JP2002110761A - 温度感知用途を有するロボット用装置及び方法 - Google Patents

温度感知用途を有するロボット用装置及び方法

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JP2002110761A
JP2002110761A JP2001135381A JP2001135381A JP2002110761A JP 2002110761 A JP2002110761 A JP 2002110761A JP 2001135381 A JP2001135381 A JP 2001135381A JP 2001135381 A JP2001135381 A JP 2001135381A JP 2002110761 A JP2002110761 A JP 2002110761A
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robot
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Satish Sundar
サンダー サティッシュ
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 温度勾配のおおきなプロセスチャンバを有す
るクラスタツール内のスループットを増大する。 【解決手段】 第1のエンドエフェクタ172及び第2
のエンドエフェクタ174を有するロボット132は、
複数のプロセスチャンバ104〜110の間で物体12
8を移転する。第1のプロセスチャンバ104と第2の
プロセスチャンバ106とは類似の温度で動作する。第
3のプロセスチャンバ108は第1のプロセスチャンバ
104又は第2のプロセスチャンバ106とは異なった
温度で動作する。ロボットは、第1のエンドエフェクタ
172を使用して、第1のプロセスチャンバ104から
第2のプロセスチャンバ106へ全ての物体移転を実行
する。更に、ロボット132は、第2のエンドエフェク
タ174を使用して第2のプロセスチャンバ106から
第3のプロセスチャンバ108へ全ての物体移転を実行
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はロボットに関する。
より詳細には、本発明はロボットのエンドエフェクタに
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板又はウエハは、一連の連続プ
ロセスを用いて集積回路を生産するために処理される。
これらのステップは、複数のプロセスチャンバを使用し
て実行される。ウエハ輸送ロボットによって奉仕される
プロセスチャンバの集合は、クラスタツールとして知ら
れる。それぞれの異なったプロセスチャンバ、又は同じ
プロセスチャンバで実行される順次のプロセスは、しば
しば異なった温度で実行される。
【0003】物体、例えば半導体ウエハの典型的なロボ
ットは、これらプロセスチャンバの1つ又は複数のすぐ
外側にある移転室に置かれる。従って、ロボットは様々
なプロセスチャンバの間でウエハを移転して、異なった
プロセスチャンバ、度量衡室、又はロードロックで起こ
る順次のプロセスを実行することができる。ウエハの温
度は、ウエハが支持されて物理的に接触しているエンド
エフェクタとの熱伝導によって、大きく変えられること
ができる。
【0004】この開示で使用される「エンドエフェク
タ」の用語は、エンドエフェクタ、ロボットブレード、
又は基板の位置決め又は移転の間に基板を支持するよう
に構成されたロボットアームの遠位端に接続された任意
の装置の様々な実施形態を指すことが意図されている。
エンドエフェクタが一連のプロセスチャンバの間でウエ
ハを移転するとき(プロセスチャンバの少なくとも1つ
は、プロセスチャンバの残りのものとは異なった温度に
維持されている)、エンドエフェクタの温度は、エンド
エフェクタが挿入された前のプロセス、又はエンドエフ
ェクタが前に接触したウエハの温度によって影響を受け
るかも知れない。プロセスチャンバの内部に位置するウ
エハは、プロセスチャンバ内の局部温度より低いか、高
いか、該温度に近似した温度であってよい。エンドエフ
ェクタがウエハと接触するとき、2つの要素の温度は、
相互に近づく傾向があり、熱放射及び対流の組み合わせ
によって、最終的に等しくなるかも知れない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】エンドエフェクタがプ
ロセスチャンバ内のウエハと接触するとき、エンドエフ
ェクタの温度は、しばしば伝導の結果として上昇する。
次に、エンドエフェクタが第2の室へ移動されるとき、
エンドエフェクタの温度が第2のプロセスチャンバの温
度と平衡する前に、かなりの時間を要するかも知れな
い。温度平衡の時間の多くは、エンドエフェクタに貯え
られた潜在的熱エネルギーの量のためである。エンドエ
フェクタは、典型的な半導体ウエハと比較して、エンド
エフェクタの相対的な素材及び大きさのため、より多く
の熱エネルギーを貯えることができるので、ウエハがエ
ンドエフェクタと接触するように置かれたとき、エンド
エフェクタの温度は、典型的に、ウエハよりも遅いレー
トで順応する。温度が違い過ぎるウエハとエンドエフェ
クタとの間の接触は、制限されることが望まれる。なぜ
なら、温度勾配がウエハを横切って確立されるかも知れ
ないからである。温度勾配は、処理フィルムの品質及び
/又は特定のプロセスを実行する能力に影響を及ぼすか
も知れない。温度等化の時間は、2つのプロセスチャン
バの間に実質的な温度差が存在すれば増大する。温度を
等しくするために増えた時間は、プロセスチャンバ内の
見込みスループットを低減する。
【0006】従って、大きく変化する温度勾配のプロセ
スチャンバを有するクラスタツール内のスループットを
増大する方法の必要性が、当技術分野に存在する。
【0007】
【課題を解決するための手段】従来技術に関連した多く
の欠点は、第1のエンドエフェクタ要素及び第2のエン
ドエフェクタ要素を有するロボットを有する本発明によ
って克服される。ロボットは、複数のプロセスチャンバ
の間で、1つ又は複数の物体の移転を実行する。1つの
実施形態において、ロボットは、第1のプロセスチャン
バ、第2のプロセスチャンバ、及び第3のプロセスチャ
