JP2002520860A - ウェハーを極小接触でハンドリングするためのウェハーキャリア及び方法 - Google Patents

ウェハーを極小接触でハンドリングするためのウェハーキャリア及び方法

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Abstract

(57)【要約】 開示しているのは、下にあるフレーム（１５）により連結された３つの支持エレメント（５０）を備えるキャリア（１０）である。ウェハー（４５）の周縁部は、支持エレメント（５０）上に位置する。さらに開示しているのは、複数のアーム（１００）を備えるウェハーハンドラ（２５）である。スペーサ（８５）は、ウェハーハンドリング領域のステーションに結合されたベースプレート（９０）上方にキャリア（１０）を間隔を置いて配置する。アーム（１００）は、フレーム（１５）の下かつスペーサ（８５）の間を摺動するが、ハンドラ（２５）は、ウェハー（４５）とは接触しない。ハンドラ（２５）及びキャリア（１０）を使用するための方法は、ハンドラ（５５）が、ウェハーハンドリング領域（９５）の種々のステーション（１１２、１２５、１２６及び１３０）をウェハー（４５）を有するキャリア（１０）を持ち上げ回転させる場合に、利用される。制御装置（３３）は、加工サイクルの危険地点に達した時だけ、ハンドラを減速する。ハンドラ（５５）は、複数のキャリア（１０）とウェハー（４５）とを同時に移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、半導体ウェハーのハンドリングと搬送とを容易にするための装置及
び方法に関するものであって、特に、ウェハーが損傷及び汚染される危険性を極
小にしながら、加工ステーション間の搬送、カセット間の搬送、或いは他のウェ
ハー搬送／保持機構間の搬送を容易にするように、半導体ウェハーを保護して支
持するための装置及び方法に関する。
【０００２】 （発明の背景） 半導体ウェハー加工中に、ウェハーがいくつかの場所を移動していく場合が頻
繁にある。それは、例えば、カセット、ウェハー周囲の雰囲気が取り除かれ、ウ
ェハーをエッチングすることができるロードロックステーション、ウェハーが測
定され清浄される前加工ステーション、リアクタ、及びウェハーが冷却され、堆
積層の厚さを測定することができる後加工ステーションである。ウェハーは、各
場所へ移動するためにハンドリングされなければならないのは明らかである。し
かしながら、ウェハーが接触または衝撃を受けるたびに、汚染物質が生じる可能
性があり、このような汚染物質により裏側にかき傷または汚染が発生する頻度が
高まる。このようなウェハーは、汚染、擦傷、または損傷により、デバイスの組
立の役に立たなくなってしまう可能性がある。従って、ウェハーを支持及び搬送
するには、最大限の注意を払う必要がある。
【０００３】 Murdockによる米国特許第５，０４６，９０９号明細書には、加工中に、ウェ
ハーが直接掴まれるのではなく、リングが掴まれるように、ウェハーを保持リン
グへはさみ取ることが開示されている。ロボットアームが、ウェハーを移動させ
てクリップと係合させる。ただし、クリップはウェハーの上側及び底側の両面に
接触しているので、クリップでウェハーを最初に係合するためには、正確さが非
常に要求される。
【０００４】 Shawによる、米国特許第４，３０６，７３１号明細書及び米国特許第４，７７
９，８７７号明細書には、ウェハーより大きい直径の口径を有するプレート状の
支持部と、ウェハーの縁部を掴むためのクリップ装置とを備える装置が開示され
ている。各クリップの前縁はウェハーの縁部が保持される弓形部分を有している
。しかしながら、Shawによる発明では、クリップが、ウェハーを、受け取る前に
縁に沿って擦傷しないように、最初に開かれていなければならない。従って、こ
の発明は、クリップを動かすために、空気シリンダやコンタクトピンなどの部品
がさらに必要であり、かなり複雑である。
【０００５】 Dean等による米国特許第４，４７３，４５５号明細書には、ウェハー装着プレ
ートの孔周辺あたりに配置されたバネ装着部材が開示されている。しかしながら
、該発明は、加工ステップ中にウェハーを保持するという用途のためだけのもの
であるので、いったんウェハーがウェハー装着プレート内に保持されると、ウェ
ハーはプレートとともに動かすことはできない。
【０００６】 A.Tepmanによる欧州特許出願（公開番号第０６３４７８４Ａ１）には、種々の
速度でウェハーを交換するロボットが開示されている。ただし、この設計は、非
常に複雑であり、特に、ウェハー支持組立体の設計が複雑である。
【０００７】 このように、使用するのが簡単で、部品が少なく、複数の場所を搬送可能で、
