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Erfindungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung und eine Halbleiterverarbeitungseinheit
mit der Ausrichtungsprozeß-Einrichtung,
die ein Substrat, das verarbeitet werden soll, in einer festgelegten
Richtung ausrichten kann, bevor es verarbeitet wird.
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Genauer
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Prozeß dieser Art ist bekannt aus
der
JP 05 226455 A .
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Stand der
Technik
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In
Halbleiterproduktionsschritten sind Verarbeitungseinheiten für ein einzelnes
Substrat, die geeignet sind, ein einzelnes Substrat, wie einen Halbleiterwafer,
zu verarbeiten, weit verbreitet. Zum Beispiel ist eine Mehrkammerverarbeitungseinheit
bekanntlich eine Verarbeitungseinheit für ein einzelnes Substrat. Eine
solche Mehrkammerverarbeitungseinheit umfaßt beispielsweise: eine Trägerkammer
zum Aufbewahren eines Trägers,
eine Ausrichtungskammer, um einen Halbleiterwafer aus dem Träger, der
in der Trägerkammer
enthalten ist, zu nehmen und am Halbleiterwafer einen Ausrichtungsprozeß vorzunehmen;
eine Beförderungskammer,
die mit der Ausrichtungskammer durch eine Schleusenkammer verbunden
ist und eine Mehrzahl von Verarbeitungskammern, die um die Beförderungskammer
angeordnet und mit ihr verbunden sind. Die Mehrzahl der Verarbeitungskammern
sind geeignet, fortlaufend einen festgelegten filmbildenden Prozeß oder einen
festgelegten Ätzprozeß auszuführen. Einige
Mehrkammerverarbeitungseinheiten sind geeignet, die Beförderung
eines Halbleiterwafers, seine Ausrichtung und Verarbeitung durchgängig, unter
reduziertem Druck, bei einem festgelegten Vakuumlevel durchzuführen.
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Nachstehend
wird ein Ausrichtungsprozeß erklärt. In der
Ausrichtungskammer wird zum Beispiel ein Halbleiterwafer aus dem
Träger
genommen, der in der Trägerkammer
enthalten ist, mittels einer Beförderungsvorrichtung
unter Normaldruck. Dann wird der Halbleiterwafer zu einer Ausrichtungsvorrichtung befördert. Die
Ausrichtungsvorrichtung erfaßt
einen Ausrichtungsanschliff („orientation-flat", „ori-flat") des Halbleiterwafers
mittels eines Detektors, etwa eines optischen Detektors und führt einen
Ausrichtungsprozeß am
Halbleiterwafer durch. Das heißt,
die Ausrichtungsvorrichtung dreht den Halbleiterwafer in eine festgelegte
Richtung. Nach Ausführung
des Ausrichtungsprozesses wird der Halbleiterwafer von der Ausrichtungsvorrichtung
durch die Beförderungsvorrichtung
zur Schleusenkammer befördert.
Dann wird der Halbleiterwafer von der Schleusenkammer, mittels der
Beförderungsvorrichtung,
die in der Beförderungskammer
unter reduziertem Druck angeordnet ist, zu einer festgelegten Verarbeitungskammer befördert. Am
Halbleiterwafer wird ein festgelegter Prozeß in der Verarbeitungskammer
durchgeführt. Der
verarbeitete Halbleiterwafer wird, durch die Beförderungskammer, die Schleusenkammer
und die Ausrichtungskammer, in einen Träger eingebracht, der geeignet
ist, verarbeitete Halbleiterwafer aufzubewahren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Generell
kann etwa die Geschwindigkeit eines Ausrichtungsprozesses die Voraussetzung
sein, die Geschwindigkeit der gesamten Reihenfolgeverarbeitung eines
Halbleiterwafers zu bestimmen (wenn die Zeit, in der der Ausrichtungsprozeß ausgeführt wird,
länger
ist, als die Zeit, in der der Halbleiterwafer verarbeitet wird).
Ob dem so ist oder nicht, ist es ein wichtiger Punkt, die Wartezeit
des Ausrichtungsprozesses (eine Stillstandszeit) zu verkürzen, damit
der Durchsatz erhöht
wird. Jedoch wird, wie oben beschrieben, in dem Fall, daß der Ausrichtungsprozeß des vorhergehenden
Halbleiterwafers fertiggestellt wurde, ein weiterer Halbleiterwafer
von der Trägerkammer
zur Ausrichtungsvorrichtung befördert,
und die Zeit, in der der weitere Halbleiterwafer von der Trägerkammer
zur Ausrichtungsvorrichtung befördert
wird, ist eine Stillstandszeit der Ausrichtungsvorrichtung. Es gibt
also das Problem, daß der
Durchsatz relativ niedrig ist.
