JP2001514439A - 複数ステーションの機械のウエハー取り扱い装置 - Google Patents
複数ステーションの機械のウエハー取り扱い装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハーの処理時間を短縮し、製造コストを低減できるようにする。
【解決手段】 自動ウエハー取り扱い装置（５０）は、クラスターツールの中央のプラットホーム（２４）に設けられ、ウエハーを荷役および処理のステーション（１２，１４，１６，１８，２０，２２）間で搬送する。上記ウエハー取り扱い装置（５０）は、主アーム（５２）を有している。この主アームは、垂直軸の回りに回動可能で、垂直軸に沿って移動可能で、水平軸に沿っても移動可能である。この水平軸は、主アーム５２とともに垂直軸の回りに回動可能である。副アーム（７６）が、上記主アーム（５２）に対して、延伸位置と後退位置との間で、上記水平軸に沿って移動可能である。上記延伸位置では、副アーム（７６）の先端実行部（７８）は、主アーム（５２）の先端実行部（７０）と一致しており、ウエハーを回収したり戻したりする。上記後退位置では、副アーム（７６）の先端実行部（７８）は後退しており、主アーム（５２）でウエハーを回収したり戻したりする。
Description
【０００１】 本願は、１９９７年８月２８日に出願された米国仮出願６０／０５７，７１５
号の優先権を主張するものであり、この仮出願はここで言及することにより、本
願に組み込まれる。
号の優先権を主張するものであり、この仮出願はここで言及することにより、本
願に組み込まれる。
【０００２】 技術分野 本発明は、半導体や記憶デバイスや平板ディスプレーのような電気的構成要素
を作るために、ステーション間でウエハーを搬送する自動取り扱い装置を含んだ
、材料取り扱いの分野に関する。ウエハーなる言葉は、半導体材料やこれと似た
処理が可能な基材を含む。
を作るために、ステーション間でウエハーを搬送する自動取り扱い装置を含んだ
、材料取り扱いの分野に関する。ウエハーなる言葉は、半導体材料やこれと似た
処理が可能な基材を含む。
【０００３】 背景技術 半導体や記憶デバイスや平板ディスプレー等の電気的構成要素の製造は、しば
しば個別の処理ステーションの系列の中で行われる。上記処理ステーションは、
凝着，エッチング，熱処理，洗浄等の特殊な作業を実行する。スタンドアローン
ツール（独立型の機械）は、単一の処理ステーションを有し、この処理ステーシ
ョンはプラットホームを介して荷役ステーションに連結されている。クラスター
ツール（集団型の機械）は、２つ以上の処理ステーションを有し、同様のプラッ
トホームを介して、互いに連結されるとともに荷役ステーションにも連結されて
いる。プラットホームに設けられた自動ウエハー取り扱い装置は、種々の基材か
らなるウエハーを、荷役および処理のステーション間で移動させる。
しば個別の処理ステーションの系列の中で行われる。上記処理ステーションは、
凝着，エッチング，熱処理，洗浄等の特殊な作業を実行する。スタンドアローン
ツール（独立型の機械）は、単一の処理ステーションを有し、この処理ステーシ
ョンはプラットホームを介して荷役ステーションに連結されている。クラスター
ツール（集団型の機械）は、２つ以上の処理ステーションを有し、同様のプラッ
トホームを介して、互いに連結されるとともに荷役ステーションにも連結されて
いる。プラットホームに設けられた自動ウエハー取り扱い装置は、種々の基材か
らなるウエハーを、荷役および処理のステーション間で移動させる。
【０００４】 これら機械の多くは、プラットホームが真空室で囲われている。そして弁ゲー
トが、真空室と、荷役および処理の個々のステーションとの間の連絡を制御して
いる。閉じた時に、弁ゲートはウエハーを個々の環境において処理するためにス
テーションを隔離する。ステーションは、それぞれの弁ゲートを開く前に吸引さ
れ、これによりプラットホームへの汚染の拡散が禁じられる。開いた時に、弁ゲ
ートは、不完全真空内において、種々の処理段階にあるウエハーの交換を許容す
る。
トが、真空室と、荷役および処理の個々のステーションとの間の連絡を制御して
いる。閉じた時に、弁ゲートはウエハーを個々の環境において処理するためにス
テーションを隔離する。ステーションは、それぞれの弁ゲートを開く前に吸引さ
れ、これによりプラットホームへの汚染の拡散が禁じられる。開いた時に、弁ゲ
ートは、不完全真空内において、種々の処理段階にあるウエハーの交換を許容す
る。
【０００５】 荷役ステーションは、荷物留置室（ロードロック室）とも称されており、単一
のウエハーから、２５枚までのウエハーを含む１つまたはそれ以上のカセットま
で、異なる数のウエハーを保持する寸法とすることができる。また、各機械にお
いてウエハーを保持するために２つ以上の荷役ステーションを用いることもでき
る。さらに、未処理のウエハーを保持するために１つの荷役ステーションを用い
、処理されたウエハーを保持するための他の荷役ステーションを用いてもよい。
のウエハーから、２５枚までのウエハーを含む１つまたはそれ以上のカセットま
で、異なる数のウエハーを保持する寸法とすることができる。また、各機械にお
いてウエハーを保持するために２つ以上の荷役ステーションを用いることもでき
る。さらに、未処理のウエハーを保持するために１つの荷役ステーションを用い
、処理されたウエハーを保持するための他の荷役ステーションを用いてもよい。
【０００６】 自動取り扱い装置は、ウエハーを持ち運ぶために、先端実行部を有する関節付
きのアームを備えている。駆動部は、アームを垂直軸の回りに回動させ、アーム
を短い距離だけ垂直軸に沿って移動させ、アームの先端実行部を水平軸に沿って
移動させる。取り扱い装置は、１回に１つのウエハーを搬送する。例えば、取り
扱い装置は、処理ステーションから１つのウエハーを持上げ、これを荷役ステー
ションに戻し、荷役ステーションから他のウエハーを持上げて処理ステーション
まで搬送する。
きのアームを備えている。駆動部は、アームを垂直軸の回りに回動させ、アーム
を短い距離だけ垂直軸に沿って移動させ、アームの先端実行部を水平軸に沿って
移動させる。取り扱い装置は、１回に１つのウエハーを搬送する。例えば、取り