ウェハーと極小の接触をして、粒子が発生する可能性を低減する簡易なウェハー
搬送装置に対する要望がある。
【０００８】 （発明の概要） 本発明は、ウェハーハンドリングの殆どの段階中に、ウェハーを支持するキャ
リアと、キャリア及びウェハーを複数のステーションへ移動させるウェハーハン
ドラを有する該キャリアを用いるための方法とを提供する。
【０００９】 ウェハーハンドラは、加工サイクルの異なる時点におけるハンドラの位置を感
知する複数のセンサを備えている。制御装置は、センサから位置情報を受け取り
、この情報に基づきハンドラの加速及び速度を変更する種々の速度駆動モータへ
信号を送る。ハンドラが垂直に移動し、ステーションからウェハーキャリアを取
り上げ配置すると、制御装置は、確実に円滑に移行して、キャリアが移動したり
チャタリングしないように、ハンドラの加速及び速度を低減させる。キャリアの
移動及びチャタリングは、粒子発生の原因となる可能性があり、これによりウェ
ハーが汚染される。ただし、ハンドラが、上方へ動いてキャリアを取り上げた直
後、または、ハンドラがキャリアを下ろしベースプレート上に配置した直後、ハ
ンドラは、スループットを最大限とするように、速度を上げ加速する。ハンドラ
は、種々のウェハーキャリアを搬送していない時には、最大速度で移動する。
【００１０】 端部エフェクタは、ウェハーをカセットから取り出し、ウェハーをキャリアへ
配置する。キャリアは、ウェハー支持平面を画定する複数の支持エレメントと、
該支持エレメントを連結している平面の下の支持構造すなわちフレームとを有す
る。ウェハーの周縁部は、支持エレメント上に位置している。次に、ウェハーは
、ウェハーを係合させるというより、キャリアを持ち上げることにより移動させ
ることができる。
【００１１】 一実施形態において、ウェハーハンドラアームが、ハンドラがウェハーと接触
しないようにキャリアの下に挿入される。ウェハーハンドラには、ステーション
からステーションへ、ウェハーを有する複数のキャリアを持ち上げ回転させる複
数のアームを備えることができる。
【００１２】 加工後、端部エフェクタにより、ウェハーがキャリアから取り出されカセット
へ戻され、キャリアは繰り返し使用するためにハンドリングチャンバ内に残置さ
れる。ウェハーが繰り返し取り上げられセットされなければならない環境におい
て、キャリアを使用することにより、ウェハーが接触を受ける回数が減少する。
これによりウェハーの裏面の傷が減少する。さらに、キャリアは、加工のために
正確に配置されるウェハーを中央に配置する際に、助けとなる配置に関する特徴
を備えている。
【００１３】 （好ましい実施形態） 図面、特に図１を参照すれば、本発明のキャリヤーは符号１０によって図示さ
れている。好ましい実施形態においては、キャリヤー１０は、その中心から外方
へ延びるとともに略平坦な壁面を形成する３本のフラットアーム１５により形成
されたフレーム又は構造体とともに示されている。キャリヤー１０は、好ましく
はアルミニウム（陽極酸化処理されたアルミニウムを含む）のような金属、アル
ミナのようなセラミック材料、或いはウェハー処理の妨げとならない他の材料で
形成される。キャリヤー１０は、重量を減らすために、その中心部に孔２０を形
成しても良い。フラットアーム１５は、外側端部３０よりも内側の部分３５を有
している。その内側部分３５は、エンドエフェクター４０とキャリヤー１０との
間でウェハー４５の搬送を容易にするため、ウェハー面の下にエンドエフェクタ
ー４０が入るように該ウェハー面より下方に離隔して配置されている。図２〜図
４に示された形態では、エンドエフェクター４０は、平らなパドルであり、ウェ
ハー支持面とアーム部分３５との間の隙間は、エンドエフェクター４０が入るの
に十分なものとなっている。その隙間は、ウェハーを他の場所からキャリヤー上
に位置させる他のタイプのエンドエフェクターに合わせて、最小のものとするこ
とができる。
【００１４】 キャリヤー１０の形状は、ウェハーの周縁部を適切に支持するとともに、エン
ドエフェクターが、ウェハー支持面にフィットしキャリヤー上にウェハーを載せ
た後に引っ込めたり、ウェハーをキャリヤーから又はキャリヤーへ搬送すること
ができるように、下部フレーム又はその一部を接続する支持構造が構成されてい
る限り、図１に示された星形の実施形態以外の形状とすることができる。
【００１５】 ウェハー支持ブロック５０は、それぞれのキャリヤーアーム１５の外側端部３
０に接続される。該ウェハー支持ブロックは、好ましくは水晶又は高温用プラス
チックで形成される。好適な一例として、Ｃｅｌａｚｏｌｅ ＰＢＩの商標名で
販売されているポリベンゾイミダゾールがある。図５に示された実施形態では、
