DE60128073T2

DE60128073T2 - Substratreinigungssystem

Info

Publication number: DE60128073T2
Application number: DE60128073T
Authority: DE
Inventors: Ryoichi Hachioji-shi Ohkura; Yuji Ono; Hiroshi Kunitachi-shi Yamaguchi; Miyuki Tokorozawa-shi Takaishi; Hideo Hachioji-shi Kamikochi
Original assignee: Ses Co Ltd Ome; SES Co Ltd
Current assignee: Ses Co Ltd Ome; SES Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: DE60128073D1

Description

Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein Substratreinigungssystem, insbesondere ein Naßreinigungsbehandlungsverfahren zur Anwendung auf eine Halbleiterscheibe und dergleichen, eine Naßreinigungsbehandlung, die in einem Vorverarbeitungsschritt eines Dünnschichtbildungsprozesses durch einen Sputtering-, einen CVD-Prozeß und dergleichen, in einem Bauelementherstellungsprozeß eines Halbleiters, elektronischer Geräte und dergleichen ausgeführt wird.
Beschreibung des Standes der Technik:
Für ein Verfahren zur Anwendung einer Naßreinigungsbehandlung auf eine Halbleiterscheibe und dergleichen (hierin nachstehend einfach als Wafer bezeichnet) ist eine batchverarbeitende Naßreinigungsbehandlung üblicherweise ein Standardprozeß gewesen, bei dem mehrere Wafer, in einer Trägerkassette untergebracht, oder mehrere Wafer ohne Unterbringung in einer Trägerkassette anschließend von einer Transporteinheit eingetaucht und in einem Reinigungslösungsbad vom Typ Naßbank, die aus mehreren hintereinander ausgerichteten Reinigungslösungsbädern besteht, verarbeitet werden. Wenn man jedoch in den Submikrometerbereich der neueren Halbleiterbereiche eindringt, ist ein sehr hoher Grad der Reinheit auf der Oberfläche erforderlich, da der Aufbau einer solchen Halbleitervorrichtung mikrobearbeitet und hoch integriert ist. Um die vorher genannte Reinheit zu erreichen, wird eine so genannte Naßreinigungsbehandlung vom Plattentyp entwickelt und vorgeschlagen, wobei eine Naßreinigungsbehandlung auf mehrere Wafer nacheinander in einem dichten Reinraum angewendet wird, ohne daß diese in einer Kassette untergebracht sind.
Bei der Naßreinigungsbehandlung vom Plattentyp können die Wafer mit hoher Genauigkeit in einer hochreinen Atmosphäre gereinigt werden, während Teilchen nicht auf die Wafer zurückgelangen, und daher ist diese Reinigungsanlage einfach und kompakt in ihrem Aufbau und besitzt den Vorteil, daß sie effektiv für eine Kleinproduktion großer Teile eingesetzt werden kann.
Da eine Reinigungsanlage an sich in einem Reinraum installiert wird, während sie in einem Zustand hoher Reinheit in einer Atmosphäre sowohl bei der herkömmlichen batchverarbei tenden Naßreinigungsbehandlung als auch bei der Naßreinigungsbehandlung vom Plattentyp gehalten wird, wird ein Anlagengehäuse in seinem Fußbodenbereich und Wafer-Eintrags- und -Austragsabschnitten desselben geöffnet, während Zellen im Anlagengehäuse jeweils geöffnet werden, um so den Vorrang der Bearbeitbarkeit zu sichern.
Bei der Konstruktion der herkömmlichen Reinigungsanlage ist es jedoch nicht möglich, Teilchen vollständig daran zu hindern, nach Reinigungsbehandlung, Spülen der Reinigungslösung und dergleichen, die an der Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf Wafer beteiligt sind, wieder auf die Wafer zu gelangen, und negative Effekte auf den Bediener zu verhindern, die durch die Entwicklung von Staub von den Wafern an sich bewirkt wird. Ferner ist es notwendig, eine Beschichtung für Korrosionsbeständigkeit auf eine ganze Wandfläche des Anlagengehäuses aufzutragen, was zum Problem hoher Herstellungskosten führt.
EP 0 982 098 A2 offenbart eine Poliervorrichtung vom Clustertyp, die mehrere Einheiten besitzt, um verschiedene Arbeiten auszuführen, einschließlich eines universellen Transportroboters, mehrerer Einheiten, die um den universellen Transportroboter herum angeordnet sind, und einschließlich einer Beladeeinheit, um das Werkstück, das zu polieren ist, darauf zu platzieren, mindestens eine Wascheinheit zum Waschen des Werkstücks, das poliert wurde, und eine Entladeeinheit, um das gereinigte Werkstück darauf zu platzieren. Die Poliervorrichtung umfaßt ferner eine exklusive Fördervorrichtung zum Übertragen des Werkstücks zwischen zwei Einheiten der mehreren Einheiten, die zueinander benachbart sind. Der universelle Transportroboter überträgt ein sauberes Werkstück und die exklusive Fördervorrichtung überträgt ein schmutziges Werkstück.
US 5,975,097 offenbart eine Verarbeitungsvorrichtung mit einem zu öffnenden Fensterabschnitt zum Übertragen eines Zielverarbeitungssubstrats und eine Einlaßöffnung zum Hereinlassen der Außenatmosphäre. Ferner umfaßt die Verarbeitungsvorrichtung eine geschlossene Verarbeitungskammer zum Ausführen einer vorher festgelegten Verarbeitung für das Zielverarbeitungssubstrat, das über den Fensterabschnitt übertragen wurde, ein Auslaßmittel zum Leeren des Inneren der Verarbeitungskammer und einen Öffnungs-/Schließmechanismus zum Verschließen der Einlaßöffnung und Öffnen der Einlaßöffnung, wenn der Druck in der Verarbeitungskammer negativ ist.
In US 5,829,939 wird eine Wärmebehandlungsvorrichtung zur Verarbeitung von Halbleiterwafern offenbart, die einen Halter zum Laden und Entladen der Wafer aus der Ladekammer in die und aus der Behandlungskammer hat; ferner umfaßt eine Einlaß-/Auslaßkammer eine Kassetten aufnehmende Behälteröffnung, die einen Kassetten aufnehmenden Behälter trägt. Der Behälter ist mit sauberer Luft oder einem Inertgas gefüllt und ist luftdicht verschlossen.
Dokument WO 00/60414 offenbart ein Halbleiterwafer verarbeitendes System, das ein Mehrkammermodul umfaßt, welches vertikal gestapelte Halbleiterwafer-Prozeßkammern und eine Schleusenkammer hat, die jeder Halbleiterwafer-Prozeßkammer zugeordnet sind. Das System umfaßt eine Vorrichtung, die einen Doppelwafer-Einachsen-Transportarm hat, der zum gleichzeitigen Tragen von zwei Wafern, einem unverarbeiteten und einem verarbeiteten, zwischen der Schleusenkammer und der Verarbeitungskammer ausgelegt ist.
Schließlich wird in US 5,518,542 eine doppelseitige Substratreinigungsvorrichtung offenbart, die eine Trägerstation zum Laden/Entladen eines Trägers, in der Gegenstände, die platziert werden sollen, gelagert werden, einen Transportmechanismus zum Transportieren von Gegenständen, die aus der Trägerstation entnommen werden, mindestens eine Reinigungsvorrichtung, die entlang eines Transportweges angeordnet ist, auf dem der Transportmechanismus den Gegenstand transportiert, zum Reinigen des Gegenstandes und einen Gegenstandsumwendemechanismus, der entlang des Transportweges angeordnet ist, zum Umwenden des Gegenstandes, umfaßt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die Probleme der vorhergehenden Reinigungsanlage gemacht, und es ist das Ziel der Erfindung, ein Substratreinigungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, Wafer in einer hochreinen Atmosphäre mit großer Sorgfalt zu reinigen, wobei sie die Naßreinigungsbehandlung vom Plattentyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer in einer dichten Reinigungskammer ausnutzt, ohne daß diese in einer Kassette aufgenommen werden, und das einfach und kompakt im Aufbau und ausgezeichnet beim Kosten-Nutzen-Verhältnis ist.
Um das obige Ziel zu erreichen, umfaßt das Substratreinigungssystem der Erfindung einen Systemkörper 1, der abgedichtet werden kann, eine Lade-/Entladezelle A, die einen Substrat eintragsabschnitt Aa umfaßt, in dem mehrere Wafer W gelagert und bereitgehalten werden, um herein gebracht zu werden, bevor sie verarbeitet werden, und einen Substrataustragsabschnitt Ab umfaßt, in dem mehrere Wafer W gelagert und bereitgehalten werden, um hinausgetragen zu werden, nachdem sie verarbeitet wurden; eine Verarbeitungszelle C, die mit mindestens einer (sheet-type; auch „vom Plattentyp") Substratreinigungskammer 10 versehen ist, in der mehrere Wafer durch mehrere Reinigungslösungen gereinigt werden; und eine Roboterzelle B, die zwischen der Verarbeitungszelle C und der Lade-/Entladezelle A angeordnet und mit einem Transportroboter zum Transportieren der einzeln Wafer versehen ist, wobei die einzelnen Zellen durch Trennwände getrennt sind, die jeweils eine geforderte Mindestquerschnittsfläche haben.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lade-/Entladezelle A und die Roboterzelle B jeweils vorn und hinten an beiden Seiten des Systemgehäuses 1 installiert, die Roboterzelle B ist zwischen der Lade-/Entladezelle A und der Verarbeitungszelle C angeordnet, die Lade-/Entladezelle A hat verschließbare Öffnungen 11, 12, die zu einem Betriebsraum hin geöffnet werden können, der außerhalb des Systemgehäuses bereitgestellt wird.
Bei der Lade-/Entladezelle A sind die Wafer, die im Eintragsabschnitt Aa und Austragsabschnitt Ab gelagert werden sollen, horizontal mit einer gegebenen Ausrichtungssteigung in vertikaler Richtung ausgerichtet, und saubere Luft, die innerhalb der Lade-/Entladezelle A strömt, ist vom Eintragsabschnitt Aa zum Austragsabschnitt Ab gerichtet.
Die Transportroboter 70 in der Roboterzelle B bestehen aus einem Doppelarmroboter, die jeweils mit einem Paar von Handabschnitten 70a, 70b ausgestattet sind, welche vertikal und horizontal beweglich sind, und einer der Handabschnitte transportiert die Wafer, die noch keine Reinigungsbehandlung erfahren haben (nachfolgend hierin als "Wafer vor Reinigungsbehandlung" bezeichnet), während der andere Handabschnitt die Wafer transportiert, die bereits eine Reinigungsbehandlung erfahren haben (nachfolgend hierin als "Wafer nach Reinigungsbehandlung" bezeichnet).
Die Beschichtungsbehandlung für Korrosionsbeständigkeit erfolgt auf der Innenwandfläche der Verarbeitungszelle C mit Vinylchloridharz, und die Beschichtungsbehandlung für Oxidierungsbeständigkeit erfolgt auf der anderen Wandseite der Verarbeitungszelle C. Ferner wird die Substratreinigungskammer 10 vom Plattentyp in der Verarbeitungszelle C mit mehreren kreisförmigen Verarbeitungsbädern 85 bis 88 versehen, die vertikal ausgerichtet sind; und umfaßt ein Kammergehäuse 80, welches sich senkrecht bewegt, und eine Substratdreheinheit 81, die konzentrisch zum Kammergehäuse 80 in der Mitte angeordnet ist und ein Waferexemplar horizontal dreht, während es horizontal gehalten wird, und wobei die Wafer, die von der Substratdreheinheit 81 gehalten werden, und die kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 positioniert werden, wenn das Kammergehäuse 80 sich vertikal auf und ab bewegt. Ferner ist das Kammergehäuse 80 ein abgedichteter Behälter, der mit einem zu öffnenden Substrat-Eintragstor 90 versehen ist.
