JP2004134747A

JP2004134747A - 高温基板移送用ロボット

Info

Publication number: JP2004134747A
Application number: JP2003200100A
Authority: JP
Inventors: Chris Holt Pencis; クリス　ホルト　ペンシス; Jeffrey C Hudgens; ジェフリー　シー．　フュージェンズ; Damon K Cox; デイモン　キース　コックス; Michael Rice; マイケル　ライス; Ciulik James R; ジェイムズ　アール．　シューリック
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-04-30
Also published as: CN1504306A; TW200403797A; KR20040010280A

Abstract

【課題】処理システム内で基板を移送する為の、熱的影響を最小限にされたロボットを提供する。
【解決手段】処理システム１００内で基板１１２を移送する為のロボット１０８は、本体と、リンクと、エンドエフェクタとを含み、エンドエフェクタは、基板を上部に維持するように適合されている。リンクは、本体にエンドエフェクタを結合する。エンドエフェクタ及び／又はリンクは、約５×１０^−６Ｋ^−１未満の熱膨張係数を持つ材料から構成される。また、エンドエフェクタ及び／又はリンクは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張率の比を持つ材料から構成される。
【選択図】図２

Description

【発明の説明】
【０００１】
［０００１］　本願は、２００１年７月１２日に出願された米国特許出願第０９／９０５０９１の一部継続出願および２００１年７月１２日に出願された同時係属出願であり、両方とも参考として全体が組み込まれている。
【発明の背景】
【０００２】
発明の分野
［０００２］　本発明の実施形態は、全体的に高温半導体処理システムで利用されるロボットコンポーネントに関する。
【０００３】
関連技術の背景
［０００３］　半導体基板処理は、基板上にデバイス、導体、絶縁体を作製する為に、通常、基板に複数の連続処理を受けさせることにより実行される。これらの処理は、生産処理の単一ステップを実行するように構成された処理チャンバ内で一般的に実行される。全体の連続処理を効率よく完了するために、多くの処理チャンバは、通常、中央移送用チャンバに結合され、この中央移送用チャンバは、ロボットを収容し、周囲の処理用チャンバ間の基板移送を容易にしている。この構成を有する半導体処理用プラットフォームは、クラスタツールとして一般的に知られており、これらの一例は、ＰＲＯＤＵＣＥＲ（登録商標）、　ＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標），　ＥＮＤＵＲＡ（登録商標）処理用プラットフォームのファミリーである。
【０００４】
［０００４］　通常、クラスタツールは、内部にロボットを配置させた中央移送用チャンバから成る。移送用チャンバは、一般的に、一以上の処理用チャンバにより囲まれている。処理用チャンバは、一般的に基板を処理する為に利用され、例えば、いろいろな処理ステップ（エッチング、物理蒸着、イオン注入、リソグラフィ等）を実行する。移送用チャンバは、それぞれが複数の基板を収容する複数の取り外し可能なカセットや基板貯蔵庫を収容するファクトリ・インターフェースに結合されることがある。移送用チャンバの真空環境とファクトリ・インターフェースの一般的な周囲環境との間の移送を容易にするため、ロードロック・チャンバが、移送用チャンバとファクトリ・インターフェースとの間に配置されている。
【０００５】
［０００５］　基板上に形成されるデバイスの特徴サイズやライン幅が減少するにつれて、低い欠陥率で繰り返しのデバイス製造を確実にする為に、移送用チャンバを囲む様々なチャンバ内の基板の位置的精度は最高になってきた。さらに、増加されたデバイス密度と大規模基板径のため、基板上に形成されるデバイス量は増えており、各基板の価値は大いに増加した。したがって、基板の不整列を理由とする非協調の為、基板に対する損傷や歩どまり損失は、非常に望ましくない。
【０００６】
［０００６］　処理システムを通して基板の位置精度を高める為に、多くの策が実施されてきた。たとえば、インターフェースは、しばしばセンサで装備され、センサは基板の不整列を基板貯蔵用カセット内で検知する。Ｃｈｏｋｓｈｉ氏などによって２０００年５月２日に出願された米国特許第０９／５６２２５２を参照されたい。ロボットの位置の較正は、より複雑化した。Ｃｈｏｋｓｈｉ氏などによって２０００年１０月３０日に出願された米国特許第０９／７０３０６１号を参照されたい。さらに、ロボットのブレード上の基板不整列を補償する為に、複数の方法が考案されてきた。Ｆｒｅｅｒｋｓ氏等に対し発行された米国特許出願第５９８０１９４号、Ｔ．　Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ氏に１９９０年７月３１日に発行された特許第４９４４６５０号を参照されたい。