ンバの間で、複数の物体の移転を実行する。第1のプロ
セスチャンバは、第2のプロセスチャンバと類似の温度
で動作する。第3のプロセスチャンバは、第1のプロセ
スチャンバ又は第2のプロセスチャンバとは著しく異な
った温度で動作する。ロボットは、第1のエンドエフェ
クタ部分を使用して、第1のプロセスチャンバから第2
のプロセスチャンバへの全ての物体移転を実行する。更
に、ロボットは、第2のエンドエフェクタ部分を使用し
て、第2のプロセスチャンバから第3のプロセスチャン
バへの全ての物体移転を実行する。エンドエフェクタの
1つの実施形態において、第1のエンドエフェクタ部分
は、異なったロボットアームに置かれるか、同じロボッ
トアームの、第2のエンドエフェクタ部分とは異なった
部分に置かれる。従って、第1のエンドエフェクタは、
第2のエンドエフェクタ部分とは別個に、プロセスチャ
ンバへ挿入されることができる。
【0008】他の実施形態において、第1のエンドエフ
ェクタ部分を、絶縁部材によって第2のエンドエフェク
タ部分へ堅く接続して、結合されたエンドエフェクタが
形成されてよい。例えば、第1のエンドエフェクタ部分
の背面が、絶縁材料によって第2のエンドエフェクタ部
分の背面へ固定される。結合されたエンドエフェクタ
は、第1のエンドエフェクタ部分又は第2のエンドエフ
ェクタ部分が、物体をサポートする位置へ移動されるこ
とができるように、フリッパ部分によってロボットアー
ムへ取り付けられる。結合されたエンドエフェクタは、
単一のプロセスチャンバへ挿入されることができる。第
1のエンドエフェクタ部分又は第2のエンドエフェクタ
部分の1つのみが物体をサポートする(そして、接触す
る)ので、そのエンドエフェクタ部分のみが、熱伝導に
よって、かなりの量の熱を物体へ伝達する。
【0009】本発明の教示は添付の図面と結びついた以
下の詳細な説明を熟慮することにより直ちに理解され得
る。
【0010】容易に理解するため、指定の同一の要素が
図面に共通であり得る同一の参照番号が使用される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下の説明を熟慮した後に、当業
者は、本発明の教示がロボットシステムで容易に利用さ
れ得ることを理解するであろう。複数のエンドエフェク
タを操作するために、単一のロボットが構成される。各
々のエンドエフェクタは、あるプロセスチャンバの間で
のみ物体を輸送する。
【0012】1.プロセスチャンバの構成 図2は、輸送室208によって相互接続された3つのプ
ロセスチャンバ202、204、及び206、双子2重
アームロボット210、及びロードロック室201を含
むクラスタツール200の第1の実施形態を示す。双子
2重アームロボット210は、図3で更に詳細に示され
る。2重アームロボットのそのようなアームは、GEN
MARK AUTOMATION,INC、EQUIP
E、及びADEPT TECHNOLOGYのような会
社によって製造されている。そのような2重アームロボ
ットを使用して、2つの物体を、連続したプロセスチャ
ンバへ通して同時に処理するように装備されたクラスタ
ツールの例は、登録商標「PRODUCER」の名称で
知られており、APPLIED MATERIALS,
INC.によって製造されている。
【0013】図2の個々のプロセスチャンバ202、2
04、及び206は、図1のプロセスチャンバ104、
106、108、及び110と同じように作動されてよ
く、また同じように構成されてよい。そのようなプロセ
スチャンバで実行されるプロセスの例は、化学気相成長
(CVD)、物理気相成長(PVD)、メタル・エッチ
ング、及び電鋳加工を含むが、これらに限られない。
【0014】プロセスチャンバ202、204、及び2
06の各々はスリット弁214を有し、プロセスチャン
バ104、106、108、及び110の各々はスリッ
ト弁117を有して、エンドエフェクタによって搬送さ
れるウエハが、プロセスチャンバの内部へアクセスする
ことを可能にする。輸送室208の外部周辺は、囲い2
12によって画定される。代替的に、プロセスチャンバ
202、204、及び206の1つ又は複数は、相互接
続している輸送室を有しない独立型装置であってよい。
図1及び図2に示される実施形態は、後で説明されるコ
ントローラ136を含む。
【0015】これから、図2に示される実施形態の双子
2重アームロボット210を説明する。ロボット210
は、第1の2重ロボットリンク機構301及び第2の2
重ロボットリンク機構303を含む。第1の2重ロボッ
トリンク機構301は、ロボットハブ320、350で
蝶番式に取り付けられた複数の伸張可能ロボットリンク
322、323、相互接続されたロボットアーム32
4、325、及び複数のエンドエフェクタ302、30
6を含む。第2の2重ロボットリンク機構303は、ロ
ボットハブ330、352で蝶番式に取り付けられた複
数のロボットリンク332、333、相互接続されたロ
ボットアーム334、335、及び複数のエンドエフェ
クタ304、308を含む。
【0016】図2において、物体128のペアが、双子
2重アームロボット210によって、ロードロック20
1からプロセスチャンバ202、プロセスチャンバ20
4、プロセスチャンバ206、そして再びロードロック
201へと、時計方向へ回送されるものと仮定する。本
発明の意図された範囲に包含されて、異なったプロセス
チャンバの間で物体を送る他の回送タイプが使用されて
よい。
【0017】図2には、2つのロボットリンク機構30
1及び303が示されるが、クラスタツール200の動
作は、1つのロボットリンク機構301のみを使用でき
ることが予想される(ロボットリンク機構303が、取
り外されるものと仮定する)。1つのロボットリンク機
構のみが使用されるものと仮定すると、ただ1つのウエ
ハのみが(ウエハのペアではなく)、連続したプロセス
チャンバの間を移転される。
【0018】図1に示されるクラスタツール100の実
施形態は、例えば、4つのプロセスチャンバ104、1
06、108、110、移転室112、及び一対のロー
ドロック室120及び122を含む。各々のプロセスチ
ャンバ104、106、108、110は、典型的に
は、異なった処理ステージ又はフェーズを物体(例え
ば、半導体ウエハ)へ提供するように構成される。各々
のプロセスチャンバ104、106、108、110
