DE69636872T2 - Vakuumbehandlungsanlage und Halbleiterfertigungsstrasse die diese verwendet - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumbehandlungsanlage und insbesondere eine Vakuumbehandlungsvorrichtung zum Ausführen von Behandlungen wie Ätzen, chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Sputtern, Veraschen, Reinigen und dergleichen an einem Halbleitersubstrat wie einem Si-Substrat in einer Halbleiter-Fertigungsstraße zum Herstellen von Halbleiterbauteilen.
- Beschreibung des Standes der Technik
- Allgemein besteht eine Vakuumbehandlungsvorrichtung aus einem Kassettenblock und einem Vakuumbehandlungsblock. Der Kassettenblock weist eine zu dem Arbeitsweg in der Halbleiter-Fertigungsstraße weisende Vorderseite, die sich in der Längsrichtung der Halbleiter-Fertigungsstraße erstreckt, eine Ausrichteinheit zum Ausrichten der Orientierung einer Kassette für ein Substrat oder der Orientierung eines Substrats und einen unter Atmosphärendruck arbeitenden Zuführroboter auf. Der Vakuumblock weist auf der Ladeseite eine Lade-Schleusenkammer, auf der Entladeseite ein Entlade-Schleusenkammer, eine Behandlungskammer, eine Nachbehandlungskammer, eine Vakuumpumpe und einen in einer Vakuumumgebung arbeitenden Zuführroboter auf.
- In der Vakuumbehandlungsvorrichtung wird ein in dem Kassettenblock aus einer Kassette entnommenes Substrat von dem Atmosphären-Überführroboter zu der Lade-Schleusenkammer des Vakuumbehandlungsblocks befördert. Das Substrat wird dann vom Atmosphären-Überführroboter von der Lade-Schleusenkammer zu der Behandlungskammer weiterbefördert und auf einen Elektrodenkörper aufgesetzt, um eine Behandlung wie eine Plasmabehandlung durchzuführen. Dann wird das Substrat gegebenenfalls zu der Nachbehandlungskammer befördert. Das behandelte Substrat wird dann vom Vakuum-Überführroboter und vom Atmosphären-Überführroboter zu der Kassette im Kassettenblock befördert.
- Vakuumbehandlungsvorrichtungen zum Plasmaätzen eines Substrats sind zum Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-8153, der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-133532, der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-30369, der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-314729, der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-314730 und in USP 5,314,509 beschrieben.
- Bei der obigen herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung sind die Behandlungskammern und die Lade-Schleusenkammern konzentrisch oder rechteckförmig angeordnet. Zum Beispiel ist bei der in USP 5,314,509 beschriebenen Vorrichtung in der Mitte des Vakuumbehandlungsblocks ein Vakuum-Überführroboter angeordnet, um den konzentrisch drei Behandlungskammern angeordnet sind, wobei zwischen dem Vakuum-Überführroboter und dem Kassettenblock auf der Ladeseite eine Lade-Schleusenkammer und auf der Entladeseite eine Entlade-Schleusenkammer vorgesehen sind. Bei einer solchen Vorrichtung ergibt sich das Problem, dass die erforderliche Installationsfläche für die ganze Vorrichtung groß ist, da die Drehwinkel der Überführarme des Atmosphären-Überführroboters und des Vakuum-Überführroboters groß sind.
- Andererseits erfordern die Behandlungskammer im Vakuumbehandlungsblock und die Vakuumpumpe sowie andere Arten von Leitungskomponenten der Vakuumbehandlungsvorrichtung eine gewisse Wartung, wie vorgesehene und unvorhergesehene Inspektionen und Reparaturen. Es sind daher in der Regel am Vakuumbehandlungsblock Türen vorgesehen, so dass durch Öffnen dieser Türen Inspektionen und Reparaturen an der Lade-Schleusenkammer, der Entlade-Schleusenkammer, der Behandlungskammer, am Vakuum-Überführroboter und an den verschiedenen Arten von Leitungskomponenten ausgeführt werden können.
- Bei der herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung liegt ein Problem darin, dass die Installationsfläche sogar dann groß ist, wenn das zu behandelnde Substrat einen Durchmesser d von weniger als 8 Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) (etwa 200 mm) hat und die Außenabmessung Cw der Kassette etwa 250 mm beträgt. Für Substrate mit einem großen Durchmesser d von über 12 Zoll (etwa 300 mm) wird die Größe Cw der Kassette zu etwa 350 mm. Die Breite eines Kassettenblocks mit einer Anzahl von Kassetten wird daher groß. Wenn die Breite des Vakuumbehandlungsblocks auf der Basis der Breite des Kassettenblocks bestimmt wird, erfordert die gesamte Vakuumbehandlungsvorrichtung eine große Installationsfläche. Für einen vier Kassetten zum Beispiel enthaltenden Kassettenblock steigt die Breite des Kassettenblocks um wenigstens 40 cm an, wenn der Durchmesser d eines Substrats von 8 Zoll auf 12 Zoll ansteigt.
- Im allgemeinen ist, um eine große Menge von Substraten mit verschiedenen Prozessen behandeln zu können, in einer Halbleiter-Fertigungsstraße eine Anzahl von Vakuumbehandlungsvorrichtungen zum Durchführen der gleichen Prozesse in einer Bucht zusammengefasst, wobei die Beförderung zwischen den Buchten automatisch oder manuell erfolgt. Da bei einer solchen Halbleiter-Fertigungsstraße eine hohe Reinheit erforderlich ist, befindet sich die ganze Halbleiter-Fertigungsstraße in einem großen Reinraum. Ein Anstieg in der Größe der Vakuumbehandlungsvorrichtung aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der behandelten Substrate ergibt eine Vergrößerung der Installationsfläche im Reinraum, was zu einer weiteren Erhöhung der Konstruktionskosten für den Reinraum führt, der an sich bereits sehr hohe Konstruktionskosten aufweist. Wenn größere Vakuumbehandlungsvorrichtungen in einem Reinraum mit der gleichen Fläche wie vorher untergebracht werden sollen, muss die Gesamtzahl der Vakuumbehandlungsvorrichtungen verringert werden, oder der Abstand zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen muss verringert werden. Eine Verringerung der Gesamtzahl an Vakuumbehandlungsvorrichtungen im Reinraum verringert die Produktivität der Halbleiter-Fertigungsstraße und erhöht die Herstellkosten für die Halbleiter-Bauteile. Eine Verringerung des Abstandes zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen erhöht den Wartungsaufwand für die Vorrichtungen wegen des kleineren Wartungsraums für Inspektionen und Reparaturen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumbehandlungsanlage zu schaffen, die in der Lage ist, Substrate mit größerem Durchmesser aufzunehmen, wobei die Herstellkosten minimal gehalten werden.
- Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vakuumbehandlungsanlage zu schaffen, die in der Lage ist, Substrate mit größerem Durchmesser aufzunehmen, ohne dass die Wartung darunter leidet.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleiter-Fertigungsstraße für Substrate mit großem Durchmesser zu schaffen, bei der dadurch die Herstellkosten minimal gehalten werden, dass durch eine ökonomische Ausnutzung des Raumes die Anzahl der Vakuumbehandlungsvorrichtungen beibehalten wird, ohne dass die Wartung darunter leiden muss.
- Die vorliegende Erfindung schafft die in Anspruch 1 angegebene Vakuumbehandlungsanlage und das in Anspruch 3 angegebene Verfahren zu deren Betrieb.
- Trotz eines größeren Durchmessers der Substrate braucht daher die Anzahl von Vakuumbehandlungsvorrichtungen in einem Reinraum mit gegebener Größe nicht verringert zu werden. Entsprechend nimmt auch die Produktivität der Halbleiter-Fertigungsstraße nicht ab. Es ist damit möglich, eine Vakuumbehandlungsvorrichtung für Substrate mit größerem Durchmesser zu schaffen, die keine Erhöhung der Herstellkosten bewirkt und die besser zu warten ist.