【０００７】
［０００７］　しかし、ロボットの精度を高める、これらの方法論は、熱が高温ウエハ及び処理チャンバ内の高温表面からロボットに伝達されるときにロボットが受ける熱膨張熱や収縮を一般的に補償するものではない。処理技術を進化させるにつれて、多くの処理の為に高い動作温度になり、移送用ロボットは、ますます高温に晒される。移送用ロボットの熱的露出、ロボット・リンク長や到達（リーチ）距離の増加のため、ロボットの熱膨張が実質的に基板の不整列の一因となっていることが明らかになった。
【０００８】
［０００８］　たとえば、物理蒸着（ＰＶＤ）を実行する処理チャンバ内で、処理温度は、２００℃になる可能性がある。さらに、一部のＣＶＤの温度は、４００℃に達する。チャンバ内の処理が完了すると、ロボットの一部（一般的にはブレード及びリンクの一部）がチャンバ内に入り、熱い基板を取り出さなければならない。ロボットによって基板が保持されている間、基板および周囲領域からの熱エネルギがロボット・リンクに伝達される。熱エネルギの増加は、一般的に、リンクの膨張の原因になり、そのため、ロボットのコントローラに対するフィードバックがなければブレードの中央基準位置はずれる。これは、コントローラにより予期された位置とは異なる位置にブレード（及び基板）が置かれる原因になる。ロボット・リンクの冷却は、これらが冷やされるにつれてリンクが短くなることにより、同様の問題を生じさせる。このように、ブレードの中央基準位置の熱的ずれの為、後続する移送の間、他のチャンバ内で誤った位置決めがロボットによりなされる可能性がある。
【０００９】
［０００９］　さらに、中心発見方法や装置を備えたシステムであっても、ロボットに対する熱的変化によって導入される誤差を解消することはできない。たとえば、中心発見センサが基板エッジに沿って場所を記録する一方、ある基板中央発見方法が基板を回転させる。
回転中心に関する基板中心が見つかる。基板の中心位置が知られると、ロボットは基板中心位置まで送られる。この技術や、それと同様な他の技術は、基板位置におけるオフセットを見つけるが、ロボット位置決めにおける誤差を見つけるものではない。ロボットは、リンク長が異なるため、予期された位置とは異なる位置に進むと、基板移送中、正しく位置決めされず、これは、基板損傷や欠陥処理になる可能性がある。
【００１０】
［００１０］　基板がブレード上にある間（特に、ロボットが後退位置にあるとき）、基板エッジのデータを集めることにより中心の発見を実行する装置では、誤差は一層、劇的かもしれない。これは、ロボットの位置誤差の大きさが、伸ばされた位置と比較して、後退位置では非常に異なるからである。
【００１１】
［００１１］　さらに、熱的変化、或いは、ロボットの温度が多くの基板にわたって変化する長期影響のため、ロボット・リンクは、チャンバ間の移動中に長さが変化するかもしれない。このように、一つのチャンバで決定された基板中心のデータは、基板がその目的地（例えば、第２チャンバ）に達する時点では、多くの場合、正しくない。
【００１２】
［００１２］　したがって、低い熱膨張を持ち、ロボット位置決めにおける熱的影響を最小限にするロボット構成要素が必要である。
【発明の概要】
【００１３】
［００１３］　全体的に基板を移送する為のロボットが提供される。一実施形態において、基板を移送する為のロボットは、リンクによりエンドエフェクタに結合された本体を含み、エンドエフェクタは、上部に基板を維持するように適合されている。エンドエフェクタ及び／又はリンクは、５×１０^−６Ｋ^−１未満の熱膨張係数を持つ材料から構成されている。
【００１４】
［００１４］　他の実施形態において、基板を移送する為のロボットは、リンクによりエンドエフェクタに結合された本体を含み、エンドエフェクタは、上部で基板を維持するように適合されている。リンク及び／又はエンドエフェクタは、エンドエフェクタを持つか、或いは、リンクは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張の比を持つ材料から構成される。
【００１５】
［００１５］　他の実施形態において、基板を移送する為のロボットは、リンクによりエンドエフェクタに結合された本体を含み、エンドエフェクタは、上部で基板を維持するように適合されている。リンク及び／又はエンドエフェクタは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱導電率／熱膨張の比と、約１×１０^６Ｐａ×ｍ^０．５を越える破壊靱性を持つ材料から構成される。
【００１６】
［００１６］　本発明の上記列挙の特徴が達成され、詳細に理解される方式で、本発明の具体的な説明は、上記に簡単に要約されたが、添付図面に示された実施形態を参照する。
【００１７】
［００１７］　しかし、添付図面は、単に典型的な本発明の実施形態を示すにすぎず、そのため、本発明の範囲が限定されると考えられるべきではなく、他の有効な実施形態も同様に許容されてもよいことに留意すべきである。
【好適実施形態の詳細な説明】
【００１８】
