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Dokumentenidentifikation DE102006029003A1 03.01.2008
Titel Waferhandhabungsvorrichtung
Anmelder Vistec Semiconductor Systems GmbH, 35781 Weilburg, DE
Erfinder Hofmann, Michael, 35452 Heuchelheim, DE
Vertreter Reichert, W., Dipl.-Phys.Univ. Dr.rer.nat., Pat.-Ass., 93047 Regensburg
DE-Anmeldedatum 24.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006029003
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse H01L 21/677(2006.01)A, F, I, 20060624, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B65G 49/07(2006.01)A, L, I, 20060624, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Waferhandhabungsvorrichtung (10) weist wenigstens eine Toolkomponente (12), ein Grundgestell (22) und einen Roboter (20) zum Bewegen der Wafer (14) auf. Um die Zugänglichkeit einer Waferhandhabungsvorrichtung (10) zu verbessern, wird der Roboter (20) an ein Koppelgestell (26) montiert und mit diesem Koppelgestell (26) unabhängig von der Toolkomponente (12) am Grundgestell (22) montiert.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Waferhandhabungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet, wobei auf einem Wafer eine Vielzahl gleicher wiederkehrenden Strukturelemente, die so genannten Dies, hergestellt wird. Mit zunehmender Integrationsdichte steigen die Anforderungen an die Qualität der auf den Wafern ausgebildeten Strukturen. Um die Qualität dieser Strukturen überprüfen und eine exakte Positionierung der Strukturen auf dem Wafer während seiner Herstellung gewährleisten sowie eventuelle Defekte finden zu können, ist das Erfordernis an die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der den Wafer handhabenden Bauteile und Prozessschritte entsprechend hoch. Außerdem sind hochreine Verarbeitungsumgebungen für die Handhabungsvorrichtungen erforderlich.

Daher wurden bereits für die Verfahren der Halbleiterverarbeitung und der hierzu erforderlichen Vorrichtungen Standards entwickelt, die dies gewährleisten sollen. Aus der DE 10 2004 008 900 A1 ist beispielsweise eine hierzu gehörige Waferhandhabungsvorrichtung bekannt, welche ein so genanntes Vorrichtungs-Front-End Modul (Equipment Front-End Module = EFEM), aufweist, welches mit Hilfe eines Roboters die Wafer aus ihren Standardtransportbehältern entnimmt und an Stationen zur Weiterbearbeitung oder zur Untersuchung der Wafer übergibt. Üblicherweise weist ein derartiges EFEM neben dem Roboter zum bewegen der Wafer weitere Komponenten, so genannten Toolkomponenten, wie insbesondere Ladekomponenten (Toolports) oder Ausrichter (Prealigner) zum Ausrichten der zuzuführenden Wafer auf. Der Roboter und die weiteren Komponenten sind fest in einem Gestell montiert, was zwar für die erstmalige exakte Positionierung des Roboters vorteilhaft ist, was sich jedoch dann nachteilig auswirkt, wenn eine gute Zugänglichkeit zum Roboter erforderlich ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Reparatur erforderlich ist, bei der dann der Roboter oder Teile nur unter ergonomisch sehr ungünstigen Bedingungen ersetzt oder Instand gesetzt werden können. Ist eine der vorhandenen Komponenten, etwa der Loadport des EFEM, dejustiert so erweist sich die bekannte Konstruktion weiterhin als nachteilig, da damit ein Einlernen (Tesching) des gesamten Systems erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Handhaben von Wafern vorzuschlagen, mit der die Verarbeitung flexibler gestaltet werden kann und die Servicefreundlichkeit verbessert ist. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass die Standzeiten für eine Vorrichtung zum Handhaben von Wafern während der Reparatur reduziert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Waferhandhabungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Waferhandhabungsvorrichtung umfasst also wenigstens eine Toolkomponente, die mit einem Toolgestell verbunden ist. Die Toolkomponente kann z.B. einen oder mehrere Loadports, einen Prealigner oder weitere Module für die Waferprozessierung der Wafervorder-, der Waferrückseite oder Waferkante enthalten. Weiterhin ist ein Grundgestell vorgesehen. Mit einem Roboter werden die Wafer bewegt, wobei der Roboter an ein Koppelgestell montiert ist. Mit dem Koppelgestell wird der Roboter unabhängig von dem Toolgestell am Grundgestell montiert.