- Bei der Verwendung der Vakuumbehandlungsvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße ist es möglich, eine Halbleiter-Fertigungsstraße für Substrate mit großem Durchmesser zu schaffen, bei der die Herstellkosten dadurch minimal gehalten werden, dass die erforderliche Anzahl von Behandlungsvorrichtungen beibehalten wird, was unter ökonomischer Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes und Beibehaltung einer leichten Wartung erfolgt.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Ausführungsform einer bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung. -
2 ist eine vertikale Schnittansicht des Hauptteils der Vorrichtung nach1 . -
3 ist eine Draufsicht auf den Aufbau der Vakuumbehandlungsvorrichtung in der Ebene der Linie III-III in2 . -
4 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung in der Ebene der Linie IV-IV der -
5 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Buchtbereichs in einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße. -
6 ist eine Ansicht eines Teils des Substratflusses in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße. -
7 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen der Größe des Vakuumbehandlungsblocks und der Größe des Kassettenblocks. -
8 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Wartung eines Vakuumblocks einer bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung. -
9 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. -
10 ist eine Darstellung der relativen Beziehungen für verschiedene Arten von Elementen in einer erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung. -
11 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. -
12 ist eine perspektivische Ansicht der Vakuumbehandlungsvorrichtung der13 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer anderen Ausführungsform einer bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. -
14 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. -
15 ist eine Draufsicht, die den Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. -
16 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buchtbereichs. -
17 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buchtbereichs. -
18 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße zeigt. -
19 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße zeigt. -
20 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße zeigt. -
21 ist eine Draufsicht, die den Aufbau, die den Aufbau einer bei der vorliegenden Erfindung nicht verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. -
22 ist eine Draufsicht, die den Aufbau, die den Aufbau einer bei der vorliegenden Erfindung nicht verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung zeigt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Im folgenden wird anhand von
1 bis4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung genauer beschrieben. Wie in1 gezeigt, besteht jede der Vakuumbehandlungsvorrichtungen100 aus einem Kassettenblock1 mit einer rechteckigen Blockform und einem Vakuumbehandlungsblock2 mit einer rechteckigen Blockform. In der Draufsicht hat sowohl der Kassettenblock1 als auch der Vakuumbehandlungsblock2 eine Rechteckform, und die von beiden gebildete Form ist in der Draufsicht L-förmig. Der Kassettenblock1 zeigt zum Arbeitsweg einer Halbleiter-Fertigungsstraße und erstreckt sich in der Längsrichtung des Arbeitsweges. Auf der Vorderseite des Kassettenblocks befindet sich ein Kassettentisch16 für die Aufnahme und die Abgabe einer Kassette12 mit einem Substrat von und zum Arbeitsweg sowie ein Bedienfeld14 . Der an der Rückseite des Kassettenblocks1 angeordnete Vakuumbehandlungsblock2 erstreckt sich in der zum Kassettenblock1 senkrechten Richtung und enthält verschiedene Arten von Vorrichtungen zum Durchführen von Vakuumbehandlungen sowie eine Überführvorrichtung. - Wie in
2 bis4 gezeigt, ist im Kassettenblock1 zum Befördern der Substrate und der Kassetten12 mit Substraten ein Atmosphären-Überführroboter9 vorgesehen. Die Substratkassetten12 umfassen Produkt-Substratkassetten12A ,12B ,12C und eine Dummy-Substratkassette12D . In der Nähe der Kassetten12 kann gegebenenfalls ein Orientierungsausrichter vorgesehen sein. Die Kassette12 enthält nur Produktsubstrate oder Produkt- und Dummy-Substrate. In der obersten und/oder untersten Stufe der Kassette befinden sich Substrate zum Prüfen auf fremde Substanzen und/oder der Reinigung. - Im Vakuumbehandlungsblock
2 sind eine ladeseitige Lade-Schleusenkammer4 , eine entladeseitige Entlade-Schleusenkammer5 , eine Behandlungskammer6 , eine Nachbehandlungskammer7 , eine Vakuumpumpe8 und ein Vakuum-Überführroboter10 vorgesehen. Das Bezugszeichen13 bezeichnet eine Entladungseinrichtung zum Ätzen und das Bezugszeichen14 eine Entladungseinrichtung zur Nachbehandlung (zum Veraschen). - Der Atmosphären-Überführroboter
9 ist beweglich auf Schienen92 angeordnet, die parallel zum Kassettentisch16 im Kassettenblock1 angebracht sind, damit ein Substrat3 zwischen der Kassette12 und der Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite und der Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite befördert werden kann. Der Vakuum-Überführroboter10 befördert das Substrat3 von der Ladeschleuse5 auf der Ladeseite zu der Behandlungskammer6 , und er befördert auch das Substrat3 zwischen der Behandlungskammer6 , der Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite und der Nachbehandlungskammer7 . Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Behandlung von Substraten mit einem großen Durchmesser d von über 12 Zoll (nahezu 300 mm). Wenn der Durchmesser des Substrats12 Zoll beträgt, beträgt das Außenmaß Cw der Kassette nahezu 350 mm bis 360 mm. - In der Behandlungskammer
6 werden die Substrate3 einzeln behandelt, es ist zum Beispiel eine Kammer zum Durchführen eines Plasmaätzens, sie befindet sich im Vakuumbehandlungsblock2 oben links. Die Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite und die Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite sind auf der gegenüberliegenden Seite der Behandlungskammer6 mit dem Vakuum-Überführroboter10 dazwischen angeordnet, das heißt diese beiden Kammern befinden sich im unteren Teil des Vakuumbehandlungsblocks2 . Die Nachbehandlungskammer7 ist eine Kammer zum Durchführen einer Nachbehandlung des bearbeiteten Substrats3 , wobei ein Substrat nach dem anderen behandelt wird, sie befindet sich in der Mitte des Vakuumbehandlungsblocks2 gegenüber der Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite. - Der Atmosphären-Überführroboter
9 weist einen ausfahrbaren Arm91 auf, der so konstruiert ist, dass seine Reichweite beim Ausfahren und Einziehen, während sich der Roboter auf den Schienen92 bewegt, die Kassetten12 in der Ladestation und die Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite sowie die Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite umfasst. Der Vakuum-Überführroboter10 weist einen ausfahrbaren Arm101 auf, der so konstruiert ist, dass er die Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite und die Behandlungskammer6 erreichen kann. Der Vakuum-Überführroboter10 befindet sich im Vakuumbehandlungsblock2 . Der ausfahrbare Arm101 des Vakuum-Überführroboters ist somit so angeordnet, dass seine Reichweite die Behandlungskammer6 , die Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite und die Nachbehandlungskammer7 umfasst. Der Anbringungsort der Atmosphären-Überführroboters9 kann sich auf der rechten Seite des Kassettenblocks1 befinden. - Um jede der Kassetten
12 herum ist eine Wafer-Sucheinrichtung vorgesehen, die die Substrate in jeder der Kassetten erkennt, wenn die Kassetten12 geladen sind. In den Lade- und Entlade-Schleusenkammern4 ,5 und in der Behandlungskammer6 sowie der Nachbehandlungskammer7 sind Substrathebeeinrichtungen14A ,14B vorgesehen, so dass das Substrat3 auf den ausfahrbaren Arm91 bzw.101 der Roboter übertragen werden kann. In der Behandlungskammer6 ist eine Elektrode einer Ätzentladeeinrichtung13 und ein Substrathalter14C vorgesehen. Die Substrathebeeinrichtung14B befindet sich in der Ätzentladeeinrichtung13 . Das Bezugszeichen15 bezeichnet ein ringförmiges Zugangsventil. - Im Folgenden wird die Behandlung eines Substrats in der Behandlungskammer