扱い装置は、処理ステーションから１つのウエハーを持上げ、これを荷役ステー
ションに戻し、荷役ステーションから他のウエハーを持上げて処理ステーション
まで搬送する。
【０００７】 上記のような作業間での取り扱いは、ステーション内でのウエハーへの価値付
け処理（すなわち、実際のウエハーの改造）を遅らせ、機械内でのウエハーの処
理に必要とされる合計時間を増大させる。実際のところ、合計処理時間は、しば
しば価値付け処理時間を４倍以上も超える。これは、製造速度を減じ、最終製品
のコストを増大させる。
け処理（すなわち、実際のウエハーの改造）を遅らせ、機械内でのウエハーの処
理に必要とされる合計時間を増大させる。実際のところ、合計処理時間は、しば
しば価値付け処理時間を４倍以上も超える。これは、製造速度を減じ、最終製品
のコストを増大させる。
【０００８】 自動取り扱い装置には、１８０°離れた先端実行部を有する２つの対峙するア
ームを有して構成されたものもある。ステーションの１つで処理を行っている最
中に、１つのアームの先端実行部が荷役ステーションあるいは前段の処理ステー
ションからウエハーを持上げる。処理が完了した時、空の先端実行部が処理ステ
ーション内へと延び、処理されたウエハーを持上げて後退する。それから、２つ
のアームは１８０°回転し、他の先端実行部が延びてウエハーを同じステーショ
ン内に置く。
ームを有して構成されたものもある。ステーションの１つで処理を行っている最
中に、１つのアームの先端実行部が荷役ステーションあるいは前段の処理ステー
ションからウエハーを持上げる。処理が完了した時、空の先端実行部が処理ステ
ーション内へと延び、処理されたウエハーを持上げて後退する。それから、２つ
のアームは１８０°回転し、他の先端実行部が延びてウエハーを同じステーショ
ン内に置く。
【０００９】 上記のような２つのアームを有する取り扱い装置は、１つのアームの自動取り
扱い装置より、処理ステーションに再度ウエハーを載せるのは速いが、１８０°
の回転とそれぞれ別個に２つの先端実行部を処理ステーションまで延伸させるた
めに、かなりの時間を浪費する。さらに２つのアームを有する取り扱い装置は、
よりコスト高であり、２つの実行部を位置決めするためにより複雑な制御を必要
とする。
扱い装置より、処理ステーションに再度ウエハーを載せるのは速いが、１８０°
の回転とそれぞれ別個に２つの先端実行部を処理ステーションまで延伸させるた
めに、かなりの時間を浪費する。さらに２つのアームを有する取り扱い装置は、
よりコスト高であり、２つの実行部を位置決めするためにより複雑な制御を必要
とする。
【００１０】 発明の要約 私の発明は、スタンドアローンツールおよびクラスタツールの両方において、
種々の材料を含むウエハーの合計処理時間を減じるものである。私の発明に係わ
る新規の自動取り扱い装置は、従来の自動取り扱い装置の非生産的な動きを削除
している。この新規の取り扱い装置は、現存の取り扱い装置に代わるものとして
、または改良して、作ることができる。
種々の材料を含むウエハーの合計処理時間を減じるものである。私の発明に係わ
る新規の自動取り扱い装置は、従来の自動取り扱い装置の非生産的な動きを削除
している。この新規の取り扱い装置は、現存の取り扱い装置に代わるものとして
、または改良して、作ることができる。
【００１１】 私の新規な自動取り扱い装置の一実施例は、ウエハーを処理するスタンドアロ
ーンツールまたはクラスタツールにおいて、荷役ステーションと処理ステーショ
ンとを連結するプラットホームに設置することができる。従来の自動取り扱い装
置と同様に、主アームは、プラットホームに連結され、第１のウエハーを支持す
るための第１の先端実行部を有している。第１の駆動部は、主アームをプラット
ホームに対して垂直軸の回りに回動させる。第２の駆動部は、主アームを垂直軸
に沿って移動させる。そして、第３の駆動部は、主アームを水平軸に沿って移動
させる。この水平軸は主アームとともに上記最初の軸の回りに回動する。
ーンツールまたはクラスタツールにおいて、荷役ステーションと処理ステーショ
ンとを連結するプラットホームに設置することができる。従来の自動取り扱い装
置と同様に、主アームは、プラットホームに連結され、第１のウエハーを支持す
るための第１の先端実行部を有している。第１の駆動部は、主アームをプラット
ホームに対して垂直軸の回りに回動させる。第２の駆動部は、主アームを垂直軸
に沿って移動させる。そして、第３の駆動部は、主アームを水平軸に沿って移動
させる。この水平軸は主アームとともに上記最初の軸の回りに回動する。
【００１２】 しかし、私の新規の自動取り扱い装置は、主アームに携帯された副アームも有
している。この副アームは、第２のウエハーを支持するための第２の先端実行部
を有している。第４の駆動部は、副アームを主アームに対して上記水平軸に沿っ
て移動させる。コントローラは、これら駆動部を制御することにより、主アーム
の所定の角度位置において、第２のウエハーをステーションの一つから回収し、
同じステーションに第１のウエハーを置く。換言すれば、私の発明は、主アーム
を処理ステーションに対して一直線上に並べた位置から回転することなく、処理
ステーションにおける処理済みのウエハーと未処理のウエハーとを交換すること
ができる。
している。この副アームは、第２のウエハーを支持するための第２の先端実行部
を有している。第４の駆動部は、副アームを主アームに対して上記水平軸に沿っ
て移動させる。コントローラは、これら駆動部を制御することにより、主アーム
の所定の角度位置において、第２のウエハーをステーションの一つから回収し、
同じステーションに第１のウエハーを置く。換言すれば、私の発明は、主アーム
を処理ステーションに対して一直線上に並べた位置から回転することなく、処理
ステーションにおける処理済みのウエハーと未処理のウエハーとを交換すること
ができる。
【００１３】 副アームは水平軸に沿って２つの位置間で移動可能である。第１の位置では、
第１，第２の先端実行部は、垂直軸に沿って互いに並んでいる。第２の位置では
、第１，第２の先端実行部は、水平軸に沿って離れており、これにより主アーム
の垂直軸に沿う移動で、第１の先端実行部を第２の先端実行部がその前に占めて
いた空間に位置させることができる。この構成では、両方の先端実行部を同時に
