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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der mikroelektronischen
Herstellung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Systemaufbauten
zur Waferbearbeitung.
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2. Diskussion ähnlichen
Standes der Technik
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In
dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wie zum
Beispiel einer integrierten Schaltung, müssen zahlreiche Schritte für die Mikrofabrikation
durchgeführt
werden, um eine endgültige Vorrichtung
zu bilden. Einer dieser Schritte ist die Bildung einer Photolackschicht
auf einer Oberfläche
eines Wafers. Das Bilden der Photolackschicht erfolgt in typischer
Weise in einer Waferbearbeitungsvorrichtung, die auch ein Spursystem
(bzw. ein Bahnsystem) oder Track-System genannt werden kann. In dem
Track-System wird eine Reihe von Bearbeitungen auf der Oberfläche des
Wafers in einer Reihe von Modulen durchgeführt, um die Photolackschicht
zu bilden.
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Ein
herkömmliches
Track-System weist drei Abschnitte auf. Der erste Abschnitt, der
ein Schnittstellenabschnitt ist, wird verwendet, um Wafer aus Kassetten
zu dem Track-System zu überführen und umgekehrt
von dem Track-System zurück
zu den Kassetten. Der zweite Abschnitt des Tracks wird der Bearbeitungsabschnitt
genannt. Der Bearbeitungsabschnitt schließt eine Anzahl von Bearbeitungsmodulen
ein, wie zum Beispiel Photolackbeschichtungsschleudermodule, Brennmodule,
Kühlmodule
und Photolackentwicklungsschleudermodule. Der dritte Abschnitt,
der ein anderer Schnittstellenabschnitt ist, wird verwendet, um
die Wafer aus dem Track-System zu einem lithographischen Belichtungswerkzeug
zu überführen und
umgekehrt aus dem Belichtungswerkzeug zurück zu dem Track. Die Wafer
werden zwischen diesen Abschnitten transportiert. Von Wafertransporteinrichtungen
werden die Wafer zu den Bearbeitungsmodulen zugeführt, von
diesen bearbeitet, aus diesen entnommen und unter diese transportiert.
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Die
Zeit, die ein Wafer sich in einem Bearbeitungsmodul befindet, wird
gesamte Bearbeitungszeit des Wafers genannt. Die gesamte Bearbeitungszeit besteht
aus der eigentlichen Bearbeitungszeit, welche durch die Bearbeitungsrezeptur
bestimmt wird, plus der Modulverwaltungszeit, die eine Funktion mindestens
zum Teil der elektromechanischen Ausführung des Moduls ist. Die Vorbearbeitungszeit
ist definiert als diejenige Zeit, die ein Wafer in einem Modul wartet,
bevor die eigentliche Bearbeitungszeit beginnt. In ähnlicher
Weise ist die Nachbearbeitungszeit als diejenige Zeit definiert,
die ein Wafer in einem Modul wartet, um nach Abschluß der eigentlichen
Bearbeitungszeit entnommen zu werden. Die Zeit zwischen dem Entnehmen
eines Wafers aus einem Modul und seinem Zuführen zu dem nächsten Modul wird
Wafertransportzeit genannt.
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Wafer
werden zuerst aus einer oder mehreren Waferkassetten durch die Kassettenendstation zu
dem Nachführ-
oder Track-System herangebracht. Bei der Bearbeitung zum Bilden
einer Photolackfilmschicht wird die Oberfläche des Wafers zuerst behandelt,
und Feuchtigkeit wird mit Hitze und/oder chemisch entfernt. Der
Wafer wird dann gekühlt
und zu einer Beschichtungseinheit gefördert, wo das Photolackpolymer
gleichmäßig auf
der Oberfläche des
Wafers verteilt wird. Der mit dem Photolack beschichtete Wafer wird
dann zu einer Heizeinheit geschickt, und das Photolackpolymer wird
in einen stabilen Film umgewandelt. Bei der Beendigung des Heizschrittes
wird der Wafer gekühlt
und entweder zu einer Kassette gefördert und als behandelter Wafer gelagert
oder, in den meisten Fällen,
direkt durch eine Stepperschnittstelle zu dem Stepper überführt. In
dem Stepper wird der stabile Film durch eine photolithographische
Technik für
ein Schaltkreismuster freigelegt. Nach der Belichtung des stabilen
Filmes wird der Wafer zu dem Track zurückgeführt und in einem Brennmodul
gebrannt, um das Schaltkreismuster in dem Film zu fixieren. Der
Wafer wird dann in einem Kühlmodul
gekühlt
und zu einem Schleudermodul für
Entwickler überführt. In
dem Entwicklerschleudermodul wird eine Entwicklerlösung auf
den Film gebracht, um einen Abschnitt des Filmes zu entwickeln, und
dann wird eine Spüllösung aufgebracht,
um die Oberfläche
des Wafers zu reinigen. Danach wird der Wafer in einem Brennmodul
thermisch behandelt, in einem Kühlmodul
gekühlt
und dann zu einer Kassette zurückgeführt für die Speicherung
und/oder den Transport. Der Behandlungsprozeß und die Reihenfolge können je
nach dem Typ der integrierten Schaltung und der in dem Prozeß verwendeten
chemischen Verbindungen variieren. Infolgedessen kann ein oder können mehrere
der Unterschritte als kritischer Prozeß identifiziert werden, der
minimalen Vorbearbeitung- und/oder
Nachbearbeitungszeiten unterworfen werden sollte. Ferner sollte
eine kritische Bearbeitung einer minimalen Veränderung der Vorbearbeitungs-
und/oder Nachbearbeitungszeiten unterliegen.