100 beschrieben, wobei als Beispiel ein Plasmaätzverfahren genommen wird. Zu Beginn bewegt sich der Atmosphären-Überführroboter9 im Kassettenblock1 auf den Schienen92 zum Beispiel in die Nähe der Kassette12A auf der Ladeseite, und eine (nicht gezeigte) Gabel fährt durch Ausfahren des Arms91 zu der Kassette12A hin unter das Substrat3 in der Kassette und hebt das Substrat3 an. Dann bewegt sich der Arm91 des Atmosphären-Überführroboters9 zu der Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite, deren Abdeckung offen gehalten wird, um das Substrat3 dorthin zu übertragen. Dabei bewegt sich gegebenenfalls der Atmosphären-Überführroboter9 so auf den Schienen92 , dass der ausfahrbare Arm91 die Lade-Schleusenkammer4 erreicht. - Dann wird der Substrathebemechanismus
14A betätigt, um das Substrat3 auf einen Halter in der Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite zu bringen. Nach dem Evakuieren der Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite wird der Halter abgesenkt, und der Substrathebemechanismus14A wird erneut betätigt, um das Substrat auf den Arm101 des Vakuum-Überführroboters10 zu bringen, um das Substrat längs des Übertragungsweges in der Behandlungskammer2 zu befördern, das heißt zu der Behandlungskammer6 in der Vakuumumgebung. Durch die umgekehrte Operation wird das Substrat zu einer Kassettenposition auf der Entladeseite im Kassettenblock1 gebracht. - Wenn eine Nachbehandlung erforderlich ist, wird das Substrat unter Verwendung des Arms
101 des Vakuum-Überführroboters10 zu der Nachbehandlungskammer7 befördert. In der Nachbehandlungskammer7 wird an dem Substrat, das einen Ätzprozess durchlaufen hat, eine Plasma-Nachbehandlung wie ein Veraschen durchgeführt. - In
3 ist der Weg des Arms101 des Vakuum-Überführroboters10 der Folgende, wenn sich jeweils in der Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite, der Behandlungskammer6 und der Nachbehandlungskammer7 ein Substrat und in der Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite kein Substrat befindet. Der Arm101 des Vakuum-Überführroboters10 befördert dann zuerst das eine Substrat3 in der Nachbehandlungskammer7 zu der Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite, woraufhin das Substrat3 in der Behandlungskammer6 zu der Nachbehandlungskammer7 befördert wird. Dann wird das Substrat3 in der Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite zu der Vakuumkammer6 befördert. Außerdem wird das Substrat3 in der Behandlungskammer6 zu der Nachbehandlungskammer7 befördert. Der Arm101 führt die gleichen Bewegungen wiederholt aus. - Da der Vakuum-Überführroboter
10 in der Nähe des seitlichen Endes des Vakuumbehandlungsblocks2 angeordnet ist, kann dieser leicht von einem Arbeiter inspiziert und repariert werden, so dass Wartungsarbeiten einfach auszuführen sind. -
5 zeigt die Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Buchtbereichs200 in einer Halbleiter-Fertigungsstraße mit erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtungen100 . Es sind viele L-förmige Vakuumbehandlungsvorrichtungen100 mit einem Wartungsraum203 der Größe G1 angeordnet, wobei eine Trennwand120 den Raum in einen hochreinen Raum201A und einen weniger reinen Raum201B aufteilt. Längs der Vorderseite der Kassettenblöcke1 befindet sich im hochreinen Raum201A eine automatische Überführeinrichtung202 . Im weniger reinen Raum201B sind viele Vakuumbehandlungsblöcke2 angeordnet, der Abstand zwischen diesen ist der später noch beschriebene Wartungsraum. -
6 zeigt einen Teil den Fluss der Substrate3 in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße. Am Eingang zu jedem der Buchtbereiche200 befindet sich eine Inspektionsvorrichtung206 und ein Buchtbeschicker208 . Der rückwärtige Abschnitt jedes der Buchtbereiche200 steht mit einem Wartungsweg210 in Verbindung. Am Eingang zum Wartungsweg210 befindet sich eine Luftdusche212 . Das von außen dem Buchtbeschicker208 zugeführte Substrat3 wird von einer automatischen Buchtüberführeinrichtung202 entsprechend dem Herstellprozess einem bestimmten Buchtbereich200 zugeführt, wobei eine automatische Straßenüberführeinrichtung204 verwendet wird, wie es durch Pfeile angezeigt wird. Das Substrat3 wird von der automatischen Buchtüberführeinrichtung202 zu dem Kassettenblock der Vakuumbehandlungsvorrichtung100 befördert. In der Vakuumbehandlungsvorrichtung100 wird das Substrat3 mittels des Atmosphären-Überführroboters9 und des Vakuum-Überführroboters10 vom Kassettenblock1 zum Vakuumbehandlungsblock2 befördert. Das im Vakuumbehandlungsblock2 behandelte Substrat3 wird dann wieder zu der automatischen Buchtüberführeinrichtung202 befördert und von dort zur nächsten Bucht200 . - In einer Halbleiter-Fertigungsstraße mit einer automatischen Buchtüberführeinrichtung
202 führt diese dem Kassettenblock1 für jede der Vakuumbehandlungsvorrichtungen100 vom Buchtbeschicker208 in jeder der Buchten200 die neuen Substrate (unbehandelten Wafer) zu und entnimmt die Kassetten mit den behandelten Substraten aus den Kassettenblöcken1 . - Entsprechend einem von jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen
100 ausgegebenen Anforderungssignal entnimmt die automatische Buchtüberführeinrichtung202 dem Buchtbeschicker208 der jeweiligen Bucht200 eine Kassette mit einem neuen Substrat (unbehandelten Wafer) und bewegt sich zu der Kassettenposition und hält dort an, an der sich der Kassettenblock1 der Vakuumbehandlungsvorrichtung befindet, die das Anforderungssignal ausgegeben hat. - Als Kassettenhandhabungsroboter in der automatischen Buchtüberführeinrichtung
202 wird ein Roboter mit einer Dreiachsen-Steuerfunktion für eine Drehung (θ-Achse), eine vertikale Bewegung (Z-Achse) und eine Greifoperation (φ-Achse) oder mit einer Vierachsen-Steuerfunktion für eine Drehung (θ-Achse), eine vertikale Bewegung (Z-Achse), eine Greifoperation (φ-Achse) und eine Hin- und Herbewegung (Y-Achse) verwendet. - Wenn sich an einer bestimmten Stelle im Kassettenblock
1 eine behandelte Kassette12 befindet, wird entsprechend einer von der Vakuumbehandlungsvorrichtung100 ausgegebenen Entnahmeanforderung vom Kassettenhandhabungsroboter diese Kassette12 vom Kassettenblock1 zu einem leeren Kassettenspeicherplatz in der automatischen Buchtüberführeinrichtung202 befördert und dann vom Buchtbeschicker208 an die durch die Entnahme frei gewordene Stelle eine neue Kassette12 gebracht. - Nach diesem Vorgang befördert die automatische Buchtüberführeinrichtung die entnommene Kassette
12 zum Buchtbeschicker208 und beendet ihren Betrieb und bleibt stehen, bis das nächste Anforderungssignal von einer Vakuumbehandlungsvorrichtung100 in der Bucht200 ausgegeben wird. - Wenn innerhalb kurzer Zeit mehrere Anforderungssignale von den Vakuumbe handlungsvorrichtungen
100 ,100 ... in der Bucht200 ausgegeben werden, hängt es von der Systemkonfiguration ab, ob die automatische Buchtüberführeinrichtung die Substrate gemäß der zeitlichen Reihenfolge der erhaltenen Signale befördert oder gemäß dem höheren Beförderungs-Wirkungsgrad vom Wartezustand der automatischen Buchtüberführeinrichtung202 , wobei die Beziehungen zwischen dem Zeitunterschied bei Erhalt der Signale und den Positionen der die Signale ausgebenden Vorrichtungen berücksichtigt werden. - Das Kassettenmanagement erfolgt derart, dass die Informationen über eine erhaltene und abgesendete Kassette die Nummer der Kassette und verschiedene Arten von Informationen zum Verwalten der gesamten Fertigungsstraße enthalten. Die Informationen werden zwischen der Vakuumbehandlungsvorrichtung
100 und der automatischen Buchtüberführeinrichtung202 über zum Beispiel ein optisches Kommunikationssystem ausgetauscht. - Es wird nun der Prozessfluss in der Bucht
200 beschrieben, wobei in jeder Kassette ein Substrat näher betrachtet werden soll. - Im Kassettenblock
1 befinden sich drei bis vier Kassetten11 ,12 nebeneinander auf einer Ebene in der gleichen Höhe. In jeder Kassette befindet sich eine gegebene Anzahl von Substraten, in diesem Fall von Halbleitersubstraten (Wafern) mit einem Durchmesser von 300 mm (12''). - In zwei bis drei Kassetten
12 der drei bis vier Kassetten12 befinden sich Substrate, an denen im Vakuumbehandlungsabschnitt eine bestimmte Vakuumbehandlung durchzuführen ist (unbehandelte Wafer). In der verbleibenden einen Kassette11 befinden sich Dummy-Wafer. - Der Dummy-Wafer wird zur Überprüfung auf Fremdpartikel im Vakuumbehandlungsabschnitt und/oder des Reinigungsprozesses in der Behandlungskammer in der Vakuumbehandlungszone verwendet.
