JP4801711B2 - カセットから炉へのウエーハ移送用のシステム及び方法 - Google Patents

カセットから炉へのウエーハ移送用のシステム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、炉へのウエーハの供給及び炉からのウエーハの取出しに関する。
半導体円盤又はウエーハの処理の際は、ウエーハは、従来技術においてはウエーハラック内に置かれ、このウエーハラックが炉の中に導かれ、次いで、供給される適宜適切な種類のプロセスガスによる高温での処理が行われる。ＡＳＭインターナショナルＮ．Ｖ．に譲渡された特許文献１においては、ウエーハが通常の方法でカセット内に供給されるシステムが説明される。ウエーハは、中央ロボットによりカセットから取り出され、関連の炉のウエーハラックに移送される。ウエーハラックは円形コンベヤーを介して炉に送られる。炉及びその他の処理装置よりなる各クラスターは、それ自身の装填／取出し装置を持つ。
米国特許ＵＳ−Ａ−５４０７４４９号
ウエーハの処理装置の容量を増大させるとき、従来技術においては、複数のかかるシステムを互いに並列に置くことがまず提案された。
続く提案においては、１区域内に２個の炉が置かれ、１台のロボットの助けにより、これらの炉にカセットからのウエーハが提供された。
かかるシステムを設計するときの問題点は、ウエーハをカセットからウエーハラックに移送するためのロボットを、ウエーハの移送時間が炉内の最短処理時間に対しても限定要因を構成しないような寸法にする必要のあることである。この問題の一解答は、ウエーハラックに同時に装填するように、複数のロボットを互いに重ねて置くことを含む。
しかし、事実上、かかるロボットが、その容量を完全に使用されるのは稀であることが見いだされた。更に、多数のロボットの設置費用が空間の要求と同様に認められる。
本発明の目標は、これらの不利を克服すること、及び多数の炉にウエーハを効果的に供給し得る手段により解を提供することであり、この解により、一方では、ウエーハをカセットからウエーハラックに移送するに十分な容量があり、他方では移送容量はその最大可能な量まで利用される。
この目標は、ウエーハの装填／取出し装置と同様に１区域内で互いに並んで配列された複数の炉を備え、ウエーハを炉に装填し、炉内で処理し、そして炉から取り出すためのシステムであって、前記装填／取出し装置は、種々の炉のために作業する中央装填／取出しステーションであって、ウエーハを装填したウエーハラック輸送装置に取り付けられたウエーハラックとカセットとの間でウエーハを往復移送するための手段が設けられた前記ステーションを備え、更に底部と垂直方向の壁とを有しかつ輸送手段の設けられたホルダー、前記ホルダーに取り付けられた前記ウエーハラックの少なくも底部のための支持具を備え、そしてホルダーは、その壁に付近に、前記ウエーハを輸送中把持しかつ前記ウエーハを前記ウエーハラックから降ろすための手段が設けられるシステムにより達成される。
本発明の基本的な考えは、カセットからウエーハラックへの移送は炉のあるクラスターでは行われず、これからある距離に置かれた位置で行われることである。その結果、中央
装填／取出しステーションは、１区域内に配列された種々の炉の作業に使用することができる。炉は３個とすることも３０個とすることもできる。全ての炉が同時に最大容量に達することはあり得ないので、装填／取出しのための中央ステーション用の最大容量は、従来技術による装填／取出し装置のために決られた最大容量よりかなり小さく選ぶことができる。その結果、一方では費用の節減が、また他方では空間の節約が得られる。後者は固定費の限定だけでなく、種々の特徴をクリーンルーム状態下で具体化することも可能にする。