は、密閉可能スリット弁117を介して移転室112と
連絡する。スリット弁117は、既知の方法で開かれて
よく、エンドエフェクタによって搬送されるウエハが、
それぞれのプロセスチャンバ104、106、108、
又は110へ挿入されるようにする。開示は、プロセス
チャンバ内へ移転される半導体ウエハのような物体を説
明するが、本発明は、当技術分野で知られてロボットに
よって移転される任意タイプの基板又は物体へ応用され
てよいことが予想される。
【0019】2.複数ブレードロボットの実施形態 複数のプロセスチャンバ104、106、108、11
0の間でウエハを移転するため、ロボット132の1つ
の実施形態が、図1に示される移転室112の中に置か
れる。ロボット132は、2重ブレードロボットであ
り、第1のロボットリンク170及び第2のロボットリ
ンク172を含む。第1のロボットリンク170は、第
1のエンドエフェクタ174を支持及び転置し、その一
方で、第2のロボットリンク172は、第2のエンドエ
フェクタ176を支持及び転置する。それぞれのロボッ
トリンク170、172の遠位端に置かれたエンドエフ
ェクタ174、176の各々は、個々の物体128、例
えばウエハ又は他の半導体基板を搬送するように構成さ
れる。ロボット132のロボットリンク170及び17
2は、それぞれのエンドエフェクタ174及び176
を、伸長線180に沿って軸182から所望の距離だけ
伸ばしてよいように構成される。伸長線180の傾斜
は、垂直軸182の周りでロボットハブ181を回転す
ることによって変えられてよい(水平面内で)。ロボッ
ト132が2重(又は、複数の)エンドエフェクタ17
4、176を使用することによって、コントローラ13
6は、複数のエンドエフェクタの1つを選択して、複数
のプロセスチャンバ104、106、108、110の
間で物体を移転することができる。
【0020】物体128(例えばウエハ)は、典型的に
は、ロードロック120又は122の1つの中に置かれ
たカセット126にロードされる。カセットは、複数の
物体を垂直配列構成として貯蔵する。カセットは垂直に
転置されてよく、それによって、カセットの中に貯蔵さ
れた物体の所望の1つが、所望のエンドエフェクタ17
4、176と整列されてよく、エンドエフェクタが所望
の物体をロードできるようにする。ロボット124は、
物体128(例えばウエハ)を、一時に1つずつ、ロー
ドロック120又は122内のカセット126から任意
のプロセスチャンバ104、106、108、110へ
輸送する。クラスタツール内で処理されるべき個々のウ
エハは、ロボット132へ取り付けられて転置されるエ
ンドエフェクタ174及び176によって搬送される。
エンドエフェクタは、物体の上で実行されるべき特定の
所望の処理に依存して、異なったプロセスチャンバの間
で順次にウエハを転置する。エンドエフェクタ174及
び176は、第1のロボット機構124の遠位端に置か
れ、物体の移転、持ち上げ、収縮、及び/又は伸長を実
行する位置にある。
【0021】物体、例えば半導体ウエハの処理は、しば
しば、1つの物体(又は、図2に示される実施形態で
は、物体のペア)が、多くのプロセスチャンバを連続し
て移転されることを必要とする。プロセスチャンバ10
4、106、108、110は、多様なプロセス、例え
ば物理気相成長(PVD)、化学気相成長(CVD)、
電鋳加工、エッチング、又は金属堆積処理などを実行す
るように構成される。ロボット124及び132は、複
数のプロセスチャンバが物理的に相互に接近して置かれ
ているとき、これらの逐次のステップを最も便利に実行
することができる。プロセスチャンバ104、106、
108、110は、典型的には、異なった温度で動作し
て様々なプロセスを実行する。典型的には、物体は、個
々のプロセスチャンバの温度を調節することによって、
所望の温度に維持される。
【0022】本発明の1つの実施形態は、温度敏感アプ
リケーション、例えば誘電体スピンオンで2重アームロ
ボットを使用する。この実施形態については、これから
説明する。この実施形態は、図1のクラスタツール10
0、図2のクラスタツール200、又は独立したプロセ
スチャンバ又はクラスタツールの任意の既知のアセンブ
リへ応用されてよい。重要なことは、物体の温度がある
プロセスで定常値に維持されることである。従って、エ
ンドエフェクタの温度は、プロセスチャンバ202内の
処理の間に、物体(例えばウエハ)の温度を近似しなけ
ればならない。物体と、クラスタツール100及び20
0内のエンドエフェクタとの間で、この温度等化を達成
することは、エンドエフェクタの温度を、プロセスチャ
ンバ202の温度に近似して維持することに依存する。
【0023】もしエンドエフェクタが、異なった温度で
動作している異なったプロセスチャンバ104、10
6、108、110の間で移動されれば、スループット
に影響を与えないで、エンドエフェクタが入ろうとして
いるプロセスチャンバの適切な温度にエンドエフェクタ
を維持することは困難である。更に、もしエンドエフェ
クタの温度が、エンドエフェクタが含んでいる物体の温
度と異なっている場合、物体の温度を維持することは困
難である。なぜなら、物体中の熱エネルギーは、伝導に
よってエンドエフェクタへ伝達されるからである。もし
物体が伝導によって熱を伝達しているのであれば、熱勾
配が物体を横切って確立されるかも知れない。もし物体
の温度が、温度敏感アプリケーションで所望の温度と著
しく異なれば、物体(例えば、ウエハ上に堆積された
膜)の処理の品質は、影響を受けるであろう。もし熱勾
配が、温度敏感アプリケーションの物体を横切って確立
されるならば、プロセスの品質も一貫しないであろう。
エンドエフェクタと、エンドエフェクタが挿入されるプ
ロセスチャンバとの間の温度の差異を制限するため、図
1及び図2に示される実施形態は、1つ又は複数のエン
ドエフェクタを使用して、第1の組の室の間で物体を移
転し、他の1つ又は複数のエンドエフェクタを使用し
て、他の組の室の間で物体を移転する。エンドエフェク
タの温度の差異を制限するこれらの手法は、物体の温度
が、処理されている物体の結果の品質にとって重要であ
る場合、特に望ましい。
【0024】これまで、クラスタツール100、200
の2つの実施形態の設計について、概略を説明した。本