- Die Kassetten
12 , die Substrate vor der Behandlung enthalten, seien die Kassetten12A ,12B ,12C . Der Inhalt an Substraten in zum Beispiel der Kassette12A wird durch eine Waferprüfeinrichtung (nicht gezeigt) geprüft. Im vorliegenden Fall sind in der Kassette12A die Substrate einzeln in vertikaler Richtung gestapelt. - Für die Waferprüfeinrichtung gibt es Einrichtungen, bei denen ein Sensor nacheinander zu den ein Substrat enthaltenden Fächern der Kassette
12A bewegt wird, und Einrichtungen, bei denen entsprechend der Fächer der Kassette12A eine Anzahl von Sensoren vorgesehen ist. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, eine Einrichtung zum Bewegen zu den einzelnen Fächern der Kassette12A vorzusehen. Es ist auch möglich, den einen Sensor einer Waferprüfeinrichtung festzuhalten und statt dessen die Kassette12A zu bewegen. - Mittels der Waferprüfeinrichtung wird geprüft, an welchen Stellen in vertikaler Richtung der Kassette
12A sich unbehandelte Substrate befinden. Wenn die Waferprüfeinrichtung von dem Typ ist, bei dem sich ein Sensor nacheinander zu den Stellen für die Substratfächer der Kassette12A bewegt, erfasst der Sensor das Substratfach der Kassette12A und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines unbehandelten Substrats im Fach, während sich der Sensor zum Beispiel von der unteren Position der Kassette12A nach oben oder von der oberen Position der Kassette12A nach unten bewegt. - Das von der Waferprüfeinrichtung ausgegebene Prüfergebnis wird zum Beispiel zum Verwalten der gesamten Vakuumbehandlungsvorrichtungen in einen Host-Computer (nicht gezeigt) für die Steuerung der Halbleiter-Fertigungsstraße eingegeben und gespeichert. Das Prüfergebnis kann auch in einen PC in einer Konsole am Kassetten eingabetisch oder in einen Host-Computer zum Steuern der Vorrichtungen über den PC eingegeben werden.
- Sodann wird in diesem Ausführungsbeispiel der Atmosphären-Überführroboter
9 in Betrieb gesetzt. Durch den Betrieb des Atmosphären-Überführroboters9 wird eines der unbehandelten Substrate in der Kassette12A aus der Kassette12A genommen. - Der Atmosphären-Überführroboter
9 weist eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen und Festhalten eines Substrats an der der zu behandelnden Oberfläche entgegengesetzten Oberfläche (Rückseite) auf. Die verwendete Aufnahmeeinrichtung umfasst eine Einrichtung zum Anlegen an die Oberfläche und Festhalten der Rückseite des Substrats, eine Einrichtung mit Nuten oder Vertiefungen zum Festhalten des Substrats und eine Einrichtung zum mechanischen Ergreifen des Umfangs des Substrats. Als Einrichtung zum Anlegen an die Oberfläche und Festhalten der Rückseite des Substrats gibt es Einrichtungen mit einer Vakuum-Ansaugfunktion und Einrichtungen mit einer elektrostatischen Anziehung. - Bei der Einrichtung zum Anlegen an die Oberfläche und Festhalten der Rückseite von Substraten mit einem Durchmesser von 300 mm (12'') ist es wichtig, die Anordnung und die Abmessungen des Halteabschnitts so zu wählen, dass sich das Substrat so wenig wie möglich durchbiegt. Zum Beispiel wird der Abstand zwischen den Halteabschnitten zu d/3 bis d/2 gewählt, wobei die Mitte des Substrats als Mittelpunkt genommen wird und d der Durchmesser des Substrats ist.
- Das Substrat wird beim Befördern von der Aufnahmeeinrichtung zu einer anderen Beförderungseinrichtung entsprechend dem Ausmaß der Durchbiegung verschoben, was zu Schwierigkeiten bei der Orientierung des Substrats führen kann.
- Bei der Einrichtung zum Anlegen an die Oberfläche und Festhalten der Rückseite des Substrats muss die Festhaltekraft ausreichend groß sein, damit sich das Substrat beim Befördern und insbesondere beim Beschleunigen und Anhalten nicht durch die dabei auftretende Trägheitskraft löst. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, gibt es Schwierigkeiten durch von der Aufnahmevorrichtung abfallende Substrate und durch Störungen in der Orientierung der Substrate.
- Die Aufnahmeeinrichtung wird zu der Position der Rückseite eines nicht behandelten Substrats gebracht, das der Kassette
12A zu entnehmen ist. Beim Einführen der Aufnahmeeinrichtung wird entweder die Kassette12A etwas abgesenkt oder die Aufnahmeeinrichtung etwas angehoben. Durch das Absenken der Kassette12A bzw. das Anheben der Aufnahmeeinrichtung wird das unbehandelte Substrat von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen und im aufgenommenen Zustand gehalten. Die Aufnahmeeinrichtung nimmt dann unter Beibehaltung dieses Zustands das Substrat aus der Kassette12A . Der Kassette12A wird so eines der unbehandelten Substrate entnommen. - Wie oben angegeben, weist der Host-Computer den Atmosphären-Überführroboter
9 an, welches unbehandelte Substrat der Kassette12A zu entnehmen ist, und steuert ihn entsprechend. - Nach jeder Entnahme eines Substrats aus der Kassette
12A werden die Informationen über die Entnahmestelle des Substrats in der Kassette12A im Host-Computer gespeichert. - Der Atmosphären-Überführroboter
9 mit einem unbehandelten Substrat in der Aufnahmeeinrichtung wird dann zu der Stelle bewegt und dort angehalten, an der das Substrat in die Lade-Schleusenkammer4 eingegeben werden kann. - Die Lade-Schleusenkammer
4 ist von der Vakuumumgebung des Vakuumbehandlungsabschnitts2 isoliert und befindet sich unter Atmosphärendruck. Das von der Aufnahmeeinrichtung am Atmosphären-Überführroboter9 gehaltene unbehandelte Substrat wird dann von der Aufnahmeeinrichtung in die Lade-Schleusenkammer4 befördert. - Zur Vorbereitung der nächsten Operation kehrt dann nach der Abgabe des unbehandelten Substrats in die Lade-Schleusenkammer
4 der Atmosphären-Überführroboter9 zu einer vorgegebenen Position zurück. - Die beschriebene Operation wird zum Beispiel vom Host-Computer angewiesen und gesteuert.
- Bei jeder Entnahme eines Substrats wird die Information über das Fach in der Kassette
12A , aus dem das unbehandelte Substrat in die Lade-Schleusenkammer4 geladen wurde, im Host-Computer gespeichert. - Die Lade-Schleusenkammer
4 , die das unbehandelte Substrat aufgenommen hat, wird dann von der Atmosphäre isoliert und evakuiert. Die Isolation der Behandlungskammer wird aufgehoben und die Lade-Schleusenkammer4 mit der Behandlungskammer verbunden, damit das unbehandelte Substrat dorthin befördert werden kann. In der Vakuumbehandlungszone erfolgt dann die vorgegebene Vakuumbehandlung. - Das Substrat, an dem die Vakuumbehandlung ausgeführt wurde (das behandelte Substrat) wird mit dem Vakuum-Überführroboter von der Vakuumbehandlungszone in die Entlade-Schleusenkammer
5 befördert. - Der Vakuum-Überführroboter weist ähnlich wie der Atmosphären-Überführroboter
9 eine Aufnahmeeinrichtung auf. Als Aufnahmeeinrichtungen können ähnliche Aufnahmeeinrichtungen wie bei dem Atmosphären-Überführroboter9 verwendet werden, ausgenommen eine Einrichtung mit einer Vakuumansaugfunktion. - Nach dem Eingeben des behandelten Substrats wird die Entlade-Schleusenkammer 5 vom Vakuumbehandlungsabschnitt
2 isoliert und der Druck in der Entlade-Schleusenkammer5 auf den Atmosphärendruck gebracht. - Die Entlade-Schleusenkammer
5 mit einem dem Atmosphärendruck entsprechenden Innendruck wird dann geöffnet. Anschließend fährt die Aufnahmeeinrichtung des Atmosphären-Überführroboters9 in die Entlade-Schleusenkammer5 und nimmt das behandelte Substrat auf. - Die Aufnahmeeinrichtung befördert das aufgenommene Substrat aus der Entlade-Schleusenkammer
5 heraus. Die Entlade-Schleusenkammer5 wird dann wieder von der Atmosphäre isoliert und evakuiert, um für die Aufnahme des nächsten behandelten Substrats bereit zu sein. - Der Atmosphären-Überführroboter
9 mit dem behandelten Substrat in der Aufnahmeeinrichtung bewegt sich zu der Stelle, von der aus das behandelte Substrat wieder in die Kassette12A zurückgebracht werden kann. - Die Aufnahmeeinrichtung wird mit dem behandelten Substrat in die Kassette
12A eingeführt. Der Host-Computer steuert die Einführposition so, dass das behandelte Substrat an die Stelle zurückkehrt, von der das Substrat ursprünglich entnommen wurde. - Nach dem Einführen der Aufnahmeeinrichtung mit dem behandelten Substrat wird die Kassette
12A angehoben oder die Aufnahmeeinrichtung abgesenkt. - Dadurch kehrt das behandelte Substrat zu der Stelle zurück und verbleibt dort, von der es ursprünglich entnommen wurde.
