DE69935039T2 - Verfahren und vorrichtung zum transport von halbleiterplättchen - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist in WO 96/26874 offenbart.
  • Zum Transportieren von Wafern wird von Kassetten Gebrauch gemacht, die mit einer Abdeckung bereitgestellt sind, die derart angebaut ist, dass sie entfernbar ist. Die Abdeckung kann mehr oder weniger mit einer gasdichten Abdichtung in Bezug auf den anderen Teil der Kassette bereitgestellt sein. Wenn die Wafer z.B. in einem Ofen bearbeitet werden müssen, werden die Wafer aus der Kassette entfernt und in einem Waferrahmen platziert und der Waferrahmen wird dann zusammen mit den Wafern in den Ofen eingeführt. Nach der Bearbeitung werden die Wafer zusammen mit dem Rahmen aus dem Ofen entfernt und die Wafer werden zurück in die Kassette übertragen und für weitere Bearbeitung transportiert.
  • Im Allgemeinen befinden sich Bearbeitungsvorrichtungen, wie Öfen, unter einer gesteuerten/geregelten Atmosphäre, z.B. einer Inertstickstoffatmosphäre, und zwar während des Beladens oder der Entnahme. Es ist auch notwendig, die Wafer in eine derartige Atmosphäre einzubringen. Zahlreiche Vorschläge zum Einbringen der Wafer in die gesteuerte/geregelte Atmosphäre der Bearbeitungsvorrichtung bevor die Wafer in die Kammer eingebracht werden, in welcher die Bearbeitungsvorrichtung angeordnet ist, sind im Stand der Technik offenbart.
  • Ein erster Vorschlag umfasst das Anbauen oder Anpassen einer Verbindung an die Kassetten. Die Verbindung greift in der Kassettenlagervorrichtung, wobei die Lagervorrichtung mehrere Dutzend von Kassetten enthalten kann, in ein Kopplungsstück ein, dass in der Lagervorrichtung angeordnet ist, und nachdem die Kassette und die Lagervorrichtung verbunden sind, findet das Reinigen mit dem betreffenden Gas durch die Verbindung statt. Da die Wafer exakt in die Kassette passen, hat sich herausgestellt, dass eine vollständig homogene Atmosphäre nur unter sehr großen Schwierigkeiten erreicht werden kann. Dafür ist eine große Menge von Gas erforderlich, während es unter normalen Bedingungen nicht garantiert werden kann, dass jeder Teil der Kassettenkammer mit der gesteuerten/geregelten Atmosphäre versorgt worden ist.
  • Ein weiterer Vorschlag ist, die Wafer nicht sofort aus der Kassette zu entfernen, um diese in einem Waferrahmen zu platzieren, sondern einen Verschlussaufbau bereitzustellen, in welchem die Kassette als Ganzes aufgenommen wird. In einer Verschlusskammer dieser Art wird die Atmosphäre dann zu der gesteuerten/geregelten Atmosphäre verändert. Es hat sich herausgestellt, dass die verschiedenen Abläufe zeitaufwändig sind, während die Kammer zum Aufnehmen der Kassette wiederum zusätzlichen Bodenplatz zu der kompletten Bearbeitungsvorrichtung hinzufügt.
  • Ein Aufbau, der eine Verschlusskammer aufweist, ist in WO 96/26874 beschrieben.
  • Dieser Aufbau ist mit einem einzelnen Verschluss bereitgestellt, welcher sowohl die erste als auch die zweite Öffnung verschließt. In dieser Anordnung ist die erste Öffnung in einem Bauteil hergestellt, das mit Bezug auf den Rest des Aufbaus bewegbar ist. Das Öffnen wird durch das Bewegen des bewegbaren Bauteils von dem Verschluss weg bewirkt.
  • Dieser Aufbau weist den Nachteil auf, dass die Verschlusskammer ein bewegliches Teil aufweist. Als ein Ergebnis der Bewegung können Staub oder andere Partikel freigesetzt werden, welche zu unerwünschter Kontamination führen. Ferner ist dieser Aufbau sperrig und kompliziert. Infolge dessen sind die Raumanforderungen für einen derartigen Verschlussaufbau beachtlich. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn große Wafer verwendet werden. Darüber hinaus weist die Verschlusskammer als eine Konsequenz der Möglichkeit, dass Teile der Wand der Verschlusskammer bewegbar sind, ein relativ großes Volumen auf, welches das Reinigen derselben schwieriger gestaltet. Ferner ist es ein Nachteil, dass die Bewegung der Kassette relativ zu der Verschlusskammer während des Ablaufs des Ladens/Entladens der Kassette stattfindet.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen einfachen Aufbau bereitzustellen, mit welchem die Kommunikation mit der Verschlusskammer erreicht werden kann, ohne die Kassette zu bewegen und mit welchem es möglich ist, die Kassettenkammer getrennt von der Umgebung in einfacher Art zu reinigen.
