NL1008143C2 - Stelsel voor het behandelen van wafers. - Google Patents

Description

Stelsel voor het behandelen van wafers.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het behandelen van wafers, omvattende een ten opzichte van de omgeving afsluitbare behandelingsruimte met ten 5 minste twee reactoren, houders voor het ontvangen van een reeks wafers alsmede in die behandelingsruimte aangebrachte transportmiddelen voor het rechtopstaand verplaatsen van die houders, hulphouders voor wafers, opslagmiddelen voor het bevatten van die hulphouders, eerste overbrengmiddelen om die wafers uit de hulphouders naar die houders te verplaatsen en omgekeerd, waarbij een tussenopslag aangebracht is tussen die 10 behandelingsruimte en de opslagmiddelen ingericht voor het ontvangen van die houder, tweede overbrengmiddelen om die houders van die tussenopslag voor houders naar die behandelingsruimte en omgekeerd te verplaatsen, waarbij tussen die tussenopslag voor die houders en die opslagmiddelen voor die hulphouders een tussenopslag voor die hulphouders is aangebracht en waarbij derde overbrengmiddelen aanwezig zijn voor het 15 verplaatsen van hulphouders van/naar die opslagmiddelen naar/van die tussenopslag voor hulphouders.

Een dergelijke stelsel is bekend uit het Amerikaanse octrooi schrift 5.178.639. Daarbij zijn de cassettes in een opslag aangebracht op zodanige wijze dat de wafers in hoofdzaak verticaal geplaatst zijn. Via een schroeftransportmechanisme worden de 20 cassettes met de wafers nog steeds verticaal geplaatst voor een wafer hanteerrobot bewogen, die vervolgens de wafers naar een liggende boat overbrengt. D.w.z. de wafers worden in verticale positie in de boat geplaatst. Vervolgens wordt de 'boat' een kwart slag gekanteld en op een rechtlijnige transporteur geplaatst. Langs deze transporteur ligt een aantal reactoren en naar behoefte wordt de betreffende 'boat' aan de betreffende reactor 25 toegevoerd.

Gebleken is dat bij een dergelijke inrichting indien de behandelingstijd in de betreffende reactoren verkort wordt, capaciteitsproblemen ontstaan van de verschillende transportmiddelen om de wafers uit de cassetteopslag naar de betreffende reactoren te verplaatsen.

30 Het doel van deze uitvinding is dit transport op doelmatige wijze uit te voeren waardoor ook bij kortere behandelingstijd in de reactoren de capaciteit van de reactoren volledig benut kan worden. Dit doel wordt bij een hierboven beschreven stelsel verwezenlijkt doordat die tussenopslag uitgevoerd is voor het rechtopstaand ontvangen 1008143 2 van die houders. Door gebruik van een carrousel in combinatie met ten minste twee reactoren kan het transport verder geoptimaliseerd worden. Met de constructie volgens de uitvinding is het bovendien mogelijk met een verhoudingsgewijs eenvoudige hanteerrobot te volstaan.

5 Met het groter worden van de diameter van wafers neemt de afstand daarvan in cassettes toe. Om dezelfde opslagcapaciteit te kunnen behouden, betekent dat dat de magazijnen waarin dergelijke cassettes opgeslagen worden, steeds hoger worden. Indien de wafers rechtstreeks uit de cassettes genomen worden en in een 'boat' geplaatst worden, betekent dit dat de waferhanteerrobot zich over een grote hoogte moet kunnen 10 verplaatsen. Dit betekent dat een kostbare waferhanteerrobot nodig is omdat de toleranties van het plaatsen van wafers bijzonder klein zijn.

Verwezen wordt naar het Amerikaanse octrooischrift 5.254.170 waarin een inrichting beschreven wordt waarin de wafers steeds horizontaal geplaatst zijn en een dergelijke waferhanteerinrichting toegepast wordt. Bij de constructie volgens de 15 onderhavige uitvinding kan uitgegaan worden van een verhoudingsgewijs hoge opslag voor cassettes en met een verhoudingsgewijs eenvoudige robot kunnen de cassettes op een uniform niveau geplaatst worden en daarvan uitgaande met een waferhanteerrobot met een verhoudingsgewijs klein hoogtebereik gehanteerd worden om in de 'boat' geplaatst te worden. Het hoogtebereik van de waferhanteerrobot wordt in feite door de 20 hoogte van de 'boat' bepaald.