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Die
maximale Durchsatzleistung eines Nachführ- bzw. Track-Systems wird
oft durch die Überauslastung
von Robotern beschränkt.
Die Roboterüberauslastung
kann als eine Situation definiert werden, in welcher ein Fehlen
von zur Verfügung
stehender Roboterressourcen eine Verlängerung der Nachbearbeitungszeit
hervorruft. Herkömmlich
ist eine oder sind mehrere der folgenden Lösungen verwendet worden, um
gegen die Roboterüberauslastung
anzugehen: (a) Erhöhen
der Robotergeschwindigkeit; (b) Hinzufügen von mehr Waferhandhabern;
und (c) Beschaffen von Robotern mit mehr als einer speziell angefertigten
Waferhandhabungseinrichtung. Die Erhöhung der Robotergeschwindigkeit
erhöht
die Kosten des Track-Systems, verringert die Zuverlässigkeit und
stößt möglicherweise
an eine Ausführungsgrenze.
Das Hinzufügen
von speziell angefertigten Überführungsarmen,
um Wafer unter zwei benachbarten und aufeinanderfolgenden Bearbeitungsmodulen
zu transportieren, beschränkt
den Systemaufbau, erhöht
die Kosten des Track-Systems und kann dort nicht verwendet werden,
wo Module nicht nebeneinander angeordnet sind und aufeinander folgen.
Die Ausgestaltung von Robotern mit mehr als einer speziell angefertigten
Waferhandhabungseinrichtung fügt
zu der Komplexizität
des Roboteraufbaus zusätzliche
Kosten hinzu und bürdet
der Waferhandhabung zusätzliche
Beschränkungen
auf.
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Ein
Beispiel eines Waferbearbeitungssystems ist in der US-5,826,129
gegeben. Das System weist eine Kassettenstation, eine Bearbeitungsstation
einschließlich
einer Vielzahl von Bearbeitungskammern für die Bearbeitung von Wafern
und eine Fördereinheit
auf zum Be- und Entladen von Wafern in oder aus den Behandlungskammern,
weist eine Überführungseinheit
zum Überführen von
Wafern zwischen der Kassettenstation und der Bearbeitungsstation
und einen Schnittstellenabschnitt auf einschließlich einer zweiten Überführungseinheit zum Überführen von
Wafern zu der Bearbeitungsstation und aus dieser. Die Bearbeitungsstation
kann ferner eine zweite Fördereinheit
mit zugeordneten Bearbeitungskammern einschließen, welche zwischen der Fördereinheit
und dem Schnittstellenabschnitt angeordnet sind.
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Ein
weiteres Beispiel ist in der U S-5,766,824 gegeben und weist einen
ersten Waferhandhabungsroboter und einen zweiten Waferhandhabungsroboter
auf, die jeder Bearbeitungsmodule für Waferstapel haben, wobei
die Module um sie herum angehäuft bzw.
gruppiert sind. Die Wafer werden zwischen den zwei Gruppierungen über einen
Durchtrittspuffer hindurchgeführt,
der für
beide Roboter zugänglich
ist, und werden durch das System aus dem Kassetteneingangs-/-ausgangseinheiten
und einem Stepper-Puffer hindurchgeführt, die auch für den Roboter zugänglich sind.
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Bislang
wurden aber die Erfordernisse, die Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten zu
minimieren und die Veränderung
der Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten zu minimieren
und die oben beschriebene Roboterüberauslastung zu reduzieren,
nicht ganz erfüllt.
Was notwendig ist, ist eine Lösung,
welche gleichzeitig alle diese Erfordernisse angeht oder anspricht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
primäres
Ziel der Erfindung ist das Ausschalten der Notwendigkeit für speziell
angefertigte Überführungsarme,
um eine thermische Kreuzkopplung (Kopiereffekt) zu vermeiden. Ein
anderes primäres
Ziel der Erfindung ist das Minimieren der Vorbearbeitungs- und/oder
Nachbearbeitungszeiten. Ein anderes primäres Ziel dieser Erfindung ist
das Minimieren der Veränderung
der Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten. Ein anderes
primäres
Ziel der Erfindung ist die Verringerung der Roboterüberauslastung.
