DE2151037B2

DE2151037B2 - Vorrichtung zum Auftragen eines Flussigkeitsfilms auf Werkstücke

Info

Publication number: DE2151037B2
Application number: DE2151037A
Authority: DE
Inventors: Forrest Robert Wappingers Falls Grundon; Frank Harrison Masterson; Robert John Wagler; Fred Ernest Accord Wustrau
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-10-23
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1979-03-15
Also published as: GB1299138A; US3707944A; FR2109716A5; DE2151037A1; DE2151037C3; JPS5128466B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auftragen eines Flüssigkeitsfilms auf Werkstücke der im Oberbegriff des Patentanspruchs beschriebenen, aus der US-PS 24 84 671 bekannten Art.

Bei der bekannten Vorrichtung sind die Halterungen über zum Zentrum des Drehtische¹? verlaufende Wellen und zugehörige Zahnradumlenkungen mit einem zentralen Antrieb gekuppelt. Die Antriebsart bedingt einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau und hat zur Folge, daß die Halterungen jeweils nur mit gleicher Drehzahl angetr._ben werden können. Ein Lauf mit erhöhter Drehzal, langsamer DreHahl oder Stillsetzen der Halterungen unabhänpig voneinander ist nicht möglich. Der bekannte Antrieb hat »ich zur Folge, daß die Öffnung in der Oberfläche der Halterung nicht direkt an die Saugleitung angeschlossen werden kann, sondern über einen Verteilerkasten mit derselben verbunden werden muß, weil die Halterungen über einen Reibradantrieb mit der Antriebswelle in Verbindung stehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für die Halterungen anzugeben, der einen möglichst einfachen Anschluß der Hallerungen an die .Saugleitung bei variabler Drehzahl der Halterungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die vom Patentanspruch erfaßten Maßnahmen gelöst.

Da erfindungsgemäß die Halterungen je mit einem eigenen Elektromotor verbunden sind, können sie mit praktisch beliebiger Drehzahl angetrieben oder auch stillgesetzt werden. Dabei ist die Sauglcitung in sehr einfacher Weise an die in der Oberfläche der Halterung vorgesehene Öffnung angeschlossen.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung w unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

F i g. I eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der in Fig. I dargestellten Vorrichtung,

F i g. 3 eine .Schnittansicht, genommen längs der Linie 3-3 der F ig. 2,

F i g. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der in F i g. I dargestellten Vorrichtung,

F i g. 5 eine Seitenansicht der in F i g. 4 dargestellten Einrichtung,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 6-6 der F i g. 4,

Fig.7 eine vergrößerte Schnittansicht, genommen längs der Linie 7-7 der F i g. 2,

F i g. 8 eine vergrößerte Seitenansicht, genommen längs der Linie 8-8 der Fig. 1, wobei die Vorrichtung dargestellt ist, mit der Wafer von einem Träger auf Transporteinrichtungen abgegeben werden,

F i g. 9 eine Teildraufsicht auf die in F i g. 8 dargestellte Vorrichtung,

Fig. 10 eine Seitenansicht, gesehen von der Linie lO-IOderFig. 1 aus,

Fi g. 11 eine schematische Darstellung des Vorschubes der Waferträger durch den Ofen, wobei eine Vorschubschrittfolge dargestellt ist,

Fig. 12 eine vergrößerte Draufsicht auf die vOrrichtung zur Schaltung des Trägers durch die Entladungsund Beladungsstationen,

Fig. 13 eine Seitenansicht, gesehen von der Linie 13-13 der Fig. 1 aus, wobei die Einrichtungen gezeigt sind, mit denen die Palette durch den Ofen bewegt wird, und

Fig. 14 eine Schniuansicht, genommen längs der Linie 14-14derFig. 1.

Gemäß F i g. 1 wird ein Siliciumhalbleiterwafer 8 durch irgendeine Vorrichtung aus einer üblichen Halterung oder einem üblichen Träger 9 abgenommen und auf eine Luftkissenrutsche 10 aufgegeben. Der Waferträger 9 kann ein in Kammern unterteiltes Karussell sein, bei dem die Wafer in getrennten Kammern oder Abschnitten untergebracht sind, aus denen diese Wafer leicht einzeln in vorbestimmten Intervallen auf die Luftkissenrutsche oder einen ähnlichen Förderer abgegeben werden können. Luftkissenrutschen sind insbesondere dazu geeignet, leicht zerbrechliche Teile und Gegenstände, wie Siliciumhalbleiterwafer, zu transportieren. Es wurde gefunden, daß es wünschenswert ist, gegabelte Schenkel 11 zu verwenden, um alternierend Wafer aus zwei Trägern 9 aufnehmen zu können.