処理ステーション内に延ばすことができる。２つの先端実行部の下側（最下位）
のものは、ステーションから処理済みのウエハーを取り除くために用いることが
でき、上側（最上位）のものは、ステーションに未処理のウエハーを置くために
用いることができる。
第１，第２の先端実行部は、垂直軸に沿って互いに並んでいる。第２の位置では
、第１，第２の先端実行部は、水平軸に沿って離れており、これにより主アーム
の垂直軸に沿う移動で、第１の先端実行部を第２の先端実行部がその前に占めて
いた空間に位置させることができる。この構成では、両方の先端実行部を同時に
処理ステーション内に延ばすことができる。２つの先端実行部の下側（最下位）
のものは、ステーションから処理済みのウエハーを取り除くために用いることが
でき、上側（最上位）のものは、ステーションに未処理のウエハーを置くために
用いることができる。
【００１４】 付加すべき先端実行部を支持するために、さらに１つ以上の副アームを主アー
ムに携帯させることができる。各副アームは、主アームに懸架されたリニアベア
リングに設けるのが好ましい。別個のリニア駆動部が先端実行部を水平軸に沿っ
て２つの位置間で移動させる。すべての先端実行部は、第１，第２，第３駆動部
によって総合的に移動可能である。
ムに携帯させることができる。各副アームは、主アームに懸架されたリニアベア
リングに設けるのが好ましい。別個のリニア駆動部が先端実行部を水平軸に沿っ
て２つの位置間で移動させる。すべての先端実行部は、第１，第２，第３駆動部
によって総合的に移動可能である。
【００１５】 プラットホームは真空室を備えており、この真空室は、ステーションを真空室
に連ねるための弁ゲートを有している。主アームが垂直軸の回りを動くことなく
、ウエハーの一つを取り除いてもう一つのウエハーと交換するために、先端実行
部は、集団となって上記弁ゲートを通るのに適した寸法になっている。
に連ねるための弁ゲートを有している。主アームが垂直軸の回りを動くことなく
、ウエハーの一つを取り除いてもう一つのウエハーと交換するために、先端実行
部は、集団となって上記弁ゲートを通るのに適した寸法になっている。
【００１６】 ウエハーが第１の処理ステーション内で既に処理されたことを想定して、私の
発明は、方法としても実現することができる。すなわち、主アームおよび副アー
ムを第１処理ステーションの正面の位置まで回動し、第１ステーションをプラッ
トホームから隔てている弁ゲートを開き、両方のアームを第１処理ステーション
内へ延ばす。副アームは、第１処理ステーション内のサポートから第１の処理が
なされたウエハーを持上げ、第１の処理ステーションから、第１の処理がなされ
たウエハーと一緒に後退する。主アームは、未処理のウエハーをサポートの上に
降ろし、第１処理室から後退する。副アームが持っている第１の処理がなされた
ウエハーは、次の処理ステーションへと移動するか荷役ステーションまで戻され
る。
発明は、方法としても実現することができる。すなわち、主アームおよび副アー
ムを第１処理ステーションの正面の位置まで回動し、第１ステーションをプラッ
トホームから隔てている弁ゲートを開き、両方のアームを第１処理ステーション
内へ延ばす。副アームは、第１処理ステーション内のサポートから第１の処理が
なされたウエハーを持上げ、第１の処理ステーションから、第１の処理がなされ
たウエハーと一緒に後退する。主アームは、未処理のウエハーをサポートの上に
降ろし、第１処理室から後退する。副アームが持っている第１の処理がなされた
ウエハーは、次の処理ステーションへと移動するか荷役ステーションまで戻され
る。
【００１７】 詳細な説明 図１，図２に示す複数ステーションのクラスターツール１０（集団型の機械）
は、４つの処理ステーション１２，１４，１６，１８と２つの荷役ステーション
２０，２２とを有し、これらステーションは中央プラットホーム２４を囲んでい
る。処理ステーション１２，１４，１６，１８は、凝着，エッチング，熱処理，
洗浄等の特殊な処理を実行する。２つの荷役ステーション２０，２２は、荷物留
置室（ロードロック室）とも称され、ウエハー２６を外側の弁ゲート２８，３０
を介して出し入れするのは勿論のこと、ウエハー２６を一時的に保管する。
は、４つの処理ステーション１２，１４，１６，１８と２つの荷役ステーション
２０，２２とを有し、これらステーションは中央プラットホーム２４を囲んでい
る。処理ステーション１２，１４，１６，１８は、凝着，エッチング，熱処理，
洗浄等の特殊な処理を実行する。２つの荷役ステーション２０，２２は、荷物留
置室（ロードロック室）とも称され、ウエハー２６を外側の弁ゲート２８，３０
を介して出し入れするのは勿論のこと、ウエハー２６を一時的に保管する。
【００１８】 中央プラットホーム２４は、処理および荷役のステーション１２，１４，１６
，１８，２０，２２の各々と、内側の弁ゲート３２，３４，３６，３８，４０，
４２を介して連なっている。閉じている時には、内側の弁ゲート３２，３４，３
６，３８，４０，４２は、処理及び荷役ステーション１２，１４，１６，１８，
２０，２２のそれぞれを、独自の作業環境に維持することができる。この作業環
境は、それぞれの弁ゲートが開く前に吸引により排除することができる。真空室
としても構成される中央のプラットホーム２４は、弁ゲート３２，３４，３６，
３８，４０，４２が開く前に吸引することもでき、処理及び荷役ステーション１
２，１４，１６，１８，２０，２２間での汚染の拡散を禁じることができる。
，１８，２０，２２の各々と、内側の弁ゲート３２，３４，３６，３８，４０，
４２を介して連なっている。閉じている時には、内側の弁ゲート３２，３４，３
６，３８，４０，４２は、処理及び荷役ステーション１２，１４，１６，１８，
２０，２２のそれぞれを、独自の作業環境に維持することができる。この作業環
境は、それぞれの弁ゲートが開く前に吸引により排除することができる。真空室
としても構成される中央のプラットホーム２４は、弁ゲート３２，３４，３６，
３８，４０，４２が開く前に吸引することもでき、処理及び荷役ステーション１
２，１４，１６，１８，２０，２２間での汚染の拡散を禁じることができる。
【００１９】 自動ウエハー取り扱い装置５０は、中央プラットホーム２４に設置され、ウエ