本発明の有利な実施例により、上述のホルダーには、取外し可能な蓋が設けられる。その結果、前記ホルダー内に、環境に関して保護する雰囲気を作ることができる。これらの条件はクリーンルーム条件に近似し、或いはクリーンルーム条件そのものとすることもできる。また、ホルダー内に不活性ガスを導入することもでき、或いは、送風機の支援により、輸送中、ホルダーを通して清浄な空気又はその他のガスを動かすことができる。また、ホルダーの内容物を吸い出すことも可能である。
中央ステーションと炉との間のウエーハラックの輸送については、輸送中に、ウエーハラックに関するウエーハの運動の結果として粒子の発生しないことが重要である。このために、輸送中、好ましくはプラスチックフィンガーの支援により、ウエーハをウエーハラックから幾分か持ち上げることが提案される。ウエーハラックが炉内に装填されたときだけ、即ち、温度が上昇したとき、ウエーハラックが、再びウエーハの支持機能を担当する。
この方法により、プラスチックフィンガーは常に低温ストレスを受け、粒子の生成はできるだけ多く防がれる。輸送中、ウエーハラック輸送装置に蓋が適合していれば、クリーン条件下の作業が更に助長される。この手段により前記装置は、中央ステーションと炉との間の運動中、完全に遮断される。炉において、装置は炉の底部と気密に組み合うようにされ、次いで、装置に適合された蓋が、これのために炉の下方に設けられた別の室内に動かされる。かかる室は、ウエーハラック導入用の開口を露出させるために外された炉の閉鎖体を受け入れるようにも使うことができる。
従来技術において明らかにされたように、ウエーハラックが炉内に導入されるとき自動的に炉の閉鎖が提供されるように、ウエーハラックの底部に炉のための閉鎖板を設けることができる。
炉からの閉鎖体の外しとウエーハラック輸送装置からの蓋の外しを同時に行うことが特に効果的である。この方法により、装置の蓋の頂部と炉の閉鎖体の底部とが環境からできるだけ遮断され、従ってここに付着しているいかなる汚染物も、その環境への通過が防がれる。
ウエーハラック移動装置には、一方ではウエーハラックを充填し、他方ではウエーハラックを炉内に導くために、ウエーハラック用のリフト手段が設けられる。更に、ウエーハラック輸送装置を炉の底部と気密接触状態にするために、炉にリフト手段が設けられる。
本発明は、ウエーハの処理方法であって、カセット内の前記ウエーハを中央装填／取出しステーションに供給し、前記カセットから前記ウエーハを取り出しこれをウエーハラック内に置き、前記ウエーハラックをウエーハラック輸送装置内に載せ、前記装置を多数の炉の一つに動かし、ウエーハで満たされた前記ウエーハラックを前記炉の一つの中に移送し、ウエーハを熱処理し、ウエーハラック内に収納された前記ウエーハをウエーハラック輸送装置内に取り出し、前記装置を装填／取出しステーションに動かし、そして前記ウエーハを前記ウエーハラックからカセットに移送することを含んだ方法にも関連する。
本発明は、図面に示された図解実施例を参照し、以下、より詳細に説明されるであろう。
図１において、本発明によるシステムが、その全体を１により示される。このシステムは、室２と移送システム３とを備える。室２はクリーンルーム状態下で運転することができる。しかし、室内を標準状態とすることも可能である。
例えば、これらの条件下でガスを供給することによりウエーハを高温で処理する複数の炉が室２内に配列される。ウエーハで満たされたウエーハラックが前記炉の中に導入される。かかるウエーハラックは、トロリー５内に配列され、これらは区域３内に配列された装填／取出しステーションから炉４に輸送される。トロリー５の装填／取出しはベイ８において行われる。これらベイはクリーンルーム２及び区域３の両者に対して開口し閉鎖することができる。
ウエーハは、装填／取出しステーションにおいてカセットに供給され詰められる。従来技術においては、かかるカセットが、ウエーハを短距離及び長距離の双方にわたって動かす通常の輸送手段である。ウエーハは、ロボット７の助けによりカセットから取り出され、トロリー５に取り付けられたウエーハラック内に置かれる。次いで、これらトロリー５は炉４の下方に駆動され、その後、ウエーハラックは、上述の処理のために、以下説明されるであろう方法により、炉４の中に置かれる。