［００１８］　図１は、ロボット１０８の位置を決定する為の方法が実行される半導体処理システム１００の一実施形態を表す。典型的な処理システム１００は、一般的に移送用チャンバ１０２を含み、移送用チャンバ１０２は一以上の処理チャンバ１０４とファクトリ・インターフェース１１０と、一以上のロードロック・チャンバ１０６とにより外接されている。ロードロック・チャンバ１０６は、移送用チャンバ１０２とファクトリ・インターフェース１１０との間に概して配置され、移送用チャンバ１０２内で維持された真空環境と、ファクトリ・インターフェース１１０内で維持された周囲環境との間で基板移送を容易にする。本発明から利益を得るのに適している処理システムの一例は、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドマテリアルズ社から入手可能なＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）処理プラットフォームである。ロボットの位置を決定する為の方法は、例示的処理システム１００を参照して説明されるが、この説明は、一例であり、したがって、当該方法は、ロボットまたはロボットの構成要素が温度変化あるいはロボットにより移送される基板の基準位置が望まれる適用例において、ロボットの位置や決定が望まれるときにはいつでも、実行可能である。
【００１９】
［００１９］　ファクトリ・インターフェース１１０は、一般的に一以上の基板貯蔵用カセット１１４を収容する。各カセット１１４は、内部に複数の基板を貯蔵するように構成されている。ファクトリ・インターフェース１１０は、大気圧またはそれに近い圧力で一般的に保たれている。一実施形態において、濾過された空気は、ファクトリ・インターフェース１１０に供給され、ファクトリ・インターフェース内部の粒子の濃度、対応する基板のクリーン度を最小にする。本発明から利益を得るのに適したファクトリ・インターフェースの一例は、Ｋｒｏｅｋｅｒ氏により、１９９８年９月２８日に出願された米国特許出願第０９／１６１９７０号に記載されており、その全体が参考の為に本願に組み込まれている。
【００２０】
［００２０］　移送用チャンバ１０２は、アルミニウムのような材料の単体から一般的に製造される。移送用チャンバ１０２は、排気可能な内部容積１２８を画成し、それを通じて、基板は処理用チャンバ１０４間で移送され、処理用チャンバ１０４は移送用チャンバ１０２の外側に結合されている。ポンピング・システム（図示せず）は、チャンバ・フロア上に配置されたポートを通じて移送用チャンバ１０２に結合され、移送用チャンバ１０２内部の真空を保つ。一実施形態において、ポンピング・システムは、タンデム内でターボ分子ポンプまたは低温ポンプに結合された大雑把なポンプを含む。
【００２１】
［００２１］　処理チャンバ１０４は、通常、移送用チャンバ１０２の外部にボルトで締められている。利用可能な処理用チャンバ１０４の例は、エッチング用チャンバ、物理蒸着用チャンバ、化学蒸着用チャンバ、イオン注入用チャンバ、オリエンテーション用チャンバ、リソグラフィ用チャンバなどを含む。異なる処理用チャンバ１０４は、移送用チャンバ１０２に結合可能であり、予め規定された基板表面上の構造または特徴を形成するのに必要な処理シーケンスを提供する。
【００２２】
［００２２］　ロードロック・チャンバ１０６は、一般的に、ファクトリ・インターフェース１１０と移送用チャンバ１０２との間に結合されている。ロードロック・チャンバ１０６は、移送用チャンバ１０２の内部で、真空損失を有することなく、移送用チャンバ１０２の真空環境と、ファクトリ・インターフェース１１０の実質的に周囲環境との間で、基板の移送を容易にするために一般的に使用されている。各ロードロック・チャンバ１０６は、スリット・バルブ２２６（図２参照）の使用を介して、選択的に移送用チャンバ１０６とファクトリ・インターフェース１１０から選択的に分離される。
【００２３】
［００２３］　基板移送用ロボット１０８は、移送用チャンバ１０２の内部容積１２８内に概して配置され、移送用チャンバ１０２に外接するいろいろなチャンバ間で基板１１２の移送を容易にする。ロボット１０８は、移送中に基板を支える為に利用される一以上のブレードを含んでもよい。ロボット１０８は、２以上のブレードを持ち、各ブレードは、独立して制御可能な（デュアルブレードロボットとして知られる）モータに結合されるか、共通のリンクを通じてロボット１０８に結合された２つのブレードを持つ。
【００２４】
［００２４］　一実施形態において、移送用ロボット１０８は、（フロックレッグ型）リンク１３２によりロボット１０８に結合された単一ブレード１３０を持つ。一般的に、一以上のセンサ１１６が各々の処理チャンバ１０４の近傍に配置され、ロボットの位置を決定する際に利用される計量またはロボットの動作上パラメータのデータ取得を始動させる。データは、別個に使用可能であり、また、ロボットパラメータと協調させて使用可能であり、ブレード１３０上に維持された基板１１２の基準位置を決定する。
【００２５】
［００２５］　一般的に、センサ列１１６は、ロードロック１０６及び処理用チャンバ１０４に移送用チャンバ１０２を結合する通路近傍にある移送用チャンバ１０２の上または内部に配置されている。センサ列１１６は、一以上のセンサから構成可能であり、これらのセンサは、ロボット計量及び／又は基板位置的情報のデータ取得を始動する為に利用される。
【００２６】
