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Dokumentenidentifikation DE69030667T2 23.10.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0485461
Titel SENKRECHTES WÄRMEREAKTORSYSTEM
Anmelder ASM VT, Inc., Phoenix, Ariz., US
Erfinder DEVILBISS, John, J., San Mateo, CA 94401, US;
GLAZE, James, A., Danville, CA 94526, US;
LUGOSI, Steve, Fremont, CA 94539, US;
McNAUGHTON, Allen, D., Fremont, CA 94538, US;
OZARSKI, Robert, G., Livermore, CA 94550, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69030667
Vertragsstaaten DE, FR, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 01.08.1990
EP-Aktenzeichen 909118960
WO-Anmeldetag 01.08.1990
PCT-Aktenzeichen US9004302
WO-Veröffentlichungsnummer 9102106
WO-Veröffentlichungsdatum 21.02.1991
EP-Offenlegungsdatum 20.05.1992
EP date of grant 07.05.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.10.1997
IPC-Hauptklasse C23C 16/46

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbesserters vertikales Wärmereaktorsystem zum Einsatz in Verbindung mit der Verarbeitung von Halbleiterscheiben und dergleichen.

Vertikale Wärmereaktoren (Öfen) sind im Fach bekannt, wobei diese Reaktoren für die Verarbeitung von Halbleiterscheiben sorgen.

Bei derartigen vertikalen Wärmereaktorsystemen werden sich in einer Kassette befindende Halbleiterscheiben in ein Quarzschiffchen gegeben und zur entsprechenden Verarbeitung in dem vertikalen Wärmereaktor positioniert. Zu den Problem bei der Verarbeitung von Halbleiterscheiben gehört die Tatsache, daß während verschiedenen Stufen der Verarbeitung eine Verunreinigung eintreten kann, und daß während dem Betrieb des vertikalen Wärmereaktors Verzögerungen auftreten können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes vertikales Wärmereaktorsystem zum Einsatz bei der Verarbeitung von Halbleiterscheiben vorzusehen.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden gemäß einem Aspekt der Erfindung durch ein Wärmereaktorsystem verwirklicht, bei dem es sich um ein vertikales Wärmereaktorsystem handelt, das durch folgendes gekennzeichnet ist:

eine Scheibenbearbeitungskammer, in der Halbleiterscheiben zur Verarbeitung in einem Reaktorsystem positioniert werden, und aus der verarbeitete Scheiben aus dem Reaktorsystem entfernt werden, wobei die genannte Scheibenbearbeitungskammer einen Karusselwagen aufweist, der dazu dient, die Mehrzahl der Scheiben vor und nach der Verarbeitung zu halten;

eine Prozeßkammer zur Verarbeitung der aus der genannten Scheibenbearbeitungskammer empfangenen Scheiben;

eine erste Öffnung zwischen der genannten Prozeßkammer und der genannten Scheibenbearbeitungskammer, wobei eine erste Tür zum dichten Verschluß der genannten ersten Öffnung vorgesehen ist;

eine Abkühlkammer, in der die verarbeiteten Scheiben aus der genannten Prozeßkammer abkühlen;

eine zweite Öffnung zwischen der genannten Abkühlkammer und der genannten Prozeßkammer, wobei eine zweite Tür zum dichten Verschluß der genannten zweiten Öffnung vorgesehen ist.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

Die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser Patentschrift bilden, veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Zeichnungen in Verbindung mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der Erfindung dienen.

Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht eines verbesserten vertikalen Wärmereaktorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 ein Diagramm, das die Funktionsweise des Systems aus Figur 1 veranschaulicht;

Figur 3 eine Rückansicht des Zugangs zu dem erfindungsgemäßen System;

Figur 4 eine Ansicht der Scheibenbearbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 5 eine Vorderansicht der vorliegenden Erfindung;

Figur 6 einen Transportmechanismus unter den Scheiben in getrennt entleerten Kammern bzw. Fächern gemäß der vorliegenden Erfindung;

Figur 7 eine Seitenansicht getrennter und einzeln entleerter Stationen;

Figur 8 ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Entleerungssystems; und

Figur 9 verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen verbesserten vertikalen Wärmereaktorsystems.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird in Einzelheiten bezug auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung genommen, wobei dieses Ausführungsbeispiel in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht wird.

Die Draufsicht aus Figur 1 der vorliegenden Erfindung zeigt drei Bereiche bzw. drei Stationen. Es existiert ein vorderer Bereich, der als Scheibenbearbeitungsbereich 12 bezeichnet ist. Ferner gibt es einen mittleren bzw. zentralen Bereich unterhalb der Prozeßröhre, wobei dieser Bereich die Bezeichnung Prozeßbereich 14 trägt. Des weiteren ist dahinter ein Bereich vorgesehen, der die Bezeichnung Abkühlbereich bzw. Abkühlkammer 16 trägt. In dem Scheibenbearbeitungsbereich 12 gibt es drei Hauptkomponenten. Zum einen handelt es sich dabei um den Kassetten-Karusselwagen 20, der zwölf Kassetten mit Halbleiterscheiben bis auf eine Höhe von 20 Zentimetern (acht Inch) versetzt angeordnet aufweist. Ferner sind ein Polarkoordinaten-Roboter 22 und eine Pendeleinrichtung 42 vorgesehen.