かかる処理に続いて、トロリー５は装填／取出しステーション、即ちベイ８内に戻され、ウエーハはカセット６内に置き換えられる。
ウエーハがある一つの炉４の処理に続いて、別の炉４において更なる処理を受けることも勿論可能である。この更なる処理は、最初の処理の継続とすることもできるが、別の炉における異なったガス又は別の温度状況を使うことも可能である。
従来技術と比べ、この構成により、各炉に直列に連結された気閘の使用はもはや不必要である。換言すれば、上述の装填／取出しステーションは、全部の炉を常に完全稼動状態にさせ得る容量で構成することができる。事実、かかる容量は、各炉に直列に連結された気閘の容量より何倍も小さく、通常、極めて限定された範囲で利用されることが見いだされた。結局、この配列により、気閘は、一般に炉の熱処理中は作動しないであろう。更に、この構成により、各炉に対して個別的にではなくて全ての炉を一緒にしたピーク負荷に基づいてピーク負荷を決定することができ、これは、また、区域３の装填／取出しステーションを、より限定された容量で構築することも可能とする。装填／取出しステーションのより限定された構成が可能であるので、その設置費用は少なくなり、一方、所要の床面積も小さくなるであろう。
図２−４は、図１に示されたトロリー５の断面の線図的な側面図を示す。このトロリーは、車輪１８に取り付けられ、そして蓋２０が設けられたホルダー状部分を備える。リフト支持体１３の間を伸びる３個のリフト軸１２がトロリーに取り付けられる。リフト支持体１３はリフト軸の手段により昇降可能である。リフト軸はリフトモーター１４により回転される。リフトの構成は線図的にのみ示され、従来技術で知られた適宜の構成となし得ることを理解すべきである。リフト支持体は、ウエーハラック９を受け入れるように装備される。ウエーハラック９は、石英材料の事実上のラックが取り付けられた頂部部分を有し、頂部部分にはウエーハ１０を担持するための石英の支持体１５が設けられる。ウエーハラック９の底部には閉鎖板１１が取り付けられる。
リフト支持体１３は、ベイ８においてトロリー５に装填するとき、最も上の石英の支持具１５がトロリーの上方に突き出すような位置にあるであろう。ウエーハラックは、ロボット７により満たされると、ゆっくりとトロリーから外に上方に動かされ、ウエーハで完全に満たされた後、下げられるであろう。次いで蓋２０が被せられるであろう。次いで、トロリー５は、内部をクリンルーム状態にするため、示されない方法でその内部の状況を変えることができる。また、トロリー５の内部に不活性ガスを導入し、又は換気を続けることも可能である。
ウエーハラック９が完全にトロリー５内に入れられた後、受け台１７に固定された支持具１６が、石英の支持具１５上にあるウエーハ１０の下に内向きに動かされる（図５も参照）。次いで、プラスチック支持具１６を有する受け台１７が上向きに動かされ、そのとき、ウエーハはプラスチック支持具１６上にくる。石英支持具１５に関するウエーハの移動の結果として、粒子が生ずるであろうという危険なしに輸送を行うことができる。
次いで、トロリー５は、より詳細には示されない方法で、図３に示されるように炉４の下方に動かされる。この運動は手動で行うことができるが、種々の設備を自動化することも可能である。トロリー５が車輪１８で走行することは絶対的な本質的なものではない。トロリー５をベイ８から炉４に送るための従来技術で知られた適宜の構造を使用することができる。
図２より、炉４は、トロリー５がその下に駆動されるような高さに配置されることが見られる。ジャッキ２６により作動させ得るリフトプラットフォーム２５が、炉４の口の下に置かれる。この手段により、トロリー５を、図３に示されるように、炉４の底部１９に押し付けることができる。トロリー５又は炉１９のいずれかに、この両者を互いに密閉させ得るＯリングシール２４が設けられる。炉４は、その底部に、断熱プラグ２２の設けられた炉の閉鎖体２１が設けられる。この閉鎖体は、詳細には示されない方法で、蓋２０と接触するまで下げられる。