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Entsprechend
diesen Zielen besteht ein besonderes Bedürfnis nach einem Systemaufbau
für die
Bearbeitung von Wafern, bei welchem jedes Waferbearbeitungsmodul
sowohl in einer ersten Bearbeitungsstation als auch in einer zweiten
Bearbeitungsstation zugänglich
ist von (i) einem entsprechenden Bearbeitungsstationsroboter und
(ii) entweder einem Überführungsroboter
für eine
Waferkassette oder einen Stepperüberführungsroboter.
Entsprechend diesen Zielen gibt es auch ein besonderes Bedürfnis nach
einem Waferbearbeitungssystemaufbau, bei dem jedes Waferbearbeitungsmodul
in einer Waferbearbeitungsstation von mindestens zwei benachbarten
Wafertransporteinrichtungen (zum Beispiel Robotern) angesteuert
werden kann. Auch gibt es gemäß diesen
Zielen ein besonderes Bedürfnis nach
einem Systemaufbau für
die Bearbeitung von Wafern, bei welchem jede einer ersten Bearbeitungsstation
und einer zweiten Bearbeitungsstation bezüglich einem Transporteinrichtungszugang
für einen Wafer
sowohl auf einer X-Achse als auch einer Y-Achse einzeln symmetrisch
ist. Somit wird es möglich
gemacht, die oben erwähnten
Erfordernisses des Minimierens der Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten,
des Minimierens der Veränderung der
Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten und des Verringerns
der Roboterüberausla stung
gleichzeitig zu erfüllen,
welche im Fall des Standes der Technik nicht gleichzeitig erfüllt wurden.
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Die
Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Halbleiterwafern
zur Verfügung
mit: einer ersten Waferbearbeitungsstation, die aufweist: eine erste
Hauptwafertransporteinrichtung für
die Handhabung von Halbleiterwafern in der ersten Waferbearbeitungsstation
und eine erste Vielzahl von Waferbearbeitungsstapeln, welche Bearbeitungsmodule
enthalten, die in einer polygonalen Anordnung um die erste Hauptwafertransporteinrichtung
angeordnet sind; eine zweite Waferbearbeitungsstation, die neben
der ersten Waferbearbeitungsstation angeordnet ist und aufweist:
eine zweite Hauptwafertransporteinrichtung für die Handhabung von Halbleiterwafern
in der zweiten Waferbearbeitungsstation; und eine zweite Vielzahl
von Waferbearbeitungsstapeln, welche Bearbeitungsmodule enthalten,
die in einer polygonalen Anordnung um die zweite Hauptwafertransporteinrichtung
herum angeordnet sind, eine Kassettenendstation zum Speichern von
Halbleiterwafern und mit einer Wafertransporteinrichtung mit Kassette
für das
Transportieren von Halbleiterwafern zwischen einem Waferbearbeitungsstapel
in einer Waferbearbeitungsstation und der Kassettenendstation; und
eine Stepperschnittstelle mit einer Stepperwafertransporteinrichtung
zum Transportieren von Halbleiterwafern zwischen einem Waferbearbeitungsstapel
in einer Waferbearbeitungsstation und der Stepperschnittstelle,
wobei die Kassettenwafertransporteinrichtung betrieblich in der
Lage ist, Bearbeitungsmodule in jeder Waferbearbeitungsstation anzusteuern,
und die Stepperwafertransporteinrichtung betrieblich in der Lage
ist, Bearbeitungsmodule in jeder Waferbearbeitungsstation anzusteuern.
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Diese
und andere Ziele und Aspekte der Erfindung verstehen sich besser
und erkennt man deutlicher, wenn man sie in Verbindung mit der folgenden Beschreibung
und den anliegenden Zeichnungen betrachtet. Es versteht sich jedoch,
daß die
folgende Beschreibung, wenngleich sie bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung und zahlreiche spezielle Einzelheiten derselben erläutert, zwecks
Illustration und nicht als Beschränkung gedacht ist. Viele Veränderungen
und Modifikationen können
im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden, welcher durch die anliegenden
Ansprüche
definiert wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine
klare Konzeption der Vorteile und Merkmale, welche die Erfindung
bilden, und der Bestandteile und Funktion der Modellsysteme, die
bei der Erfindung vorgesehen sind, ergeben sich deutlicher unter
Bezugnahme auf die beispielhaften und daher nicht begrenzenden Ausführungsbeispiele,
die in den anliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind und Teil
dieser Beschreibung bilden, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Teile
bezeichnen. Hierbei gilt:
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1 veranschaulicht
eine schematische Draufsicht auf eine Waferbearbeitungsvorrichtung mit
einer Bearbeitungsstation.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Stapelanordnung,
die bei der Waferbearbeitungsvorrichtung der 1 benutzt
werden kann.