Da gemäß der Erfindung die Lade-/Entladezelle A, Verarbeitungszelle C und die Roboterzelle B jeweils im Systemgehäuse installiert sind, das abgedichtet werden kann, und die jeweiligen Zellen durch Trennwände getrennt sind, die jeweils eine geforderte Mindestquerschnittsfläche haben, sind die einströmenden und ausströmenden Mengen an Luft zwischen dem Systemgehäuse und der Außenseite auf einen geforderten Mindestbetrag beschränkt, so daß das Innere des Systemgehäuses in einer hochreinen Atmosphäre gehalten werden kann.
Da das System eine Naßreinigungsanlage vom Plattentyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf einzelne Wafer ist, werden Teilchen und dergleichen kaum wieder auf den Wafern abgelagert, so daß Wafer mit großer Sorgfalt verarbeitet werden können, und ein Reinigungsraum in der Substratreinigungskammer wird in der Größe reduziert und eine kleine Menge Reinigungslösung wird ebenfalls reduziert.
Da das System auch einen Kammertyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer durch mehrere Reinigungslösungen verwendet, können alle Reinigungsbehandlungen in einer Substratreinigungskammer ausgeführt werden, die Wafer werden bei den Reinigungsschritten nicht in die Kammer gebracht und herausgeholt, so daß die Wafer nicht in Berührung mit der Atmosphäre kommen, und daher unterliegen sie nicht einer Metallkontamination oder dem Einfluß von Ionen und Sauerstoff und dergleichen, und der Aufbau jeder Substratreinigungskammer kann vereinfacht und in der Größe reduziert werden.
Da die Lade-/Entladezelle A und die Roboterzelle B jeweils vorn und hinten an beiden Seiten des Systemgehäuses 1 installiert sind und die Roboterzelle B zwischen der Lade-/Entladezelle A und der Verarbeitungszelle C angeordnet ist, können schädliche Gase oder Teilchen, die erzeugt werden, wenn eine Reinigungsbehandlung in der Verarbeitungszelle ausgeführt wird, nicht in einen Betriebsraum außerhalb des Systemgehäuses ausströmen.
Da ferner die Wafer, die im Eintragsabschnitt Aa und Austragsabschnitt Ab gelagert sind, vertikal in einer horizontalen Lage mit einer gegebenen Ausrichtungssteigung ausgerichtet sind, ist saubere Luft, die in der Lade-/Entladezelle A strömt, horizontal vom Austragsabschnitt Ab zum Eintragsabschnitt Aa gerichtet, oder die Transportroboter 70 in der Roboterzelle B sind aus einem Doppelarmroboter gebildet, wobei jeder mit einem Paar von Handabschnitten 70a, 70b versehen ist, wobei einer der Handabschnitte die Wafer vor Reinigungsbehandlung transportiert, während der andere Handabschnitt das Substrat nach Reinigungsbehandlung transportiert, ist es möglich, effektiv Teilchen und dergleichen daran zu hindern, sich von den Wafern vor der Reinigungsbehandlung nach der Reinigungsbehandlung wieder auf den Wafern abzusetzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht, die das äußere Aussehen eines Substratreinigungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine Ansicht der rechten Seite, die das äußere Aussehen eines Substratreinigungssystems zeigt.
3 ist eine Ansicht der linken Seite, die das äußere Aussehen eines Substratreinigungssystems zeigt.
4 ist eine Ansicht der hinteren Seite, die das äußere Aussehen eines Substratreinigungssystems zeigt.
5 ist eine Vorderansicht, die den inneren Aufbau einer Lade-/Entladezelle A des Substratreinigungssystems zeigt.
6 ist eine Seitenschnittansicht, die den inneren Aufbau einer Lade-/Entladezelle A des Substratreinigungssystems zeigt.
7 ist eine Schnittansicht in Draufsicht, die den inneren Aufbau einer Lade-/Entladezelle A des Substratreinigungssystems zeigt.
8 ist eine Vorderansicht, die den Substrathalteabschnitt und eine Hubeinheit in der Lade-/Entladezelle A des Substratreinigungssystems zeigt.
9 ist eine Seitenansicht, die den Substrathalteabschnitt und die Hubeinheit in der Lade-/Entladezelle A des Substratreinigungssystems zeigt.
10 ist eine Draufsicht, die den Substrathalteabschnitt und die Hubeinheit in der Lade-/Entladezelle A des Substratreinigungssystems zeigt.
11 ist eine Seitenansicht der Hubeinheit, von der ein Teil weggeschnitten ist.
12 ist eine Draufsicht, die einen Waferanpassungssensor und eine Korrektureinheit für Substratsprünge der Lade-/Entladezelle A zeigt.
13 ist eine Rückansicht, die den Waferanpassungssensor und die Korrektureinheit für Substratsprünge der Lade-/Entladezelle A zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die einen Transportroboter in einer Roboterzelle des Substratreinigungssystems zeigt.
15 ist eine Seitenansicht, die den Transportroboter in der Roboterzelle des Substratreinigungssystems zeigt.
16 ist eine Vorderansicht, die eine Substratumkehreinheit in einer Roboterzelle des Substratreinigungssystems zeigt.
17 ist eine Seitenschnittansicht der Substratumkehreinheit des Substratreinigungssystems zeigt.
18 ist eine Draufsicht auf die Substratumkehreinheit des Substratreinigungssystems.
19 ist eine Seitenansicht, die eine Substratreinigungskammer in einer Verarbeitungszelle des Substratreinigungssystems zeigt.
20 ist eine Draufsicht, die eine Substratreinigungskammer in der Verarbeitungszelle des Substratreinigungssystems zeigt.
21 ist eine Vorderschnittansicht, die die Substratreinigungskammer in der Verarbeitungszelle des Substratreinigungssystems zeigt.
22 ist eine Draufsicht auf die Schleudereinheit der Reinigungskammer des Substratreinigungssystems.
23 ist eine Vorderschnittansicht der Schleudereinheit der Reinigungskammer des Substratreinigungssystems.
24 ist eine Vorderschnittansicht, die einen Hauptteil eines Substratstützabschnitts der Schleudereinheit des Substratreinigungssystems vergrößert darstellt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Ein Substratreinigungssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Das Substratreinigungssystem gemäß der Erfindung wird in den 1 bis 22 gezeigt. Das Substratreinigungssystem wird von einer Substratreinigungskammer vom Plattentyp von einer Grundeinheit zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer W gebildet und wird in einem Reinraum installiert, der sich in einer sauberen Atmosphäre befindet.
Das Substratreinigungssystem hat eine Lade-/Entladezelle A, eine Roboterzelle B und eine Verarbeitungszelle C, die jeweils innerhalb eines Systemgehäuses 1 installiert sind, welches abgedichtet werden kann, und die Lade-/Entladezelle A, die Roboterzelle B und die Verarbeitungszelle C sind durch Trennwände 2, 3 getrennt.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Lade-/Entladezelle A und die Verarbeitungszelle C jeweils vorn und hinten an beiden Seiten des Systemgehäuses 1 installiert, und die Roboterzelle B ist zwischen der Lade-/Entladezelle A und der Verarbeitungszelle C angeordnet, während die verschließbaren Öffnungen 11, 12, die zu einem Betriebsraum O außerhalb des Systemgehäuses 1 bereitgestellt sind, an der Vorderseite der Lade-/Entladezelle A vorgesehen sind. Mehrere (zwei in der 7) Substratreinigungskammern 10, 10 sind in der Verarbeitungszelle C angeordnet, ein sogenanntes Zwei-Kammer-System ist in der Verarbeitungszelle C angeordnet.
Jede Substratreinigungskammer 10 ist an eine Versorgungseinheit D für Reinigungslösung angeschlossen, die als Lieferquelle für Reinigungslösung dient; die jeweiligen Zellen und Einheiten A bis D sind wechselseitig miteinander durch eine Systemkontrolleinheit E verriegelt und werden durch dieselbe angetrieben. Der Aufbau von jeder der Zellen und Einheiten wird nacheinander hierin anschließend beschrieben.
I. Systemgehäuse 1:
Das Systemgehäuse 1 hat einen Aufbau, der gegenüber einem externen Reinraum abgedichtet werden kann, um so den Reinzustand aufrechtzuerhalten und zu verbessern.
Die Lackierungsbehandlung für die Oxidierungsbeständigkeit wird auf die Oberfläche einer Stahlplatte einer Außenwand von Systemgehäuse 1 angewendet, während eine Beschichtungsbehandlung nur auf den Umfang der Stahlplatte der Innenwandfläche der Verarbeitungszelle C mit einem korrosionsbeständigen Material vorgenommen wird, genauer gesagt, wird eine Beschichtungsbehandlung mit einem Vinylchloridharz (PVC) vorgenommen, wodurch die Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer Reinigungslösung sichergestellt wird. Der Grund, warum eine Behandlung für Korrosionsbeständigkeit nur auf die Innenwandfläche der Verarbeitungszelle C angewendet wird, ist, daß die jeweiligen Zellen A, B und C im Systemgehäuse 1 Räume bilden, die durch die Trennwände 2, 3 getrennt und voneinander so weit wie möglich isoliert sind. Mit dem Einsatz einer solchen Wandkonstruktion ist es möglich, die Herstellungskosten für einen Rahmen des Systems zu reduzieren und auch die Zeit für den Aufbau zu verringern.
Wie in 1 gezeigt, werden eine Ladeöffnung, d.h. die schließbaren Öffnungen 11, und eine Entladeöffnung, d.h. die schließbaren Öffnungen 12, jeweils an der Vorderwandfläche von Systemgehäuse 1 bereitgestellt, wobei die schließbaren Öffnungen 11, 12 Abschnittsflächen haben, durch welche Träger, die darin die Wafer W, W, ..., die später beschrieben werden, in zwei Stufen, d.h. in oberen und unteren Stufen, eingeführt werden können. Beide Schließöffnungen 11, 12 besitzen einen automatischen Verschlußmechanismus, der aus einer durchsichtigen Abdeckung gebildet ist, durch welche das Innere derselben zu sehen ist, und sie können vertikal so verschoben werden, daß sie eine dichte Konstruktion bilden, die automatisch geöffnet oder geschlossen wird. Im Ergebnis dessen ist es möglich, Teilchen und dergleichen daran bis zu einem Minimum zu hindern, aus einem Reinraum in die Lade-/Entladezelle A einzudringen. Mit 13 wird ein HEPA-Filter dargestellt, durch welches saubere Luft in die Lade-/Entladezelle A eingeführt wird. Bei 14 wird eine Anzeige dargestellt, die auch als Touch-Panel dient, mit dem ein Betriebssystem eines Systemprogramms durch Anweisungen und Parameter eingestellt wird. Es wird eine Not-Aus-Taste (rot) 15 und eine Taste (grün) 16 zum zeitweiligen Stoppen auf der rechten Seite der Anzeige 14 bereitgestellt, und ein stiftförmiger Rohranschluß 17 und Stecker 18, die an eine Betriebsschalttafel angeschlossen werden sollen, werden rechts von der Taste 16 für zeitweiligen Stopp bereitgestellt. Ein Alarmsummer 20 wird links von der Anzeige 14 bereitgestellt, und EIN/AUS-Schalter 21 befinden sich unter dem Alarmsummer 20 zum Betätigen oder Stoppen verschiedener Einheiten. Schließtüren 22, 23, wobei jede mit einem Schließmechanismus zum Verriegeln eines elektrischen Systems der Einheiten ausgestattet ist, und eine Reihe von elektrischen Komponenten, wie zum Beispiel Folgesteuerungseinrichtungen und dergleichen, stehen oberhalb der Anzeige 14 parallel zueinander zur Verfügung. Wartungsöffnungen 24, 25 zur Verwendung bei verschiedenen Antriebsmechanismen der Lade-/Entladezelle A stehen unter der Vorderwandfläche zur Verfügung, so daß sie geöffnet und geschlossen werden können.