ウェハー支持ブロック５０は、ウェハー４５が水平方向へ移動するのを規制する
ために、その外辺部の上部にリップ５５を有するとともに、ウェハーが載る上部
支持面６０を有する。またリップ５５は、前記エンドエフェクターによってキャ
リヤー上にウェハーが載置された時にウェハーを自動的にセンタリングするのを
助ける。上部支持面６０は、ウェハー支持ブロック５０とウェハー４５との接触
面積を最小限にするための面取り部６５を有することができる。これによって、
ウェハーが正確に中心に置かれていない場合に、ウェハーがウェハー支持ブロッ
ク同士の間に落ちることも防がれる。上部支持面６０及び面取り部６５は、一般
に“排除領域（exclusion zone）”として知られるウェハー非使用部分のみがウ
ェハー支持ブロック５０に接触するように設計されている。各々のウェハー支持
ブロック５０は、前記キャリヤーアームを貫通してウェハー支持ブロック５０に
螺入された一対の螺子（図示せず）によって取付られている。もちろん、他の取
付手段を採用することもできる。ウェハー支持ブロック５０は、キャリヤーアー
ム３０の孔７５に填められた突起７０を有する。突起７０は、スペーサー８５を
受け入れるために、下方を向くソケット又は凹部８０を有する。スペーサー８５
は、キャリヤー１０に接続するか、或いはウェハー操作エリア９５（図６〜図８
参照）内のベースプレート９０から上方へ延設することができる。スペーサー８
５は、キャリヤー１０の底とベースプレート９０の上面との間に隙間を形成し、
該隙間には、ウェハーハンドラー２５がウェハー４５に触れずにキャリヤー１０
とウェハー４５とを搬送するために挿入される。前記スペーサー及びソケットの
組合せは、それらがハンドラーによって所定位置から所定位置へ移動する際に、
キャリヤーの正確な位置決めを助ける。キャリヤー１０は、必ずしも分離したウ
ェハー支持ブロック５０を備える必要はなく、キャリヤー１０と一体構造の支持
部を有することができる。
【００１６】 前記キャリヤーは、製造ロボットのエンドエフェクターやウェハーハンドラー
によって操作される如何なるウェハーにおいても、ウェハーとの接触を最小限に
するのに役立つ。図６〜図８は、キャリヤーを環状パターンで移動させる配置を
図示している。ウェハーハンドラー２５は、９０度間隔でその中央から延びる４
本のアーム１００を有している。図９に示された出力軸１１上に載置されたウェ
ハーハンドラー２５は、その中心周りに、時計回り及び反時計回りの両方向に水
平方向に回転することができる。前記出力軸は、図９Ａに図示された可変速度駆
動モーター３４によって回転させられる。ベローズ１０３は、ハンドラー２５の
垂直方向の移動を許容する。４本のフラッグ２６，２７，２８及び２９が、入力
軸２１上に配置され、入力軸２１は、出力軸１１に図示しない適当な歯車及びカ
ム機構によって接続されている。前記フラッグは、２つのセンサー即ちＺ下方セ
ンサー３１とＺ上方センサー３２とを起動させ、こられのセンサーは、処理サイ
クル（図９，図９Ａ参照）中に位置が変わる間、ウェハーハンドラー２５の位置
を感知する。センサー３１，３２は制御装置３３に信号を送り、該制御装置は、
可変速度駆動モーター３４によってウェハーハンドラー２５の速度及び加速度を
変化させる。
【００１７】 各々のアーム１００の先端の厚みは、キャリヤー１０の底とベースプレート９
０上面との間の隙間より小さく、そのため、前記ウェハーハンドラーのアーム１
００は、キャリヤー１０をベースプレート９０に対して上昇させなくても前記隙
間に挿入できる。ウェハーハンドラー２５がキャリヤー１０を搬送する間、キャ
リヤー１０の中心部は、ウェハーハンドラーのアーム１００の外方端部から上方
へ延びる上部ピン１０５に載っている。好ましくは、粒子形成を最小限にするた
めに接触を制限しつつ、３本のピンが適切な支持を提供する。
【００１８】 ウェハー操作エリア９５内の各所定位置は、製造されるウェハーとほぼ同サイ
ズのベースプレートと３つのスペーサー８５とを有する。スペーサー８５によっ
てキャリヤーが持ち上げられ配置されることで、ウェハーハンドラーのアーム１
００はキャリヤー１０の下方へ挿入しやすくなる。第１の位置１１２は、ロード
ロック室１１０の下方にあり、該ロードロック室では、ウェハー周囲の大気が排
除される。第２の位置は、前処理位置１２５とすることができ、そこではウェハ
ー４５が計測され、或いは洗浄され得る。第３の位置１２６では、ウェハーは、
持ち上げられてゲート１２０を通って前記処理室に搬送され、処理後、キャリヤ
ー１０に戻される。第４の位置は、後処理室１３０とすることができ、そこでは
、ウェハー４５は冷却され、堆積層の厚みが計測され得る。
【００１９】 操作において、ロボットアームのエンドエフェクト４０は、ウェハー４５の下