  • Das Ziel wird durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung mittels der kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 erreicht.
  • Durch Verwendung zweier getrennter Verschlüsse in der Verschlusskammer, ist es möglich, sowohl die erste als auch die zweite Öffnung unabhängig voneinander zu schließen. Darüber hinaus ist es nicht mehr notwendig, bewegliche Wandabschnitte in die Verschlusskammer einzubauen. Der Aufbau gemäß der Erfindung kann spürbar kompakter hergestellt werden, was darin resultiert, dass das Volumen der Verschlusskammer reduziert wird. Infolge dessen kann die Raumanforderung für die ganze Bearbeitungsvorrichtung reduziert werden. Ferner ist es dann möglich, in einfacher Art Gas sowohl durch die Verschlusskammer als auch durch die Kassette zu führen, wobei eine relativ kleine Menge von Gas verwendet wird. Das Gas kann ein Reinigungsgas sein. Vorzugsweise sind die Zuleitungsmittel für ein derartiges Gas derart aufgebaut, dass sich der Gasstrom anfänglich in den Raum in der Kassette bewegt.
  • Gemäß der Erfindung ist die Kassette vorzugsweise eine Kassette der so genannten FOUP-Art. In diesem Fall ist der Kassettenrahmen derart montiert, dass er in dem Gehäuse befestigt ist und die Wafer in Richtung der Ebene desselben aus der Kassette entfernt werden. Dies ist im Gegensatz zu einer so genannten SMIF-Kassette, mit welcher der Waferrahmen derart montiert ist, dass er in dem Gehäuse bewegbar ist und die Wafer zusammen mit dem Waferrahmen in der Richtung senkrecht zu der Ebene der Wafer aus der Kassette entfernt werden.
  • Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, das Reinigen mittels einer Abdeckung für die Kassetten auszuführen. Durch anfänglich lediglich teilweises Öffnen der Kassettenabdeckung ist es einerseits möglich guten Zugriff zu allen Ebenen der Wafer zu erhalten und andererseits die Menge des Reinigungsfluids soweit wie möglich einzuschränken. Wenn von einem Verschlussaufbau nahe an der Öffnung Gebrauch gemacht wird, ist es möglich, die Abdeckung anschließend vollständig zu entfernen.
  • Vorzugsweise sind die oben beschriebenen Verschlüsse als flache Platten aufgebaut, welche sich beide zur Seite weg bewegen.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anordnung, die aus der oben beschriebenen Vorrichtung und einer Kassette besteht, wobei die Kassette als eine FOUP-Kassette aufgebaut ist.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zum Übertragen von Wafern von/zu Kassetten in einer Verschlusskammer, wobei die Kassette mit der zu öffnenden Seite gegen die Verschlusskammer positioniert ist, so dass der Verschluss der Kassette mit einem Verschluss für eine erste Öffnung der Verschlusskammer zusammenfällt, wonach der Verschluss der Kassette zusammen mit dem Verschluss der Verschlusskammer in die Verschlusskammer entfernt wird, wobei die Verschlusskammer mit einer weiteren verschließbaren Öffnung zum Entfernen/Zuführen von Wafern von/zu der Verschlusskammer bereitgestellt ist, wobei während der Entfernung des Verschlusses der Kassette die weitere Öffnung geschlossen wird und ein Reinigungsgas durch die Verschlusskammer eingespeist wird gefolgt von dem Öffnen der weiteren Öffnung.
