laufwagen 304 die Wafermaschine 300 entlang der
x-Achse an.
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Die Wafermaschine 300 kann
auch gedreht werden, wodurch sie um die Theta-Achse schwenkt. In
einer bevorzugten Ausführungsform,
wie in 18 gezeigt, umfaßt der Drehantrieb 350 eine
Trägerstange 364,
die sich entlang der Theta-Achse erstreckt und an dem z-Achsenträger 370 montiert
ist. Der Drehantrieb 350 umfaßt einen Theta-Motor 362,
um die Trägerstange 364 anzutreiben
und zu drehen. Der Drehantrieb 350 kann entweder im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Der Drehantrieb 350 kann
auch direkt an dem vertikalen Antrieb 380 montiert sein.
Vorzugsweise bewegt sich die Theta-Achse nicht durch die Mitte des Gleitkörpers 400.
Der Vorteil dieser Konstruktion des aus der Mitte versetzten Gleitkörpers 400 wird
später beschrieben.
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Der Drehantrieb 350 umfaßt weiterhin
eine Lüfteranbauplattform 352.
In einer bevorzugten Ausführungsform
der Wafermaschine 300, wie in 20 gezeigt, ist ein z-Schlitzlüfter 354 an der Unterseite der
Lüfterplattform 352 montiert.
Bei dieser Konstruktion der Wafermaschine 300 ist der z-Schlitzlüfter 354 nahe
dem Theta-Motor 362 angeordnet, und sie stellt ein Lüftungsventil
zur Verfügung,
um die Luft abzusaugen, die durch die z-Stange 380 der Wafermaschine 300 getrieben
wird. Die Luft, welche durch die z-Stange 380 strömt, wird
nach unten gerichtet, weg von einem Wafer, der zu der Wafermaschine 300 transportiert
wird (s. 21). Alternativ
kann der Luftstrom durch den Drehantrieb 350 und aus dessen unteren
Ende heraus ausgeblasen werden.
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Die vertikale Antriebsstange 380 ist
an dem unteren Tragelement 370 montiert und erstreckt sich nach
oben entlang der z-Achse. Die Antriebsstange 380 bewegt
den Gleitkörper 400 (nachfolgend
beschrieben) der Wafermaschine 300 und damit den Wafer
entlang der z-Achse
nach oben und unten. In einer Ausführungsform, wie in 19 gezeigt, ist die Antriebsstange 380 eine
längliche
Stange, die sich im wesentlichen senkrecht von dem Tragelement 370 erstreckt.
Eine Antriebsbaugruppe ist in der Antriebsstange 380 angeordnet
und umfaßt
einen z-Antriebsmotor 382, einen z-Kabelweg 384,
eine z-Führungsschiene 386 und
eine z-Kugelgewindespindel 388. Solche Antriebseinrichtungen
sind aus dem Stand der Technik gut bekannt und erfordern keine weitere Offenbarungen.
Es liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung, den Gleitkörpermechanismus 400 durch
andere Einrichtungen zu bewegen.
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Der Gleitkörper 400 umfaßt vorzugsweise
einen oberen Endeffektor 402 und einen unteren Endeffektor 404 zum
schnellen Austauschen einzelner Wafer entlang der r-Achse. Der Gleitkörper 400 hält den oberen
und unteren Endeffektor 402 und 404 so, daß sie parallel
zu den Wafern liegen, die in jedem FOUP 10 aufbewahrt sind.
Wie man in 19 sieht, bewegen
sich der untere Endeffektor 402 und der obere Endeffektor 404 entlang
einem gleichen geradlinigen Weg. Der obere Endeffektor 402 und
der untere Endeffektor 404 sind um einen Abstand voneinander
getrennt, der ein gleichzeitiges Aufbewahren von Wafern durch den
unteren Endeffektor 404 und den oberen Endeffektor 402 ermöglicht.
Der Gleitkörper 400 umfaßt einen
Radialantriebsmotor 410 zum Bewegen des oberen Endeffektors 402 und
des unteren Endeffektors 404 linear entlang der Radial-
oder r-Achse.
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Der oberen Endeffektor 402 wird
von einem ersten Träger 406 gehalten,
und der unteren Endeffektor 404 wird von einem zweiten
Träger 408 gehalten.
Der Träger
des oberen Endeffektors 406 und der Träger des unteren Endeffektors 408 greifen
jeweils gleitfähig
in eine radiale Führungsschiene 410 ein, die
sich im wesentlichen quer über
die Länge
des Gleitkörpers 400 erstreckt,
und bewegen sich in dieser. Jeder radiale Antriebsmotor 410 treibt
einen radialen Treibriemen 414 an. Der radiale Treibriemen 414a ist
mit dem ersten Träger 406 verbunden,
und der zweite radiale Antriebsriemen 414b ist mit dem zweiten
Träger 408 verbunden.
Der radiale Antriebsmotor 410 kann sich im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn drehen, um den radialen Treibriemen
um eine radiale Antriebsrolle 416 und einer Endumlenkrolle 418 zu
drehen und um die entsprechenden Endeffektoren ein- und auszufahren.
Ein solcher Antriebsmechanismus ist aus dem Stand der Technik gut
bekannt und erfordert keine weitere Offenbarung. Es liegt im Umfang
und im Gedanken der vorliegenden Er- Erfindung, andere Einrichtungen vorzusehen, um
einen Wafer entlang der Radial- oder r-Achse zu bewegen.
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Die Wafermaschine 300 hat
viele bewegliche Teile. Bewegliche Teile neigen zum Erzeugen von Partikeln.
Beispielsweise erzeugt das kontinuierliche Ein- und Ausfahren des
oberen Endeffektors 402 und des unteren Endeffektors 404 Partikel
innerhalb des Mini-Environments.