部に挿入され、ウェハーをキャリヤー１０上のウェハー支持ブロック５０上に載
せる。ウェハーハンドラー２５のアーム１００は、図６に示す中立位置から図７
に示す位置に反時計回りに４５度回転する。図１０のＡ点及びＢ点を参照すれば
、ウェハーハンドラー２５はキャリヤー１０を搬送しないため、ウェハーハンド
ラーは、早い速度Ｉ（図１０参照）で作動する。
【００２０】 アーム１００は、第１のベースプレート９０のスペーサー８５間に挿入される
とともに、第１のベースプレート９０とキャリヤー１０の下方との間に挿入され
る。次いで、ウェハーハンドラーのアーム１００がウェハー４５を伴ってキャリ
ヤー１０を持ち上げるため、ウェハー４５を伴ったキャリヤー１０は、ウェハー
ハンドラーのアーム１００の端部にあるピン１０５上に載っている。ウェハーハ
ンドラーのアーム１００がキャリヤー１０を持ち上げる前に直ちに第１のフラッ
グ２６がＺ下方センサー３１の第１の移行を起動し、制御装置３３に信号を送信
してウェハーハンドラー２５の速度を遅い速度II（図１０、Ｂ−Ｄ点参照）に減
速させる。その結果、ウェハー４５の垂直方向のピックアップが極めて静かに行
われ、キャリヤー１０の動きやガタつきを防ぐことにより、ウェハー４５の粒子
形成を最小化する。
【００２１】 ウェハーハンドラー２５が第１のウェハー４５とともにキャリヤー１０をピッ
クアップするとすぐに、第２のフラッグ２７がＺ上方センサー３２の第１の移行
を起動し、制御装置３３に信号を送信して、ウェハーハンドラー２５の速度を中
間速度IIIに速める。従って、ウェハーハンドラー２５の速度は、キャリヤーの
搬送において最も不安定な位置においてのみ最小化され、それによって処理量を
最大化する。ウェハーハンドラー２５は、次いでキャリヤー１０及び第１のウェ
ハー４５が第２のベースプレート１２４上に位置するまで、速度IIIで反時計回
りに９０度回転する（図１０のＤ−Ｆ点）。Ｆ点では、第３のフラッグ２８がＺ
上方センサー３２の第２の移行を起動し、前記ハンドラーは、キャリヤー１０及
び第１のウェハー４５を遅い速度II（図１０、Ｆ−Ｈ点）で第２のベースプレー
ト１２４上に降ろし、スムースなウェハーの着地を容易にし、キャリヤー１０を
中心に配置することにより、ウェハー支持ブロック５０の突起７０に形成された
凹部８０が対応するスペーサー８５と噛み合う。凹部８０は、ハンドラーのアー
ム１００上でキャリヤー１０の僅かな位置ずれがあってもスペーサー８５を所望
位置に案内するようにテーパー状とされている。
【００２２】 キャリヤー１０をベースプレート１２４上のスペーサー８５に搬送した後、ウ
ェハーハンドラーのアーム１００端部のピン１０５は、もはやキャリヤー１０と
接触していない。ここで、第４のフラッグ２９は、Ｚ下方センサー３１の第２の
移行を起動し、ウェハーハンドラー２５が早い速度Ｉ（図１０，Ｈ点）で時計回
りに回転し、その結果、ウェハーハンドラーのアーム１００はもはやキャリヤー
１０及び第１のウェハーの下方にない。スペーサー８５は、このウェハーハンド
ラーのアーム１００の動きを許容するように適切に配置されていなければならな
い。前記スペーサーが適切に配置されていれば、この回転の連続は逆にすること
もでき、その結果、前記アームは、時計回りに４５度回転し、次いで時計回りに
９０度回転し、さらに反時計回りに４５度回転して、キャリヤー１０を時計回り
方向へ移動させる。このウェハーの移動工程が繰り返され、ウェハーハンドラー
２５は、ウェハー操作エリア９５の全ての位置を通じて、キャリヤー１０及びウ
ェハー４５を持ち上げ、回転させる。
【００２３】 キャリヤー１０及びウェハー４５が第１のベースプレート９０に戻ると、エン
ドエフェクター４０は、ウェハー４５をキャリヤー１０から外して、ウェハー４
５をカセットに戻す（ウェハー４５は、前記カセット内の同じ場所に戻されるか
、或いは、該カセットの他のスロットの何れかに戻すことができる。）。第１の
ウェハー４５が第２の位置１２５に位置している間、エンドエフェクター４０は
、第２のウェハーを第１の位置１１０で第２のキャリヤーに搬送する。ウェハー
ハンドラー２５は、同様に、ウェハー操作エリア９５の各所定位置を通して、第
２のキャリヤー上の第２のウェハーを上昇させ、回転させる。図示のように、４
つのキャリヤー１０が常に本システムにあり、ウェハーハンドラーのアーム１０
０は、継続的にキャリヤー１０を一つの位置から他の位置へ搬送する。こうして
４枚のウェハーは、各所定位置に対してウェハーが一枚ずつ、ウェハー操作エリ
ア９５を移動させられ得る。
【００２４】 キャリヤーを伴ったウェハーハンドラーの移動、キャリヤーを伴わないウエハ
ーハンドラーの移動、及びキャリヤーを所定位置に載置する際のウェハーハンド