  • Die Erfindung wird nachstehend detaillierter mit Bezug auf eine in den Zeichnungen dargestellte beispielhafte Ausführungsform erklärt. In den Zeichnungen:
  • 1 zeigt eine schematische und teilweise offene Perspektivansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 2 zeigt schematisch eine Draufsicht der Vorrichtung gemäß 1 und;
  • 3a–e zeigen den Verschluss gemäß der Erfindung detaillierter in verschiedenen Positionen.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 2 und wird im Allgemeinen in einem so genannten „Reinraum" („clean room") installiert werden. Zusätzlich zum Gehäuse 2 sind ebenfalls Abtrennung 3, 4 und 5 vorhanden, wie man insbesondere in 2 sehen kann. Das Gehäuse 2 begrenzt mit Abtrennung 3 den Reaktorbereich oder Kammer 21. Eine Kammer 22, in welcher sich das Zwischenlager gemäß der Erfindung befindet, wird zwischen dem Gehäuse 2 und Abtrennung 3, 4 abgegrenzt. Eine Kammer 23 ist zwischen Abtrennungen 4 und 5 und Gehäuse 2 abgegrenzt. 33 ist die Einführungskammer.
  • Zwei Reaktoren, welche in diesem Fall die Öfen 6, 7 umfassen, sind in Reaktorkammer 21 angeordnet. Die Öfen sind vertikal positioniert und Waferrahmen, durch 12 bezeichnet, gefüllt mit Wafern 13, werden in der vertikalen Richtung von unten in die Öfen 6, 7 eingeführt. Zu diesem Zweck weist jeder Ofen einen Einbringungsarm 14 auf, welcher in der vertikalen Richtung bewegbar ist. In der Zeichnung ist lediglich ein Einbringungsarm 14 sichtbar. Der Waferrahmen 12 ist an dem Boden mit einem Isolierstopfen versehen, welcher im Detail nicht weiter bezeichnet wird und eine Abdichtung in Bezug auf den Ofen bereitstellt. Besondere Maßnahmen, um den Ablauf in dem Ofen zu optimieren, werden vorgenommen.
  • Eine Drehplattform 11, die mit Ausschnitten 15 versehen ist, ist angebaut. Die Ausschnitte 15 sind derart geformt, dass, wenn die Ausschnitte 15 in die korrekte Position gebracht worden sind, der Arm 14 in der Lage ist, sich durch die Ausschnitte hoch und runter zu bewegen. Andererseits ist der Durchmesser des Bodens des Waferrahmens derart, dass der Durchmesser größer ist als der Ausschnitt 15 in der Plattform 11, so dass, wenn sich der Arm 14 aus der in 1 gezeigten Position herunterbewegt, der Waferrahmen 12 auf der Drehplattform 11 platziert werden und in einem umgekehrten Ablauf davon wieder entfernt werden kann.
  • Die Waferrahmen können sowohl in den Ofen 6 als auch in den Ofen 7 eingeführt werden. Es ist möglich, eine fortlaufende Bearbeitung darin durchzuführen. Es ist ebenfalls möglich, parallelen Gruppen von Waferrahmen zu gestatten, ausschließlich durch Ofen 6 und ausschließlich durch Ofen 7 bearbeitet zu werden. Die Waferrahmen müssen mit Wafern bereitgestellt werden. Schließlich sind die Wafer 13 in (Transport-)Kassetten 10 eingeführt, welche von der Einführungskammer 33 in Lager 8 durch eine schließbare Öffnung 34 mit Hilfe des Arms 31 platziert werden. Arm 31 ist mit einer Lageroberfläche 32 versehen, welche Abmessungen aufweist, die ein wenig kleiner sind als die der Reihen von Ausschnitten 26 in Drehplattformen 27. Eine Anzahl derartiger Drehplattformen sind eine über der anderen in der vertikalen Richtung in Lager 8 bereitgestellt. Arm 31 ist mit Hilfe des Höheneinstellers 35 in der vertikalen Richtung bewegbar. Arm 31 ist derart montiert, dass der Arm nicht nur in der Lage ist, Kassetten von/aus Einführungskammer 33 aufzunehmen/zu entfernen in/von Lager 8, sondern es ist ebenfalls möglich, Kassetten von/zu Lager 8 zu/von Drehplattform 30 zu bewegen. Die Drehplattform 30 ist derart aufgebaut, dass die Kassette bei Drehung gegen die Abtrennung 4 platziert wird, wobei eine Öffnung 37 so hergestellt wurde, dass nach dem Öffnen der Kassetten das ein Wafer nach dem anderen von der betreffenden Kassette mit Hilfe von Arm 24 genommen werden können und in den Waferrahmen 12 platziert werden können, der sich in Kammer 22 befindet. Waferrahmen 12 ist durch den Gelenkarm 16 unterstützt, welcher an dem Ende mit einer Lageroberfläche 17 versehen ist, wobei deren Abmessungen wieder etwas kleiner sind als die der Ausschnitte 15. Arm 16 ist in der Lage, sich mit dem Waferrahmen durch eine verschließbare Öffnung in Abtrennung 3 zu bewegen. Ein Verschluss ist vorgesehen, um in der Lage zu sein, Öffnung 19 zwischen den Kammern 21 und 22 zu schließen.