次いで、蓋２０は、詳細には示されない方法で、炉の閉鎖体により把持され、炉の閉鎖体２１は蓋２０と共に多少上方に動く。
次いで、炉の閉鎖体２１と蓋２０とよりなる組が、図４に示されたように、室２３内に右に動く。この方法で、炉の閉鎖体２１の底部又は蓋２０の頂部にある如何なる汚染された物質も確実に封鎖され飛散しない。炉の閉鎖体２１と蓋２０とよりなる組が室２３内に完全に動かされた後、ウエーハラック９を炉の中に動かすことができる。これには、まず、ウエーハがウエーハラック９の石英支持体１５の上にあるようにすることが必要である。このために、プラスチック支持具用の受け台１７が、少し下げられ、次いでプラスチック支持具１６が外向きに動かされる。次いで、プラスチック支持具はこの位置に留まる。次に、リフト支持体１３が作動用モーター１４により上方に動かされ、ウエーハラックが炉に入る。閉鎖板１１が下方から炉を閉鎖するまでこの運動が続けられ、その後、適切な処理を行うことができる。
次いで、上述の操作が反対の順序で行われる。蓋２０によりトロリー５を閉鎖した後、トロリーを同じ方向に戻すことができるが、図６に示されるようにトロリーを真っすぐの動かすことも可能である。その結果、新しいトロリー５を炉４の下方に真っすぐに位置決めし、これにより、システムの容量をできるだけ大きくさせることができる。
図６において、炉４の電子部品が２８で示され、一方、２９は処理用ガスの制御装置を示す。この図から、トロリー５は炉の下方を左から右に動かされることが分かる。
上述のシステムの簡単な実施例の場合は、トロリー５は、導入されたと同じ方向に戻されるであろうことが理解されるであろう。
本発明が好ましい実施例を参照して以上説明されたが、当業者に明らかでありかつ本発明の範囲内に入る変更を上述の概念に適用するための多くの可能性のあることが理解されるであろう。例えば、トロリーの蓋２０と相互作用する閉鎖可能な蓋を室２３に設けることができる。この方法で、炉４の内部を周囲環境から完全に遮断し、簡単な方法で炉の中の最適の処理条件を維持することができる。かかる蓋は、炉４へのトロリー５の連結の後でだけ蓋２０と共に外され、従って汚染物の進入は本質的に防がれる。続いて、又は同時に、蓋２１を炉筒から外すことができる。
以下に本発明の主な特徴と態様を列挙する。
１．ウエーハ（１０）の装填されたウエーハラック（９）を動かすための装置（５）であって、底部と垂直方向の壁とを有しかつ輸送手段の設けられたホルダー、前記ホルダーに取り付けられたウエーハラックの少なくも底部のための支持具を具備し、ホルダーは、その壁の近くに、輸送中、前記ウエーハを把持しかつ前記ウエーハを前記ウエーハラックから移動させるための手段（１６、１７）が設けられた装置。
２．前記ホルダーが脱着可能な蓋（２０）を有する１による装置。
３．内部の状態に影響を与える手段が前記ホルダーに設けられる先行の一による装置。
４．取り付けられたウエーハラックを動かすためのリフト手段（１２、１３、１４）が前記ホルダーに設けられる先行の一による装置。
５．前記輸送手段が車輪（１８）を備える先行の一による装置。
６．炉（４）及び先行の一によるウエーハの輸送装置（５）を備えたシステムであって、前記炉の一方の側に室（２３）が設けられ、この室は、ウエーハの装填されたウエーハラックを輸送する装置の前記頂部を閉鎖可能な方法で受け入れるための開口を有する前記システム。
７．蓋を前記ホルダーから動かすための手段が前記室（２３）に適合する実施態様２と組み合わせられた６によるシステム。
８．炉の閉鎖体を動かすための手段が前記室に適合される６又は７による装置。
９．前記ホルダーの蓋及び前記炉の閉鎖体を動かすための前記手段が、前記ホルダーの蓋と前記炉の閉鎖体とを互いに押し付けて置きかつこれら者を同時に動かすように構成される７又は８による装置。
１０．前記ホルダー用のリフト手段（２５、２６）が前記炉の位置にある６−９の一によるシステム。