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Diese
Erfindung soll das oben genannte Problem wirksam lösen. Das
Ziel dieser Erfindung ist es, eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
bereitzustellen, die mit höherer
Leistungsfähigkeit
arbeitet, um eine so hohe Geschwindigkeit des Ausrichtungsprozesses
zu erreichen, daß der
Durchsatz erhöht
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung gibt eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
nach Anspruch 1 an.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
ist eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: eine Beförderungsvorrichtung,
um ein zu verarbeitendes Substrat zu befördern, eine Ausrichtungsvorrichtung,
um das Substrat, das von der Beförderungsvorrichtung
befördert
wurde, in eine festgelegte Richtung auszurichten, und eine Puffervorrichtung,
die das Substrat von der Beförderungsvorrichtung
zur Ausrichtungsvorrichtung weiterleitet.
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Nach
einem weiteren Merkmal ist die Puffervorrichtung geeignet, das Substrat,
das von der Beförderungsvorrichtung
befördert
wurde, zeitweilig zu halten und das zeitweilig gehaltene Substrat
zur Ausrichtungsvorrichtung weiterzugeben, abgestimmt auf den Zustand
der Ausrichtungsvorrichtung.
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Nach
einem weiteren Merkmal umfaßt
eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
weiter eine zweite Beförderungsvorrichtung,
die das von der Ausrichtungsvorrichtung ausgerichtete Substrat befördern kann.
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Nach
einem weiteren Merkmal besitzt die Puffervorrichtung mindestens
zwei Halte – oder
Stützelemente,
um das Substrat in der Umgebung der Ausrichtungsvorrichtung zu halten.
Vorzugsweise sind in dem Fall die Stützelemente fähig, sich
integriert vertikal gegenüber
der Ausrichtungsvorrichtung zu bewegen, um das von ihnen gehaltene
Substrat an die Ausrichtungsvorrichtung weiterzugeben. Vorzugsweise
ist jedes Stützelement
zusätzlich
geeignet, so zu rotieren, daß sich
das Stützelement
aus dem Raum, in dem sich das Substrat bewegen kann, entfernt. Vorzugsweise
umfaßt
jedes Stützelement zusätzlich:
eine Stützfläche, die
mit der Rückseite des
Substrats in Kontakt kommt und sie hält und eine angeschrägte Fläche, die
gegenüber
der Stützfläche geneigt
und nach dem Außenumfang
des Substrats geformt ist.
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Nach
einem weiteren Merkmal umfaßt
die Ausrichtungsvorrichtung eine Station, auf die das Substrat platziert,
wird und einen Antrieb, der die Station in einer horizontalen Ebene
rotieren läßt.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 ist
eine perspektivische Ansicht wesentlicher Teile einer Ausführungsform
einer Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
nach der Erfindung;
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2 ist
eine Schnittansicht der gesamten Konstruktion einer Ausführungsform
einer Ausrichtungsprozeß-Einrichtung,
wie gezeigt in 1;
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3 ist
ein Grundriß eines
Beispiels einer Verarbeitungseinheit, die die in 1 gezeigte
Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
verwendet; und
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4 ist
ein Grundriß eines
Beispiels einer Verarbeitungseinheit, die eine weitere Ausführungsform
einer Ausrichtungsprozeß-Einrichtung
nach der Erfindung, verwendet.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
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Beispielsweise
umfaßt,
wie in 1 und 2 gezeigt, eine Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10 einer
Ausführungsform
der Erfindung eine Beförderungsvorrichtung 11 zum
Befördern
eines Halbleiterwafers W und eine Ausrichtungsvorrichtung 12 zum
Ausrichten des Halbleiterwafers W, der von der Beförderungsvorrichtung 11 befördert wurde,
in eine festgelegte Richtung, unter Verwendung eines Ausrichtungsanschliffs
als Norm oder Standard.
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Wie
in 2 gezeigt, enthält die Beförderungsvorrichtung 11 einen
Mehrgelenk-Arm 11A, der den Halbleiterwafer halten kann
und und in einer horizontalen Ebene aus- und einfahren kann, einen
Antrieb 11B, der den Mehrgelenk-Arm 11A in einer
horizontalen Ebene in Normal- und Gegenrichtung (θ-Richtung)
rotieren lassen und in vertikaler Richtung (Z-Richtung) bewegen kann. Die Beförderungsvorrichtung 11 ist
geeignet, die Höhe
des Mehrgelenk-Armes 11A mittels des Antriebs 11B an
eine Höhe
anzupassen, um einen Halbleiterwafer W zu empfangen, jeweils einen
Halbleiterwafer W aus einem Träger
zu nehmen und den Halbleiterwafer W zur Ausrichtungsvorrichtung 12 zu
befördern.