- Die gleiche Operation wird für die übrigen unbehandelten Substrate in der Kassette
12A ausgeführt und auch für die unbehandelten Substrate in den Kassetten12B ,12C . - Die nacheinander den Kassetten entnommenen unbehandelten Substrate sind zum Beispiel numeriert. Der Host-Computer enthält zum Beispiel Informationen darüber, welches der einem Fach in einer der Kassetten entnommenen Substrate welche Nummer hat.
- Auf der Basis solcher Informationen werden die Bewegungen eines Substrats, die Entnahme eines Substrats aus einer Kassette, das Ausführen einer Vakuumbehandlung an einem Substrat und das Zurückgeben eines Substrats in die Kassette nach der Vakuumbehandlung ausgeführt und gesteuert.
- Mit anderen Worten erfolgen die Bewegungen eines Substrats von der Entnahme bis zur Rückkehr zu der ursprünglichen Kassette in der folgenden Reihenfolge.
- (1) Prüfen einer Position in einer Kassette.
- (2) Entnahme eines Substrats aus der Kassette mit einem Atmosphären-Überführroboter.
- (3) Eingabe des Substrats in eine Lade-Schleusenkammer mit dem Atmosphären-Überführroboter.
- (4) Befördern des Substrats von der Lade-Schleusenkammer zu einer Vakuumbehandlungszone mit einem Vakuum-Überführroboter.
- (5) Ausführen einer Vakuumbehandlung in der Vakuumbehandlungszone.
- (6) Befördern des Substrats von der Vakuumbehandlungszone zu einer Entlade-Schleusenkammer mit dem Vakuum-Überführroboter.
- (7) Entnehmen des Substrats aus der Entlade-Schleusenkammer mit dem Atmosphären-Überführroboter.
- (8) Rückgabe des Substrats in die ursprüngliche Position in der Kassette mit dem Atmosphären-Überführroboter.
- Bei jeder Bewegung des Substrats in den Schritten (1) bis (8) aktualisiert der Host-Computer die Informationen über die Nummer des Substrats, das sich jeder der Stationen befindet. Der Aktualisierprozess erfolgt für jedes einzelne Substrat. Damit wird jedes der Substrate eigens verwaltet, das heißt es ist immer bekannt, welches Substrat mit welcher Nummer sich in welcher Station befindet.
- Der Zustand des Aktualisierprozesses des Host-Computers kann zum Beispiel an einem Vakuumbehandlungssystem-Steuerbildschirm angezeigt werden. Es kann dabei jede der Stationen angezeigt werden und die Nummer des Substrats, das sich dort befindet.
- Wenn eine Einstellung der Orientierung der unbehandelten Substrate erfolgt, wird dieser Schritt zwischen den Schritten (2) und (3) ausgeführt.
- Diese Verwaltung und Steuerung der Bewegung der Substrate kann auch in den Fall erfolgen, dass der Vakuumbehandlungsabschnitt
2 eine Anzahl von Vakuumbehandlungszonen aufweist. - Der Vakuumbehandlungsabschnitt
2 weise zum Beispiel zwei Vakuumbehandlungszonen auf. Die Substrate werden in Abhängigkeit von den Prozessinformationen nacheinander oder parallel behandelt. Eine Nacheinander- oder Serienbehandlung heißt, dass ein Substrat zuerst in einer Vakuumbehandlungszone bearbeitet wird und das so behandelte Substrat dann in der anderen Vakuumbehandlungszone behandelt wird. Eine Parallelbehandlung heißt, dass ein Substrat in einer Vakuumbehandlungszone behandelt wird und ein anderes Substrat in der anderen Vakuumbehandlungszone. - Bei der Serienbehandlung wird das vom Host-Computer mit einer Nummer versehene Substrat in der vorgegebenen Reihenfolge behandelt und das behandelte Substrat an die ursprüngliche Position in der Kassette zurückgebracht.
- Auch bei der Parallelbehandlung wird das behandelte Substrat an die ursprüngliche Position in der Kassette zurückgebracht, da der Host-Computer verwaltet und steuert, in welcher Vakuumbehandlungszone welches numerierte Substrat behandelt wird.
- Bei der Parallelbehandlung kann der Host-Computer verwalten und steuern, welche Vakuumbehandlungszone in Abhängigkeit vom Entnahmefach für das Substrat in der Kassette und der Nummer des Substrats verwendet wird.
- Sogar bei einer Mischung von Serien- und Parallelbehandlung kann das behandelte Substrat an die ursprüngliche Position in der Kassette zurückgebracht werden, da der Host-Computer verwaltet und steuert, in welcher Vakuumbehandlungszone und wie ein numeriertes Substrat behandelt wird.
- Beispiele für eine Anzahl von Vakuumbehandlungszonen sind eine Kombination von Zonen mit dem gleichen Plasmaerzeugungsverfahren, eine Kombination von verschiedenen Plasmaätzzonen, eine Kombination einer Plasmaätzzone mit einer Nachbehandlungszone etwa für das Veraschen, eine Kombination einer Ätzzone mit einer Schichtbildungszone und dergleichen.
- Das Dummy-Substrat in einer Kassette wird genauso behandelt wie die unbehandelten Substrate, ausgenommen die Vakuumbehandlung für die unbehandelten Substrate.
- Jede Kassette, die Aufnahmeeinrichtung für den Atmosphären-Überführroboter, die Orientierungs-Einstellstation, die Station in der Lade-Schleusenkammer, die Aufnahmeeinrichtung des Vakuum-Überführroboters, die Station in der Vakuumbehandlungszone und die Station in der Entlade-Schleusenkammer weisen jeweils eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Substrats auf.
- Als Substrat-Erfassungseinrichtung kann ein Sensor vom Kontakttyp oder vom Nichtkontakttyp verwendet werden.
- Die Kassette, die Aufnahmeeinrichtung und jede der Stationen sind Prüfpunkte für den Bewegungsvorgang der Substrate.
- Mit diesem Aufbau können, wenn zum Beispiel das Vorhandensein eines Substrats an der Aufnahmeeinrichtung des Vakuum-Überführroboters
10 festgestellt wird und das Nichtvorhandensein eines Substrats an der Station in der Vakuumbehandlungszone, sofort Schwierigkeiten aufgrund irgendeiner Ursache in der Substrat-Überführeinrichtung zwischen der Aufnahmeeinrichtung des Vakuum-Überführroboters und der Station in der Vakuumbehandlungszone festgestellt werden, und den Schwierigkeiten kann sofort geeignet begegnet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass der Durchsatz des ganzen Systems sinkt. - Auch wenn keine Substrat-Erfassungseinrichtung an den Aufnahmeeinrichtungen des Überführroboters
9 vorgesehen ist, lässt sich, wenn das Vorhandensein eines Substrats in der Station in der Lade-Schleusenkammer und das Nichtvorhandensein eines Substrats in der Station in der Vakuumbehandlungszone festgestellt wird, trotzdem feststellen, dass an der Substrat-Überführeinrichtung zwischen der Station in der Lade-Schleusenkammer und der Aufnahmeeinrichtung des Vakuum-Überführroboters oder am Vakuum-Überführroboter oder an der Substrat-Überführeinrichtung zwischen der Auf nahmeeinrichtung des Vakuum-Überführroboters und der Station in der Vakuumbehandlungszone aufgrund irgendeiner Ursache Schwierigkeiten aufgetreten sind, so dass den Schwierigkeiten sofort geeignet begegnet werden kann. Dadurch kann verhindert werden, dass der Durchsatz des ganzen Systems sinkt. - Bei eine solchen Ausführungsbeispiel er eben sich folgende Vorteile.
- (1) Da festgestellt wird, in welchem Fach in der Kassette sich ein unbehandeltes Substrat befindet, und die Bewegungen des unbehandelten Substrats durch Numerieren des unbehandelten Substrats verfolgt und gesteuert werden, kann das behandelte Substrat sicher an die ursprüngliche Position in der Kassette zurückgebracht werden.
