DE69206294T2 - Ladungsschleuse und Wafertransportsysteme. - Google Patents

Ladungsschleuse und Wafertransportsysteme.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsschleuseneinheit zum Transferieren eines Wafers zwischen Atmosphären mit unterschiedlichen Drucken, ein Wafertransfersystem und eine Waferausrichtungseinheit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Ladungsschleuseneinheit, die sich zwischen ersten und zweiten Atmosphären befindet, zum Speichern eines von der ersten Atmosphäre transferierten Wafers und die angeordnet ist, um von der ersten Atmosphäre abgeblockt zu sein, danach in einer Atmosphäre, die wenigstens im wesentlichen ähnlich zu der zweiten Atmosphäre ist, eingestellt zu werden und geöffnet zu werden, um mit der zweiten Atmosphäre zum Transfer des Wafers an die zweite Atmosphäre zu kommunizieren, wobei die Einheit umfaßt: eine Ladungsschleusenkammer und eine Speichereinrichtung, die sich in der Ladungsschleusenkammer befindet, zum Speichern einer Vielzahl von Wafern vertikal mit einem Spalt zwischen benachbarten Wafern. Eine derartige Ladungsschleuseneinheit ist in der EP-A-0 288 233 offenbart.
  • Wenn ein Halbleiterwafer zwischen einer Prozeßkammer zum Verarbeiten eines Halbleiterwafers in einer Vakuumatmosphäre und der Außenseite (atmosphärischer Druck) transferiert werden soll, wird eine Badungsschleuseneinheit zur Verbesserung des Betriebswirkungsgrads durch Verkürzen der zur Evakuierung benötigten Zeit verwendet. Mit dieser Ladungsschleuseneinheit wird beispielsweise zum Laden des Wafers in die Prozeßkammer von außen, der Wafer zunächst in einer Ladungsschleuseneinheit plaziert, der Innenraum der Ladungsschleusenkammer auf einen vorgegebenen Druck evakuiert, die Ladungsschleusenkammer geöffnet, um eine Verbindung mit der Atmosphäre in der Prozeßkammer herzustellen und dann wird der Wafer in die Prozeßkammer geladen
  • Ein Halbleiterwafer besitzt eine Kristallorientierung. Wenn somit ein Wafer verarbeitet oder getestet werden soll, muß manchmal nicht nur seine Mittenposition, sondern auch seine Orientierung oder die Richtung einer Anordnung ausgerichtet werden.
  • Beispielsweise werden in einer Ionenimplantationseinheit, wie in Figur 1 gezeigt, Ionen, die durch einen in einer Stationseinheit T angeordneten Ionengenerator I erzeugt werden, durch einen Analysemagneten M abgelenkt und seguentiell in einen Wafer W auf einem Drehtisch 1a (während der Ionenimplantation aufrechtstehend) in einer Prozeßkammer durch eine Beschleunigungsröhre A implantiert. Jeder Wafer muß auf dem Drehtisch 1a von der Außenseite so plaziert werden, daß er richtig ausgerichtet ist.
  • Für diesen Zweck werden herkömrnlicherweise und wie in Figur 2 gezeigt durch eine Transferroboter R1 auf der Außenluftseite Wafer W von einem sich an einer vorgegebenen Position außerhalb der Prozeßkammer befindlichen Träger 3 einzeln an eine Ausrichtungseinheit OD transferiert. Ein Orientierungsfehler und ein Positionsfehler der Mitte jedes Wafers werden durch die Ausrichtungseinheit OD detektiert und zwei Korrekturschritte zur Korrektur der Orientierung und der Mittenposition werden zur Korrektur der Fehler durchgeführt, wodurch der Wafer W positioniert wird. Dann wird der Wafer W in der Ausrichtungseinheit OD durch den Transferroboter R1 an eine Ladungsschleuseneinheit 2 transferiert. Die Ladungsschleuseneinheit 2 wird evakuiert und der Wafer W wird durch einen Transferroboter R2 auf der Seite der Prozeßkammer 1 von der Ladungsschleuseneinheit 2 an den Drehtisch 1a transferiert.
  • Wenn jedoch bei einem derartigen herkömmlichen Verfahren die Wafer einzeln von dem Träger in die Ladungsschleuseneinheit hinein transferiert werden, müssen sie durch die Ausrichtungseinheit laufen, was eine Zunahme der Anzahl von Waferbehandlungszeiten zur Folge hat. Somit besteht eine Tendenz, daß eine Beschädigung des Wafers auftritt oder daß Staubpartikel an dem Wafer anhaften, was zu einer Verringerung der Ausbeute führt. Da gleichzeitig die Anzahl von Behandlungszeiten vergrößert wird, wird die Ladungszeit verlängert, wobei der Verarbeitungsdurchsatz der Ladungsschleuseneinheit abnimmt.
  • Ferner vergeht eine lange Zeitperiode zum Einstellen des Vakuumgrads des Innenraums der Ladungsschleuseneinheit ungefähr auf denjenigen des Innenraums der Waferprozeßkammer, nachdem die erstere auf einen bestimmten Grad verkleinert worden ist. Diese Evakuierung wird für jeden der Wafer in der Ladungsschleuseneinheit durchgeführt und auch der Durchsatz wird durch diesen Prozeß verkleinert.
