DE3789212T2

DE3789212T2 - Integriertes Bearbeitungssystem mit Vielfachkammer.

Info

Publication number: DE3789212T2
Application number: DE3789212T
Authority: DE
Inventors: David Cheng; Isaac Harari; Peter D Hoppe; Dan Maydan; Sasson Somekh; Masato Toshima; David Nin-Kou Wang
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2007-12-19
Also published as: EP0272141A2; EP0272141B1; JPS63252439A; ATE102397T1; EP0272141A3; JPH0322057B2; DE3789212D1

Description

Die Erfindung betrifft integrierte Vakuumbehandlungssysteme für Werkstücke, wie z. B. Halbleiterwafer.
Zur Zeit sind die typischen, erhältlichen VLSI-Behandlungs-Reaktorsysteme Einkammer-Stapelsysteme, in denen die Kammer einem einzigen Prozeß gewidmet ist, wie z. B. dem Plasmaätzen oder der chemischen Dampfbeschichtung. Diese einem Prozeß gewidmeten Stapelreaktorkammern sind so ausgelegt, daß sie einen großen Verarbeitungsdurchsatz für einen einzigen Verarbeitungsschritt schaffen, wie z. B. die chemischen Dampfbeschichtung von Silizium oder Siliziumdioxid oder andern Dielektrika oder das Ätzen von solchen Schichten.
In der US-A-4 592 306 ist eine Vorrichtung zur Abscheidung von Mehrschichtbeschichtungen auf Substrate bei verringertem Druck beschrieben. Die Vorrichtung hat wenigstens vier evakuierbare Abscheidungskammern, Einrichtungen zur Evakuierung jeder der Abscheidungskammern und Beschichtungseinrichtungen in jeder der Abscheidungskammern zur Abscheidung einer Beschichtungsschicht auf einem Substrat. Für den Transport eines zu beschichtenden Substrats zwischen den Abscheidungskammern ist eine evakuierbare Transportkammer mit verschließbaren Öffnungen zwischen der Transportkammer und jeder der Beschichtungskammern vorgesehen.
Die US-S-4 547 247 beschreibt einen Plasmareaktor für einen einzelnen Wafer mit einer ebenen Elektrode. Eine untere Elektrode des Plasmareaktors ist auf einem Futter gelagert, und sowohl das Futter als auch die oberen Abschnitte des Reaktors dichten eine obere Platte eines Vakuumeinschließungsbehälters ab. In dem Vakuumeinschließungsbehälter ist ein Wafertransportmechanismus enthalten. Zu bearbeitende Wafer werden mittels einer Multiwaferkassette in die Maschine geladen, die auf einer externen Hebeeinrichtung aufgesetzt ist. Bei der Vervollständigung der Behandlung werden die Wafer durch das Transportsystem zu einer zweiten externen Hebeeinrichtung bewegt.
In einem Artikel einer Ausgabe des Semiconductor International Magazin vom Oktober 1985 mit dem Titel "Dry Etching System: Gearing up for Larger Wafers", Seiten 48- 60, ist schematisch ein Trockenätzsystem mit vier Kammern gezeigt, bei dem eine gemeinsame Ladeschleuse zum Transport der Wafer zu den einzelnen Ätzkammern verwendet wird.
Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 29, Nr. 1, Juni 1986 beschreibt ein Robotereinrichtung zum Ausfahren und Zurückziehen von Wafern aus einer ersten zu einer zweiten Position für einen Transport zwischen einer Vorkammer und einer Hauptkammer eines Vakuumverarbeitungswerkzeugs.
Die US-A-4 477 311 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer ersten abgeschlossenen Kammer für ein Wasserstoffplasmaätzen, einer zweiten abgeschlossenen Kammer für eine Molekularstrahlepitaxie, die mit der ersten Kammer durch ein Schieberventil verbunden ist, und mit einer dritten Abscheidungskammer, mit einer Vorrichtung zum Transport eines zu behandelnden Wafers zwischen der ersten und der zweiten Kammer durch externe Betätigung bei einem ununterbrochenen Vakuum, mit einer Vakuumpumpe zur Evakuierung der ersten oder der zweiten Kammer und mit einer wasserstoffquelle, die mit der ersten Kammer für eine Zufuhr von Wasserstoffgas verbunden ist.
Die WO-8 06 561 bildet teilweise den Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ und beschreibt eine modulare Waferverarbeitungsmaschine mit mehreren Prozeßkammern, die verschiedene Waferprozesse durchführen können. Die Maschine hat miteinander verbundene Handhabungseinheiten mit Handhabungsarmen. Jede Einheit kann einen Wafer an eine andere Einheit in der gleichen Vakuumumgebung zu einer Verarbeitungskammer übergeben. Eine Handhabeeinrichtung für Wafer bewegt ausgewählte Wafer von einer Kassette in eine Ladeschleusenkammer in den Prozeßkammern.
Die EP-A-0 264 945 ist eine ältere europäische Anmeldung, die nach dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde. Sie beschreibt mehrere Plasmaätzbehälter und eine Waferwartestation, die mit einem Wafertransportarm in einer geregelten Umgebung angeordnet sind. Die Wafer können nacheinander innerhalb der geregelten Umgebung wahlweise zwischen den Plasmaätzbehältern und der Waferwartestation bewegt werden, ohne daß sie der Atmosphäre ausgesetzt sind.
Durch die Erfindung wird ein integriertes Vakuumbehandlungssystem geschaffen, wie es in Anspruch 1 beschrieben ist.
Vorzugsweise ist die innenliegende Hebeeinrichtung mit einer Platte zwischen ersten und zweiten Gruppen von Werkstückstellungen zum Abdichten der ersten Gruppe von Werkstücken in der Ladeschleusenkammer und zum Trennen der zweiten Gruppe von Werkstücken aus der Ladeschleusenkammer versehen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Ladeschleusenkammer mit Einrichtungen zum Zuführen eines Gases versehen, um die erste Gruppe von Werkstücken zu konditionieren.
Bei den oben genannten Anordnungen kann eine außenliegende Hebeeinrichtung außerhalb der Ladeschleusenkammer angeordnet sein, die eine Anzahl von Werkstückhaltestellungen an einer zweiten ausgewählten Ladeschleusenposition außerhalb des Ladeschleusenkammereinlasses und angrenzend an den Ladeschleuseneintritt aufweist, um ein Werkstück zu dem Werkstückträger hin und von ihm weg zu überführen.
Außerdem kann bei den oben genannten Anordnungen eine der Behandlungskammern für eine Durchführung einer gaschemischen Ätzung und eine weitere Kammer für eine gaschemische Abscheidung geeignet sein.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Robotereinrichtungen ein ausfahrbares Werkstücktragblatt, Einrichtungen zum Drehen des Blattes, um es wahlweise zu den Behandlungskammern und zu den Hebeeinrichtungen auszurichten, und Einrichtungen zum Ausfahren und Einziehen des ausgerichteten Blattes auf, um das Blatt an ausgewählten innenliegenden Positionen in den Behandlungskammern und an wenigstens einer ausgewählten Ladeschleusenposition für die Hin- und Herüberführung von Werkstücken zu positionieren.
Eine R-R Robotereinrichtung zur Handhabung von Wafern kann innerhalb der Ladeschleusen angebracht sein und weist vorzugsweise ein horizontales Waferhalteblatt auf, wobei das Blatt durch einen doppelten Viergelenkmechanismus befestigt ist. Konzentrische Antriebswellen bewirken eine Drehung des Blattes über den Viergelenkmechanismus, um das Blatt wahlweise an den Behandlungskammern und den Hebeeinrichtungen zu positionieren und das Blatt ebenfalls über den Viergelenkmechanismus auszufahren und zurückzuziehen, um das Blatt an den Hebeeinrichtungen und an ausgewählten innenliegenden Stellen in den Behandlungskammern zum Laden und Entladen der Wafer zu positionieren.
Bei einer anderen Ausführungsform weist wenigstens eine der Behandlungskammern eine Waferhalteelektrode auf. Die Robotereinrichtung in der Behandlungskammer weist eine Gruppe von vertikal ausgerichteten Zapfen, Lagereinrichtungen zur Anbringung der Zapfen in einer kreisförmigen Anordnung und Einrichtungen auf, die die Lagereinrichtungen vertikal bewegen, um den Wafer an der ausgewählten innenliegenden Position von dem Blatt zu entfernen und den Wafer zu der Halteelektrode zu transportieren und den Wafer wieder an die ausgewählten innenliegende Position zurückzubringen. Diese Robotereinrichtung kann einen Waferklemmring aufweisen, der oberhalb der Waferhaltestifte an dem Haltering angebracht ist, um den Wafer an die Halteelektrode zu klemmen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Robotereinrichtung wenigstens einer der Behandlungskammern eine erste insgesamt kreisförmige horizontale Anordnung von Fingern, die zum Halten der Wafer geeignet sind, eine zweite insgesamt kreisförmige horizontale Anordnung von Fingern, die in die ersten Finger eingreifen und eine insgesamt kreisförmige Aufnahmeeinrichtung in horizontaler Ausrichtung halten kann, eine erste Hebeeinrichtung zur Anbringung der ersten Finger und zur Bewegung der ersten Finger (a) nach oben, um den Wafer von dem Blatt zur Vorbereitung der Anhebebewegung der zweiten Finger in eine Behandlungsposition anzuheben und (b) nach unten, um den Wafer zu der ausgewählten innenliegenden Position und dem Ladeschleusenblatt zurückzubringen, und einen zweiten vertikalen Hebemechanismus, an dem die zweiten Finger befestigt sind und der die zweiten Finger (c) nach den ersten Fingern nach oben bewegt, um den Wafer davon auf die Aufnahmeeinrichtung und in die Behandlungsposition anzuheben und (d) nach unten bewegt, um den behandelten Wafer auf den ersten Finger abzulegen, bevor er durch die ersten Finger an die ausgewählte innenliegende Position und zu dem Ladeschleuseblatt zurückgebracht wird.
