用于CVD反应器的装载模块的制作方法

用于cvd反应器的装载模块
技术领域
1.本发明涉及一种用于处理一个或多个基板或其它对象的设备，所述设备具有一个或多个处理模块，所述处理模块分别具有用于容纳基座的处理室，所述设备还具有抓取元件，用于抓取对象、例如具有基座的传输模块，所述设备还具有仓储模块，所述仓储模块具有多个可冷却或可加热的存储位、尤其基座存储位，所述设备还具有装卸闸室，所述对象、例如基座通过所述装卸闸室能够从外部转送到所述传输模块的搬运空间内，并且所述设备还具有装载模块，在装载模块内预备对象、例如基座在装载模块内能够被装载一个或多个基板。
2.本发明还涉及一种装置，所述装置由仓储模块、装卸闸室和装载模块组成，所述仓储模块具有多个可冷却的存储位，对象、例如基座通过所述装卸闸室能够从外部转送到传输模块的搬运空间内，在所述装载模块内预备对象、例如基座在所述装载模块内能够被加载或卸载一个或多个基板。
3.本发明还涉及一种用于对这种设备的cvd(化学气相沉积)反应器的处理室进行加载和卸载的方法。


背景技术：

4.文献ep 1 124 252a1描述了一种用于处理基板的设备，其具有多个处理室、装卸闸室和仓储模块。通过布置在传输模块内的抓取元件可以将基板在处理室、装卸闸室和仓储模块之间转移。多个仓储模块和装卸闸室沿竖向相叠地布置。
5.文献us 6192601 b1描述了一种设备，其具有多个cvd反应器，这些cvd反应器围绕搬运空间布置并且分别具有开口，这些开口朝向搬运空间的方向。在搬运空间内布置有抓取元件，通过抓取元件可以将基板转送到cvd反应器的处理室中。设有中间存储器，覆层的基板可以暂时存储在中间存储器内。
6.文献de 102013101777 a1描述了一种装卸cvd装置的设备。通过抓取元件可以将支承基板的基座转移到cvd反应器的处理室内并且从cvd反应器的处理室转移出。
7.文献wo 2011/138315 a1描述了一种用于存储多个基座的仓库，这些基座借助抓取元件能够转送到cvd反应器的处理室内，其中，仓库具有多个彼此相叠地布置的基座存储位。
8.文献cn 102212877 b描述了一种用于处理基座的设备，其用于将基座从基座存储位转移到cvd反应器的处理室内。
9.文献cn 207418863 u描述了一种用于储存基座的装置，其具有相叠地布置的腔室，其中，设有冷却元件，用于对腔室或布置在腔室内的基座冷却。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是，在设备所需的空间需求方面改进前述设备，并且尤其在这种设备中更简单地操作基座。
11.所述技术问题通过权利要求中提供的本发明解决，其中，从属权利要求不仅示出权利要求中所要求保护的本发明的有利的改进方案，而且也示出所述技术问题的独立的解决方案。
12.首先并且本质上建议，所述装载腔沿竖向布置在所述装卸闸室和仓储模块的上方。与所述装卸闸室和仓储模块共同构成一体式的、能够从所述传输模块分离的组合体。此外还建议，所述装载模块、装卸闸室和仓储模块沿竖向彼此相叠地布置。该设计方案的效果是，这三个部件、即装载模块、装卸闸室和仓储模块要求相同的竖立面积。这些模块所需要占据的竖立面积等于三个模块中最大的基面面积。在优选的设计方案中，装载模块布置在最上方。装载模块可以设计为手套箱。装载模块具有支撑元件，对象可以放置在支撑元件上。对象尤其是基座。基座尤其构成圆盘形的石墨板，所述基座在其上侧上可以具有用于一个或多个基板的存储位。一个或多个基板可以具有圆盘形状。存储位可以是在基座的上侧面内的凹部。基座的下侧可以构造用于优化热量传输。但是，所述基座也可以具有与圆形不同的平面轮廓，例如是多边形的。所述基座也可以具有扇形形状，使得多个基座补充成一个圆形。在这种基座设计方案中，多个基座可以同时在处理室中使用。紧邻装载模块的下方可以布置装卸闸室。但是也可以规定，紧邻装载模块的下方布置仓储模块。但是，所述仓储模块也可以布置在装卸闸室的下方。