Um davor zu schützen,
daß die Partikel
die auf den beiden Endeffektoren angeordneten Wafer kontaminieren,
ist eine Gleitkörper-Lüfter/Filter-Einheit
(FFU) 420 an der Unterseite des Gleitkörpers 400 montiert.
Die Gleitkörper-FFU 420 saugt
kontinuierliche Luft durch die Gleitkörperschlitze 420 an,
drückt
die Luft durch den Gleitkörper 400 und
stößt anschließend die
Luft in den Klasse-l-Bereich aus. Diese lokale Filterung des Luftstroms
reduziert wesentlich die Menge der Partikel, die sich im Klasse-l-Bereich
befinden.
-
Üblicherweise
umfassen die meisten Mini-Environments eine einzelne Lüfter-Filter-Einheit, welche Luft
durch das Mini-Environment zirkulieren läßt, und filtert die Luftströmung nur,
wenn sie in das EFEM strömt.
Alle Partikel, die innerhalb des Mini-Environments nach der Lüfter-Filter-Einheit
erzeugt werden, verbleiben in dem Reinraum, bis sie aus dem EFEM
ausgestoßen
werden. Es ist wünschenswert,
die Zahl der Partikel innerhalb des Mini-Environments zu minimieren, da insbesondere
die Entwicklung in der Halbleiterfertigung mehr und mehr eine geringere
Toleranz der Partikel-Kontamination auf den Wafern erfordert.
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Die lokalisierte Filterung der Wafermaschine 300 entfernt
Partikel, die von allen Drehoder Gleitmechanismen erzeugt werden,
die auf der Wafermaschine 300 angeordnet sind, sobald der
Partikel entsteht. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in den 19 und 21 gezeigt, ist eine lokale Lüfter/Filter-Einheit
oder ein Lüftersystem
nahe den beiden Linearantrieben der z-Stange 380 und dem
Gleitkörpermechanismus 400 angeordnet.
Wie insbesondere in 21 angezeigt
ist, stößt die an
dem Gleitkörpermechanismus 400 montierte
Lüfter/Filter-Einheit
die gefilterte Luft in das reine Mini-Environment, während das
z-Schlitzlüftersystem
des Vertikalantriebs 380 die ungefilterte Luft durch die
untere Platte des EFEM ausstößt. Die
Wafermaschine 300 filtert die Luft und stößt sie in
den Klasse-l-Bereich des EFEM aus. Wenn die Wafermaschine 300 keine
Lüfter/Filter-Einheit
aufweist, die auf dem Gleitkörpermechanismus 400 montiert
ist, würden
sich die von dem Gleitkörpermechanismus
erzeugten Partikel durch den Klasse-l-Bereich bewegen und den Wafer
kontaminieren, der von einem der beiden Endeffektoren gehalten wird.
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20 stellt
eine andere Ausführungsform der
Wafermaschine 300 dar. In dieser Ausführungsform greift der Gleitkörper 400 an
der z-Stange 380 an, so daß die z-Stange 380 im
wesentlichen entlang der r-Achse liegt. Ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsformen
der Wafermaschine 300 umfaßt diese Ausführungsform
einen Theta-Motor 362, eine vertikale Antriebsstange 380 und
einen Radialgleitkörper 400.
Der Theta-Motor dreht die Wafermaschine um die Theta-Achse, die
z-Stange bewegt den Radialgleitkörper 400 linear
entlang der z-Achse und der Radialgleitkörper 400 bewegt den
Endeffektor 401 entlang der Radial- oder r-Achse. Daher
dreht sich die Wafermaschine und damit der Wafer um die Theta-Achse
immer dann, wenn sich der Theta-Motor 362 dreht. Diese
Ausführungsform
kann außerdem
eine Lüfter/Filter-Einheit
umfassen, die an dem Radialgleitkörper 400 montiert
ist in einem v-Schlitzentlüfter ähnlich zu
der vorherigen Ausführungsfrom der
Wafermaschine 300.
-
Wie vorhergehend erwähnt, kann
der Gleitkörper 400 der
Wafermaschine 300 verschiedenen Konstruktionen der Endeffektoren
umfassen. Wie in den 18 und 19 dargestellt, können der
obere und untere Endeffektor 402 und 404 einen
passiven Randhalter umfassen. Eine solche Konfiguration ist in der
Industrie als ein Endeffektor mit passivem Randgreifer für 300 mm
Wafers bekannt. 22 stellt
dar, wie der obere Endeffektor 402 einen aktiven Randeingreifer
umfaßt,
während
der untere Endeffektor 404 einen passiven Randhalter umfaßt. Alternativ
können
die Endeffektoren 402 und 404 eine beliebige Kombination
von beispielsweise einem Unterdruckgreifer mit rückseitigem Kontakt, einem reduzierten
Kontaktbereich oder abnehmbaren Pads umfassen.
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In ähnlicher Weise kann der Radialantrieb 400 verschiedene
Arten von Endeffektoren zum Handhaben der Wafer zu verschiedenen
Stadien umfassen. Beispielsweise kann ein Effektor nur "verunreinigte" Wafer handhaben,
während
der zweite Endeffektor nur "reine" Wafer handhabt.
Alternativ kann ein Endeffektor dafür konstruiert werden, die Wafer-ID
vor dem Transport zum Bearbeitungswerkzeug auszurichten und zu lesen,
während
der zweite Endeffektor Hochtemperatur-Pads zum Handhaben von warmen
Wafern nach dem Bearbeiten umfassen kann.
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32 stellt
ein Linearbewegungsautomatensystem dar, das in dem EFEM betrieben
werden kann. Der Automat 500 umfaßt einen linearen x-Achsen-Träger 506,
einen Drehantrieb 508, der gleitfähig an dem x-Achsen-Linearanrtieb 506 angreift,
eine z-Stange 520, einen z-Antriebsmechanismus 512,
einen ersten Dreharm 514 und einen zweiten Dreharm 516.