［００２６］　前述したシステム１００の制御を容易にするため、コントローラ１２０は、システム１００に結合されている。コントローラ１２０は、一般的に、ＣＰＵ１２２、メモリ１２４、サポート回路１２６を含む。ＣＰＵ１２２は、いろいろなチャンバやサブプロセッサを制御する為に工業用設定で使用できるコンピュータプロセッサの形式の一つでもよい。メモリ１２４は、ＣＰＵ１２２に結合されている。メモリ１２４、又はコンピュータで読取り可能な媒体は、一以上の容易に利用可能なメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、読取り専用記憶装置（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、デバイスバッファ、他形式のデジタル記録装置、ローカルまたは遠隔式媒体）でもよい。サポート回路１２６は、ＣＰＵ１２２に結合され、従来方式でプロセッサを支援する。これらの回路１２６は、キャッシュ、電源装置、クロック回路、入出力回路、サブシステム等、を含んでもよい。
【００２７】
［００２７］　図２は、移送用チャンバ１０２、それらに結合された一以上の処理用チャンバ１０４を例示するシステム１００の一部断面図を示す。実例となる基板移送は、処理用チャンバ１０４と移送用チャンバ１０２との間で説明されているが、以下に説明された移送方法は、ロードロック・チャンバ１０６や他のチャンバを用いて、移送用チャンバ自体の内部で、ロボット・リンク１３２の長さの熱的変化に関する情報が望まれるときにはいつでも、移送における有用性を見つける。
【００２８】
［００２８］　実例となる処理用チャンバ１０４は、処理容積２４４を囲む、底部２４２、側壁２４０、リッド２３８を一般的に含む。一実施形態において、処理用チャンバ１０４は、ＰＶＤ用チャンバでもよい。ペデスタル２４６は、処理容積２４４内に配置され、処理中に基板１１２を一般的に支持する。ターゲット２４８は、リッド２３８に結合され、電源２５０によりバイアスされている。ガス供給部２５２は、処理用チャンバ１０４に結合され、処理ガス及び他のガスを処理容積２４４に供給する。供給部２５２は、アルゴンのような処理ガスを提供し、アルゴンからプラズマが形成される。プラズマからのイオンは、ターゲット２４８と衝突し、材料を除去し、この材料は、その後、基板１１２上に堆積される。本発明から利益を得るＰＶＤや他の処理用チャンバは、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドマテリアルズ社から入手可能である。
【００２９】
［００２９］　一般的に、移送用チャンバ１０２は、底部２３６、側壁２３４、リッド２３２を有する。移送用ロボット１０８は、一般的に、移送用チャンバ１０２の底部２３６上に配置されている。移送用チャンバ１０２の一側壁２３４は、一般的に、ポート２０２を含み、このポート２０２を通して、移送用ロボット１０８により基板が処理用チャンバ１０４の内部に送られる。ポート２０２は、スリット・バルブ２２６によって選択的に密閉され、移送用チャンバ１０２を処理用チャンバ１０４から隔離する。スリット・バルブ２２６は、チャンバ間の基板移送を許容する為に、図２に示されるように、一般的に、開放位置に移動される。利益を得る為に使用可能な一つのスリット・バルブは、Ｔｅｐｍａｎ氏等に、１９９３年７月１３日に発行された米国特許第５２２６６３２号に記載され、その全体が参考の為に本願に組み込まれる。
【００３０】
［００３０］　移送用チャンバ１０２のリッド２３２は、一般的に、ポート２０２の近傍に配置されたウインドウ２２８を含む。センサ１１６は、一般的に、ウインドウ２２８上またはその近くに配置され、基板がポート２０２を通過するとき、センサ１１６はロボット１０８と基板１１２の一部を見ることができる。ウインドウ２２８は、石英または他の材料で製造され、これらの材料は、センサ１１６の検知機構（例えば、ウインドウ２２８を通して放射され反射してセンサに戻る光線）を実質的に妨害しない。他の実施形態において、センサ１１６は、ウインドウ２２８を通してビームを、チャンバ１０２の底部２３６内に配置された第２ウインドウの外側に配置された第２センサに放射してもよい。
【００３１】
［００３１］　センサ１１６は、一般的に、ウインドウ２２８の外部上に配置されているので、センサ１１６は移送用チャンバ１０２の環境から隔離されている。また、チャンバ１０２内の位置を含む、センサ１１６の他の位置が利用可能であるが、これは、そこを通るロボット１０８や基板１１２の運動によって周期的にセンサ１１６が妨害される場合に限られる。センサ１１６は、コントローラ１２０に結合され、一以上のロボットや基板の、センサ状態の各変化における計量を記録するように構成されている。センサ１１６は、別個の放射及び受信ユニットを含んでもよく、「スルービーム」や「レフレクティブ」センサのような自己内蔵型でもよい。センサ１１６は、光学センサ、近接センサ、機械式リミットスイッチ、ホール効果、リードスイッチ、ロボット１０８や基板の存在を検知する為に適した他のタイプの検知機構でもよい。
【００３２】
