JP2000208592A - ウェハハンドリング・システム用のバッファステ―ション - Google Patents

ウェハハンドリング・システム用のバッファステ―ション

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットがウェハを有する状態で計測器から
離れ、また、ウェハを非装填した状態にて計測器に到達
して測定済みのウェハを戻し得るように最適に設計され
た、バッファステーションを有する一体型の監視装置に
対するハンドリング・システムを提供すること。 【解決手段】少なくとも１つの半導体ウェハＷを加工す
る加工装置２は、ウェハＷを加工する加工ステーション
と、少なくとも１つのウェハＷを測定する測定ステーシ
ョンと、ウェハＷを加工ステーションと測定ステーショ
ンの間で移動させるロボット８と、ウェハハンドリング
・システム２０と、バッファステーション２２とを備え
ている。ウェハハンドリング・システムは、測定ステー
ションと協働して作動し且つウェハＷを測定装置におけ
る測定位置に対し出し入れするように移動させる。バッ
ファステーション２２がウェハハンドリング・システム
と関係付けられ且つ測定済みウェハＷ１及び測定前ウェ
ハＷを受け取り、これによりロボット８が少なくとも１
つのウェハＷを有する状態で測定ステーションに到達し
且つ該測定ステーションから離れることを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として、ハン
ドリング・システム及びロボット式装置、特に、半導体
加工制御装置にて使用されるようなハンドリング・シス
テム及びロボット式装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置における従来技術の工程
環境１０を示す、図１に関して説明する。一般に、工程
環境１０は、化学機械的ポリシャのような加工装置２
と、少なくとも１つの装填／荷下ろし（取り出し）カセ
ットステーション４（その２つを図示）と、一体型の計
測装置６と、ロボット８とを備えている。
【０００３】該ロボット８は、加工装置２及びカセット
ステーション４の双方にウェハを搬送し、またこれらの
双方からウェハを搬送する。しかしながら、一体型の計
測器６は、測定すべきウェハをロボット８から計測装置
６の測定位置まで搬送し、また逆に測定位置からロボッ
トに搬送するため、それ自体のハンドリング・システム
（取り扱い装置）を必要とする。
【０００４】図２、図３、図４、図５、図６、図７に
は、測定装置１５を有する一体型の計測器と共に作用す
るように、ハンドリング・システム（取り扱い装置）１
６を使用する計測装置６及びロボット８の作動状態が示
してある。一例としての加工環境は、イスラエル、レホ
ヴァットのノバ・メジャリング・インスツルメンツ・リ
ミテッド（Ｎｏｖａ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｒ
ｕｍｅｎｔｓ Ｌｔｄ．）から市販されている一体型の
計測装置である、ノバスキャン（ＮｏｖａＳｃａｎ）２
１０、及びそのハンドリング・システムを使用する。こ
のハンドリング・システム１６は、グリッパ１８に接続
された曲げアーム１７から成っている。該グリッパは、
ウェハを保持することのできる任意のグリッパでよい。
例えば、該グリッパは、真空グリッパとすることができ
る。
【０００５】アーム１７は、垂直レール１４の上を垂直
方向に摺動し、新たなウェハを測定位置に配置し且つ／
又は測定済みのウェハをロボット８に戻すため測定装置
１５の上方に到達する。グリッパ１８の最上方位置と測
定装置１５の間には、２つの支持ビーム２４、２５から
成る支持ステーション１９がある。支持ビームの各々
は、支持基部２６を有している。支持ビーム２４、２５
は、相対運動装置３２によりレール３０に接続されてい
る。相対運動装置３２は、支持ビーム２４、２５に対し
相対的な動作を提供して、これら支持ビームが矢印３
４、３６で示すように、互いに向けて動き、また互いに
離れるように動くようにする設計とされている。支持ス
テーション１９は、一体コネクター５４によって測定装
置１５に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３に図示するよう
に、支持ビーム２４、２５がその最も離間した位置にあ
るとき、グリッパ１８は、ウェハが装填されている場合
であっても、バッファステーション２２を自由に通過す
ることができる。図４に図示するように、支持ビーム２
４、２５がその最も接近した位置にあるとき、ウェハ
は、支持基部２６の各々によって保持され、グリッパ１
８は、通過することができない。
【０００７】作動時、図５に図示するように、ロボット
８は、アーム９に新たなウェハＷが装填された一体型の
計測器６に到達する。この時点にて、ハンドリング・シ
ステム１６は、その最上方位置にて待機している。ロボ
ット８は、ウェハＷを支持基部２６の上に載せ、その
後、図６に図示するように、ハンドリング・システム１
６は、下降してウェハＷを取り上げる。次に、ロボット
８が一体型の計測器６から離れて他の機能を果たし、そ
の間に、ウェハＷが装填されたハンドリング・システム
１６は、下降動作を続けて、図６に図示するように、計
測装置１５上の測定位置にてウェハを加工面が下向きに
なるように配置する。典型的に、測定位置は、ウェハを
その縁部（図示せず）に支持する支持体を有している。
支持ビーム２４、２５は、図面の面に向けて移動し、ま
た図面の面から離れる方向に移動するので、支持ステー
ション１９は、図７に破線で示してある。
【０００８】ロボット８は空の状態で計測装置６から離
れ、非装填状態にて計測装置６に到達して測定済みのウ
ェハを取り戻し得るようにしなければならないことが分
かる。このため、ロボット８は、最適には設計されてい
ない、すなわち、ロボット８は、工程環境１０（図１）
にて「障害」となることを考えると１つの不利益な点が
ある。
【０００９】従来技術の装置は、この問題点を種々の方
法にて解決している。一例としてのロボットは、米国、
カリフォルニア州、マウンテン・ビューのエクイップ・
テクノロジーズ（Ｅｑｕｉｐｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉ
ｅｓ）のＤＢＭ２４００シリーズである。このロボット
は、２つの別個のアームを有している。第二の例のロボ
ットは、米国、カリフォルニア州、サニーヴェールのサ
イベック・システムズ（Ｃｙｂｅｑ Ｓｙｓｔｅｍｓ）
のパーマー（ＰｅｒＭｅｒ）６１００ロボットである。