Der Automat 500 benutzt eine koordinierte Bewegung der
Antriebe zum Entnehmen und Plazieren der Wafer. Der Drehantrieb 508 bewegt
sich entlang der x-Achse in einer Führungs schiene 507.
Die z-Stange 510 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht
von dem Drehantrieb 508. Der z-Antriebsmechanismus 512 bewegt
sich entlang der z-Achse in der Führungsschiene 511 der
z-Stange 510. Der erste Dreharm 514 ist oben an
dem z-Antriebsmechanismus 512 montiert. Der erste Dreharm 514 dreht
sich um die Theta2-Achse. Der zweite Dreharm 516 ist drehbar
an dem ersten Dreharm 514 montiert. Die koordinierte Bewegung
zwischen dem ersten und dem zweiten Dreharm 514 und 516 bewegt
den Endeffektor linear entlang der y-Achse. Wie in der vorhergehenden Ausführungsformen
der Wafermaschine ist die z-Stange 510 an der Seite des
Endeffektors 518 montiert.
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Integrierte
Werkzeuge in der Wafermaschine
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Ein konventioneller Waferhandhabungsautomat
transportiert einzelne Wafer beispielsweise von einem FOUP 10 zu
einer separaten Bearbeitungsstation. Die Bearbeitungsstation untersucht
den Wafer oder richtet ihn aus, und anschließend kann der Waferhandhabungsautomat
den Wafer zur nächsten Station
transportieren. Häufig
muß der
Waferhandhabungsautomat abwarten oder zu einem FOUP 10 zurückkehren,
um einen zweiten Wafer zu transportieren, während die Bearbeitungsstation
in Betrieb ist. Ein solcher Betrieb reduziert den Durchsatz des
Systems.
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In einer Ausführungsform umfaßt die Wafermaschine 300 einen
Gleitkörper 400,
der eine oder mehrere dieser Funktionen ausführen kann, die normalerweise
an separaten Bearbeitungsstationen ausgeführt werden. Das Integrieren
einer oder mehrerer dieser Funktionen in einen Gleitkörper 400 erhöht den Durchsatz
des Systems und reduziert die Grundfläche des EFEM.
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Die 22 und 23 stellen eine Wafermaschine 300 dar,
die mit einem an dem Gleitkörper 400 montierten
Radausrichter 440 und ID-Leser 430 ausgestattet
ist. Diese Ausführungsform
ist ähnlich
zu der Wafermaschine 300, wie sie in den 18 und 19 gezeigt
ist mit dem Zusatz eines Radausrichters 440, der an dem
oberen Endeffektor 402 montiert ist, und einem ID-Leser 430,
der an dem Gleitkörper 400 montiert
ist. Es liegt im Umfang und in der Idee der Erfindung, daß auch der
untere Endeffektor 404 einen Radausrichter umfaßt.
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Der ID-Leser 430 kann zum
Lesen der Markierungen auf der Ober- und/oder Unterseite des Wafers
nach oben oder nach unten weisen. Es liegt am Umfang und in der
Idee der Erfindung, daß der
ID-Leser 430 an dem vertikalen Antrieb 380 montiert
ist oder daß er
an einem festen Ort irgendwo auf der Wafermaschine 300 montiert
ist. In der bevorzugten Ausführungsform
ist es vorteilhaft, einen Oberseiten-ID-Leser 430 an dem
Gleitkörper 400 zum schnellen
Lesen von IDs zu montieren. Ein zweiter ID-Leser kann an einem festen
Ort an einer anderen Stelle des EFEM zum Lesen der T7-Marke an der Unterseite,
zur Bestätigung
oder Klärung
der Wafer-ID montiert sein, falls dies erforderlich ist.
-
Wenn ein ID-Leser erforderlich ist,
die Orientierung des Wafers jedoch unwichtig ist, kann auf den Ausrichter
verzichtet werden und der ID-Leser 430 kann die ID-Marke
sehen unabhängig
von der Lage, in der der Wafer auf dem Endeffektor ankommt. Um diese
Operation auszuführen,
kann der ID-Leser 430 oder eine Spiegelbaugruppe über die
Oberfläche
des Wafers zum Betrachten der ID-Marke gedreht werden. Dadurch entfällt die
Notwendigkeit, den Wafer zum Lesen der ID zu drehen, was die Reinheit
und den Durchsatz verbessert.
-
Ein Ausrichter steuert die Drehung
des Wafers um eine Achse, beispielsweise durch ein Rad oder andere
Einrichtungen. Die 23 und 24 stellen eine Ausführungsform
eines Endeffektors mit einem Radausrichters 440 dar. Der
Radausrichter 440 umfaßt
ein Antriebssystem 446 und eine Schaufelfläche (paddle
plate) 442. Die Schaufelfläche 442 ist der Hauptträger für den Wafer.
An dem Ende der Schaufelfläche 442 befinden
sich zwei Sätze
von passiven Außenrädern 446 und
zwei Pads 448. Die Räder 446 und
die Pads 448 tragen den Wafer zu unterschiedlichen Zeiten
während
dem Ausrichten. Ein Antriebsrad 450, das auf der Rückseite
der Schaufelfläche 442 angeordnet
ist, trägt
den Wafer entlang einer dritten Kontaktfläche, während der Wafer ausgerichtet wird.
-
In einer Ausführungsform gleitet der Radendeffektor 440 unter
einem in einem FOUP angeordneten Wafer und wird angehoben bis der
Wafer von den Pads 448 gehalten wird. Die Pads 448 halten vorzugsweise
den Wafer nur entlang seiner unteren Kante. Um den Wafer auszurichten,
wird der Wafer von dem Antriebsrad 450 nach vorne und auf
die Räder 446 gedrückt. Der
Wafer wird von den Pads 448 abgehoben und wird vollständig durch
das Antriebsrad 450 und die Außenräder 446 gehalten.