  • Hinsichtlich der Ausrichtungseinheit muß ein Servomechanismus zum Bewegen des Wafers in X- und Y-Richtungen korrekt sein, z.B. die Mittenposition des Wafers. Infolgedessen wird die Ausrichtungseinheit kompliziert und kostenintensiv und erfordert einen zusätzlichen Installationsraum für den Servomechanismus.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
  • - eine kompakte Ladungsschleuseneinheit bereitzustellen, die den Durchsatz und die Ausbeute erhöhen kann.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
  • - ein Wafertransfersystem bereitzustellen, welches einen Positionsfehler eines Wafers effizient korrigieren kann.
  • Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
  • - eine Waferausrichtungseinheit bereitzustellen, die effizient einen Positionsfehler einer Vielzahl von Wafern korrigieren kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:
  • eine Halte- und Dreheinrichtung zum Halten des untersten Wafers der Vielzahl von in der Speichereinrichtung gespeicherten Wafern und zum Drehen des untersten Wafers, eine Fehlererfassungseinrichtung einschließlich einer Einrichtung zum Aufstrahlen von Licht auf den untersten Wafer, zum Erfassen eines Positionsfehlers der Mitte des untersten Wafers und eines Orientierungsfehlers des untersten Wafers auf der Grundlage von Daten, die aus der Aufstrahlung von Licht auf den untersten Wafer erhalten werden, wenn der unterste Wafer durch die Halte- und Dreheinrichtung gedreht wird, wobei die Speichereinrichtung eine Vielzahl von Aufnahmeelementen umfaßt, die in einer Vielzahl von Nieveaus vertikal angeordnet sind und wobei jedes der Aufnahmeelement erste und zweite Halterungsabschnitte zum Haltern beider Seiten des Wafers dazwischen umfaßt.
  • Diese Erfindung läßt sich eingehender aus der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den beileigenden Zeichnungen verstehen. In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 eine Ansicht, die eine Gesamtanordnung einer herkömmlichen Ionenimplantationseinheit zeigt;
  • Fig. 2 eine Ansicht, die ein herkömmliches Wafertransfersystem der Ionenimplantationseinheit zeigt;
  • Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die einen Ladungsschleuseneinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 4 eine Ansicht, die eine Anordnung einer optischen Einheit der in Figur 3 gezeigten Ladungsschleuseneinheit zeigt;
  • Fig. 5 eine Ansicht, die die Positionsbeziehung zwischen einem Lichtempfangsabschnitt der in Figur 4 gezeigten optischen Einheit und einem Wafer zeigt;
  • Fig. 6 bis 9 Ansichten zum Erläutern eines Betriebs der in Figur 3 gezeigten Ladungsschleuseneinheit;
  • Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Steuern einer Stopposition eines Waferträgers zeigt;
  • Fig. 11 eine Ansicht, die eine andere Anordnung des Lichtempfangsabschnitts der optischen Einheit zeigt;
  • Fig. 12 eine Ansicht, die ein Transfersystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 13 eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung eines Teils der in Figur 3 gezeigten Ladungsschleuseneinheit zeigt;
  • Fig. 14A und 14B Ansichten zum Erläutern einer Erfassung eines Positionsfehlers der Mitte eines Wafers; und
  • Fig. 15A und 15B Ansichten zum Erläutern einer Erfassung eines anderen Positionsfehlers der Mitte eines Wafers.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Figur 3 zeigt einen inneren Aufbau einer Ladungsschleusenkammer 4 einer Ladungsschleuseneinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Ladungsschleuseneinheit dieser Ausführungsform nimmt ein Waferträger 5 beispielsweise 25 Wafer W (der Einfachheit halber sind in Figur 3 nur 6 Wafer gezeigt) auf, so daß sie mit Spalten dazwischen aufeinandergestapelt sind. Die untere Oberfläche des Waferträgers 5 ist mit dem oberen Endeabschnitt einer Ausdehnungsmanschette 6 verbunden, die einen Hebemechanismus bildet, der in der vertikalen Richtung ausdehnbar ist.
  • Der Waferträger 5 umfaßt einen ersten Aufnahmeabschnitt 5a, der sich auf der linken Seite in Figur 1 befindet und bogenförmige Aufnahmeplattenelemente 5c aufweist, und einen zweiten Aufnahmeabschnitt 5b, der dem ersten Aufnahmeabschnitt 5a gegenüberliegt und zungenförmige Aufnahmeplattenelemente 5d aufweist. Die ersten und zweiten Aufnahmeabschnitte 5a und 5b haltern die zwei Seiten des Wafers W. Der erste und der zweite Aufnahmeabschnitt 5a und 5b sind miteinander an ihren unteren Positionen durch eine (nicht dargestellte) Kopplungsplatte gekoppelt, deren Mittenabschnitt mit Nuten versehen ist, so daß die ersten und zweiten Aufnahmeabschnitte nicht mit einem Drehtisch (der nachstehend noch beschrieben wird) kollidieren, wenn die Kopplungsplatte vertikal bewegt wird.
  • Der Waferträger 5 besitzt die obige Anordnung, so daß der Wafer W durch einen Arm auf der Außenluftseite und einen Arm auf der Prozeßkammerseite (in Figur 3 mit einem Bezugssymbol AR bezeichnet) darin gespeichert oder davon herausgenommen werden kann.