このロボットは、そのアームの各側部に１つずつ、２つ
のウェハを保持することができ、ウェハを切り換えるた
めアームを１８０°回転させる。双方の従来技術の装置
に対して、ロボットは、新たなウェハが装填された状態
で支持ステーションに到達し、自由アーム又は側部が支
持ステーションの方を向く。自由アーム（側部）は、支
持ステーションから加工済みのウェハを取り上げて、そ
の後、新たなウェハを有するアーム（側部）を、支持ス
テーションに装填する。次に、ロボットは、加工済みの
ウェハが装填された状態で復帰する。
【００１０】これらの解決策は、その作動中、２つのア
ーム（側部）には、新たなウェハ及び加工済みのウェハ
の双方が装填されるから、追加的なスペースを必要とす
ることが理解されよう。このことは、場所がふさがれた
工程環境にて短所となる可能性がある。
【００１１】このため、本発明の１つの目的は、従来技
術の上述した欠点を解決することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の１つ
の好適な実施の形態によれば、ウェハハンドリング・シ
ステム用のバッファステーション（一時保管ステーショ
ン）が提供される。このハンドリング・システムは、ウ
ェハを取り扱うときに該ハンドリング・システムがそれ
に沿って動く一般経路を有しており、バッファステーシ
ョン（一時保管ステーション）は、少なくとも一対の支
持要素及び動作装置を有している。これらの支持要素
は、共に、少なくとも２つのウェハをそれらの間に支持
することができ、また、これらの支持要素は、ウェハを
一般経路内に支持し得るように配置されている。動作装
置は、支持要素に対し相対運動を付与し、第一のモード
において、支持要素がその上に載せたウェハの任意のも
のを一般経路内に支持し、また、第二のモードにおい
て、支持要素は、十分に隔てられており、ハンドリング
・システムがウェハを保持するとき、ハンドリング・シ
ステムの動作を妨害することはない。典型的に、支持要
素は、少なくとも２つの支持基部を有し、該支持基部の
各々は、支持要素が第一のモードにあるとき、その上に
ウェハを保持することができる。
【００１３】これと代替的に、本発明の１つの好適な実
施の形態によれば、バッファステーションは、支持要素
の各々が、その間に、少なくとも１つのウェハを支持す
ることができ且つ一般経路内にウェハを支持し得るよう
に配置された少なくとも二対の支持要素と、一対の支持
要素当たり１つの動作装置とを備えている。該動作装置
は、その関係する対の支持要素を一般経路内に対して出
入りするように移動させ、上記の支持要素が一般経路内
にあるとき、上述した関係する対の支持要素に対し相対
運動を提供する。
【００１４】更に、支持要素の各々は、支持要素が第一
のモードにあるとき、ウェハを各々、保持することので
きる少なくとも１つの支持基部を有している。また、本
発明の１つの好適な実施の形態によれば、少なくとも１
つの半導体ウェハに対する処理装置が提供される。該処
理装置は、ウェハを処理する処理ステーションと、ウェ
ハを測定する測定ステーションと、処理ステーション及
び測定ステーション間にてウェハを移動させるロボット
と、ウェハハンドリング・システムと、バッファステー
ションとを備えている。ウェハハンドリング・システム
は、測定ステーションと協働して作動し、測定装置上の
測定位置に対して出入りするようにウェハを移動させ
る。バッファステーションは、ウェハハンドリング・シ
ステムと関係付けられ、測定済みウェハ及び測定前ウェ
ハを受け取る。このことは、ロボットが少なくとも１つ
のウェハを有する状態にて測定ステーションに到着し且
つ測定ステーションから離れることを可能にする。バッ
ファステーションは、上述したバッファステーションの
任意のものとすることができる。
【００１５】更に、本発明の１つの好適な実施の形態に
よれば、バッファステーションは、ロボット及びウェハ
ハンドリング・システムが全体として互いに独立的に作
動することを可能にする装置も備えている。
【００１６】更に、本発明の１つの好適な実施の形態に
よれば、処理装置は、ウェハハンドリング・システムの
一般経路内に可動に配置可能なプレアライメント装置も
備えている。これと代替的に、このプレアライメント装
置は、ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し
て傾斜させるようにしてもよい。
【００１７】更に、バッファステーションは、少なくと
も１つのウェハの中心を測定位置の中心とアライメント
させるため中心決めステーションとして更に機能する。
更に、本発明の１つの好適な実施の形態によれば、ロボ
ットは、少なくとも２つのウェハを同時に担持する装置
を備え、バッファステーションは、少なくとも２つのウ
ェハを支持する装置を備えている。
【００１８】更に、本発明の１つの好適な実施の形態に
よれば、処理ステーションは、次の型式の処理ステーシ
ョンの１つである。すなわち、化学機械的ポリシャ、フ
ォトトラック、露光装置、エッチング処理装置、物理蒸
着装置及び化学蒸着装置の１つである。
【００１９】更に、本発明の１つの好適な実施の形態に
よれば、測定装置は、一体型の器具である。更に、本発
明の１つの好適な実施の形態によれば、バッファステー
ションは、１つのバッファ装置を有している。これと代
替的に、バッファステーションは、各々がウェハハンド
リング・システムの一般経路に出入りするように可動で
ある少なくとも２つのバッファ装置を備えている。これ
と代替的に、バッファステーションは、各々がウェハハ
ンドリング・システムの全体的経路に対して出入りする
ように可動である３つのバッファ装置を備えるようにし
てもよい。後者の実施の形態の場合、３つのバッファ装
置は、第一、第二及び第三のバッファ装置を備えてお
り、第一及び第二のバッファ装置、第二及び第三のバッ
ファ装置は、所定の距離だけ離間されており、ロボット
は、所定の距離だけ離間された２つのアームを有してい
る。
【００２０】最後に、本発明の１つの好適な実施の形態
によれば、ウェハの面に対して傾斜させた、ウェハハン
ドリング・システムに対するプレアライメント装置も提
供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】添付図面と共に、以下の詳細な説
明を参照することにより、本発明は一層良く理解されよ
う。
【００２２】本発明は、バッファステーションを有する
一体型の監視装置に対するハンドリング・システムを提
供するものである。このため、ロボットの作動は、一体
型の監視装置の作動に依存する程度が少なくなり、又は
