(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キヤリヤー（３、２３）、
前記キヤリヤーへの基板の装填と取出しとをするための供給及び取出し手段（５１）、
前記キヤリヤーを前記供給及び取出し手段から反応装置へ及びこの逆方向に動かすためのターンテーブルのような輸送面、
前記キヤリヤーを反応装置（１、２１）内に出入させるためのリフト装置（１１、１２）、
前記キヤリヤーが上面に支持された、前記反応装置の入口開口部を閉鎖するためのドアプレート（２、２２）、
前記キヤリヤーの回転運動のために固定配置された駆動モーター（６、２６）を備えた、オーブン（１、２１）のような反応装置内のキヤリヤー（３、２３）上に配置されるウェーハのような基板の装填、処理及び取出しのためのシステムにおいて、
前記ドアプレートはリフト装置に恒久的に連結されておらず、ドアプレートをキヤリヤーと一緒に移動するために輸送面が構成されており、キャリヤが反応装置にある時に前記駆動モーターとキヤリヤーとの間の回転連結をもたらし、キヤリヤが反応装置から離れるように動かされる時に前記回転連結を中断するために連結手段（３４、４１、４５）が設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記反応装置の開口部（４）に、反応装置に固定的に連結された軸受部品（２８）と、反応装置に関して回転可能であるように配置されて前記ドアプレートが前記回転可能な軸受部品（２９）と一緒に回転するように前記ドアプレートに連結するために適した軸受部品（２９）とを備える軸受（２７）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
回転駆動モーターから前記回転可能な軸受部品（２９）に回転運動を伝達するための伝達手段（３２）が前記回転可能な軸受部品（２９）に連結されることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ドアプレート（２）に、ドアプレートに固定的に連結された軸受部品と、前記ドアプレートに関して回転可能であるように配置され且つキヤリヤが取り付けられた軸受部品とを備えた軸受が設けられ、該軸受にキヤリヤーが取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ドアプレートを通って伸び且つ前記軸受（７）の回転可能な軸受部品を回転駆動モーター（６）に連結するための連結手段（４１、４５）が設けられた軸（１０）を備えることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記回転駆動モーター（６）から前記軸受（７）の回転可能な軸受部品に回転運動を伝達する伝達手段（４２、４３、４４）を備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記リフト装置（１１、１２）が駆動モーター（６）を備えることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記リフト装置が垂直方向に変位可能なリフトアーム（１１）を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
本発明は、オーブンのような反応装置内のキャリヤー上に配列されるウェーハのような基板の装填、処理及び取出しシステムに関し、このオーブンは前記基板の供給手段、ターンテーブルのような輸送面、前記反応装置用の導入装置並びに前記基板用の取出し手段を備える。
この種のシステムは、ジンガーの米国特許５４０７４４９号より知られている。この特許に説明された構造においては、最大３個のキャリヤー（ボート）が回転テーブル上に配列される。キャリヤーは、内部に反応装置が配列される室を環境から密閉するガスロックの前面に設置される。ウェーハは、このガスロックを通してその正面に置かれたキャリヤーに送られる。キャリヤーが満たされた後で、オーブンの下に１位置だけ動かされ、リフト装置を使用してオーブン内に置かれる。次いで、オーブン内で処理が行われ、リフト装置がキャリヤーを外しこれを輸送面、即ちターンテーブルの上に置き換えた後、ウェーハと共にキャリヤーを冷却することができる。次いでキャリヤーは次の位置に動かされ、再びガスロックの正面に設置され、ここでこれを空にして再充填することができる。