Zusätzlich
ist die Beförderungsvorrichtung 11 geeignet,
einen Halbleiterwafer W, nachdem eine Ausrichtung ausgeführt wurde,
in eine festgelegte Position zu befördern. Wenn die Beförderungsvorrichtung 11 in
einem festgelegten Vakuumlevel arbeitet, ist es vorzuziehen, daß der Mehrgelenk-Arm 11A den
Halbleiterwafer W durch ein Adsorptionsmittel hält, etwa ein elektrostatisches
Spannfutter. Alternativ ist es vorzuziehen, daß der Mehrgelenk-Arm mit einem
nur auf ihn gelegten Halbleiterwafer arbeitet. Wenn die Beförderungsvorrichtung 11 unter
Normaldruck arbeitet, ist es vorzuziehen, daß der Mehrgelenk-Arm 11A den Halbleiterwafer
W durch eine Vakuumadsorptionsvorrichtung hält. Alternativ ist es es vorzuziehen,
daß der
Mehrgelenk-Arm 11A mit einem Halbleiterwafer, der auf ihn
gelegt ist, arbeitet.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Ausrichtungsvorrichtung 12:
eine Station 12A, auf die ein Halbleiterwafer W platziert
werden kann, einen Antrieb 12B, der die Station in Normal-
und Gegenrichtung in einer horizontalen Ebene rotieren läßt und die
Station 12A vertikal bewegt, einen Detektor (nicht gezeigt),
wie etwa einen optischen Sensor, der den Ausrichtungsanschliff (einschließlich einer
Einkerbung) des Halbleiterwafers W erkennt, während der Antrieb 12B die
Station 12A rotieren läßt, und
ein Steuerelement (nicht gezeigt), das den Antrieb stoppt, wenn
sich der Halbleiterwafer W in eine festgelegte Richtung gedreht
hat. Die Ausrichtungsvorrichtung 12 ist geeignet, den Ausrichtungsanschliff mittels
des Detektors zu erkennen, während
sie die Station 12A in Normal- oder Gegenrichtung rotieren läßt und so
den Halbleiterwafer W, mittels des Detektors, in eine festgelegte
Richtung ausrichtet. Wenn die Ausrichtungsvorrichtung 12 in
einem festgelegten Vakuumlevel arbeitet, ist es vorzuziehen, daß die Station 12A den
Halbleiterwafer W durch ein Adsorptionsmittel, etwa ein elektrostatisches
Spannfutter, hält.
Wenn alternativ die Ausrichtungsvorrichtung 12 unter Normaldruck
arbeitet, ist es vorzuziehen, daß die Station 12A den
Halbleiterwafer W durch Vakuumadsorption hält. Zusätzlich bezeichnet in 2 die
Ziffer 14 eine Bodenplatte, auf der die Beförderungsvorrichtung 11 und
die Ausrichtungsvorrichtung 12 angebracht sind.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10 auch
eine Puffervorrichtung 13, die den Halbleiterwafer W vorübergehend
halten kann. Die Puffervorrichtung 13 ist geeignet, den
Halbleiterwafer W von der Beförderungsvorrichtung 11 zur
Ausrichtungsvorrichtung 12 weiterzuleiten. Die Puffervorrichtung 13 umfaßt: drei
Stütz- oder
Haltestifte 13A (Halteelemente), die um die Station 12A der
Ausrichtungsvorrichtung 12 herum in im wesentlichen gleichförmigen Abständen in
Umfangsrichtung derselben stehen, und deren obere Teile Stützelemente 13G besitzen,
die jeweils die Rückseite
eines Halbleiterwafers W stützen
können,
ein ringförmiges
Verbindungselement 13B, das die unteren Enden der Stützbolzen 13A untereinander
so verbindet und ausrichtet, daß jeder
der Stützbolzen 13A gegenüber dem
Verbindungselement 13B rotieren kann und eine Hubvorrichtung 13C (zum
Beispiel einen Luftzylinder), die mit dem Verbindungselement 13B verbunden
ist. Der Luftzylinder 13C ist unterhalb der Bodenplatte 14 befestigt
und geeignet, die Stützbolzen 13A integriert
vertikal zwischen den oberen und unteren Teilen zu bewegen, um den
Halbleiterwafer W zu übergeben
oder zu empfangen. Weiter sind die drei Stützbolzen 13A geeignet,
den Halbleiterwafer so zu halten, daß sich das Zentrum des Halbleiterwafers
W auf der verlängerten
Linie der Achse der Station 12A der Ausrichtungsvorrichtung 12 befindet. Wenn
sich die drei Stützbolzen 13A also
mittels des Luftzylinders nach unten bewegen, wird der Halbleiterwafer
W so auf die Station 12A übergeben, daß sich das
Zentrum des Halbleiterwafers W auf dem Zentrum der Station 12A befindet.
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Die
Stützelemente 13G sind
an den Stützbolzen 13A jeweils
am oberen Ende der Stützbolzen 13A befestigt.
Auf der Oberseite jedes der Stützelemente 13G ist
eine Stützfläche 13H ausgebildet,
die den Halbleiterwafers W stützen
kann und eine ansgeschrägte
Fläche,
die sich von der Stützfläche 13H zum
Außenumfang
des Halbleiterwafers neigt. Die ansgeschrägte Fläche 13I wirkt als
Führungsfläche, die
den Halbleiterwafer auf die Stützfläche leitet.
Jedes der Stützelemente 13G kann
integriert mit einem entsprechenden Stützbolzen 13A ausgebildet
werden.
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Eine
Linie, die durch die Grenze zwischen der ansgeschrägten Fläche 13I und
Stützfläche 13H definiert
ist, kann eine gerade Linie rechtwinklig zum Durchmesser des Halbleiterwafers
W sein, oder ein Kreisbogen, der dem Außenumfang des Halbleiterwafers
W entspricht. Es genügt
also, daß die
Linie im wesentlichen mit dem Außenumfang des Halbleiterwafers
W übereinstimmt.