Het hierboven beschreven stelsel volgens de onderhavige uitvinding maakt ten opzichte van de constructies met één reactor gecombineerd met één carrousel in een enkele ruimte, zoals bijvoorbeeld bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 5.407.449, door het aanbrengen van twee reactoren een aanzienlijke capaciteitsverbetering mogelijk. 25 Bovendien is het door de aanwezigheid van een tussenstation voor zowel de cassettes als voor de 'boat' in de onderhavige uitvinding mogelijk om tijdens het overzetten van de wafers uit de cassettes in de 'boat' of omgekeerd door de waferhanteerrobot de carrousel in de behandelingsruimte en de carrousel van het waferopslagstation te laten roteren. Hierdoor kunnen alle onderdelen van het stelsel optimaal worden benut. In de constructie 30 volgens het Amerikaanse octrooischrift 5.407.449 is deze flexibiliteit niet aanwezig en staan de carrousel van de behandelingsruimte en de carrousel van het waferopslagstation geblokkeerd tijdens het hanteren van de wafers. Bij het aanbrengen van meer dan twee reactoren is de toename in capaciteit, procentueel gezien, minder. Bovendien kunnen bij 1008143 3 meer dan twee reactoren en bij kortere behandelingstijd al snel capaciteitsproblemen optreden in een van de transportmiddelen. Gebleken is dat bij de meest voorkomende procestijden, die liggen tussen 1 en 3 uur, een configuratie met twee reactoren leidt tot de meest optimale benutting van alle onderdelen van het stelsel.

5 Daarom is het aantrekkelijk om indien de noodzaak bestaat meer dan twee reactoren te gebruiken een aantal van de hierboven beschreven stelsels naast elkaar te plaatsen. D.w.z. daardoor ontstaan onafhankelijk van elkaar operende stelsels, die in een beperkte ruimte opgenomen kunnen worden. Dit in tegenstelling tot de constructie volgens het Amerikaanse octrooischrift 5.178.639 waarin wordt voorgesteld bij het 10 vergroten van het aantal ovens eenvoudigweg deze ovens naast elkaar in een rij te plaatsen. Bij het uitvallen van een van de onderdelen die in de toevoer/afvoer van cassettes en 'boats' en/of hanteren van wafers voorziet, zal dadelijk het hele systeem niet meer werkzaam zijn. Met het samenstel volgens de onderhavige uitvinding, bestaande uit ten minste twee aangrenzend aangebrachte stelsels, zoals hierboven beschreven, wordt 15 onafhankelijk functioneren van elkaar verkregen en de bedrijfszekerheid aanzienlijk vergroot.

In het Nederlandse octrooi 1005410 van aanvraagster wordt voorgesteld de waferrekken niet langer uitsluitend een op en neer gaande beweging ten opzichte van de in het algemeen verticaal georiënteerde reactor uit te laten voeren, maar deze 20 waferrekken eveneens te gebruiken voor het transport van de wafers door de ruimte waarin dergelijke reactoren aangebracht zijn. In dit Nederlandse octrooi 1005410 wordt beschreven dat de waferrekken op een draaiplateau geplaatst worden en aangekomen onder de betreffende oven door een bijzondere inrichting in de oven gebracht worden waarbij de onderzijde van de waferrekken eveneens de afsluitstop voor de onderzijde van 25 de oven omvat.

Bij dergelijke constructies is het steeds noodzakelijk de wafers over te laden van de cassettes waarin deze toegevoerd/afgevoerd worden naar/van de waferrekken.

Bij tot nu toe bekende inrichtingen vond dit overladen plaats op het scheidingsvlak tussen de ruimte waarin de reactor aangebracht was en de opslag voor de 30 cassettes. Dat wil zeggen, bij stationair zijnde transportmiddelen voor het toevoeren van de waferrekken aan de reactoren werd in een bepaalde positie het betreffende zich het dichtst bij de noodzakelijke robot bevindende waferrek geladen respectievelijk ontladen uit respectievelijk naar een bijbehorende cassette.