Die Wafer werden zu einer Walt-renordnungs- und Halterungseinrichtung 1 in Fig. 1 gebracht, wobei diese Teile weiterhin in den F i g. 2,3 und 7 dargestellt sind.

Die drehbare Werkstückhalterung 12 nimmt die Wafer von der Luftkissenrutsche auf. Es ist ein Positionierteller 19 vorgesehen, der den Wafer auf den drehbaren Saugkopf 17 absenkt und anordnet. Fig. 3 zeigt den Positionierteller 19 in seiner untersten Stellung. Die Werkstückhalterungen 12 sind um den Umfang eines Drehtisches 13: herum angeordnet und integral mit Elektromotoren 14 verbunden, die eine variable Drehzahl haben, und ferner mit einer Untcrdruckquelle 15. Die Halterung 16 weist eine Leitung auf, die in der Antriebswelle 16 angeordnet ist. Diese Leitung kann evakuiert werden, so daß auf den aufder Werkstückhalterung 12 angeordneten Wafer ein Sog ausgeübt wird. Die Halterung 16 weist eine Saugöffnung 18 auf. Der Positioniertcller 19 wird mittels einer Druckluftkolbenstange ί!0 angehoben und abgesenkt. Der Positionierteller 19 senkt sich über die Halterung 16 ab und ordnet den Wafer an der Halterung an. Der Positionierlcller 19 weist einen Schlitz 21 auf, der es ermöglicht, daß der Wafer und die Halterung 16 vom Teller 19 freikommen, wenn der Tischschaltmcchanismus den Tischmotor betätigt und wenn die Einrichtung in die nächste Station geführt wird. Nach dem Umschalten wird der Teller 19 angehoben und nimmt den nächsten Wafer auf.

Nachdem der Wafer an der Halterung 12 befestigt ist,

wird der Drehtisch 13 automatisch in die nächste Station gedreht, in der der Wafer eine vorbestimmte Menge einer Photolacklösung oder eines Vorbeschichtungsmaterials aufnimmt. Die Endbeschichtung folgt in einer nachfolgenden Station 2. Ehe die Halterung 16 und der Wafer die Beschichtungsstation erreichen, wird die Anordnung mittels einer Photozelle 21 abgetastet, welche das Vorhandensein und die Stellung eines Wafers auf der Halterung 16 feststellt, wobei diese Abtastung nach einem vorbestimmten Plan erfolgt. Wenn sich kein Wafer auf der Halterung 16 befindet oder wenn der Wafer beschädigt ist oder sich nicht in der richtigen Lage befindet, verhindert die Photozelle die Zuführung der Photolacklösung. Diese Verfahrenssteuerung verhindert die Verschmutzung des Vakuumsystems mit Photolacklösungen. Während der Schaltbewegung von der Beschickungsstation in die Flüssigkeitsabgabestation wird der Wafer in Rotation versetzt, um losen Oberflächenstaub oder lose Oberflächenverschmutzungen zu entfernen.

Nachdem der Wafer die Abgabestation 2 erreicht hat, wird die Rotation des Saugkopfes abgestoppt und eine vorbestimmte Menge einer Photolacklösung wird auf den Wafer abgegeben. Wenn der Drehtisch 13 an der Abgabestation stoppt, wird eine Abgabekappe 22 automatisch über und um den Wafer herum abgesenkt. Ein Druckluftschalter betätigt den Abgabedruckluftkolben 24, und eine vorbestimmte Lösungsmenge wird auf die Oberfläche des Wafers durch die Düse 25 hindurch abgegeben, wonach die Halterung 16 mit einer vorbestimmten Drehzahl gedreht und jegliche Überschüssige Lösung in die Photolackaufnahmerinne 26 hinein abgeschleudert wird. Die Wandungen 27 dieser Rinne werden automatisch mit einer vorbestimmten Menge eines Photolacklösungsmitteis gewaschen, wonach der gelöste Photolack aus der Rinne durch die Leitung 28 in ein Abzugsrohr 29 strömt. Über einen Abzug 30 werden Dämpfe abgeführt, die sich in dem Behälter entwickeln können. Das Lösungsmittel wird durch eine Leitung 274 zu einem Verteiler 2SA geführt, der ringförmig um die Aufnahmerinne 26 herum angeordnet ist. Dieser Verteiler weist im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen 26A auf, aus denen Lösungsmittel auf die Wandungen 27 abgegeben wird.