An diesem Punkt kann sich das Antriebsrad 450 drehen, um den
Wafer in situ zu drehen. Dieser Vorgang kann ausgeführt werden,
während
die Wafermaschine 300 den Wafer transportieren. Die Wafermaschine 300 braucht
nicht an einem Ort zu stehen, um den Wafer auszurichten.
-
Alternativ kann, wie in 26B gezeigt, der Gleitkörper 400 einen
Ausrichter mit einer Unterdruckhalteeinrichtung 411 umfassen.
Der Antriebsmechanismus für
den Ausrichter mit Unterdruckhalteeinrichtung 411, der
eine Hebeeinrichtung und Drehachse umfaßt, kann sich innerhalb des
Gleitkörpers 400 befinden.
Ein Sensor 409 kann an dem Endeffektor 403 montiert
sein, um die Kante des Wafers zu lokalisieren, während er sich auf dem Endeffektor befindet.
Der Sensor 409 kann auch an einer Struktur montiert sein,
die unabhängig
von dem Endeffektor 403 ist. In allgemeinen kann der Sensor 409 an
verschiedenen Orten angeordnet sein, solange der Sensor zum Lesen
der Oberseite des Wafers positioniert werden kann.
-
Die Position der Kante kann relativ
zu dem Drehwinkel erfaßt
werden, um die Mitte des Wafers und die Orientierung des Wafers
zu finden. Der Sensor 409 funktioniert als eine sekundäre Rückmeldungseinrichtung.
Der Ort des Sensors 409 ist gegenüber dem Wafer zu allen Zeiten
bekannt. Dadurch kann der Sensor 409 Fehlersignale absenden, die
anzeigen, daß der
Wafer nicht ausgerichtet ist. Da der Ausrichter zusätzliche
Fehlerdaten von dem Sensor 409 empfängt, verbessert ein Ausrichter
mit solch einem Sensor die Genauigkeit des Ausrichters. Der Wafer
kann durch die Halteeinrichtung 411 reorientiert werden
und an der nächsten
Ablagestation von der Wafermaschine 300 in der Mitte plaziert
werden.
-
Der Sensor 409 kann unabhängig in
dem EFEM montiert werden und eine von der Wafermaschine 300 separate
Komponente sein. In einer solchen Konstruktion wird der Wafer auf
der Halteeinrichtung 411 plaziert, die sich drehen kann.
Der Sensor 409, der auf einem Mechanismus montiert ist,
der eine Positionssteuerung und eine Meßeinrichtungen (nicht gezeigt)
aufweist, wird an die Nähe
der Waferkante bewegt bis das Sensorsignal auf einem gewünschten
Level liegt. Der Wafer kann dann gedreht werden, während der
Sensormechanismus das Signal aus dem Sensor 409 benutzt,
um die Position des Sensors 409 auf diesem gewünschten
Level zu halten, wodurch effektiv der Sensor 409 an der
gleichen relativen Position gegenüber der Waferkante gehalten
wird. Wenn der Wafer gedreht wird, wird die Sensorposition gegenüber der
Winkelposition des Wafers aufgezeichnet. Diese Daten stellen die Änderungen
in der radialen Position der Waferkante gegenüber der Waferdrehposition dar
und können
benutzt werden, um die Mitte des Wafers gegenüber der Mitte der Waferhalteeinrichtung
und der Orientierung der Bezugspunkte zu berechnen. Wenn außerdem die Sensorsignalhöhe zusammen
mit der Position des Sensormechanismus aufgezeichnet wird, können zusätzliche
Randpositionsinformationen bereitgestellt werden, welche die Genauigkeit
der Berechnung des Wafermittelpunkts oder der Bezugspunktorientierung anzeigen.
-
Der Radendeffektorausrichter 440 kann
andere Komponenten umfassen, wie z.B. einen optischen Nutsensor 452,
um die Nut entlang des Waferrands zu detektieren. Wenn beispielsweise
die Nut entlang der Waferkante von dem optischen Nutsensor 452 lokalisiert
wurde, kann das Antriebsrad 450 den Wafer in die gewünschte Position
drehen und zurück fahren,
wodurch das Zurückfallen
des Wafers auf die Pads 448 ermöglicht wird. Dieser Vorgang
kann ausgeführt
werden während
der Endeffektor in Ruhe ist oder sich bewegt. Die Möglichkeit,
den Wafer auszurichten während
er zwischen den FOUPs 10 oder zwischen einem FOUP 10 und
einem Bearbeitungswerkzeug transportiert wird, eliminiert oder verringert erheblich
die Zeit, in der ein Endeffektor stillstehen muß. Weiterhin besteht keine
Notwendigkeit für
eine separate Bearbeitungsstation, wenn die Wafermaschine den Wafer "im Flug" ausrichten kann.
-
Der Gleitkörper 400 ermöglicht eine
stabile Montageplattform für
verschiedene Hilfsfunktionen, Messungen und Sensoren, um verschiedene
Waferdaten aufzunehmen. Nur beispielhaft können Komponenten in dem Gleitkörper 400 integriert
sein oder daran montiert sein, um die Waferkante zu detektieren,
die Nutposition auf dem Wafer zu detektieren, den OCR-Bar-Code zu
lesen, eine Partikelzählung auszuführen (auf
der Rückseite
oder Vorderseite), die Filmdicke/Einheitlichkeit oder die Linienbreite
der Schaltungselemente zu ermitteln und den Widerstand (über Kontaktfühler oder
kontaktlose Einrichtungen) und die Waferdicke zu ermitteln. Andere
Vorgänge,
die aus dem Stand der Technik zum Inspizieren und Markieren eines
Wafers bekannt sind, können
im Gleitkörper 400 inkorporiert
werden.