ハー２６を処理及び荷役のステーション１２，１４，１６，１８，２０，２２間
で搬送する。関節付きの主アーム５２が垂直軸５４の回りに回動可能かつ垂直軸
５４に沿って移動可能に設けられている。関節付きのアーム５２を動かすための
回転駆動部５６およびリニア駆動部５８のそれぞれは、図３、図４に示すように
、主駆動ハウジング６０内に収容されている。この主駆動ハウジング６０は、真
空シール６２により中央プラットホーム２４から遮断されている。関節付きの主
アーム５２は、３つの相対的に回動可能なリンク６４，６６，６８と、ウエハー
２６の一つを持つための先端実行部７０とを有している。駆動部７２はリンク６
４，６６，６８の相対回動を制御し、これにより、先端実行部７０を水平軸７４
に沿って移動させる。この水平軸７４は、垂直軸５４の回りにアーム５２と一緒
に回動する。
ハー２６を処理及び荷役のステーション１２，１４，１６，１８，２０，２２間
で搬送する。関節付きの主アーム５２が垂直軸５４の回りに回動可能かつ垂直軸
５４に沿って移動可能に設けられている。関節付きのアーム５２を動かすための
回転駆動部５６およびリニア駆動部５８のそれぞれは、図３、図４に示すように
、主駆動ハウジング６０内に収容されている。この主駆動ハウジング６０は、真
空シール６２により中央プラットホーム２４から遮断されている。関節付きの主
アーム５２は、３つの相対的に回動可能なリンク６４，６６，６８と、ウエハー
２６の一つを持つための先端実行部７０とを有している。駆動部７２はリンク６
４，６６，６８の相対回動を制御し、これにより、先端実行部７０を水平軸７４
に沿って移動させる。この水平軸７４は、垂直軸５４の回りにアーム５２と一緒
に回動する。
【００２０】 先端実行部７８を有する副アーム７６は、リニアベアリングとモータアクチュ
エータ８０によって、関節付きの主アーム５２に懸架されている。好ましくは、
非接触の磁気ベアリングとアクチュエータが用いられる。副アーム７６は、図３
、図４に示す位置間で水平軸７４に沿って移動することができる。図３の位置で
は、先端実行部７０，７８は、垂直軸５４に沿って互いに並んでいる。図４の位
置では、先端実行部７８は、水平軸７４に沿って後退しており、これにより、ス
テーション１２，１４，１６，１８，２０，２２の一つにおいて、先端実行部７
０が、サポートの上のウエハー２６を持上げたり置いたりするための空隙を提供
する。
エータ８０によって、関節付きの主アーム５２に懸架されている。好ましくは、
非接触の磁気ベアリングとアクチュエータが用いられる。副アーム７６は、図３
、図４に示す位置間で水平軸７４に沿って移動することができる。図３の位置で
は、先端実行部７０，７８は、垂直軸５４に沿って互いに並んでいる。図４の位
置では、先端実行部７８は、水平軸７４に沿って後退しており、これにより、ス
テーション１２，１４，１６，１８，２０，２２の一つにおいて、先端実行部７
０が、サポートの上のウエハー２６を持上げたり置いたりするための空隙を提供
する。
【００２１】 先端実行部７０，７８は、それぞれ支持面８２，８４を有している。これら支
持面８２，８４は、垂直軸５４に沿って距離ｈだけ離れている。主アーム５２は
、少なくとも距離ｈだけ垂直軸５４に沿って移動することが可能であり、これに
より、ステーション内でウエハー２６の１つを持上げたり置いたりするために、
先端実行部７０を、先端実行部７８が後退前に占めていた空間に位置させること
ができる。また、２つの先端実行部７０，７８は、主アーム５２が垂直軸５４の
回りの単一の角度位置において、ウエハー２６の一つを取り除いてもう一つのウ
エハー２６と交換するために、一緒になって上記弁ゲート３２，３４，３６，３
８，４０，４２を通るのに適した寸法になっている。
持面８２，８４は、垂直軸５４に沿って距離ｈだけ離れている。主アーム５２は
、少なくとも距離ｈだけ垂直軸５４に沿って移動することが可能であり、これに
より、ステーション内でウエハー２６の１つを持上げたり置いたりするために、
先端実行部７０を、先端実行部７８が後退前に占めていた空間に位置させること
ができる。また、２つの先端実行部７０，７８は、主アーム５２が垂直軸５４の
回りの単一の角度位置において、ウエハー２６の一つを取り除いてもう一つのウ
エハー２６と交換するために、一緒になって上記弁ゲート３２，３４，３６，３
８，４０，４２を通るのに適した寸法になっている。
【００２２】 図５は、他のウエハー取り扱い装置９０を示す。この装置９０は、上記ウエハ
ー取り扱い装置５０に対して、垂直軸５４に沿って逆転した位置に設けられてい
る。主駆動ハウジング９２は、真空インターフェイス９４を介して、プラットホ
ーム２４の頂部に連結されている。先端実行部９８を有する関節付きの主アーム
９６は、上述した実施例の関節付きアーム５２と似た構造をなしている。しかし
、関節付きアーム９６は、先端実行部１０４，１０６をそれぞれ有する２つの副
アーム１００，１０２を支持している。３つの先端実行部９８，１０４，１０６
は、処理および荷役のステーション１２，１４，１６，１８，２０，２２に対す
る自由な出入りを許容するために、弁ゲート３２，３４，３６，３８，４０，４
２に適合した寸法となっている。
ー取り扱い装置５０に対して、垂直軸５４に沿って逆転した位置に設けられてい
る。主駆動ハウジング９２は、真空インターフェイス９４を介して、プラットホ
ーム２４の頂部に連結されている。先端実行部９８を有する関節付きの主アーム
９６は、上述した実施例の関節付きアーム５２と似た構造をなしている。しかし
、関節付きアーム９６は、先端実行部１０４，１０６をそれぞれ有する２つの副
アーム１００，１０２を支持している。３つの先端実行部９８，１０４，１０６
は、処理および荷役のステーション１２，１４，１６，１８，２０，２２に対す
る自由な出入りを許容するために、弁ゲート３２，３４，３６，３８，４０，４
２に適合した寸法となっている。
【００２３】 副アーム１００，１０２それぞれのための駆動部は、リニアベアリングとモー
タアクチュエータ１０８，１１０を有している。先端実行部１０４，１０６は、
先端実行部９８と並んだ延長位置と、先端実行部９８又は１０４が一つのステー
ション内においてサポート上のウエハー１１２を持上げたり置いたりすることが
できる後退位置との間で、副アーム１００，１０２によって独立して移動可能で