An einer, mehreren oder allen Befestigungsstellen der Behandlungskammern des ersten oben beschriebenen Systems kann ein zweites integriertes Vakuumbehandlungssystem angebracht sein, daß dem oben beschriebenen ersten System im wesentlichen gleicht, ohne daß eine außenliegende Kassettenhebeeinrichtung vorgesehen ist, um die Behandlungsmöglichkeit und den Durchsatz zu erhöhen.
Die oben beschriebene Ausführungsform und andere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschriebenen, von denen
Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht ist, die unser integriertes Behandlungssystem mit mehreren Kammern teilweise schematisch zeigt, wobei die Abdeckungen der Ladeschleusen und der Kammer entfernt sind;
Fig. 2 eine teilweise schematische vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine vergrößerte teilweise Draufsicht auf die Roboterblattanordnung zur Waferhandhabung ist, die in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 4, 5 und 6 schematisch die Funktion des doppelten Viergelenkhaltesystems zeigen;
Fig. 7-11 sehr schematisierte teilweise Draufsichten sind, die die R-R-Bewegung der Ladeschleusenrobotereinrichtung beim Transport der Wafer zwischen der außenliegenden Kassettenhebeeinrichtung, der innenliegenden Ladeschleusenhebeeinrichtung und den Vakuumbehandlungskammern zeigen;
Fig. 12-16 aufeinanderfolgende schematisierte Querschnittsdarstellungen des zugeordneten, innenliegenden Wafertransportsystems sind, das in dem erwähnten CVD-Reaktor vorhanden ist, während des Transportsvorgangs der Wafer von dem außenliegenden Ladeschleusenblatt zu der Aufnahmeeinrichtung des Reaktors und des Zurückbringens der Wafer von der Aufnahmeeinrichtung des Reaktors zu dem Ladeschleusenblatt;
Fig. 17-19 aufeinanderfolgende schematisierte Querschnittsdarstellungen des zugeordneten innenliegenden Wafertransportsystems sind, das in dem erwähnten Ätzreaktor vorhanden ist, während des Transportvorgangs der Wafer von dem außenliegenden Ladeschleusenblatt zu der Waferhalteelektrode des Reaktors und des Zurückbringens der Wafer von der Waferhalteelektrode des Reaktors zu dem Ladeschleusenblatt; und
Fig. 20 eine teilweise schematisierte Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform unseres integrierten Behandlungssystems mit mehreren Kammern ist, das ein zusätzliches Paar von Behandlungssystemen mit mehreren Kammern aufweist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine derzeit bevorzugte Ausführungsform unseres integrierten Behandlungssystems 10 mit mehreren Kammern. Fig. 2 ist ein vertikaler Querschnitt des Systems 10.
Hauptsächlich bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2, weist unser integriertes Behandlungssystem 10 mit mehreren Kammern (auch als "Mehrkammersystem" bezeichnet) einen abgeschlossenen, insgesamt fünfseitigen Hauptrahmen oder ein Gehäuse 12 mit fünf Seitenwänden 13-13 auf, die ein abgeschlossenes Vakuumladeschleusengehäuse oder eine abgeschlossene Vakuumladeschleusenkammer 14 bilden.
Eine Anzahl von einzelnen Vakuumbehandlungsreaktoren (oder Kammern), veranschaulicht durch die Kammern 16, 18, 20 und 22, sind jeweils an einer zugeordneten Seitenwand des Ladeschleusengehäuses befestigt.
Eine außenliegende Kassettenhebeeinrichtung 24 ist so ausgelegt, daß sie mehrere Kassetten, veranschaulicht durch zwei Kassetten 26 und 28, in einer vertikalen Position halten kann, wobei die Wafer 15-15 horizontal sind. Die außenliegende Kassettenhebeeinrichtung 24 weist eine erste, horizontale Grundplatte 30 auf, die an Führungswellen 32 und 24 für eine hin- und hergehende schrittweise Horizontalbewegung angebracht sind, wie es durch den Pfeil 29 (Fig. 1) gezeigt ist, damit jede Kassette wahlweise so positioniert werden kann, daß sie einem Eingangsschlitz oder einer Eingangsöffnung 36 der Ladeschleusenkammer direkt gegenüberliegt und mit dieser fluchtet. Die Grundplatte 30 kann beispielsweise an einem durch einen Rechner 70 gesteuerten Winkelhebel befestigt sein und von diesem angetrieben werden, der von einem Luftzylinder mit zwei Stellungen betätigt wird. Die Kassettenhebeeinrichtung 24 kann außerdem durch ein Schrittsystem 40 für eine hin- und hergehende vertikale Schrittbewegung, wie sie durch den Pfeil 31 (Fig. 2) gezeigt ist, die Wafer wahlweise innerhalb der Kassette angrenzend an den Ladeschleusenschlitz 36 anordnen. Das vertikale Kassettenschrittsystem 40 weist eine Führungsschraube 42 auf, die durch einen von einem Motor 44 angetriebenen Zahnradsatz 46 gedreht wird, um eine an der Grundplatte 30 angebrachte Antriebsmutter 48 zu verschieben.
Die Behandlungskammern 16 bis 22 und die zugeordneten Hauptrahmenwände 13-13 weisen außerdem Verbindungsschlitze 36-36 auf, die den Ladeschleuseneintrittschlitzen 36 ähnlich sind oder zu diesen identisch sind. Zur Abdichtung dieser Zugangsschlitze 38 sind Türen oder Schlitzventile 38 vorgesehen. Bezugnehmend auf Fig. 1 ist jede Tür 36 wie bei 37 schwenkbar angebracht und kann beispielsweise durch einen durch einen Rechner gesteuerten Luftzylinder 69 geöffnet und geschlossen werden. Dies bedeutet, daß Einrichtungen wie z. B. elektrisch betätigte Ventile der Steuerung der Luftzufuhr zu den Zylindern 69 durch den Rechner 70 gesteuert werden.
Die Ladeschleusenkammer weist eine innenliegende Speicherhebeeinrichtung 50 auf, die eine Anzahl von Wafern 15-15, beispielsweise bis zu acht, auf horizontalen Halteplatten 54 hält. Die Hebeeinrichtung 50 bewegt die Wafer schrittweise vertikal, damit die Wafer an der vertikalen Position 56 zum Beladen und Entladen durch die Ladeschleusen-Robotblattanordnung 84 angeordnet werden, wie es untenstehend erläutert wird.
Die innenliegende Speicherkassettenhebeeinrichtung 50 weist typischerweise eine Grundplatte 58 und eine geschlitzte vertikale Stirnplatte 59 auf, an der die horizontalen Waferhalteplatten 54-54 angebracht sind. Bei der dargestellten Ausführungsform können sich ein Paar von Führungswellen 60-60 und eine Antriebswelle 61 von der Grundplatte 58 aus nach unten über Dichtungen 63-63 durch die Bodenwand 62 der Ladeschleusenkammer erstrecken, um die Hebeeinrichtung 50 zu führen und zu bewegen. Die Hebeeinrichtung 50 kann durch ein vertikales Schrittsystem 64 angehoben und abgesenkt werden, das eine Führungsschraube 65 aufweist, die durch einen von einem Motor 66 angetriebenen Zahnradsatz 68 gedreht wird, um eine Antriebsmutter 69 zu verschieben, die an der vertikalen Welle 61 angebracht ist. Die Betätigung des Motors 66 für den vertikalen Antrieb der Hebeerinrichtung als auch des Motors 44 für den horizontalen Antrieb der Kassette (vorzugsweise Schrittmotoren) werden durch ein herkömmliches Steuergerät, einen kleinen Universalcomputer oder einen Personal-Computer 70 gesteuert.
Ein Robotertransportsystem 80 für Wafer ist innerhalb der Ladeschleusenkammer 12 angebracht, um die Wafer 15-15 zwischen der außenliegenden Hebeeinrichtung 24 und der innenliegenden Hebeeinrichtung 50, zwischen der innenliegenden Hebeeinrichtung 50 und den einzelnen Behandlungskammern 16-22 und zwischen den Behandlungskammern 16-22 zu transportieren. Die Robotereinrichtung 80 weist ein Drehantriebssystem 82 mit einer konzentrischen Welle auf, die eine reversible R-R-Bewegung über einen doppelten Viergelenkmechanismus 86 auf eine Blattanordnung 84 überträgt, um den gewünschten Transport der Wafer von Kassette zu Hebeeinrichtung, von Hebeeinrichtung zu Kammer und von Kammer zu Kammer zu bewirken. Die R-Bewegung (Ausfahren und Zurückziehen in einer geraden Linie) ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 72 gezeigt, während die R-Schwenkbewegung entlang des Pfeils 74 erfolgt.