その作動と独立的とさえなって、全体として、処理量が
増大する結果となる。
【００２３】本発明は、任意の型式の一体型の監視装置
に適用可能である。本明細書で使用する「一体型の監視
装置」という語は、処理装置内に物理的に取り付けら
れ、又は該処理装置に取り付けられることが好ましい監
視用（例えば、計測、検査用）装置を意味するものとす
る。しかしながら、該監視装置は、必要に応じて、処理
装置から離間させることもできる。該監視装置は、通
常、特定の処理装置に専用とされ、ウェハは、処理装置
に作用するのと同一のロボットにより装置まで搬送され
ることが好ましい。上述したように、一例としての一体
型の監視装置は、ノバスキャン２１０であるが、本発明
は、その他の任意の一体型の監視装置も採用可能であ
る。
【００２４】更に、本発明は、ある位置（例えば、独立
型の計測器具又は検査器具）にてロボットによりウェハ
を荷下ろしし（取り出し）、その位置から、同一のウェ
ハを同一又は別のロボットにより後で荷下ろし（取り出
し）する必要がある、任意の工程環境に適用可能であ
る。
【００２５】一体型の監視装置が取り付けられる処理装
置は、製造装置における任意の処理装置とすることがで
きる。例えば、該処理装置は、全てアメリカである、カ
リフォルニア州、サン・ルイス・オビスポのストラスバ
ウ・インコーポレーテッド（Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ Ｉ
ｎｃ．）、カリフォルニア州、サンタ・クララのアプラ
イド・マテリアルズ・インコーポレーテッド（Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．）が製造するよ
うな化学機械的ポリシャ、カリフォルニア州、サン・ジ
ョゼのエスブイジー・シリコン・バレー・グループ（Ｓ
ＶＧ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖａｌｌｅｙ Ｇｒｏｕｐ）、
又はミネソタ州、チャスカのエフエスアイ・インターナ
ショナル（ＦＳＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）が製
造するフォトトラックとすることができる。この加工装
置は、またエッチング処理装置、物理蒸着装置、又は化
学蒸着装置としてもよい。
【００２６】本発明の１つの好適な実施の形態に従った
構造及び作用可能とされた、一体型の器具に対するハン
ドリング・システム２０と、該ハンドリング・システム
２０の一部を構成するバッファステーション２２とをそ
れぞれ図示する図８及び図９に関して説明する。図８
は、ハンドリング・システムの等角図であり、図９は、
バッファステーション２２の概略図的な正面図である。
また、図８、図９には、上述した要素も図示されてお
り、従って、同様の要素は同様の参照番号で表示する。
【００２７】ハンドリング・システム２０は、図２、図
３、図４、図５、図６、図７に関して説明したものと同
様であり、従って、本明細書にて更に詳細には説明しな
い。バッファステーション２２は、支持ステーション１
９と同様であり、２つの支持ビーム２４、２５を備えて
いる。しかしながら、本発明の１つの好適な実施の形態
によれば、バッファステーション２２は、従来技術にお
けるように、単一の基部２６ではなくて、図９に詳細に
図示した２つの支持基部２６、２７を有している。この
ことは、バッファステーション２２がウェハを一時的に
保管することを可能にし、標準的な１つのアーム付き
（すなわち、単一の端部エフェクタ）ロボットは、従来
技術におけるように空の状態で到達したり、戻ることな
く、新たなウェハと共に到達し且つ処理済みのウェハと
共に戻ることができる。
【００２８】支持ステーション１９と同様に、支持ビー
ム２４、２５は、相対運動装置３２によりレール３０に
接続されている。該動作装置３２は、矢印３４、３６で
示すように、支持ビーム２４、２５が互いに向けて移動
し、また互いに離れるように移動することを可能にす
る。
【００２９】ロボット８を有する図８、図９のハンドリ
ング・システム２０の概略図的な側面図であり、その組
み合わさった動作状態を示す、図１０、図１１、図１２
に関して説明する。
【００３０】図１０に図示するように、測定済みのウェ
ハＷ１は、バッファステーション２２にて下方支持基部
２７の上に存在している。これと同時に、ロボット８は
測定装置１５により測定すべきウェハＷ２と共に到達し
（又は既に待機している）、そのウェハを上方支持基部
２６に載せる。
【００３１】この時点から、ロボット８及びハンドリン
グ・システム２０は、図１１に図示するように、独立的
に作用可能である。ハンドリング・システム２０は、上
方支持基部２６から新たなウェハＷ２を装填する。ロボ
ット８が測定済みのウェハＷ１を装填し終わる前に、ハ
ンドリング・システム２０は、以下に更に詳細に説明す
るように、ウェハＷ２の中心決め及び／又はプレアライ
メントを開始することができる。略同時に、ロボット８
は、下方支持基部２７から測定済みのウェハＷ１をその
アーム９上に装填する。図１２に図示した次の段階に
て、ハンドリング・システム２０が新たなウェハＷ２を
このときは開放しているバッファステーション２２の支
持ビーム２４、２５を介して測定装置１５に向けて且つ
該測定装置まで下降させる間に、ロボット８は、測定済
みのウェハＷ１と共に装置６から離れる。図１２におい
て、支持ビーム２４、２５は、図面の面に向けて且つ図
面の面から離れる方向に移動しているため、バッファス
テーション２２は破線で示してある。
【００３２】バッファステーション２２は、次のような
利点を提供することが理解されよう； １）バッファステーションは、一体型の装置６に作動
（到達）する毎に、測定すべきウェハを荷下ろしし（取
り出し）且つ測定済みのウェハを装填することを可能に
する。このことは、ロボットの移動を最小にし、従って
時間を節減する； ２）バッファステーション２２は、ハンドリング・シス
テム２０上に取り付けられているため、バッファステー
ション２２に対し更なる設置床面積は一切不要である。
しかしながら、設置床面積の制約が全く存在しないなら
ば、本発明のバッファステーションは、グリッパ移動面
の外に配置することができることを理解すべきである。
このためには、グリッパはバッファステーションに到達
するためには、更なる並進機構（図示せず）を備えるこ
とが必要である。
【００３３】当該出願人は、バッファステーション２２
は、バッファ作用に加えて、ウェハを測定装置１５に載
せる前に、ウェハを中心決めする能力を提供することを
知見した。このことは、図１３、図１４に示してある。