ある。主アーム９６は、先端実行部１０６が後退前に占めていた位置に先端実行
部９８を位置させるために、垂直軸５４に沿って、隣接する先端実行部間の距離
ｈの少なくとも２倍は移動可能である。
タアクチュエータ１０８，１１０を有している。先端実行部１０４，１０６は、
先端実行部９８と並んだ延長位置と、先端実行部９８又は１０４が一つのステー
ション内においてサポート上のウエハー１１２を持上げたり置いたりすることが
できる後退位置との間で、副アーム１００，１０２によって独立して移動可能で
ある。主アーム９６は、先端実行部１０６が後退前に占めていた位置に先端実行
部９８を位置させるために、垂直軸５４に沿って、隣接する先端実行部間の距離
ｈの少なくとも２倍は移動可能である。
【００２４】 図６では、主アーム９６は、荷役ステーション２０，２２の一つの中で、ウエ
ハーカセット１２０と一直線上に並んでいる。このウエハーカセット１２０は、
多くのウエハー１１２を、距離ｈだけ離れたサポート１２２上に保持する。した
がって、主アーム９６は水平軸７４と垂直軸５４に沿って移動することができ、
これにより、３枚のウエハー１１２を、ウエハーカセット１２０から先端実行部
９８，１０４，１０６へと同時に移すことができる。これは、ウエハーを取りだ
したり戻したりするために荷役ステーション２０，２２と連絡する回数を、削減
する。
ハーカセット１２０と一直線上に並んでいる。このウエハーカセット１２０は、
多くのウエハー１１２を、距離ｈだけ離れたサポート１２２上に保持する。した
がって、主アーム９６は水平軸７４と垂直軸５４に沿って移動することができ、
これにより、３枚のウエハー１１２を、ウエハーカセット１２０から先端実行部
９８，１０４，１０６へと同時に移すことができる。これは、ウエハーを取りだ
したり戻したりするために荷役ステーション２０，２２と連絡する回数を、削減
する。
【００２５】 残りの図７〜９は、私の新規なウエハー取り扱い装置によって可能となった新
規の方法の実施例を示すフローチャートである。簡略化のために、この方法は、
１つの荷役ステーションと、２つの処理ステーションと、主アームおよび副アー
ムを有するウエハー取り扱い装置とを備えたクラスターツールを想定している。
図７の開始シーケンスは、荷役ステーションから複数のウエハーを搬送すること
によって、効率向上が可能になることを示している。図８の処理シーケンスは、
主アームの単一の角度位置で、各処理ステーションへおよび各処理ステーション
からウエハーを搬送することによって、効率向上が可能になることを示している
。図９の終了シーケンスは、複数のウエハーを荷役ステーションへ搬送すること
により、さらに効率向上が可能になることを示している。
規の方法の実施例を示すフローチャートである。簡略化のために、この方法は、
１つの荷役ステーションと、２つの処理ステーションと、主アームおよび副アー
ムを有するウエハー取り扱い装置とを備えたクラスターツールを想定している。
図７の開始シーケンスは、荷役ステーションから複数のウエハーを搬送すること
によって、効率向上が可能になることを示している。図８の処理シーケンスは、
主アームの単一の角度位置で、各処理ステーションへおよび各処理ステーション
からウエハーを搬送することによって、効率向上が可能になることを示している
。図９の終了シーケンスは、複数のウエハーを荷役ステーションへ搬送すること
により、さらに効率向上が可能になることを示している。
【００２６】 例えば、図７の開始シーケンスは、荷役ステーションへ主アームと副アームを
回動させる工程と、両アームをステーション内へと伸ばす工程と、それぞれのア
ームへ同時にウエハーを移すためにアームを上昇させる工程とを含んでいる。こ
の後、ウエハーは、処理ステーションの前の位置まで移動される。この処理ステ
ーションでは、荷役ステーションに再アクセスせずに両ウエハーを順番に用いる
ことができる。
回動させる工程と、両アームをステーション内へと伸ばす工程と、それぞれのア
ームへ同時にウエハーを移すためにアームを上昇させる工程とを含んでいる。こ
の後、ウエハーは、処理ステーションの前の位置まで移動される。この処理ステ
ーションでは、荷役ステーションに再アクセスせずに両ウエハーを順番に用いる
ことができる。
【００２７】 図８の処理シーケンスは、処理ステーションにおいてウエハーを交換する２つ
の異なる手順を示している。第１の手順では、両アームを処理ステーション内へ
伸ばし、両アームを上昇させることにより、第１の処理がなされたウエハーを、
副アームを用いて拾い上げ、第１の処理がなされたウエハーと一緒に副アームを
後退させる。そして、両アームを下降させることにより、もう一つのウエハーを
、主アームを用いて置く。第２の手順は、副アームが第１の処理がなされたウエ
ハーとともに相対的に後退していることを想定している。両アームを上昇させる
ことにより、第２の処理がなされたウエハーを主アームで持上げる。そして、副
アームを伸ばし、両アームを下降させることにより、第１の処理がなされたウエ
ハーを置く。両方の手順では、ウエハー取り扱い装置を、それぞれの処理ステー
ションから離れる方向に回動することなく、処理ステーションにおけるウエハー
の除去と取り替えがなされる。
の異なる手順を示している。第１の手順では、両アームを処理ステーション内へ
伸ばし、両アームを上昇させることにより、第１の処理がなされたウエハーを、
副アームを用いて拾い上げ、第１の処理がなされたウエハーと一緒に副アームを
後退させる。そして、両アームを下降させることにより、もう一つのウエハーを
、主アームを用いて置く。第２の手順は、副アームが第１の処理がなされたウエ
ハーとともに相対的に後退していることを想定している。両アームを上昇させる
ことにより、第２の処理がなされたウエハーを主アームで持上げる。そして、副
アームを伸ばし、両アームを下降させることにより、第１の処理がなされたウエ
ハーを置く。両方の手順では、ウエハー取り扱い装置を、それぞれの処理ステー
ションから離れる方向に回動することなく、処理ステーションにおけるウエハー
の除去と取り替えがなされる。
【００２８】 図９の終了シーケンスでは、最終処理がなされた２つのウエハーを主アームと