発明は、クラスタツールの他の実施形態、更に、異なっ
た温度及び/又は圧力で動作される異なったシステムへ
応用されてよいことが予想される。
【0025】図2に示される本発明の1つの実施形態の
使用例で、プロセスチャンバ206の温度が、プロセス
チャンバ202及び204の温度と異なり、より高い場
合を考える。本発明の教示は、プロセスチャンバ206
が、プロセスチャンバ202及び204よりも低い温度
を有する場合にも応用されてよい。クラスタツール20
0内の処理の間に、物体128のペアは、ロードロック
201から、プロセスチャンバ202、プロセスチャン
バ204、プロセスチャンバ206、及び最後に再びロ
ードロック201へ移動されるものと考えられる。次
に、この順序は、新しい未処理の物体について反復され
る。異なったプロセスチャンバの間の異なった順序が使
用されてよいが、上記の例示した順序は、非常に多様な
クラスタツール及び/又は独立型装置へ応用されること
のできる例示的実施形態を提供する。
【0026】もしロボットのエンドエフェクタのペア
が、異なった温度で動作している異なったプロセスチャ
ンバの間で物体を移転し、ウエハが温度敏感であれば、
ロボットは、物体をプロセスチャンバからピックアップ
する前に、プロセスチャンバの内部で小休止しなければ
ならない(対流によって所望の温度を達成するため
に)。例えば、同じエンドエフェクタが、物体の第1の
ペアをプロセスチャンバ202へ移転したと仮定する。
次に、物体のペアは、プロセスチャンバ204へ移転さ
れ、次に、プロセスチャンバ206へ移転される。次
に、プロセスチャンバ206内の物体のペアは、ロード
ロック201へ移転される。次に、物体の第2のペア
が、プロセスチャンバ202からプロセスチャンバ20
4へ移転される。プロセスチャンバ206は、プロセス
チャンバ202又は204よりも高い温度に維持される
ものと仮定する。ウエハ移転の前記の進行で、より暖か
いプロセスチャンバ(206)との間でウエハを移転す
るエンドエフェクタが、より冷たいプロセスチャンバ
(202)へ他のウエハを移転するエンドエフェクタと
して使用される。従って、エンドエフェクタ(物体を移
転するために使用される)の温度は、プロセスチャンバ
202よりも高い温度を有する可能性があるだろう。従
って、プロセスチャンバ202内の小休止が必要となる
かも知れない。それは、エンドエフェクタの温度をプロ
セスチャンバの温度に近づけた後に、ウエハをピックア
ップできるようにするためである。そうでないと、物体
の温度が変化し、熱勾配が物体を横切って確立されるで
あろう。なぜなら、エンドエフェクタ内に含まれる熱エ
ネルギーが、物体とエンドエフェクタとの間で伝導され
るからである。このタイプの小休止は、クラスタツール
のスループットをかなり低減する。
【0027】この問題を避けるため、図3に示される双
子2重アームロボット210は、全部で4つのエンドエ
フェクタを装備されることができる。2つのエンドエフ
ェクタ302及び304は、ウエハのペアを同時に取り
扱い、2つの他のエンドエフェクタ306及び308
は、物体の他のペアを同時に取り扱う。エンドエフェク
タ302及び304は、温度が相互に近いプロセスチャ
ンバからウエハを移転するためにのみ使用される。例え
ば、ロボット210(コントローラ136の制御のもと
にある)は、プロセスチャンバ202とプロセスチャン
バ204との間で物体128を移転するために、エンド
エフェクタ302及び304の1つのペアのみを使用す
る。対照的に、ロボット210(コントローラ136の
制御のもとにある)は、異なった(例えば、より高い)
温度で動作している全ての他の室の間で、主としてプロ
セスチャンバ204からプロセスチャンバ206へ、物
体を移転するため、他のペアのエンドエフェクタ306
及び308を使用する。エンドエフェクタ302及び3
04の温度は、プロセスチャンバ202及び204の処
理温度へ達するように、著しく低くされる必要はない。
なぜなら、エンドエフェクタ302及び304は、プロ
セスチャンバ206へ挿入されないからである。従っ
て、エンドエフェクタが、温度を下げるためプロセスチ
ャンバ202の中で維持される時間は縮小される。この
ように、エンドエフェクタがプロセスチャンバ内に維持
される時間を制限することは、クラスタツール200を
通る物体128の最大スループットを増大する。
【0028】これまで、クラスタツール内で、プロセス
チャンバと、双子2重アームを有するロボットとの間の
相互作用を概説したが、本発明の実施形態は、単一2重
アームロボットへも応用されてよいことが予想される。
例えば、図3に示される実施形態は、1つだけの2重ロ
ボットリンク機構301を有するように構成されてよ
い。2重ロボットリンク機構301の動作は、説明され
たとおりである。
【0029】図1及び図2に示されるコントローラ13
6は、それぞれクラスタツール100及び200の動
作、及び説明したロボット関連動作を制御する。コント
ローラ136は、マイクロプロセッサ138(CP
U)、制御ルーチンを記憶するメモリ140、及びサポ
ート回路142、例えば電源、クロック回路、キャッシ
ュなどを含む。更に、コントローラ136は、入力/出
力ペリフェラル144、例えばキーボード、マウス、及
びディスプレイを含む。コントローラ136は、物体の
処理及び輸送を容易にする順序づけ及びスケジューリン
グ動作を実行するようにプログラムされる汎用コンピュ
ータである。クラスタツールを制御するソフトウェアル
ーチンは、メモリ140に記憶され、マイクロプロセッ
サ138によって実行されて、クラスタツール200の
制御を容易にする。
【0030】ここでソフトウェア・プロセスとして説明
される処理ステップのあるものは、ハードウェア、例え
ば様々な処理ステップを実行するためマイクロプロセッ
サと協力する回路の中で実行されてよいことが予想され
る。コントローラ136は、様々なスケジューリングル
ーチンを実行するようにプログラムされる汎用コンピュ
ータとして説明されるが、ソフトウェアによって実行さ
れるプロセスは、アプリケーション特定集積回路(AS
IC)又は個別の回路コンポーネントのようなハードウ
ェアとして実行されることができる。従って、ここで説
明される処理ステップは、ソフトウェア、ハードウェ
ア、又はこれらの任意の組み合わせによって、等しく実