-
Um Werkstücke von einem Träger zu transferieren,
bewegen sich die Endeffektoren 402 und 404 horizontal
unter das zu transferierenden Werkstück und bewegen sich anschließend nach
oben, um das Werkstück
aus seiner Ruheposition anzuheben. Die Endeffektoren 402 und 404 können auch Kantengreifeinrichtungen
zum Halten des Werkstücks
an seinen Kanten umfassen. Alternativ können die Endeffektoren 402 und 404 ein
Endeffektor eines ebenen Typs sein, um ein Werkstück an seiner Unterseite
zu halten. In solchen Ausführungsformen kann
eine Unterdruckquelle (nicht gezeigt) an der Schaufelseite 442 befestigt
sein oder von dieser entfernt angebracht sein, welche einen Unterdruck
erzeugt, der über
flexible Vakuumschläuche
durch den Werkstückhandhabungsautomat
mit der Oberfläche der
Endeffektorauflage in Verbindung steht. Durch Aktivieren der Unterdruckquelle
bildet sich ein Unterdruck an der Oberfläche der Endeffektorauflage,
wodurch ein Sog entsteht, der in der Lage ist, das Werkstück darauf
sicher festzuhalten. Ein Unterdrucksensor (nicht gezeigt) einer
bekannten Konstruktion kann auch an dem Automaten vorgesehen sein
und mit dem Unterdrucksystem verbunden sein zum Detektieren, wann
ein Werkstück
an dem Endeffektor anliegt, und zum Drosseln des Luftsogs durch
die Vakuumschläuche.
Es ist dabei zu verstehen, daß die Erfindung
nicht auf den Endeffektor beschränkt
ist, der vorhergehend beschrieben wurde, und daß verschiedene Bauformen von
Endeffektoren benutzt werden können,
solange der Endeffektor die Möglichkeit
besitzt, das Werkstück
aufzunehmen und abzusetzen.
-
Der Gleitkörper 400 kann auch
dafür eingerichtet
sein, einen Wafer zu bearbeiten und den Wafer aus dem Klasse-l-Bereich
gegen das Environment abgeschirmt zu isolieren. Nur beispielsweise kann
der Gleitkörper 400 ein
Bearbeitungswerkzeug umfassen, um entweder die Oberfläche des
Wafers zu erwärmen
oder abzukühlen,
oder um eine thermische Oberflächenbearbeitung
durchzuführen.
In anderen Ausführungsformen
kann der Gleitkörper 400 ein
Gehäuse
(nicht gezeigt) umfassen, in das der Wafer zurückgezogen werden kann und in
dem er temporär
aufbewahrt werden kann, während
die Wafermaschine 300 den Wafer aus dem Bearbeitungswerkzeug
und in den Klasse-l-Bereich transferiert. Das Gehäuse stellt
ein inertes oder reines Environment zur Verfügung, das besser als das Environment des
Klasse-1-Bereichs
ist. Ein solches System kann Sauerstoff oder ein Edelgas über die
Oberfläche
des Wafers spülen,
während
er transportiert wird.
-
Doppelaustauschmöglichkeit
-
Die Zeit, zwischen der ein bearbeiteter
Wafer aus der Bearbeitungsstation entnommen wird und zu der ein
neuer Wafer in die Bearbeitungsstation plaziert wird, bezeichnet
man als "Austauschzeit". Für die meisten
Bearbeitungswerkzeuge ist der Durchsatz durch die Prozeßzeit zuzüglich der
Austauschzeit bestimmt. Das Reduzieren von einem der beiden erhöht den Durchsatz.
Die Bearbeitungszeit liegt im Bereich der Werkzeughersteller, die
Austauschzeit liegt im Bereich der Möglichkeiten des EFEM-Herstellers.
-
Für
einen herkömmlichen
Waferhandhabungsautomaten mit einzelnem Endeffektor in einem EFEM
(s. 17) kann die Austauschzeit
zwischen 8 und 16 Sekunden abhängig
von der Anordnung der Stationen und der Geschwindigkeit des Waferhandhabungsautomaten
liegen. Die nachfolgende Abfolge von Vorgängen wird üblicherweise von einem solchen
Automaten zum Waferaustauschen an einer Bearbeitungsstation verwendet.
Die Schritte, welche die Austauschzeit betreffen, sind kursiv gedruckt. Schritte
außerhalb
der kritischen Abfolge, die den Durchsatz bestimmen, sind in Klammern
gesetzt.
-
- 1. Übernehmen
des Wafers aus der Bearbeitungsstation
- 2. Übergeben
des bearbeiteten Wafers zu dem Ladezugang
- 3. Übernehmen
des ausgerichteten Wafers von dem Ausrichter
- 4. Übergeben
des ausgerichteten Wafers zur Bearbeitungsstation
[Beginn der
Waferbearbeitung]
- 5. (Beim Bearbeiten erhält
der Automat einen neuen Wafer aus dem Ladezugang)
- 6. (Beim Bearbeiten übergibt
der Automat einen neuen Wafer dem Ausrichter)
- 7. (Beim Bearbeiten richtet der Ausrichter den Wafer aus)
[Wiederholung]
-
Ein schneller Austauschautomat (z.
B. die Wafermaschine 300) besitzt zwei Endeffektoren und kann
daher die Austauschzeit wesentlich reduzieren, durch Ausführen der
gleichen Funktion, wie oben, unter Verwendung folgender abgekürzter Abfolge:
[Bearbeitung
beendet]
-
- 1. Übernehmen
des Wafers aus der Bearbeitungsstation mit der Schaufel 1
- 2. Übergeben
des ausgerichteten Wafers zur Bearbeitungsstation mit der Schaufel 2
[Waferbearbeitung]
- 3. (Beim Bearbeiten Übernehmen
eines neuen Wafers aus dem Ladezugang)
- 4. (Beim Bearbeiten Übergeben
eines neuen Wafers zum Ausrichter)
- 5. (Beim Bearbeiten Ausrichten des Wafers durch den Ausrichter)
- 6. (Beim Bearbeiten Übernehmen
des ausgerichteten Wafers von dem Ausrichter)
[Wiederholung]
-
In diesem Fall kann die Austauschzeit
um 3 bis 6 Sekunden abhängig
von der Geschwindigkeit des Automaten verringert werden. Die Gesamtzeit
für den
Automaten, um alle seine Bewegungen zu beenden, kann ebenfalls etwas
reduziert werden. Die Gesamtbewegungszeit ist von vorrangigem Interesse bei
Anwendungen, bei denen die Bearbeitungszeit sehr langsam ist und
daher die obigen Schritte in Klammern in dem kritischen Weg oder
dem Durchsatz eingehen würden.