In dem Prozeßbereich bzw. in der Prozeßkammer 14 sind Trenntüren 30 vorgesehen, welche die Prozeßkammer von dem Scheibenbearbeitungsbereich 12 trennen, wobei ferner Trenntüren 32 vorgesehen sind, welche die Prozeßkammer von dem Abkühlbereich 16 trennen. Innerhalb dieses Prozeßbereichs 14 bewegt sich die Prozeßröhre an dem oberen Ende der Prozeßröhre und der Schiffchentüre 38 auf und ab.

In dem Bereich 14 werden Halbleiterscheiben eingeführt und in der Prozeßröhre nach oben transportiert, so daß keine andere Tätigkeit erfolgt, als die Halbleiterscheiben in diesen Bereich und aus diesem Bereich heraus zu führen. In dem Abkühlbereich 16 ist eine separate Pendeleinrichtung vorgesehen, welche sich in den Prozeßbereich bewegen kann, um fertige Ladungen von Halbleiterscheiben herauszunehmen und diese zurück in den hinteren Teil des Systems zu führen, wo die Scheiben abkühlen können. Jede der Kammern 12, 14, 16 weist durch die enstprechende Kammer eine horizontale Laminarströmung auf. Die ganze Wand des Systems 10 weist einen Schwebstoffilter auf, wobei es sich dabei um einen im Fach allgemein bekannten Filter handelt. Ferner sind Innengebläse vorgesehen, welche Luft ungefähr mit einer Geschwindigkeit von 30 linearen Metern in der Sekunde (100 lineare Fuß in der Minute) durch diese Kammern in eine Sammel- bzw. Rücklaufkammer blasen, wobei die Sammelkammer eine Rezirkulation der Luft ermöglicht, so daß die Luft kontinuierlich im Kreis strömen kann, wodurch die Luft bei zunehmender Rezirkulation immer sauberer bzw. reiner wird.

Der Scheibenbearbeitungsbereich 12 weist ein vollständig getrenntes Luftbehandlungs- bzw. Klimasystem auf, das heißt mit einem eigenen Filter, eigenen Kammern und einem eigenen Gebläse. Die Prozeßkammer 14 (bzw. der Prozeßbereich) und die Abkühlkammer 16 teilen sich ein Gebläse. Sie weisen an ihren Wänden separate Filter auf, wobei dieser Bereich durch das Gebläse eine Verbindung aufweist, welches beide Kammern versorgt. Diese beiden Bereiche weisen jeweils getrennte Stickstoffsysteme auf, die eine Rezirkulation oder einen Durchlauf von Luft ermöglichen, anstatt eines Durchlaufs bzw. einer Durchführung von Luft und einer einfachen Entleerung. Ein Stickstoffstrom (oder ein anderer geeigneter Strom, wie etwa Argon) kann diese Bereiche mit einer hohen Stickstoff- Strömungsgeschwindigkeit entleeren. Während der Durchführung einer Entleerung mit hoher Stickstoff-Strömungsgeschwindigkeit, wird der Auslaß durch einen Divertor bzw. Ableiter geöffnet, der es ermöglicht, daß der eintretende Stickstoff, der die Luft hinausdrückt, durch den gleichen Systemauslaß ausgelassen wird. Nach einem bestimmten Zeitraum wird die Strömungsgeschwindigkeit von einer hohen Strömungsgeschwindigkeit auf eine geringe Strömungsgeschwindigkeit reduziert, woraufhin die geringe Strömung die Entleerung des Sauerstoffs abschließt, wobei der Divertor bzw. der Abgleicher zu diesem Zeitpunkt geschlossen wird, und wobei das System 10 eine Rezirkulation des Stickstoffs vornimmt, jedoch mit der geringen Strömungsgeschwindigkeit, um entsprechende Undichtigkeiten auszugleichen, die in diesem Abschnitt des Systems gegeben sein können.

Für den Scheibenbearbeitungsbereich 12 ist ein separater Entleerungskreis vorgesehen, und ferner ist ein separater Kreis vorgesehen, der sowohl den Prozeßbereich als auch den Abkühlbereich entleert, so daß insgesamt zwei Kreise existieren. Hiermit wird festgestellt, daß es möglich ist, den Abkühlbereich 16 getrennt zu entleeren. Diese Kammern können für eine Überwachung des Sauerstoffpegels einen Monitor aufweisen, so daß der Materialfluß (bei dem Material handelt es sich um Halbleiterscheiben) durch das System gesteuert werden kann, so daß das Material nur dann aus einer Kammer in die nächste Kammer oder in die Prozeßröhre eintreten kann, wenn ein bestimmter Partialdruck des Sauerstoffs erreicht worden ist.