行されるものと広く解釈されるべきである。
【0031】どのエンドエフェクタを使用してプロセス
チャンバの間で物体を移転するかを決定することによっ
てロボット動作を制御するコントローラ136が実行す
る方法400の1つの実施形態が、図4に示される。コ
ントローラ136は、クラスタツール100又は200
内の複数のプロセスチャンバの間で物体を移転するため
に、必要な処理を制御する。この処理は、ロボット12
4、132(図1に示される)及びロボット210(図
2に示される)の動作を含む。コントローラ136は、
第1のエンドエフェクタ又は第2のエンドエフェクタが
異なった物体を輸送することができる複数のプロセスチ
ャンバの間でウエハの全ての回送経路を考慮することに
よって、ステップ402で方法400を開始する。図1
において、例えば、複数のエンドエフェクタ174、1
76を有するロボット132が、複数のプロセスチャン
バ104、106、108、110の間で物体を移転し
てよい。対照的に、図2の実施形態では、エンドエフェ
クタ302、304、306、308を含む双子2重ア
ームロボット210が、プロセスチャンバ202、20
4、206の間で物体のペアを移転してよい。従って、
ロボット124、133、又は210が、異なったプロ
セスチャンバ104、106、108、110の間で回
送を実行する経路の全ての順列が、物体の「全ての回送
経路」として考慮されてよい。
【0032】方法400は、ステップ404へ続く。ス
テップ404において、コントローラ136は、物体の
全ての回送経路を、ウエハのペア(又は、単一のウエ
ハ)が2つのプロセスチャンバの間を移転される複数の
個別の回送経路へ分解する。複数の回送経路は、第1の
エンドエフェクタによって実行されるべき第1の回送経
路、及び第2のエンドエフェクタによって実行されるべ
き全ての他の「第2の」回送経路を含む。第1のエンド
エフェクタは、ほぼ類似の温度にあるプロセスチャンバ
の間で1つ又は複数の物体を移転することに限定され
る。例えば、図1において、プロセスチャンバ104及
び106は、ほとんど同じように動作し、プロセスチャ
ンバ104及びプロセスチャンバ106が類似の温度で
あり、その一方で、プロセスチャンバ108及び110
の各々は、プロセスチャンバ104及び106とは幾分
異なった温度で動作するものと仮定する。
【0033】第1のエンドエフェクタ(それは176と
仮定する)は、プロセスチャンバ104と106との間
で全てのウエハを移転するように設けられるが、異なっ
た温度のプロセスチャンバ108又は110の中へは挿
入されない。従って、第1のエンドエフェクタの温度
は、プロセスチャンバ104及び106の温度とほぼ同
じ温度に維持されるべきである。
【0034】このようなエンドエフェクタの温度維持
は、図5に示されるエンドエフェクタ500の実施形態
を使用することによって、向上させることができる。エ
ンドエフェクタ500は、第1のプレート502、第2
のプレート504、末端プレート505、側面プレート
(番号を付けられていない)、ハチの巣構造506、流
体入口508、及び流体出口510を含む。ハチの巣構
造は、金属から構成される個々のハチの巣512から形
成される。ハチの巣は、典型的には、三角形、長方形、
又は五角形のような閉幾何学的形状で構成されるが、任
意の閉幾何学的形状がハチの巣として使用されてよい。
図5に示された実施形態では、少数のハチの巣構造のみ
が示されるが、エンドエフェクタの構造的強度を向上す
るため、典型的には、もっと多くのハチの巣構造が、そ
のようなエンドエフェクタの中に設けられるであろう。
ハチの巣構造は、流体が、流体入口508からエンドエ
フェクタ500の中へ入り、実質的に全体のエンドエフ
ェクタ500の内部を通って、流体出口510から出る
ことができるように、十分な間隔を取られるべきであ
る。流体入口508を通ってエンドエフェクタ500の
中へ入る流量は、流体出口510から出る流量と等し
く、過剰な熱を伝達するのに十分でなければならない。
各々のハチの巣の閉幾何学的形状は、内側部分514を
取り巻き、各々のハチの巣は、外側空所516によって
取り巻かれる。
【0035】動作中、熱伝達流体は、流体入口508を
介して外側空所516の中へ注入され、外側空所516
を通って循環し、エンドエフェクタ500へ加えられた
熱を伝達する。外側空所に存在する熱伝達流体は、流体
出口510を通って抜け出し、熱伝達装置(図示されて
いない)へ循環する。熱伝達装置は、好ましくは、(熱
伝達流体を流体入口508へ戻す前に、過剰な熱を減ら
すことによって)熱伝達流体の温度を所望の温度に維持
する熱伝達要素である。流体出口510、熱交換器、流
体入口508、エンドエフェクタ内の外側空所516、
及びこれらの要素の間で伸びる様々なコネクタは、温度
維持流体が継続的に循環する閉ループを画定する。
【0036】エンドエフェクタ500が、プロセスチャ
ンバ104からプロセスチャンバ106へ物体を移動し
た後、直ちに他の物体を、その物体の温度を変えること
なくプロセスチャンバ104の中へ挿入することができ
る。従って、ロボットが適切な温度を有する他の物体を
プロセスチャンバ104へ挿入した後、間もなくしてプ
ロセスチャンバ104の中で、処理が開始可能である。
【0037】プロセスチャンバ106とプロセスチャン
バ108との間、又はプロセスチャンバ108とプロセ
スチャンバ110(これらは、高い温度に維持される)
との間の全ての物体移転は、第2のエンドエフェクタ1
74によって達成されるべきである。第2のエンドエフ
ェクタは、熱の等化を待つことなく(プロセスチャンバ
108又は110に含まれた後)プロセスチャンバ10
4又は106へ直ちに入ることができる。なぜなら、エ
ンドエフェクタは、物体がこれから処理されるプロセス
チャンバの温度に近く、物体が除かれようとしてるプロ
セスチャンバの温度に近くないからである。従って、第
1のエンドエフェクタ176の使用は、単一のエンドエ
フェクタを使用して全てのプロセスチャンバへ各々の物
体を移転する場合と比較して、全体のスループットを増
大する。第2のエンドエフェクタ176の使用は、単一
のエンドエフェクタを使用して、全てのプロセスチャン
バへ各々の物体を移転する場合と比較して、全体のスル
ープットに影響を与えないだろう。
【0038】方法400のステップ404が完了した