此外可以规定，仓储模块具有多个基座存储位。也可以规定，在两个基座存储位之间布置有装卸闸室。所述装卸闸室具有朝向设备外部指向的开口，所述开口可以被闸门封闭。基座可以通过所述开口从外部转送到优选具有超纯气体环境的系统中。为此，装卸闸室的空间可以通过超纯气体被冲洗并且必要时也可以被抽真空。超纯气体必要时可以被加热，使得其具有高于室温的温度。装卸闸室具有朝向搬运空间的、同样可以被闸门封闭的开口。两个闸门不能同时打开，由此所述装卸闸室满足其闸室功能。一个或多个基座存储位分别具有腔室，所述腔室朝搬运空间的方向敞开。开口不需要闸门，但是可以通过气帘被封闭。但是也可以规定，所述开口可以借助闸门被封闭。仓储模块具有调温装置、例如冷却装置，该调温装置具有例如冷却剂通道或冷却剂管路，被冷却的冷却剂流动穿过所述冷却剂通道或冷却剂管路。所述调温装置如此布置，从而通过所述调温装置可以将布置在基座存储位上的基座的热量排除。但是，通过设计为热源的调温装置也可以向基座输入热量。尤其规定，仓储模块具有多个基座存储位，其中，每个基座存储位均具有冷却元件，通过所述冷却元件可以从不知在基座存储位的腔室内的基板处排出热量。具有搬运空间的传输模块优选布置在设备的中央位置。传输模块的平面轮廓可以是多边形的平面轮廓。在传输模块的平面轮廓的一个或多个多边形边棱上邻接有一个或多个处理模块。所述处理模块分别由cvd反应器构成。但是，处理模块也可以是存储模块或清洁模块或干燥模块，在其中对象、例如基座或处理室的顶盖可以被清洁或干燥。在传输模块的平面轮廓的另外的多边形边棱上邻接有由装载模块、装卸闸室和仓储模块组成的装置。所述装置在空间上构成一个单元，所述单元为了维护目的可以与传输模块相分离。在传输模块的搬运空间内布置有抓取元件，所述抓取元件是一种由抓取头、一个或多个臂以及中央轴构成的装置，所述抓取头如此设计，使得所述抓取头可以抓取基座，所述臂相对彼此能够摆动，其中一个臂可转动地固定在中央轴上。所述抓取元件可以具有一个或多个抓取头。可以涉及教导工具。通过抓取器可以转移基座、顶板或在制造半导体层和尤其在cvd反应器中使用的其它对象。抓取元件也可以具有传感器。尤其规定，由抓取头和臂构成的装置沿竖向沿着中央轴能
够移位。中央轴可以是转轴。但是，中央轴也可以是轴承装置，在轴承装置上设有可水平移位的滑轨，所述臂中的一个支承在所述滑轨上。可以设有多个彼此相叠地布置的、被单独驱动的滑轨。所述中央轴也可以设计为为伸缩件。抓取头可以布置在多个铰接地相互连接的臂上。但是，替代铰接地相互连接的臂，所述抓取元件也可以具有可伸缩的臂或者具有线性可滑移的头部。抓取头尤其可以载物台形式地在一个平面捏或在空间内移动。抓取臂尤其具有嵌套地插入的臂元件，使得所述臂可线性地延长或者缩短。通过抓取元件的竖向位移，使得抓取头可以伸入沿竖向彼此相叠地布置的装卸闸室的开口、装载模块的开口和存储位、例如基座存储位的开口，以便通过这些开口转移基座。抓取元件可以被电子的控制装置控制。为此尤其设有电气的伺服驱动器，通过伺服驱动器可以使抓取头竖向移位和水平移位。一个或多个cvd反应器分别具有可被闸门封闭的开口，通过这些开口借助抓取元件可以将基板转送到cvd反应器的处理室内。前述的闸门同样可以被尤其电气的伺服驱动器操纵，以便封闭和打开所述开口。替代电气的伺服驱动器地，也可以使用气动的或液压的驱动器。
13.通过按照本发明的方法，可以对cvd反应器的处理室进行进行加载和卸载的方法或者附加地在一个或多个cvd反应器中实施处理过程、例如基板处理过程，使得从处理室取出的基座在取出基板之前被冷却或者在处理之前或之后被加热。基座在装载模块内能够被装载一个或多个基板。这可以手动地或自动地实现。在第一种情况下，装载腔可以设计为手套箱。在第二种情况下，在装载腔内可以设有加载自动装置。由此被装载至少一个基板的基座借助抓取元件从装载模块的开口被转移到搬运空间内。从装载模块取出的基座可以在基座存储位上被暂时存放或者被直接转送到cvd反应器的处理室内，在处理室内被基座容纳的一个或多个基板被处理。