Robotereinrichtung 80

Weiter bezugnehmend auf Fig. 2, weist die Robotereinrichtung 80 eine entfernbare Grundplatte 88 auf, die an der Bodenwand 90 des Ladeschleusengehäuses 12 angebracht ist. Ein O-Ring 92 dichtet die zwei verbundenen Elemente ab. Eine feststehende hohle Außenwelle 94 ist an der Grundplatte 88 angebracht. Eine hohle Mittelwelle 96 ist für eine Drehung innerhalb der Außenwelle 94 durch Radiallager 97-97 angebracht. Eine innere Welle 98 ist durch Radiallager 99-99 innerhalb der Mittelwelle 96 angebracht. Die Mittelwelle 96 und die Innenwelle 98, die konzentrisch angeordnet sind, werden unabhängig voneinander gedreht. Dies geschieht typischerweise durch Seiltrommelantriebsmechanismen 100 bzw. 102, die von einem Schrittmotor gesteuert werden. Die Betätigung der jeweiligen Schrittmotoren 150 und 152 wird durch das Steuergerät oder den Rechner 70 gesteuert. Wie es untenstehend beschrieben ist, wird die Drehung der Innenwelle 98 und der Außenwelle 96 durch den doppelten Viergelenkmechanismus 86 in eine präzise R- bzw. R-Bewegung der Roboterblattanordnung 84 umgewandelt.
Der Antriebsmechanismus 100 weist eine Trommel 101 auf, die in einer festen Beziehung zur Mittelwelle 96 steht und durch ein Seil 103 gedreht wird. Das Seil 103 ist auf einer Trommel 105 angebracht, die durch ein System 107 mit Riemen und Riemenscheibe gedreht wird, das von einem Motor 150 angetrieben wird. Das Seil 103 wickelt sich auf die Trommel 105 auf und von dieser ab. Die Trommel 105, das System 107 mit Riemen und Riemenscheibe und der Motor 150 sind auf einer Tragplatte 109 angebracht, die ihrerseits an der feststehenden Außenwelle 94 angebracht ist. Aufgrund dieser Anordnung wird die Drehung des Motors 150 durch das Seil 103 in eine Drehung der Scheibe 101 und der Mittelwelle 96 übertragen.
Ein Antriebsmechanismus 102 weist auf ähnliche Weise eine Scheibe oder eine Trommel 111 auf, die mit der Innenwelle 98 verbunden ist und durch ein Seil 113 gedreht wird. Das Seil 113 ist an einer Trommel 115 angebracht, die durch ein System 117 mit Riemen und Riemenscheibe gedreht wird, das durch einen Motor 152 angetrieben wird. Die Trommel 115, das System 117 mit Riemen und Riemenscheibe und der Antriebsmotor 152 sind auf einer Halteplattenanordnung 119 angebracht, die ihrerseits an einem Element 121 angebracht ist oder ein Teil davon bildet. Das Element 121 ist seinerseits an der Scheibe oder der Trommel 101 befestigt oder bildet einen Teil davon. Wie erwähnt, ist die Scheibe 101 mit der Mittelwelle 96 verbunden und dreht diese. Wenn das Antriebssystem 100 die Mittelwelle 96 durch Drehung der verbundenen Scheibe 101 dreht, dreht deshalb die Scheibe 101 außerdem das Antriebssystem 102, wodurch eine Winkelstellung der Welle 98 bezüglich der Mittelwelle 96 aufrechterhalten wird.
Hauptsächlich bezugnehmend auf die Fig. 1 und 3, weist die Blattanordnung 94 einen Arm 104 und ein austauschbares Metallblatt oder einen Endeffektor 106 auf, das bzw. der daran angebracht ist und eine kreisförmige Aussparung 108 zur Aufnahme eines Wafers 115 einer vorgegebenen Größe besitzt. Austauschbare Blätter 106 mit Aussparungen 108 verschiedener Größe können zum Halten von Wafern mit verschiedener Größe verwendet werden. Angrenzend an das äußere Ende hat das Blatt 106 Löcher 110-110, die mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) durch eine Vakuumleitung 112 verbunden ist, die durch die hohle Innenwelle 98 (Fig. 2) hindurchgeführt ist. Auf diese Weise kann das Blatt 106 als Vakuumaufnehmer wirken, wobei die Wafer in diesem Fall in der Außenumgebung mit atmosphärischem Druck am Ende des Blattes aus den Kassetten 26 und 28 aufgenommen oder in die Kassetten abgelegt werden.
Die Aussparung 108 kann alternativ auch dazu verwendet werden, die Wafer während des Transportes zwischen der innenliegenden Ladeschleusenhebeeinrichtung 50 und den Behandlungskammern 16-22 oder zwischen den Behandlungskammern in der Vakuumumgebung der Ladeschleuse zu halten. Kurz gesagt, kann das Blatt Wafer bei atmosphärischem Druck oder im Vakuum aufnehmen und kann Wafer mit hohen Temperaturen aufnehmen.
Weiter bezugnehmend auf Fig. 3, sind kapazitive Sensoren 114-114 an dem vorderen Ende des Blattes 106 knapp hinter den Vakuumlöchern 110-110 angebracht, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Wafers 15 an dem Vakuumaufnahmeende oder in der Aussparung 108 festzustellen. Elektrische Leitungen 115 für die Sensoren können über die Innenwände 98 zu dem Rechner 70 geführt werden, bei dem die Ausgangssignale der Sensoren 114-114 zur Bestimmung der Anwesenheit oder Abwesenheit des Wafers 15 an dem Blatt verwendet werden. Außerdem kann der Ausgang mehrerer (drei) optischer LED-Sensoren 121 längs des gleichen Weges wie die Leitungen 115 zu dem Rechner geführt werden, um das Einsetzen von Wafern in die Ladeschleusenkammer zu erfassen.
Der doppelte Viergelenkmechanismus 84 weist ein erstes Viergelenk 115 auf, das selbst erste und zweite parallele Arme 116 und 117 aufweist, die schwenkbar an im Abstand befindlichen Stellen entlang eines Verbindungsgliedes oder einer Klammer 118 angebracht sind. Die zweiten Enden der Arme sind an im Abstand liegenden Stellen entlang eines zweiten Verbindungsgliedes 119 angebracht.
Ein zweites Viergelenk 125 weist erste und zweite Arme 126 und 127 auf, die zusammen mit den Armen 116 bzw. 117 schwenkbar an dem Glied 119 angebracht sind. Der Arm 126 ist mit seinem zweiten Ende durch einen Schwenkzapfen 130 an einer Klammer 129 angebracht. Die Klammer 129 selbst ist durch Schrauben 132-132 an einer Scheibe oder an einem Ring 134 befestigt, der an dem oberen Ende der Mittelwelle 96 angebracht ist. Der Arm 127 ist durch Schrauben 136-136 an dem oberen Ende der Innenwelle 98 befestigt, die sich durch den Ring 134 erstreckt.
Aufgrund dieser zusammenwirkenden Anbringung durch Verwendung des gemeinsamen Verbindungsgliedes 119 wird durch die reversible Drehung der Innenwelle 98 der Antriebsarm 127 gedreht und wandelt dadurch die Wellendrehung in eine Translation des Gliedes 118 und der Armanordnung 84 in zwei Richtungen um. Aufgrund der festen relativen Positionen der Schwenkpunkte 120 und 122 an dem Glied 119, der Schwenkpunkte 138 und 140 an dem Gelenk 129 und der Schwenkpunkte an dem Gelenk 118 behalten die zwei Viergelenke 115 und 125 während der Drehung ihre parallelogrammartige Ausbildung. Die Bewegung des Gliedes 118 und der Blattanordnung 84 ist deswegen parallel (entlang) zur Achse 136 durch die dem Glied 118 und dem Glied 129 zugeordneten Schwenkpunkte.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen die Bewegung der Viergelenke 115 und 125 während der Drehung der Welle 98 und des Antriebsarms 127. Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Gliedanordnungen 115 und 125 anfänglich voll ausgefahren, um das Vakuumaufnahmeende des Blattes 106 so zu positionieren, daß ein Wafer an der außenliegenden Kassette 26 oder 28 aufgenommen oder abgelegt wird.
Bezugnehmend auf Fig. 5, wird das Glied 118 durch eine Drehung der Innenwelle 98 und des Antriebsarms 127 nach innen in die Ladeschleusenkammern 19 bewegt, wobei dadurch das Blatt 106 in die Stellung über der innenliegenden Hebeeinrichtung 52 zurückgezogen wird (R-Bewegung), um einen Wafer von der innenliegenden Hebeeinrichtung aufzunehmen oder abzulegen.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, überquert die Viergelenkanordnung 115 nach einer zusätzlichen Drehung die Anordnung 125 so, daß das Glied 118 und das Blatt 106 vollkommen zurückgezogen sind und sich das Blatt über dem Flansch 134 befindet, wodurch eine sehr kompakte Ausbildung geschaffen wird. In dieser zurückgezogenen kompakten Ausbildung belegen die Blattanordnung 84 und die Viergelenke 115 und 125 einen minimalen Bereich und überqueren deswegen während der Drehung einen relativ kleinen Bereich der Ladeschleusenkammer. Die erwünschte Drehung (R-Bewegung) entlang des Wegs 74 wird durch Drehung der Mittelwelle 96 und des Flansches 134 bewirkt, der seinerseits den Schwenkpunkt 138 und den Viergelenkmechanismus 86 um die Achse 140 der Innenwelle dreht (Fig. 2).
Die R-R-Bewegung der Robotereinrichtung führt das Blatt 106 durch das Schlitzventil 30 in eine gewählte Behandlungskammer (siehe z. B. Fig. 11) oberhalb der Waferhalteaufnahmeeinrichtung oder der Elektrode innerhalb dieser Kammer ein. Innerhalb der Kammer hebt vorzugsweise eine mitwirkende Robotereinrichtung für eine einachsige Vertikalbewegung in zwei Richtungen den Wafer von dem Blatt 106 ab, transportiert den Wafer zur Behandlung zu der zugeordneten Kammerelektrode oder der Aufnahmeeinrichtung. Nach der Behandlung bringt sie den Wafer dann zu dem wiedereingeführten Blatt 106 zurück.
Die EP-A-0 272 140 ist eine parallele Anmeldung, die ein System für eine chemische Vakuumbedampfung oder einen Reaktor mit plasmaverstärktem chemischen Dampf beschreibt, das für eine thermische chemische Vakuumbedampfung (CVD), eine plasmaverstärkte chemische Vakuumbedampfung (PEVCD), eine Plasmarückätzung, eine Selbstreinigung des Reaktors und eine Modifizierung einer Dünnschichttopographie durch Zerstäubung geeignet ist (auch "erwähnter CVD-Reaktor" genannt). Der erwähnte CVD-Reaktor weist ein einachsiges Robotersystem für zwei Richtungen auf, das ausschließlich für den oben beschriebenen inneren Wafertransport in solchen Reaktoren angepaßt ist. Zusätzlich ist die EP-A-0 272 142 ebenfalls eine parallele Anmeldung und beschreibt einen Ätzreaktor mit mehreren Prozessen, der eine einachsige Robotereinrichtung besitzt, die ausschließlich für Ätzreaktoren konstruiert ist. Sowohl die Patentanmeldung für den erwähnten CVD- Reaktor als auch die Patentanmeldung für den erwähnten Ätzreaktor werden durch Bezugnahme miteingeführt.