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3 veranschaulicht
eine schematische Ansicht eines Betriebszustandes der Waferhandhabung,
welcher der in 1 gezeigten Waferbearbeitungsvorrichtung
zugeordnet ist.
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4 veranschaulicht
eine schematische Draufsicht auf eine Waferbearbeitungsvorrichtung mit
zwei Bearbeitungsstationen, wobei eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt
ist.
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5 veranschaulicht
eine schematische perspektivische Ansicht der in 4 gezeigten
Waferbearbeitungsvorrichtung.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Die
Erfindung und die verschiedenen Merkmale und vorteilhaften Einzelheiten
derselben werden vollständiger
unter Bezugnahme auf die nicht begrenzenden Ausführungsbeispiele erläutert, die
in den anliegenden Zeichnungen veranschaulicht und ausführlich in
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen beschrieben sind.
Beschreibung bekannter Bestandteile und Bearbeitungstechniken sind
weggelassen, um die Erfindung im einzelnen nicht unnötig zu verschleiern.
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Der
Kontext der Erfindung schließt
die Herstellung von Halbleiterchips, Schaltkreisplatinen und zusammengebauten
Komponenten ein. Die Erfindung kann auch Datenverarbeitungsverfahren
verwenden, welche einen Prozeß-Feedback
umwandeln, um zwischengeschaltete diskrete Hardwareelemente zu betätigen; um
zum Beispiel Wafer zu bewegen oder zu überführen oder den Betrieb der Waferbearbeitungsmodule
zu beeinflussen.
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Die
Waferbearbeitungsvorrichtung richtet sich darauf, die oben erwähnten Probleme
des Minimierens von Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten,
des Minimierens der Veränderung von
Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten und des Reduzierens
der Roboterüberauslastung
anzugehen. Dementsprechend kann eine Waferbearbeitungsvorrichtung
ein zeitlich und regelmäßig periodisches
Waferhandhabungssystem zur Verfügung
stellen, welches sowohl die Durchsatzleistung als auch die Stetigkeit
im Bearbeitungsergebnis verbessert. Der Systemaufbau stellt zusammenwirkende
oder gekoppelte Kassettenendspeicherstationen, Waferbearbeitungsstationen
und Stepperabschnitte zur Verfügung.
Die Waferbearbeitungsvorrichtung schließt in den Bearbeitungsstationen
eine Vielzahl von Stapeln ein, wobei jeder Stapel bzw. Stapelspeicher
aus einer Vielzahl von Bearbeitungsmodulen gebildet ist. Verschiedene
Typen von Waferbearbeitungsmodulen sowie Konfigurationen für die Anordnung
oder das Organisieren der Module können bei jedem der Stapel bzw.
Stapelspeicher vorgesehen sein. Bei einer Ausführungsform stellt die Vorrichtung
dieser Erfindung verschiedene Bearbeitungsmodule zur Verfügung, die
in Stapeln gruppiert sind, welche in einem hexagonalen Muster angeordnet
sind. Wafertransporteinheiten (zum Beispiel Roboter) sind an die
Bearbeitungsstation gekoppelt, um die Module zu bedienen. Der Begriff
gekoppelt, wie er hier verwendet wird, ist als verbunden definiert,
obwohl nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise
mechanisch. Die Wafer werden unter Verwendung einer oder mehr der
Wafertransporteinheiten den verschiedenen Bearbeitungsmodulen zugeführt, aus
diesen entnommen und unter sie transportiert.
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Die
Vorrichtung weist eine Kassettenendstation auf, welche eine Wafertransporteinrichtung
enthält,
wie zum Beispiel einen Roboter, der sich linear in einer Richtung
parallel zu der Kassettenendstation und in einer Richtung vertikal
zur Bodenebene bewegt. Die Wafertransporteinrichtung kann auch längs einer
Achse parallel zu der vertikalen Richtung drehen und kann in der
Lage sein, sich in einer Ebene parallel zum Boden zu erstrecken.