- (2) Da auch bei einer Serienbehandlung festgestellt wird, in welchem Fach in der Kassette sich ein unbehandeltes Substrat befindet, und die Bewegungen des unbehandelten Substrats durch Numerieren des unbehandelten Substrats verfolgt und gesteuert werden, kann das behandelte Substrat auch bei einer Serienbehandlung, einer Parallelbehandlung oder einer gemischten Behandlung sicher an die ursprüngliche Position in der Kassette zurückgebracht werden.
- (3) Da festgestellt wird, in welchem Fach in der Kassette sich ein unbehandeltes Substrat befindet, und die Bewegungen des unbehandelten Substrats durch Numerieren des unbehandelten Substrats verfolgt und gesteuert werden, kann der Behandlungszustand des im Vakuumbehandlungsabschnitt behandelten Substrats einzeln und genau geprüft und verfolgt werden.
- Wenn zum Beispiel ein Fehler bei der Behandlung eines Substrats auftritt, lässt sich der Behandlungszustand durch die Informationen über das Fach in der Kassette mit dem fehlerhaften Substrat identifizieren, da der Behandlungszustand für jedes der Substrate einschließlich der Prozessbedingungen verfolgt wird. Die Ursache für das Auftreten des Fehlers lässt sich so in kurzer Zeit feststellen und entsprechend die für Gegenmaßnahmen erforderliche Zeit verkürzen.
- Die Beschreibung des obigen Ausführungsbeispiels bezieht sich zwar darauf, dass der Durchmesser des Substrats 300 mm (12'') beträgt. Die genannten Vorteile sind jedoch nicht auf diesen Durchmesser des Substrats beschränkt.
- Im folgenden wird die Wartung beschrieben.
- Fast die gesamte Wartung des Kassettenblocks
1 der Vakuumbehandlungsvorrichtung100 kann von der Vorderseite des Kassettenblocks her erfolgen, da der Kassettenblock1 der Straße der automatischen Bucht-Überführeinrichtung202 gegenüber liegt. - Bei der Wartung des Vakuumbehandlungsblocks
2 ist es jedoch erforderlich, dass ein Arbeiter den Bereich mit dem Vakuumbehandlungsblock2 von der Rückseite der Bucht her über den Wartungsweg203 oder über den Wartungsweg210 betritt. -
7 zeigt die Beziehung zwischen der Größe des Vakuumbehandlungsblocks2 und der Größe des Kassettenblocks1 . Wenn die längere Seite (Breite) des Vakuumbehandlungsblocks2 mit W1 bezeichnet wird sowie dessen kürzere Seite mit B1 und die längere Seite (Breite) des Kassettenblocks1 mit W2 sowie die kürzere Seite davon mit B2, sind die Beziehungen W1 > B1 und W2 > B2 erfüllt. Vorzugsweise ist auch die Beziehung W1 – W2 ≅ d erfüllt, wobei d der Durchmesser des Substrats ist. - Bezeichnet man den Abstand zwischen den benachbarten Kassettenblocks der Vakuumbehandlungsvorrichtungen mit G1 beschrieben wird und den zwischen den benachbarten Vakuumbehandlungsblöcken mit G2 (siehe
5 ), so wird angenommen, dass die Beziehung G1 < G2 erfüllt ist. Der Wartungsraum zwischen benachbarten Vakuumbehandlungsvorrichtungen100 lässt sich durch (W1 + G1) – W2 = MS ausdrücken. MS ist die Abmessung, die für Wartungsarbeiten erforderlich ist. Vorzugsweise ist dabei die Beziehung (W1 + G1) – W2 ≅ d erfüllt. Auch wenn der Wartungsraum203 ein Eingangsraum für den Arbeiter ist, gibt es Fälle, in denen in Abhängigkeit vom Layout des Buchtbereichs200 der Raum nicht vorgesehen ist. Auch in einem solchen Fall ist zumindest ein Installationsabstand G1 zwischen den benachbarten Vakuumbehandlungsvorrichtungen erforderlich, der Installationsabstand wird jedoch praktisch zu Null. In diesem Fall wird W1 – W2 = MS zum Wartungsraum. - Die Seitenfläche des Vakuumbehandlungsblocks
2 der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung100 ist vom Türöffnungstyp. Das heißt, es sind zwei Paare von mit Scharnieren versehenen Türen214 ,216 in der Seitenfläche bzw. der Rückseite des Vakuumbehandlungsblocks2 vorgesehen. - Um Wartungsarbeiten ausführen zu können, ist es erforderlich, dass (1) Platz dafür vorhanden ist, dass ein Arbeiter die Einrichtungen und die Leitungen von der Vorderseite und von der Rückseite her prüfen kann, dass (2) Platz dafür vorhanden ist, an den die verschiedenen Arten von Einrichtungen und Leitungen, zum Beispiel die Hauptkammer, gezogen werden können, und dass (3) Raum dafür vorhanden ist, in den die Türen geöffnet werden können. Der Wartungsraum MS beträgt daher vorzugsweise 90 bis 120 cm.
- Bei der Vakuumbehandlungsvorrichtung
100 kann ein Arbeiter leicht zur Seitenfläche und der Rückseite des Vakuumbehandlungsblocks2 gelangen. Durch Öffnen der Türen214 können die Entlade-Schleusenkammer5 , die Nachbehandlungskammer7 , der Vakuum-Überführroboter10 und die verschiedenen Arten von Leitungen und Einrichtungen inspiziert und repariert werden. Durch Öffnen der Türen216 können die Behandlungskammer6 und die Vakuumpumpe und die verschiedenen Arten von Leitungen und Einrichtungen dort inspiziert und repariert werden. - Aufgrund des Wartungsraums MS zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken
2 gibt es kein Hindernis, wenn der Arbeiter die Türen214 in der Seite für Wartungsarbeiten öffnet. Auch gibt es auf der Rückseite des Vakuumbehandlungsblocks2 genügend Platz zum Öffnen der Türen216 und zum Ausführen von Wartungsarbeiten. - In der Draufsicht ist die Vakuumbehandlungsvorrichtung
100 wie erwähnt L-förmig. Bei einer herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung800 bilden dagegen der Vakuumbehandlungsblock und der Kassettenblock insgesamt ein Rechteck, wie es in9 gezeigt ist. Die Form des Rechtecks wird auf der Basis der Form der verschiedenen Arten von Elementen gewählt, die in der Vakuumbehandlungsvorrichtung untergebracht werden, und auf der Basis der gegenseitigen betrieblichen Beziehungen zwischen den verschiedenen Arten von Elementen. Im allgemeinen ist bei der herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung, wenn der Abstand zwischen den benachbarten Kassettenblöcken mit G1 bezeichnet wird und der Abstand zwischen den benachbarten Vakuumbehandlungsblöcken mit G2, die Beziehung dazwischen G1 ≥ G2. - Ein solcher Aufbau kann verwendet werden, da die Substrate bei der herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung
800 einen Durchmesser d von nicht mehr als 8 Zoll haben. Bei einer Vorrichtung, mit der Substrate mit einem Durchmesser d von 12 Zoll behandelt werden, werden die Außenabmessungen der Kassette12 größer und folglich auch die Breite W1 des Kassettenblocks, der eine Anzahl von Kassetten12 enthält. Da die Breite (W2 ≅ W1) des Vakuumbehandlungsblocks von der Breite W1 bestimmt wird, benötigt dann die Vakuumbehandlungsvorrichtung800 mehr Platz. Bei einer größeren Breite W1, W- des Kassettenblocks und des Vakuumbehandlungsblocks müssen die Türen214 ,216 größer werden, und es ist ein großer Wartungsraum erforderlich, damit sich die Türen214 ,216 öffnen lassen. Wenn zum Beispiel die herkömmliche Vorrichtung für ein Substrat mit 12 Zoll ausgelegt wird, ist W1 = W2 = 150 cm, G1 = G2 = 90 cm, und der Wartungsraum zwischen den benachbarten Vakuumbehandlungsvorrichtung100 wird zu MS = 90 cm. Die von der Vakuumbehandlungsvorrichtung800 in jedem der Buchtbereiche effektiv belegte Fläche erhöht sich damit beträchtlich. - Anhand von