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Jeder
Stützbolzen 13A ist
jedoch so mit dem Verbindungselement 13B verbunden, daß er in
Normal- und Gegenrichtung rotieren kann. Weiter ist eine Riemenscheibe 13D an
jedem Stützbolzen 13A befestigt,
ein Motor 13E, der in Normal- oder Gegenrichtung rotieren
kann, ist am Verbindungselement 13B befestigt, und ein
Endlosband 13F ist um die Riemenscheibe 13D und
eine Antriebsscheibe des Motors 13E gelegt. Daher ist jeder
der Stützbolzen geeignet,
in Normal- oder Gegenrichtung zu rotieren, wie ein Pfeil in 2 zeigt.
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Jedes
der Stützelemente 13G dreht
sich nach innen oder nach außen
relativ zu einer Fläche, die
von den Stützbolzen 13A umgeben
ist, je nach dem, ob sich die Stützbolzen 13A in Normal-
oder Gegenrichtung drehen. Wenn jedes der Stützelemente 13G sich
nach außen
dreht, werden die Stützelemente 13G von
einem relativen Bewegungsraum des Halbleiterwafers W entfernt. Die
Stützelemente sind
also so angeordnet, daß sich
der Halbleiterwafer W gegenüber
den Stützbolzen 13A vertikal
bewegen kann.
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Die
Stützbolzen 13A sind
um die Station herum so angeordnet, daß ein eingeschriebener Kreis der
Stützbolzen 13A das
Substrat umgeben kann. Vorzugsweise ist mindestens ein Intervall
bzw. Zwischenraum zwischen zwei Stützbolzen 13A ein Intervall,
durch sich das das Substrat, das von der Beförderungsvorrichtung gehalten
wird, bewegen kann. Gemäß der Konstruktion
kann die Beförderungsvorrichtung
ein ausgerichtetes Substrat von der Station nehmen, während die
Stützelemente
das ausgerichtete Substrat halten.
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In
der Ausführungsform
beträgt
die Anzahl der Stützbolzen
drei, aber die Erfindung ist dadurch nicht eingeschränkt. Die
Erfindung kann einen Stützbolzen
annehmen, der ein kreisförmiges
Stützelement
trägt.
Weiter kann die Erfindung zwei oder vier oder mehr Stützbolzen
annehmen. Wenn jedoch das Stützelement
durch einen Stützbolzen
getragen wird, pflegt die Bewegung, das Stützelement aus dem Bewegungsraum
des Substrats zu entfernen, groß zu sein.
Daher besteht ein Nachteil darin, daß die Zeit für die Bewegung
dazu neigt, lang zu sein. In dieser Hinsicht ist es vorzuziehen,
daß eine
Mehrzahl von Stützbolzen
eine Mehrzahl von Stützelementen
trägt. Wenn
vier Stützbolzen
angeordnet sind, ist es vorzuziehen, daß die vier Stützbolzen
jeweils an den Ecken eines Rechtecks (einschließlich eines Quadrats) angeordnet
sind, das die Station umgibt, und daß die zwei Intervalle zwischen
den Stützbolzen 13A,
die den längeren
Rechteckseiten entsprechen, Intervalle sind, durch die sich das
Substrat, das von der Beförderungsvorrichtung
gehalten wird, bewegen kann. In diesem Fall kann das Substrat von
beiden gegenüberliegenden
Seiten der Station auf die oder von der Station übertragen werden.
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Als
nächstes
wird eine Mehrkammer-Verarbeitungseinheit (im folgenden abgekürzt mit „Verarbeitungseinheit") mit Bezug auf 3 beschrieben, die
die oben beschriebene Hochgeschwindigkeits-Verarbeitungsvorrichtung 10 verwendet.
Wie in 3 gezeigt, umfaßt die Verarbeitungseinheit 20: eine
rechte und eine linke Trägerkammer 21,
die Halbleiterwafer W für
jeden Träger
enthalten können; eine
Ausrichtungskammer 22, die zwischen diesen liegt; eine
Beförderungskammer 23 mit
sieben Seitenflächen,
von denen drei, die aneinander anschließen, jeweils mit den Trägerkammern 21 und
der Ausrichtungskammer 22 verbunden sind; und vier Verarbeitungskammern 24,
die jeweils mit den übrigen
vier Seitenflächen
der Beförderungskammer 23 verbunden
sind. In der Verarbeitungseinheit 20 sind Beförderung
und Ausrichtung des Halbleiterwafers W geeignet, in einem festgelegten
Vakuumlevel ausgeführt
zu werden.
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Die
Ausrichtungsvorrichtung 12 und die Puffervorrichtung 13 der
Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10 sind
jeweils in der Ausrichtungskammer 22 angeordnet. Die in
der Beförderungskammer
angeordnete Beförderungsvorrichtung
befördert
den Wafer zur Ausrichtungsprozeß-Einrichtung.