Die Vorrichtung hat auch zwei Bearbeitungsstationen, welche verschiedene
Bearbeitungsmodule aufweisen, die um eine Wafertransporteinheit
herum angeordnet sind. Die Wafertransporteinheit der Bearbeitungsstation kann
ein Roboter sein, welcher die Fähigkeit
hat, sich vertikal zu bewegen und um eine Achse parallel zu der
vertikalen Richtung zu drehen. Die Vorrichtung hat auch einen Stepperschnittstellenabschnitt
mit einer Eingangs-/Ausgangsöffnung
und noch einer anderen Wafertransporteinrichtung. Die Wafertransporteinrichtung
des Stepperschnittstellenabschnitts kann ein Roboter sein, der sich
linear in der Richtung parallel zum Schnittstellenabschnitt und
in der Richtung vertikal zur Bodenebene bewegt. Die Wafertransporteinrichtung
kann sich auch längs
einer Achse parallel zu der vertikalen Richtung drehen und ist in
der Lage, sich in einer Ebene parallel zum Boden zu erstrecken.
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Mindestens
eine Bearbeitungsstation kann einen Greif- und Plazierroboter haben,
der für
die Lieferung von Wafern nacheinander und das Entnehmen von Wafern
aus Waferbearbeitungsmodulen vorgesehen ist, die sich in der Bearbeitungsstation befinden
oder ansteuerbar sind. Kassetten für die Aufnahme von Wafern können auf
der Kassettenendstation (CES) angeordnet sein. Ein Roboter kann
für den
Transport von Wafern in beiden Richtungen zwischen mindestens einer
Kassette in der CES und mindestens einem Bearbeitungsmodul in einem
Stapel der Bearbeitungsstation vorgesehen sein. Der Stepperschnittstellenabschnitt
(SI) kann einen anderen Roboter aufweisen für das Überführen von Wafern in beiden Richtungen
zwischen mindestens einem Waferbearbeitungsmodul in einem Stapel
der Bearbeitungsstation und einem an dem SI angekoppelten Stepper.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung weist eine Wärmekammer
als Teil des Nachführ-
bzw. Tracksystems auf. Vorzugsweise ist die Wärmekammer eingeschlossen und
umgebungsmäßig gesteuert,
während
sie in der Lage ist, Lösungsmittel, Feuchtigkeit
und andere Chemikalien für
die Bearbeitung von Wafern aufzunehmen, zu überwachen und zu steuern. Die
Wärmekammer
kann auch die Extraktion der Lösungsmittel,
Feuchtigkeit und Chemikalien, die für die Waferbearbeitung benutzt
werden, berücksichtigen.
Der Druck in der Wärmekammer kann
einstellbar sein, um die Funktionen der Kammer zu erleichtern. Diese
Wärmekammer
kann eines der Bearbeitungsmodule sein.
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Diese
Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik insofern
dar, als sie die Probleme reduziert, die sich aus der thermischen Kreuzkopplung
ergeben. Thermische Kreuzkopplung ist eine unerwünschte Bedingung bei der Waferfabrikation,
die entsteht, wenn der Wafer und eine Greifeinrichtung der Transporteinheit
sich bei im wesentlichen unterschiedlichen Temperaturen befinden.
Der Begriff Kreuzkopplung (Kopiereffekt), wie er hier verwendet
wird, ist als Wärmeverunreinigung
zwischen einem Wafer und einem Robotergreifer definiert infolge
früherer
Manipulation eines oder mehrerer Greifer durch den Robotergreifer,
wobei die Wafer gegenüber
einem laufenden Wafer eine andere Temperatur haben. Zum Beispiel
kann die Wärmekreuzkopp ung auftreten,
wenn der Wafer sich bei einer hohen Temperatur befindet und die
Kontaktfläche
des Greifers eine niedrige Temperatur hat oder umgekehrt. In solchen
Fällen
kann die Wärmetemperaturdifferenz
zwischen der Kontaktfläche
des Greifers und des Wafers ausreichen, um die thermische Kreuzkopplung
zu erzeugen. Bei gewissen Waferbearbeitungsanwendungen und insbesondere
in Bearbeitungsstationen, wo verschiedene Brenn- und Kühlmodule
verwendet werden, kann die Vermeidung der Kreuzkopplung ausschlaggebend
sein. Durch die vorliegende Erfindung wird ein zentraler oder Hauptroboter
ermöglicht,
der mehr Funktionen und Freiheit hat als speziell ausgebildete Arme,
aber einer, der nur Wafer handhabt, die kalt sind. Heiße Wafer
können
von dem CES-Roboter oder dem SI-Roboter überführt werden.
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Diese
Erfindung bringt Vorteile gegenüber dem
Stand der Technik durch Minimieren der Verwendung des Hauptroboters.
Probleme ergeben sich infolge der Verwendung des Hauptroboters in
Beispielen, wo a) der Roboter mehr als einen Wafer auf einmal überführen muß, b) der
Roboter eine nicht ausreichende Geschwindigkeit hat, um die Waferhandhabungsanforderung
zu erfüllen
und/oder c) der Roboter heiße
und kalte Module nacheinander oder in nacheinander wechselnder Weise
laden und entladen muß.