-
Eine weitere Verbesserung des Durchsatzes und
eine Reduktion der gesamten Automatenbewegungen kann erreicht werden,
wenn der Automat die Möglichkeit
einer Ausrichtung im Fluge besitzt, sowie die Möglichkeit eines sehr schnellen
Austauschs, wie die Wafermaschine 300, mit einem Radendeffektorausrichter 440.
Ein Ausrichten im Fluge reduziert die Austauschzeit nicht, es verringert
sich jedoch die Gesamtautomatenbewegungszeit und damit erhöht sich der
Durchsatz, wenn die Bearbeitungszeit niedrig ist oder wenn der Automat
mehrere Bearbeitungsstationen bedienen muß. Außerdem kann durch Verringerung
der Zahl der Automatenbewegungen und der Waferübergaben das Ausrichten im
Fluge die Lebenszeit des Automaten erhöhen und den Reinheitsgrad verbessern.
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Bei einer Wafermaschine mit einer
schnellen Austauschzeit durch Ausrichten im Fluge ist die entsprechende
Abfolge der Vorgänge
folgende:
[Bearbeitung beendet]
-
- 1. Übernehmen
eines Wafers aus der Bearbeitungsstation mit der Schaufel 1
- 2. Übergeben
eines ausgerichteten Wafers an die Bearbeitungsstation mit der Schaufel 2
-
[Waferbearbeitung]
-
- 3. (Beim Bearbeiten Übernehmen eines neuen Wafers
aus dem Ladezugang)
- 4. (Beim Bearbeiten Ausrichten eines Wafers und gleichzeitiges
Bewegen zur Position zum nächsten
schnellen Austausch)
-
[Wiederholung]
-
Unbeschränkte z-Achsen-Bewegung
-
25 stellt
eine Wafermaschine 300' dar, die
einen aus der Mitte versetzten Gleitkörper 400 mit einem
Radausrichter 454 und einem ID-Leser 430 umfaßt, und
eine erweiterte z-Achsenantriebsstange 380'. Diese Ausführungsform der Wafermaschine umfaßt eine
erweiterte z-Stange 380',
um beispielsweise auf eine Beschickungsanlage zuzugreifen oder auf
einen Ladezugang oder eine Bearbeitungsstation, die oberhalb des
FOUP-I/O-Zugangs angeordnet sein kann. Die Höhe der z-Achsenantriebsstange 380 oder 380' ist im Grunde
unbeschränkt.
Die Wafermaschine 300 oder 300' kann auf einen Wafer zugreifen,
der in einem FOUP angeordnet ist, durch Bewegen des oberen Endeffektors 402 oder
des unteren Endeffektors 404 entlang der Radial- oder der r-Achse.
Die Strecke, die sich der obere Endeffektor 402 oder der
untere Endeffektor 404 in das FOUP 10 bewegen
muß, ist
möglichst
kurz konstruiert, da dies die am häufigsten benötigte Bewegung
der Wafermaschine 300 oder 300' ist. Die Höhe der vertikalen Antriebsstange 380 und 380' hat keinen
Einfluß auf
den Abstand, den sich entweder der obere Endeffektor 402 oder
der untere Endeffektor 404 bewegen muß. Daher hat die Höhe der vertikalen
Antriebsstange 380 oder 380' keinen Effekt auf die Bewegung
entlang der Radial- oder r-Achse.
-
Herkömmliche Waferhandhabungsautomaten
müssen
die z-Antriebsstange linear zu dem FOUP 10 bewegen, so
daß der
Endeffektor auf den Wafer zugreifen und diesen aus dem FOUP 10 entfernen
kann. Daher erfordert eine schlanke vertikale Antriebsstange für solch
einen Waferhandhabungsautomaten die Bewegung einer großen vertikalen Stange
durch einen Motor oder durch einen Riemenantrieb. Die Bewegung einer
solchen trägen
Masse übt
eine große
Belastung auf den Waferhandhabungsautomaten aus. Die Wafermaschinen,
die in dieser Anwendung offenbart sind, stellen eine Verbesserung
gegenüber
solchen Waferhandhabungsautomaten dar, weil die Bewegungsachse entlang der
Radial- oder r-Achse, welche die am häufigsten bewegte ist, auch
die kürzesten
Abstände
besitzt.
-
27A zeigt,
daß ein
herkömmlicher
linearer Gleitautomat in das Bearbeitungswerkzeug 250 mm hineinreichen
kann, um die Wafer in das Bearbeitungswerkzeug zu übergeben
und daraus zurückzuziehen.