副アームで順々に回収し、これら最終処理がなされたウエハーを同時に荷役ステ
ーションに搬送する。荷役ステーションでは、両アームを一度に伸ばして下降さ
せ、両ウエハーを荷役ステーション内のサポートに戻す。追加的な副アームを用
いてもよく、その場合には、荷役ステーションへ又は荷役ステーションから２つ
を越えるウエハーを同時に移すことができる。
副アームで順々に回収し、これら最終処理がなされたウエハーを同時に荷役ステ
ーションに搬送する。荷役ステーションでは、両アームを一度に伸ばして下降さ
せ、両ウエハーを荷役ステーション内のサポートに戻す。追加的な副アームを用
いてもよく、その場合には、荷役ステーションへ又は荷役ステーションから２つ
を越えるウエハーを同時に移すことができる。
【００２９】 私の発明は、主アームの上に、１つまたは複数の副アームを設けることを含む
他の種々の改良を伴って実現することができる。この副アームも、後退位置と伸
張位置との間で移動させることができる。しかし、後退位置で主アームと副アー
ムの先端実行部が並び、延伸位置では、ウエハーを移送するための主アームが副
アームから離れる。また、下側のアームが上側のアームに対して相対的に後退す
る限り、全てのアームを相対的に移動させてもよい。
他の種々の改良を伴って実現することができる。この副アームも、後退位置と伸
張位置との間で移動させることができる。しかし、後退位置で主アームと副アー
ムの先端実行部が並び、延伸位置では、ウエハーを移送するための主アームが副
アームから離れる。また、下側のアームが上側のアームに対して相対的に後退す
る限り、全てのアームを相対的に移動させてもよい。
【００３０】 主アームと先端実行部は、ウエハーを搬送するための種々の形状にすることが
できる。例えば、主アームは、蛙足リンク機構（ｆｒｏｇ−ｌｅｇｇｅｄ ｌｉ
ｎｋａｇｅｓ）のように直線的な動きを生じせしめる種々のリンク機構から構成
することができる。先端実行部は、他のへら状の形態で構成してもよいし、グリ
ップやクランプやホルダのように構成してもよい。種々の駆動部は、機械的リン
ク機構や磁界を介して作動するモータやソレノイドを含むコンピュータ制御のア
クチュエータを有していてもよい。
できる。例えば、主アームは、蛙足リンク機構（ｆｒｏｇ−ｌｅｇｇｅｄ ｌｉ
ｎｋａｇｅｓ）のように直線的な動きを生じせしめる種々のリンク機構から構成
することができる。先端実行部は、他のへら状の形態で構成してもよいし、グリ
ップやクランプやホルダのように構成してもよい。種々の駆動部は、機械的リン
ク機構や磁界を介して作動するモータやソレノイドを含むコンピュータ制御のア
クチュエータを有していてもよい。
【図１】 ウエハー取り扱い装置を支持する中央プラットホームを備えたクラスターツー
ルを、主アームが伸びた状態で示す平面図である。
ルを、主アームが伸びた状態で示す平面図である。
【図２】 図１に似ているが、主アームが処理ステーションから後退した状態で示す図で
ある。
ある。
【図３】 主アームと並んだ副アームを示す側面図である。
【図４】 図３と似ているが副アームが後退した状態を示す図である。
【図５】 主アームと２つの副アームを有する他のウエハー取り扱い装置を示す側面図で
ある。
ある。
【図６】 荷役ステーションのカセットを備えた上記他のウエハー取り扱い装置の一部を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図７】 クラスターツールにおける私の新規なウエハー取り扱い装置を作動させるため
の開始シーケンスのフローチャートである。
の開始シーケンスのフローチャートである。
【図８】 同ウエハー取り扱い装置を作動させるための、処理シーケンスのフローチャー
トである。
トである。
【図９】 同ウエハー取り扱い装置を作動させるための、終了シーケンスのフローチャー
トである。
トである。
１２，１４ 荷役ステーション １６，１８，２０，２２ 処理ステーション ２４ プラットホーム ２６ ウエハー ３２，３４，３６，３８，４０，４２ 弁ゲート ５０ ウエハー取り扱い装置 ５２ 主アーム ５４ 垂直軸 ５６ 回転駆動部（第１の駆動部） ５８ リニア駆動部（第２の駆動部） ７０ 主アームの先端実行部 ７２ 第３の駆動部 ７４ 水平軸 ７６ 副アーム ７８ 副アームの先端実行部 ８０ リニアベアリングとモータアクチュエータ（第４の駆動部） ８２，８４ 支持面 ９６ 主アーム ９８ 主アームの先端実行部 １００，１０２ 副アーム １０４，１０６ 副アームの先端実行部
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２２日（２０００．２．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項１７】 上記リニアベアリングが、上記主アームに対して副アーム
を懸架することを特徴とする請求項１６に記載の自動取り扱い装置。
を懸架することを特徴とする請求項１６に記載の自動取り扱い装置。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月９日（２０００．３．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３６
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F022 AA08 BB09 CC02 EE05 3F060 AA06 AA07 AA08 CA21 DA09 DA10 EB02 EB12 EC02 EC12 FA02 GA05 GA13 GB02 GB11 GB21 GD13 HA28 HA32 HA35 5F031 CA02 DA17 GA43 GA47 GA49 LA07 MA04 MA09 NA04 NA05 NA09 NA10
Claims (37)
- 【請求項１】 ウエハーを処理する機械において荷役および処理のステーシ
ョンを連絡させるプラットホームに設置可能な自動取り扱い装置であって、 上記プラットホームに設置可能であり、第１のウエハーを支持する第１先端実
行部を有する主アームと、 上記主アームを、プラットホームに対して第１軸の回りに回転させる第１駆動
部と、 上記主アームを、プラットホームに対して第１軸に沿って移動させる第２駆動