［００３２］　一実施形態において、センサ１１６は、移送用チャンバの外に配置された光放射及びレシーバを備える。使用に適した一つのセンサは、ミネソタ州ミネアポリス市に所在するバナーエンジニアリング社から入手可能である。センサからの信号（例えば、光のビーム２０４）をロボット１０８や基板１１２が妨害するように、センサ１１６が位置決めされている。ビーム２０４の妨害状態及び非妨害状態への復帰は、センサ１１６の状態変化を引き起こす。例えば、センサ１１６が非妨害状態にあるときには４ｍＡを出力し、妨害状態で２０ｍＡを出力する場合、センサ１１６は４から２０ｍＡの出力を持てばよい。他の出力を持つセンサは、センサの状態の変化を合図する為に利用可能である。
【００３３】
［００３３］　図３は、移送用ロボット１０８の一実施形態の平面図である。移送用ロボット１０８は、一般的に、ロボット本体３２８を備え、ロボット本体３２８は、リンク１３２によりエンドエフェクタ（例えば、基板１１２を支えるブレード１３０）に結合されている。エンドエフェクタは、いろいろな方式で上部に基板を維持するように構成され、例えば、静電的なもの、真空チャック、クランピング、エッジ把持などがある。一実施形態において、リンク１３２は、フロッグ−レッグ型構成を有する。リンク１３２用の他の構成として、例えば、ポーラ構成が代替え的に利用可能である。本発明から利益を得るポーラロボットの一例は、Ｅｔｔｉｎｇｅｒ氏などにより、２０００年４月１１日に出願された米国特許出願第０９／５４７，１８９号に記載されている。
【００３４】
［００３４］　リンク１３２は、一般的に、２つのアーム３１２にエルボー３１６で結合された２つのウイング３１０を含む。各々のウイング３１０は、ロボット本体３２８の内部で同心上に積み重ねられた電気モータ（図示せず）に追加して結合されている。各アーム３１２は、ブッシング３１８により、リスト３３０に結合されている。リスト３３０は、リンク１３２をブレード１３０に結合する。通常、リンク１３２は、アルミニウムで製造されているが、十分な強度と、小さな熱膨張係数を持つ材料（例えば、チタン、ステンレス鋼、セラミック（例えば、チタン・ドープ・アルミナ））も同様に利用可能である。
【００３５】
［００３５］　リンク１３２及び／又はリスト３３０の材料は、基板移送中、熱的影響を最小限にするように選択可能である。たとえば、リンク１３２及び／又はリスト３３０は、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張の比を持つ材料を備えてもよい。あるいは、リンク１３２及び／又はリスト３３０は、約５Ｋ^−１未満の熱膨張係数を持つ材料を備えてもよい。あるいは、リンク１３２及び／又はリスト３３０は、１×１０^６Ｐａ×ｍ^０．５を越える破壊靱性を持つ材料を備えてもよい。あるいは、リンク１３２及び／又はリスト３３０は、約５０ｍ^２．５／（ｋｇ^０．５　×ｓ）を越える適したＥ^０．５／ρ（弾性係数の平方根を材料密度で除したもの）の材料を持つ材料を備えてもよい。リンク１３２及び／又はリスト３３０は、上記列挙した特性のいかなる組合せを持つ材料を備えてもよい。リンク１３２及び／又はリスト３３０の製造に適した材料の例には、アルミニウム／炭化けい素複合物、結晶化ガラス（ＮＥＯＣＥＲＡＭ（登録商標）、Ｎ−０、ＮＥＯＣＥＲＡＭ（登録商標）、Ｎ−１１）、アルミニウム／鉄複合物、炭素、炭素マトリクス複合物、キャスト・アルミニウム合金、商用の純粋なクロム、黒鉛、モリブデン・チタン合金、モリブデン・タングステン合金、商業上純粋なモリブデン、ＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）ＩＮＶＡＲ（登録商標）、チタンＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、８０９０のアルミニウムＭＭＣと金属基複合材料を含むが、これらに限定されるものではない。金属マトリクス複合物は、一般的に、３０％までのシリコンカーバイド粒子状物質のような充填材を備えた、アルミニウムや他の軽金属（例えば、マグネシウム、チタン、アルミニウム、マグネシウム合金、チタン合金、アルミニウム合金）を含む。他の充填剤も、前述したような物理特性を一以上得る為に利用可能である。
【００３６】
［００３６］　周囲の温度において、各ウイング３１０は、長さ「Ａ」を持ち、各アーム３１２は、長さ「Ｂ」を持ち、リスト３３０上の、ブッシング３１８間の距離の半分は、長さ「Ｃ」を持ち、距離「Ｄ」はブッシング３１８とブレード１３０のブレード中心点３２０との間で規定されている。ロボットのリーチ「Ｒ」は、ブレード１３０の中心３２０とライン「Ｔ」に沿ったロボットの中心３１４との間の距離として定義されている。各々のウイング３１０は、ラインＴを持つ角度ｑをなす。
【００３７】
［００３７］　各々のウイング３１０は、同心上に積み重ねられたモータの一つにより独立して制御される。モータが同一方向に回転するとき、ブレード１３０はロボット本体３２８の中心３１４の周りに一定半径で、角度ｗで回される。モータの両方が反対方向に回転させられるとき、それに応じて、リンク１３２は、拡張または収縮し、そのため、ロボット１０８の中心を参照してＴに沿って内側または外側に半径方向にブレード１３０を移動させる。もちろん、ロボット１０８は、同時に半径方向と回転運動とを組み合わせる結果、ハイブリッド運動が可能である。