Nachdem die Photolacklösung aufgebracht und die überschüssige Lösung abgeschleudert ist, wird der Drehtisch 13 bewegt, und der Wafet wird auf der Halterung 16 in Rotation gesetzt, wobei eine Reihe aufeinanderfolgender Stationen 31;», 31B und 31C durchlaufen werden. In diesen Stationen wird der beschichtete Wafer mittels Luft getrocknet, wonach die Halterung 16 und der Wafer in die Endstation im Bereich 3 gebracht werden. Ein Entlademechanismus hebt den Wafer von der Halterung 16 ab und gibt diesen auf eine Luftkissennjtsche 32 auf. Diese Luftkissenrutsehe 32 führt die Wafer vom Drehlisch 13 zum Trocknungsofen.

Die vorstehend beschriebenen Belricbsschrittc sind programmgesteuert.

Die sich drehende Halterung 16 und der Wafer werden in die Abgabestatjon 3 weilerbewegt, in der ein Entlademechanismus den Wafer sanft von der Halterung 16 abhebt und auf eine Luftkissenrutsche aufgibt, mit der der Wafer zum Ofen gefördert wird. Der Saugkopf und der Wafer werden in einen geschlitzten Aufnahmcabschniti am Eingangsende einer Luftkissenrutsche 32 gebracht. Das Aufnahmeende wird durch einen pneumatisch beläfigten Kolben angehoben, wodurch der Wafer von der Halterung 16 abgenommen und auf die Luftkissenrutsche aulgegeben wird. Die Halterung 16 wird dann in die Aufnahmestation > eingebracht, wonach der Arbeitszyklus wiederholt wird. Während irgendeine der verschiedenen Arbeitsstationen ihre spezifische Arbeit erledigt, führen andere Stationen andere Verfahrensstufen aus, und zwar gemäß dem Aufbau des Drehtisches 13, wodurch es möglich ist, automatisch und kontinuierlich mehrstufige Waferbeurbeiturigen durchzuführen.

Siliciumwafer werden über eine Luftkissenrutsche 32, die in Fig. 9 dargestellt ist, auf einen Ladearm 33 (Fig. 10) abgegeben. Von dort werden die Wafer sanft auf eine freischwimmende Palette 34 abgegeben, die in einem Palettenträger 35 angeordnet ist. Dieser Träger weist eine Anzahl von Aufnahmeöffnungen 35Λ auf, die eine Palette und einen Wafer aufnehmen können. Die Palette ist freischwimmend und gieitet längs der Oberfläche der Heizplatte 44, wenn der Palettenträger 35 sich über die Heizzone in einer vorbestimmten Form hinwegbewegt. Der Palettenträger ,?"■ wird weiterbewegt, um den nächsten und die darauffolgenden beschichteten Wafer aufzunehmen, bis alle öffnungen des Paleltenträgers gefüllt sind. Der Träger wird dann längs der Heizplattenoberfläche vorwärts bewegt, wie es in F i g. 11 gezeigt ist. F i g. 11 zeigt einen Palettenträger 35, in dem sich ein beschichteter Wafer in der öffnung 35A befindet. Dieser Palettenträger wird in Richtung des Pfeiles 36 bewegt. Wenn die öffnung 35D einen Wafer aufnimmt, dann wird der Paldttenträger aus dem Bereich 37 herausbewegt, und zwar in Richtung des Pfeiles 39. Gleichzeitig wird der Palettenträger 40 in den Bereich 41 hineinbewegt, wie es durch die Richtung des Pfeiles 42 angezeigt ist. Danach wird der Palettenträger 43 in die Lage gebracht, in der sich vorher der Paletteniräger 35 befunden hat. In dieser Stellung werden die Aufnahmeöffnungen des Palettenträgers nacheinander gefüllt. Entsprechende Palettenträger 44, 45 und 4(5 werden in der Weise vorwärts bewegt, vie es durch den Pfeil 47 angedeutet wird. Diese Bewegungsschrittfolge führt zu einer entsprechenden Zykluszeil, innei.ialb welcher gleichzeitig Palettenträger in die Heizzone eingeführt und aus dieser herausgebracht werden. |ede Palette stützt sich auf einer Heizplatte 44 ab, die durch geeignete Mittel erhitzt wird, so dal3 Wärme von der Heizplatte auf die Palette, die die Wafer trägt, abgegeben wird.