Genauso benötigt
ein herkömmlicher
Waferhandhabungsautomat einen minimalen Freiraum in dem EFEM-Arbeitsbereich
von 520 mm, so daß der Waferhandhabungsautomat
innerhalb des EFEM manövriert
werden kann. 27B stellt
den Vorteil der Reichweite und des Schwenkfreiraums bei der Drehung
des aus der Mitte versetzten Gleitkörpers um die Theta-Achse dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Drehachse des aus der Mitte versetzten Gleitkörpers, die
als Theta-Achse in 19 gezeigt
ist, um etwa 50 mm versetzt. Die aus der Mitte versetzte Drehachse
der Wafermaschine 300 hat zwei verschiedene Vorteile. Erstens
ist die maximale Reichweite eines Endeffektors (beispielsweise des
oberen Endeffektors 402 oder des unteren Endeffektors 404)
in das Bearbeitungswerkzeug auf 350 mm erhöht. Zweitens ist der minimale
Freiraum, der in dem EFEM-Arbeitsraum
benötigt
wird, auf 420 mm reduziert. Die Längen der maximalen Reichweite und
des minimalen Freiraums sind lediglich beispielhaft. Ein Erhöhen der
Reichweite des Endeffektors in das Bearbeitungswerkzeug bei gleichzeitigem
Verringern des minimalen Freiraums, der für die Wafermaschine 300 zum
Manövrieren
in dem EFEM benötigt wird,
reduziert die Gesamtgrundfläche
des EFEM.
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28 stellt
ein Beispiel einer Bewegungsabfolge für die Wafermaschine 300 mit
einem Schnellaustauschgleitkörper 400 mit
einer aus der Mitte versetzten Drehachse dar. Nur beispielsweise stellt
der Schritt eins die Wafermaschine 300 dar, die den Wafer
auf den Ladezugangs-Bereich eins anhebt. Schritt zwei stellt die
Wafermaschine 300 dar, die den Wafer aus dem Ladezugang
eins entlang der radialen Achse zurückzieht. Schritt drei stellt
die Wafermaschine 300 dar, die sich um die Theta-Achse dreht
und gleichzeitig sich entlang der x-Achse zurückbewegt, um eine Kollision
mit dem Ladezugang eins zu vermeiden. Schritt vier stellt die Wafermaschine 300 dar,
die sich entlang der x-Achse zu dem IO-Zugang der Bearbeitungsstation
bewegt. Schritt fünf
stellt die Wafermaschine 300 dar, welche die Drehung um
die Theta-Achse und die Bewegung entlang der x-Achse fortführt, um
den Wafer zum Eintritt in die Bearbeitungsstation zu positionieren.
Schritt sechs stellt die Wafermaschine 300 dar, die darauf wartet,
daß die
Bearbeitung beendet wird. Schritt sieben stellt die Wafermaschine 300 dar,
die den bearbeiteten Wafer gegen einen neuen Wafer austauscht, der
zum Eintreten in die Bearbeitungsstation bereit ist. Schließlich stellt
Schritt acht die Wafermaschine 300 dar, die den bearbeiteten
Wafer in einer Radialachse zurückzieht
bei einer gleichzeitigen Bewegung entlang der x-Achse und der Theta-Achse,
um den bearbeiteten Wafer in den Ladezugang eins, zwei oder drei,
zurückzuführen.
-
Die Wafermaschinen 300 und 300', die oben beschrieben
sind, stellen verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichen Waferhandhabungsautomaten
zur Verfügung.
Für die
meisten Waferhandhabungsanwendungen besitzt die Radialbewegung, welche
zum Einsetzen und der Wafer in ein FOUP 10 oder eine Bearbeitungsstation
oder zum Entfernen aus diesen benötigt wird, den höchsten Betriebszyklus
und die längste
bewegte Gesamtstrecke. Die Wafermaschine 300 plaziert den
Radialantrieb 400 so nah wie möglich an den Wafer bevor sie
versucht, auf den Wafer zuzugreifen. Diese Plazierung verringert die
bewegte Masse und die Bewegungszeit des oberen Endeffektors 402 und
des unteren Endeffektors 404 und die Abnutzung.
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Die z-Antriebsstange 380 nimmt das
gleiche Raumvolumen ein, um das der Wafer ausschwenkt, wenn die
Wafermaschine 300 sich dreht. Diese Antriebsstange 380 erstreckt
sich auch nicht unter die Arbeitsebene. Ein herkömmlicher Waferhandhabungsautomat
benötigt
den Bereich, der sich unterhalb der Waferebene befindet, um auf
einige der Wafers in den FOUP 10 zuzugreifen. Typischerweise
ist der Endeffektor oben an einer Stange montiert, die sich nach
oben und unten entlang der z-Achse bewegt. Diese Stange nimmt Raum
ein, der für
andere Zwecke anderweitig benutzt werden könnte. Wenn sich die Stange
horizontal entlang der x-Achse bewegt, muß ähnlich der Bereich, der sich
unter der Waferebene befindet, im wesentlichen frei sein, so daß die Stange
nicht hineinläuft
und irgendwelche Hindernisse beschädigt.
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Es gibt verschiedene Variationen
und/oder Modifikationen, die an der Wafermaschine 300 ausgeführt werden
können
und die immer noch die einheitlichen Elemente und die vorhergehend
aufgelisteten Vorteile besitzen. Nur beispielsweise kann für einige
Anwendungen auf den x-Achsenantrieb 302 verzichtet werden.
Genauso kann eine einzelne Radialachse ausreichen. Weiterhin kann
für einige
Anwendungen (z. B. Sortierer) auf den Drehantrieb verzichtet werden.
Stattdessen würde
der x-Achsenantrieb 380 an dem x-Laufwagen 308 mon tiert
werden. Bei einer Sortiereranwendung können beispielsweise alle Ladezugänge so montiert
werden, daß sie
in die gleiche Richtung weisen, und, wenn die Ausrichtung und das
ID-Lesen in die
Wafermaschine 300 integriert ist, würde die Notwendigkeit der Drehung
vermieden werden.
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29-31 stellen verschiedene Konfigurationen
des integrierten Systems dar. 29A stellt das
integrierte System dar, das auf einem ausrollbaren Rahmen montiert
ist. Wie vorhergehend erwähnt, erstrecken
sich herkömmliche
EFEMs über
den gesamten Weg nach unten bis zum Boden der Waferfabrikation.