後、コントローラ136は、ステップ406へ続く。ス
テップ406で、それは、直ちに実行されるべき個別の
回送を決定する。これらは、ステップ404の第1の回
送経路又は第2の回送経路を含む回送であって、ロボッ
トが現在実行するように置かれた回送である。直ちに実
行されるべき個別の回送は、他の全ての個別の回送と同
じく、2つのプロセスチャンバの間(又は、代替的に、
プロセスチャンバとロードロックとの間)の物体の移転
から構成されるものと考えられる。
【0039】次に、方法400は、決定ステップ408
へ続く。ステップ408において、コントローラ136
は、第1の回送が第1のエンドエフェクタによって実行
されるべきかどうかを決定する。もし決定ステップ40
8への答えが「イエス」であれば、方法はステップ41
0へ続く。ステップ410において、コントローラ13
6は、第1のエンドエフェクタを使用する進行を認可す
る。コントローラは、ロボット132又は210に、エ
ンドエフェクタ174、176を移動させるか、代替的
に、エンドエフェクタ306、308、又は302、3
04の2つのペアを移動させて、回送を実行させる。エ
ンドエフェクタ302、304の第1のペアは、ほぼ同
じ温度を有する室の間で物体を移転するであろう。
【0040】もし決定ステップ408への答えが「ノ
ー」であれば、コントローラ136は、物体を移転する
ために第2のエンドエフェクタ(又は、エンドエフェク
タ306、308の第2のペア)を認可する。次に、コ
ントローラ136は、ロボット132又は210に、エ
ンドエフェクタ174又は176を移動させるか、又は
代替的に、エンドエフェクタ306及び308、又は3
02及び304のペアを移動させ、第2のエンドエフェ
クタを使用して回送を実行させる。第2のエンドエフェ
クタは、異なった温度を有するプロセスチャンバの間で
ウエハを移転するであろう。コントローラ136の動作
における仮定は、第2のエンドエフェクタの温度を維持
することは、第1のエンドエフェクタの温度を維持する
ことと比べて、対応するプロセスのスループットを増大
するためには重要でないことである。
【0041】典型的な処理の間、エンドエフェクタは、
加熱されたプロセスチャンバの中に置かれることができ
る。エンドエフェクタの温度は、典型的には、エンドエ
フェクタがプロセスチャンバへ入ったとき、それが前に
有していた温度とほぼ同じ温度に維持されるであろう。
なぜなら、エンドエフェクタがプロセスチャンバに存在
する時間の量は、比較的短いからである。例えば、典型
的な処理の間、エンドエフェクタは、数秒間プロセスチ
ャンバの中に存在して、ウエハをドロップオフ又はピッ
クアップするかも知れない。エンドエフェクタが、どれ
か1つのプロセスチャンバの外側に置かれる時間の量
は、典型的には、エンドエフェクタがプロセスチャンバ
の中に含まれる時間の量と比較して、はるかに大きい。
実際に、エンドエフェクタの温度に著しく影響するの
は、エンドエフェクタが、1つの特定のプロセスチャン
バへ何度も繰り返して挿入される場合である。
【0042】コントローラ136は、異なったプロセス
チャンバの温度を決定する場合、クラスタツールの一般
的に知られた動作に基づいて決定するか、量的測定に基
づいて決定してよい。一般的な動作の例は、コントロー
ラ136が、プロセスチャンバ104及び106が一般
的に類似の温度で動作し、その一方で、プロセスチャン
バ108及び110は、一般的に、より高い温度で動作
するものと仮定する場合である。それに従って、あるエ
ンドエフェクタが、異なったプロセスチャンバの間の回
送に使用されてよい。コントローラの一般的動作の詳細
は、特定のクラスタツール及びそのプロセスチャンバの
動作の知識に基づいて、コントローラの使用者によって
入力される。
【0043】対照的に、図1及び図2に示される実施形
態で使用されるコントローラ136に適用される量的測
定の例は、クラスタツールの動作中に、プロセスチャン
バ202及び204内で特定の時間に測定される実際の
温度測定であろう。量的測定は、例えば、どのエンドエ
フェクタが、異なったプロセスチャンバの間で使用され
得るかを決定するために使用されてよい。それに従っ
て、プロセスチャンバの間で物体を移転するため、エン
ドエフェクタの使用が決められてよい。
【0044】ステップ410及びステップ412のいず
れかが実行された後、プロセスは、決定ステップ414
へ続く。決定ステップ414において、コントローラ1
36は、ロボットによって実行されるべき全ての回送が
完了したかどうかを考慮する。もし決定ステップ414
への答えがノーであれば、コントローラ136は、ステ
ップ402へ戻って、方法を再びループする。方法40
0を通過する後続ループの間、異なった回送が、直ちに
実行されるべき回送であると決定されよう。このように
して、異なったプロセスチャンバを通る物体の継続的進
行が維持されるであろう。もしステップ414への答え
が「イエス」であれば、コントローラ136は、方法4
00を停止する。方法400は、好ましくは、間欠的に
実行される(例えば、30秒ごとに)。コントローラ1
36は、もし、いずれかの回送が直ちに実行されるべき
であれば、経路指定を適切に処理するであろう。
【0045】図4との関係で、図1及び図2の全ての回
送は、概して時計方向で示されたが、回送の場合に、異
なったプロセスチャンバ、他の室、及びロードロックの
間で任意の組み合わせを考えることができることに注意
されたい。例えば、方法400における第1の回送は、
プロセスチャンバ104から106への回送として説明
されたが(プロセスチャンバ104及び106は、類似
の温度にあるから)、プロセスチャンバ106から10
4への回送も、第1の回送として考えられるべきであ
る。温度敏感アプリケーションの範囲の中の温度を有す
るプロセスチャンバの間で実行される回送は、第1の回
送として考えられてよい。
【0046】3.単一ブレードロボットの実施形態 複数のエンドエフェクタ部分を含み、各々のエンドエフ
ェクタ部分が異なったプロセスチャンバの間で物体を移
転するために使用されてよいエンドエフェクタ600の
他の実施形態が、図6及び図7に示される。この実施形
態において、単一のエンドエフェクタ要素が、第1のエ
ンドエフェクタ部分602及び第2のエンドエフェクタ