Die Erfindung sorgt für
das Zuliefern und die Entnahme von Wafern zwischen Waferbearbeitungsmodulen,
während
die Wafer rechtzeitig unter die verschiedenen Module transportiert
werden. Die Vorrichtung verringert auch merklich oder eliminiert vollständig die
Vorbehandlungs- und/oder Nachbehandlungszeit in kritischen Waferbearbeitungsmodulen.
Ferner schaltet die Vorrichtung die thermische Kreuzkopplung aus
oder reduziert sie wesentlich, wobei diese Kreuzkopplung durch Waferhandhabungseinrichtungen
verursacht wird, einschließlich der
thermischen Kreuzkopplung, die sich aus der Handhabung eines kalten
Wafers mit einem heißen Gegenstand
oder eines heißen
Wafers mit einem kalten Gegenstand ergibt. Diese Merkmale ergeben
einige der Vorteile dieser Erfindung und sind mindestens teilweise
dadurch erhältlich,
daß eine
Waferbearbeitungsvorrichtung geschaffen wird, welche die Funktionen
des Hauptroboters verringert oder minimiert.
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1 zeigt
ein Beispiel einer Waferbearbeitungsvorrichtung 100, die
mehrfache Waferbearbeitungsmodule enthält, die in einer Bearbeitungsstation 180 angeordnet
sind, welche in der Vorrichtung 100 zentral angeordnet
ist. Die Bearbeitungsstation 180 sieht eine Vielzahl von
Waferbearbeitungsstapeln vor, die um einen Hauptroboter 150 herum
angeordnet sind. Die Vielzahl von Stapeln weist einen ersten Stapel 105,
einen zweiten Stapel 115, einen dritten Stapel 125 und
einen vierten Stapel 135 auf. Jeder Stapel bzw. Stapelspeicher
kann eine Vielzahl von Waferbearbeitungsmodulen für verschiedene
Funktionen einschließen.
Während
vier Stapel von Waferbearbeitungsmodulen bei diesem besonderen Beispiel
gezeigt sind, welche in einem hexagonalen Muster um den Hauptroboter 150 herum
gruppiert sind, und zwar an einer Hauptroboterstation 151 (zwei
der sechs Facetten sind unbenutzt), können auch mehr oder weniger
Stapel vorgesehen werden (und sie können auch in anderen polygonalen
Mustern gruppiert sein). Der Hauptroboter 150 ist zwischen
all den Stapeln schwenkbar, um Wafer von irgendeinem Modul in irgendeinen
Stapel zu einem beliebigen anderen Modul in irgendeinem anderen
Stapel zu überführen. Eine
CES-Station 165 befindet sich neben der Bearbeitungsstation 180 der
Vorrichtung und enthält
einen CES- Roboter 160 sowie
eine Vielzahl von Kassettenenden 175. Vorzugsweise ist der
CES-Roboter 160 schwenkbar oder anderweitig drehbar, während er
mit linearer Unabhängigkeit
versehen ist, um längs
der CES-Station 165 zu traversieren. Auf diese Weise kann
der CES-Roboter 160 Waferbearbeitungsmodule in dem zweiten
Stapel 115 ansteuern, um Wafer zwischen der Bearbeitungsstation 180 und
der Vielzahl von Kassetten in der CES-Station 165 zu überführen. Eine
Stepperschnittstelle 145 befindet sich neben der Bearbeitungsstation 180 und
schließt
einen SI-Roboter 140 und einen Puffer 155 ein.
Der Puffer 155 sorgt für eine
Pufferzone für
Wafer, die zu der Stepperschnittstelle 145 hin und von
dieser her überführt werden, wenn
ein Puffern während
eines besonderen Herstellungsschrittes (Routine) notwendig ist.
Der SI-Roboter 140 kann Waferbearbeitungsmodule ansteuern, die
in dem vierten Stapel 135 enthalten sind, um Wafer zwischen
der Bearbeitungsstation 180 und der Stepperschnittstelle 145 zu übertragen.
Vorzugsweise ist der SI-Roboter 140 schwenkbar oder anderweitig
drehbar, während
er mit linearer Unabhängigkeit versehen
ist, um längs
der Stepperschnittstelle bis zur Pufferzone zu traversieren. Auf
diese Weise kann der SI-Roboter 140 Waferbearbeitungsmodule
in der Stepperschnittstelle 145 und dem zweiten Stapel 135 ansteuern,
um Wafer zwischen der Bearbeitungsstation 180, der Stepperschnittstelle 145 oder
direkt zum Stepper zu übertragen.
Ein (nicht gezeigter) Stepper kann an der Stepperschnittstelle 145 angekoppelt sein.
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In 2 ist
ein schematisches Diagramm eines Beispieles einer Stapelanordnung
gezeigt, die in 1 ausgetauscht werden kann.