【００３８】
［００３８］　基板１１２が移送用ロボット１０８により移動させられるとき、センサ１１６は、基板又はロボットの一部を検知し、所定位置（例えば、ポート２０２近傍の位置）に到達する。
【００３９】
［００３９］　一実施形態において、センサ１１６は、センサ列（例えば、４つのセンサ）を備え、これらは、基板及び／又はロボットの異なる位置で妨害され、ロボット１０８の単一通過中、複数のデータ設定を取り込む。たとえば、ビーム２０４を通過するロボット１０８のリスト３３０のエッジ３３２は、基板が第１センサ３０２、第２センサ３０４、第３センサ３０６、第４センサ３０８の状態変化を引き起こす間、第１センサ３０２及び第２センサ３０４の状態変化を引き起こす。本発明は、リスト３３０又は基板１１２がセンサ３０２，３０４，３０６，３０８を起動させるとして説明されているが、センサは、ロボット１０８の他の構成要素によって起動されてもよい。
【００４０】
［００４０］　図４は、ロボットのリスト３３０の一実施形態を表す。ロボットのリスト３３０は、平坦な上面４０２、側部４０４を持つように構成され、これらは、互いに直角に概して配置されている。側部４０４と上面４０２の間の接合部は、角度が付けられたエッジ又は面取部４０６を概して持ち、センサ１１６のビーム２０４により散乱される光量を減少させている。上面４０２と側部４０４の間の鋭いエッジや面取りされた移行部４０６は、センサ状態の明確な変化を提供し、これが、以下に説明されるデータ取得の精度を高めている。
【００４１】
［００４１］　図３に戻ると、リスト３３０は、１以上のセンサ１１６を通過するとき、センサは遮断状態から非遮断状態へと、或いは、非遮断状態から遮断状態へと変化する。センサ状態の変化は、センサ１１６に関して所定位置にあるロボット１０８（又は、基板１１２）に概して対応する。ロボット１０８が、これらの所定位置の一つを通過する各々の時間、その事象の時間におけるロボットの計量は、コントローラ１２０のメモリ１２４内に記録される。一般に各々の事象で記録されるロボット計量にはセンサ番号、センサ状態（遮断または非遮断）、２つのロボット用モータの、各々の現在の位置、２つのロボット用モータの速度、タイムスタンプを一般的に含む。２つの事象において、ロボットの計量を利用することにより、コントローラ１２０は、熱的変化によるロボット・リンクの膨張又は収縮による、予定された位置Ｒｅに対するロボット１０８の、実際の位置Ｒａの変化を分析することができる。コントローラ１２０は、ロボット１０８の他の膨張におけるブレード１３０の位置（又は、ロボットの他の基準位置）を分析する為に、熱膨張データを利用する。
【００４２】
［００４２］　オプションとして、センサ１１６は、基板１１２の位置的データを取得し、基板の中心位置を決定する為に使用されてもよい。基板の中心位置は、ブレードの位置情報に沿って、或いは、協調させて使用されてもよい。
【００４３】
［００４３］　ロボットの位置を決定するための方法は、メモリ１２４内に（通常は、ソフトウェア及びソフトウェア・ルーチンとして）記憶されている。ソフトウェア・ルーチンは、システムから遠くに配置またはＣＰＵにより制御される第２のＣＰＵ（図示せず）により記憶及び／又は実行されてもよい。
【００４４】
［００４４］　図５は、ロボットの位置を決定する為の方法に係る一実施形態のブロック図を表す。当該方法５００は、第１セットのロボット計量を取得することによりステップ５０２で開始する。一般的に、第１セットのロボット計量は、基板１１２を処理用チャンバ１０４の一つに運ぶ間にロボット１０８のリスト３３０がセンサ１１６を通過するとき、センサ１１６の一つの状態変化（トリップ動作）に応答して記録される。あるいは、基板１１２が処理用チャンバ１０４又は他の場所から後退されるとき、センサ１１６が妨害される。
【００４５】
［００４５］　ステップ５０４では、第２セットのロボット計量が取得される。通常、第２セットのロボット計量は、リスト３３０がセンサ１１６の一つを通過するとき、センサ１１６の一つのトリップ動作（妨害）に応答して記録される。通常、センサ５０４において妨害されるセンサ１１６は、ステップ５０２において、基板１１２が処理用（或いは他の）チャンバ１０４内に運ばれるときに妨害される同一センサである。あるいは、ステップ５０２及びステップ５０４において、異なるセンサが妨害されてもよい。
【００４６】
［００４６］　ステップ５０６では、ロボットの熱膨張によるロボットの実際の位置が、第１ロボット計量および第２ロボット計量を用いて分析される。一実施形態において、ロボットの熱膨張は、特定ｑに対しコントローラにより予定された距離Ｒｅと、センサ１１６をリスト３３０が通過するときのＲａとの距離Ｒの変化を決定することにより分析されてもよい。この情報から、Ｒｅでロボットのブレード１３０を配置するために必要な角度として、ｑ’がステップ５０８で計算されてもよい。オプションとして、ブレード１３０上に配置された基板１１２の中心位置を決定し訂正する為に、ステップ５１０が含められてもよい。
【００４７】
［００４７］　たとえば、ロボットが伸びると、ｑは小さくなる。リーチＲは、以下のように表現される：
【００４８】
【数式１】