Bei diesem bestimmten Druck kann es sich um 200 Parts per million (ppm) handeln; unter anderen Bedingungen kann es sich bei dem Druck um zehn Parts per million oder weniger handeln.

In den Figuren 2A bis 2H ist der Materialfluß durch ein System 10 schematisch dargestellt, wobei es sich bei dem System um ein sogenanntes Kaltstartsystem handelt. Ein derartiges System ist vorher noch nie eingesetzt worden, so daß in dem System auch kein Quarzgut vorhanden ist. Als erstes muß ein Schiffchen 40 eingeführt werden. Die in dem Scheibenbearbeitungsbereich vorgesehene Pendeleinrichtung 42 kann über die Oberseite des Polarkoordinaten-Roboters 22 treten und sich bis zu der Vorderseite des Systems 10 bewegen, wobei dort eine Türe vorgesehen ist, bei der es sich um die Schiffchen- Beschickungstüre handelt. Diese Tür wird geöffnet, und von der Reinraumseite kann ein sauberes Schiffchen 40 in das System eingeführt werden. Dabei handelt es sich um ein wichtiges Merkmal, da dadurch Quarzgut auf sehr einfache Art und Weise in das System gelangen kann.

Danach wird ein sauberes Schiffchen 40 in dem System 10 plaziert, wobei dieses saubere Schiffchen 40 in den hinteren Bereich des Systems befördert wird, da verlangt wird, daß zwei Schiffchen in das System passen müssen. Das saubere Schiffchen 40 wird auf der vorderen Pendeleinrichtung 42 positioniert. Danach wird das Schiffchen in den hinteren Bereich des Scheibenbearbeitungsbereichs 12 gefahren (die erste Anordnung von Trenntüren). Die vordere Pendeleinrichtung 42 schwenkt die vordere Anordnung der Trenntüren 30 in den Prozeßbereich 14, wobei sich danach die hinteren Trenntüren 32 öffnen, und wobei sich die hintere Pendeleinrichtung 44 nach vorne in den Prozeßbereich 14 bewegt, und wobei die beiden Pendeleinrichtungen ineinandergreifende Finger 21, 23 aufweisen, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Dadurch können die beiden Pendeleinrichtungen 42, 44 in dem Prozeßbereich zusammengeführt werden, und wobei die vordere Pendeleinrichtung 42, die sowohl vertikal als auch horizontal beweglich ist, etwas nach unten fallen kann, wodurch das Schiffchen 40 auf die hintere Pendeleinrichtung 44 übertragen wird, wobei die hintere Pendeleinrichtung 44 daraufhin zurückgezogen wird und das Schiffchen in den Abkühlbereich 16 führt. Danach bewegt sich die vordere Pendeleinrichtung 42 nach vorne, und die Trenntüren 30, 32 werden geschlossen.

Zu diesem Zeitpunkt kann ein zweites Schiffchen 50 auf der ersten Pendeleinrichtung 42 plaziert werden, wobei die erste Pendeleinrichtung wiederum bis ganz zu der Vorderseite des Systems 10 geführt wird. Danach wird das zweite Schiffchen 50 in Richtung der Rückseite bzw. des hinteren Bereichs des Scheibenbearbeitungsbereichs 12 an die Ladeposition geführt. Dann kann der Polarkoordinaten-Roboter 22 mit der Aufnahme der Halbleiterscheiben beginnen, die vorher in dem Kassetten- Karusselwagen 20 plaziert worden sind, wobei diese Halbleiterscheiben herausgenommen und in Schlitze des Schiffchens 50 gegeben werden. Nachdem der Roboter 22 die Beladung des Schiffchens 50 beendet hat, öffnen sich die vorderen Trenntüren 30, und die Pendeleinrichtung 40 führt das Schiffchen 50 in die Prozeßkammer 14. Vorher wurde die Beladungstüre der Prozeßkammer 14 an deren untere Stellung nach unten geführt, wobei die Pendeleinrichtung 42 uber die Oberseite der Beladungstür greift, die auf einem Quarzpfropfen gestützt war, und wobei das Schiffchen 50 danach auf der Oberseite des Quarzpfropfens abgesetzt und zurück in den Scheibenbearbeitungsbereich 12 gezogen wird.

Danach kann die Beladungstür 38 die Ladung nach oben in den Ofen schieben bzw. drücken. Wenn die ganze Ladung nach oben in den Ofen gedrückt worden ist, wird das Schiffchen 50, das vorher in der Abkühlkammer 16 positioniert worden ist, erneut durch die beiden zusammenkommenden Pendeleinrichtungen 42, 44 nach vorne geführt, und wobei die vordere Pendeleinrichtung 42 das Schiffchen etwas anhebt und es in den Scheibenbearbeitungsbereich 12 zieht. Die Trenntüren 30, 32 werden wiederum geschlossen, und das zweite Schiffchen 50 wird mit Halbleiterscheiben aus dem Kassetten-Karusselwagen 20 vollständig beladen bzw. beschickt (ein Schiffchen weist kennzeichnenderweise 130 Schlitze auf).