ラーの移動及び所定位置からピックアップする際のウェハーハンドラーの移動を
異なる速度にプログラムすることが可能である。このことにより、操作時間を最
適化する一方で、確実に粒子形成を最小化し、オペレータは、所望される如何な
る応用に対してもモーションプロファイル特性を柔軟にカスタマイズすることが
できる。
【００２５】 ある特定の配置では、ロボットアームのエンドエフェクター４０は、カセット
内のスロット又は他のウェハーソース（図示せず）から処理されるために待機し
ている第１のウェハー４５の下部に挿入される。エンドエフェクター４０は、ウ
ェハー４５をカセットからキャリヤー１０上のウェハー支持ブロック５０に搬送
する。キャリヤー１０は、ウェハー操作エリア９５内において第１のベースプレ
ート９０上に載置される。第１のゲートバルブ９７が開くと、エレベーター１０
７は、ベースプレート９０がロードロック室１１０内に適切に収容されるまで、
第１のベースプレート９０をベースプレート９０の上方に配置されたロードロッ
ク室１１０内に上昇させる。
【００２６】 ベースプレート９０の縁部は、ロードロック室１１０にシリンダー的な挿入に
伴って気密シールを形成する。前記エレベータが上昇位置にあって第１のゲート
バルブ９７が閉じている間、ロードロック室１１０はパージガスでパージされる
。
【００２７】 パージングがロードロック室１１０内で完了した後、第１のベースプレート９
０の下方のエレベータ１０７が、第１のベースプレート９０をロードロック室１
１０から降ろす。次いで、前述のように、ウェハーハンドラー２５のアーム１０
０が、図６に示された中立位置から図７に示された位置に速度Ｉで反時計回りに
４５度回転する。前述と同様のステップが続いて、キャリヤー１０上のウェハー
４５を、ウェハーハンドラー２５を用いて第２のベースプレート１２４に移動す
る。
【００２８】 第２のゲートバルブ１２０は、第３のベースプレート１２８近傍に配置される
。第３のベースプレート１２８下方のエレベータ１１７は、第３のベースプレー
ト１２８をより高い位置に上昇させ、ロボットアーム（図示せず）がウェハー４
５を処理室（図示せず）に回収する。ベローズ１０３は、好ましくは機械的に制
御され、エレベータ１０７及び１１７は、好ましくは空気圧装置である。次いで
ゲートバルブ１２０が閉じ、ウェハー４５は処理のために準備される。
【００２９】 処理後、ゲートバルブ１２０が開き、前記ロボットアームがウェハー４５を第
３のベースプレート１２８上のキャリヤー１０に戻し、エレベータ１１７が第３
のベースプレート１２８を速度IIで下降させる。次に、上述のようにウェハーハ
ンドラーのアーム１００が、処理されたウェハー４５と共にキャリアー１０を前
処理するために第４のベースプレート１３０まで速度IIIで回転させ、前処理が
完了すると、ウェハーハンドラーのアーム１００は、もう一度、ウェハー４５を
備えたキャリヤー１０を上述のように、第１のベースプレート９０に戻す。ここ
で、エンドエフェクター４０は、ウェハー４５の下部に挿入され、ウェハー４０
をキャリヤー１０から持ち上げ、ウェハー４５をカセットに戻す。
【００３０】 以上のことから分かるように、４枚のウェハーは、各々の位置について一枚づ
つ、同時に４箇所の位置を移動させられる。ウェハー４５を備えるキャリヤー１
０の使用は、ウェハー操作位置を通してウェハーを搬送することに制限されるも
のではないが、ウェハーを移動させなければならない全ての装置に使用され得る
ものである。また、上述のウェハーハンドラー２５は、回転移動に制限されず、
キャリヤーをある場所から他の場所へ移動する如何なる方向へも移動させること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ベースプレートから延びるスペーサにより支持されたウェハーキャリアの斜視
図である。
【図２】 ウェハーを運ぶ端部エフェクタの斜視図である。
【図３】 キャリアの支持ブロック上面にウェハーを配置する端部エフェクタの斜視図で
ある。
【図４】 キャリアの支持ブロックの上面にウェハーを配置した後、引き出された端部エ
フェクタの斜視図である。
【図５】 図１の５−５の線に沿う、キャリア、ウェハーハンドラアームの外側端部、及
びベースプレートの断面図である。
【図６】 ウェハーハンドラが中立位置にあるウェハーハンドリング領域の平面図である
。
【図７】 各ウェハーハンドラアームの外側端部が、キャリアの下方かつベースプレート
の上方に位置するように、ウェハーハンドラが反時計回りに４５度回転した後の
ウェハーハンドリング領域の平面図である。
【図８】 ウェハーハンドラによりウェハーが次のステーションに移動した後のウェハー