Eine Öffnung 30 für ein Transportsystem wird auf der rechten Seitenwandfläche von Systemgehäuse 1 in der Mitte derselben bereitgestellt, wie in 2 gezeigt, wobei die Öffnung 30 mit einem automatischen Schließmechanismus versehen ist, der aus einer durchsichtigen Abdeckung gebildet ist, durch welche das Innere der Öffnung 30 zu sehen ist, und aus einer abgedichteten Konstruktion gebildet ist, die automatisch geöffnet und geschlossen werden kann. Ferner sind verschiedene Wartungsöffnungen 31 bis 34 am Umfang der Öffnung 30 vorgesehen, die so geöffnet und geschlossen werden kann.
Eine Roboterwartungsöffnung 40 ist auf der linken Wandfläche von Systemgehäuse 1 in der Mitte derselben für die Roboterzelle B vorgesehen, wie in 3 gezeigt, und die Öffnung 40 hat eine solche Querschnittsfläche, daß ein Bediener eintreten kann. Die Öffnung 40 kann durch eine Tür geöffnet oder geschlossen werden, die mit einem Schlüsselschalter versehen ist; und es sind Vorsichtsmaßnahmen derart ergriffen worden, daß beim Einführen des Schlüssels in die Öffnung 40 die Tür freigegeben wird, so daß die Energiezufuhr zum System abgeschaltet wird (Unterbrechungszustand). Ein Sichtfenster 41 zum Blicken in das Innere der Lade-/Entladezelle A und ein Sichtfenster 42 zum Blicken in das Innere der Verarbeitungszelle C werden jeweils an beiden Seiten von Öffnung 40 vorgesehen, und Wartungsöffnungen 43, 44 werden unter Öffnung 40 vorgesehen.
Eine Not-Aus-Taste 45, eine Unterbrechungstaste 46 (zum zeitweiligen Anhalten) und ein stiftförmiger Rohrverbinder 47 werden auf einer Rückwandfläche von Systemgehäuse 1 bereitgestellt, wie in 4 gezeigt, während ein Anzeigegerät, das einen N₂-Druck oder Luftdruck an einem Verwendungspunkt zum Betreiben der Substratreinigungskammer 10 anzeigt, und ein Bedienpult 48, das mit einem Regler und dergleichen ausgestattet ist, werden darunter vorgesehen. Durch 49 und 50 werden Wartungsöffnungen für die Substratreinigungskammer 10 der Verarbeitungszelle C dargestellt, wobei die Öffnungen 49, 50 eine Doppeldichtungsstruktur besitzen, um das Entweichen der Flüssigkeit der Reinigungslösung und dergleichen aus dem Systemgehäuse 1 effektiv zu verhüten. Durch 51, 52 werden Luftauslaßöffnungen zum Auslassen von Luft innerhalb von Systemgehäuse 1, und 53, 53 ... sind Anschlußöffnungen für den Anschluß verschiedener Rohre.
II. Lade-/Entladezelle A:
Die Lade-/Entladezelle A umfaßt den Eintragsabschnitt Aa und den Austragsabschnitt Ab.
Der Eintragsabschnitt Aa ist ein Abschnitt, in den die Wafer W von einer Vorstufe aus gebracht werden, und es werden mehrere Wafer W, W, ... vor der Reinigungsbehandlung im Eintragsabschnitt Aa gelagert, um so für das Einbringen bereit zu sein. Der Austragsabschnitt Ab ist ein Abschnitt, von dem die Wafer W zu einer nächsten Stufe gebracht werden, und es werden mehrere Wafer W, W, ... im Austragsabschnitt Ab gelagert, um so für das Austragen bereit zu sein. Diese Abschnitte Aa, Ab haben denselben grundlegenden Aufbau, der später hierin beschrieben wird.
Das heißt, wenn man den Eintragsabschnitt Aa als Beispiel nimmt, kann der Eintragsabschnitt Aa in Bezug auf den Betriebsraum O durch Schließöffnung 11, die in der Vorderwand von Systemgehäuse 1 gebildet ist, geöffnet oder geschlossen werden, wie in den 5 bis 7 gezeigt, und er steht in Verbindung mit der Roboterzelle B durch die Öffnung 55 der Trennwand 2. Eine Querschnittsfläche der Öffnung 55 ist auf die geforderte Mindestgröße eingestellt, nämlich auf eine Größe, durch die die Hände eines Transportroboters 70, der später beschrieben wird, passen, während jeweils Wafer W gehalten werden.
Der Eintragsabschnitt Aa umfaßt einen Substrathalteabschnitt 60 zum Halten jedes Trägers 56, der mehrere Wafer W, W, ... mit einer gegebenen Neigung in vertikaler Richtung in horizontaler Lage hält, und eine Höheneinstelleinheit 61 zum Positionieren der Wafer W, W, ..., die im Träger 56 gelagert sind, um so die Wafer W, W, ... in den Träger 56 oder aus demselben herauszubewegen, während sich der Substrathalteabschnitt 60 in senkrechter Richtung bewegt.
Wie in den 8 bis 10 gezeigt, ist der Substrathalteabschnitt 60 mit Halteplatten 60a, 60a versehen, von denen jede eine horizontale Anordnungsfläche zum Platzieren und Halten jedes Trägers darauf hat, in dem mehrere Wafer W, W, ... (26 Stück in diesen Figuren) gelagert werden. In der Ausführungsform, die in diesen Figuren gezeigt wird, sind zwei Halteplatten 60a, 60a auf einem Tragrahmen 62 in einem gegebenen Abstand in vertikaler Richtung angeordnet. Die Verschlußöffnung 11 hat eine Querschnittsfläche, durch die zwei Träger 56 eingeführt und gleichzeitig auf die zweistufigen Halteplatten 60a, 60a gelegt werden können.
Jeder Träger 56 dient auch zum Transportieren von Wafern außerhalb des Systems und besitzt Halterillen unter einer gegebenen Ausrichtungsneigung zum Halten der Randkante jedes Wafers W. Wenn jeder Träger 56 die Wafer W, W, ... transportiert, werden die Wafer W, W, ... in einer senkrechten, aufrechten Stellung gehalten; wenn jedoch die Wafer W, W, ... auf die Halteplatten 60a, 60a gelegt werden, werden die Wafer W, W, ... horizontal mit der aktiven Seite nach unten gehalten.
Die Höheneinstelleinheit 61 wird von einem Trägerhubmechanismus gebildet, der, wie in den 8 bis 11 gezeigt, eine Verstellschraubenspindel 61a zum Verschieben des Tragrahmens 62 nach oben und unten und einen Antriebsmotor 61b zum Antrieb der Verstellschrau benspindel 61a durch Drehen umfaßt. Die Halteplatten 60a, 60a und ferner die Wafer W, W, ..., die in den Trägern 56, 56 gelagert sind, werden mit einer gegeben Gewindesteigung in vertikaler Richtung über den Mechanismus der Verstellschraubenspindel 61a auf und ab bewegt, wenn der Antriebsmotor 61b, der mit dem Betrieb eines Transportroboters 70 verbunden ist, aktiviert wird, was später beschrieben wird, wodurch die Positionierung der Wafer W, W, ... beeinflußt wird, die in die Träger 56, 56 oder aus denselben heraus bewegt werden.
In Verbindung mit der vorhergehenden Konstruktion werden ein Neigungsfeststellungssensor 63, ein Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung und ein Wafermappingsensor 65 bereitgestellt.
Der Trägerneigungsfeststellungssensor 63 stellt fest, ob jeder Träger 56 richtig auf den Halteplatten 60a, 60a angeordnet ist; in den Figuren ist es ein optischer Transmissionssensor, der feststellen soll, ob jeder Träger 56 richtig horizontal auf den Halteplatten 60a, 60a platziert ist. Wenn jeder Träger 56 schräg auf den Halteplatten 60a, 60a platziert ist, kann der Trägerneigungsfeststellungssensor 63 nicht jeden Träger 56 feststellen und dient daher als Sicherheitsvorrichtung zum Anhalten des Systemantriebs.
Der Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung wird bereitgestellt, damit der Transportroboter 70 jeden Wafer W mit Sicherheit ruhig herausnehmen kann; er hat einen horizontal schwenkbaren Schwingarm 64a, einen Kontakt 64b, der die Kanten der Wafer W, W, ... berührt, um sie zu drücken, und einen Antriebsmotor 64c zum Schwenken des Schwingarms 64a.
Wenn der Antriebsmotor 64c aktiviert wird, wird der Schwingarm 64a des Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung relativ zu den Trägern 56, 56, die sich auf den Halteplatten 60a, 60a befinden, horizontal geschwenkt, so daß der Kontakt 64b die Kanten der Wafer W, W, ... in den Trägern 56, 56 berührt. Im Ergebnis dessen drückt der Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung die Kanten der Wafer W, W, ... so, daß er die Wafer W, W, ... an einer gegebenen Stelle ausrichtet und positioniert. Der Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung bewirkt jede Auf- und Ab-Bewegung der Träger 56, 56 durch die Höheneinstelleinheit 61 bei jeder gegebenen Ganghöhe und stellt damit die Ausrichtung und Positionierung der Wafer W, W, ... an einer gegebenen Stelle sicher.
Es ist möglich, einen optischen Sensor zum Feststellen des Springens jedes Wafers W bereitzustellen, und der Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung kann nur arbeiten, wenn jedes Wafer W gesprungen ist.
Der Wafermappingsensor 65 ist ein optischer Transmissionssensor zur Regelung des Antriebs des Transportroboters 70 in der Roboterzelle B, und wie in den 12 und 13 gezeigt wird, hat er einen kammförmigen Sensor 65b, der mehrere Rillen besitzt, die den Wafern W, W, ... an der Spitze des horizontal schwenkbaren Schwingarms 65a entsprechen, und einen Antriebsmotor 65c zum Schwenken von Schwingarm 65a.