如果基座首先在基座存储位上暂时存放，则基座随后借助抓取元件被转送到处理室内，在处理室内一个或多个基板被处理。此时，在一个或多个基板上可以沉积出一个或多个覆层。在此优选涉及mocvd(金属有机化学气相沉积)过程，其中借助iii和v主族的原材料在基板上沉积出iii-v主族覆层。优选涉及gan层或其它具有ga、al、in、例如p、n或as层。在处理模块中实施的处理也可以涉及清洁过程、存储过程或淬火过程。也可以涉及“采指纹过程”，其中来自反应室的确定的数据被收集用于物理的设备状态的数字化。处理过程优选在尤其大于500℃、大于700℃或大于1000℃的第一升高温度下进行。在处理过程之后可以在处理室内实施基座的冷却。尤其规定，基座仅冷却到第二升高温度，该第二升高温度优选大于500℃。在第二升高温度下，基座通过抓取元件从处理室取出。为此，在搬运空间和与搬运空间邻接的空间中存在惰性气体环境、例如h2或n2环境。在第二升高温度下从cvd反应器取出的基座首先转送到基座存储位，在那里基座借助冷却元件被如此长时间地排出热量，直至基座达到例如不超过100℃的冷却温度。这种被冷却的基座随后可以借助抓取元件被转送到仓储模块中，在那里被覆层的基板可以从基座取出。在多个cvd反应器的多个处理室中可以分别实施相同的处理步骤。但是也规定，在多个cvd反应器中实施彼此不同的处理步骤。可以规定，被加载一个或多个基板的基座仅分别被转送到处理室中。随后，在不同的cvd反应器中一定程度上彼此平行地对多个基座的基板实施相同或不同的处理过程。
14.通过按照本发明的设备和按照本发明的方法，不仅可以转移基座。也可以转移其它部件、例如进气机构的顶板或盖板。由此，前述的实施方式在这种意义下不仅适用于基座，也适用于mocvd反应器的其它部件或用于多个基座，这些基座依次地或同时地被转送到
处理室内，在那里由基座支承的基板被热处理。尤其规定，转移环件、基板支架、处理室的壁部件或类似部件。替代cvd反应器地，也可以设置其它类型的对对象进行清洁的反应器。为此，在处理室内可以供给清洁气体，清洁气体可以发挥腐蚀性作用。通过按照本发明的设备处理的部件不仅可以是基座、顶板或其它cvd反应器的部件。也可以涉及不直接属于cvd反应器的部件、如教导工具或便携传感器，用于收集在确定时间段和维护作业期间的数据。
15.在前述的实施例中，用于存储位、尤其基座存储位的开口是敞开的。但是，这些开口也可以被闸门封闭。此外可以规定，这些开口设有气帘，使得气流设计为横向于对象的转移方向流动。存储位的腔室则通过气帘相对于搬运空间被隔离。
附图说明
16.以下结合附图阐述本发明的实施例。在附图中：
17.图1在剖切用于处理基板的设备的剖视图中示出装载模块1、传输模块2和处理模块3，并且
18.图2在剖切这种用于处理基板的设备的纵向剖视图中示出装载模块1、传输模块2和总共三个处理模块3、3’、3”。
具体实施方式
19.图2示出本发明的实施例的平面图。传输模块2具有矩形的平面图。传输模块通过矩形边棱与装载模块1相邻接并且通过另外的矩形边棱与处理模块3相邻接，所述处理模块是cvd反应器。可选地，装载模块1的另外的矩形边棱可以与图2中用虚线示出的另外的处理模块3’、3”相邻接。这些处理模块3’、3”也可以是cvd反应器。除了这种cvd反应器还可以是与素数设备相连的另外的模块，其用于处理或存储基座、盖板或类似部件，从而可以对对象进行清洁、干燥或存储。
20.图1示意性地示出与传输模块2的搬运空间22相连的装载模块1，所述装载模块布置在装卸闸室4的上方，其中，所述装卸闸室4布置在仓储模块21的上方。所述装载模块1具有支撑元件8，圆盘形的基座10可以放置支撑元件上，所述基座例如由石墨或覆层的石墨制成。在基座10上可以放置基板19。为此，在基座10的上侧具有未示出的用于分别容纳基板19的存放凹部。
21.装载模块1的装载腔18可以设计为手套箱，使得基板19能够被手动地安放在存放凹部内。在此设有开口11’，所述开口11’可以被闸门11封闭。抓取元件9的抓取头可以通过所述开口11’伸入到装载腔18内，以便获取布置在那里的基座10。