１１．ウエーハラックは底部に板（２１）が設けられ、これがウエーハラックが炉の中に導かれたときの前記炉（４）の閉鎖板を形成する６−１０の一によるシステム。
１２．ウエーハ（１０）を炉（４）に装填し、炉内で処理し、そして炉から取り出すためのシステムであって、前記ウエーハの装填／取出し装置と同様に１区域（２）内で互い
に並んで配列された複数の炉を備え、前記装填／取り出し装置は、種々の炉のために作業する中央装填／取出しステーション（３）であってかつカセットと１−５の一による装置に取り付けられたウエーハラックとの間でウエーハを往復移送するための手段（７）が設けられた前記ステーションを備えることを特徴とするシステム。
１３．中央装填／取出しステーション（３）がクリーンルーム内に配置される１２によるシステム。
１４．前記炉（４）がクリーンルーム内に配置される１２又は１３によるシステム。
１５．１−５の一つによる装置が動かされる中央装填／取出しステーション（３）と炉（４）との間の区域がクリーンルームよりなる１４によるシステム。
１６．ウエーハの処理方法であって、カセット内の前記ウエーハを中央装填／取出しステーションに送り、前記カセットから前記ウエーハを取り出しこれをウエーハラック内に置き、前記ウエーハラックをウエーハラック輸送用の装置内に載せ、前記装置を多数の前記炉の一つに動かし、ウエーハで満たされた前記ウエーハラックを前記炉の一つの中に移送し、ウエーハを熱処理し、ウエーハラック内に収納された前記ウエーハをウエーハラック輸送装置内に取り出し、前記装置を装填／取出しステーションに動かし、そして前記ウエーハを前記ウエーハラックからカセットに移送することを含んだ方法。
１７．前記炉から出された後、前記ウエーハの更なる処理のために前記ウエーハラック輸送装置が更なる炉に動かされる１６による方法。
本発明によるシステムの線図的な平面図を示す。 炉の下方に動かしたときの本発明によるトロリーの線図的な断面図を示す。 炉と組み合ったときの図２によるトロリーを示す。 ウエーハラックを誘導しているときの図２によるトロリーを示す。 図２の線ＶＩ−ＶＩに沿って得られた断面図を示す。 炉を通る通路の線図的な平面図を示す。

Claims (18)

  1. ウエーハを処理するための少なくも２個の炉（４）並びにウエーハをカセットからウエーハラックに，及びこれと逆方向に輸送しかつ複数の装填および／または取出し用の空間（８）を有する装填および／または取出しステーション（３）、及びウエーハの装填されたウエーハラックを受け取りかつ前記装填および／または取出しステーション（３）と前記炉との間を動き得る複数個の移動手段（５）を具備するウエーハ処理用のシステム（１）であって、移動手段（５）は、装填および／または取出しステーションにおけるカセットからウエーハラックへのウエーハの輸送中にウエーハラックを持ち上げるための、ウエーハラックを１個の炉の中に持ち上げるための及びこの逆のための、持上げ用手段を備え、前記装填および／または取出しステーションは少なくも２個の炉（４）からある距離に置かれてこれらと一団にならず、更に前記移動手段（５）の各々が装填および／または取出しステーション（３）と炉（４）との間の輸送のための輸送手段を備え、前記持上げ用手段が輸送中にウエーハラックを下降させ、ここで前記移動手段（５）には、輸送中にウエーハラックを保持するための底部と垂直方向の壁とを有するホルダーおよび頂部が備えられ、ここで炉の底端部に室（２３）が備えられ、これは前記ホルダーの頂部と密閉可能に接触して受け入れるための開口を有し、室（２３）は前記ホルダーから横方向に伸びている部分を有する、ことを特徴とする上記システム（１）。
  2. 室の前記部分が前記ホルダーから蓋を受け入れるように構成されることを特徴とする請求項１によるシステム。
  3. 室の前記部分が、炉から閉鎖体を受け入れるように構成された請求項１又は２によるシステム．