これら図面に関して以下に説明する。
【００３４】図１３には、ロボット８がウェハＷを支持
基部２７の上に載せた後であるが、支持ビーム２４、２
５がその最も接近した位置に到達する前の支持ビーム２
４、２５が図示されている。典型的に、ロボット８は、
ウェハＷを正確には配置せず、このため、ウェハＷの中
心Оは、その所望の測定又は加工位置から距離Ｄだけず
れる。典型的に、ロボット８は、ウェハＷを不均一に配
置し、このため、ウェハＷの縁部と支持ビーム２４、２
５との間には、典型的に、それぞれ隙間ｘ、ｙがある。
すなわち、Ｄ≦ｘ＋ｙとなる。
【００３５】しかしながら、支持ビーム２４、２５は、
図１４に図示したその最も接近した位置に向けて移動す
るとき、これら支持ビームはウェハＷをその間に押し込
む。支持基部２６、２７により画成された円の中心が測
定位置の中心とアライメントするようにバッファ体２２
がハンドリング・システム２０に取り付けられているた
め、支持ビーム２４、２５が一度びその最終位置に到達
したならば、ウェハＷの中心Ｏは所望の位置となる。こ
れは図１４に図示されている。
【００３６】本発明の１つの代替的な実施の形態におい
て、プレアライメントとして公知の別の型式のウェハの
方向決めをバッファステーション２２の付近で行うこと
ができるが、これは追加的な装置を必要とする。次に、
２つの異なる状態におけるこの代替的な形態を図示する
図１５及び図１６、図１５及び図１６の実施の形態の作
用の理解に有効な図１７及び図１８、プレアライメント
装置の１つの代替的な実施の形態を提供する図１９及び
図２０に関して説明する。
【００３７】本発明の実施の形態において、ハンドリン
グ・システムは、グリッパ１８の経路に沿って配置され
たプレアライメント装置１１２を更に備えている。図１
５及び図１６において、プレアライメント装置１１２
は、バッファステーション２２と測定装置１５との間に
配置されている。プレアライメント装置１１２は、１９
９８年３月５日付けで出願され且つ本発明と同一の譲受
人に譲渡され、また、引用して本明細書に含めた、イス
ラエル国特許出願第１２３５７５号に記載されたものと
同様である。従って、プレアライメント装置１１２の作
用の詳細に関して本明細書では説明しない。
【００３８】イスラエル国特許出願第１２３５７５号に
記載されているように、プレアライメント装置１１２
は、ウェハに標準的に存在するマーカの存在を検出す
る。かかるマーカは、ウェハの縁部を横断する平坦な直
線（「平坦部」）及び切欠きとすることができ、ウェハ
の基準軸線を画成するために使用される。
【００３９】プレアライメント装置１１２は、ウェハＷ
の縁部上に収束された可動の光カプル検出器であり、こ
の検出器は、光放出ダイオード（ＬＥＤ）のような点照
射器１１６と、単一のフォトダイオード１１８と、フォ
トダイオードレンズ１１９と、矢印１２１で示した並進
機構とを備えている。該並進機構は、プレアライメント
装置１１２を保持し、該プレアライメント装置をウェハ
縁部の上方の所定位置に対して出入りするように動か
す。
【００４０】図１５には、ウェハの縁部領域６０を取り
囲む、第一の位置たる検出位置にあるプレアライメント
装置１１２が図示され、また、図１６には、グリッパ１
８の経路から離れた第二の位置たる非検出位置にあるプ
レアライメント装置１１２が図示されている。
【００４１】バッファステーション２２がその開放位置
にある間に、グリッパ１８は、ウェハＷをプレアライメ
ント装置１１２の高さに保持する。次に、プレアライメ
ント装置１１２は、図１５に図示した第一の位置に移動
する。図１７には、ウェハＷの当初の随意的な方向が図
示されている。図１７の矢印１２０に示すように、グリ
ッパ１８は、マーカ１００（例えば、平坦部又は切欠き
部）がプレアライメント装置１１２を通過する迄、ウェ
ハＷを回転させる。次に、そのプレアライメント装置
は、そのマーカが通過したことを一体型の監視装置の制
御装置（図示せず）に対して指示する。
【００４２】具体的には、点照射器１１６は、ウェハＷ
の縁部領域６０の底側部を照射する一方、単一のフォト
ダイオード１１８は、縁部領域６０の上方にて信号を検
出する。マーカがプレアライメント装置１１２の要素の
間に配置されていないとき、所定の閾値レベルの上方に
て点照射器１１６からの光がフォトダイオード１１８に
到達することはない。しかしながら、フォトダイオード
１１８が有意義な信号を一度び検出したならば、すなわ
ち、検出器１１２の要素の間にマーカが存在するなら
ば、制御装置はグリッパ１８の回転を停止させる。この
とき、ウェハＷは、図１８に図示した検出器１１２に近
い、ほぼ既知の位置にあるが、その正確な方向は、依然
として不明である。
【００４３】次に、プレアライメント装置１１２は、図
１６に図示するように、側部に戻り、典型的に、グリッ
パ１８は、このときはプレアライメントされたウェハＷ
を測定装置１５まで移動させる。
【００４４】図１９及び図２０には、グリッパ１８の並
進経路に対して出入りするようにプレアライメント装置
１１２を挿入したり、除去することを不要にする、プレ
アライメント装置１１２の別の好適な実施の形態が図示
されている。図１９には、バッファステーション２２が
測定装置１５とプレアライメント装置１１２との間に配
置される形態が図示されている。プレアライメント装置
１１２は、傾斜させ且つグリッパ１８の最上方位置より
も上方の位置に配置される。この位置は、測定装置１５
から最も遠い位置である。
【００４５】グリッパ１８は、最初に、上方支持基部２
６からウェハＷ（一般的には測定前のウェハ）を取り上
げて、そのウェハをプレアライメント装置１１２内に搬
送する。プレアライメント装置１１２は、その下側半体
がグリッパ１８の経路から離れるように傾斜するため、
ウェハＷは、この操作中に、ぶつかることがない。
【００４６】グリッパ１８がその最上方位置にあると
き、点照射器１１６がウェハＷの縁部領域６０の底側部
を照射する一方、フォトダイオード１１８は、縁部領域
６０の上方にて信号を検出する。プレアライメントが完
了すると、グリッパ１８は、このときには開放している
バッファステーション２２を通って、ウェハを、プレア
ライメント装置１１２から図２０に図示するように、測
定装置１５まで下降させる。この場合にも、プレアライ
メント装置１１２は傾斜しているため、プレアライメン
ト装置１１２を動かさずに、グリッパ１８はウェハＷを
装置１１２に対して出し入れさせることができる。
【００４７】バッファステーション２２は、一体型の監
視装置と共に使用することができ、この場合、測定装置
は、ハンドリング・システムの上方に配置されることが