10 wird ein Beispiel für die gegenseitige Beziehung der verschiedenen Arten von Elementen in der bei der vorliegenden Erfindung verwendbaren Vakuumbehandlungsvorrichtung beschrieben. Wie dargestellt, befindet sich der Rotationsmittelpunkt01 des Arms des Vakuum-Überführroboters10 auf der rechten oder der linken Seite der Linie L-L, die die Mittelposition der Lade-Schleusenkammer4 und der Entlade-Schleusenkammer5 und die Mitte der Behandlungskammer6 verbindet, das heißt, der Rotationsmittelpunkt01 ist zum seitlichen Ende des Vakuumbehandlungsabschnitts hin verschoben. Die Nachbehandlungskammer7 ist auf der anderen Seite der Linie L-L angeordnet. Der Rotationsbereich des Arms des Vakuum-Überführroboters10 ist daher gering, und die Vakuumbehandlungsvorrichtung100 kann dadurch in der Draufsicht L-förmig gemacht werden, dass der Vakuum-Überführroboter10 in der Nähe des seitlichen Endes des Vakuumbehandlungsabschnitts angeordnet wird. Bei einem solchen Aufbau beträgt der Rotationsbereich des Arms des Vakuum-Überführroboters10 nahezu die Hälfte eines ganzen Kreises. Durch die Beschränkung des Rotationsbereichs des Arms des Vakuum-Überführroboters10 zum Befördern eines Wafers auf etwa einen Halbkreis kann ein Substrat3 durch eine etwa halbkreisförmige Bewegung des Arms zwischen der Lade-Schleusenkammer4 , der Entlade-Schleusenkammer5 , der Behandlungskammer6 und der Nachbehandlungskammer7 hin und her bewegt werden. Wie oben angegeben, ist der Rotationsbereich des Arms des Vakuum-Überführroboters10 auf etwa einen Halbkreis festgelegt, so dass die Breite W2 des Vakuumbehandlungsblocks2 klein gemacht werden kann. - Bei der Vakuumbehandlungsvorrichtung
100 wird somit der genannte Wartungsraum dadurch aufrecht gehalten, dass die Breite W2 des Vakuumbehandlungsblocks2 unter Berücksichtigung der Form der verschiedenen Arten von Elementen in der Vakuumbehandlungsvorrichtung und der gegenseitigen Beziehung der verschiedenen Elemente so klein wie möglich gemacht wird, während die Breite W1 des Kassettenblocks1 für ein Substrat mit großem Durchmesser ausgelegt ist. Dadurch kann die effektiv belegte Fläche der Vakuumbehandlungsvorrichtung100 erhöht werden. - Aufgrund des Wartungsraums MS zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken
2 gibt es kein Hindernis beim Öffnen der Türen214 an der Seite zum Ausführen von Wartungsarbeiten. Es gibt auch genügend Platz auf der Rückseite der Vakuumbehandlungsblöcke2 zum Öffnen der Türen216 und zum Ausführen von Wartungsarbeiten. - Bei der Vakuumbehandlungsvorrichtung
100 kann die Positionsbeziehung zwischen dem Vakuumbehandlungsblock2 und dem Kassettenblock1 in Längsrichtung des Kassettenblocks geändert werden. Zum Beispiel können, wie in11 und12 gezeigt, der Vakuumbehandlungsblock2 und der Kassettenblock1 so angeordnet werden, dass die Mittellinie des Vakuumbehandlungsblocks2 durch die Mitte des Kassettenblocks1 in seitlicher Richtung verläuft, der Vakuumbehandlungsblock2 und der Kassettenblock1 können mit anderen Worten so angeordnet werden, dass sich in der Draufsicht eine T-Form ergibt. Auch in der T-förmigen Anordnung gibt es den Wartungsraum MS zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken2 , so dass die Türen214 an der Seite für Wartungsarbeiten geöffnet werden können, ohne auf ein Hindernis zu stoßen. - Der Kassettenblock
1 und der Vakuumbehandlungsblock2 brauchen bei der vorliegenden Erfindung in der Draufsicht nicht exakt rechteckig zu sein, es reicht aus, wenn sie nahezu rechteckig sind, solange die Beziehung (W1 + G1) – W2 = MS praktisch eingehalten wird. Die strukturellen Elemente im Kassettenblock1 und im Vakuumbehand lungsblock2 und die Anordnungsbeziehungen der strukturellen Elemente können sich von denen in den beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden. Zum Beispiel befindet sich bei der in13 gezeigten Ausführungsform der Atmosphären-Überführroboter9 des Kassettenblocks1 zwischen der Lade-Schleusenkammer4 und der Entlade-Schleusenkammer5 des Vakuumbehandlungsblocks. In diesem Fall ist der Kassettenblock1 in der Draufsicht exakt projektionsförmig und der Vakuumbehandlungsblock2 in der Draufsicht exakt depressionsförmig, und die Vakuumbehandlungsvorrichtung100 ist insgesamt eine Kombination aus zwei Blöcken von jeweils nahezu Rechteckform, die eine T-Form bilden. Der ausfahrbare Arm91 ist dabei so ausgebildet, dass er die Kassette12 und die Lade-Schleusenkammer4 auf der Ladeseite und die Entlade-Schleusenkammer5 auf der Entladeseite erreicht, ohne dass sich der Atmosphären-Überführroboter9 auf Schienen bewegen muss, da der Atmosphären-Überführroboter9 des Kassettenblocks1 zwischen der Lade-Schleusenkammer4 und der Entlade-Schleusenkammer5 des Vakuumbehandlungsblocks angeordnet ist und sich die Kassette12 auf Schienen94 bewegen kann. Auch in diesem Fall bleibt der erwähnte Wartungsraum MS zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken2 erhalten. -
14 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vakuumbehandlungsvorrichtung100 . Die Vakuumbehandlungsvorrichtung weist neben dem Kassettenblock1 , dem Atmosphären-Überführroboter9 und der Substratkassette12 einen Kassettenablagetisch130 und eine Konsolenbox132 zum Bewerten und Untersuchen von Substraten auf. -
15 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vakuumbehandlungsvorrichtung100 . Die Vakuumbehandlungsvorrichtung ist eine T-förmige Vakuumbehandlungsvorrichtung mit einem Kassettenblock1 , einem Atmosphären-Überführroboter9 und einer Substratorientierungs-Ausrichteinheit11 . -
16 ist eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Buchtbereichs200 . Dabei ist jeweils ein Paar von L-förmigen Vakuumbehandlungsvorrichtungen100A ,100B gegeneinander unter Bildung eines Sets angeordnet, wobei zwischen den Sets immer eine Konsolenbox132 vorgesehen ist. Den Abstand G1 gibt es zwar nicht, es wird jedoch (W1 + W3) – W2 = MS zum Wartungsraum, wenn die Breite der Konsolenbox132 gleich W3 ist. Da es keinen Ab stand G1 gibt, muss die Zone20 1 mit den Vakuumbehandlungsblöcken2 von der Rückseite des Buchtbereichs200 über den Wartungsweg210 betreten werden, wenn die Vakuumbehandlungsblöcke2 gewartet werden sollen. Wenn die Zugriffszeit kurz sein soll, kann ein Abstand G1 zwischen der Konsolenbox132 und dem benachbarten Kassettenblock1 vorgesehen werden. In diesem Fall wird (W1 + W3 + G1) – W2 = MS zum Wartungsraum. -
17 ist eine Draufsicht auf einen Buchtbereich mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung. Die Vakuumbehandlungsvorrichtung100 ist durchgehend als einteilige Struktur mit Kassettentischen16A für mehrere Kassettenblöcke1 versehen, und auf einer gemeinsamen Schiene95 auf dem durchgehenden Kassettentisch bewegt sich eine Anzahl von Atmosphären-Überführrobotern9 . Zwischen dem Buchtbeschicker und den Atmosphären-Überführrobotern9 ist zum Befördern der Substrate zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken2 eine automatische Bucht-Überführeinrichtung angeordnet. In diesem Fall entspricht der Kassettenblock1 jedem der Vakuumbehandlungsblöcke2 , was so gesehen werden kann, als wenn eine Anzahl von nahezu rechteckigen Blöcken entsprechend den jeweiligen Vakuumbehandlungsblöcken2 miteinander verbunden ist. -
18 ist eine Draufsicht auf den Aufbau eines Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fertigungsstraße. Aus18 ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung100 in der Draufsicht L-förmig oder T-förmig ist und zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken2 auch dann ein ausreichender Wartungsraum MS erhalten bleibt, wenn der Abstand zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen100 . - Wenn dagegen bei der herkömmlichen rechteckigen Vakuumbehandlungsvorrichtung