Danach passiert folgendes: die Verarbeitung des zweiten Schiffchens 50 endet vermutlich entweder während oder nach dem das Schiffchen 40 nach vorne geführt worden ist und gerade mit der Beladung fertig geworden ist. Das bearbeitete Schiffchen 50 wird dann nach unten in den unteren Abschnitt des Prozeßbereichs 14 abgesenkt. Die hintere Pendeleinrichtung tritt in den Prozeßbereich 14 ein und rutscht zwischen den Pfropfen und das bearbeitete Schiffchen (das bearbeitete Schiffchen steht auf Beinen auf der Oberseite des Pfropfens), so daß die Pendeleinrichtung 42 dazwischen rutschen kann, und wobei diese Pendeleinrichtung 42 daraufhin darunter gelangt, wobei sich die Beladungstür 38 etwas mehr absenkt, wodurch das Gewicht auf die hintere Pendeleinrichtung 44 übertragen wird, und wobei die hintere Pendeleinrichtung 44 daraufhin in den Abkühlbereich 16 gezogen wird. Danach werden die hinteren Trenntüren 32 erneut geschlossen.

Die vorderen Trenntüren 30 öffnen sich, und das gerade beladene Schiffchen bewegt sich über die Oberseite der Beladungstür, wird zu der Beladungstüre geführt, wobei die Pendeleinrichtung zurückgezogen wird, und wobei sich die Beladungstür daraufhin nach oben bewegt, wodurch die zweite Ladung bzw. Beschickung in die Prozeßkammer 14 geführt wird. Sobald das in der Abkühlkammer abkühlende Schiffchen 50 eine Temperatur erreicht, auf der die Halbleiterscheiben bearbeitet werden können, wird das Schiffchen erneut durch die beiden zusammenkommenden Pendeleinrichtungen 42, 44 von der hinteren Pendeleinrichtung 44 zu der vorderen Pendeleinrichtung 42 befördert und danach in den Scheibenbearbeitungsbereich 12 geführt, in dem das Schiffchen 50 dann in die Kassetten geladen wird, aus denen es vorher beladen worden ist, wobei das Schiffchen 50 daraufhin erneut mit neuen zu verarbeitenden Halbleiterscheiben beschickt wird. Danach wiederholt sich dieser Zyklus erneut, wodurch eine kontinuierliche Verarbeitung möglich ist.

Figur 3 zeigt eine Rückansicht des Systems 10. In dieser Ansicht ist das Element 60 des Systems 10 sichtbar, welches die Heizeinrichtung und die Prozeßröhre umfaßt, wobei das Element in dieser Ansicht oben aus dem System 10 geschwenkt dargestellt ist. Dabei wird das System zur Entfernung des Elements veranschaulicht, welches einen einfachen Austausch der Quarz- Prozeßröhren nach der Säuberung ermöglicht. Das ganze Element wird dabei in dessen normalen Verarbeitungszustand festgelegt. Ein Druckluftsystem hebt das Prozeßelement um etwa 2,5 Zentimeter (ein Inch) nach oben an. Danach wird das Element auf entsprechend geeigneten Schienen zur Rückseite bzw. in den hinteren Bereich des Systems gerollt, wobei es sich bei den Schienen etwa um Thompson-Schienen handeln kann, und wenn das Element das Rollen eingestellt hat, schwenkt es nach außen, so daß es sich außerhalb des Gehäuses bzw. des Rahmens des Systems befindet, wobei es über dem System nach außen geschwenkt wird (die Quarzröhre befindet sich in dem Element).

Wenn das Element aus dem System 10 geschwenkt wird, senkt das Druckluftsystem das ganze Element nach unten auf einen Wagen oder einen Tisch ab, wobei die Quarzröhre dort von dem Flansch gelöst wird, der die Röhre in dem Element 60 hält. Danach werden die Bolzen gelöst und der Flansch entfernt, so daß die Quarzröhre aus dem Element 60 genommen werden kann. Die Quarzröhre kann danach auf dem Wagen oder auf dem Tisch liegen bleiben, und das Element 60 wird durch das Druckluftsystem angehoben, wobei die Prozeßröhre liegen bleibt, so daß sie herausgerollt werden kann. Danach wird eine neue Prozeßröhre unter das Element gerollt, das daraufhin erneut abgesenkt wird, woraufhin die Schrauben bzw. die Bolzen angezogen werden. Danach wird das Element erneut in das System gehoben und gerollt, wobei der gesamte Auswechselungsvorgang innerhalb von etwa zehn Minuten durchgeführt werden kann.

Die Art der Verbindung und der Entfernung des Elements 60 ist von dem verwendeten Prozeß abhängig (ob es sich um ein Niederdrucksystem oder um ein atmosphärisches System handelt).