10081 43 4

Zoals hierboven aangegeven is voor bepaalde behandelingsprocessen gebleken dat de capaciteit van de totale inrichting niet langer bepaald wordt door de capaciteit van de verschillende reactoren.

I Het is het doel van de onderhavige uitvinding in een inrichting te voorzien waarbij 5 zonder het beschikbare bodemoppervlak te vergroten de capaciteit verder vergroot kan worden. Immers, in het algemeen zal een dergelijke inrichting onder "clean room" omstandigheden bedreven worden waarbij oppervlak bijzonder kostbaar is.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt dit doeleinde verwezenlijkt doordat een tussenopslag aangebracht is tussen die behandelingsruimte en de opslagmiddelen 10 ingericht voor het ontvangen van die houder en waarbij die overbrengmiddelen eerste overbrengmiddelen omvatten voor het verplaatsen van die houder in en uit die behandelingsruimte.

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding vindt verplaatsing van de wafers uit de waferrekken niet direct naar de cassetteopslag plaats, maar worden 15 de cassettes uit de opslag genomen en in een optimale positie gebracht voor het ontvangen respectievelijk afgeven van de wafers. Daardoor kan de capaciteit nog verder vergroot worden.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding is de hierboven beschreven tussenopslag voor de waferrekken afsluitbaar ten opzichte van 20 zowel de reactorruimte als de opslagruimte. Daardoor kan in sluiswerking voorzien worden.

Zoals al aangegeven kunnen de reactoren ovens omvatten, maar begrepen moet worden dat deze elke andere in de stand der techniek bekende behandeling aan wafers kunnen geven. Deze reactoren kunnen zowel horizontaal als verticaal werkend 25 aangebracht zijn. Vanzelfsprekend zijn de bijbehorende transportmiddelen afhankelijk daarvan uitgevoerd. Hierboven is als voorbeeld voor een in verticale richting te laden/ontladen reactor een horizontaal aangebracht draaiplateau genoemd.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekeningen afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen: 30 Fig. 1 schematisch en gedeeltelijk opengewerkt de inrichting volgens de uitvinding in perspectief; en

Fig. 2 in bovenaanzicht schematisch de inrichting volgens fig. 1.

De inrichting volgens de uitvinding is in het geheel met 1 aangegeven. Deze 1008143 5 omvat een behuizing 2 en zal in het algemeen in een zogenaamde "clean room" aangebracht zijn. Behalve behuizing 2 zijn zoals in het bijzonder uit fig. 3 blijkt scheidingswanden 3, 4 en 5 aanwezig. Behuizing 2 begrenst met scheidingswand 3 reactorruimte of kamer 21. Tussen behuizing 2 en scheidingswanden 3, 4 (en afsluiting 5 20) wordt een kamer 22 begrensd waarin zich de tussenopslag volgens de uitvinding bevindt. Tussen scheidingswand 4 en 5 en behuizing 2 wordt een kamer 23 begrensd. 33 is de inbrengruimte.

In reactorruimte 21 zijn twee reactoren die in dit geval ovens 6, 7 omvatten aangebracht. Deze ovens zijn verticaal gepositioneerd en met 12 aangegeven 10 waferrekken worden, gevuld met wafers 13, in verticale richting van onderen af in de ovens 6, 7 aangebracht. Daartoe is een in verticale richting beweegbare inbrengarm 14 aanwezig bij elke oven. Slechts een enkele inbrengarm 14 is in de tekening zichtbaar. Het waferrek 12 is aan de onderzijde voorzien van een niet nader aangeduide isolatieplug die in afdichting ten opzichte van de oven voorziet. Bijzondere maatregelen zijn genomen 15 om het bedrijf in de oven te optimaliseren.