  • Die Bearbeitung einer großen Anzahl von Wafern kann wie folgt durchgeführt werden:
    Die in 1 schematisch dargestellte Bedienungsperson belädt ein Lager 8 durch Einführen einer Anzahl von Kassetten und Durchführen von Steuer-/Regelabläufen an Konsole 36. Jede der Kassetten 10 wird von der Einführungskammer 33 mit Hilfe von Arm 31 in die Lagerabteilungen 9 übertragen, die für diese Kassetten in Lager 8 hergestellt sind. Dies bedeutet, dass angefangen von der untersten Position zum Entfernen der relevanten Kassette 10 aus Kammer 33 durch die Öffnung 34 die Kassette dann zum Bewegen in eine höhere Abteilung 9 des Lagers 8 nach oben bewegt werden kann. Durch Drehung des Lagers 8 ist es möglich, verschiedene Abteilungen mit Kassetten 10 zu füllen.
  • Nach dem Füllen von Lager 8 ist mit der automatisierten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kein weiterer menschlicher Eingriff erforderlich. Die betreffenden Kassetten 10 werden dann von dem Lager durch Arm 31 entfernt und auf Drehplattform 30 platziert. Die Kassetten werden auf der Drehplattform gedreht und gegen die Abtrennung 4 platziert. Mit der Hilfe von Arm 24 werden die Wafer einer nach dem anderen entfernt und auf Waferrahmen 12 platziert, der auf Schwenkarm 16 platziert ist. In der Zwischenzeit ist Drehplattform 11 in der Lage, sich in der Reaktorkammer 21 in einer optimalen Weise mit Rücksicht auf die an den Wafern auszuführenden Bearbeitungen zu bewegen, wobei sich die Wafer in der Reaktorkammer 21 befinden. Nachdem Waferrahmen 12 in Kammer 22 eingefüllt wurde und für einen der Reaktoren 6, 7 verfügbar ist oder verfügbar wird, wird Öffnung 19, welche bis dahin geschlossen war, geöffnet und der befüllte Waferrahmen auf Drehplattform 11 platziert. Die Drehplattform bewegt sich dann entweder sofort oder später um eine Position und ein befüllter Waferrahmen 12 wird von Plattform 11 entfernt. Bearbeitete Wafer befinden sich auf der befüllten Plattform. Diese Wafer führen eine Bewegung entgegen den obigen Wafern aus.
  • Weitere Details dieser Vorrichtung können im niederländischen Patent 1 008 143 gefunden werden.
  • Wie man insbesondere in den 3a–e sehen kann, ist der Verschluss 40 gemäß der Erfindung nahe zu Wand 4 angeordnet. Der Verschluss besteht aus einer Verschlusskammer 41, die auf der einen Seite durch Wand 4 und auf der anderen Seite durch Hilfswand 39 abgegrenzt wird. Sowohl Wand 4 als auch Hilfswand 39 sind mit einer Öffnung 38 bzw. 37 versehen. Öffnung 38 ist mit Hilfe einer Verschlussplatte 46 verschließbar. Mittels Abdichtung 47 wird eine vollständige Abdichtung mit Bezug auf Wand 40 sichergestellt. Öffnung 37 wird mit Hilfe der Greiferplatte 44 verschlossen. Die letztere ist mit einer schematisch gezeigten Kopplung 52 versehen, um an Abdeckung 42 einzugreifen. Abdichtung 43 stellt eine Abdichtung zwischen dem Kassettengehäuse 10 und Hilfswand 39 bereit.
  • 49 bezeichnet eine Gaszuführung, während 50 einen Gasaustritt bezeichnet.