Bei einem Niederdrucksystem muß ein kurzer Vakuumleitungsabschnitt entfernt werden, bevor das Eleemnt herausgezogen werden kann, und ferner müssen drei Heizeinrichtungsleitungen sowie die Thermoelemente gelöst werden. Die Röhrenverbindungen müssen unterbrochen und kurze Abschnitte aktiver Leitungen müssen verlegt werden, wobei jedoch das ganze Element herauskommt.

Bei einem Niederdrucksystem bleibt der Vakuumanschluß, der zu dem Kugelgelenk am oberen Ende der Röhre verläuft, an der Verwendungsposition, so daß ein großer Abschnitt der Vakuumröhre mit dem Element herauskommt,und wenn das Element abgesenkt wird, wird diese hintere Verbindung unterbrochen. Dies bedeutet, daß es nicht notwendig ist, über die Oberseite des Systems zu steigen, um die hintere Verbindung von dem Kugelgelenk zu lösen. Dies kann nach der entsprechenden Absenkung zur Wartung durchgeführt werden. Bei einem atmosphärischen System existiert an dieser Stelle kein Vakuumanschluß, jedoch müssen die Ausstoßleitungen gelöst werden (diese befinden sich an einer Schlauchleitung). Dieses System wird ebenfalls herausgeführt und abgesenkt, wobei danach die Verbindung auf der Oberseite für die Ausstoßleitung unterbrochen werden kann.

Aus der Ansicht der Rückseite aus Figur 3 ist ferner ersichtlich, daß in der Mitte oder auf einer Seite der Rückseite eine Tür vorgesehen ist, die axial mit der hinteren Pendeleinrichtung ausgerichtet ist. Bei vorhandenem Quarzgut, wie etwa wenn das Schiffchen oder der Pfropfen verunreinigt werden, ist eine einfache Entfernung aus dem System dadurch möglich, daß die Pendeleinrichtung eingeführt wird, das Schiffchen aufnimmt, es zu der Rückseite des Systems führt, wo die hintere Türe geöffnet und das verunreinigte Quarz herausgenommen wird. Sowohl das Schiffchen als auch der Pfropfen können zur Herausnahme an diese hintere Station geführt werden.

Ein Hauptproblem liegt in der Entfernung der Partikelquellen sowie in der Entfernung etwaiger Partikel, die in dem Bereich erzeugt werden, in dem die Halbleiterscheiben offenliegen können. Die Laminarströmung 70 in dem System 10 dient dazu, reinraumartige Strömungen vorzusehen, welche etwaige Partikel entfernen bzw. ableiten. Alle Mechanismen in dem System sind auf eine bestimmte Art und Weise isoliert, um unterstützend dabei zu wirken, Partikel zu entfernen, welche die Halbleiterscheiben erreicht haben, sowie es zu vermeiden, daß Partikel die Halbleiterscheiben erreichen. Zum Beispiel ist in der Abbildung aus Figur 5 (Vorderansicht) dargestellt, daß sich der Elevatormechanismus, der die Beladungstüre sowie das Prozeßschiffchen in die Prozeßkammer anhebt, in dem Auslaßmechanismus befindet (in der Auslaßkammer). Ferner befindet sich der Motor unterhalb des Systems, so daß die Laminarströmungsluft von dem Reinigungsfilter über die Halbleiterscheiben in die Rückleitung fließt. Die Mechanismen befinden sich in der Rückleitung, so daß etwaige Partikel, die dort durch die mechanische Bewegung erzeugt werden können, von den Halbleiterscheiben gewischt und zurück zu den Filtern befördert werden, von wo die Partikel herausgeblasen bzw. herausgeleitet werden können.

In der Darstellung aus Figur 6 (der Transportmechanismus für den Roboter in den Karusselwagen) befinden sich diese beide unterhalb des Bodens des Scheibenbearbeitungsbereichs 12 aus Figur 1. Der obere Abschnitt, in dem sich die Halbleiterscheiben befinden, weist eine Laminarströmung auf, welche von der Roboterseite in Richtung der Karusselwagenseite verläuft (wo sich die Sammelkammer befindet). Der Antriebsmechanismus für den Roboter 22 und der Antriebsmechanismus für den Karusselwagen 20 befinden sich unterhalb der Platte, welche den Karusselwagen trägt, und der Bereich in dem sich diese Mechanismen befinden, liegt in einem getrennten Auslaßbereich, so daß etwaige Partikel, die von diesen beiden Mechanismen erzeugt werden, von dem Scheibenbearbeitungsbereich weggesaugt und getrennt ausgestoßen werden.

In Figur 6 sind die Umrisse des Roboters und des Motorantriebs für den Karusselwagen dargestellt, die sich unterhalb der Beladungsebene befinden.