22.装卸闸室4具有可被闸门13封闭的、向外敞开的开口13’和朝搬运空间22指向的开口12’，所述开口12’能够被闸门12封闭。基座10可以借助装卸闸室4从外部放到搬运空间22内或者从搬运空间22带到外部。装卸闸室4可以借助未示出的冲洗气体装置通过惰性气体被冲洗。
23.在装载模块1的下方并且在本实施例中也在装卸闸室4的下方设有分别用于基座的由多个存储位5构成的装置。所述装置涉及具有多个基座存储位5的仓储模块21，这些基座存储位在本实施例中彼此相同地设计。每个基座存储位5具有腔室7，所述腔室7朝搬运空间22开放，支撑元件8位于所述腔室7内，基座10可以放置在所述支撑元件上并且所述支撑
元件具有调温元件6，以便对所述腔室7或布置在腔室7内的基座10进行调温。调温元件可以是冷却元件，以便对基座进行冷却。但是，调温元件也可以是加热元件，以便对基座10进行加热、尤其对基座除湿。
24.基座从基座存储位5或装载腔18取出，基座通过抓取元件9穿过开口14’被转移到处理模块3、3’、3”的内部，所述开口14’可以被闸门14封闭。在处理模块中基座10被放置在支撑元件17上，所述支撑元件17围绕竖直轴线可以被旋转，使得在处理基板时可以使基座10旋转。处理室20位于基座10的上方，所述腔室向上被处理室顶盖16限定边界。处理室顶盖16可以是在附图中未示出的、设计为莲蓬头的进气机构15的盖板。所述盖板可以同样被抓取元件抓取，以便更换盖板。盖板可以在存储位5上被暂时存储并且穿过装卸闸室4被向外运输。
25.通过在附图中以中央进气元件示出的进气机构15可以将处理气体置于处理腔20内。借助布置在基座10下方的加热装置，将基座10或被基座支承的基板19加热到500℃以上的处理温度。在处理过程结束后，基板10首先冷却到可能500℃以上的温度。但是该温度低于处理温度。处理温度可以低于600℃。但是，基座被冷却到的温度也可以在400℃至600℃的范围内。在温度升高的情况下打开闸门14。通过抓取元件9将基座10从处理室20取出并且转移到基座存储位5之一上，在那里借助冷却元件6将热量从基座存储位排出，直至基座10达到冷却温度，该冷却温度可以小于100℃，在该温度下基板19可以在装载腔18内从基座取下。但是，该冷却温度也可以小于70℃或小于50℃。
26.装载腔18可以具有多个另外的未示出的开口、尤其闸室开口，基板通过闸室开口可以从优选被惰性气体冲洗的装载腔18向外取出。通过这些开口也可以将未处理的基板置于装载腔18内。
27.尤其规定，在图1中左侧示出的组合体由装载模块1、装卸闸室4和仓储模块21组成，该组合体可以一体式地为了维护目的从传输模块2分离。所述组合体的组成部分固定地相互连接，但是也可以彼此分离。同样可以规定，一个或多个处理模块3、3’、3”可以为了维护目的从传输模块2分离。
28.通过按照本发明的设备，多个基座10可以依次在一个或多个处理模块3、3’、3”中被处理，这些基座分别装载有多个基板。为此，这些基座可以依次被加载基板，并且随后分别直接被放置在cvd反应器3、3’、3”的处理室20内，或者首先在基座存储位5上被暂时存储。为此尤其可规定，基座存储位5的数量至少等于与传输模块2相连的处理模块3、3’、3”的数量。
29.在未示出的实施例中，基座10具有中央凹部或唯一的存放位，用于存放大尺寸的基板。所述基板可以具有300mm或300mm以上的直径并且在基座10的整个平面上延伸。
30.上述实施方式用于阐述在申请中整体包含的发明，该发明至少通过以下特征组合分别独立地扩展了现有技术，其中，两个、多个或所有特征组合也可以相互组合，即：
31.一种设备，其特征在于，所述装载模块1、装卸闸室4和仓储模块21沿竖向彼此相叠地布置。
32.一种设备，其特征在于，所述抓取元件9在水平平面内并且沿竖向能够移动，和/或所述抓取元件是多个彼此铰接的臂23、23’构成的装置，这些臂中的一个臂23’在水平平面内可转动地固定在轴线24上并且沿竖向沿着所述轴线24能够移位。