Funktionsweise der Robotereinrichtung 80

Als ein Beispiel der gesamten Arbeitsfolge der Robotereinrichtung 80 zeigen die Fig. 7 bis 11 die R-R-Bewegung der Robotereinrichtung bei der Bewegung eines Wafers 15 (Fig. 7) von der außenliegenden Kassettenhebeeinrichtung 24 zu der innenliegenden Hebeeinrichtung 50 und dann in die Behandlungskammer 20 (Fig. 11).
Wie es ebenfalls in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Blatt 106 zunächst durch eine Drehung des Antriebsarms 127 mittels der Welle 98 in die Kassette 28 ausgefahren, dann wird ein Wafer 15 durch eine nach unten gerichtete Schrittbewegung der Kassette 28 auf dem Vakuumaufnahmeende des Blattes abgelegt.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, zieht eine umgekehrte Drehung der Welle 98 und des Antriebsarms 127 (Fig. 2) die Blattanordnung 84 in die Ladeschleusenkammer zurück und positioniert das Blatt 106 an der innenliegenden Hebeeinrichtung 52. Dort wird der Wafer 15 durch eine nach oben gerichtete Schrittbewegung der Hebeeinrichtung 52 auf eines der zusammenwirkenden, im Abstand angeordneten Paare von Hebeeinrichtungshalteplatten 54-54 abgelegt.
Die Blattanordnung 84 wird dann weiter zusammengezogen, um von der innenliegenden Hebeeinrichtung 50 freizukommen. Die Hebeeinrichtung wird schrittweise nach unten bewegt, um einen Freiraum für ein Ausfahren des Blattes zu schaffen (siehe Fig. 2). Die Hebeeinrichtung 24 wird schrittweise bewegt, um den nächsten ausgewählten Wafer für ein Entladen durch das Blatt 106 zu positionieren. Dann wird das Blatt 106 in die Kassette 28 ausgefahren, um eine Wiederholung des oben beschriebenen Entladungszyklus zu initiieren. Die Entlade- und Ladezyklen werden wiederholt, bis die innenliegende Ladeschleusen-Hebeeinrichtung 50 beladen ist.
Als nächstes wird das Ladeschleusenschlitzventil 36 durch die Tür 38 geschlossen und die Ladeschleusenkammer 14 und die Behandlungskammern unter Steuerung des Rechners 70 bis zu einem Vakuum abgepumpt. Die Hebeeinrichtung 50 wird schrittweise so bewegt, daß ein ausgewählter Wafer 15 zum Entladen positioniert wird, und die Armanordnung 84 wird zu der in Fig. 8 gezeigten Stellung ausgefahren, um das Blatt 106 in der Hebeeinrichtung 50 so zu positionieren, daß eine kurze nach unten gerichtete Schrittbewegung der Hebeeinrichtung den ausgewählten Wafer 15 auf dem Blatt ablegt. Der Antriebsarm 127 wird dann durch die Innenwelle 98 gedreht, um die Blattanordnung 84 in die in Fig. 9 gezeigte vollkommen zurückgezogene Stellung zu bewegen, wie es durch den Pfeil 72 gezeigt ist.
Eine Drehung der Mittelwelle 96 und des Flansches 134 (Fig. 2) dreht die Blattanordnung 84 gegen den Uhrzeigersinn in Richtung 74 (Fig. 10), um das Blatt 106 für eine Einführung in eine ausgewählte Kammer, hier Kammer 20, einzuführen.
Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, wird als nächstes der Antriebsarm 127 durch die Innenwelle 98 gedreht, damit das Blatt 106 und der darauf befindliche Wafer 15 in die Behandlungskammer 22 eingeführt werden, so daß die zur Auswechslung des Wafers dienende Robotereinrichtung der Kammer den Wafer 15 von dem Blatt 106 auf den Kammerhalter oder den Untersatz ablegen kann.
Obwohl ein Beispiel einer Wafertransportreihenfolge zwischen der außenliegenden Hebeeinrichtung 24, der innenliegenden Hebeeinrichtung 50 und einer Behandlungskammer wie z. B. 20 gezeigt worden ist, ist es klar, daß der Rechner 70 so programmiert ist, daß Wafer 15-15 aus den Kammern 16-22 in die Ladeschleusenhebeeinrichtung 50 entladen werden, um die Wafer in der Hebeeinrichtung 50 in den Kassetten 26 oder 28 abzuladen und um einen Wafer von einer Behandlungskammer, wie z. B. 20, zu einer anderen Kammer 18, 20 oder 22 zu transportieren, um einen anderen Behandlungsschritt durchzuführen.

Beispiel einer Funktionsweise einer Robotereinrichtung in einer Behandlungskammer

Wie oben erwähnt wurde, arbeitet die oben beschriebene Ladeschleusen-Robotereinrichtung 80 vorzugsweise mit den erwähnten Robotereinrichtungen innerhalb der einzelnen Kammern 16-22 zusammen. Die Ladeschleusen-Robotereinrichtung 80 ordnet die Wafer 15-15 an ausgewählten Transportpunkten oberhalb zugeordneter Waferhalteelektroden oder Aufnahmeeinrichtungen innerhalb der Kammer 16-22 für den Transport der Behandlungskammer-Robotereinrichtungen an. Dann holt sie, vorzugsweise an den gleichen Transportpunkten, den behandelten Wafer 15 für eine Entfernung aus den Kammern von den Prozeßkammer-Robotereinrichtungen.