Die Abbildung aus Figur 7 zeigt im Profil eine Seitenansicht, aus der die drei Bereiche des Systems ersichtlich sind. Der Scheibenbearbeitungsabschnitt 12 (der in der Darstellung aus Figur 7 ganz rechts dargestellt ist) ist ohne den Laminarströmungsabschnitt dargestellt, der sich über dem Karusselwagen befindet. Die Prozeßröhre 13 ist in Umrissen abgebildet, wobei sich ein Schiffchen 40 und ein Pfropfen in der Röhre befinden, und wobei die Elementisolierung und die Heizspule die Röhre umgeben. In der Darstellung handelt es sich um ein Niederdrucksystem, wobei das Vakuum das System 10 an der Oberseite verläßt. Ganz links in der Abbildung ist die Abkühlkammer 16 dargestellt, wobei deren Pendeleinrichtung im Profil abgebildet ist. Aus der Abbildung wird deutlich, daß der Prozeßbereich 14 in der Mitte viel tiefer ist als die beiden anderen Bereiche 12, 16, um es zu ermöglichen, daß die Beladungstür auf eine untere Stufe abgesenkt werden kann, so daß das Prozeßschiffchen oben auf den Pfropfen gesetzt werden kann.

In diesen Systemen werden zwei grundlegend verschiedene Arten von Schiffchen eingesetzt. Für bestimmte Prozesse wird eine bestimmte Art von Schiffchen eingesetzt, die als Käfigschiffchen bezeichnet wird. Bei einem. Käfigschiffchen umgibt eine zylindrische Quarzröhre ein ansonsten herkömmliches Schiffchen. Das zylindrische Schiffchen ist in zwei Hälften geteilt, wobei das Schiffchen für die Beladung von Halbleiterscheiben geöffnet werden muß.

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen Käfigschiffchen- Entfernungs- bzw. Öffnungsmechanismus, und wenn das Schiffchen mit dem das Schiffchen umgebenden Käfig in den Scheibenbearbeitungsbereich bewegt wird, schwenkt ein Armmechanismus und gelangt unter die vordere Hälfte des Käfigs, hebt diese an und stellt eine Verbindung mit dem Käfig her, wobei der Arm danach so schwenkt, daß das Schiffchen geöffnet wird, wobei danach Halbleiterscheiben in das Käfigschiffchen geladen bzw. aus diesem entnommen werden können.

Wenn das System gemäß der Darstellung aus Figur 4 normal installiert wird, so daß die Vorderseite bündig mit der Reinraumwand ist, kann über die Vorderseite des Systems eine Laminarströmungshaübe hinzugefügt werden. Die normalerweise die Vorderseite darstellende Seite wird danach ungefähr um 46 Zentimeter (18 Inch) nach hinten bewegt, und vor dem System wird eine gestufte Laminarhaube hinzugefügt, um einen Raum für die Stapelung von Kassettenträgern vorzusehen, so daß der Kassettenträger in dieser Laminarströmung an der Vorderseite des Systems auf einer Stufe an der Vorderseite angeordnet werden und zur Einführung in den Karusselwagen geöffnet werden kann.

Gemäß der Darstellung aus Figur 4 sieht der Karusselwagen 20 gleichzeitig drei Kassetten an der Vorderseite des Systems vor, und wenn die Türe offen ist, wird die Bedienungsperson aufgefordert, eine der drei vorliegenden Kassetten einzuführen oder herauszunehmen.

In Figur 4 ist ein System für Rechtshänder abgebildet. Ein solches System für Rechtshänder ist durch die Seite definiert, in die die Kassetten geladen werden. Spiegelbildlich angeordnete Systeme können ebenfalls vorgesehen werden. Ein Zugang ist nur von einer Seite des Systems sowie von hinten erforderlich. Bei spiegelbildlichen Systemen ist es somit möglich, die beiden Systeme nebeneinander angrenzend anzuordnen, wodurch der für die Installation und den Betrieb erforderliche Platzbedarf verringert werden kann. Auf der Vorderseite des Systems ist ein Tast-Bildschirm vorgesehen, bei dem eine Elektrolumineszenzanzeige eingesetzt wird, über die alle Funktionen des Systems gesteuert werden können, wozu die Prozeßanweisungen und die Systenanweisungen gehören, welche den Ablauf der Lade-, der Entlade- und der Entleerungszyklen bestimmen. Die Entleerungszyklen können über dieses Bedienungsfeld vollständig programmiert werden, so daß eine Entleerung der einzeln entleerbaren Kammern zu dem Zeitpunkt und in dem Ausmaß möglich ist, wie dies auf dem Tast-Bildschirm auf der Vorderseite eingegeben worden ist.

In der Abbildung aus Figur 8 (trägt die Bezeichnung Schema eines Entleerungssystems für einen verbesserten vertikalen Wärmereaktor) wird die geometrische Tiefe veranschaulicht, die für die Laminarströmung und für das Entleerungssystem eingesetzt wird. Darin sind die verschiedenen Elemente mit Bezugsziffern versehen und beschrieben, und bei den Kammern handelt es sich um zwei getrennte Kreise, die eine ziemlich ähnliche Funktionsweise aufweisen, mit dem Unterschied, daß der die Prozeßkammer aufweisende Kreis ein Element aufweist, bei dem es sich um einen Wärmeaustauscher handelt.