ハンドリング領域の平面図である。
【図９】 ウェハーハンドリング領域の概略図である。
【図９Ａ】 出力シャフト、フラッグ部、センサ、制御装置、及び駆動モータの概略図であ
る。
【図１０】 ウェハーハンドラのＺ軸位置に対するウェハーハンドラの速度を示すグラフで ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 ジェーコブソン ポール ティー． アメリカ合衆国 85044 アリゾナ フィ ーニックス イースト タングルウッド ドライブ 4116 (72)発明者 カスベル ジェームズ エフ． アメリカ合衆国 85268 アリゾナ ファ ウンテン ヒルズ イースト ソノラン ウェイ 17215 (72)発明者 ランディ ジェームズ エス． アメリカ合衆国 85234 アリゾナ ギル バート イースト ハーバード アベニュ ー 331 (72)発明者 アガウォール ラヴィンダー ケー． アメリカ合衆国 85233 アリゾナ ギル バート ウェスト ロイヤル パーム ド ライブ 819 (72)発明者 ラーイジメイカーズ イヴォ アメリカ合衆国 85048 アリゾナ フィ ーニックス イースト ビッグホーン ア ベニュー 2741 (72)発明者 レンズ ロッド アメリカ合衆国 85284 アリゾナ テン プ サウス ケンウッド レーン 8413 (72)発明者 ラージブハーティ ナイルシュ アメリカ合衆国 85345 アリゾナ ペオ リア ウェスト ロイヤル パーム 10837 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 FA01 GA02 GA36 GA45 GA48 GA49 HA08 HA09 HA42 JA02 JA30 PA02 PA26 【要約の続き】 ができる。

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの地点から他の地点へ移動させられそのときにウェハー
    を支持するキャリアを備え、該キャリアは、ウェハー支持面を画定する外端部を
    有する複数のアームを備えており、該外端部はウェハーの周縁部に係合する形状
    とされており、エンドエフェクタとキャリアとの間でのウェハーの移動をエンド
    エフェクタが容易に行ない得るような形状とされている半導体ウェハーのハンド
    リング装置。
  2. 【請求項２】 ウェハーを１つの地点から他の地点へ接触をさせることなく
    移動させ得るように前記キャリアの下へウェハーを挿入するのを可能とすべく、
    前記キャリアを支持面上で隙間をおいて結合する複数のスペーサを備えている請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記キャリアの下へウェハーハンドラアームを挿入し得るよ
    うに、前記キャリアを支持面上で隙間を形成して支持するスペーサと前記アーム
    が協働する請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記エンドエフェクタを前記ウェハー支持面の下へ挿入し得
    るように前記アームの外端部に隙間が形成されている請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記キャリアが、中央のハブと、該ハブから外方へ延びる複
    数のアームとを備えている請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記キャリアアームの外端部の各々が、前記ウェハーと係合
    するためのウェハー支持ブロックを備えている請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記支持ブロックが、水平移動の後にウェハーを自動的に中
    心決めして保持するように前記支持ブロックの周縁部の上端に設けられたリップ
    と、ウェハーが上に載せられる上側の支持面とを備えている請求項６に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記ウェハー支持ブロックの各々が、前記キャリアを支持面
    上に隙間をおいて支持するスペーサと接触する部分を備えている請求項７に記載
    の装置。
  9. 【請求項９】 各ウェハー支持ブロックが、キャリアアームの孔を通って延
    びる突起を備えている請求項６に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記突起が、前記スペーサを受け入れる凹所を備えている