Die Palette und der Wafer werden im Träger mittels einer Öffnung 49 geführt, die in diesem angeordnet ist. Die Trägeröffnung weist einen Flansch in ausreichender Höhe auf. um die Palette und den Wafer innerhalb der Trägeröffnung aufzunehmen. Die Gesamtbaugruppe weist eine Seitenführung 50 und Basisgleitführungcn 51 auf Ei/K Isolation 52 ist an der Basis der Baugruppe vorgesehen, um die Wärmeübertragung nach oben zu den Paletten hin zu unterstützen. Als Beispiel ist eine elektrische Heizung 53 dargestellt. Nachdem der Wafer in eine PalettentrSgeröffnung eingegeben ist, werden Druckluftschalter betätigt, was bewirkt, daß Druckluftstelleinrichtungen die Palettenträger bewegen. Lediglich eine Öffnung befindet sigh in der Stellung, in der Wafer vom Ladearm aufgenommen werden. Jede Palettenöffnung weist Aussparungen auf, damit jede öffnung in der richtigen Stellung unter dem Laderaum abgestoppt werden kann. Die Temperatur der Heizplatte, die Hei/.zeit und die Geschwindigkeit einer jeden Palette auf der Heizplatte, die Frequenz der Waferaufnahme und der Waferaufgabe auf die Heizplatte oder

von der Heizplatte sind derart bezüglich der /eil und Sehaltbewegungen aufeinander abgestimmt, daß ein glatter gleichförmiger automatischer Verfahrensverlauf sichergestellt wird.

l'aleltentriiger. die Wafer auf Paletten enthalten, die durch den Ofen hindruehgegangen sind, erreichen die Station 7. in der der Wafer von der Palette abgenommen wild Die Entladung des Wafers erfolgt mittels Ausstoßerzapfcn 54. die in F i g. H dargestellt sind. Wenn sich eine Palette über den Ausstoßern 55 befindet, wird der Ausstoßer betätigt, und die Zapfen bewegen sich in senkrechter Richtung und heben die Paletten und

Wafer nach oben in eine Stellung, in der sich dann ein Auswerfeann 56 horizontal an einer Stange 57 bewegt, um die Wafer von der Palette abzustreifen. Die Bewegungen des Wafcrabslreifcrs 58 und der Aus· Stoßerzapfen sind so koordiniert und zeitlich abgestimmt, daß die Abwärtsbewegung der Auswerferzapfen beginnt, wenn die Wafer von der Palette auf eine Rutsche abgeben werden. Der Abstreifer bewegt sich horizontal an dem Arm 56, wie es Fig. 14 zeigt. Die Wafer werden dann durch die l.iiftkisscnrutsche 59 in den Behälter 60 gebracht.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Auftragen eines Flüssigkeitsfilms auf Werkstücke, mit einem Drehtisch zur schrittweisen Bewegung der Werkstücke zwischen einer Anzahl von Bearbeitungsstationen, mit auf dem Drehtisch angeordneten drehbaren Halterungen für die Werkstücke, und mit einer in der mit den Werkstücken in Berührung kommenden Oberfläche der Halterungen mündenden, über eine in der Antriebswelle vorgesehene Leitung an eine Saugleitung angeschlossenen öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werkstückhalterung (12) mit einem Elektromotor (14) gekuppelt ist und daß die in der Antriebswelle (16) des Elektromotors (!4) vorgesehene Saugleitung direkt in die Öffnung (18) in der Oberfläche der Halterung (12) mündet.