Das Entleerungssystem für einen verbesserten vertikalen Wärmereaktor aus Figur 8 kann mit zwei Entleerungssystemen gestaltet werden. Bei dem einen handelt es sich um ein Entleerungssystem für das Scheibenbearbeitungsmodul, während es sich bei dem anderen um ein Entleerungssysten für das Ofenmodul handelt. Die beiden Entleerungssysteme weisen das gleiche Konzept jedoch unterschiedliche Geometrien auf.

Beide Entleerungssysteme müssen fünf ppm-Sauerstoffpegel vorsehen und in den bezeichneten Hüllen eine Laminarströmung von mindestens 24 linearen Metern in der Minute (80 lineare Fuß in der Minute) vorsehen. Die Strömungsrichtung muß in beiden Systemen die gleiche sein.

Gemäß der Darstellung aus Figur 8 weisen beide Entleerungssysteme die folgenden Komponenten auf. Zu diesen Komponenten gehören ein Gebläse, ein VLSI-Filter, ein Strömungsdivertor, ein Divertor-Betätigungsglied, ein Hauptströmungsventil, ein Nebenstromventil, eine Einlaßkammer, eine Auslaßkammer, eine Röhrenleitung, ein Strömungssensor und ein Wärmeaustauscher. Die bei der Konstruktion eines Entleerungssystems verwendeten Materiale müssen zu der Reinraumkategorie 1 kompatibel sein. Das zu verschließende Entleerungssystem muß in Wasser einem Druckunterschied von zwei widerstehen können. Die Wärmebelastung des Entleerungssystems wird durch die Entfernungsfrequenz des Schiffchens geregelt. Die Konstruktion ermöglicht eine Rezirkulation des Spülgases.

Wenn sich die Prozeßbelastung verringert, wird von dem System eine große Wärmemenge abgestrahlt, die von dem System weggeleitet werden muß. Der Wärmeaustauscher (bei dem es sich um einen wassergekühlten Wärmeaustauscher handelt) entzieht die Wärme, die in herkömmlicheren Systemen ansonsten dadurch abgeleitet wird, daß Luft darüber geleitet und danach ausgelassen wird. Aufgrund der Fähigkeit dieses Systems, Stickstoff oder Luft rezirkulieren zu können, muß die rezirkulierte Luft bzw. der rezirkulierte Stickstoff abgekühlt werden. Dies erfolgt durch den Wärmeaustauscher. Das Divertorventil ermöglicht es, daß die Strömung entweder rezirkuliert oder aus dem System ausgelassen wird.

In der Abbildung aus Figur 9 (die die Bezeichnung Ansichten des verbesserten vertikalen Wärmereaktors trägt) sind die verschiedenen Ansichten des Systems 10 dargestellt. Auf der linken Seite (Figur 9A) ist die nicht zugängliche Seite dargestellt, auf der sich eine Mehrzahl von Tafeln bzw. Platten befinden, die an Stellen festgeschraubt sind, an denen normalerweise kein Zugang zu erwarten ist. Das System ist so gestaltet, daß von dieser Seite kein Zugang erforderlich ist. Bei einer Betrachtung des Profils des Systems ist erkennbar, daß das System an der Reinraumwand niedriger ist als weiter hinten im Wartungsbereich. Die Penetration durch die Wand weist eine Höhe von 2,6 Metern (104 Inch) auf, wobei unter dem System ein Zwischenraum von zehn Zentimetern (4 Inch) vorgesehen ist, der dazu dient, eine Eignung für solche Reinräume vorzusehen, bei denen eine Strömung unter den Systemen erforderlich ist.

Näher an dem hinteren Bereich des Systems beträgt die Höhe 2,9 Meter (115 Inch), wobei unter dem System eine Zugangshöhe von vier Inch vorgesehen ist. Das System überschreitet an keiner Stelle die Höhe von 2,9 Metern (115 Inch). Die Gasleitungen müssen von der Oberseite in die Gasvorrichtung eintreten, und der Ofenluftabzug sowie die Einlässe treten ebenfalls durch die Oberseite ein, so daß die Verbindungen bzw. Anschlüsse mit den Hauseinrichtungen über dem System vorgenommen werden.

Die Abbildung der nächsten Figur (Figur 9B) zeigt die vordere Reinraumseitenansicht sowie die Beite des Systems (die etwa 1,2 Meter (46 Inch) beträgt, wobei die Breite einschließlich Rahmen und den an der Verwendungsposition angebrachten Verkleidungsplatten ungefähr 1,2 Meter (48 Inch) beträgt). Ferner sind die beiden Türen sichtbar, die sich vor dem System befinden. Das System ist in Rechtsausführung dargestellt, wobei eine Kassetten-Ladetür vorgesehen ist, die nach außen schwenken kann, wobei aus dieser Ansicht ersichtlich ist, an welcher Position die Kassetten normalerweise eingeführt werden.