［００４８］　ロボット・リンク１３２（すなわち、ウイング、アーム、リスト）は、全て、同一材料で形成され、膨張率は、関連するリンク要素の温度上昇の比になろう。ロボット・リンク１３２が異なる材料で形成される場合、それぞれのリンク要素の各材料に対し、比は熱膨張係数により規準化される必要がある。いずれにせよ、Ｅ_ＡＢとＥ_ＢＣは、リンク１３２の材料に依存した、およそ定数である。定数Ｅ_ＡＢとＥ_ＡＣから、各要素の相対的成長が以下のように表わされる。
【００４９】
【数式２】

［００４９］　各々のセンサの推移で、ロボットの位置ｑは手に入る。各々のリストの推移に対し、リーチＲの変化は、以下のように表される：
ｄＲ＝（センサ位置＋リストエッジに対するブレード中心）−Ｒ（θ）
［００５０］　ロボットの構成要素の変化に対する拡張の変化は、以下の通りである：
【００５０】
【数式３】

［００５１］　各々の事象に対し、ｄＢは以下のように計算される：
【００５１】
【数式４】

［００５２］　センサ列を通ってロボットの単一通過中、複数のセンサがロボット計量を取得する為に使用される場合、この数値は平均化される。ｄＡとｄＣは、それから計算される：
【００５２】
【数式５】

［００５３］　このように、どんなｑでもロボットの実際の位置が表される：
【００５３】
【数式６】

［００５４］　ここで
Ａ’＝Ａ＋ｄＡ
Ｂ’＝Ｂ＋ｄＢ
Ｃ’＝Ｃ＋ｄＣ
［００５５］　このように、ブレード１３０をＲｅに配置する為のｑの修正は、以下のように表される：
【００５４】
【数式７】

ここで、Ｒ_ＣＨは、周囲条件におけるＲ；
θ’は、Ｒ（θ’）　＝　Ｒｅとするロボットの回転角である。
【００５５】
［００５６］　基板１１２の中心は、基板がセンサ列を通過するときに基板のエッジがセンサ１１６を妨害するときに記録されたロボット計量から付随的に計算可能である。基板１１２の周囲からのデータ位置は、基板の中心位置を三角測量するのに用いられる。
【００５６】
［００５７］　一実施形態において、手に入れられた基板エッジ位置の各々をＸＹ座標システムに変換することにより実行されるが、ここで、０，０は、ブレード１３０の中心、Ｙは、ロボットの中心から外に離れて伸びる。次に、（手に入れられたエッジ位置からの）点のリストは、審査され、他の点と著しく同一円でない点は考慮されない。抜けた点は、例えば、一部の基板１１２で存在するノッチやフラット部がセンサ１１６の一つを通過するときに手に入れられる正当な点かもしれない。残りの点の各々は、三角形または円を規定する為に、３つの点の組合せにグループ分けされる。三角形の領域が非常に小さい場合、点の組合せは、円の計算の為に要注意の、かなりの誤差になるので、それ以上には考慮されない。次に、中心と半径は、３点の残りの、組合せの各々により規定される円の為に計算される。許容可能な範囲内の半径を持つ円の全てに対するＸおよび座標は、その後、平均化され、Ｘ−Ｙ中心の基板オフセットを得る。このＸとＹのオフセットを訂正する為に、ｄｘ　＝−ｘ、ｄｙ＝−ｙがロボットに適用され、基板を中心におく。
【００５７】
［００５８］　チャンバ内の基板交換は、ロボットの回転と延長を備えて較正され、これがロボットブレード１３０を周囲温度でチャンバ内に適切にロボットブレードを位置決めする。延長はＲ_ＣＨと対応し、これは、処理用（他の）チャンバ１０４内のリーチである。ｄＹ値を加えることによって、基板オフセットを修正する為に、チャンバ内のリーチ量を計算することができる：
Ｒ＝Ｒ_ＣＨ＋ｄＹ
［００５９］　延長角（ウイング位置とチャンバ位置との間の角度）は、その後、ロボット１０８のリンク１３２の熱膨張に基づき、この延長に達するように計算される：
【００５８】
【数式８】