部分604を含む。エンドエフェクタ部分602は、一
組のプロセスチャンバの間で物体を移転するために使用
される。その一方で、エンドエフェクタ部分600は軸
の周りでフリップされることができ、エンドエフェクタ
部分604が、他の一組のプロセスチャンバの間で物体
を移転するように使用可能にされる。
【0047】エンドエフェクタ600を考えるとき、図
6及び図7を組み合わせて参照すべきである。エンドエ
フェクタは、外側層602として形成された第1のエン
ドエフェクタ部分、外側層604として形成された第2
のエンドエフェクタ部分、絶縁層606、及びフリッパ
要素608を含む。第1のエンドエフェクタ部分602
及び第2のエンドエフェクタ部分604は、好ましく
は、アルミニウム、ステンレススチール、合成物、又は
エンドエフェクタ600が挿入されるプロセスチャンバ
へ適用される化学物質に大きく依存する他の材料から形
成される。エンドエフェクタ部分602、604の各々
は、前述した単一のエンドエフェクタとして構成され、
また一般的形状を有する。エンドエフェクタ部分602
及び604は、物体(例えば、ウエハ620)を支持す
るように構成されるエンドエフェクタ部分602、60
4の表面が、反対方向を向くように、背中合わせに配置
される。この配置において、第1のエンドエフェクタ部
分602が上方を向いているとき、第2のエンドエフェ
クタ部分604は下方を向いている。その反対の場合も
ある。フリッパ要素608は、エンドエフェクタ部分6
02又は604の間でエンドエフェクタ600をフリッ
プするように動作し、エンドエフェクタ部分602又は
604が物体620を支持する配置となるようにする
(例えば、反転された他のエンドエフェクタ部分は、物
体を支持できない)。半導体処理では、ロボットが物体
を下から支持するのが最も普通であるが、エンドエフェ
クタが真空吸着によって物体620上部を支持するか
(例えば、図示されない電鋳加工)、物体620がエン
ドエフェクタによって側面を支持されるアプリケーショ
ンがあることを理解すべきである。
【0048】エンドエフェクタ600は、プロセスチャ
ンバ内で一時に1つだけの物体を位置決めする。上を向
いている第1のエンドエフェクタ部分602が、ウエハ
と接触及び支持しているものと仮定する。第1のエンド
エフェクタ部分602及び第2のエンドエフェクタ部分
604の割り当ては任意である。なぜなら、双方のエン
ドエフェクタ部分は、同じように構成され、同じ動作を
実行するからである。更に、特定の方向を向いたエンド
エフェクタ部分602又は604は、フリッパ要素60
8を作動することによって切り換えられてよい。
【0049】物体は、図6及び図7に示される配向でエ
ンドエフェクタによって支持されているとき、図6に示
される実施形態で下方を向いた第2のエンドエフェクタ
部分604と接触しないであろう。従って、第2のエン
ドエフェクタ部分604とウエハ620との間で、熱は
熱伝導によって伝達されない。ウエハと接触しないエン
ドエフェクタ部分の熱損失は、熱対流による。エンドエ
フェクタ602又は604に含まれる熱エネルギーを、
熱対流によって伝達することは、熱伝導によって伝達す
ることよりも、典型的には、かなりの長い時間を必要と
するので、第2のエンドエフェクタ部分604が、プロ
セスチャンバへ挿入されて取り除かれるまでの数秒間に
起こる温度変化は、重要ではない。
【0050】本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態
を詳細に図示及び説明したが、当業者は、これらの教示
を組み込んだ多くの他の様々な実施形態を容易に案出す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】複数のプロセスチャンバを含むクラスタツール
の1つの実施形態を示す平面断面図である。
【図2】複数のエンドエフェクタを備え、各々のエンド
エフェクタが1つの物体を搬送するように構成されたロ
ボットを有するクラスタツールの他の実施形態の平面断
面図である。
【図3】図2に示されたロボットの拡大斜視図である。
【図4】図1又は図2に示されたコントローラが、複数
のプロセスチャンバの間で物体を移転する場合に、コン
トローラによって実行される方法の1つの実施形態を示
すフローチャートである。
【図5】温度制御可能エンドエフェクタの一部分を示す
部分断面図である。
【図6】エンドエフェクタの代替の実施形態を示す平面
図である。
【図7】図6の切断線7−7に沿って取られた側面断面
図である。
【符号の説明】
100…クラスタツール、104、106、108、1
10…プロセスチャンバ、112…移転室、117…ス
リット弁、120、122…ロードロック室、124…
ロボット、126…カセット、128…物体、132…
ロボット、136…コントローラ、138…マイクロプ
ロセッサ(CPU)、140…メモリ、142…サポー
ト回路、144…入力/出力ペリフェラル、170、1
72…ロボットリンク、174、176…エンドエフェ
クタ、180…伸長線、181…ロボットハブ、182
…垂直軸、200…クラスタツール、201…ロードロ
ック室、202、204、206…プロセスチャンバ、
208…輸送室、210…双子2重アームロボット、2
12…囲い、214…スリット弁、301…2重ロボッ
トリンク機構、302…エンドエフェクタ、303…2
重ロボットリンク機構、304、306、308…エン
ドエフェクタ、320…ロボットハブ、322、323
…伸長可能ロボットリンク、324、325…ロボット
アーム、330…ロボットハブ、332、333…ロボ
ットリンク、334、335…ロボットアーム、35
0、352…蝶番、500…エンドエフェクタ、50
2、504、505…プレート、506…ハチの巣構
造、508…流体入口、510…流体出口、512…ハ
チの巣、514…内側部分、516…外側空所、600
…エンドエフェクタ、602、604…エンドエフェク
タ部分、606…絶縁層、608…フリッパ要素、62
0…ウエハ。
フロントページの続き (72)発明者 サティッシュ サンダー アメリカ合衆国, カリフォルニア州, ミルピタ ス, テラ アルタ ドライヴ 1366 Fターム(参考) 5F031 CA02 FA01 FA12 GA03 GA37 GA40 GA44 GA45 GA47 MA04 MA27 MA28 MA29 NA07 PA02 PA11 PA25