Der Schwingarm 65a des Wafermappingsensors 65 wird horizontal relativ zu den Trägern 56, 56 auf den Halteplatten 60a, 60a geschwenkt, wenn der Antriebsmotor 65c aktiviert wird, so daß sich der Sensor 65b den Wafern W, W, ... in den Trägern 56, 56 nähert, um so festzustellen, wie die Wafer W, W, ... auf den Trägern 56, 56 ausgerichtet sind und ob ein Abschnitt, in dem die Wafer W, W, ... nicht ausgerichtet sind, auf den Trägern 56, 56 vorhanden ist oder nicht. Das Ergebnis der Feststellung wird einem Systemcontroller E zugeführt, in dem die Bewegung des Transportroboters 70 geregelt wird. Der Wafermappingsensor 65 arbeitet nur einmal, wenn die Träger 56, 56 auf die Halteplatten 60a, 60a gesetzt werden.
Der Systemcontroller E regelt den Antrieb des Transportroboters 70, indem er eine der folgenden vier Einstellarten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auswählt, die in den Figuren gezeigt werden. Das sind I) jeder Wafer W wird aus jedem Träger 56 aus der Oberseite jedes Trägers 56 des Eintragsabschnitts Aa genommen, und jeder verarbeitete Wafer W wird in jeden Träger 56 von der Oberseite des Trägers 56 des Austragsabschnitts Ab gebracht; II) jeder Wafer W wird aus jedem Träger 56 aus der Oberseite jedes Trägers 56 des Eintragsabschnitts Aa genommen und jeder verarbeitete Wafer W wird in jeden Träger 56 von der unteren Seite des Trägers 56 des Austragsabschnitts Ab gebracht; III) jeder Wafer W wird aus dem Träger 56 von der Unterseite des Eintragsabschnitts Aa entnommen, und jeder verarbeitete Wafer W wird in jeden Träger 56 von der Oberseite des Austragsabschnitts Ab gebracht; IV) jeder Wafer W wird aus dem Träger 56 von der Unterseite des Eintragsabschnitts Aa genommen, und jeder verarbeitete Wafer W wird in jeden Träger 56 von der Unterseite des Austragsabschnitts Ab gebracht.
Der Austragsabschnitt Ab besitzt im Wesentlichen denselben Grundaufbau wie der Eintragsabschnitt Aa, außer daß der Wafermappingsensor 65 nicht bereitgestellt wird, und die Verschlußöffnung 12 hat denselben Ausbau wie die Verschlußöffnung 11.
Die Lade-/Entladezelle A besitzt einen Ausbau, bei dem die Wafer W, W, ..., die im Eintragsabschnitt Aa und Austragsabschnitt Ab gelagert worden sind, horizontal mit einer gegebenen Ausrichtungssteigung in vertikaler Richtung ausgerichtet sind, und die Reinluft, die innerhalb der Lade-/Entladezelle A strömt, ist vom Austragsabschnitt Ab zum Eintragsabschnitt Aa gerichtet. Detaillierter betrachtet, strömt die Reinluft, die durch das HEPA-Filter 13 absorbiert wird, welches vor dem Systemgehäuse 1 bereitgestellt ist, zwischen den verarbeiteten Wafern W, W, ... hindurch in den Austragsabschnitt Ab, der als Entladeseite fungiert, strömt dann zwischen Wafern W, W, ... hindurch, bevor sie verarbeitet werden, in den Eintragsabschnitt Aa, der als Ladeseite fungiert, und wird zum Schluß einem Rohr einer Fabrik, das nicht gezeigt wird, durch die Luftauslaßöffnung 51 zugeführt, die an der Rückseite von Systemgehäuse 1 bereitgestellt ist.
Wenn der Luftstrom der Reinluft unter Berücksichtigung der Anordnung der Wafer W, W, ... gesteuert wird, kann eine hohe Reinheit der verarbeiteten Wafer W, W, ... sichergestellt werden. In Verbindung damit ist die Reinluft, die in der Roboterzelle B und Verarbeitungszelle C strömt, vertikal nach unten von den HEPA-Filtern 66, 67 aus gerichtet, die an einer Decke von Systemgehäuse 1 vorgesehen sind, und wird einem Rohr durch die Luftauslaßöffnung 52, die an der Rückseite von Systemgehäuse 1 vorgesehen ist, einer Fabrik zugeführt (nicht gezeigt), während die Trennwände 2, 3 die Reinluft, die in der Lade-/Entladezelle A strömt, lenken und auch als Trennwände in bezug auf einen Strömungsdurchgang von Reinluft dienen, die in der Lade-/Entladezelle A strömt, so daß ein störungsfreies Strömen der Luft im Systemgehäuse 1 sichergestellt ist.
Ein Antriebsabschnitt einer Vorrichtung in der Lade-/Entladezelle A, nämlich die mechanischen Antriebsabschnitte der Höheneinstelleinheit 61, der Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung, Wafermappingsensor 65 und dergleichen, sind jeweils unterhalb der Höhe von 900 mm gemäß einer SEMI-Norm angeordnet, und eine Gegenmaßnahme zur Verhütung der Staubbildung wird von den mechanischen Antriebsabschnitten realisiert.
III. Roboterzelle B:
Die Roboterzelle B ist ein Abschnitt zum Transportieren der einzelnen Wafer W, W, ... zwischen der Lade-/Entladezelle A und der Verarbeitungszelle C, und sie steht mit der Lade-/Entladezelle A durch die Öffnungen 55, 55 von Trennwand 2 in Verbindung und steht mit der Verarbeitungszelle C durch die Öffnungen 72, 72 von Trennwand 3 in Verbindung. Eine Querschnittsfläche der Öffnung 72 ist auf die erforderliche Mindestgröße eingestellt, nämlich auf die Mindestgröße, bei der die Hände von Transportroboter 70 die Wafer W, W, ... halten können und diese durch die Öffnung 72 wie durch die Öffnung 55 von Trennwand 2 eingeführt werden können.
Ein Ionisator 94 ist an der Oberseite der Öffnungen 72, 72 (siehe 6) vorgesehen, wobei eine Ionenwäsche (Lieferung von ionisiertem N₂ und dergleichen) auf jedem Wafer W durch den Ionisator 94 ausgeführt wird, wenn er in der Substratreinigungskammer 10 bewegt wird oder wenn er aus derselben herausbewegt wird, um so zu verhüten, daß jeder Wafer W elektrostatisch aufgeladen wird. Das heißt, da der Ionisator 94 in der Substratreinigungskammer 10 mit hoher Drehzahl rotiert, wenn jeder Wafer getrocknet wird, besteht ein hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß elektrostatische Ladungen in jedem Wafer W erzeugt werden, der dann elektrostatisch aufgeladen wird. Der Ionisator 94 wird bereitgestellt, um Staub und dergleichen daran zu hindern, sich auf jedem Wafer W festzusetzen, was durch die elektrostatischen Ladungen bewirkt wird.
Die Roboterzelle B umfaßt den Transportroboter 70 und die Substratwendeinheit 71 als Hauptkomponenten.
Der Transportroboter 70 transportiert die Wafer W, W, ... einzeln in horizontaler Lage zwischen dem Substrateintragsabschnitt Aa und der Substratreinigungskammer 10 und zwischen der Substratreinigungskammer 10 und dem Substrataustragsabschnitt Ab, während die Wafer W, W, ... in horizontaler Lage gehalten werden.
Detaillierter gesagt, wird der Transportroboter 70 aus einem Doppelarmroboter gebildet, der mit einem Paar von Handabschnitten 70a, 70b bereitgestellt wird, die sich vertikal auf und ab und horizontal bewegen. Die Handabschnitte 70a, 70b sind so aufgebaut, daß ein Handabschnitt 70a jeden Wafer W auf den Substrateintragsabschnitt Aa legt, bevor er verarbeitet wird, während der andere Handabschnitt 70b jeden Wafer W auf den Substrataustragsab schnitt Ab legt, nachdem er verarbeitet wurde, wodurch Verunreinigungen, wie zum Beispiel Teilchen, am Festhaften an jedem verarbeiteten Wafer W gehindert werden.
Die Substrathalteabschnitte 75, die an den Enden der Handabschnitte 70a, 70b des Transportroboters 70 bereitgestellt werden, sind aus einer weichen podestähnlichen Stütze zum Platzieren und Abstützen der Unterseite jedes Wafers W gebildet, wodurch eine Beschädigung jedes Wafers W verhütet wird.
Detaillierter ausgedrückt, ist der Transportroboter 70 in der Roboterzelle B horizontal in Richtung der Breite beweglich, während die Handabschnitte 70a, 70b des Transportroboters 70 in einem Robotergehäuse 70c bereitgestellt werden, so daß sie vertikal beweglich und darin drehbar sind. Eine Quelle für den Antrieb der Handabschnitte 70a, 70b ist ein Antriebsmotor, der im Robotergehäuse 70c installiert ist. Ein keramisches Gabelelement wird von den Substrathalteabschnitten 75 verwendet, obwohl die genaue Konstruktion nicht dargestellt wird, und jeder Wafer W wird horizontal auf den flachen Oberseiten der Substrathalteabschnitte 75 an der Unterseite derselben gehalten. Eine Außenkante jedes Wafers W wird von mehreren Positionierstiften in Position gebracht, die sich verjüngen und auf der Oberseite der Substrathalteabschnitte 75 bereitgestellt sind.
Der Transportroboter 70 kann aus einem bekannten Transportroboter vom Typ Vakuumsauger (nicht gezeigt) gebildet werden. Zu diesem Zweck können die Substrathalteabschnitte 75, die am Ende der Handabschnitte 70a, 70b vorgesehen sind, gegen einen Substratsaugabschnitt zum Saugen mit Vakuum und Einspannen jedes Wafers W ausgetauscht werden und können mit einer Unterdruckquelle, wie zum Beispiel einer Vakuumpumpe und dergleichen (nicht gezeigt) in Verbindung stehen.
Der Transportroboter 70 bewegt jeden Wafer W drehbar mit einem gegebenen Winkelintervall in horizontaler Richtung, wenn jeder Substrathalteabschnitt 75 jeden Wafer W in jedem Träger 56 des Substrateintragsabschnitts Aa oder jeden Wafer W auf einem Substratstützabschnitt 104 der Substratreinigungskammer 10 nimmt, während er horizontal durch die Handhabungsoperation der Handabschnitte 70a, 70b gelegt wird, dann transportiert er jeden Wafer W auf dem Substratstützabschnitt 104 oder auf jedem Träger 56 des Substrataustragsabschnitts Ab.
Wenn jeder Wafer W in jeden Träger 56 oder aus jedem Träger 56 von der Höheneinstelleinheit 61 gebracht wird, die mit dem Betrieb des Transportroboters 70 verblockt ist, bewegt sich jeder Träger 56 in senkrechter Richtung nach oben und unten um eine Ganghöhe im Substrateintragsabschnitt Aa oder Substrataustragsabschnitt Ab, wodurch die Wafer W, W, ... so positioniert werden, daß jeder Wafer W in jeden Träger 56 gebracht oder jeder Wafer W aus jedem Träger 56 geholt wird.
Es braucht nicht betont zu werden, daß der Aufbau im Gegensatz zu der bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird, wie illustriert, so daß der Handabschnitt 70a oder 70b des Transportroboters 70 so gesteuert wird, daß er nacheinander die vorhergehenden Operationen wiederholt, nachdem er in senkrechter Richtung auf und ab um eine Ganghöhe bewegt wurde, wenn Wafer W in jeden Träger 56 oder aus demselben herausbewegt wird, wodurch man in diesem Fall ohne die Höheneinstelleinheit 61 auskommt.