Bevor der Halbleiterwafer W also in den Verarbeitungskammern 24 verarbeitet
wird, kann der Ausrichtungsprozeß am Halbleiterwafer W mit
hoher Geschwindigkeit ausgeführt
werden. Eine der Verarbeitungskammern 24 kann beispielsweise
eine Plasma-Verarbeitungskammer sein, in der ein festgelegter Schaltkreisfilm oder
ein festgelegter Isolierfilm auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W
gebildet werden kann, und/oder überflüssige Teile
des gebildeten Films entfernt werden können.
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Als
nächstes
wird die Arbeitsweise der Verarbeitungseinheit 20 beschrieben.
Zuerst wird in den Trägerkammern 21,
der Ausrichtungskammer 22, der Beförderungskammer 23 und
den Verarbeitungskammern 24 ein Vakuum hergestellt. Jede
der Kammern wird unter einem jeweils festgelegtem reduzierten Druck
betrieben. Dann wird der Halbleiterwafer W, unter dem festgelegten
reduzierten Druck, befördert
und ausgerichtet. Das heißt,
die Beförderungsvorrichtung 11 arbeitet
so, daß der
Mehrgelenk-Arm 11A, mittels des Antriebs 11B,
aus- und/oder einfährt und
so einen Halbleiterwafer W von einem Träger C in einer Trägerkammer 21 in
eine Beförderungskammer 23 überträgt. Dann
wird der Mehrgelenk-Arm 11A so rotiert, daß sich der
Halbleiterwafer W zur Puffervorrichtung 13 dreht, wie in 1 durch
durchgezogene Linien gezeigt wird. Zugleich werden der Mehrgelenk-Arm 11A und
jeder der Stützbolzen 13A veranlaßt, sich
so vertikal relativ zueinander zu bewegen, daß die Höhe des Mehrgelenk-Arms 11A und die
Höhe der
Stützbolzen 13A geeignet
sind, den Halbleiterwafer zwischen dem Mehrgelenk-Arm 11A und
den Stützbolzen 13A zu übergeben.
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Dann
wird der Mehrgelenk-Arm 11A so ausgefahren, daß er den
Halbleiterwafer W genau über die
Stützelemente 13G der
drei Stützbolzen 13A befördert. Daraufhin
wird der Mehrgelenk-Arm 11A, mittels des Antriebs 11B,
etwas nach unten bewegt, so daß der
Halbleiterwafer W an die Puffervorrichtung 13 übergeben
wird, wie in 2 durch die gestrichelten Linien
gezeigt ist. Zugleich drehen sich alle Stützelemente 13G der
Stützbolzen 13A nach
innen. Somit halten die drei Stützflächen 13H eine
Randfläche der
Rückseite
des Halbleiterwafers W. Dann bewegt sich der Mehrgelenk-Arm von
der Puffervorrichtung 13 zurück. Selbst wenn die Lage eines
Halbleiterwafers W und die Lage der Stützbolzen 13A nicht
genau übereinstimmen,
wenn der Halbleiterwafer W zur Puffervorrichtung bewegt wird, wird
der Halbleiterwafer W von den Führungsflächen 13I auf
die Stützflächen 13H der
Stützelemente 13G geleitet.
Daher können
die drei Stützbolzen 13A den
Halbleiterwafer W sicher mittels der Stützflächen 13H halten.
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Wenn
die Puffervorrichtung 13 den Halbleiterwafer W empfängt, arbeitet
der Luftzylinder 13C so, daß jeder der Stützbolzen 13A sich
nach unten in eine Position bewegt, die geeignet ist, den Halbleiterwafer
W an die Station 12A zu übergeben. Dann wird der Halbleiterwafer
W auf die Station 12A platziert. Dann wird die Station 12A etwas
nach oben bewegt, während
sie den Halbleiterwafer W hält
und zum Rotieren gebracht. Während
die Station 12A gedreht wird, erkennt der Detektor den
Ausrichtungsanschliff des Halbleiterwafers W, und das Steuerelement
steuert die Rotation der Station 12A, so daß der Halbleiterwafer
W ausgerichtet wird.
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Während des
Ausrichtungsprozesses arbeiten die Puffervorrichtung 13 und
die Beförderungsvorrichtung 11.
Das heißt,
der Motor 13E der Puffervorrichtung 13 arbeitet,
um die drei Stützbolzen 13A mittels
des Endlosbandes 13F rotieren zu lassen, zum Beispiel um
180 Grad. Dadurch drehen sich die Stützflächen 13H der Stützelemente 13G jeweils nach
außen
gegenüber
dem Halbleiterwafer W. Nachdem die Stützelemente 13G vom
Halbleiterwafer W entfernt worden sind, wird jeder der Stützbolzen 13A mit
Hilfe der Luftzylinder 13C nach oben bewegt, in eine Lage,
um den Halbleiterwafer W von der Beförderungsvorrichtung 11 zu
empfangen. Dann wird der nächste
Halbleiterwafer W, der aus der Trägerkammer 21 durch
die Beförderungsvorrichtung 11 befördert wurde,
vom Mehrgelenk-Arm 11A an die Puffervorrichtung 13 weitergegeben,
analog der obigen Beschreibung. Der nächste Halbleiterwafer W wird
vorübergehend
von der Puffervorrichtung 13 gehalten, analog der obigen
Beschreibung.