この方法においては、オーブンにおける実際の処理時間がシステムにおける進行を定める。即ち、あるキャリヤーがオーブン内で処理している間に十分な時間があり、別のキャリヤーに装填及び取出しを許し、同時に内部にウェーハのある次のキャリヤーが最適条件下で徐冷を許される。
この方法で、１個のオーブン当たり特に大容量を達成することが可能である。
この種のシステムは有利であるが、ある種の用途に対してはオーブン内の処理中にウェーハ全体にわたる熱分布ができるだけ一様であることが要求され、一方、特に処理ガスの最適分布が正確になることが更に望まれる。これら種々の要求を満足させるために、ウェーハをキャリヤーとともに回転させる方法で配列することが提案された。米国特許５４２１８９２号による構造では、これは取扱いの問題を生ずる。
本発明の目的は、米国特許５４０７４４９号によるシステムにおいて、米国特許５４２１８９２号において説明されたようなキャリヤーと電気モーターとの間の複雑な固定的な連結を避けつつ、オーブン内でキャリヤーを回転可能に配列することである。
この目的は、前記キャリヤーに、前記キャリヤーと連結されている前記反応装置用のドアプレートを設け、前記キャリヤーの回転運動用の固定配列された駆動モーターがあり、更に駆動モーターとキャリヤーとの間の前記回転連結をさせかつ中断させる連結用手段がある上述のようなシステムにおいて達成される。
本発明は、米国特許５４２１８９２号におけるようなドアプレートとリフト装置との永久的な連結をしないというアイデアに基づく。本発明のよる装置においては、キャリヤーを有するドアプレートには、これがオーブン内に導入されるより前に半導体ウェーハが提供され、次いで、この方法で満たされたユニットが公知のリフト装置を使用してオーブン内に導入され、連結は回転連結を使った適宜の形式で行われる。次いで、キャリヤーとドアプレートとを備えたユニットがオーブンから取り出され、冷却を許され、続いてキャリヤーが空にされる。しかし、ドアプレート／キャリヤーユニットはこれが満たされている間、オーブン内に置くことができる。この方法で、特に迅速かつ効率的に作業することが可能である。ドアプレートのオーブン外の長い滞在時間のため、ドアプレートは温度上昇があまり迅速でなく、オーブンとドアプレートとの間の密閉があることを確保するために取るべき思い切った処置に対する要求は小さい。
キャリヤーの回転駆動は基本的に２種の方法で具体化できる。第１は、米国特許５４２１８９２号より知られるようにキャリヤーを回転する方法でドアプレートに配列することである。このとき、キャリヤーは、ドアプレートをキャリヤーとともにオーブン内に動かすリフト手段に連結することにより駆動され、このリフト手段にはキャリヤー用の回転駆動機構がある。この回転駆動機構は、処理作業の行われる室の外側に配列することさえできる。
別の方法によれば、ドアプレートはオーブン内に回転可能に配列され、これがオーブンに対して閉じられた後、ドアプレートが回転運動に設定される。この場合は、キャリヤーはドアプレートの固定位置に取り付けられることは勿論である。
本発明は、図面に示された２種の実施例を参照し、以下、更に詳細に説明されるであろう。
図１は本発明の第１の実施例により、半導体基板を装填し、処理し、更に取り出す方法を全体的に示す。
図２は図１によるドアプレートキャリヤーユニットの部分的に断面にした側面図を図式的に示す。
図３は図２によるアームの平面図を示す。
図４は図２による側面図を示す。そして
図５は本発明による装置の第２の実施例を線図的に示す。
図１において、１はオーブンを示す。開口部４が鎖線１３で示されたハウジング内に開口する。このハウジングの内部は、特定の雰囲気、例えば不活性Ｎ2雰囲気を維持することができる。２はドアプレートを示し、これは、アーム１１の設けられたリフト装置１２の助けにより矢印５の方向に上方に動くことができ、このため、ドアプレート２は、ウェーハ１４の与えられたキャリヤー３がその上に配列された状態で、オーブン内に動くことができる。ドアプレート２は、矢印１６で示されたように回転できるベースプレート１５上に置かれる。５１は別の室に置かれた取扱い用ロボットを示し、そのシールドは鎖線１７で示される。室１３及び１７は、ガスロックを介して互いに連結可能である。ロボット５１はクラスター配列の一部を形成する。これに関連して、例えば米国特許５４０７４４９号が参照される。