Die Substratumkehreinheit 71 wendet jeden Wafer W auf der Vorder- oder Rückseite desselben um und arbeitet so, daß die Reinigungsbehandlung nicht nur auf die Vorderseite jedes Wafers W angewendet wird, sondern auch auf die Rückseite desselben.
Genauer gesagt, umfaßt die Substratumkehreinheit 71, wie in den 16 bis 18 gezeigt, einen Festspannmechanismus 76, eine Zylindereinheit 77 und einen Antriebsmotor 78 als Hauptkomponenten. Der Festspannmechanismus 76 spannt und stützt jeden Wafer W an der Außenkante, um ihn so festzuhalten, und umfaßt ein Paar von beweglichen Spannbacken 76a, 76b, die geöffnet und geschlossen werden können. Die Stützrollen 79, 79, die jeweils eine kreisförmige Rille zum Stützen jedes Wafers W haben, während sie die Außenkante derselben greifen, sind kreisförmig entsprechend dem Umfang jedes Wafers W angeordnet und sie treten paarweise auf und sind konzentrisch angeordnet, um so zwei Wafer W, W gleichzeitig einzuspannen und abzustützen.
Jede der beweglichen Spannbacken 76a, 76b funktioniert so, daß sie von der Zylindereinheit 77 zur Mitte desselben in horizontaler Richtung geöffnet und geschlossen wird. Die Zylindereinheit 77 umfaßt einen Luftzylinder, der durch Druckluft als Betriebsmedium betrieben werden kann.
Die beweglichen Spannbacken 76a, 76b werden drehbar in vertikaler Richtung durch den Antriebsmotor 78 über einen Antriebsriemenmechanismus gestützt.
Wenn die Reinigungsbehandlung nicht nur auf die Vorderfläche jedes Wafers W angewendet wird, sondern auch auf die Rückseite desselben, werden die Wafer W, W, auf die die Reinigungsbehandlung auf der Vorderseite angewendet wird, zur Substratumkehreinheit 71 transportiert, wo sie umgedreht werden. Das heißt, die Substratumkehreinheit 71 betätigt den Spannmechanismus 76 durch die Zylindereinheit 77, so daß der Spannmechanismus 76 zwei Wafer W, W an den Außenkanten spannt und stützt, um sie so zu ergreifen, dann dreht sie den Spannmechanismus 76, der zwei Wafer W, W spannt und stützt, um 180 Grad bei niedriger Geschwindigkeit; wenn der Antriebsmotor 78 aktiviert wird, so daß die zwei Wafer W, W umgekehrt werden. Zwei Wafer W, W, die mit ihren Vorder- und Rückseiten umgekehrt werden, werden den Substratreinigungskammern 10, 10 der Verarbeitungszelle C durch den Transportroboter 70 zugeführt, während die Rückseiten derselben nach oben gerichtet sind, bevor sie verarbeitet werden, und dann wird die Reinigungsbehandlung auf die Rückseite derselben angewendet.
Ein Antriebsabschnitt einer Vorrichtung in der Roboterzelle B, die mechanischen Antriebsabschnitte des Transportroboters 70 und die Substratumkehreinheit 71 sind jeweils unterhalb der Höhe von 900 mm gemäß einer SEMI-Norm angeordnet, und die mechanischen Antriebsabschnitte ergreifen eine Gegenmaßnahme zur Verhütung der Staubbildung, wie bei der Lade-/Entladezelle A.
IV. Verarbeitungszelle C:
Die Verarbeitungszelle C hat mindestens eine Substratreinigungskammer 10 zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer W, W, ... mittels mehrerer Reinigungslösungen, und sie besteht aus einem Doppelkammertyp, der mit zwei Substratreinigungskammern 10, 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist, wie oben dargestellt. Die Verarbeitungszelle C kann aus einem Dreikammertyp oder einem Vierkammertyp zur Vergrößerung des Durchsatzes mittels einer geeigneten Erhöhung der Zahl der Substratreinigungskammern 10 gebildet werden.
Die Substratreinigungskammer 10 umfaßt, wie in den 22 bis 24 gezeigt, ein Kammergehäuse 80, das vertikal beweglich ist, und die Substratrotationseinheiten 81 als Hauptkomponenten, wobei die Substratrotationseinheiten 81 konzentrisch in der Mitte des Kammergehäuses 80 angeordnet sind.
Das Kammergehäuse 80 ist mit mehreren (vier in der bevorzugten Ausführungsform) der kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 versehen, die vertikal ausgerichtet sind, und kann auf und ab bewegt werden.
Detaillierter beschrieben, ist das Kammergehäuse 80 aus einem abgedichteten Behälter gebildet, der mit einem zu öffnenden Substrateintragstor 90 versehen ist, und umfaßt einen Chemikalienzufuhrabschnitt 91, einen Inertgaszufuhrabschnitt 92 und Ablaufabschnitte 93, 93' und dergleichen.
Das Kammergehäuse 80 ist aus einem einzelnen Reinigungsbad gebildet, das abgedichtet werden kann und einen Wafer W lagern kann, und umfaßt einen oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitt 95 und einem unteren Verarbeitungsabschnitt 96.
Der obere Verarbeitungsbereitschaftsabschnitt 95 ist ein Abschnitt zum Einbringen jedes Wafers W in denselben und zum Herausholen aus demselben; ein Tor 90, durch welches jeder Wafer W hinein- oder heraustransportiert wird, wird an der Seite des oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitts 95 bereitgestellt und eine Kammerabdeckung 95a, die mit einer einzigen Bewegung in der oberen Hälfte des oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitts 95 bewegt werden kann, so daß die Wartung des Inneren des Kammergehäuses 80 leicht ausgeführt werden kann.
Tor 90 läßt sich öffnen und schließen und stellt die Substrateintrags-/austragsöffnung von Kammergehäuse 80 dar. Detaillierter beschrieben, hat Tor 90 eine Querschnittsfläche, durch die die Handabschnitte 70a, 70b von Transportroboter 70, die jeden Wafer W horizontal halten, passen. Eine Tür 90a von Tor 90 wird vertikal von einer Antriebsquelle, wie zum Beispiel einem Luft- und wasserdichten Luftzylinder, geschlossen, damit sie geöffnet und geschlossen werden kann.
Der Chemikalienzufuhrabschnitt 91 und der Inertgaszufuhrabschnitt 92 werden im oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitt 95 bereitgestellt.
Der Chemikalienzufuhrabschnitt 91 liefert Reinigungslösung für jeden Wafer W, der von den Substratrotationseinheiten 81 gestützt wird. Detaillierter beschrieben, wird der Chemikalienzufuhrabschnitt 91 aus einer Einspritzdüse zum Einspritzen und Zuführen von Reinigungslösung auf die Vorderseite jedes Wafers W gebildet, der vom Substratstützabschnitt 104 der Substratrotationseinheiten 81 von der Oberseiten derselben gestützt wird.
Der Chemikalienzufuhrabschnitt 91, d.h. die Einspritzdüse 91, wird im oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitt 95 des Kammergehäuses 80 in einem Zustand bereitgestellt, in dem er nach unten gerichtet und horizontal drehbar ist, und er kann mit der Reinigungslösungseinheit D kommunizieren. Mit 97 wird ein Antriebsmotor zum Schwenken der Einspritzdüse 91 bezeichnet.
Die Einspritzdüse 91 injiziert und liefert Reinigungslösung auf die Vorderseite jedes Wafers W, der drehbar in horizontaler Lage vom Substratstützabschnitt 104 der Substratrotationseinheiten 81 gestützt wird, während er horizontal vom Außenrand in die Mitte derselben gedreht wird oder horizontal gedreht und angehalten wird.
Vier Düsenöffnungen (nicht gezeigt) sind in der Einspritzdüse 91 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung festgelegt, und sie fungieren als Zufuhröffnungen für eine APM-Lösung, reines Wasser, DHF-Lösung bzw. N₂, die später beschrieben werden. Diese Düsenöffnungen sind elliptisch und führen diese Lösungen der Vorderseite jedes Wafers W breit und elliptisch zu. Im Ergebnis dessen kann Reinigungslösung der Vorderseite jedes Wafers W schnell und gleichmäßig zugeführt und auf ihr verteilt werden, während eine Verblockung mit der Drehbewegung jedes Wafers W erfolgt.
Der Inertgaszufuhrabschnitt 92 führt Inertgas zum Ablassen und Austauschen von Reinigungslösung innerhalb des Kammergehäuses 80 zu und wird auf der Oberseite des oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitts 95 installiert und kann mit einer Inertgaszufuhrquelle (nicht gezeigt) kommunizieren. In der bevorzugten Ausführungsform wird N₂ als Inertgas eingesetzt. Die Inertgaszufuhrquelle kann auch mit der Einspritzdüse 91 kommunizieren, und die Einspritzdüse 91 fungiert auch als Inertgaszufuhrabschnitt.
Der untere Verarbeitungsabschnitt 96 ist ein Abschnitt zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf jeden Wafer W, und die Innendurchmesserabmessungen desselben werden auf geeignete Werte in Verbindung mit dem Substratstützabschnitt 104 der Substratrotationseinheiten 81 gesetzt, die später beschrieben werden. Detaillierter beschrieben, werden sie in einem sehr kleinen Intervall eingestellt, so daß ein kreisförmiger Spalt zwischen der Außenrandkante des Substratstützabschnitts 104 und einer Innendurchmesserkante des unteren Verarbeitungsabschnitts 96 besteht, wobei sie sie sich nicht berühren, um so zu verhindern, daß Reinigungslösung und dergleichen dazwischen nach unten läuft.
Vier kreisförmige Verarbeitungsbäder 85 bis 88 sind vertikal im unteren Verarbeitungsabschnitt 96 mehrstufig oder in einer Schicht installiert, wobei die Ablaufabschnitte 93, 94 zur Verbindung mit der Außenseite von Systemgehäuse 1 in den kreisförmigen Verarbeitungsbädern 85 bis 88 und einem Boden 96a des unteren Verarbeitungsabschnitts 96 installiert sind, wodurch Reinigungslösung oder Inertgas innerhalb der kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 außerhalb des Systems über die Ablaufabschnitte 93, 93' abgelassen wird. Die Ablaufabschnitte 93 der kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 werden nur geöffnet, wenn die Reinigungsbehandlung in den kreisförmigen Verarbeitungsbädern 85 bis 88 durchgeführt wird, und werden geschlossen, wenn die Reinigungsbehandlung in den anderen Verarbeitungsbädern durchgeführt wird.
Das Kammergehäuse 80 wird so gestützt, daß es vertikal über eine Linearführung 98 auf und ab bewegt werden kann, und hat einen Hubmechanismus 100, der sich relativ zum Substratstützabschnitt 104 der Substratrotationseinheiten 81 um einen gegebenen Hub auf und ab bewegt.
Der Hubmechanismus 100 umfaßt eine Verstellschraubenspindel 100a zum Verschieben des Tragrahmens 62 nach oben und unten und einen Antriebsmotor 100b zum Antrieb der Verstellschraubenspindel 100a durch Drehen.