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Nachdem
der Ausrichtungsprozeß des
Halbleiterwafers W in der Ausrichtungskammer 22 beendet
ist, wird der Mehrgelenk-Arm 11A der Beförderungsvorrichtung 11,
mittels des Antriebs 11B, nach unten in eine Lage zum Empfangen
des Halbleiterwafers W von der Station 12A bewegt. Der
Mehrgelenk-Arm 11A fährt
zur Station 12A aus, wie in 2 durch
durchgezogene Linien angezeigt, um den Halbleiterwafer W, der ausgerichtet
wurde, zu empfangen. Dann bewegt sich der Mehrgelenk-Arm 11A zusammen
mit dem Halbleiterwafer W aus der Ausrichtungskammer 22 zurück und beförder den
Halbleiterwafer W in eine vorbestimmte Verarbeitungskammer 24.
Nachdem sich der Mehrgelenk-Arm 11A aus der Verarbeitungskammer 24 zurück bewegt
hat, beginnt ein Verarbeitungsprozeß am Halbleiterwafer W in der
Verarbeitungskammer 24. Kurz nachdem der Mehrgelenk-Arm 11A den
Halbleiterwafer W von der Station empfangen hat, arbeitet die Puffervorrichtung 13,
um den nächsten
Halbleiterwafer W, der vorübergehend
von ihr gehalten wurde, an die Station 12A weiterzugeben,
analog der obigen Beschreibung. Dann führt die Ausrichtungsvorrichtung 12 einen
Ausrichtungsprozeß am
nächsten
Halbleiterwafer W durch.
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Während des
Ausrichtungsprozesses kann die Beförderungsvorrichtung 11 den
Halbleiterwafer W von der Trägerkammer 21 zur
Puffervorrichtung 13 befördern oder kann sie den verarbeiteten
Halbleiterwafer W von der Verarbeitungskammer 24 zu einem Träger C für verarbeitete
Halbleiterwafer W, der in einer anderen Trägerkammer 21 enthalten
ist, befördern.
Nach dem Ausrichtungsprozeß wird,
wie oben beschrieben, kurz nachdem der Halbleiterwafer W entnommen
wurde, der Halbleiterwafer von der Puffervorrichtung 13 an
die Ausrichtungsvorrichtung 12 weitergegeben.
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Wie
oben beschrieben, kann, nach der Ausführungsform, da die Puffervorrichtung 13 bereitgestellt
wurde, um den Halbleiterwafer W vorübergehend zu halten, kurz bevor
er dem Ausrichtungsprozeß unterzogen
wird, der nächste
Halbleiterwafer W von der Beförderungsvorrichtung 11 an
die Puffervorrichtung 13 weitergegeben werden, während der Ausrichtungsprozeß für den ersten
Halbleiterwafer W in der Ausrichtungsvorrichtung 12 ausgeführt wird. Daher
kann, kurz nachdem der Ausrichtungsprozeß am vorhergehenden Halbleiterwafer
W beendet worden ist, der Ausrichtungsprozeß am nächsten Halbleiterwafer W beginnen.
Das heißt,
daß die
Wartezeit des Ausrichtungsprozesses 12 beseitigt oder verkürzt werden
kann, so daß die
Ausrichtungsvorrichtung 12 fortlaufend effizienter verwendet
werden kann. Der Ausrichtungsprozeß des Halbleiterwafers W kann
also mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden. Daher kann der
Durchsatz der Verarbeitung des Halbleiterwafers W erhöht werden.
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4 ist
der Grundriß einer
Verarbeitungseinheit 30, die eine weitere Ausführungsform
einer Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10 nach
der Erfindung anwendet. Wie in 4 gezeigt,
umfaßt
die Verarbeitungseinheit 30: eine rechte und linke Trägerkammer 31 zum
Aufbewahren der Halbleiterwafer W in jedem Träger; eine Ausrichtungskammer 32,
die zwischen ihnen liegt; eine Beförderungskammer 35, die
mit der Ausrichtungskammer 32 durch eine linke und eine
rechte Schleusenkammer 33 und 34 verbunden ist,
und Verarbeitungskammern 36, die jeweils mit den übrigen Seitenflächen der
Beförderungskammer 35 verbunden
sind. In der Verarbeitungseinheit 30 ist der Ausrichtungsprozeß des Halbleiterwafers
W geeignet, unter Normaldruck ausgeführt zu werden.
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Die
Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10A der Ausführungsform
umfaßt,
neben der Beförderungsvorrichtung 11,
eine zweite Beförderungsvorrichtung 35A,
die in der Beförderungskammer 35 angeordnet ist,
eine Ausrichtungsvorrichtung 12 und eine Puffervorrichtung 13.