    請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 ウェハー支持面を画定する複数のウェハー支持エレメント
    を有するキャリアと、 前記ウェハー支持面の下方の支持フレームと、 前記キャリアを移動させるためのウェハーハンドラと、 該ウェハーハンドラの速度及び位置を制御するための制御装置と、 前記ウェハーハンドラの位置を検知するための該ウェハーハンドラ上の複数の
    センサとを備えた半導体ウェハーハンドリング装置であって、 前記ウェハーハンドラは、該ウェハーハンドラの中央部から外方へ延びる複数
    のアームを備え、各アームは前記キャリアの下方に位置させられる半導体ウェハ
    ーハンドリング装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御装置が、前記キャリアの移動の速さと安全性とに
    適合する複数の速度に前記ウェハーハンドラを制御する請求項１１に記載の装置
    。
  13. 【請求項１３】 前記フレームが、ウェハー支持面を画定する外端部を有す
    る複数のアームを備えおり、前記キャリアは、前記外端部より内側に位置するア
    ーム部分を備え、ウェハーをエンドエフェクタと前記キャリアとの間に移動し易
    くするために、該エンドエフェクタが前記ウェハー支持面の下方にして前記アー
    ム部分の上方へ進入し得るのに十分なように前記ウェハー支持面の下方に隙間を
    形成している請求項１１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記ウェハーハンドラが、該ウェハーハンドラの中心部回
    りに平面的に回転可能である請求項１１に記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記ウェハーハンドラが、垂直方向に移動可能である請求項
    １１に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記制御装置は、前記ウェハーハンドラアームが前記キャ
    リアの下方に位置していないときには高い速度に、前記ウェハーハンドラアーム
    が前記キャリアの下方に位置しているときには垂直移動の間低い速度に、前記ウ
    ェハーハンドラが前記キャリアの下方に位置しているときには回転移動の間中間
    の速度に、前記ウェハーハンドラを制御する請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記キャリアが、中央のハブと、該ハブから外方へ延びる
    複数のアームとを備えている請求項１１に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記ウェハーハンドラが、前記ハンドラアームの上面の外
    端部に位置する３個のピンを備え、該ピンは、実質的に汚染物を形成するような
    キャリアとの反応をしない材料で作製されている請求項１１に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 中央部のハブから等間隔で放射状に延びている３つのアー
    ムを有したキャリアであって、該キャリアを支持部から隙間をおいて支持するよ
    うに該支持部から上方へ延びるスペーサと各キャリアアームが係合する該キャリ
    アと、 前記３つのアームの外端部により画定されるウェハー支持面であって、ウェハ
    ーをエンドエフェクタと前記キャリアとの間に移動し易くするために、ロボット
    アームの該エンドエフェクタが前記ウェハー支持面の下方にして前記アーム部分
    の上方へ進入し得るのに十分なように前記中央ハブの上方に隙間を形成している
    該ウェハー支持面とを備え、 前記各キャリアアームの外端部が、前記ウェハーの周縁部と係合するためのウ
    ェハー支持ブロックを備えており、該ウェハー支持ブロックは、水平移動の後に
    ウェハーを保持するように前記支持ブロックの周縁部の上端に設けられた一体的
    なリップと、ウェハーが載せられる上側の支持面とを備えており、各ウェハー支
    持ブロックの底面は、前記ベースプレートから延びるスペーサと接する突起を備
    えており、各キャリアアームの外方部分は、前記ウェハー支持ブロックの突起を
    受け入れる少なくとも１つの孔を備えており、 さらに、前記キャリアを移動させるためのウェハーハンドラと、該ウェハーハ
    ンドラの速度及び位置を制御するための制御装置と、該ウェハーハンドラの位置
    を検知するための該ウェハーハンドラ上の複数のセンサとを備えている半導体ウ
    ェハーハンドリング装置。