Das Kammergehäuse 80 wird vertikal bei jedem Hub auf und ab bewegt, wenn der Antriebsmotor 100b aktiviert wird, während es über die Verstellschraubenspindel 100a mit dem Betrieb der Substratrotationseinheiten 81 verblockt ist, der später beschrieben wird, so daß eins der kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 zur Ausführung einer Reinigungsbehandlung selektiv in Richtung seiner Höhe relativ zum Substratstützabschnitt 104 der Substratrotationseinheiten 81 positioniert wird.
Jede der Substratrotationseinheiten 81 dreht einen Wafer W horizontal, während sie ihn in einer horizontalen Lage stützt, wenn die Schleuderreinigung und Schleudertrocknung ausgeführt wird, und der Substratstützabschnitt 104 ist horizontal montiert und wird vom Ende der Welle 103 gestützt, wie in den 21 bis 24 gezeigt. Jede der Substratrotationseinheiten 81 ist mit einem Antriebsmotor 105 zum Drehantrieb der Welle 103 versehen.
Der Substratstützabschnitt 104 und die Welle 103 sind konzentrisch bzw. drehbar in der Mitte von Kammergehäuse 80 über einen tragenden Stützzylinder 106 angeordnet, und ein Wafer W wird vom Substratstützabschnitt 104 in einer horizontalen Lage gestützt. Detaillierter beschrieben, ist das Systemgehäuse 104 des Substratstützabschnitts, wie in den 22 bis 24 gezeigt, mit mehreren (in diesen Figuren sechs) der Spannarme 110, 110, ... zum Einspannen und Abstützen der Kante von Wafer W versehen.
Die Spannarme 110, 110, ... sind radial in horizontalem Zustand angeordnet, wie in den 22 bis 24 gezeigt, und lassen sich in radialer Richtung durch einen Schließmechanismus 111 wechselseitig bewegen. Die Sperrklinken 112, 112, ..., die jeweils an den Enden der Spannarme 110, 110, ... bereitgestellt werden, sind auf dieselbe Höhe eingestellt, wobei die Außenkante jedes Wafers W eingespannt in einer horizontalen Lage gestützt wird.
Jede Spannfläche 112a jeder Sperrklinke 112 hat eine Querschnittsform, die einer Querschnittsform der Außenkante jedes Wafers W entspricht. Das heißt, obwohl dies nicht im Detail dargestellt ist, daß jede Spannfläche 112a eine Ebene hat, die im rechten Winkel nach oben und unten geneigt ist, und daß die äußere angewinkelte Kante derselben die Außenkante jedes Wafers W, die rechtwinklig im Querschnitt ist, mit einem punktförmigen Kontakt oder einem linienförmigen Kontakt berühren kann, während die erstere die letztere stützt.
Wenn im Ergebnis dessen die Spannarme 110, 110, ... die Außenkante jedes Wafers W einspannen, wird die Außenkante jedes Wafers W vertikal durch jede Spannfläche 112a in einem eingespannten Zustand gestützt. In diesem Stützzustand wird die Außenkante jedes Wafers W nicht fixiert, sondern kann sich bis zu einem gewissen Grade bewegen. Es wird bei einer solchen Konstruktion nur die Außenkante jedes Wafers W abgestützt, die Rückseite jedes Wa fers W wird nicht verunreinigt. Da ferner die Form jeder Spannfläche 112a einer Querschnittsform der Außenkante jedes Wafers W entspricht, hat dies den Effekt, daß die Außenkante jedes Wafers W nicht verkantet wird.
Der Schließmechanismus 111 umfaßt eine Zylindereinheit 111a, die in der Welle 103 bereitgestellt wird, und die Verbindungsdrähte 111b, 111b, ... zum Verbinden der Zylindereinheit 111a und der Spannarme 110, 110, ... als Hauptkomponenten.
Die Spannarme 110, 110, ... werden radialer Richtung über die Verbindungsdrähte 111b, 111b, ... gezogen, wenn die Zylindereinheit 111a vorragt, so daß die Spannarme 110, 110, ... eine Spannbewegung ausführen, während sie in radialer Richtung durch eine elastische Rückstellkraft der Rückstellfedern 111c, 111c, ... nach außen gedrückt werden, wenn die Zylindereinheit 111a zieht, so daß die Spannarme 110, 110, ... eine Einspannlösungsbewegung vollführen.
Die Welle 103 wird drehbar in aufrechtem Zustand durch den tragenden Stützzylinder 106 gestützt, während das untere Ende derselben mit dem Antriebsmotor 105 verbunden ist, um mit einem Riemen angetrieben zu werden, so daß die Welle 103 vom Antriebsmotor 105 in Drehung versetzt wird, und daher wird der Substratstützabschnitt 104 mit einer gegebenen Drehzahl gedreht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Drehzahl des tragenden Stützzylinders 106 auf 40 bis 50 U/min eingestellt, wenn eine Schleuderreinigungsbehandlung ausgeführt wird, während sie auf etwa 3000 U/min eingestellt wird, wenn eine Schleudertrocknungsbehandlung ausgeführt wird.
Wenn die Substratreinigungskammer 10 den vorhergehenden Aufbau hat, kann die Positionierung zwischen jedem Wafer W, der auf dem Substratstützabschnitt 104 der Substratrotationseinheit 81 abgestützt wird, und einem der kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 selektiv vorgenommen werden, wenn das Kammergehäuse 80 vertikal nach oben und unten bewegt wird, während jeder Wafer W, der vom Substratstützabschnitt 104 abgestützt wird, horizontal von der Substratrotationseinheit 81 mit einer gegebenen Drehzahl gedreht wird.
Da bei der Konstruktion der Substratreinigungskammer 10 die Auf- und Abbewegung der Substratrotationseinheit 81 fixiert ist, während sich das Kammergehäuse 80 auf und ab bewegt, ist die Stützkonstruktion der Substratrotationseinheit 81, die sich mit hoher Drehzahl dreht, ein fach und stabil, so daß die Erzeugung von Rotationsschwingungen im Drehabschnitt der Substratrotationseinheit 81, d.h. Substratstützabschnitt 104, wirksam verhütet wird. Im Ergebnis dessen wird ein sehr kleiner Spalt, der zwischen der Innenkante des unteren Verarbeitungsabschnitts 96 und der Außenkante des Substratstützabschnitts 104 der Substratrotationseinheit 81 begrenzt ist, richtig aufrechterhalten, wodurch der Vorteil gewonnen wird, daß ein Auslaufen von Reinigungslösung nach unten für einen langen Zeitraum sicher verhütet werden kann. Es kann jedoch ein Aufbau, der diesem Aufbau entgegengesetzt ist, als Reaktion auf den Gegenstand verwendet werden; die Substratrotationseinheit 81 kann nämlich die Auf- und Abbewegung sichern und die Auf- und Abbewegung des Kammergehäuses 80 kann fixiert werden.
V. Reinigungslösungszufuhreinheit D
Die Reinigungslösungszufuhreinheit D ist eine Lieferquelle für die Zufuhr der Reinigungslösung zur Substratreinigungskammer 10 in der Verarbeitungszelle C; sie verwendet in der bevorzugten Ausführungsform ein Zwei-Chemikalien-System, sie umfaßt selektiv eine Konstruktion zur Ausführung einer Reinigungsbehandlung durch die Verwendung von APM (NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)-Lösung oder eine Konstruktion zur Ausführung einer Reinigungsbehandlung durch die Verwendung einer DHF (HF + H₂O)-Lösung. Mit den kreisförmigen Verarbeitungsbädern 85 bis 88 im Kammergehäuse 80 der Substratreinigungskammer 10 wird das tiefstgelegene Verarbeitungsbad 85 dazu verwendet, eine Reinigungsbehandlung durch die APM-Lösung auszuführen, und das Verarbeitungsbad 86 der nächst höheren Stufe wird zur Ausführung einer Reinigungsbehandlung mit der DHF-Lösung verwendet, und das Verarbeitungsbad 87 der nächst höheren Stufe wird zum Spülen mit reinem Wasser verwendet, und das Verarbeitungsbad 88 der obersten Stufe wird zum Schleudertrocknen verwendet.
Wenn ein Rezept in einer Reinigungsbehandlung ausgewählt und eingestellt wird, ist es möglich, selektiv eine der Reinigungsbehandlungen auszuführen, wie zum Beispiel I) APM + DHF + O₃ + DIW + TROCKNEN, II) APM + DHF + TROCKNEN und III) APM + TROCKNEN und DHF + TROCKNEN.
VI. Systemsteuereinheit E
Die Systemsteuereinheit E steuert den Eintragsabschnitt Aa, den Transportroboter 70, die Substratumkehreinheit 71, die die Substratreinigungskammern 10, 10, den Austragsabschnitt Ab, wobei er mit denselben verblockt ist, während eine Reihe von Naßreinigungsschritten im Substratreinigungssystem, das später beschrieben wird, automatisch ausgeführt werden kann, nämlich von der Vorstufe, die dem Einbringen jedes Wafers W dient, bis zur nächsten Stufe, die dem Austragen jedes Wafers W dient.
(1) Eintragen der Wafer W, W, ...:
Die Wafer W, W, ... werden in den Betriebsraum O in vertikaler Lage transportiert, wo sie in den Trägern 56, 56, ... von einem AGV und dergleichen aus einer Vorstufe gelagert werden.
Wenn die Ladeöffnung 11 des Systemgehäuses 1 geöffnet wird, werden die Wafer W, W, ... vor der Reinigungsbehandlung aus der senkrechten in eine horizontale Lage gebracht, wenn die Träger 56, 56, ... gefüllt sind, dann werden die Wafer eingebracht und auf den zweistufigen Halteplatten 60a, 60a des Substratstützabschnitts 60 im Eintragsabschnitt Aa der Lade-/Entladezelle A platziert, während sie in den Trägern 56, 56, ... durch die Ladeöffnung 11 unter Verwendung einer automatischen Eintragseinheit (nicht gezeigt) oder durch die manuellen Aktivitäten eines Bedieners gelagert werden.
In diesem Fall wird der Substrathalteabschnitt 60 mittels der Höheneinstelleinheit 61 nach oben bewegt, nachdem der Träger 56 auf die Halteplatte 60a der ersten Stufe an der Oberseite gesetzt wird, und der nächste Träger 56 wird auf die Halteplatte 60a der zweiten Stufe an der unteren Seite platziert.
Nachdem die Ladeöffnung 11 wieder geschlossen ist, wird das Vorliegen einer Neigung von Träger 56 vom Trägerneigungsfeststellungssensor 63 festgestellt. Wenn keine Neigung des Trägers 56 besteht, wird jeder Wafer W durch den Mechanismus 64 zur Wafersprungausrichtung ausgerichtet, während die Ausrichtungsstufe der Wafer W, W, ... vom Wafermappingsensor 65 festgestellt wird, so daß der Transportroboter 70 in Roboterzelle B in den Standby-Betrieb versetzt wird.
Der Transportroboter 70 nimmt die Wafer W, W, ... aus den Trägern 56, 56 heraus, während sie als Reaktion auf das Ergebnis der Feststellung durch den Wafermappingsensor 65 in hori zontaler Lage gehalten werden, und er trägt die Wafer W, W, ... in das Kammergehäuse 80 der Substratreinigungskammer 10 in der Verarbeitungszelle C.