Das Merkmal, den Halbleiterwafer W, bevor er ausgerichtet wird,
mittels der Beförderungsvorrichtung 11,
zur Puffervorrichtung 13 zu befördern, ist dasselbe, wie in
der vorherigen Ausführungsform. Das
Merkmal, daß der
Halbleiterwafer W, nachdem er ausgerichtet wurde, von der zweiten
Beförderungsvorrichtung 35A befördert wird,
unterscheidet sich jedoch von der vorherigen Ausführungsform. Das
heißt,
obwohl die Beförderungsvorrichtung 11 der
vorherigen Ausführungsform
eine Hubvorrichtung besitzt, die den Mehrgelenk-Arm 11A vertikal bewegt,
besitzen die Beförderungsvorrichtungen 11, 35A der
Ausführungsform
keine Hubvorrichtung, die den Mehrgelenk-Arm vertikal bewegt. In
der Ausführungsform übergeben
und/oder empfangen die jeweiligen Mehrgelenk-Arme einen Halbleiterwafer
W auf jeweils vorbestimmten konstanten Höhen. Zusätzlich ist, wie oben beschrieben,
in der Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10A der
Halbleiterwafer W geeignet, unter Normaldruck ausgerichtet zu werden,
und der Halbleiterwafer W ist geeignet, nachdem er ausgerichtet
wurde, in einem festgelegten Vakuumlevel befördert zu werden.
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Stützbolzen 13A sind
so um eine Station angeordnet, daß der eingeschriebene Kreis
der Stützbolzen 13A das
Substrat umgeben kann. Es ist vorzuziehen, daß mindestens ein Intervall
zwischen zwei der Stützbolzen 13A ein
Intervall ist, durch das das Substrat, das vom Beförderungsmittel
gehalten wird, bewegt werden kann. Nach der Konstruktion kann das
Beförderungsmittel
ein ausgerichtetes Substrat von der Station nehmen, während die
Stützelemente
das ausgerichtete Substrat halten.
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In
der Ausführungsform
beträgt
die Anzahl der Stützbolzen
drei, aber die Erfindung ist dadurch nicht eingeschränkt. Die
Erfindung kann einen Stützbolzen
annehmen, der ein kreisförmiges
Stützelement
trägt.
Weiter kann die Erfindung zwei oder vier oder mehr Stützbolzen
annehmen. Wenn jedoch das Stützelement
durch einen Stützbolzen
getragen wird, pflegt die Bewegung, das Stützelement aus dem Bewegungsraum
des Substrats zu entfernen, groß zu sein.
Daher besteht ein Nachteil darin, daß die Zeit für die Bewegung
dazu neigt, lang zu sein. In Anbetracht dessen ist es vorzuziehen,
daß eine
Mehrzahl von Stützbolzen
eine Mehrzahl von Stützelementen trägt. Wenn
vier Stützbolzen
angeordnet sind, ist es vorzuziehen, daß die vier Stützbolzen
jeweils an den Ecken eines Rechtecks (einschließlich eines Quadrats) angeordnet
sind, das die Station umgibt, und daß die zwei Intervalle zwischen
den Stützbolzen 13A,
die den zwei langen Rechteckseiten entsprechen, Intervalle sind,
durch die das Substrat, das von der Beförderungsvorrichtung gehalten
wird, sich bewegen kann. In diesem Fall kann das Substrat von beiden
gegenüberliegenden
Seiten der Station auf, oder von der Station überführt werden.
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Der
Mehrgelenk-Arm 11 nimmt einen ersten Halbleiterwafer W
aus einem Träger
C, der eine Mehrzahl von Halbleiterwafern enthält, und legt den ersten Halbleiterwafer
W auf die Station 12A der Ausrichtungsvorrichtung. Während der
erste Halbleiterwafer W ausgerichtet wird, entnimmt der Mehrgelenk-Arm 11 einen
zweiten Halbleiterwafer W aus dem Träger C und überträgt den zweiten Halbleiterwafer
W zu den Stützelementen
der Stützbolzen 13A.
Nachdem der Ausrichtungsprozeß des
ersten Halbleiterwafers W beendet ist, nimmt der Mehrgelenk-Arm 11 den
ersten Halbleiterwafer W von der Station 12A und befördert den
ersten Halbleiterwafer W in die Schleusenkammer 33. Der
nächste
Halbleiterwafer W, der vorübergehend
von den Stützbolzen 13A gehalten
wird, wird umgehend auf die Station 12A befördert und
einem Ausrichtungsprozeß unterzogen.
Während
des Ausrichtungsprozesses nimmt der Mehrgelenk-Arm einen dritten
Halbleiterwafer W vom Träger
C und überträgt den dritten
Halbleiterwafer W an die Stützbolzen 13A.
Die Schleusenkammer 33 wird geschlossen, nachdem der erste
Halbleiterwafer W hinein befördert
ist. Daraufhin wird die Schleusenkammer 33 evakuiert, bis
ein festgelegter Vakuumlevel erreicht ist. Dann wird ein Tor der Schleusenkammer 33 auf
der Seite des Mehrgelenk-Arms 35A geöffnet, und der erste Halbleiterwafer
W wird vom Mehrgelenk-Arm 35A entnommen. Der Halbleiterwafer
W wird vom Mehrgelenk-Arm in eine festgelegte Verarbeitungskammer 36 befördert, um
einem festgelegten Prozeß unterzogen
zu werden. Der Halbleiterwafer W wird, nachdem er dem Prozeß unterzogen
worden ist, der Verarbeitungskammer vom Mehrgelenk-Arm 35A entnommen
und über
die Schleusenkammer 34 durch den Mehrgelenk-Arm 11 zum
Träger
C befördert.