Gemäß Darstellung
kann eine Vielzahl von Bearbeitungsmodulen 184(a)–184(h) in
einer Stapelkonfiguration 135 in einer beliebigen gewünschten
Ordnung angeordnet sein. Eine beliebige Anzahl unterschiedlicher
Arten von Bearbeitungsmodulen 184 kann in einem gegebenen
Stapel 135 eingeschlossen sein, wenn es erwünscht ist
oder wie der Auftrag für
die Bearbeitung ist. Der Stapel 135 der 2 ist
einer, der verschiedene Wärmemodule 184(a)–184(h) ausrichtet.
Gemäß Darstellung
sorgen irgendwelche dieser Module für einen bidirektionalen oder
multidirektionalen Zugang zu dem Modul 184 selbst. Der
Stapel 135 ist mit der SI-Station 145 gekoppelt.
Ein Ladeteil 182 erlaubt es dem SI-Roboter 140,
das Modul 184(a) anzusteuern, um einen Wafer zu laden und
zu entladen. Die Zugangsöffnung 183 erlaubt
dem Hauptroboter 150, das Modul 184(a) zu laden
und zu entladen.
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3 veranschaulicht
ein Waferablaufdiagramm für
das in 1 gezeigte Beispiel. Ein Wafer kann anfänglich von
der CES-Station 165 durch einen CES-Roboter zu einem oder
mehreren Dampfhauptmodulen in einem Überführungsbetrieb transportiert
werden, der mit der Zahl 1 in einem Kreis bezeichnet ist.
Der CES-Roboter 160 überführt den
Wafer zu einer oder mehreren Dampfhauptkühlplatten in einem Übergang,
der mit der Zahl 2 in einem Kreis bezeichnet ist. Der Wafer
kann danach von dem Hauptroboter 150 zu einem oder mehreren
Photolackbeschichtungsmodulen in einem Übergang bewegt werden, der
mit der Nummer 3 im Kreis bezeichnet ist. Von dort kann
der Wafer zu einem oder mehreren Weichbrennmodulen (SB) bewegt werden, wie
mit der Zahl 4 im Kreis bezeichnet ist. Der SI-Roboter 140 bewegt
dann den Wafer zu einem oder mehreren Weichbrennkühlplattenmodulen,
wie durch die Zahl 5 im Kreis bezeichnet ist. Der Wafer
kann dann durch einen Stepperschnittstellenabschnitt 145 unter
Verwendung des SI-Roboters 140 zu dem (nicht ge zeigten)
Stepper oder zu der Pufferzone in einem Übergang bewegt werden, der
mit der Zahl 6 im Kreis bezeichnet ist.
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3 zeigt
auch den lithographisch belichteten Wafer, der von dem Stepperschnittstellenabschnitt 145 zu
einem oder mehreren Nachbelichtungsbrennmodulen von dem SI-Roboter 140 in
einem Übergang
transportiert werden kann, wie durch die Zahl 1 in einem
Kasten bezeichnet ist. Wenn der Wafer zur Pufferzone überführt wird,
dann bewegt der SI-Roboter 140 den Wafer von dem Puffer 155 zu einem
oder mehreren PEB-Modulen. Der Wafer kann dann von dem SI-Roboter 140 zu
einem oder mehreren Kühlplattenmodulen
mit Nachbelichtungsbrennen in einem Übergang transportiert werden,
der mit der Zahl 2 in einem Kasten bezeichnet ist. Von
dort kann der Wafer auf ein oder mehrere Entwicklungsmodule in einem Übergang
transferiert werden, welcher durch die Zahl 3 in einem
Kasten bezeichnet ist, wobei der Hauptroboter 150 verwendet
wird. Nach dem Entwicklermodul kann der Wafer zu einem oder mehreren
Hartbrennmodulen (HB) bewegt werden und dann zu einem oder mehreren
Kühlplattenmodulen
mit Hartbrennen in Übergängen bewegt
werden, die mit der Zahl 6 in einem Kasten bezeichnet sind.
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Aus
der oben beschriebenen Anordnung erkennt man, daß die Greifer des Hauptroboters 150 nur
kalte Wafer aufgreifen. Hierdurch wird die thermische Kreuzkopplung
eliminiert. Der Wafer wird dann unter Verwendung des CES-Roboters 160 zu
einer oder mehreren Kassetten überführt, wie
im Kasten 6 bezeichnet ist.
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Die
Bearbeitungsvorrichtung 100, wie sie in 1 beschrieben
ist, kann durch Hinzufügen
zusätzlicher
Bearbeitungsstationen nächst
der Station 180 der 4 ausgedehnt
werden. Somit wird die Station 180 in 1 die
Bearbeitungsstation 280 der 4. Dieses
System mit mehr als einer Bearbeitungsstation ist in 4 gezeigt.