理解される。しかしながら、この代替的な実施の形態の
場合、支持手段２４、２５は、その支持基部２６、２７
が、前述した実施の形態よりはむしろ測定装置に面する
ように配置する必要がある。次に、プレアライメント装
置１１２は、測定装置１５から最も離れた位置たる、バ
ッファステーション２２の下方にある。
【００４８】二対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂを有する
バッファステーションを備える、本発明の別の好適な実
施の形態によるハンドリング・システム６０を示す図２
１に関して説明する。同様の要素は同様の参照番号で表
示する。また、ハンドリング・システム６０、バッファ
ステーション６２Ａ、６２Ｂ、ロボット８の組み合わさ
った動作状態を示す、図２２、図２３、図２４に関して
も説明する。
【００４９】前述した実施の形態と同様に、対の支持ア
ーム６２Ａ、６２Ｂを測定装置１５の上方に配置するこ
とができ、また、典型的に、これらの支持アームは、バ
ッファステーション２２の要素と同様の要素を有してい
る。しかしながら、この実施の形態において、各対の支
持アーム６２Ａ、６２Ｂは、矢印６３で示すように、典
型的に、モータ（図示せず）により制御される側部レー
ル６４により、グリッパ１８の経路から離れるように別
個に可動である。このように、図２１には、アーム６２
Ｂが経路外にあるとき、グリッパ１８の経路内にあるア
ーム６２Ａが図示されている。前述した実施の形態にお
けるように、各対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂは、グリ
ッパ１８が貫通するのを許容するのに十分なだけ、支持
ビーム２４、２５を離間させる相対運動機構３２を有し
ている。
【００５０】この実施の形態において、各側部レール６
４は、一体コネクター７４に取り付けられ、また、側部
レール６４は該レールと関係する側部並進装置６３を有
している。各対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂは、側部並
進装置６３を介して側部レール６４に沿って摺動する。
しかしながら、一対の支持アームがグリッパ１８の経路
（また、任意の中間点）に対して出入りする動作は、例
えば、回転といった、任意の他の適当な、直線状でない
動作により実現することができることに留意すべきであ
る。
【００５１】１つの好適な実施の形態によれば、支持ア
ームの各々は、単一の支持基部２６を有すれば十分であ
る。しかしながら、図２１には、以下に説明するよう
に、バッファステーションのバッファ能力（一時保管能
力）を増大させる、２つの支持基部２６、２７を有する
各支持アーム２４、２５が図示されている。
【００５２】図２２、図２３及び図２４には、ハンドリ
ング・システム６０の動作状態が図示されている。図２
２に図示するように、対の支持アーム６２Ａはグリッパ
１８の経路内の開放位置にある一方、対の支持アーム６
２Ｂは、グリッパ１８の経路外の閉じた位置にある。
【００５３】測定済みのウェハＷ１は、対の支持アーム
６２Ｂの下側支持基部２７Ｂ上に存在する一方、第二の
ウェハＷ２は、グリッパ１８により取り扱われる、例え
ば、測定され又は測定装置１５上の測定位置に配置され
る。略同時に、ロボット８は、測定すべき第三のウェハ
Ｗ３と共に到達し、そのウェハを対の支持アーム６２Ｂ
の最上方の支持基部に載せる。
【００５４】図２３に図示するように、ロボット８が新
たなウェハＷ３を上側支持基部２６Ｂに載せ終わると、
ロボット８は、測定済みのウェハＷ１を下側支持基部２
７Ｂから取り上げて、他の機能を果たすように復帰す
る。略同時に、対の支持アーム６２Ａは、閉じて、グリ
ッパ１８は、新たな測定済みの第二のウェハＷ２を支持
基部２７Ａに載せる。
【００５５】図２４に図示するように、対の支持アーム
６２Ａ、６２Ｂは、位置を変更し、新たなウェハＷ３を
有する対の支持アーム６２Ｂは、グリッパ１８の経路に
入る一方、測定済みのウェハＷ２を有する対の支持アー
ム６２Ａは、グリッパ１８の経路外に移動する。このと
き、グリッパ１８は、第三のウェハＷ３を上側支持基部
２６Ｂから装填し、対の支持アーム６２Ｂが一度び開放
したならば、新たなウェハＷ３を測定装置１５に載せる
ことができる。この第三のウェハＷ３の測定が終わる
と、このウェハは、グリッパ１８によって支持基部２７
Ｂに載せられ、バッファサイクル（一時保管サイクル）
が続行する。尚、ロボット８は、測定済みのウェハＷ２
を装填することができる。
【００５６】このように、このバッファ方法は、ロボッ
ト８が測定すべき新たなウェハを荷下ろし（取り出
し）、また一般には、第三のウェハがハンドリング・シ
ステム２０によって取り扱われている間に、測定済みの
ウェハを装填することを可能にする。このように、ロボ
ット８及びハンドリング・システム１６は、この実施の
形態において、互いに相対的に独立している。
【００５７】更なるハンドリング・システム７０及びそ
の動作をそれぞれ図示する図２５、図２６、図２７、図
２８に関して説明する。この実施の形態において、ハン
ドリング・システム７０は、三対の支持アーム７２Ａ、
７２Ｂ、７２Ｃを備えており、これらの支持アームの各
々は、前述した実施の形態の対の支持アーム６２と同様
の方法で形成される。同様の構成要素は同様の参照番号
で表示する。このように、各対の支持アーム７２は、支
持ビーム２４、２５を有し、各対の支持アーム７２は、
グリッパ１８に対する経路内位置及び経路外位置の間を
移動する。典型的に、一対の支持アーム７２のみが任意
の所定の時点にて経路内に位置にある。
【００５８】図２６、図２７及び図２８には、ハンドリ
ング・システム７０の動作状態が図示されている。この
実施の形態は、高処理能力を有する工程環境に特に適し
ており、このため、ロボット８及び装置６の動作を互い
に十分に独立的であることを可能にするため大きいバッ
ファ能力が必要とされる。
【００５９】図２６には、経路外にある対の支持アーム
７２Ｂ、７２Ｃの下側支持基部２７Ｂ、２７Ｃの上に２
つの測定済みウェハＷ１、Ｗ２が、それぞれ既に存在す
る時点の状態が図示されている。これと同時に、別のウ
ェハＷ４がグリッパ１８により取り扱われる（例えば、
該ウェハは、測定され又は測定装置１５に装填し又は測
定装置から排出される）。従って、対の支持アーム７２
Ａは経路内の位置にて開放している。図２６には、対の
支持アーム７２Ｂの上方基部２６Ｂの上に新たなウェハ
Ｗ３を装填するロボット８も図示されている。
【００６０】図２７に図示するように、ロボット８が新
たなウェハＷ３の荷下ろし（取り出し）を終えて配置し