An der Stelle, an der die sauberen Schiffchen normalerweise in das System eingeführt werden, befindet sich eine linksgängige Tür. In der Ansicht der Zugangsseite (Figur 9C) ist der Bereich dargestellt, in dem sich das Gasfeld in dem System befindet. In der ganz rechts dargestellten Ansicht (Figur 9D) ist die Rückseite abgebildet, wobei sich die Zugangstüre 48 für die Herausnahme der Schiffchen auf der rechten Seite befindet, während auf der linken Seite der Verteilerkasten angeordnet ist. Des weiteren ist ein Rechteck abgebildet, welches die Position bezeichnet, an der ein Steuerpult angebracht werden kann, so daß das Steuerungssystem entweder von der Rückseite oder von der Vorderseite bedient werden kann. Die Bedienung kann immer nur von einer Seite erfolgen, so daß ein Schalter entweder das vordere Steuerpult oder das hintere Steuerpult auswählt. Ferner kann eine Fernsteuerung auf einer Karte vorgesehen sein.


Anspruch[de]

1. Vertikales Wärmereaktorsystem, das durch folgendes gekennzeichnet ist:

eine Scheibenbearbeitungskammer (12), in der Halbleiterscheiben zur Verarbeitung in einem Reaktorsystem positioniert werden, und aus der verarbeitete Scheiben aus dem Reaktorsystem entfernt werden, wobei die genannte Scheibenbearbeitungskammer einen Karusselwagen (20) aufweist, der dazu dient, die Mehrzahl der Scheiben vor und nach der Verarbeitung zu halten;

eine Prozeßkammer (14) zur Verarbeitung der aus der genannten Scheibenbearbeitungskammer empfangenen Scheiben;

eine erste Öffnung zwischen der genannten Prozeßkammer und der genannten Scheibenbearbeitungskammer, wobei eine erste Tür (30) zum dichten Verschluß der genannten ersten Öffnung vorgesehen ist;

eine Abkühlkammer (16), in der die verarbeiteten Scheiben aus der genannten Prozeßkammer abkühlen;

eine zweite Öffnung zwischen der genannten Abkühlkammer und der genannten Prozeßkammer, wobei eine zweite Tür (32) zum dichten Verschluß der genannten zweiten Öffnung vorgesehen ist.

2. Reaktorsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen Roboter (22) zur Übertragung der genannten Mehrzahl von Scheiben aus dem genannten Karusselwagen und zur Plazierung der Scheiben auf einem sich in der genannten Bearbeitungskammer befindenden Schiffchen (50).

3. Reaktorsystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine erste Pendeleinrichtung (42), die dazu dient, das mit den Scheiben gefüllte Schiffchen (50) von der genannten Bearbeitungskammer zu der genannten Prozeßkammer zu befördern, und mit einer zweiten Pendeleinrichtung (44), die dazu dient, das genannte mit den verarbeiteten Scheiben gefüllte Schiffchen von der genannten Prozeßkammer zu der genannten Abkühlkammer zu transportieren.

4. Reaktorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Prozeßkammer einen ersten Bereich aufweist, der sich in Verbindung mit der genannten ersten Öffnung befindet, und mit einem zweiten Bereich, der oberhalb des genannten ersten Bereichs angeordnet ist, wobei die genannte Prozeßkammer einen Ofen aufweist, der sich in dem zweiten Bereich befindet.

5. Reaktorsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Prozeßkammer ferner eine Prozeßröhre (64) und eine Ladetüreinrichtung (38) zur Aufnahme der genannten ersten Pendeleinrichtung aufweist, die das genannte Schiffchen mit den Scheiben in der genannten Bearbeitungskammer trägt, und wobei das Schiffchen nach oben in den Ofen befördert wird.

6. Reaktorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das System eine Einrichtung zum Entleeren der Kammern aufweist, wobei die genannte Bearbeitungskammer unabhängig von der Prozeß- und der Abkühlkammer entleert werden kann, wobei die genannte Einrichtung ein erstes Entleerungssystem für die genannte Bearbeitungskammer und ein zweites Entleerungssystem für die genannte Prozeßkammer aufweist.

7. Reaktorsystem nach Anspruch 1, wobei die genannte Scheibenbearbeitungskammer eine erste Öffnung umfaßt, die aus dem Reaktorsystem hinaus führt; und mit einer dritten Tür (36) zum dichten Verschluß dieser Öffnung.

8. Reaktorsystem nach Anspruch 7, wobei die genannte Abkühlkammer eine zweite Öffnung aufweist, die aus dem Reaktorsystem hinaus führt; und mit einer vierten Tür (48) zum dichten Verschluß dieser Öffnung.

9. Reaktorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die genannte Prozeßkanmer einen Ofen aufweist, in dem Scheiben verarbeitet werden, wobei der genannte Ofen eine Prozeßröhre (60) mit einer Längsachse aufweist, die sich vertikal in der genannten Prozeßkammer erstreckt.







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