33.一种设备，其特征在于，所述存储位5配有调温元件、例如冷却元件或者加热元件，借此使得布置在所述存储位5上的对象10能够被冷却或加热。
34.一种设备，其特征在于，所述存储位5具有腔室7，所述腔室朝搬运空间22的方向敞开或者借助气帘能够与搬运空间22相分隔。
35.一种设备，其特征在于，所述传输模块2具有多边形轮廓，并且在多边形的一条边棱上布置有装载模块1以及与装载模块相连的仓储模块21和装卸闸室4，并且在多边形的至少一条其它边棱上布置有处理模块3、3’、3”，其中，所述处理模块3、3’、3”也是用于对对象进行存储、清洁或调温的装置和/或是以cvd反应器的组成部件的形式。
36.一种装置，其特征在于，所述装载模块1、装卸闸室4和仓储模块21沿竖向彼此相叠地布置。
37.一种方法，其特征在于，在装载模块1内预备对象10、例如基座10在所述装载模块内能够被装载一个或多个基板19，并且借助抓取元件9从装载模块1的开口11’被转送到搬运空间22内并且穿过cvd反应器3的开口14’被转送到处理室20内，并且在处理室20内实施将基座10加热到尤其至少500℃的第一升高温度的处理步骤，在实施该处理步骤之后在尤其至少500℃的第二升高温度下通过抓取元件9将基座10穿过所述开口14’从处理室20取出并且放置在存储位5上，在所述存储位上所述对象10借助冷却元件6被降温，其中，所述对象10在低于尤其最高100℃的冷却温度之后借助抓取元件9被从存储位5取走并且转送到装载模块1内。
38.一种方法，其特征在于，通过所述抓取元件9从所述装载模块1取走的对象10在转移到cvd反应器3、3’、3”的处理室20之前在存储位5上被暂时存放。
39.一种方法，其特征在于，在多个cvd反应器3、3’、3”中分别实施相同的或彼此不同的处理过程，其中例如实施热处理或者在一个或多个基板19的表面上沉积覆层、尤其相同的层或层序列、尤其相同的层序列，其中，彼此不同的对象10依次地借助抓取元件9直接从仓储模块21或从装载模块1被转移到各个处理室20内，并且在处理过程之前或之后为了冷却或加热分别将彼此不同的对象转移到存储位5的腔室7内。
40.所有公开的特征(本身及其相互组合)都有发明意义或发明价值。在本技术的公开文件中，所属/附属的优先权文本(在先申请文件)的公开内容也被完全包括在内，为此也将该优先权文本中的特征纳入本技术的权利要求书中。从属权利要求的特征即使没有相应权利要求的技术特征也都是对于现有技术有独立发明意义或价值的改进设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。在每个权利要求中提供的发明可以附加地具有一个或多个在前述说明中、尤其设有附图标记和/或在附图标记列表中提供的技术特征。本发明也涉及一些设计形式，其中，在前述说明书中提到的个别技术特征不能实现，尤其就此可被识别出对于各个应用目的是不必要的或者通过其它技术上可同样实现的器件可被替代。
41.附图标记列表
42.1装载模块
43.2传输模块
44.3处理模块
[0045]3’
处理模块
[0046]
3”处理模块
[0047]
4装卸闸室
[0048]
5存储位
[0049]
6调温元件、冷却元件、加热元件
[0050]
7腔室
[0051]
8支撑元件
[0052]
9抓取元件
[0053]
10基座
[0054]
11闸门
[0055]
11’开口
[0056]
12闸门
[0057]
12’开口
[0058]
13闸门
[0059]
13’开口
[0060]
14闸门
[0061]
14’开口
[0062]
15进气机构
[0063]
16处理室顶盖
[0064]
17支撑元件
[0065]
18装载腔
[0066]
19基板
[0067]
20处理室
[0068]
21仓储模块
[0069]
22搬运空间
[0070]
23臂
[0071]
23’臂
[0072]
24轴线。