たとき、該ロボットは、測定済みのウェハＷ１を対の支
持アーム７２Ｂの下側支持基部２７Ｂから取り上げて、
その他の機能のために復帰する。この好適な実施の形態
によれば、ロボット８は、図２８に図示するように、新
たなウェハＷ５と共に略直ちに復帰し、そのウェハを基
部２７Ｃのような任意の利用可能な支持基部に載せるこ
とができる。
【００６１】ロボット８がその機能を果たす間に、測定
過程の全体を通じてグリッパ１８がウェハＷ４を移動さ
せる。このように、グリッパは、図２７にて測定装置１
５の上にあり、図２８にて閉じた対の支持アーム７２Ａ
の支持基部２７Ａの上にある状態で示してある。
【００６２】一般に、ハンドリング・システムのバッフ
ァ能力を増し得るように対の支持アームを追加すること
ができることが理解される。各対の支持アームのステー
ションに対して２つの支持基部が図示されているが、必
要に応じてその数を増減することが可能であることが理
解されよう。
【００６３】本発明は、２つ以上のウェハ（例えば、半
ウェハ又は完全ウェハのカセット）を同時に担持するこ
とのできるロボット８０と共に動作可能であることが理
解されよう。これは、図２９及び図３０に図示されてお
り、これら図面に関して以下に説明する。図２９及び図
３０の実施の形態は、図２５のハンドリング・システム
７０を使用し、このため、同様の構成要素は同様の参照
番号で表示する。
【００６４】この実施の形態において、ロボット８０
は、そのウェハの全てを該当するバッファステーション
に同時に供給し得なければならず、例えば、ウェハの各
々を異なる支持基部に載せなければならない。このた
め、図２９に図示するように、２つの測定済みウェハＷ
１、Ｗ２が下側支持基部２７Ｂ、２７Ｃの上にそれぞれ
存在する一方、対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃは経路外
の位置にある。これと同時に、別のウェハＷ３は、グリ
ッパ１８により取り扱われる一方、対の支持アーム７２
Ａは経路内の位置にある。略同時に、ロボット８０は、
その２つのアーム９Ａ、９Ｂの上に２つの新たなウェハ
Ｗ４、Ｗ５をそれぞれ担持する。
【００６５】対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃの上側支持
基部２７Ｂ、２７Ｃの間の高さの差ｄ１は、ロボット８
０のアーム９Ａ、９Ｂに担持されたウェハＷ４、Ｗ５の
高さの差ｄ２に略等しいことが分かる。ロボット８０が
対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃに到達すると、該ロボッ
トは、ウェハＷ４、Ｗ５を共に上側支持基部２６Ｂ、２
６Ｃに荷下ろしし、次に、測定後のウェハＷ１、Ｗ２を
共に下側支持基部２７Ｂ、２７Ｃから装填し、その後、
ロボットは、図３０に図示するように、その他の機能に
復帰することができる。
【００６６】本明細書に記載した実施の形態の各々は、
また、プレアライメント装置１１２（図１５、図１６、
図１７、図１８、図１９、図２０）を備えており、図１
３、図１４に図示した中心決め機能を果たすことが可能
であることが理解されよう。
【００６７】本発明は、上記に具体的に記載し且つ説明
した事項にのみ限定されるものでないことが当業者に理
解されよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に
よってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体製造装置における従来技術の工程環境の
概略図である。
【図２】ロボットにて従来技術が作動する間、一体型の
計測器具及びそのハンドリング・システムの概略図であ
る。
【図３】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング
・システムの別の作動状態の概略図である。
【図４】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング
・システムの別の作動状態の概略図である。
【図５】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング
・システムの別の作動状態の概略図である。
【図６】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング
・システムの別の作動状態の概略図である。
【図７】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング
・システムの別の作動状態の概略図である。
【図８】本発明の１つの好適な実施の形態に従った構造
及び作用可能とされた一体型の監視装置及びハンドリン
グ・システムの概略図である。
【図９】図８のハンドリング・システムの一部を形成す
るバッファステーションの概略図である。
【図１０】図８の装置の作用状態を示す概略図である。
【図１１】図８の装置の別の作用状態を示す概略図であ
る。
【図１２】図８の装置の別の作用状態を示す概略図であ
る。
【図１３】図８の装置の中心決め作用状態を示す概略図
である。
【図１４】図１３と同様の中心決め作用状態を示す概略
図である。
【図１５】２つの異なる作動段階において、プレアライ
メント装置を有する本発明の一体型の監視装置の１つの
実施の形態の概略図である。
【図１６】図１５と同様の実施の形態の概略図である。
【図１７】図１５のプレアライメント装置の作用の理解
に有効な色々なアライメント段階におけるウェハの概略
図である。
【図１８】図１６のプレアライメント装置の作用の理解
に有効な色々なアライメント段階におけるウェハの概略
図である。
【図１９】作用段階におけるプレアライメント装置の代
替的な実施の形態の理解に有効な概略図である。
【図２０】異なる作用状態におけるプレアライメント装
置の代替的な実施の形態の理解に有効な概略図である。
【図２１】本発明の１つの代替的な実施の形態に従った
構造及び作用可能とされた２つのバッファステーション
を有する一体型の監視装置及びハンドリング・システム
の概略図である。
【図２２】図２１の装置の作用状態を示す概略図であ
る。
【図２３】図２２と同様の作用状態を示す概略図であ
る。
【図２４】図２２と同様の作用状態を示す概略図であ
る。
【図２５】本発明の更に好適な実施の形態に従った構造
及び作用可能とされた３つのバッファステーションを有
する一体型の監視装置及びハンドリング・システムの概
略図である。
【図２６】図２５の装置の第一の作用状態を示す概略図
である。