  4. 室の前記部分が、前記ホルダーの蓋と前記炉の閉鎖体とを受け入れるように構成され、前記ホルダーの蓋と前記炉の閉鎖体とが互いに押し付けられて置かれ、かつこれら２者を同時に動かすことができる請求項２又は３によるシステム。
  5. ホルダーの頂部を炉（４）の底部と密閉可能な接触で置くように前記ホルダー用のリフト手段（２５、２６）が前記炉の位置にある請求項１−４の一によるシステム。
  6. ウエーハラックは、底部に板（２１）が設けられ、これが、ウエーハラックが炉の中に導かれたときの前記炉（４）の閉鎖板を形成する請求項１−５の一によるシステム。
  7. 中央装填および／または取出しステーション（３）がクリーンルーム内に配置される請求項１−６の一によるシステム。
  8. 前記炉（４）がクリーンルーム内に配置される請求項１−７の一によるシステム。
  9. 中央装填および／または取出しステーション（３）と炉（４）との間の前記ウエーハラック移動装置が動く区域がクリーンルームよりなる請求項８によるシステム。
  10. 複数個のウエーハ（１０）の装填されたウエーハラック（９）を動かすための装置（５）であって、底部と垂直方向の壁とを有しかつ輸送手段の設けられたホルダー、前記ホルダーに取り付けられたウエーハラックの少なくも底部のための支持具を具備し、前記ホルダーは、粒子を発生させることなく輸送をなし得るように、輸送中、前記複数のウエーハを同時に把持しかつ前記ウエーハを前記ウエーハラックから移動させるための手段（１６、１７）が設けられ、前記手段（１６、１７）は前記ホルダーの内壁の近くに位置決めされることを特徴とする装置。
  11. 前記ホルダーが脱着可能な蓋（２０）を有する請求項１０による装置。
  12. （ｉ）不活性ガスをホルダー内に導くための手段、（ｉｉ）ホルダーを通して清浄な空気又はその他のガスを動かすために手段、（ｉｉｉ）又はホルダーの内容物を送出するための手段の一つである内部に行き渡っているガス雰囲気に影響を与える手段、が前記ホルダーに設けられる請求項１０又は１１の一による装置。
  13. 取り付けられたウエーハラックを動かすためのリフト手段（１２、１３、１４）が前記ホルダーに設けられる請求項１０−１２の一による装置。
  14. 前記輸送手段が車輪（１８）を備える請求項１０−１３の一による装置。
  15. 炉（４）中のウエーハ（１００）の処理方法であって、カセット（６）内の前記ウエーハを複数の装填空間を有する中央装填および／または取出しステーション（３）に送り、前記カセットから前記ウエーハを取り出しこれを前記複数の装填空間の１内のウエーハラック内に置き、前記ウエーハラックをウエーハが装填されたウエーハラックを受け入れるために複数の移動手段（５）の１つに装填し、前記移動手段（５）を複数の処理炉（４）のうちの１つに移動し、ウエーハで満たされた前記ウエーハラックを前記処理炉の一つの中に移送し、ウエーハを処理し、ウエーハラック内に収納された前記ウエーハを前記炉（４）から前記移動手段（５）に取り出し、前記装置を取り出すことを含んだ方法であって、前記中央装填および／または取出しステーション（３）が前記複数の炉（４）からある距離に置かれてこれらと一団にならず、そしてホルダーが前記移動手段（５）に設けられることを特徴とし、前記ホルダーが前記移動手段の移動および／または取り出し中にウエーハラックを保持するための底部と垂直方向の壁とを有する、上記方法。
  16. 前記複数の移動手段（５）の１つが炉（４）中でのウエーハの処理中に前記炉（４）と密閉接触されたままである、請求項１５による方法。
  17. 前記ウエーハが、前記移動手段での輸送中にウエーハラックに関して上方に移動されて、前記移動手段から解放される、請求項１４又は１５による方法。
  18. 前記炉からの取り出し後に、移動手段（５）が前記ウエーハの更なる処理のための更なる炉に移動する、請求項１６による方法。
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