Die Wafer W, W, ... werden vom Transportroboter 70 durch die Öffnung 55 der Trennwand 2 während der Verblockung mit der Positionierungsaktion des Trägers 56 durch die Höheneinstelleinheit 61 gemäß dem Ergebnis der Feststellung durch den Wafermappingsensor 65 herausgenommen, und sie werden nacheinander vom obersten Wafer W oder vom untersten Wafer W weggenommen.
In der Zwischenzeit wird die Eintragsaktivität jedes Wafers W durch den Transportroboter 70 in einem Zustand ausgeführt, bei dem der Substratstützabschnitt 104 der Substratreinigungskammer 10 nach oben bewegt wird, um in einer Wafereintrags-/austragsposition im oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitt 95 des Kammergehäuses 80 durch die Öffnung 72 der Trennwand 3 und das Tor 90 des Kammergehäuses 80 in Bereitschaft versetzt zu werden. Tor 90 wird nur geöffnet, wenn jeder Wafer W ein- oder ausgetragen wird, so daß die Verteilung von Rauch im Kammergehäuse 80 oder ein Eindringen von Teilchen in das Kammergehäuse 80 effektiv verhindert wird.
Wenn jeder Wafer W auf den Substratstützabschnitt 104 im Kammergehäuse 80 eingebracht wird, spannen die Spannarme 110, 110, ... die Außenkante jedes Wafers W in einer horizontalen Lage ein und stützen ihn ab.
(2) Naßreinigung in der Substratreinigungskammer 10:
Wenn der Substratstützabschnitt 104 jeden Wafer W einspannt und abstützt, wird jeder Wafer W auf eine Position für die Waferreinigungsbehandlung im unteren Verarbeitungsabschnitt 96 gebracht, wenn das Kammergehäuse 80 nach oben und unten bewegt wird; dann wird eine Reihe von Reinigungsbehandlungen in einem vorher festgelegten Verfahren ausgeführt.
Im Fall des Reinigungsbehandlungsschritts, zum Beispiel in der vorhergehenden Behandlung II) (APM + DHF + TROCKNUNG) wird jeder Wafer W auf dem Substratstützabschnitt 104 zuerst positioniert und in dem Verarbeitungsbad 87 auf der untersten Stufe angeordnet, wenn das Kammergehäuse 80 auf und ab bewegt wird, und so positioniert, daß eine APM-Lösung durch die Einspritzdüse 91 zugeführt wird, dann wird die Schleuderreinigung durch die Sub stratrotationseinheit 81 bei niedriger Drehzahl ausgeführt, danach wird jeder Wafer W im Verarbeitungsbad 85 auf der zweiten Stufe nach der obigen positioniert und angeordnet, danach erfolgt das Spülen durch die Substratrotationseinheit 81 bei niedriger Drehzahl, während reines Wasser durch den Chemikalienzufuhrabschnitt 91 zugeführt wird. Anschließend wird jeder Wafer W im Verarbeitungsbad 86 der dritten Stufe nach dem obigen positioniert und angeordnet, und eine DHF-Lösung wird jedem Wafer W durch die Einspritzdüse 91 zugeführt, dann wird die Schleuderreinigung von der Substratrotationseinheit 81 bei niedriger Drehzahl ausgeführt, danach wird er weiter im Verarbeitungsbad 87 positioniert und angeordnet, in dem das Spülen von der Substratrotationseinheit 81 bei niedriger Drehzahl ausgeführt wird, während reines Wasser durch die Einspritzdüse 91 zugeführt wird. Zum Schluß wird jeder Wafer W im Verarbeitungsbad 88 der obersten Stufe positioniert und angeordnet, und das Schleudertrocknen wird von der Substratrotationseinheit 81 bei hoher Drehzahl ausgeführt, während das Inertgas N₂ (gasförmiger Stickstoff) durch die Einspritzdüse 91 injiziert wird.
In diesem Fall, wenn das Inertgas aus dem Inertgaszufuhrabschnitt 92, nämlich N₂ (gasförmiger Stickstoff), in dieser bevorzugten Ausführungsform eingeführt wird, wird das Innere des Kammergehäuses 80 mit N₂ gespült, und jede Kammer wird zwangsläufig durch die Ablaufabschnitte 93 der jeweiligen Kammern entleert, so daß ein Durchgang eines Luftstroms, der sich vom Inertgaszufuhrabschnitt 92 bis zu den Ablaufabschnitten 93 der Kammern erstreckt, erzeugt wird, wodurch effektiv die Bildung von Dunst innerhalb des Kammergehäuses 80 vom Aufwirbeln verhütet wird.
Die Ablaufabschnitte 93 der kreisförmigen Verarbeitungsbäder 85 bis 88 werden nur geöffnet, wenn eine Reinigungsbehandlung in den kreisförmigen Verarbeitungsbädern 85 bis 88 durchgeführt wird, und sie werden geschlossen, wenn eine Reinigungsbehandlung in den anderen Verarbeitungsbädern durchgeführt wird, so daß ein N₂-Spüleffekt innerhalb des Kammergehäuses 80 verstärkt wird.
Wenn eine Reihe von Reinigungsbehandlungen in Bezug auf die Vorderseite jedes Wafers W abgeschlossen ist, wird der Substratstützabschnitt 104 wieder nach oben relativ zur Wafereintragsposition innerhalb des oberen Verarbeitungsbereitschaftsabschnitts 95 bewegt, wenn das Kammergehäuse 80 abgesenkt wird, danach wird der Transportroboter 70 in der Roboterzelle B in den Bereitschaftszustand versetzt.
In diesem Fall, wenn eine Reinigungsbehandlung auf die Rückseite jedes Wafers W angewendet wird, wird jeder Wafer W durch den Transportroboter 70 in die Substratumkehreinheit 71 transportiert, wo er umgewendet wird, dann wird er wieder in den Substratstützabschnitt 104 gebracht, so daß eine Reihe von Reinigungsbehandlungen auf die Rückseite jedes Wafers W angewendet wird.
Austragen der Wafer W, W, ...:
Eine Reihe von Reinigungsbehandlungen wird auf jeden Wafer W in der Substratreinigungskammer 10 angewendet, jeder Wafer W wird vom Transportroboter 70 wieder aus dem Kammergehäuse 80 der Substratreinigungskammer 10 in umgekehrter Reihenfolge der Schritte des vorhergehenden Verfahrens herausgebracht, so daß er anschließend in horizontaler Lage bearbeitet und in den Trägern 56, 56, ... gelagert wird, die in den oberen und unteren zweistufigen Halteplatten 60a, 60a, ... des Substrathalteabschnitts 60 im Austragsabschnitt Ab in Bereitschaft versetzt werden.
Eine konkrete Austragsoperation und Lageroperation wird in diesem Fall auf dieselbe Weise wie der vorhergehende Schritt (1) des Eintrags der Wafer W, W, ... ausgeführt.
Wenn dann die Wafer W, W, ... nach der Reinigungsbehandlung in den Trägern 56, 56 ausgerichtet und in alle Halterillen eingesetzt werden, wird die Entladeöffnung 12 im Systemgehäuse 1 geöffnet, so daß die Träger 56, 56 zu einem Dünnschichtabscheidungsprozeß, wie zum Beispiel einem Sputtering- oder CVD-Prozeß und dergleichen, abtransportiert werden.
In der vorhergehenden Reihe von Arbeitsgängen wird die Verarbeitungsprozedur der Wafer W, W, ... in jedem Träger 56 vom Transportroboter 70 gewählt und eins der vorhergehenden vier Verfahren I) bis IV) eingestellt.
Die Ladeoperation und die Entladeoperation im Eintragsabschnitt Aa und Austragsabschnitt Ab der Lade-/Entladezelle A werden sogar gleichzeitig ausgeführt.
Da bei dem Substratreinigungssystem, das den vorhergehenden Aufbau hat, die Lade-/Entladezelle A, Roboterzelle B und Verarbeitungszelle C jeweils im Systemgehäuse 1 instal liert sind, in dem die jeweiligen Zellen A, B und C durch Trennwände 2, 3 getrennt sind, die jeweils eine geforderte Mindestquerschnittsfläche haben, sind die einströmenden und ausströmenden Mengen an Luft zwischen dem Inneren von Systemgehäuse und einem Reinraum außerhalb von Systemgehäuse 1 auf einen geforderten Mindestbetrag beschränkt, so daß das Innere des Systemgehäuses 1 in einer hochreinen Atmosphäre gehalten werden kann.
Da ferner das System aus einer Behandlung vom Plattentyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer W, W, ... gebildet ist, werden Teilchen und dergleichen kaum wieder auf den Wafern W, W, ... abgelagert, wird eine präzise Behandlung auf jeden Wafer W, W, ... angewendet, und ein Reinigungsraum in der Substratreinigungskammer 10 wird in der Größe reduziert und eine kleine Menge Reinigungslösung wird ebenfalls reduziert.
Da ferner eine Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer W, W, ... durch Reinigungslösungen angewendet wird, nämlich ein Kammertyp für alle Reinigungsbehandlungen in einer Substratreinigungskammer 10, werden die Wafer nicht in Berührung mit der Atmosphäre gebracht, und daher unterliegen sie keiner Metallkontamination oder dem Einfluß von Ionen und Sauerstoff und dergleichen, und der Aufbau jeder Substratreinigungskammer kann vereinfacht und in der Größe reduziert werden.
Da ferner die Lade-/Entladezelle A und die Verarbeitungszelle C jeweils vorn und hinten an beiden Seiten des Systemgehäuses 1 installiert sind und die Roboterzelle B zwischen diesen Zellen A und C angeordnet ist, können schädliche Gase oder Teilchen, die erzeugt werden, wenn eine Reinigungsbehandlung in der Verarbeitungszelle C ausgeführt wird, nicht in einen Betriebsraum O außerhalb des Systemgehäuses 1 ausströmen.
Da ferner die Wafer W, W, ..., die im Eintragsabschnitt Aa und Austragsabschnitt Ab der Lade-/Entladezelle A gelagert werden, in horizontaler Lage mit einer gegebenen Ausrichtungssteigung in vertikaler Richtung ausgerichtet sind, wobei Reinluft, die horizontal innerhalb der Lade-/Entladezelle A strömt, horizontal vom Austragsabschnitt Ab zum Eintragsabschnitt Aa gerichtet ist, ist es möglich, die erneute Ablagerung von Teilchen und dergleichen auf jedem Wafer W nach der Reinigungsbehandlung von jedem Wafer W vor der Reinigungsbehandlung effektiv zu verhüten.
Da der Transportroboter 7O der Roboterzelle B aus einem Doppelarmroboter gebildet ist, der mit einem Paar von Handabschnitten versehen ist, wobei ein Handabschnitt jeden Wafer W vor der Reinigungsbehandlung darauf platziert und der andere Handabschnitt jeden Wafer W nach der Reinigungsbehandlung darauf platziert, ist es in ähnlicher Weise möglich, Teilchen und dergleichen daran zu hindern, sich wieder auf jedem Wafer W nach der Reinigungsbehandlung von jedem Wafer W vor der Reinigungsbehandlung abzusetzen.
Obwohl die vorhergehende Ausführungsform die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, ist die Erfindung nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern kann verschiedentlich in der Konstruktion innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung geändert werden.