Die unabhängige Verbindung des Koppelgestells zum Grundgestell gewährleistet, dass der Roboter als eine der zentralen Komponenten des Systems gut zugänglich bleibt. Wenn der Roboter auch seine Steuereinheit integriert hat, wird damit auch die Flexibilität des Gesamtsystems erhöht, da der Roboter dann einfach austauschbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Toolgestell mit einer Toolkomponente verbunden. Beide zusammen werden mit dem Grundgestell der Waferhandhabungsvorrichtung verbunden.

Bevorzugt wird diese Verbindung auf einfache Weise lösbar gestaltet, so dass ein einfacher und komfortabler Zugang zum Roboter und damit eine ergonomische und einfache Austauschbarkeit des Roboters und anderer Komponenten gewährleistet ist.

Insbesondere kann das Toolgestell zusammen mit der Toolkomponente schwenkbar am Grundgestell befestigt werden, so dass das Toolgestell vom Grundgestell weggeschwenkt werden kann. Ebenso ist es möglich, das Toolgestell mit dem Grundgestell so zu verbinden, dass das Toolgestell zusammen mit der Toolkomponente etwa mit Hilfe einer Schienenkonstruktion vom Grundgestell abgezogen werden kann.

Mit einer derart einfachen Lösbarkeit des Toolgestells vom Grundgestell wird die Möglichkeit geschaffen, die Waferhandhabungsvorrichtung begehen zu können, um Wartungs- und Reparaturarbeiten durchführen zu können, was sich sowohl bei der Toolgestell selbst wie auch beim Roboter vorteilhaft auswirkt.

Vorteilhaft ist an einer derartigen Konstruktion weiterhin, dass das Abschwenken oder Wegziehen des Toolgestells vom Grundgestell keinen Einfluss auf die korrekte Justage des Roboters hat, so dass dieser nach dem Wiederverbinden des Toolgestells mit dem Grundgestell nicht neu justiert werden muss. Hier ist es ausreichend, wenn lediglich die Rechtwinkligkeit der Koordinatenachsen der einzelnen Komponenten der Waferhandhabungsvorrichtung durch Justage sicher gestellt wird. Dies wiederum hat einen erheblichen zeitlichen Vorteil bei der Wiederinbetriebnahme der Waferhandhabungsvorrichtung, die dann für den neuerlichen Einsatz schneller zur Verfügung steht.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es damit möglich, ein flexibles Andocken zu gewährleisten. Außerdem wird die Zugänglichkeit auf einfache Weise verbessert. Zudem kann der erforderliche Justageaufwand verringert und damit die Rüstzeit verkürzt werden. Gleichzeitig ist eine ergonomische Handhabung auch im Reparaturfall gewährleistet, da der Roboter einfacher zugänglich ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen, bei deren Darstellung zugunsten der Übersichtlichkeit auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde.

Es zeigen im Einzelnen:

1 schematisch den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Waferhandhabungsvorrichtung;

2 schematisch ein Grundgestell in dreidimensionaler Ansicht;

3 schematisch eine dreidimensionale Ansicht einer Toolkomponente, die mit Toolgestell verbunden ist; und

4 schematisch einen Roboter mit einem Koppelgestell in dreidimensionaler Ansicht.