【図２７】図２６と同様の第一の作用状態を示す概略図
である。
【図２８】図２６と同様の第一の作用状態を示す概略図
である。
【図２９】ロボットが２つのアームを有する、図２５の
装置の第二の作用状態を示す概略図である。
【図３０】図２９と同様の装置の第二の作用状態を示す
概略図である。
【符号の説明】
６ 一体型の監視装置 ８ ロボット ９、９Ａ、９Ｂ アーム １５ 測定装置 １８ グリッパ １９ 支持ステーシ
ョン ２０ ウェハハンドリング・システム ２２ バ
ッファステーション／バッファ体 ２４、２５ 支持ビーム ２６、２７ 支持基
部 ２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ 支持基部 ３２ 相対的動作機構 ６０ ウェハの縁部領域／ハンドリング・システム ６２、６２Ａ、６２Ｂ 支持アーム／バッファステーシ
ョン ６３ 並進装置 ６４ 側部レール ７０ ウェハハンドリング・システム ７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ 支持アーム ７４ 確実接続具 ８０ ロボット １００ マーカ １１２ プレアライ
メント装置／検出器 １１６ 点照射器 １１８ フォトダイ
オード １１９ フォトダイオードレンズ Ｄ 距離 О ウェハの中心 Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５ ウェハ

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハを取り扱うとき、ハンドリング・
    システムがそれに沿って移動する一般経路を有したウェ
    ハハンドリング・システム用のバッファステーションに
    おいて、 それらの間に少なくとも２つのウェハを支持することが
    でき且つ前記ウェハを前記一般経路内に支持し得るよう
    に配置された少なくとも一対の支持要素と、 第一のモードにおいて、前記支持要素が前記一般経路内
    にてその上に載せた前記ウェハの任意のものを支持し、
    第二のモードにおいて、前記支持要素が、前記ハンドリ
    ング・システムがウェハを保持するとき、前記ハンドリ
    ング・システムの動作を妨害しないように十分に離間す
    るように前記支持要素に対し相対運動を提供する動作手
    段とを備える、バッファステーション。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のバッファステーション
    において、前記支持要素が、少なくとも２つの支持基部
    を備え、該支持基部の各々が、前記支持要素が前記第一
    のモードにあるとき、その上にウェハを保持することが
    できる、バッファステーション。
  3. 【請求項３】 ウェハを取り扱うとき、ハンドリング・
    システムがそれに沿って移動する一般経路を有したウェ
    ハハンドリング・システム用のバッファステーションに
    おいて、 それらの間に少なくとも１つのウェハを支持することが
    でき且つ前記ウェハを前記一般経路内に支持し得るよう
    に配置された少なくとも二対の支持要素と、 対の支持要素当たり１つの動作手段であって、前記一般
    経路に対し出入りするようにその関係した対の支持要素
    を移動させ、前記支持要素が前記一般経路内にあると
    き、その関係した対の支持要素に対し相対運動を提供
    し、第一のモードにおいて、前記支持要素が前記ウェハ
    を前記一般経路内に支持し、第二のモードにおいて、前
    記支持要素が、前記ハンドリング・システムがウェハを
    保持するとき、前記ハンドリング・システムの動作を妨
    害しないように十分に離間するようにする少なくとも１
    つの動作手段とを備える、バッファステーション。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のバッファステーション
    において、前記支持要素の各々が、該支持要素が前記第
    一のモードにあるとき、各々その上にウェハを保持する
    ことのできる少なくとも１つの支持基部を備える、バッ
    ファステーション。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のバッファステーション
    において、前記少なくとも１つの支持基部が２つの支持
    基部である、バッファステーション。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載のバッファステーション
    において、前記少なくとも二対の支持要素が三対の支持
    要素である、バッファステーション。
  7. 【請求項７】 少なくとも１つの半導体ウェハを加工す
    る加工装置において、 前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーショ
    ンと、 前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーショ
    ンと、 前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと
    測定ステーションとの間で移動させるロボットと、 前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくと
    も１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し
    出入りするように移動させるウェハハンドリング・シス
    テムと、 測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記
    ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記
    測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離
    れることができるように前記ウェハハンドリング・シス
    テムと関係付けられたバッファステーションとを備え
    る、加工装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の加工装置において、前
    記バッファステーションが、前記ロボット及び前記ウェ
    ハハンドリング・システムが互いに略独立的に作動する