1. CVD/PECVD-Reaktor

Die Fig. 12 bis 16 zeigen die Funktionsweise eines geeigneten Wafertransportmechanismus 140 einer Prozeßkammerrobotereinrichtung, der bei der Patentanmeldung für den erwähnten CVD-Reaktor verwendet wird. Das Beispiel der CVD-Reaktorkammer weist ein kreisförmiges Gehäuse 142 (auch als "Kammer" bezeichnet) auf, das typischerweise aus Aluminium hergestellt ist und eine innere Vakuumkammer 144 bildet, die einen Behandlungsbereich oder Plasmabehandlungsbereich 146 (Fig. 14) aufweist. Der CVD-Reaktor weist außerdem eine Aufnahmeeinrichtung 148 zum Halten eines Wafers auf. Ein Verteiler 150 für Behandlungsgas oder Spülgas führt der Kammer 144 Behandlungsgas oder Abscheidungsgas zu. Eine Hochspannungsstromversorgungs- und Anpassungsnetzwerk 151 (Fig. 12) wird zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Behandlungsgasplasmas aus dem Einlaßgas (für den PEVCD-Betrieb) verwendet, und ein kreisförmiges Heizsystem (nicht gezeigt) mit einer Lampe mit nahem Infrarotlicht ist unterhalb der Aufnahmeeinrichtung 128 zur Erwärmung der Aufnahmeeinrichtung 148 und des darauf angeordneten Wafers 15 angebracht, um eine Abscheidung aus dem Behandlungsgas auf dem Wafer 15 zu bewirken (während des thermischen CVD- und des PECVD-Betriebes). Vorzugsweise wird ein Hochfrequenzstrom von 13,56 MHz verwendet, niedrigere Frequenzen wurden jedoch ebenfalls verwendet.
Weiterhin bezugnehmend auf Fig. 12, weist das erwähnte Wafertransportsystem 140 mehrere, sich radial erstreckende Waferhaltefinger 152-152 auf, die im Abstand um den Umfang der Aufnahmeeinrichtung 158 in Ausrichtung mit diesem angeordnet sind. Diese Finger sind an einer halbkreisförmigen Haltestange oder einer Klammer 154 angebracht. Auf ähnliche Weise ist eine Anordnung von sich radial erstreckenden Aufnahmeeinrichtungs-Haltefingern 156-156 im Umfangsabstand um die Aufnahmeeinrichtung 148 angeordnet, greifen in die Waferhaltefinger 152-152 ein und sind an einer halbkreisförmigen Stange 158 angebracht, die knapp innerhalb der Stange 154 angeordnet ist. Aufgrund des Abstands zwischen den angrenzenden Fingern 152-152 und zwischen den angrenzenden Fingern 156-156 ist nur ein Finger 152 und ein Finger 156 in der Querschnittsansicht der Fig. 12 bis 16 zu sehen. Die bogenförmigen Befestigungsstangen 154 und 158 sind innerhalb des Gehäuses 154 an normalen vertikal bewegbaren Hebeeinrichtungen (nicht gezeigt) befestigt, wie z. B. einfachen vertikal bewegbaren Wellen, die unter Steuerung des Rechners 70 über einen geeigneten Zahnradantrieb oder pneumatische Zylinder durch einen Schrittmotor angetrieben werden.
Weiter bezugnehmend auf Fig. 12 wird das außenliegende Ladeschleusenblatt 106 (auf dem der zu behandelnde Wafer 15 gelagert ist) über die Öffnung 36 in die Kammer 144 in eine Position über der Aufnahmeeinrichtung 148 eingeführt. In dieser Startposition sind die Waferfinger 152- 152 zwischen der Aufnahmeeinrichtung 148 und dem Blatt 106 angeordnet.
Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, wird als nächstes der Waferhebemechanismus durch den Rechner 70 betätigt, um die Waferhaltefinger 152-152 über das Ladeschleusenblatt 106 anzuheben, um den Wafer 15 aufzunehmen. Das Blatt 106 wird dann aus der Kammer 142 herausgezogen.
Wie es in Fig. 14 gezeigt ist, führt der Rechner 70 nach der Zurückziehung des Blattes 106 das Schließen der Tür 38 über dem Blattzugangsschlitz 36 durch, um die Kammer 142 abzudichten. Als nächstes wird der Hebemechanismus für die Aufnahmeeinrichtung durch den Rechner 70 betätigt, um die Aufnahmeeinrichtungs-Haltefinger 156-156 und die darauf befindliche Aufnahmeeinrichtung 148 so anzuheben, daß die Aufnahmeeinrichtung 148 den Wafer 15 von den Fingern 152-152 in eine Stellung für die Abscheidung in dem Behandlungsbereich 146 anhebt, der unmittelbar an den Gasverteiler 150 angrenzt.
Bezugnehmend auf Fig. 15, betätigt der Rechner 70 nach der Behandlung den Aufnahmeeinrichtungs-Hebemechanismus so, daß die Aufnahmeeinrichtungs-Haltefinger 156-156 und die sich darauf befindliche Aufnahmeeinrichtung 148 abgesenkt werden und der Wafer 15 auf den Waferhaltefingern 152-152 abgelegt wird. Dann wird die Tür 38 geöffnet und das Blatt 106 wieder durch das Gehäuse 142 in die Kammer 144 eingeführt. Wie es in Fig. 16 gezeigt ist, wird als nächstes der Waferhebemechanismus durch den Rechner 70 betätigt, um die Waferhaltefinger 152-152 abzusenken und dadurch den Wafer 15 auf dem Ladeschleusenblatt 106 abzulegen. Nachdem die sich abwärts bewegenden Finger 152-152 von dem Blatt 106 frei sind, wird das Blatt 106 wieder durch den Rechner 70 zurückgezogen und verläßt die Finger 152-152 und 156-156 in der in Fig. 12 gezeigten Stellung, in der sie für einen weiteren Zyklus zur Einführung, Behandlung und Zurückziehung eines Wafers bereit sind.