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のエンドエフェクタ部分と第2のエ
    ンドエフェクタ部分を有するロボットを使用して、第1
    のプロセスチャンバ、第2のプロセスチャンバ、及び第
    3のプロセスチャンバの間で物体の移転を実行する方法
    であって、第1のプロセスチャンバは第2のプロセスチ
    ャンバと類似の温度で動作し、第3のプロセスチャンバ
    は、第1のプロセスチャンバ又は第2のプロセスチャン
    バとは異なった温度で動作し、 第1のエンドエフェクタ部分を使用して、第1のプロセ
    スチャンバから第2のプロセスチャンバへの全ての物体
    移転を実行し、 第2のエンドエフェクタ部分を使用して、第2のプロセ
    スチャンバから第3のプロセスチャンバへの全ての物体
    移転を実行することを含む方法。
  2. 【請求項2】 第1のエンドエフェクタ部分又は第2の
    エンドエフェクタ部分が、共に単一の物体を搬送するこ
    とができる、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2の
    エンドエフェクタ部分の双方が、複数の物体を搬送する
    ことができる、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 物体の処理が温度に依存する、請求項1
    に記載の方法。
  5. 【請求項5】 第2のエンドエフェクタ部分が、第1の
    プロセスチャンバとの間で物体を移転するためには使用
    されない、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 第1のエンドエフェクタ部分が、第3の
    プロセスチャンバとの間で物体を移転するためには使用
    されない、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 物体が、主として半導体から形成された
    基板である、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 物体がウエハである、請求項1に記載の
    方法。
  9. 【請求項9】 第1のエンドエフェクタ部分が、第2の
    エンドエフェクタ部分とは別個にプロセスチャンバの中
    へ位置決めされることができる、請求項1に記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2
    のエンドエフェクタ部分の双方が、複数の前記物体の中
    の個別の物体を同時に支持することができる、請求項9
    に記載の方法。
  11. 【請求項11】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2
    のエンドエフェクタ部分が、単一のプロセスチャンバへ
    同時に挿入されることができる、請求項1に記載の方
    法。
  12. 【請求項12】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2
    のエンドエフェクタ部分が単一のプロセスチャンバへ同
    時に挿入されたとき、第1のエンドエフェクタ部分又は
    第2のエンドエフェクタ部分のいずれかのみが、ウエハ
    を支持するために位置決めされる、請求項1に記載の方
    法。
  13. 【請求項13】 ソフトウェアを記憶するコンピュータ
    読み取り可能媒体であって、前記ソフトウェアは、プロ
    セッサによって実行されたとき、第1のプロセスチャン
    バ、第2のプロセスチャンバ、及び第3のプロセスチャ
    ンバの間で物体の移転を実行する方法をシステムに実行
    させ、第1のプロセスチャンバは第1のプロセスチャン
    バと類似の温度で動作し、第3のプロセスチャンバは第
    1のプロセスチャンバ又は第2のプロセスチャンバとは
    異なった温度で動作し、前記方法は、 ロボットの第1のエンドエフェクタ部分を使用して、第
    1のプロセスチャンバから第2のプロセスチャンバへの
    全ての物体移転を実行し、 ロボットの第2のエンドエフェクタ部分を使用して、第
    2のプロセスチャンバから第3のプロセスチャンバへの
    全ての物体移転を実行することを含むコンピュータ読み
    取り可能媒体。
  14. 【請求項14】 プロセスチャンバの温度が、各々のプ
    ロセスチャンバの一般的動作に基づいて決められる、請
    求項13に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
  15. 【請求項15】 温度が量的測定に基づいて決められ
    る、請求項13に記載のコンピュータ読み取り可能媒
    体。
  16. 【請求項16】 第1のエンドエフェクタ部分が、第2
    のエンドエフェクタ部分とは別個にプロセスチャンバの
    中へ位置決めされることができる、請求項13に記載の
    方法。
  17. 【請求項17】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2
    のエンドエフェクタ部分の双方が、複数の前記物体の中
    の個別の物体を同時に支持することができる、請求項1
    6に記載の方法。
  18. 【請求項18】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2
    のエンドエフェクタ部分が、単一のプロセスチャンバへ
    同時に挿入されることができる、請求項13に記載の方
    法。
  19. 【請求項19】 第1のエンドエフェクタ部分及び第2
    のエンドエフェクタ部分が単一のプロセスチャンバへ同
    時に挿入されたとき、第1のエンドエフェクタ部分又は
    第2のエンドエフェクタ部分のいずれかのみが、ウエハ
    を支持するために位置決めされる、請求項18に記載の
    方法。
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