800 ein ausreichender Wartungsraum erhalten bleiben soll, muss der Abstand zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen vergrößert werden. Im Ergebnis beträgt zum Beispiel die Anzahl von Vakuumbehandlungsvorrichtungen, die innerhalb der gleichen Länge der Linie angeordnet werden können, bei der herkömmlichen rechteckigen Vakuumbehandlungsvorrichtung800 nur fünf, im Vergleich mit sieben bei der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung100 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Der Unterschied von zwei Vakuumbehandlungsvorrichtungen ist groß, wenn die gesamte Halbleiter-Fertigungsstraße betrachtet wird, und stellt einen großen Unterschied bei der Anordnung einer erforderlichen Anzahl von Vorrichtungen in einem Reinraum mit gegebenen Abmessungen dar. Hinsichtlich der Beförderung eines Substrats von einer Bucht mit einer automatischen Beförderungseinrichtung zu der Bucht mit dem nächsten Prozess können mit der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung sieben Prozesse in einer Bucht ausgeführt werden, mit der herkömmlichen Vakuumbehandlungsvorrichtung jedoch nur fünf. Der Unterschied beeinflusst den Durchsatz in einer Halbleiter-Fertigungsstraße erheblich. - In manchen Fällen werden zum Teil rechteckige Vakuumbehandlungsvorrichtungen
800 verwendet. Auch in einem solchen Fall kann durch die Anordnung der erfindungsgemäßen L-förmigen oder T-förmigen Vakuumbehandlungsvorrichtung100 neben einer rechteckigen Vakuumbehandlungsvorrichtung800 ein geeigneter Wartungsraum MS zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken erhalten werden. -
19 ist eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße, in der zum Teil die erfindungsgemäße Vakuumbehandlungsvorrichtung verwendet wird. Diese Halbleiter-Fertigungsstraße weist eine automatische Straßenüberführeinrichtung204 auf und ist vom Typ einer Automatikstraße, bei dem die Beförderung der Substrate zwischen den einzelnen Buchten200A bis200N und der automatischen Straßenüberführeinrichtung204 durch einen Arbeiter erfolgt. Auch in diesem System lassen sich die gleichen vorteilhaften Auswirkungen wie bei18 erhalten. -
20 ist eine Draufsicht auf den Gesamtaufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße, in der zum Teil die erfindungsgemäße Vakuumbehandlungsvorrichtung verwendet wird. Diese Halbleiter-Fertigungsstraße weist automatische Buchtüberführeinrichtungen202 und eine automatische Straßenüberführeinrichtung204 auf und ist vom vollautomatischen Typ, bei dem die Beförderung der Substrate zwischen den einzelnen Buchten200A bis200N und der automatischen Straßenüberführeinrichtung204 ohne einen Arbeiter erfolgt. Auch in diesem Fall kann durch Anordnen der L-förmigen oder T-förmigen erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsvorrichtung100 neben der rechteckigen Vakuumbehandlungsvorrichtung800 ein geeigneter Wartungsraum MS zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken erhalten werden. - In den obigen Ausführungsbeispielen ist beschrieben worden, dass sie die Kassette und der Atmosphären-Überführroboter in atmosphärischer Umgebung befinden und der Atmosphären-Überführroboter in atmosphärischer Umgebung betrieben wird. In
21 und22 sind weitere Vakuumbehandlungsvorrichtungen gezeigt, die bei der vorliegenden Erfindung nicht verwendbar sind. Hier kann sich die Kassette12 in Vakuumumgebung befinden und der Überführroboter10 nur in Vakuumumgebung betrieben werden.21 zeigt ein Beispiel mit zwei Kassetten,22 ein solches mit drei. In beiden Fällen hat dir gesamte Vakuumbehandlungsvorrichtung T-Form. - In
21 und22 erfolgen die Entnahme eines Substrats aus der Kassette12 , die Überführung des entnommenen Substrats in die Vakuumbehandlungszone, die Überführung des Substrats aus der Vakuumbehandlungszone und die Speicherung des Substrats n der ursprünglichen Stelle in der Kassette in der Vakuumumgebung unter Verwendung des Vakuum-Überführroboters10 . Dabei ist es bezüglich des Vakuumbehandlungssysteme grundsätzlich nicht notwendig, die Lade- und Entlade-Schleusenkammern der obigen Ausführungsbeispiele vorzusehen. Dadurch verringert sich die Anzahl der vom Host-Computer nacheinander aktualisierten Datenelemente um die Anzahl der für die Lade- und Entlade-Schleusenkammern verwendeten Datenelemente. - In diesem Fall erfolgt die Prüfung des Inhalts an Substraten in der Kassette durch eine Wafer-Prüfeinrichtung in einer Vakuumumgebung. Bei einer Vorrichtung mit einer Orientierungs-Ausrichteinheit erfolgt auch diese Ausrichtung in einer Vakuumumgebung.
- Bei einer Vorrichtung mit einer Zwischenkassette zwischen der Kassette und der Vakuumbehandlungszone sind ferner ein Roboter zur Überführung des Substrats zwischen der Kassette und der Zwischenkassette sowie ein Roboter zur Überführung des Substrats zwischen der Zwischenkassette und der Vakuumbehandlungszone vorgesehen.
- Da bei einem derartigen Vakuumbehandlungssystem die Zwischenkassette hinzukommt, erhöht sich die Anzahl der vom Host-Computer nacheinander aktualisierten Datenelemente um die Anzahl der für die Zwischenkassette und den Roboter verwendeten Datenelemente.
- Bei den genannten Ausführungsformen befindet sich weiterhin die behandelte Seite der Substrate oben und das Substrat wird in der Kassette, beim Befördern und beim Behandeln in einem horizontalen Zustand gehalten. Die andere Stellung der Substrate ist jedoch kein Problem.
- Wie beschrieben, ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, eine Vakuumbehandlungsvorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, auch Substrate mit großem Durchmesser zu behandeln, ohne dass die Herstellkosten ansteigen, und die außerdem besser zu warten ist.
- Darüberhinaus ist es möglich, eine Halbleiter-Fertigungsstraße zu schaffen, die für Substrate mit großem Durchmesser ausgelegt ist, wobei ein Anstieg der Herstellkosten dadurch vermieden wird, dass die Anzahl der installierbaren Vakuumbehandlungsvorrichtungen erhalten bleibt, wobei durch die Verwendung der oben beschriebenen Vakuumbehandlungsvorrichtungen in der erfindungsgemäßen Halbleiter-Fertigungsstraße die Wartung nicht erschwert wird.
Claims (3)
- Vakuumbehandlungsanlage zur Vakuumbehandlung von Substraten in der Halbleiterfertigung mit mehreren in einer Reihe angeordneten unabhängigen Vakuumbehandlungsblöcken (
2 ), deren jeder eine Vakuumbehandlungseinrichtung zur Behandlung der Substrate in einem Vakuum und eine Überführeinrichtung (10 ) zum Überführen der Substrate innerhalb des Vakuumbehandlungsblocks (2 ) aufweist, mehreren längs der Reihe vor den Vakuumbehandlungsblöcken (2 ) angeordneten Kassettenblöcken (1 ), deren jeder einen Kassettentisch (16 ) zur Aufnahme von Substrat-Tragkassetten (12 ) bei Atmosphärendruck und eine Überführeinrichtung (9 ) zum Überführen von Substraten bei Atmosphärendruck zwischen Kassetten (12 ) auf dem Kassettentisch (16 ) und dem benachbarten Vakuumbehandlungsblock (2 ) aufweist, wobei jeder Vakuumbehandlungsblock (2 ) in Richtung längs der Reihe schmäler ist als der benachbarten Kassettenblock (1 ), wobei diese miteinander in der Draufsicht eine T- oder L-Form bilden, wobei die Anlage einen ersten Raum (201B ) aufweist, der hinter und zwischen den Vakuumbehandlungsblöcken zu deren Wartung verläuft, sowie einen zweiten Raum (201A ), in dem die Kassettenblöcke angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Raum (201A ,201B ) gegeneinander abgeschlossen sind. - Vakuumbehandlungsanlage nach Anspruch 1, in dem zweiten Raum (
201A ) eine automatische Überführmaschine (202 ) läuft, um Kassetten zu den Kassettenblöcken (2 ) und von ihnen weg zu transportieren. - Verfahren zum Betreiben einer Vakuumbehandlungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem zweiten Raum (
201A ) ein höheres Reinheitsniveau aufrecht erhalten wird als in dem ersten Raum (201B ).
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