部と、 上記主アームを、第１軸の回りに主アームとともに回動する第２軸に沿って、
プラットホームに対して移動させる第３駆動部と、 上記主アームに携帯されるとともに、第２のウエハーを支持する第２の先端実
行部を有する副アームと、 副アームを第２軸に沿って主アームに対して移動させる第４の駆動部と、 上記駆動部を作動させて、主アームの所定の角度位置において、ステーション
の一つから第２のウエハーを回収し、同じステーションに第１のウエハーを置く
コントローラと、 を備えたことを特徴とする自動取り扱い装置。 - 【請求項２】 上記副アームが上記第２軸に沿って２つの位置間で移動可能
であり、これら２つの位置のうちの第１の位置では、上記副アームを用いて第２
のウエハーをステーション内に置くために、第１，第２の先端実行部が第１軸に
沿って揃っていることを特徴とする請求項１に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項３】 上記２つの位置のうちの第２の位置では、上記主アームを用
いて第１のウエハーを置くために、第１，第２の先端実行部間に上記第２の軸に
沿って間隙が形成されることを特徴とする請求項２に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項４】 上記主アームは、主アームを用いてステーション内に第１の
ウエハーを置くために、第２の先端実行部が事前に占めていた空間に第１の先端
実行部を位置させるのに十分な第１の距離にわたって、第１の軸に沿って移動可
能であることを特徴とする請求項３に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項５】 上記第１，第２の先端実行部は、それぞれウエハー支持面を
有し、このウエハー支持面は上記第１軸に沿って互いに第２の距離だけ離れてい
ることを特徴とする請求項４に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項６】 上記第１の距離は、第２の距離以上であることを特徴とする
請求項５に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項７】 さらに、上記主アームに作用的に連結されるとともに、第３
のウエハーを支持する第３の先端実行部を有する第２の副アームを備えたことを
特徴とする請求項６に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項８】 さらに、上記第２の副アームを主アームに対して第２の軸に
沿って移動させる第５の駆動部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の自動
取り扱い装置。 - 【請求項９】 上記主アームが第１の軸に沿って移動する第１の距離は、ス
テーション内に第１のウエハーを置くために、第３の先端実行部が事前に占めて
いた空間に第１の先端実行部を位置させるのに十分な距離であることを特徴とす
る請求項８に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項１０】 上記第３の先端実行部は、第２の距離とほぼ等しい第３の
距離だけ上記第２実行部の支持面から離れた支持面を有していることを特徴とす
る請求項９に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項１１】 上記第１の距離は、上記第２の距離と第３の距離の合計以
上であることを特徴とする請求項１０に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項１２】 さらに、第４の距離だけ離れたウエハーサポートを有する
荷役ステーションを備えたことを特徴とする請求項６に記載の自動取り扱い装置
。 - 【請求項１３】 上記第２の距離と第４の距離がほぼ等しいことを特徴とす
る請求項１２に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項１４】 上記第１駆動部が、上記主アームを、上記第１の軸の回り
に副アームと一緒に回動させることを特徴とする請求項１に記載の自動取り扱い
装置。 - 【請求項１５】 上記第２駆動部が、上記主アームを、上記第１の軸に沿っ
て副アームと一緒に移動させることを特徴とする請求項１４に記載の自動取り扱
い装置。 - 【請求項１６】 上記第３駆動部が、上記主アームを、上記第２の軸に沿っ
て副アームと一緒に移動させることを特徴とする請求項１５に記載の自動取り扱
い装置。 - 【請求項１７】 上記第４駆動部が、上記主アームに対して副アームを懸架
するリニアベアリングを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の自動取
り扱い装置。 - 【請求項１８】 上記第４駆動部が、リニアモータアクチュエータを含んで
いることを特徴とする請求項１７に記載の自動取り扱い装置。 - 【請求項１９】 複数のステーションを有するウエハー処理機械のための中
枢の取り扱いシステムであって、 ステーションを連絡するプラットホームと、 上記プラットホームに作用的に連結され、それぞれウエハーを支持するための
上下の先端実行部を有する上下のアームと、 上下のアームを、集団として垂直軸の回りに回動させる第１駆動部と、 上下のアームを、集団として垂直軸に沿って移動させる第２駆動部と、 上下のアームの少なくとも一つを、上下のアームと一緒に垂直軸の回りに回動
可能な水平軸に沿って、移動させる第３駆動部と、 下側のアームを、上記水平軸に沿って上側のアームに対して相対的に後退させ
る第４駆動部と、 上記駆動部を作動させることにより、上側の先端実行部に対して下側の先端実
行部を相対的に後退させ、上側の先端実行部を、下側の先端実行部が後退前に占
めていた位置まで下降させるコントローラと、 を備えたことを特徴とする取り扱いシステム。 - 【請求項２０】 上記プラットホームは真空室を有し、この真空室は、ステーシ
ョンを真空室に連ねる弁ゲートを有していることを特徴とする請求項１９に記載
の取り扱いシステム。 - 【請求項２１】 上下アームが垂直軸回りの単一の角度位置に位置した状態で、