  • Ein (nicht dargestellter) Bewegungsmechanismus, beispielsweise unter Verwendung einer Schneckenschraube, ist in der Ausdehnungsmanschette 6 (die auf den atmosphärischen Druck eingestellt ist) vorgesehen. Wenn die Schraubenwelle durch einen Motor gedreht wird, dann kann der Waferträger 5 mit einer hohen Genauigkeit vertikal bewegt. Demzufolge wird der Waferträger 5 durch diesen (nicht gezeigten) Bewegungsmechanismus vertikal bewegt, um den jeweiligen nachstehend noch zu beschreibenden Prozessen zu entsprechen.
  • Unter den Wafern W, die in dem Waferträgr 5 gespeichert sind, ist eine Drehwelle 7, die als ein durch einen Motor (nicht dargestellt) um eine vertikale Achse gedrehten Drehmechanismus dient, auf der Bodenfläche der Ladungsschleuseneinheit 4 angebracht. Ein Drehtisch 7a ist auf dem oberen Ende der Drehwelle 7 angebracht. Eine Festhalteeinrichtung zum elektrostatischen Festhalten der unteren Oberfläche des Wafers W ist in dem Drehtisch 7a eingebaut. In der Anordnung aus Figur 3 bilden der Drehtisch 7a und die Festhalteeinrichtung einen Halteabschnitt für den Wafer W.
  • Eine optische Einheit 8 zum optischen Ermitteln eines Abstands zwischen der Mitte einer Drehung und dem Umfang des auf dem Drehtisch 7a gehaltenen Wafers W ist in der Ladungsschleusenkammer 4 vorgesehen.
  • Die Anordnung der optischen Einheit 8 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 beschrieben.
  • Eine Laserlichtquelle 8a, zwei zylindrische Linsen 8b und 8c und ein Fenster 8d, welches beispielsweise aus einer Glasplatte gebildet ist, sind in einem Kastenelement 80 angeordnet, welches auf dem atmosphärischen Druck gehalten wird. Mit diesem optischen System wird Licht, welches beispielsweise von der Laserlichtquelle 8a emittiert wird, durch die zylindrischen Linsen 8b und 8c beispielsweise in einen dünnen Schlitzstrahl S geformt, der sich in die Radialrichtung des Wafers W erstreckt, und auf die untere Oberfläche des Wafers W durch das Fenster 8d aufgestrahlt.
  • Der Schlitzstrahl S ist so eingestellt, daß sich sein Nittelpunkt in der Längsrichtung auf dem Umfang (ausschließlich eines linearen Abschnitts 1, der als eine Orientierungsabflachung bezeichnet wird) des Wafers W befindet, wenn die Mitte und die Mitte einer Drehung des Wafers W miteinander übereinstimmen.
  • Ein Lichtempfangsabschnitt 9 zum Empfangen des Laserstrahls ist auf dem entfernten Ende eines Schwenkstabes 9a auf der oberen Oberflächenseite (oberen Seite) des Wafers W auf dem Drehtisch 7a angebracht.
  • Der Lichtempfangsabschnitt 9 ist mit einer Betriebseinrichtung 10 außerhalb der Ladungsschleusenkammer 4 verbunden. Die Betriebseinrichtung 10 berechnet einen Positionsfehlerbetrag des Wafers W in der Ladungsschleusenkammer 4, das heißt den Fehlerbetrag in Mittenposition und Orientierung (Drehwinkel) des Wafers W auf der Basis eines elektrischen Signals, welches einem von dem Lichtempfangsabschnitt 9 empfangenen Lichtbetrag entspricht. Das nahe Ende des Schwenkstabs 9a ist an einer Schwenkwelle 9c angebracht, die durch einen Antriebsabschnitt 9b um eine vertikale Achse geschwenkt wird. Wenn ein Positionsfehler des Wafers W erfaßt werden soll, wird der Schwenkstab 9a zwischen einem Wafer als ein Erfassungsziel und einem Wafer über ihm eingefügt (eine Erfassungsposition, die in Figur 3 mit einer durchgezogenen Linie bezeichnet ist). Ansonsten wird die Schwenkwelle 9c wie angezeigt durch einen Pfeil in Figur 3 gedreht, um an einer Position angeordnet zu werden (einer zurückgezogenen Position, die in Figur 3 mit einer gebrochenen Linie angezeigt ist), die mit dem Wafer W nicht planar interferiert, um so nicht mit der vertikalen Bewegung des Wafers W zu interferieren. Die Schwenkwelle 9c erstreckt sich von dem Inneren des auf dem atmosphärischen Druck gehaltenen Kastenelements 80 in die Ladungsschleuseneinheit hinein, die auf eine Vakuum-Atmosphäre eingestellt ist. Der atmosphärische Druck und der Vakuumdruck können voneinander durch eine magnetische Abdichtung abgedichtet sein.
  • Die Ladungsschleuseneinheit gemäß dieser Ausführungsform besitzt die voranstehend beschriebene Anordnung.
  • Ein Betrieb der obigen Ladungsschleuseneinheit wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 9 beschrieben.