キャリヤー３のあるドアプレート２の種々の位置が、図１にＡ、Ｂ及びＣで示される。位置Ａにおいては、キャリヤー３は空であり、ウェーハ１４の充填中である。次いで、ベース板１５が位置ＡからＢ等のように回転される。このとき、問題のキャリヤー３はドアプレート２と共にオーブン１の下方に達するまで動かされ、次いでウェーハが処理される。これは、従来技術における公知の適宜の処理作業を含むことができる。次いで、ウェーハを有するキャリヤー及びドアプレートがオーブンから取り出され、ベース板１５上に置かれ、そしてこのベース板１５は１位置だけ動かされる。位置Ｃにおいて、ウェーハは冷却され、その間に満たされた次のキャリヤーがドアプレートとともにオーブン内に置かれる。次の位置において、キャリヤーは空にされ、このキャリヤーに新しいウェーハを置くことができる。
図２は、ドアプレート／キャリヤーユニットの詳細を示す。この図から、ドアプレート２には２個の軸受７が設けられ、これらはある距離だけ離され、かつその間にキャリヤー３の底板３７に連結された軸１０が伸びることが見られる。１８はシールを示し、シール１８の間に通路１９があり、この通路は上方シール１８を通過して漏れたガスを排出するために排気される。通路１９内にガスを吹き込むことも可能である。軸１０は下側にフランジ２０が設けられ、これには連結ピン４１が設けられる。
ドアプレート２に関するフランジ２０の回転は、固定用アーム４６の助けにより阻止される（図３）。後者は阻止位置（連続線）及び非阻止位置（鎖線）の両方で示される。図２及び３から見られるように、アーム１１は、自由端の領域に回転可能の板４２が設けられ、この板は歯付きベルト４３の助けにより駆動される。歯付きベルト４３は、より詳細には示されない方法で、スプライン軸４４上に配列された歯車と組み合いかつ図４に示されたモーター６の助けにより駆動される。連結時には、ピン４１が溝４５と組み合って、フランジ２０を使用する回転駆動機構を作る。固定用手段の固定を外すことは、図３に示された作動用ロッド４７の手段により制御される。正確な作動は、詳細には示されないセンサーで作用する監視用ロッド４８により監視される。
ドアプレート２がアーム１１から外されると作動用ロッド４７が作動状態にないということは、ある程度の回転の後で軸１０とドアプレート２とが常に組み合い、従ってキャリヤーは回転方向に固定された方法でこのドアプレートと組み合わせられることを意味する。作動用ロッド４７は、シリンダー４９の助けにより空気圧で作動させられる。ドアプレートの静止部分を支持するために、３個の弾性支持脚５０がアーム１１上にある。オーブンの下側に関する密閉を提供するシール５２がある。負圧がしばしば使用されるため、この特性のシールは、高温の発生を避けつつ比較的簡単に具体化することができる。
図５は、本発明による構造の変更例を示す。この図において、オーブンは２１で示され、この設計においてはキャリヤー２３及びカバー２２は互いに固定連結される。リフト装置のアーム３０への連結は、比較的単純な旋回ボール２５又は同等品により達成される。オーブンの開口部４の縁に軸受２７が設けられる。これは、上方リング２８と下方リング２９とを備える。この場合、下方リングの支持具５３に歯３２が設けられ、これが、モーター２６の歯車３３により作動させられる。支持具５３には、カバー２２に面したシール用リング３４が設けられる。更に、支持具５３とオーブン２１との間にシール３５がある。アーム３０を上方に動かすと、カバー２２は内側リング５３に押し付けられ、作られた負圧がカバーを吸引して自動的にこのリングに押し付ける。回転はモーター２６の助けにより得ることができる。
以上から、両実施例において、モーター６又は２６はクリンルームの外側で保持され、このため摩耗により生ずるダストはこのルームの外側に留まることが分かる。
以上から、キャリヤーとドアプレートとの間の永久的な連結に関する新規なアイデアの多くの変更が可能なことも分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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