    ことを可能にする手段を更に備える、加工装置。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の加工装置において、前
    記ウェハハンドリング・システムの一般経路内にて移動
    可能に配置できるプレアライメント装置を更に備える、
    加工装置。
  10. 【請求項１０】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し傾
    斜させたプレアライメント装置を更に備える、加工装
    置。
  11. 【請求項１１】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記バッファステーションが、更に、前記少なくとも１
    つのウェハの中心を前記測定位置の中心とアライメント
    させる中心決めステーションである、加工装置。
  12. 【請求項１２】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記ロボットが、少なくとも２つのウェハを同時に担持
    する手段を有し、前記バッファステーションが少なくと
    も２つのウェハを支持する手段を有する、加工装置。
  13. 【請求項１３】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記加工ステーションが、化学−機械的ポリシャ、フォ
    トトラック、露光装置、エッチング処理装置、物理蒸着
    装置及び化学蒸着装置という加工ステーションの型式の
    １つである、加工装置。
  14. 【請求項１４】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記測定装置が一体型の監視装置である、加工装置。
  15. 【請求項１５】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記測定装置が独立的な監視装置である、加工装置。
  16. 【請求項１６】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記バッファステーションが１つのバッファ装置を備え
    る、加工装置。
  17. 【請求項１７】 請求項８に記載の加工装置において、
    前記バッファステーションが、各々前記ウェハハンドリ
    ング・システムの一般経路に対し出入りするように移動
    可能である少なくとも２つのバッファ装置を備える、加
    工装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の加工装置におい
    て、前記少なくとも２つのバッファ装置が、第一、第二
    及び第三のバッファ装置を含み、前記第一及び第二のバ
    ッファ装置、前記第二及び第三のバッファ装置が所定の
    距離だけ離間されており、前記ロボットが、前記所定の
    距離だけ離間された少なくとも２つのアームを備える、
    加工装置。
  19. 【請求項１９】 請求項７に記載の加工装置において、
    前記ウェハハンドリング・システムが、ウェハを取り扱
    うとき、該ハンドリング・システムがそれに沿って移動
    する一般経路を有し、前記バッファステーションが、 それらの間に少なくとも２つのウェハを支持することが
    でき且つ前記ウェハを前記一般経路内に支持し得るよう
    に配置された少なくとも一対の支持要素と、 第一のモードにおいて、前記支持要素が前記一般経路内
    にてその上に載せた前記ウェハの任意のものを支持し、
    第二のモードにおいて、前記支持要素が、前記ハンドリ
    ング・システムが１つのウェハを保持するとき、前記ハ
    ンドリング・システムの動作を妨害しないように十分に
    離間されるように前記支持要素に対し相対運動を提供す
    る動作手段とを備える、加工装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の加工装置におい
    て、前記支持要素が、少なくとも２つの支持基部を備
    え、該支持基部の各々が、前記支持要素が前記第一のモ
    ードにあるとき、その上に１つのウェハを保持すること
    ができる、加工装置。
  21. 【請求項２１】 請求項８に記載の加工装置において、
    前記ウェハハンドリング・システムが、ウェハを取り扱
    うとき、該ハンドリング・システムがそれに沿って移動
    する一般経路を有し、前記バッファステーションが、 それらの間に少なくとも１つのウェハを各々、支持する
    ことができ且つ前記ウェハを前記一般経路内に支持し得
    るように配置された少なくとも二対の支持要素と、 対の支持要素当たり１つの動作手段であって、前記一般
    経路に対し出入りするようにその関係した対の支持要素
    を移動させ、前記支持要素が前記一般経路内にあると
    き、その関係した対の支持要素に対し相対運動を提供
    し、第一のモードにおいて、前記支持要素が前記ウェハ
    を前記一般経路内に支持し、第二のモードにおいて、前
    記支持要素が、前記ハンドリング・システムが１つのウ
    ェハを保持するとき、前記ハンドリング・システムの動
    作を妨害しないように十分に離間するようにする動作手
    段とを備える、加工装置。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の加工装置におい
    て、前記支持要素の各々が、該支持要素が前記第一のモ
    ードにあるとき、各々その上にウェハを保持することの
    できる少なくとも１つの支持基部を備える、加工装置。
  23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の加工装置におい
    て、前記少なくとも１つの支持基部が２つの支持基部で
    ある、加工装置。
  24. 【請求項２４】 請求項２２に記載の加工装置におい
    て、前記少なくとも二対の支持要素が三対の支持要素で
    ある、加工装置。
  25. 【請求項２５】 前記ウェハの面に対して傾斜させた、
    ウェハ測定装置用のプレアライメント装置。
  26. 【請求項２６】 請求項１乃至２５において説明された
    ものと実質的に同じ装置。
  27. 【請求項２７】 請求項１乃至２５にしたがって図面に
    図示されたものと実質的に同じ装置。
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