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Die
Ausführungsform
besitzt außerdem
dieselben Funktionen und Wirkungen wie die vorhergehende Ausrichtungsprozeß-Einrichtung 10.
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Als
eine weitere Ausführungsform
einer Halbleiterverarbeitungseinheit kann ein System, neben der
oben beschriebenen Ausrichtungsvorrichtung, weiter ein Aufbewahrungsmittel
zum Aufbewahren der Substrate und ein Verarbeitungsmittel zum Verarbeiten
der Substrate umfassen, wobei das Aufbewahrungsmittel, das Ausrichtungsmittel
und die Verarbeitungskammer auf im wesentlichen derselben geraden
Linie angebracht sind. In einem typischen Beispiel sind ein Halbleiterscheibenträger als
Aufbewahrungsmittel, eine Ausrichtungsvorrichtung und eine Verarbeitungskammer
in dieser Reihenfolge angeordnet. Wenn nötig, wird eine Schleusenvorrichtung
zwischen der Ausrichtungsvorrichtung und der Verarbeitungskammer
angeordnet.
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Eine
Beförderungsvorrichtung
wird in der Umgebung der Ausrichtungsvorrichtung bereitgestellt.
Wenn die Einheit eine Schleusenvorrichtung besitzt, wird eine weitere
Beförderungsvorrichtung zwischen
der Schleusenvorrichtung und der Verarbeitungskammer bereitgestellt.
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Weiter
rotieren in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die Stützbolzen 13A der Puffervorrichtung 13,
wenn der Halbleiterwafer W von der Puffervorrichtung 13 zur
Ausrichtungsvorrichtung 12 weitergegeben worden ist, so,
daß die Stützelemente 13G vom
Halbleiterwafer W entfernt werden. Die Stützbolzen 13A können jedoch
so angeordnet werden, daß jeder
der Stützbolzen 13A sich radial
gegenüber
dem Halbleiterwafer W bewegen kann. Alternativ können die Stützbolzen 13A so angeordnet
werden, daß alle
ihre oberen Enden nach außen
kippen können,
um das jeweilige Stützelement
vom Bewegungsraum des Halbleiterwafers zu entfernen. Zusätzlich genügt es, daß die Ausrichtungsvorrichtung 12 und
die Puffervorrichtung 13 sich vertikal zueinander bewegen
können,
das heißt
es ist nicht notwendig, daß die
Ausrichtungsvorrichtung 12 eine Hubvorrichtung besitzt.
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In
jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen hält die Puffervorrichtung
das Substrat genau bzw. vertikal über der Station. In diesem
Fall muß sich
die Puffervorrichtung nur in vertikaler Richtung bewegen, um das
Substrat auf die Station zu übertragen.
Daher haben die Ausführungsformen den
Vorteil eines geringeren horizontalen Lagefehlers. Die Erfindung
ist jedoch nicht in dieser Weise eingeschränkt. Es genügt, daß die Lage der Puffervorrichtung,
die das Substrat vorübergehend
hält, in der
Umgebung der Station ist. Die Lage kann zum Beispiel schräg über der
Station sein. In diesem Fall ist es notwendig, ein Mittel bereitzustellen,
das die Puffervorrichtung in einer Richtung schräg abwärts bewegt, wenn das Substrat
auf die Station übertragen
wird.
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Als
typische Halbleiterverarbeitungseinheit, die die Erfindung verwendet,
sind eine CVD Einheit und eine Plasmaätzeinheit zu nennen. Weiter
kann die Erfindung in einem Halbleiterscheibenprober („wafer-prober"), einer Beschichtungs-
und Entwicklungsanlage („coater-developer"), einer Strukturbelichtungseinheit
(„pattern-exposure
unit") oder in jeder
allgemeinen Einheit, für
die es nötig
ist, einen Ausrichtungsprozeß an
einem Substrat auszuführen, verwendet
werden.
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In
jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Mehrgelenk-Arm
als Beförderungsmittel
verwendet. Es kann jedoch auch eine Band-Beförderungsvorrichtung verwendet
werden.
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In
jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Verarbeitungseinheit
des Halbleiterwafers eine Vakuumverarbeitungseinheit. Die Erfindung
kann jedoch auch in einer Verarbeitungseinheit eines rechteckigen
Substrats, etwa eines Substrats für eine Flüssigkristallanzeige, verwendet
werden. Zusätzlich
kann die Erfindung, außer
in einer Vakuumverarbeitungseinheit, generell in jeder allgemeinen
Halbleiterverarbeitungseinheit, einschließlich einer Halbleiterproduktionseinheit
und einer Halbleitertesteinheit verwendet werden, für die es
nötig ist, einen
Ausrichtungsprozeß an
einem Substrat vorzunehmen.