  • Es wird angenommen, daß der Waferträger 5 in der Ladungsschleusenkammer leer ist und daß ein Wafer in dem Waferträger 5 von außen (atmosphärischer Druck) gespeichert werden soll. Zunächst wird, wie in Figur 6 gezeigt, der Waferträger 5 nach unten an eine Position bewegt, an der sich ein Aufnahmeabschnitt L1 des ersten Niveaus (der erste von oben) etwas über dem Drehtisch 7a befindet. Ein Gatter G wird geöffnet und ein Wafer W wird in die Ladungsschleusenkammer 4 durch einen Transferarm (nicht dargestellt; entsprechend einem Bezugssymbol AR in Figur 3) durch eine Auslaßöffnung E geladen und auf dem Aufnahmeabschnitt L1 des ersten Niveaus plaziert. Danach wird der Waferträger 5 nach oben bewegt und an einer Position gestoppt, an der sich ein Aufnahmeabschnitt L2 des zweiten Niveaus (der zweite von oben) etwas über dem Drehtisch 7a befindet, wie in Figur 7 gezeigt. Ein nachfolgender Wafer wird von der Auslaßöffnung E geladen und auf dem Aufnahmeabschnitt L2 des zweiten Niveaus in der gleichen Weise plaziert.
  • Dieser Betrieb wird wiederholt, um sequentiell die Waferträger 5 nach oben zu bewegen, wodurch beispielsweise 25 Wafer gespeichert werden, wie in Figur 8 gezeigt.
  • Danach wird das Gatter G geschlossen und der Innenraum der Ladungsschleusenkammer 4 wird auf einen vorgegebenen Vakuumgrad evakuiert. Der Waferträger 5 wird nach unten bewegt, so daß sich ein Aufnahmeabschnitt L25 des 25. Niveaus an dem untersten Niveau geringfügig oberhalb der oberen Oberfläche des Drehtisches 7a befindet. Infolgedessen wird der auf dem Aufnahmeabschnitt L25 des 25. Niveaus plazierte Wafer W an den Drehtisch 7a transferiert, wie in Figur 7 gezeigt und beispielsweise elektrostatisch festgehalten.
  • Danach wird der Schwenkstab 9a der in Figur 5 gezeigten optischen Einheit verschwenkt, um den Lichtaufnahmeabschnitt 9 zwischen die Wafer einzufügen, so daß sich der Lichtaufnahmeabschnitt 9 an einer Position zum Empfang des Schlitzstrahls S befindet. Während der Laserstrahl von der Laserlichtquelle 8a auf den Umfang des Wafers W gestrahlt wird, wird der Wafer W um 360º + α, z.B. 365º, gedreht und der empfangene Lichtbetrag wird durch den Lichtempfangsabschnitt gemessen. Ein Betrag eines durch den Lichtempfangsabschnitt 9 empfangenen Laserstrahls entspricht der Position des Umfangs des Wafers W in dem Schlitzstrahlbereich. Somit kann ein Abstand von der Mitte einer Drehung zu dem Umfang des Wafers W innerhalb des Schlitzstrahlbereichs an jeder Winkelposition (Winkel) durch die Betriebseinrichtung 10 auf der Grundlage eines von dem Lichtempfangsabschnitt 9 ausgegebenen elektrischen Signals ermittelt werden. Die Orientierungsabflachung 1 zur Bestimmung der Kristallorientierung ist in dem Wafer W gebildet. Deshalb kann ein Fehlerbetrag der Mitte des Wafers W von einer richtigen Position und ein Fehlerbetrag (Fehlerbetrag im Drehwinkel) der Orientierung des Wafers W von einer richtigen Position gleichzeitig erfaßt werden, indem der Abstand zwischen der Mitte der Drehung und des Umfangs des Wafers innerhalb des Schlitzstrahlbereichs entsprechend jeder Winkelposition des Wafers W ermittelt wird. Der Positionsfehler der Mitte des Wafers W muß nicht derjenige von der richtigen Position sein, sondern kann ein Abstand von einem bestimmten Referenzpunkt sein und der Fehler im Drehwinkel kann ein Winkel der Orientierungsabflachung in Bezug auf eine bestimmte Referenzlinie sein.
  • Wenn ein Positionsfehler des Wafers W in dieser Weise erfaßt wird, dann wird der Lichtempfangsabschnitt 9 an die zurückgezogene Position bewegt. Gleichzeitig wird die elektrostatische Festhaltung freigegeben, der Waferträger 5 wird nach oben bewegt, um den Wafer W auf den Drehtisch 7a durch den Aufnahmeabschnitt L25 des 25. Niveaus anzuheben und der Wafer W wird an einer Position eines vorgegebenen Niveaus gestoppt. Das heißt, der Waferträger 5 wird an der in Figur 8 gezeigten Position gestoppt. Danach wird das Gatter der Prozeßkammerseite geöffnet und der Wafer W wird durch einen (nicht dargestellten) Transferarm durch eine Einlaßöffnung (nicht dargestellt; auf dem gleichen Niveau wie die Auslaßöffnung E) in die Prozeßkammer transferiert. Hinsichtlich des Wafers in dem Waferträger 5 auf dem zweiten Niveau von unten, das heißt auf einem Aufnahmeabschnitt des 24. Niveaus, wird sein Positionsfehler durch den gleichen Betrieb erfaßt. Die Positionsfehler der Wafer W in dem Waferträger 5 werden in dieser Weise seguentiell von unten erfaßt und in die Prozeßkammer geladen.
  • Wenn der in dem Waferträger 5 gespeicherte Wafer durch den Transferarm geladen/entladen werden soll, wenn sich der Wafer und der Transferarm an dem gleichen Niveau in die Quere kommen, dann verursacht der Transferarm, daß der Wafer von dem Waferträger 5 fällt. Um dies zu verhindern, kann beispielsweise ein in Figur 10 gezeigtes Verfahren zum Steuern der Stopposition des Waferträgers verwendet werden.