1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Waferhandhabungsvorrichtung 10. Dabei ist als Toolkomponente 12 ein so genannter Loadport vorgesehen, an dem ein Stapel von Wafern 14 der Waferhandhabungsvorrichtung 10. zur Verfügung stellt. Der Loadport ist mit dem Toolgestell 18 verbunden. Die Wafer 14 werden von dem Roboter 20 von dem Waferstapel wegtransportiert und auf eine Waferbearbeitungsstation 24 zum Bearbeiten oder Untersuchen der Wafer 14 transferiert. Dabei ist der Roboter 20 mit einem Koppelgestell 26 an dem Grundgestell 22 befestigt. Die Befestigung des Koppelgestells 26 ist so ausgeführt, dass diese unabhängig von der Befestigung des Toolgestells 18 am Grundgestell 22 möglich ist.

Die Verbindung des Toolgestells 18 an dem Grundgestell 22 über die Gelenke 16 ermöglicht es, das Toolgestells 18 zusammen mit dem Toolträger 12 im Bedarfsfall vom Grundgestell 22 wegzuschwenken, so dass damit eine einfache Zugangsmöglichkeit zum Roboter 20 geschaffen wird. Alternativ kann der das Toolgestell 18 auch so am Grundgestell 22 befestigt werden, dass es zusammen mit dem Toolträger 12 abgezogen werden kann. Hierzu kann insbesondere ein Schienensystem verwendet werden, das als Verschiebeeinrichtung dient. In beiden Fällen ist die Kopplung des Toolgestells 18 mit dem Grundgestell 22 allerdings so ausgeführt, dass das Toolgestell 18 zusammen mit der Toolkomponente 12 vom Grundgestell 22 so gelöst werden kann, dass die Position des Roboters 20 unverändert bleibt. Damit ist eine spätere Justage des Roboters nicht erforderlich. Wenn das Toolgestell 18 wieder an das Grundgestell 22 angebracht wird, muss somit lediglich die richtige Ausrichtung des Roboters 20 überprüft werden. Dabei gilt es das Koordinatensystem 15 (bzw. die Maschinenachsen) des Roboters 20 bezüglich der Koordinatensysteme 15 der einzelnen Komponenten auszurichten. Dies bedeutet, dass die Koordinatensysteme 15 parallel sein müssen. Der Roboter 20 selbst kann dann aus der Position eines Wafers in dem Loadport die Position der anderen Wafer lernen.

2 zeigt schematisch ein Grundgestell 22 in dreidimensionaler Ansicht. Dabei ist auf einer Seite 23 des Grundgestells 22 Raum für eine Waferbearbeitungsstation 24 vorgesehen, zu der die Wafer 14 von dem Roboter 20 transferiert werden. An das Grundgestell 22 wird an geeigneter Stelle der Roboter 20 über ein separates Koppelgestell 26 befestigt (siehe 1 und 4), mit dem der Roboter 20 verbunden ist. Die Befestigung erfolgt dabei unabhängig von den übrigen Komponenten der Waferhandhabungsvorrichtung 10 und so, dass der Roboter 20 am Grundgestell 22 justierbar ist. Mit dieser Konstruktion ist gewährleistet, dass ein ergonomischer und schneller Wechsel des Roboters 20 möglich ist, da er nun einfach zugänglich ist. Die Justage des Roboters 20 am Grundgestell 22 erfolgt jeweils relativ zu den Koordinatensystemen 15 der relevanten Toolkomponenten 12, aber immer am Grundgestell 22. Somit ist diese Justage unabhängig von Arbeiten an der Toolkomponente 12, etwa dem Loadport oder an anderen Komponenten im Toolgestell 18.