2. Ätzreaktor

Die Fig. 17 bis 19 zeigen ein alternatives innenliegendes Wafertransportsystem 160, das bei dem Ätzreaktor verwendet wird, der in der Patentanmeldung für den erwähnten Ätzreaktor beschrieben ist.
Die Ätzreaktorkammer weist ein Gehäuse 162 auf, das typischerweise aus einem nicht magnetischen Material, wie z. B. Aluminium, besteht und eine innenliegende Ätzkammer 164 bildet.
Das Reaktorsystem weist außerdem eine flüssigkeitsgekühlte Kathode 166 auf. Es sind Vorkehrungen zur Zuführung eines Gases, wie z. B. Helium, zwischen die Wafer 15 und die obere Oberfläche der Elektrode 166 getroffen, wenn der Wafer 15 auf der Elektrode positioniert ist (siehe Fig. 19). Das Gas wird mit einem Druck von z. B. ungefähr 4 Torr zugeführt, um die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Wafer 15 und der flüssigkeitsgekühlten Elektrode 166 zu vergrößern.
Der Waferhalteelektrode 166 wird elektrische Energie von einer Hochfrequenzstromversorgung 168 (Fig. 19) zugeführt, vorzugsweise mit einer hohen Frequenz, obwohl niedrige Frequenzen verwendet werden können.
Prozeßgase werden durch einen Gasverteiler (nicht gezeigt) von einem Gaszuführsystem mit einer oder mehreren Gasspeicherquellen der Innenkammer 164 zugeführt. Der Gasverteiler ist oberhalb der Elektrode 166 in engem Abstand zu dieser angeordnet, um Prozeßgas der Behandlungskammer 170 zuzuführen (Fig. 19).
Der Ätzreaktor weist außerdem zwei Paare von vertikalen magnetischen Spulen auf, die an entgegengesetzten Wänden der Kammer 162 angebracht sind, um ein drehbares Feld zu schaffen, das parallel zur Ebene der Wafer 15 verläuft. Das magnetische Feld vergrößert den Wirkungsgrad des Ätzens des Reaktors, einschließlich der Ätzgeschwindigkeit und der Gleichmäßigkeit. Die Magnetspulen werden durch den Rechner 70 gesteuert, um ein präzise gesteuertes Magnetfeld zu erzeugen, das vorzugsweise mit wenig Umdrehungen pro Minute durch das einfache Hilfsmittel gedreht wird, das der auf die Sätze von Spulen aufgebrachte Strom aufeinanderfolgend umgekehrt wird.
In das Waferwechselsystem 160 sind eine Vielzahl von sich vertikal erstreckenden Waferhaltestiften 174-174 integriert. Die Stifte 174-174 sind in einer kreisförmigen Konfiguration angeordnet und erstrecken sich durch Löcher in dem Umfang der Elektrode 166. Das Waferwechselsystem 160 kann außerdem einen Waferklemmring 172 enthalten. Sowohl die Waferhaltefinger 174-174 als auch der Waferklemmring 172 sind an einer Haltearmeinrichtung angebracht, die einen sich horizontal erstreckenden Arm 178- 178 aufweist (in den Querschnitten der Fig. 17 bis 19 ist nur ein radialer Haltearm 178 gezeigt), der so angebracht ist, daß er eine Welle 176 (Fig. 18) für eine vertikale Verschiebung anhebt. Die vertikale Bewegung der Welle 176, des Klemmrings 172 und der Waferhaltestifte 174-174 wird durch einen pneumatischen Zylinder bewirkt, dessen Betätigung durch den Rechner 70 gesteuert wird.
Weiter bezugnehmend auf Fig. 17, wird die Anordnung 160 während der Betätigung am Anfang leicht angehoben, um eine Einführung des Ladeschleusenblattes 106 durch die Tür 36 und das Gehäuse 162 und in die Behandlungskammer 170 (Fig. 19) zu ermöglichen. Zu beachten ist, daß die feste Trennung zwischen der Oberseite der Waferhaltestifte 174 und dem Klemmring 172 in horizontaler Richtung zu dem Schlitz 36 in dieser Stellung ausgerichtet ist, so daß sich das Blatt 106 zwischen den Stiften 174-174 und dem Klemmring 172 in den Plasmaätzbereich 170 oberhalb der Elektrode 166 bewegen kann.
Wie es in Fig. 18 gezeigt ist, wird als nächstes die Welle 176 durch den Rechner 70 betätigt, um den Wafertransportmechanismus 160 anzuheben und die Waferhaltestifte 174-174 dazu zu bringen, daß sie den Wafer 15 von dem Blatt 106 abheben.
Nach dem Zurückziehen des Blattes 106 wird die Tür 38 (Fig. 1) über dem Schlitz 36 geschlossen und der Rechner 70 bewirkt dann das Absenken der Welle 176 und des zugeordneten Wafertransportmechanismus 160, wodurch ebenfalls der Klemmring 172 abgesenkt wird, um den Wafer 15 zwischen dem Ring und der Elektrode 166 zu klemmen.
Nach der Behandlung wird die Welle 16 durch die Steuerung des Rechners 70 angehoben, um die Stifte 174-174 anzuheben und dadurch den Wafer 15 über die Tür 36 anzuheben, so daß das Blatt 106 in die Kammer 164 unterhalb des Wafers 15 eingeführt werden kann. Dann wird die Welle 176 leicht abgesenkt, um die Stifte 174-174 und die Klemme in der in Fig. 17 gezeigten Position anzuordnen, so daß das Blatt 106 dann aus der Kammer durch den Zwischenraum zwischen den Stiften und der Klemme zurückgezogen werden kann. Ein frischer Wafer 15 kann dann auf dem Blatt 106 angeordnet und in die Kammer 164 zwischen die Klemme 172 und die Stifte 174-174 eingeführt werden, um den Start eines anderen Waferaustauschzyklus zu initiieren.