  • Gemäß der in Figur 10 gezeigten Anordnung ist in dem ersten Aufnahmeabschnitt 5a (siehe Figur 3) des Waferträgers 5 ein als ein Verschluß dienender Vorsprung 5d an jedem Aufnahmeplattenelement 5c vorgesehen, auf dem der Wafer plaziert werden soll und ein Photosensor 11 mit Lichtaussende- und Lichtempfangsabschnitten 11a und 11b ist angeordnet, so daß der Bewegungspfad jedes Vorsprungs dazwischen liegt. Wenn der Vorsprung 5d den optischen Pfad des Photosensors 11 durch die vertikale Bewegung des Waferträgers 5 abblockt, dann wird der Waferträger 5 durch ein von dem Photosensor 11 gesendetes Erfassungssignal gestoppt.
  • Da in dieser Anordnung der als ein zu erfassendes Objekt dienende Vorsprung 5d und das Aufnahmeaplattenelement 5c integral ausgebildet sind, kann eine Positionserfassung mit einer hohen Genauigkeit mit einem einfachen Aufbau durchgeführt werden, indem direkt die Position des Aufnahmeplattenelements 5c erfaßt wird.
  • Wenn sich der Waferträger 5 und der Drehtisch 7b so befinden, daß sie sich planar nicht in die Quere kommen, dann wird der Waferträger 5 vertikal zum Transfer und zur Aufnahme des Wafers bewegt und das Lade-/Entladeniveau des Wafers ist konstant eingestellt, wie in der voranstehenden Ausführungsform, und ein Transfermechanismus kann verwendet werden, der sich nicht in der vertikalen Richtung bewegt.
  • In der voranstehend beschriebenen Ladungsschleuseneinheit wird der empfangene Laserstrahl, der durch den Umfang des Wafers gelaufen ist, erfaßt. Allerdings kann wie in Figur 11 gezeigt, ein Spiegel 21 an einer Position des Lichtempfangsabschnitts 9 aus Figur 4 angeordnet werden, ein halbdurchlässiger Spiegel 22 kann in dem optischen Pfad des Laserstrahls angeordnet werden und der von dem Spiegel 21 und dem halbdurchlässigen Spiegel 22 reflektierte Laserstrahl kann durch einen Sensor 23 empfangen werden. Mit dieser Anordnung kann der Sensor außerhalb der Ladungsschleuseneinheit angeordnet werden, die in eine Vakuum-Atmosphäre gebracht werden soll.
  • Es ist möglich, den von der unteren Oberfläche des Wafers W reflektierten Strahl zu erfassen.
  • Anstelle einer Verschwenkung des Lichtempfangsabschnitts, der in Figur 4 gezeigt ist, kann das gesamte optische System gedreht werden.
  • Ein Positionsfehler der Mitte des Wafers und ein Fehler im Drehwinkel des Wafers können in der Ladungsschleuseneinheit in der voranstehend beschriebenen Weise erfaßt werden. Um den Positionsfehler der Mitte des Wafers und den Fehler im Drehwinkel des Wafers, die somit erfaßt werden, zu korrigieren, kann beispielsweise ein Ausrichtungsmechanismus (nicht gezeigt in die Ladungsschleuseneinheit eingebaut werden und der Fehlerbetrag kann durch den Ausrichtungsmechanismus korrigiert werden. Alternativ kann der Fehlerbetrag korrigiert werden, während der Wafer von der Ladungsschleuseneinheit an die Prozeßkammer transferiert wird, wie nachstehend beschrieben wird. Ein Fehler im Drehwinkel kann durch die Drehwelle 7 der Ladungsschleuseneinheit korrigiert werden und ein Positionsfehler der Mitte des Wafers kann korrigiert werden, während der Wafer von der Ladungsschleuseneinheit an die Prozeßkammer transferiert wird. Eine Korrektur des Fehlers im Drehwinkel des Wafers durch die Drehwelle 7 der Ladungsschleuseneinheit kann entweder während einer Evakuierung der Ladungsschleuseneinheit, nachdem der Wafer in die Ladungsschleuseneinheit geladen ist oder während eines Entladevorgangs des Wafers aus der Ladungsschleuseneinheit durchgeführt werden.
  • Bei der Erfassung des Positionsfehlers der Mitte des Wafers wird der Wafer W nicht um 360º, sondern um 360º + α, z.B. 365º, gedreht, wegen der nachstehenden Gründe. Das heißt, wenn ein Startpunkt einer Datenerfassung in der Nähe des Scheitelpunkts der Orientierungsabflachung des Wafers ist, dann erscheint ein Maximum der Erfassungsdaten (ein Abstand einer Waferexzentrizität) entsprechend dem Scheitelpunkt der Orientierungsabflachung an zwei Enden der Erfassungsdaten und somit können diese Maxima manchmal nicht als Maxima angesehen werden. Dann kann eine genaue Fehlererfassung nicht durchgeführt werden. Somit wird der Wafer W um 360º + α gedreht, so daß in jedem Fall ein Maximum klar erkannt werden kann.
  • Figur 12 zeigt einen Teil eines Transfersystems zum Transferieren eines Wafers an einen Drehtisch 1a in einer Prozeßkammer 1 einer Ionenimplantationseinheit von außen (atmosphärischer Druck). In diesem System sind eine erste und eine zweite Ladungsschleuseneinheit 31 und 32 angeordnet, die jeweils die gleiche Anordnung wie die in Figur 3 gezeigte aufweisen.