Een draaiplateau 11 is aanwezig voorzien van uitsparingen 15. Deze uitsparingen 15 zijn zodanig uitgevoerd dat arm 14, indien de uitsparingen 15 in de juiste positie gebracht zijn, door de uitsparingen op en neer kan bewegen. Anderzijds is de diameter van de onderzijde van het waferrek zodanig dat deze groter is dan de uitsparing 15 van 20 het plateau 11 zodat bij het naar beneden bewegen van arm 14 uit de positie getoond in fig. 1 het waferrek 12 op draaiplateau 11 geplaatst kan worden en op omgekeerde wijze daar weer van afgenomen kan worden.

De waferrekken kunnen toegevoerd worden aan zowel oven 6 als oven 7. Het is mogelijk daarin een achtereenvolgende behandeling uit te voeren. Ook is het mogelijk 25 parallel groepen waferrekken uitsluitend door oven 6 en uitsluitend door oven 7 te laten behandelen. Deze waferrekken moeten voorzien worden van wafers. Immers, wafers 13 worden toegevoerd in (transport)cassettes 10 die vanaf de inbrengruimte 33 door een afsluitbare opening 34 met behulp van arm 31 geplaatst worden in opslag 8. Arm 31 is voorzien van een draagvlak 32 dat een iets kleinere afmeting heeft dan reeks uitsparingen 30 26 in draaiplateaus 27. Een aantal van dergelijke draaiplateaus is op elkaar volgend in hoogterichting in opslag 8 aanwezig. Arm 31 is in hoogterichting verplaatsbaar met behulp van hoogteverstelling 35. Arm 31 is zodanig aangebracht dat deze niet alleen in staat is om cassettes op te nemen/af te voeren van/naar inbrengruimte 33 naar/van opslag 1008143 6 8, maar dat het eveneens mogelijk is cassettes te verplaatsen van/naar opslag 8 naar/van draaiplateau 30. Dit draaiplateau 30 is zodanig uitgevoerd dat bij rotatie de cassette geplaatst wordt tegen scheidingswand 4 waar een opening 37 is aangebracht zodat na het openen van de cassettes met behulp van arm 24 wafers stuk voor stuk uit de betreffende 5 cassette genomen kunnen worden en in het zich in kamer 22 bevindende waferrek 12 geplaatst kunnen worden. Dit waferrek 12 wordt ondersteund door schamierarm 16 die aan het uiteinde van een draagvlak 17 voorzien wordt, waarvan de afmetingen weer enigszins kleiner zijn dan die van uitsparingen 15. Deze arm 16 kan zich met het waferrek bewegen door een afsluitbare opening in scheidingswand 3. Een afsluiting 20 is 10 aanwezig om de kamer 22 afsluitbaar ten opzichte van kamers 21 en 23 te maken.

Het behandelen van een groot aantal wafers kan als volgt uitgevoerd worden:

De schematisch in fig. 1 afgebeelde operator laadt een opslag 8 door het invoeren van een aantal cassettes en het uitvoeren van bedieningshandelingen op paneel 36. Elk van de cassettes 10 wordt uit de inbrengruimte 33 met behulp van arm 31 in de daarvoor 15 aangebrachte opslagcompartimenten 9 van opslag 8 gebracht. Dit betekent dat uitgaande van de laagste positie voor het door de opening 34 nemen van de betreffende cassette 10 uit ruimte 33 deze cassette vervolgens omhoog bewogen kan worden om in een hoger compartiment 9 van de opslag 8 bewogen te worden. Door rotatie van de opslag 8 kunnen verschillende compartimenten gevuld worden met cassettes 10.

20 Na het vullen van opslag 8 is bij het automatisch uitvoeren van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding geen verder menselijk ingrijpen meer noodzakelijk. Vervolgens worden de betreffende cassettes 10 door arm 31 uit de opslag genomen en geplaatst op draaiplateau 30. Daar worden de cassettes geroteerd en geplaatst tegen scheidingswand 4. Met behulp van arm 24 wordt wafer voor wafer uitgenomen en in 25 waferrek 22 geplaatst op zwenkarm 16 geplaatst. Ondertussen kan het draaiplateau 11 in de reactorruimte 21 optimaal bewegen met betrekking tot de behandelingen uit te voeren aan de zich binnen de reactorruimte 21 bevindende wafers. Nadat waferrek 12 in ruimte 22 gevuld is en een van de reactoren 6, 7 beschikbaar is of komt, wordt opening 19 die tot nu toe gesloten was vrijgegeven en dit gevulde waferrek op draaiplateau 11 geplaatst. 30 Vervolgens beweegt dit draaiplateau direct of later een positie en wordt een gevuld waferrek 12 van plateau 11 afgenomen. Op dit gevulde plateau bevinden zich behandelde wafers. Deze voeren een naar boven staande tegengesteld gerichte beweging uit.