Wie es obenstehend beschrieben wurde, transportiert das Waferwechselsystem 160 Wafer zu dem außenliegenden Ladeschleusenblatt 106 und weg von diesem, klemmt den Wafer 15 und entfernt den Wafer von der Elektrode 166, wobei nur eine Normalberührung, eine Punktberührung und eine Umfangsberührung verwendet wird. Die übliche Gleitund/oder Rollreibungsberührung ist sowohl bei dem beschriebenen Ätzreaktorsystem und seinem Waferauswechselsystem 160 als auch bei dem beschriebenen CVD-Reaktorsystem und seinem zugeordneten Waferauswechselsystem 140 nicht vorhanden. Dies verringert die Tendenz, innerhalb der Kammern Teilchen zu erzeugen, wenn die Halte- und Translationsvorrichtung unterhalb der Behandlungskammern positioniert wird.
Die Ladeschleusenkammer 14 kann außerdem für eine Trokkenbehandlung unterhalb des atmosphärischen Drucks verwendet werden, wie z. B. beim Entschäumen der Resistschicht, zum Aschen der Resistschicht und zur Passivierung. Darüber hinaus, aber damit sind die Möglichkeiten sicherlich nicht erschöpft, kann die Hebeeinrichtung 50 eine Trennplatte 180 zwischen den oberen und unteren Waferabschnitten enthalten. Wenn sie wie in Fig. 2 positioniert ist, kann die Platte 180 wirksam die Ladeschleusenkammer 14 und die Wafer oberhalb der Platte von den darunterliegenden abdichten. Dies schafft die Möglichkeit, eine Vorbehandlung und Nachbehandlung der oberen Wafer in der Ladeschleusenkammer durchzuführen, ohne daß die unteren Wafer beeinflußt werden. Die Platte 180 kann ganz offensichtlich weggelassen werden oder an eine andere Position bewegt werden, so daß alle Wafer diesem Behandlungsschritt in der Ladeschleusenkammer ausgesetzt sind oder daß eine variable Anzahl von oberen Wafern der Behandlung ausgesetzt sind. Außerdem können unbehandelte Wafer vor der Behandlung oberhalb der Platte 180 gespeichert werden und behandelte Wafer unterhalb der Platte gespeichert werden, bevor sie zu den außenliegenden Kassetten 26, 28 zurückgebracht werden, oder umgekehrt.
Das System 10 (Fig. 1) kann in eine Ladeschleusenkammer oder eine andere Kammer integriert werden, die es ermöglicht, daß das System Wafer zu einem anderen Behandlungssystem transportiert, das das gleiche ist wie das vorliegende System 10 oder verschieden ist. Bezugnehmend auf Fig. 20, ist ein Beispiel eines anderen Systems (tatsächlich zwei Systeme) gezeigt, das im wesentlichen mit dem vorliegenden System identisch ist, außer daß die außenliegende Hebeeinrichtung 24 nicht verwendet wird. Diese zwei zusätzlichen Systeme sind deswegen mit den allgemeinen Bezugszeichen 10A bezeichnet. Die Systeme 10A sind anstatt der zwei Kammern 18 und 20 an dem System 10 angebracht. Obwohl die gezeigten Systeme 10A die gleichen Dimensionen haben wie das System 10 und deswegen die Beseitigung der Kammern an den angrenzenden Wänden erforderlich ist, dient die Eingrenzung ebenfalls nur der Vereinfachung der Darstellung und ist nicht eine inherente Systembegrenzung. Die Dimensionen der Seitenwände der Kammer 40A können beispielsweise durch Verlängerung des halsähnlichen Eingangs 25 variiert werden, um die Verwendung der kompletten vier Kammern zu ermöglichen. Außerdem sind die Kammern 10 und 10A nicht auf die gezeigte fünfseitige Ausbildung beschränkt und können entweder mehr oder weniger Seiten und demgemäß mehr oder weniger Kammern haben. Bei dem gezeigten System 10A werden eine Ladeschleuse 14A und eine Robotereinrichtung 80A (die zu dem entsprechenden Elementen des Grundsystems 10 im wesentlichen identisch sein können) verwendet, um Wafer 15-15 zwischen der Speicherhebeeinrichtung 50A und zugeordneten Kammern 16A-22A zu transportieren. Die Ladeschleuse 14 des Hauptgrundsystems und die Robotereinrichtung 80 werden zum Transport von Wafern zwischen der Speicherhebeeinrichtung 50A des zusätzlichen Systems 10A und des Grundsystems verwendet.
Bei einer anderen beispielhaften Lösung kann das "andere" System, wie z. B. 10A, ein Stapelsystem sein (zur Ionenimplantation oder zur Epitaxialbehandlung, etc.). Das andere System (und das System 10) kann eine Ladeschleusenkammer enthalten, die unterhalb des atmosphärischen Druckes Vorbehandlungen oder Nachbehandlungen durchführt, oder Behandlungen bei atmosphärischem Druck durchführt, wie z. B. eine Naßreinigung.
Es ist außerdem ganz ersichtlich, daß das beschriebene Behandlungssystem mit mehreren Kammern eine Mischung von Ätzkammern und Kammern zur chemischen Vakuumbedampfung enthalten kann. Außerdem können Kammern für andere Behandlungsarten, wie z. B. zur Zerstäubung oder zum schnellen thermischen Glühen mit anderen Prozeßkammern gemischt werden. Zum Beispiel kann die Reaktorkammer, die in der Patentanmeldung für den oben erwähnten CVD-Reaktor beschrieben ist, zum Zerstäubungsätzen verwendet werden. Außerdem beschreibt die US-A-4 561 907 eine anwendbare Lösung zum schnellen thermischen Glühen eines einzelnen Wafers. Das System 10 kann deswegen an eine sehr große Anzahl von verschiedenen Kammerkombinationen und Behandlungsfolgen angepaßt werden, bei denen eine Ätzung, eine Abscheidung, eine Zerstäubung, ein schnelles thermisches Glühen und andere Behandlungsstufen in situ ohne Unterbrechung des Vakuums des Systems verwendet werden.
Nachdem die bevorzugten und alternativen Ausführungsformen unseres integrierten Behandlungssystems mit mehreren Kammern beschrieben worden sind, wird folgendes beansprucht:

Claims

1. Integriertes Vakuumbehandlungssystems für Werkstücke, wie Halbleiterwafer

- mit einer Vakuumladeschleusenkammer (14), die einen verschließbaren Einlaß hat,

- mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Vakuumbehandlungskammer (16, 18, 20, 22), die an der Ladeschleusenkammer angebracht sind und damit über Öffnungen (36) in den Kammern in Verbindung stehen, und

- mit einer Roboteinrichtung (80), die einen Werkstückträger (84) in der Ladeschleusenkammer aufweist, der zum Zuführen der Werkstücke zu ausgewählten ersten und zweiten Behandlungskammern für die Behandlung geeignet ist,

- wobei die erste und die zweite Behandlungskammer eine Werkstückträgereinrichtung (148) aufweisen und zur Durchführung von wenigstens zwei verschiedenen Behandlungen geeignet sind, die aus der gaschemischen Ätzung, der gaschemischen Abscheidung, der physikalischen Zerstäubung und der schnellen Glühbehandlung an wenigstens einem Werkstück ausgewählt werden, das auf der Werkstückträgereinrichtung (148) angeordnet ist, und ferner Einrichtungen (140) zum reversiblen Bewegen eines Werkstücks entlang einer Achse von einer ausgewählten inneren Stellung angrenzend an die Werkstückträgereinrichtung zu der Werkstückträgereinrichtung hin und auf sie hinauf aufweisen, und

- wobei die Vakuumladeschleusenkammer eine innere Hebeeinrichtung (50) aufweist, die in der Ladeschleusenkammer (14) angeordnet ist, eine Anzahl von Werkstückhaltepositionen (54) hat und geeignet ist, die Werkstückhaltepositionen wahlweise bei einer ersten ausgewählten Ladeschleusenposition innerhalb des Ladeschleusenkammereinlasses (36) und angrenzend daran zu bewegen,

- wobei die Roboteinrichtung, welche den Werkstückträger in der Ladeschleusenkammer aufweist, betätigbar ist, um Werkstücke reversibel zwischen der innen befindlichen Hebeeinrichtung und einer externen Stellung und angrenzend an die Ladeschleusenkammer durch den verschließbaren Einlaß und selektiv zwischen jeder an der Ladeschleusenkammer angebrachten Behandlungskammer zu überführen.

2. Integriertes Vakuumbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegende Hebeeinrichtung (40) mit einer Platte (180) zwischen ersten und zweiten Gruppen von Werkstückstellungen zum Abdichten der ersten Gruppe von Werkstücken in der Ladeschleusenkammer und zum Trennen der zweiten Gruppe von Werkstücken aus der Ladeschleusenkammer versehen ist.

3. Integriertes Vakuumbehandlungssystem nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeschleusenkammer (14) mit Einrichtungen zum Zuführen eines Gases versehen ist, um die erste Gruppe von Werkstücken zu konditionieren.

4. Integriertes Vakuumbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine außenliegende Hebeeinrichtung (24) außerhalb der Ladeschleusenkammer (14) angeordnet ist, die eine Anzahl von Werkstückhaltestellungen einer zweiten ausgewählten Ladeschleusenposition außerhalb des Ladeschleusenkammereinlasses (36) und angrenzend daran aufweist, um ein Werkstück zu dem Werkstückträger hin und von ihm weg zu überführen.

5. Integriertes Vakuumbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Behandlungskammern (16, 18, 20, 22) für die Durchführung einer gaschemischen Ätzung und eine weitere Kammer (16, 18, 20, 22) für eine gaschemische Abscheidung geeignet ist.

6. Integriertes Vakuumbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Roboteinrichtung (80) ein ausfahrbares Werkstücktragblatt, Einrichtungen zum Drehen des Blattes, um es wahlweise zu den Behandlungskammern und den Hebeeinrichtungen auszurichten, und Einrichtungen zum Ausfahren und Einziehen des ausgerichteten Blattes aufweist, um das Blatt an ausgewählten innenliegenden Positionen in den Behandlungskammern und an wenigstens einer ausgewählten Ladeschleusenposition für die Hin- und Herüberführung von Werkstücken zu positionieren.