Mit den Raumeinsparungen, die mit der Konstruktion eines EFEM aus
einer Gitterrahmenstruktur 100 oder anderen in dieser Anmeldung offenbarten
Ausführungsform
erlangt werden, ist die Grundfläche
des integrierten Systems erheblich verringert. Wie in 29A gezeigt, ist das integrierte System
auf einem ausrollbaren Rahmen montiert, so daß die Ladezugangsbaugruppen
in der SEMI-Standardhöhe
von 900 mm verbleiben. Wenn in einer bevorzugten Ausführungsform
dieses integrierte System an das Frontende eines Bearbeitungswerkzeugs geschraubt
wird, entsteht ein Freiraum von etwa 2 Fuß zwischen dem integrierten
System und dem Boden der Waferfabrikation. Dieser Raum war früher für die Waferfabrikation
nie verfügbar.
Ein solcher Raum erlaubt es den Halbleiterherstellern, andere Gegenstände, wie
eine elektrische Steuerbox, unter dem integrierten System anzuordnen.
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Alternativ kann ein Bearbeitungswerkzeug nun
einen Wartungszugang aufweisen, der erreicht werden kann, wenn man
unter das integrierte System kriecht. Der ausrollbare Rahmen verbessert
außerdem
die gesamten Eigenschaften der Maschinenwartung für das Bearbeitungswerkzeug,
an dem das integrierte System angeschraubt ist. Wenn eine Wartungsarbeit
an dem Bearbeitungswerkzeug durchgeführt werden muß, kann
beispielsweise das integrierte System von dem Bearbeitungswerkzeug
abgeschraubt werden, die Räder
des Ausrollrahmens können
entriegelt werden und das integrierte System kann von dem Frontende
des Bearbeitungswerkzeugs weggerollt werden. Ein herkömmliches
EFEM, das an dem Bearbeitungswerkzeug angeschraubt ist, enthält keine
Räder,
auf denen das EFEM herausgerollt werden kann, und ist üblicherweise
eine so schwere Vorrichtung, daß mehr
als eine Person zur Wartung erforderlich ist, um das EFEM von dem
Bearbeitungswerkzeug abzuheben. Wie vorhergehend erwähnt, wiegt
das integrierte System der vorliegenden Erfindung nur wenige hundert
Pfund und kann daher einfach von der Front des Bearbeitungswerkzeugs
durch eine einzelne Wartungsperson weggerollt werden.
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30 stellt
das integrierte System dar, das in einem Bearbeitungswerkzeug integriert
ist. Nur beispielsweise kann das System der vorliegenden Erfindung
integral ausgeformt sein und an dem Bearbeitungswerkzeug montiert
sein. Ein Vorteil dieses Systems ist, daß, wenn an jedem Bearbeitungswerkzeug
in der Waferfabrikation ein integriertes System montiert wurde,
die Waferfabrikation eine Front und ein Ladesystem hätte, das
auf die Bedürfnisse
jedes Bearbeitungswerkzeugs konfiguriert werden kann, und dennoch
ein gleiches Environment enthält,
um die Notwendigkeit zur Lagerung von Ersatzteilen und der Ausbildung
von Wartungspersonal zu verringern.
-
Elektrisches
Steuersystem
-
Herkömmliche EFEMs müssen eine
Netzverteilung aufweisen, die mit den Netzerfordernissen aller möglichen
nationalen Länder
kompatibel ist. Daher müssen
heutzutage die meisten EFEMs in der Lage sein, entweder auf ein
110 Volt- oder ein 220 Volt-System angepaßt werden zu können. Die
Anpassung an eine der beiden Stromsysteme erfordert, daß ein EFEM
Stromkomponenten umfaßt,
wie einen Aufwärts-
oder Abwärts-Transformator,
sowie andere elektrische Komponenten. Solche elektrische Komponenten
müssen
in dem EFEM montiert sein und vergrößern daher die Grundfläche des
EFEM.
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Das EFEM der vorliegenden Erfindung
ist so konstruiert, daß alle
elektrischen Komponenten, wie die FOUP-Vorschubplattenbaugruppe,
die Wafermaschine 300 und die Lüfter/Filter-Einheit 150,
unter einem 48 Volt-System betrieben werden. Im allgemeinen kann
das EFEM der vorliegenden Erfindung entweder an ein 110 Volt- oder
ein 220 Volt-System elektrisch angeschlossen werden, die auf 48
Volt abgestuft werden, um alle vorhergehend beschriebenen Elemente
zu steuern. Die Vereinfachung des elektrischen Verteilungssystems
des EFEM eliminiert die Notwendigkeit vieler herkömmlicher
Netzverteilungskomponenten, wie einen Abwärtstransformator, und dies
verringert weiterhin die Grundfläche
des EFEM der vorliegenden Erfindung.
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Zusammenfassung:
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Die vorliegende Erfindung ist eine
Wafermaschine zum Transportieren von Wafern. Die Wafermaschine umfaßt einen
Linearantrieb zum Bewegen der Wafern entlang einer x-Achse, einen
Drehantrieb zum Drehen der Wafer um eine Theta-Achse, einen Linearantrieb
zum Bewegen der Wafer entlang einer z-Achse und einen Linearantrieb
zum Bewegen der Wafer entlang einer Radialachse. Der Linearantrieb zum
Bewegen der Wafer entlang der z-Achse ist gegenüber dem Drehantrieb versetzt.
Wenn sich der Drehantrieb um die Theta-Achse dreht, werden auch der
z-Achsen- und der Radialachsenantrieb um die Theta-Achse gedreht.
Vorzugsweise ist der Linearantrieb zum Bewegen der Wafer entlang
der Radialachse ein Doppeloder Schnellaustausch-Gleitkörpermechanismus
mit einem oberen und einem unteren Endeffektor. Der Gleitkörpermechanismus
weist vorzugsweise außerdem
Einrichtungen auf, um die Wafer auszurichten und verschiedene Untersuchungs- und
Markierungsvorgänge
auszuführen.