Op deze wijze is het mogelijk de handeling van het uitnemen van wafers uit de 100814® 7 waferrekken uit te voeren in een ruimte buiten behandelingskamer 21. Hetzelfde geldt voor de handeling van het nemen van de wafers uit de cassettes. Het is niet langer noodzakelijk arm 31 wafer voor wafer uit de opslag naar het waferrek te laten bewegen, maar door de toepassing van het draaiplateau 30 kunnen een aantal wafers tegelijk 5 inclusief de bijbehorende cassettes verplaatst worden.

Begrepen zal worden dat zonder een aanzienlijke toename van het oppervlak van de inrichting de capaciteit daarvan, zeker bij verhoudingsgewijs kortdurende behandelingen of bij een aanzienlijk aantal reactoren, aanzienlijk vergroot kan worden zonder de kostprijs navenant te laten stijgen.

10 Degenen bekwaam in de stand der techniek zal begrijpen dat talrijke wijzigingen aan het bovenstaande mogelijk zijn. Zo kan volstaan worden met een reactor of kunnen meer dan twee reactoren aanwezig zijn. De opslag kan anders uitgevoerd zijn terwijl de verschillende verplaatsingsmechanismen eveneens afhankelijk van de behoefte aangepast worden. Dergelijke wijzigingen worden alle geacht binnen het bereik van de onderhavige 15 conclusies te liggen.

1008143

Claims (7)

1. Stelsel voor het behandelen van wafers, omvattende een ten opzichte van de omgeving afsluitbare behandelingsruimte met ten minste twee reactoren, houders voor het ontvangen van een reeks wafers alsmede in die behandelingsruimte aangebrachte 5 transportmiddelen voor het rechtopstaand verplaatsen van die houders, hulphouders voor wafers, opslagmiddelen voor het bevatten van die hulphouders, eerste overbrengmiddelen om die wafers uit de hulphouders naar die houders te verplaatsen en omgekeerd, waarbij een tussenopslag aangebracht is tussen die behandelingsruimte en de opslagmiddelen ingericht voor het ontvangen van die hulphouders, tweede 10 overbrengmiddelen om die houders van die tussenopslag voor houders naar die behandelingsruimte en omgekeerd te verplaatsen, waarbij tussen die tussenopslag voor die houders en die opslagmiddelen voor die hulphouders een tussenopslag voor die hulphouders is aangebracht en waarbij derde overbrengmiddelen aanwezig zijn voor het verplaatsen van hulphouders van/naar die opslagmiddelen naar/van die tussenopslag voor 15 hulphouders, met het kenmerk, dat die tussenopslag (22) uitgevoerd is voor het rechtopstaand ontvangen van die houders (12).

2. Stelsel volgens conclusie 1„ met het kenmerk, dat die opslag (8) uitgevoerd is voor het rechtopstaand ontvangen van die hulphouders (10) en dat die eerste overbrengmiddelen (24) een zich in hoofdzaak horizontaal uitstrekkend draagvlak voor 20 die wafers omvatten.

3. Stelsel volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat die transportmiddelen (11) een carrousel omvatten.

4. Stelsel volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat die tussenopslag een ten opzichte van de behandelingsruimte (21) en opslagmiddelen (8) 25 afsluitbare kamer (22) omvat.

5. Stelsel volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat die tussenopslag voor hulphouders een draaiplateau omvat.

6. Stelsel volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat die reactor een oven omvat.

7. Samenstel, met het kenmerk, dat dit tenminste twee aangrenzend aangebrachte stelsels volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij ten minste een stelsel twee reactoren (6,7) omvat. T008143