  • Ein Transfermechanismus 12a, der beispielsweise einen Gelenkroboter umfaßt, ist in der Prozeßkammer 1 vorgesehen. Eine Steuereinheit 13 zum Steuern des Transfermechanismus 12a auf der Basis eines Betriebsergebnisses ist mit dem Ausgang einer Betriebseinrichtung 10 verbunden. Ein Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Transfermechanismus auf der Außenluftseite und 15a und 15b bezeichnen Waferträger, die sich an vorgegebenen Positionen befinden.
  • Ein Betrieb des in Figur 12 gezeigten Systems wird nachstehend beschrieben. Die nicht verarbeiteten Wafer W, z.B. 25 Wafer W, die in dem sich in der Außenluft befindlichen Träger 15a oder 15b gepuffert sind, werden durch den Transfermechanismus 15 durch ein Gatter G1 auf der Außenluftseite einzeln in die erste Ladungsschleuseneinheit 31 geladen. Das Gatter G1 wird geschlossen und die Ladungsschleuseneinheit 31 wird evakuiert. Ein Gatter G2 auf der Prozeßkammer 1 wird geöffnet und während der Wafer W wie voranstehend beschrieben gedreht wird, wird ein Laserstrahl auf den Umfang des Wafers W aufgestrahlt und das durch den Umfang des Wafers W reflektierte Licht wird empfangen. Der Positionsfehler des Wafers W wird durch die Betriebseinrichtung 10 auf der Basis eines elektrischen Signals von einer optischen Einheit 8 erfaßt. Die Wafer W werden sequentiell an vorgegebene Positionen auf dem Drehtisch 1a durch den Transfermechanismus 12a transferiert. Zu dieser Zeit liefert die Steuereinheit 13 ein Steuersignal an den Transfermechanismus 12a, so daß der Positionsfehler der Mitte und der Fehler im Drehwinkel jedes Wafers W, der in der Ladungsschleuseneinheit 31 auftritt, auf der Grundlage des Betriebsergebnisses (Positionsfehlerbetrag des Wafers) das von der Betriebseinrichtung 10 geliefert wird, wenn der Wafer W an der vorgegebenen Position auf dem Drehtisch 1a plaziert ist, korrigiert werden. In dieser Ausführungsform bilden die optische Einheit 8 und die Betriebseinrichtung 10 eine Positionsfehler-ERfassungseinrichtung 100.
  • Bezüglich einer Steuerung des Transfermechanismus 12a kann der Positionsfehlerbetrag korrigiert werden, wenn der Transfermechanismus 12a den Wafer W in der Ladungsschleuseneinheit 31 aufzunehmen hat oder den Wafer W auf den Drehtisch 1a zu plazieren hat, oder in einem Prozeß, nachdem der Transfermechanismus 12a den Wafer W empfängt und bevor der Transfermechanismus 12a den Wafer W zu plazieren hat.
  • Hinsichtlich einer Korrektur des in der Ladungsschleuseneinheit erfaßten Positionsfehlers kann der Fehler im Drehwinkel des Wafers W durch die Drehwelle 7 in der Ladungsschleuseneinheit korrigiert werden und nur der Positionsfehler der Mitte des Wafers W kann durch den Transfermechanismus 12a korrigiert werden.
  • Da das in Figur 12 gezeigte System zwei Ladungsschleuseneinheiten aufweist, kann ein anderer Wafer W von einem Waferträger in der Atmosphäre in die andere Ladungsschleuseneinheit 31 oder 32 geladen werden, wenn gerade ein Wafer W von einer Ladungsschleuseneinheit 31 oder 32 in die Prozeßkammer 1 geladen wird. Somit kann zur Erhöhung der Durchsatzes einer Wartezeit zur Ausrichtung beseitigt werden.
  • Eine Ausrichtung kann durchgeführt werden, während der erste Wafer durch eine Vakuumarm auf die Scheibe geladen wird. Aufgrunddessen wird eine Wartezeit zur Ausrichtung offensichtlich beseitigt.
  • Wenn hinsichtlich des Gatters G1 jeder der Ladungsschleuseneinheiten 31 und 32 die Wafereinlaßöffnung so gebildet ist, daß sie eine um beispielsweise 45º in Bezug zur Vertikalachse geneigte Oberfläche 16 aufweist und das Gatter G1 zum Öffnen und Schließen der Einlaßöffnung mit einem Schwenkelement 17 versehen ist, welches um eine horizontale Achse P schwenkt, wie in Figur 13 gezeigt, dann wird der Bewegungspfad des Gatters G1 in der transversalen Richtung nicht verbreitert und sein Bewegungsabstand kann minimiert werden, wobei der Installationsraum minimiert wird. In diesem Fall kann das Gatter G1 linear in die vertikale Richtung bewegt werden, anstelle daß es verschwenkt wird, oder die voranstehend beschriebene Anordnung kann auf das Gatter G2 auf der Seite der Prozeßkammer angewendet werden.
  • Nachstehend werden tatsächliche Erfassungsdaten eines Positionsfehlers der Mitte eines Wafers beschrieben. Figur 14A zeigt Abtastdaten eines Wafers mit keiner Exzentrizität (Fehler), die durch Drehen des Wafers um eine Umdrehung erhalten werden, wenn eine Erfassung von einem in Figur 14A gezeigten Punkt A gestartet wird. Im Gegensatz dazu zeigt Figur 15A Abtastdaten eines Wafers, der eine Exzentrizität in der Richtung von 270º aufweist.