3 zeigt schematisch eine Toolkomponente 12 mit dem Toolgestell 18 in dreidimensionaler Ansicht. Die Toolkomponente 12 kann insbesondere ein Loadport, oder ein Prealigner zum Vorbereiten der definierten Zuführung der Wafer 14 zum Roboter sein. Das Toolgestell 18 ist mit geeigneten Mitteln zum lösbaren Koppeln an das Grundgestell 22 versehen. Hierzu kann beispielsweise ein Gelenk 16 zum schwenkbaren Verbinden oder eine Verschiebeeinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen werden, um das Toolgestell zusammen mit der Toolkomponente 12 unabhängig vom Roboter 20 vom Grundgestell 22 entfernen zu können. Damit ist es möglich, z.B. eine Seitenwand 21 des Toolgestells 18 so entfernbar zu gestalten, dass diese teilweise oder komplett entfernt werden kann. Arbeiten im Innern der Waferhandhabungsvorrichtung 10 oder an den Elementen im Toolgestell 18 selbst sind damit einfach auszuführen und beeinflussen nicht die Justage des Roboters 20. Grundsätzlich ist damit das Toolgestell 18 begehbar. Vorteilhaft ist hierbei allerdings, wenn sich die Seitenwand 21 des Toolgestells 18 wie eine Tür öffnen lässt. Das Öffnen der Tür an der Seitenwand 21 kann etwa über ein Interlock überwacht werden. Dies ist besonders wichtig wenn sich im Innern des Tollgestells 18 bewegliche Bauteile befinden. Dies ist allein aus Sicherheitsgründen notwendig, um die Verletzungsgefahr für einen Benutzer oder des Servicepersonals der Waferhandhabungsvorrichtung 10 zur verhindern.

4 zeigt einen Roboter 20 mit einem daran angebrachten Koppelgestell 26. Das Koppelgestell 26 umschließt den Roboter 20 und weist Befestigungspunkte 28 auf, mit denen es an dem Grundgestell 22 der Waferhandhabungsvorrichtung 10 befestigt werden kann. Da das Koppelgestell 26 dem Roboter 20 Halt gibt, kann damit der Roboter 20 direkt am Grundgestell justierbar befestigt werden. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Roboter 20 auch eine Steuerungselektronik aufweist. Denn in diesem Fall lässt sich für den jeweiligen Anwendungsfall ein spezifischer oder sogar idealer Roboter auswählen, leicht installieren und warten.

Mit der Erfindung wird eine Waferhandhabungsvorrichtung 10 geschaffen, die in zwei voneinander mechanisch unabhängige Komponenten einteilbar ist: das Koppelgestell 26 mit dem Roboter 20 und das Toolgestell 18 mit den daran befestigten Toolkomponenten 12. Mit dieser Aufteilung wird die bislang vorhandene ungünstige, unergonomische und servicefeindliche Handhabung aufgehoben, die sich insbesondere im Reparaturfall oder im Falle einer notwendigen Austauscharbeit von Komponenten bemerkbar macht.

10
Waferhandhabungsvorrichtung
12
Toolkomponente
14
Wafer
15
Koordinatensystem der Maschinen
16
Gelenk
18
Toolgestell
20
Roboter
21
Seitenwand
22
Grundgestell
24
Waferbearbeitungsstation
26
Koppelgestell
28
Befestigungspunkte


Anspruch[de]
Waferhandhabungsvorrichtung (10) bestehend aus einen Toolgestell (18) mit wenigstens einer Toolkomponente (12), einem Grundgestell (22) und einem Roboter (20) zum bewegen der Wafer (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (20) an ein Koppelgestell (26) montiert ist und mit diesem Koppelgestell (26) unabhängig vom Toolgestell (12) direkt am Grundgestell (22) montiert ist. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Toolkomponente (12) zusammen mit dem Toolgestell (18) mit dem Grundgestell (22) verbunden ist. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Toolgestellt (18) über mindestens ein Gelenk (16) mit dem Grundgestell (22) verbunden ist. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Toolgestell (18) abschwenkbar mit dem Grundgestell (22) verbunden ist. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Toolgestell (18) über eine Verschiebeeinrichtung mit dem Grundgestell (22) verbunden ist. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Toolkomponente (12) vom Grundgestell (22) wegziehbar ist. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Toolgestell (18) so mit dem Grundgestell (22) verbunden ist, dass beim Wegziehen oder Abschwenken des Toolgestells (18) vom Grundgestell (22) die Position des Roboters (20) unverändert bleibt. Waferhandhabungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seitenwand (21) des Toolgestells (18) entfernbar gestaltet ist, dass ein Zugang in Innere des Toolgestells (18) ermöglicht ist.






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