Zum Beispiel kann die Substratreinigungskammer 10 gemäß der Ausführungsform einen Aufbau haben, so daß die Substratreinigungskammer 10 als eine Kammer einer Substratreinigungseinheit vom Plattentyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer W, W, ... in einem einzelnen Kammergehäuse 80 durch Reinigungslösung, selbst bei einem einzigen Reinigungssystem, verwendet werden, während sie als Substratreinigungs- kammer 10 dient, die eine Grundeinheitskomponente des Substratreinigungssystems ist.
Obwohl Reinigungslösung, die in der Ausführungsform verwendet wurde, ein Beispiel dafür ist, kann ferner andere Reinigungslösung, wie zum Beispiel HPM (HCl + H₂O₂ + H₂O), SPM (H₂SO₄ + H₂O₂ + H₂O) und dergleichen auf einen Gegenstand angewendet werden.
Wie im Detail oben dargestellt, da gemäß der Erfindung das Substratreinigungssystem ein Systemgehäuse 1, das abgedichtet werden kann, eine Lade-/Entladezelle A, die einen Substrateintragsabschnitt Aa umfaßt, in dem mehrere Substrate gelagert und in Bereitschaft sind, vor der Reinigungsbehandlung eingebracht zu werden, und einen Substrataustragsabschnitt Ab umfaßt, in dem mehrere Substrate gelagert und in Bereitschaft sind, nach der Reinigungsbehandlung herausgenommen zu werden, eine Verarbeitungszelle C, die mit mindestens einer Substratreinigungskammer 10 vom Plattentyp versehen ist, in der eine Reinigungsbehandlung auf mehrere Substrate einzeln durch mehrere Reinigungslösungen angewendet werden können, und eine Roboterzelle B, die mit einem Transportroboter zum Transportieren der einzelnen Substrate zwischen der Verarbeitungszelle C und der Lade-/Entladezelle A versehen ist, wobei die jeweiligen Zellen durch Trennwände getrennt sind, die jeweils eine geforderte Mindestquerschnittsfläche haben, ist es möglich, ein Substratreinigungssystem bereitzustellen, das zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf Wafer in einer hochreinen Atmosphäre mit großer Sorgfalt in der Lage ist, während gleichzeitig Teilchen und dergleichen daran gehindert werden, sich wieder auf den Wafern abzusetzen, wobei aus der Naßreinigungsbehandlung vom Plattentyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer in einer abgedichteten Reinigungskammer Vorteil gezogen wird, ahne daß diese in einer Kassette untergebracht sind, und die einfach und kompakt im Aufbau und ausgezeichnet in der Kosteneffektivität ist.
Beim Eindringen in den Submikrometeranwendungsbereich neuester Halbleitervorrichtungen ist ein sehr hoher Reinheitsgrad auf der Oberfläche erforderlich, da die Konstruktion einer solchen Halbleitervorrichtung mikrostrukturhergestellt und hoch integriert ist.
Da gemäß der Erfindung die Lade-/Entladezelle A, Verarbeitungszelle C und die Roboterzelle B jeweils im Systemgehäuse installiert sind, das abgedichtet werden kann, und die jeweiligen Zellen durch Trennwände getrennt sind, die jeweils eine geforderte Mindestquerschnittsfläche haben, ist die Strömung von Luft zwischen dem Systemgehäuse und der Außenseite auf einen geforderten Mindestbetrag beschränkt, so daß das Innere des Systemgehäuses in einer hochreinen Atmosphäre gehalten werden kann.
In Folge dessen ist es möglich, Teilchen effektiv daran zu hindern, nach der Reinigungsbehandlung, Spritzen der Reinigungslösung und dergleichen, die an der Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf Wafer beteiligt sind, sich wieder auf den Wafern abzulagern und negative Effekte auf den Bediener zu verhindern, die durch die Entwicklung von Staub von den Wafern an sich bewirkt werden.
Da die jeweiligen Zellen durch Trennwände getrennt sind, die jeweils einen geforderten Mindestquerschnitt haben, kann die Beschichtung zur Korrosionsbeständigkeit nur auf die Verarbeitungszelle C angewendet werden, in der sich eine Korrosion hervorrufende Atmosphäre befindet, es ist aber nicht notwendig, eine Beschichtung zur Korrosionsbeständigkeit auf eine ganze Wandfläche des Systemgehäuses aufzutragen. Im Ergebnis dessen können die Herstellungskosten für das System und jede Einheit reduziert werden.
Da das System eine Naßreinigungsanlage vom Plattentyp zur Anwendung einer Reinigungsbehandlung auf einzelne Wafer ist, werden Teilchen und dergleichen kaum wieder auf den Wafern abgelagert, eine sorgfältig ausgeführte Behandlung wird auf jeden Wafer angewendet und ein Reinigungsraum in der Substratreinigungskammer wird in der Größe reduziert und eine kleine Menge Reinigungslösung wird ebenfalls reduziert.
Da ferner eine Reinigungsbehandlung auf die einzelnen Wafer W, W, ... durch Reinigungslösungen angewendet wird, nämlich ein Kammertyp für alle Reinigungsbehandlungen in einer Substratreinigungskammer 10, werden die Wafer nicht in Berührung mit der Atmosphäre gebracht, und daher unterliegen sie keiner Metallkontamination oder dem Einfluß von Ionen und Sauerstoff und dergleichen, und der Aufbau jeder Substratreinigungskammer kann vereinfacht und in der Größe reduziert werden.
Da ferner die Lade-/Entladezelle A und die Verarbeitungszelle C jeweils vorn und hinten an beiden Seiten des Systemgehäuses 1 installiert sind und die Roboterzelle B zwischen diesen Zellen angeordnet ist, können schädliche Gase oder Teilchen, die erzeugt werden, wenn eine Reinigungsbehandlung in der Verarbeitungszelle C ausgeführt wird, nicht in einen Betriebsraum O außerhalb des Systemgehäuses 1 ausströmen, wodurch ferner schädliche Auswirkungen auf einen Bediener effektiv verhütet werden.
Da ferner die Wafer W, W, ..., die im Eintragsabschnitt Aa und Austragsabschnitt Ab der Lade-/Entladezelle A gelagert werden, in horizontaler Lage mit einer gegebenen Ausrichtungssteigung in vertikaler Richtung ausgerichtet sind, wobei Reinluft, die horizontal innerhalb der Lade-/Entladezelle A strömt, horizontal vom Austragsabschnitt Ab zum Eintragsabschnitt Aa gerichtet ist, ist es möglich, die erneute Ablagerung von Teilchen und dergleichen auf jedem Wafer W nach der Reinigungsbehandlung von jedem Wafer W vor der Reinigungsbehandlung effektiv zu verhüten.
Da der Transportroboter 70 der Roboterzelle B aus einem Doppelarmroboter gebildet ist, der mit einem Paar von Handabschnitten versehen ist, wobei ein Handabschnitt jeden Wafer W vor der Reinigungsbehandlung darauf platziert und der andere Handabschnitt jeden Wafer W nach der Reinigungsbehandlung darauf platziert, ist es in ähnlicher Weise möglich, Teilchen und dergleichen daran zu hindern, sich wieder auf jedem Wafer W nach der Reinigungsbehandlung von jedem Wafer W vor der Reinigungsbehandlung abzusetzen.

Claims

Substratreinigungssystem, das umfaßt: – ein Systemgehäuse (1), das abgedichtet werden kann; – eine Lade-/Entladezelle (A), die einen Substrateintragsabschnitt (Aa), in dem mehrere Substrate gelagert und in Bereitschaft sind, eingebracht zu werden, bevor eine Reinigungsbehandlung auf sie angewendet wird, und einen Substrataustragsabschnitt (Ab) umfaßt, in dem mehrere Substrate gelagert und in Bereitschaft sind, herausgebracht zu werden, nachdem eine Reinigungsbehandlung auf sie angewendet wurde; – eine Verarbeitungszelle (C), die mit mindestens einer sheet-type Substratreinigungskammer (10) ausgestattet ist, bei der eine Reinigungsbehandlung auf mehrere Substrate durch mehrere Reinigungslösungen angewendet werden kann; und – eine Roboterzelle (B), die mit einem Transportroboter (70) zum Transportieren der einzelnen Substrate zwischen der Verarbeitungszelle (C) und der Lade-/Entladezelle (A) ausgestattet ist; wobei die jeweiligen Zellen durch Trennwände getrennt sind, von denen jede eine geforderte Mindestquerschnittsfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Lade-/Entladezelle (A) und die Verarbeitungszelle (C) auf beiden Seiten des Systemgehäuses (1) installiert sind; die Roboterzelle (B) zwischen der Lade-/Entladezelle (A) und der Verarbeitungszelle (C) angeordnet ist; und die Lade-/Entladezelle (A) Schließöffnungen (11, 12) hat, die zu einem Betriebsraum zu öffnen sind, der außerhalb des Systemgehäuses (1) zur Verfügung gestellt ist.
System nach Anspruch 1, wobei eine Beschichtungsbehandlung für Korrosionsbeständigkeit auf die Innenwandfläche der Verarbeitungszelle (C) mit Vinylchloridharz angewendet wird und eine Anstrichbehandlung für Oxidationsbeständigkeit auf die andere Wandseite der Verarbeitungszelle (C) angewendet wird.
Substratreinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Transportroboter (70) in der Roboterzelle (B) aus einem Doppelarmroboter gebildet ist, der mit einem Paar Handabschnitten (70a, 70b) versehen ist, die vertikal und horizontal beweglich sind; einer der Handabschnitte das Substrat transportiert, bevor es einer Reinigungsbehandlung ausgesetzt ist, während der andere Handabschnitt das Substrat transportiert, nachdem es der Reinigungsbehandlung ausgesetzt war; und wobei jeder Substrathalteabschnitt (75), der am Ende jedes Handabschnitts des Transportroboters (70) bereitgestellt ist, eine weiche podestähnliche Stütze zum Transportieren und Abstützen der Unterseite jedes Substrats hat.
Substratreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: eine sheet-type Substratreinigungskammer (10) in der Verarbeitungszelle (C) mit mehreren kreisförmigen Verarbeitungsbädern (85 bis 88) versehen ist, die vertikal ausgerichtet sind, und ein Kammergehäuse (80) umfaßt, das sich vertikal bewegt, und eine Substratrotationseinheit (81) umfaßt, die konzentrisch zum Kammergehäuse (80) in der Mitte angeordnet ist und ein Substrat horizontal dreht, während es horizontal abgestützt ist, und wobei die Substrate, die von der Substratrotationseinheit (81) abgestützt sind, und die Verarbeitungsbäder (85 bis 88) positioniert sind, wenn sich das Kammergehäuse (80) vertikal auf und ab bewegt.
Substratreinigungssystem nach Anspruch 4, wobei das Kammergehäuse (80) ein abgedichteter Behälter ist, der mit einem zu öffnenden Substrateintragstor (90) versehen ist.
Substratreinigungssystem nach Anspruch 4, wobei das Kammergehäuse (80) einen Chemikalienzufuhrabschnitt (91) zur Zufuhr von Reinigungslösung zur Substratfläche, die von der Substratrotationseinheit (81) abgestützt ist, einen Inertgaszufuhrabschnitt (92) zur Zufuhr von Inertgas, um Reinigungslösung zu entleeren und auszutauschen, und einen Ablaufabschnitt umfaßt, der in jedem Verarbeitungsbad bereitgestellt ist, um so Reinigungslösung oder Inertgas in jedem Verarbeitungsbad abzulassen.