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4 veranschaulicht
eine Bearbeitungsvorrichtung 200 mit einer ersten Bearbeitungsstation 280 und
einer zweiten Bearbeitungsstation 280a. Die erste Bearbeitungsstation 280 ist
mit einem ersten Hauptroboter 250 ausgestattet, und die
zweite Bearbeitungsstation 280a ist mit einem zweiten Hauptroboter 250a ausgestattet.
Die Hauptroboter 250 und 250a an den jeweiligen
Hauptroboterstationen 251 bzw. 251(a) sind schwenkbare
Greif- und Plazierroboter mit der Fähigkeit der vertikalen Bewegung. Jede
Bearbeitungsstation 280, 280a weist einen ersten
Waferbearbeitungsstapel 205, 205a, einen zweiten
Waferbearbeitungsstapel 215, 215a, einen dritten Waferbearbeitungsstapel 225, 225a und
einen vierten Waferbearbeitungsstapel 235, 235a auf,
wobei jeder Waferbearbeitungsstapel eine Vielzahl von Waferbearbeitungsmodulen
enthält.
Alle Waferbearbeitungsmodule jeder Bearbeitungsstation sind für den Hauptroboter
dieser Bearbeitungsstation zugänglich bzw.
ansteuerbar. Eine Vielzahl von Kassettenenden 275 ist längs eines
Endes in Richtung der Vorrichtung 200 bei einem CES-Abschnitt 260 ausgerichtet.
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Ohne
Begrenzung auf irgendeinen besonderen Leistungsindikator oder diagnostischen
Identifikator können
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung einzeln durch Prüfen
der Gegenwart der Roboterverwendung identifiziert werden. Der Test
für die
Gegenwart einer Roboterüberauslastung
kann ohne übermäßiges Experimentieren
durch die Verwendung eines einfachen und herkömmlichen Roboterstillstandexperiments
ausgeführt
werden. Wenn ein gegebener Roboter nicht ungenutzt ist, dann werden
Nachbehandlungszeiten analysiert. Unterden anderen Wegen auf der
Suche nach Ausführungsformen
mit der Eigenschaft der minimalen Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeit
kann die Zielsuche zu der nächsten
bevorzugten Ausführungsform
hin auf dem Minimieren der Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungsvariationszeit
basiert werden.
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Praktische Anwendungen
der Erfindung
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Eine
praktische Anwendung der Erfindung, die innerhalb der Technologie
von Wert ist, ist die Halbleiterwaferbearbeitung. Ferner ist die
Erfindung in Verbindung mit nicht-lithographischer Waferbearbeitung
(wie sie zwecks Herstellung photoelektrischer Zellen benutzt wird)
oder dergleichen nützlich. Es
gibt praktisch zahllose Verwendungen für die Erfindung, die alle im
einzelnen hier nicht dargelegt zu werden brauchen..
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Vorteile der Erfindung
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Ein
Systemaufbau für
die Waferbearbeitung, welchen eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
kann kosteneffektiv und aus mindestens den folgenden Gründen vorteilhaft
sein. Die Erfindung hilft, die Roboterüberverwendung bzw. -überauslastung
zu reduzieren. Die Erfindung hilft, die Schwankung in der Vorbearbeitungs-
und/oder Nachbearbeitungszeit zu reduzieren. Die Erfindung hilft auch,
die absoluten Vorbearbeitungs- und/oder Nachbearbeitungszeiten zu
reduzieren, die zu einer gegebenen Folge von Bearbeitungsmodulen
gehören.
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Alle
die beschriebenen Ausführungsformen der
Erfindung, die hier dargelegt sind, können ohne übermäßiges Experimentieren realisiert
und praktiziert werden. Obwohl die beste Betriebsart zur Ausführung der
Erfindung, die von den Erfindern in Erwägung gezogen ist, oben dargelegt
ist, ist die Praxis der Erfindung auf diese nicht beschränkt.
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Die
einzelnen Bestandteile brauchen nicht aus den beschriebenen Materialien
hergestellt zu sein, sondern können
aus praktisch beliebigen geeigneten Materialien hergestellt sein.
Obwohl das hier beschrieben Waferbearbeitungssystem ein körperlich
separates Modul sein kann, wird weiterhin festgestellt, daß das Waferbearbeitungssystem
in die Vorrichtung, zu der es gehört, integriert sein kann.
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Es
versteht sich, daß verschiedene
Hinzufügungen,
Modifikationen und Umordnungen der Merkmale der Erfindung ohne Abweichung
aus dem Umfang des zugrundeliegenden erfinderischen Konzepts, wie
in den anliegenden Ansprüchen
definiert ist, vorgenommen werden können.