ウエハーを除去し他のウエハーに置き換えるために、上下の先端実行部は、集団
として弁ゲートを通過するのに適した寸法であることを特徴とする請求項２０に
記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２２】 さらに中間アームを備え、この中間アームは、プラットホーム
と作用的に連結されるとともに、ウエハーを支持する中間の先端実行部を有する
ことを特徴とする請求項２１に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２３】 さらに第５駆動部を備え、この第５駆動部は、中間アームを上
記水平軸に沿って上側アームに対して後退させることを特徴とする請求項２２に
記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２４】 上記第１駆動部は、上側アーム，中間アーム，下側アームを集
団として垂直軸の回りに回動させ、上記第２駆動部は、これら上側アーム，中間
アーム，下側アームを集団として垂直軸に沿って移動させることを特徴とする請
求項２３に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２５】 上側，中間，下側のアームが垂直軸の回りの単一の角度位置に
位置した状態で、ウエハーを除去し他のウエハーに置き換えるために、上側，中
間，下側の先端実行部は、集団として弁ゲートを通過するのに適した寸法である
ことを特徴とする請求項２４に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２６】 上記第１，第２駆動部の一部は、真空インターフェイスにより
、上記真空室から分離されていることを特徴とする請求項２０に記載の取り扱い
システム。 - 【請求項２７】 上記第３駆動部は、上記上側，下側のアームを水平軸に沿って
集団として移動させることを特徴とする請求項２６に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２８】 下側アームは上側アームに対してリニアベアリングにより懸架
されていることを特徴とする請求項２７に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項２９】 上記第４駆動部は、下側アームを上側アームに対して上記水平
軸に沿って後退させるリニアモータアクチュエータを含んでいることを特徴とす
る請求項２８に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項３０】 上記下側アームは、上側アームに対して水平軸に沿って２つの
位置間で相対的に移動可能であり、２つの位置のうちの第１の位置では、上側と
下側の先端実行部が垂直軸に沿って揃っていることを特徴とする請求項２０に記
載の取り扱いシステム。 - 【請求項３１】 上記下側アームの２つの位置のうちの第２の位置では、下側の
先端実行部と一つのステーションへの弁ゲートとの間に間隙が形成され、上側の
先端実行部はウエハーを置くために同じステーション内に位置していることを特
徴とする請求項３０に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項３２】 上側，下側の先端実行部はそれぞれ支持面を有し、この支持面
が垂直軸に沿って互いに固定距離だけ離れていることを特徴とする請求項３１に
記載の取り扱いシステム。 - 【請求項３３】 上側，下側のアームは、ウエハーを置くために、少なくとも上
記固定距離だけ上記垂直軸に沿って移動可能であることを特徴とする請求項３２
に記載の取り扱いシステム。 - 【請求項３４】 複数ステーションの機械におけるステーション間で、ウエハー
を搬送する方法であって、 ロボット組立体の第１，第２アームを、第１処理ステーションの前まで回動さ
せる工程と、 両アームを第１処理ステーション内へ延伸させる工程と、 第１の処理がなされたウエハーを、第２アームを用いて、第１処理ステーショ
ン内のサポートから持上げる工程と、 第２アームを第１アームに対して相対的に後退させる工程と、 未処理のウエハーを、第１アームを用いて、第１処理ステーション内のサポー
トへと下降させる工程と、 両アームを第１処理ステーションから後退させる工程と、 両アームを他のステーションの前まで回動させる工程と、 を備えたことを特徴とする搬送方法。 - 【請求項３５】 上記他のステーションが第２処理ステーションであって、さら
に、 第１アームを第２処理ステーション内へ延伸させる工程と、 第２の処理がなされたウエハーを、第１アームを用いて、第２処理ステーショ
ン内のサポートから持上げる工程と、 第２アームを第１アームとほぼ揃うように相対的に延伸させる工程と、 第１の処理がなされたウエハーを、第２アームを用いて、第２処理ステーショ
ン内のサポートまで下降させる工程と、 両アームを第２処理ステーションから後退させる工程と、 両アームをさらに他のステーションまで回動させる工程と、 を備えたことを特徴とする請求項３４に記載の搬送方法。 - 【請求項３６】 上記他のステーションが荷役ステーションであり、さらに、 両アームを荷降ろしステーション内に延伸させる工程と、 両アームを用いて、第２の処理がなされたウエハーを荷役ステーション内のサ
ポートまで下降させる工程と、 両アームを荷役ステーションから後退させる工程と、 を備えたことを特徴とする請求項３４に記載の搬送方法。 - 【請求項３７】 上記ロボット組立体は第３アームを有しており、さらに、 ３つ全てのアームを荷役ステーションの前まで回動させる工程と、 ３つ全てのアームを荷役ステーション内へ延伸させる工程と、 ３つの未処理のウエハーを、第１，第２．第３アームを用いて荷役ステーショ
ンから持上げる工程と、 ３つ全てのアームを荷役ステーションから後退させる工程と、 ３つ全てのアームを第１の処理ステーションまで回動させる工程と、 を含む開始の工程を備えていることを特徴とする請求項３４に記載の搬送方法
。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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