  • Eine Erfassung des Positionsfehlers des Wafers ist nicht auf das in dieser Ausführungsform beschriebene Verfahren beschränkt und beispielsweise kann für diese Erfassung eine Lichtreflektion durch den Umfang des Wafers verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Wafertransfer zwischen Atmosphären mit unterschiedlichen Drucken beschränkt, sondern sie kann in ähnlicher Weise auf einen Wafertransfer zwischen Atmosphären mit unterschiedlichen Arten von Gasen angewendet werden.
  • In der vorliegenden Erfindung kann die Anordnung in der in Figur 3 gezeigten Ladungsschleusenkammer 4 außerhalb der Ladungsschleuseneinheit vorgesehen sein und als eine Waferpositions-Erfassungseinheit verwendet werden.
  • Da der Positionsfehler des Wafers in der Ladungsschleuseneinheit erfaßt wird, kann wie voranstehend beschrieben gemäß der vorliegenden Erfindung eine herkömmliche Behandlung einer vorübergehenden Plazierung des Wafers auf der Ausrichtungseinheit beseitigt werden. Infolgedessen kann die Beschädigung an dem Wafer und an dem Wafer anhaftende Staubpartikel verringert werden, wodurch die Ausbeute erhöht wird. Zusätzlich kann die zum Laden benötigte Zeit verkürzt werden. Da eine Evakuierung der Ladungsschleuseneinheit durchgeführt wird, während eine Vielzahl von Wafern in der Ladungsschleuseneinheit gespeichert sind, kann hinsichtlich der gesamten Verarbeitung die für eine Evakuierung der Ladungsschleuse benötigte Zeit im Vergleich mit einer Ladungsschleuseneinheit vom Einzelwafer-Typ verkürzt werden. Somit kann der Durchsatz erhöht werden und da die Ausrichtungseinheit beseitigt werden kann, kann die Größe des Gesamtsystems reduziert werden. Da der Positionsfehler ferner auf der Basis von Daten erfaßt wird, die durch Drehen des Wafers erhalten werden, muß ein System mit großen Abmessungen, beispielsweise eine TV-Kamera nicht verwendet werden, wodurch ein Größenzuwachs der Ladungsschleuseneinheit verhindert wird.
  • Wenn der in der Ladungsschleuseneinheit erfaßte Positionsfehler des Wafers durch den Transfermechanismus korrigiert wird, der sich in der Prozeßkammer beispielsweise in einer Vakuum-Atmosphäre befindet, kann insbesondere der Transfer und eine Korrektur des Positionsfehlers gleichzeitig durchgeführt werden, wodurch der Durchsatz weiter erhöht wird. Da der Positionsfehler an der letzten Position des Wafers korrigiert wird, z.B. an einer Position in der Nähe des voranstehend beschriebenen Drehtisches, kann gleichzeitig eine Ausrichtung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
  • Da ein Positionsfehler erfaßt werden kann, während eine Vielzahl von Wafern in dem Träger gespeichert sind, kann ferner die Anzahl von Transferschritten im Vergleich mit einem Fall verringert werden, bei dem die Wafer vorübergehend von dem Träger an eine getrennte Ausrichtungseinheit transferiert werden, was eine Abnahme von Beschädigungen an dem Wafer und ein Zuwachs des Durchsatzes zur Folge hat.

Claims (19)

1. Ladungsschleuseneinheit, die sich zwischen einer ersten und einer zweiten Atmosphäre befindet, zum Speichern eines von der ersten Atmosphäre transferierten Wafers, und die angeordnet ist, um von der ersten Atmosphäre abgeblockt zu werden, danach in einer zu der zweiten Atmosphäre ähnlichen Atmosphäre eingestellt zu werden und geöffnet zu werden, um eine Verbindung mit der zweiten Atmosphäre herzustellen, um den Wafer an die zweite Atmosphäre zu transferieren, wobei die Einheit umfaßt:
eine Ladungsschleusenkammer (4), und
eine Speichereinrichtung (5), die sich in der Ladungsschleusenkammer (4) befindet, zum Speichern einer Vielzahl von Wafern mit einem Spalt zwischen benachbarten Wafern, wobei die Achse der Wafer entlang einer vertikalen Achse verläuftn;
dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:
eine Halte- und Dreheinrichtung (7, 7a) zum Halten des untersten Wafers der Vielzahl von in der Speichereinrichtung (5) gespeicherten Wafern und zum Drehen des untersten Wafers;
eine Fehlererfassungseinrichtung (8, 9, 10) mit einer Einrichtung (8) zum Aufstrahlen von Licht auf den untersten Wafer, zum Erfassen eines Positionsfehlers der Mitte des untersten Wafers und eines Orientierungsfehlers des untersten Wafers auf der Grundlage von Daten, die aus der Aufstrahlung von Licht auf den untersten Wafer erhalten werden, wenn der unterste Wafer durch die Halte- und Dreheinrichtung (7, 7a) gedreht wird, wobei die Speichereinrichtung (5) eine Vielzahl von Aufnahmeelementen umfaßt, die an einer Vielzahl von Niveaus vertikal angeordnet sind, wobei jedes der Aufnahmeelemente einen ersten und einen zweiten Halterungsabschnitt (5a, 5b) zum Haltern von beiden Seiten des Wafers dazwischen umfaßt.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halterungsabschnitt (5a) ein bogenförmiges Aufnahmeplattenelement zum Haltern einer unteren Oberfläche einer ersten Seite eines Umfangsabschnitts des Wafers aufweist, der zweite Halterungsabschnitt (5b) einen zungenförmigen Aufnahmeplattenabschnitt zum Haltern einer unteren Oberfläche einer zweiten Seite des Umfangsabschnitts des Wafers gegenüberliegend zu der ersten Seite aufweist und die Aufnahmeelemente ferner einen Kopplungsmechanismus zum Koppeln der ersten und zweiten Aufnahmeabschnitte umfassen.
3. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Hebeeinrichtung zum vertikalen Bewegen der Speichereinrichtung umfaßt.
4. Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung zum Steuern einer Stopposition der Speichereinrichtung, die vertikal bewegt wird, umfaßt.
5. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererfassungseinrichtung umfaßt: eine optische Einheit (8) zum Erzeugen eines elektrischen Signals auf der Basis von optischen Daten, die durch Aufstrahlen von Licht auf dem Wafer, der sich dreht, erhalten werden, und eine Betriebseinrichtung (10), die mit der optischen Einheit (8) zum Berechnen des elektrischen Signals verbunden ist.
6. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (8) umfaßt: einen Lichtaussendeabschnitt (8a) zum Aussenden eines Laserstrahls und einen Lichtempfangsabschnitt (9) zum Empfangen des Laserstrahls von dem sich drehenden Wafer und zum Umwandeln des Laserstrahls in ein elektrisches Signal.
7. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfangsabschnitt (9) angeordnet ist, um den durch einen Umfangsabschnitt des Wafers laufenden Laserstrahl zu empfangen und einen Betrag des empfangenen Laserstrahl zu erfassen.
8. Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfangsabschnitt (9) zum Empfang des von einem Umfangsabschnitt des Wafers reflektierten Laserstrahls und zum Erfassen eines Betrags des empfangenen Laserstrahls angeordnet ist.
9. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung (7) angeordnet ist, um die Halteeinrichtung (7a) zu drehen.
10. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsschleusenkammer (4) umfaßt: eine Wafereinlaßöffnung mit einer offenen Oberfläche (16) die schräg nach unten geneigt ist, und ein Schwenkelement (17), welches zum Verschwenken um eine horizontale Achse angeordnet ist, um die Wafereinlaßöffnung zu öffnen und zu schließen.
11. Transfersystem umfassend eine Ladungsschleuseneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, eine Transfereinrichtung (12a) zum Transferieren des Wafers in der Ladungsschleuseneinheit (31, 32) an eine vorgegebene Position in der zweiten Atmosphäre und eine Steuereinrichtung (3) zum Steuern der Transfereinrichtung (12a),
wobei die Steuereinrichtung (13) angeordnet ist, um die Transfereinrichtung (12a) so zu steuern, daß sich der Wafer an der vorgegebenen Position in der zweiten Atmosphäre befindet, nachdem der Positionsfehler seiner Mitte und sein Orientierungsfehler auf der Basis von Daten von der Fehlererfassungseinrichtung korrigiert sind.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transfereinrichtung (12a) eine Funktion zum Korrigieren des Positionsfehlers der Mitte des Wafers und des Orientierungsfehlers des Wafers aufweist, und der Positionsfehler der Mitte des Wafers und die Orientierung des Wafers während eines Transfers des Wafers durch die Transfereinrichtung (12a) korrigiert werden.
13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Korrigieren des Positionsfehlers der Mitte des Wafers und des Orientierungsfehlers des Wafers in der Ladungsschleusenkammer (4) angeordnet ist und der Positionsfehler der Mitte des Wafers und der Orientierungsfehlers des Wafers durch die Fehlerkorrektureinrichtung in der Ladungsschleusenkammer (4) korrigiert werden.
14. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsfehler des Wafers durch Drehen des Wafers durch die Dreheinrichtung (7) korrigiert wird.
15. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Orientierungsfehler des Wafers während einer Evakuierung der Ladungsschleusenkammer (4) korrigiert wird.
16. Transfersystem nach Anspruch 11, umfassend eine erste Ladungsschleuse einer weiteren Ladungsschleuseneinheit, wobei die Transfereinrichtung (12a) angeordnet ist, um den Wafer in der ersten und zweiten Ladungsschleuseneinheit (31, 32) an eine vorgegebene Position in der zweiten Atmosphäre zu transferieren.
17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsfehler der Mitte des Wafers und der Orientierungsfehler des Wafers in der zweiten Ladungsschleuseneinheit (32) während eines Transfers des Wafers von der ersten Ladungsschleuseneinheit (31) an die zweite Atmosphäre korrigiert werden.
18. Ladungsschleuseneinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hebeeinrichtung zum vertikalen Bewegen der Speichereinrichtung relativ zu der Halteeinichtung, und eine Einrichtung zum Entfernen des Wafers, nachdem der Positionsfehler seiner Mitte und sein Orientierungsfehler erfaßt werden, bei Verwendung der Ladungsschleuseneinheit durch die Fehlererfassungseinrichtung und zum Veranlassen der Halteeinrichtng (7a) zum Halten eines anderen Wafers.
19. Einheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (7a) zum Halten der Vielzahl von in der Speichereinrichtung (5) gespeicherten Wafern vorgesehen ist, wobei ein Wafer an einem höchsten oder niedrigsten Niveau gespeichert werden soll.
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