  20. 【請求項２０】 前記ハンドラが、前記ウェハーハンドラの中央部から放射
    状に延びる複数のアームを備え、該ウェハーハンドラは、各ハンドラアームが１
    つのキャリアの下方に移動し得るように、且つウェハーを１つの地点から他の地
    点へ接触をさせることなく移動させ得るように、垂直方向に移動可能であり、前
    記ウェハーハンドラの中央部回りに平面的に回転可能である請求項１９に記載の
    装置。
  21. 【請求項２１】 前記制御装置は、前記ウェハーハンドラアームが前記キャ
    リアの下方に位置していないときには高い速度に、前記ウェハーハンドラアーム
    が前記キャリアの下方に位置しているときには垂直移動の間低い速度に、前記ウ
    ェハーハンドラが前記キャリアの下方に位置しているときには回転移動の間中間
    の速度に、前記ウェハーハンドラを制御する請求項１９に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 ほぼフラットな上面を有した底部を備えた支持構造と、 前記底部に結合され該底部の上方へ延び、該底部にほぼ平行なウェハー支持面
    を画定する複数のウェハー支持部とを備えており、 前記底部は、前記キャリア及び該キャリア上のウェハーを１つの地点から他の
    地点へウェハーハンドラをウェハーに接触させることなく移動させるために、該
    ハンドラと係合するほぼフラットな下面を有している半導体ウェハーのためのキ
    ャリア。
  23. 【請求項２３】 前記底部を画定する放射状に延びる複数のアームを備えて
    いる請求項１９に記載のキャリア。
  24. 【請求項２４】 ウェハー支持面を画定する複数の支持エレメントと、該支
    持面の下方において前記支持エレメントを結合するフレームとを有したキャリア
    の上にウェハーを置くステップと、 ウェハーをキャリアへ搬送するために、ウェハーを支持したエンドエフェクタ
    を前記支持面と前記フレームとの間に挿入するステップと、 ウェハーに接触をさせることなく前記キャリアを移動させることにより、該ウ
    ェハーを第１のステーションから第２のステーションへ移動するステップとを備
    えている半導体ウェハーのハンドリング方法。
  25. 【請求項２５】 前記キャリア及びウェハーを移動させるステップが、 ウェハーハンドラのアームを前記キャリア及び支持部の間に挿入すること、 前記キャリアを前記支持部から持ち上げること、 前記アームに支持された前記ウェハーハンドラを前記キャリア及びウェハーと
    共に前記第２のステーションへ移動させること、 前記キャリア及びウェハーを前記第２のステーションにおいて複数のスペーサ
    の上に降ろすこと、及び 前記キャリア及びウェハーを伴わない前記ウェハーハンドラを前記キャリアの
    下方から外れた位置に移動すること を含む請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記移動のステップが、前記ハンドラの回転を含む請求項
    ２４に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 複数のウェハー及びキャリアがウェハーハンドラアームに
    より持ち上げられ回転させられて、複数のステーションへと移動させられ、前記
    ハンドラアームは、前記キャリアの下方へ移動し、各キャリアを支持する各ステ
    ーションと協働するスペーサとの接触を避ける請求項２５に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記持ち上げステップが、前記ウェハーハンドラアームを
    低い速度で垂直に持ち上げることを含む請求項２５に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記ウェハーハンドラを前記キャリア及びウェハーと共に
    移動させるステップが、中間の速度で前記ウェハーハンドラを回転させることを
    含む請求項２５に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記下降をさせるステップが、前記ウェハーハンドラアー
    ムを低い速度で垂直に下降させることを含む世故２５に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記キャリア及びウェハーを伴わないウェハーハンドラを
    移動させるステップが、前記ウェハーハンドラを高い速度で回転させることを含
    む請求項２５に記載の方法。
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