  • In der in 3a gezeigten Position wird lediglich die Kassette 10 gegen die Hilfswand 39 platziert, um eine Abdichtung zu erzeugen. Das Verschließen von Greiferplatte 45 und Verschluss 42 findet dann statt (3b), nachdem die betreffende Anordnung zuerst vorwärts (in der Zeichnung nach unten) und dann in die Richtung von Pfeil 45 (3b, c) bewegt wird. Unter diesen Umständen ist Verschlussplatte 46 immer noch in abdichtendem Eingriff mit Wand 4. Während oder nach dem Öffnen von Kassette 10 wird Gas durch die Gaszuführung 49 (3d) in den Kassettenraum geblasen. Dies kann über die gesamte Höhe der Kassette stattfinden, d.h. zwischen allen Wafern, die in der Kassette angeordnet sind. Auf teilweises Öffnen von Verschluss 42 wird der durch Pfeil 51 in 3d bezeichnete Gasstrom erzeugt. Das heißt der Gasfluss durch die ganze Kassette 10 wird sichergestellt. Verschlussplatte 46 wird dann in Übereinstimmung mit Pfeil 45 (3e) weg bewegt und die Wafer können bewegt werden.
  • Fachleute werden verstehen, dass zahlreiche Modifikationen des obigen möglich sind. Zum Beispiel ist es möglich, dass ein Reaktor ausreicht oder mehr als zwei Reaktoren vorhanden sein können. Das Lager kann einen unterschiedlichen Aufbau aufweisen, während die verschiedenen Verlagerungsmechanismen ebenfalls angepasst sein können.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Übertragen von Wafern (13) von/zu FOUP-Kassetten (10), umfassend eine Verschlusskammer (41) mit einer ersten Öffnung (37) für die Aufnahme der Kassetten und einer zweiten Öffnung (38) für das Bewegen der Wafer zu einer Bearbeitungsvorrichtung, wobei die Öffnungen in-line ausgestaltet sind, wobei wenigstens ein erster Verschluss (44) vorhanden ist, um die erste Öffnung zu verschließen, wobei der erste Verschluss ausgestattet ist, den Verschluss der Kassette aufzunehmen, wobei Zuführmittel (49) und Abgabemittel (50) in der Verschlusskammer für ein Gas bereitgestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Verschluss (46) separat von dem ersten Verschluss (44) bereitgestellt ist, um die zweite Öffnung (38) zu verschließen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zuführmittel (49) für ein Gas bereitgestellt sind, um einen Gasstrom in die Kassette zu bewegen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verschlüsse im Wesentlichen flache Platten umfassen, von denen beide in der Ebene der ersten Öffnung bzw. der zweiten Öffnung weg bewegt werden, um die Öffnungen freizulegen.
  4. Anordnung, die eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umfasst, sowie eine damit wechselwirkende Kassette, wobei die Kassette einen Waferrahmen enthält, der permanent an das Gehäuse davon angebracht ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die Ebene zur Aufnahme der Wafer in der Kassette im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der ersten Öffnung verläuft.
  6. Verfahren zum Übertragen von Wafern von/zu FOUP-Kassetten in einer Verschlusskammer, wobei die Kassette abdichtend mit der zu öffnenden Seite gegen die Verschlusskammer angeordnet wird, so dass der Verschluss der Kassette mit einem ersten Verschluss für eine erste Öffnung der Verschlusskammer zusammenfällt, wonach der Verschluss der Kassette zusammen mit dem Verschluss der Verschlusskammer in die Verschlusskammer entfernt wird, wobei die Verschlusskammer mit einem zweiten Verschluss für eine zweite Öffnung bereitgestellt ist, um die Wafer aus der Verschlusskammer zu entfernen bzw. in diese einzuführen, wobei während des Entfernens des Verschlusses der Kassette die zweite Öffnung geschlossen ist und ein Reinigungsgas durch die Verschlusskammer eingespeist wird, wobei der erste Verschluss in einer Richtung beabstandet ist, die senkrecht zu der Ebene der Öffnungen von der ersten Öffnung während des Reinigens beabstandet ist, und anschließend in eine Richtung parallel zu der Ebene der Öffnungen bewegt wird, sowie das Öffnen der zweiten Öffnung, indem der zweite Verschluss in eine Richtung bewegt wird, die parallel zu der zweiten Öffnung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Kassette relativ zu der Verschlusskammer während des Öffnens der Kassette, der Übertragung der Wafer und des Verschlusses der Kassetten stationär verbleibt und dadurch dass der erste und der zweite Verschluss unabhängig voneinander relativ zueinander bewegt werden.
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