［００６０］　ロボットの回転も同様にｄＸに基づき修正される。
【００５９】
［００６１］　当該方法は、コントローラのメモリ１２４に記憶された中心発見情報を用いて基板の中心位置を修正するステップを含んでもよい。基板の中心位置は、いろいろな方法を通じて見い出すことができる。ある方法は、ブレード上で基板を機械的に中心におく為に、基板の周囲に沿った多くの点に沿ってロボットのブレード上で基板を把持するステップを含む。他の方法は、ブレードに関する基板のエッジ位置を決める一以上のセンサを通じて、基板を直線で通過させるステップを含む。また更なる方法は、基板の周囲を見るセンサの近傍で基板を回転させるステップを含む。基板の周囲に沿って多くの点を記録することにより、基板の中心が三角測量されてもよい。
【００６０】
［００６２］　一旦基板の中心が決定され、メモリ内に記憶されるならば、基板中心位置は、熱的影響の為に位置の変化に関して更新されてもよい。さらに、ロボットが基板をチャンバからチャンバに移送し、ロボット（又は基板）が各センサを通るときにロボットの位置が再決定されるとき、反復的に中心位置が更新されてもよい。したがって、ロボットの位置における熱的影響は、基板の移送の各々に対し決定されるので、コントローラは、各移送に対する基板の位置を調整することができ、精度の良い、損傷の無い基板配置を確実にする。
【００６１】
［００６３］　本発明の処理は、ソフトウェア・ルーチンとして実行されるように検討されているが、本願で開示された方法のステップの幾つかは、それ自体又はコントローラによるハードウェアで実行されてもよい。このように、本発明は、ハードウェアにおけるコンピュータシステム上で実行されるソフトウェアで実行可能であるが、特定の集積回路や他のタイプのハードウェア実行あるいはソフトウェア及びハードウェアの組合せで実行されてもよい。
【００６２】
［００６４］　前述のことは、本発明の好適実施形態に向けられているが、本発明の他の、更なる実施形態は、本発明の基本的範囲を逸脱することなく考案可能であり、その範囲は請求の範囲によって決められる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、ロボットの位置を決定するための方法が実行される半導体処理システムの一実施形態の平面図である。
【図２】図２は、図１の処理システムの一部断面図である。
【図３】図３は、半導体移送ロボットの一実施形態の平面図である。
【図４】図４は、図３のロボットの、リストの一実施形態を表わす。
【図５】図５は、ロボットの位置を決定する為の方法の、一実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００…処理システム、１０２…移送用チャンバ、１０４…処理チャンバ、１０６…ロードロック・チャンバ、１０８…ロボット、１１０…ファクトリ・インターフェース、１１２…基板、１１４…基板貯蔵用カセット、１１６…センサ列、１２０…コントローラ、１２２…ＣＰＵ、１２４…メモリ、１２６…サポート回路。

Claims

処理チャンバ内で基板を移送する為のロボットであって：
本体と；
上部に前記基板を維持するように適合されたエンドエフェクタと；
前記エンドエフェクタを前記本体に結合するリンクと；を備え、前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張率の比を持つ材料から構成される、前記ロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又はリンクを構成する材料は、約５×１０^−６Ｋ^−１未満の熱膨張係数を更に有する、請求項１記載のロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクを構成する材料は、約１×１０^６Ｐａ×ｍ^０．５を越える破壊靱性を更に有する、請求項１記載のロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクを構成する材料は、約５０ｍ^２．５／（ｋｇ^０．５×ｓ）を越える材料特性を更に有する、請求項１記載のロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクを構成する材料は、アルミニウム／炭化けい素複合物、結晶化ガラス、アルミニウム／鉄複合物、炭素、炭素マトリクス複合物、アルミニウム合金、商用の純粋なクロム、黒鉛、モリブデン・チタン合金、モリブデン・タングステン合金、商業上純粋なモリブデン、ＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）、ＩＮＶＡＲ（登録商標）、チタンＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、８０９０アルミニウムＭＭＣ、金属基複合材料からなる群から選ばれる、請求項１記載のロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクを構成する材料は、約１×１０^−６Ｋ
^−１未満の熱膨張係数を有する材料を更に備える、請求項１記載のロボット。
前記リンクは、フロッグレッグ型構成を有する、請求項１記載のロボット。
前記リンクは、ポーラ構成を有する、請求項１記載のロボット。
処理システム内で基板を移送する為のロボットであって：
本体と；
上部に前記基板を維持するように適合されたエンドエフェクタと；
前記エンドエフェクタを前記本体に結合するリンクと；を備え、前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張率の比と、約１×１０^６Ｐａ×ｍ^０．５を越える破壊靱性を持つ材料から構成される、前記ロボット。
処理システム内で基板を移送する為のロボットであって：
本体と：
上部に前記基板を維持するように適合されたエンドエフェクタと；
前記エンドエフェクタを前記本体に結合するリンクと；を備え、前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張率の比と、約５０ｍ^２．５／（ｋｇ^０．５　×ｓ）を越える材料特性を持つ材料から構成される、前記ロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又はリンクを構成する材料は、約１×１０^６Ｐａ×ｍ^０．５を越える破壊靱性を更に備える、請求項１０記載のロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又はリンクを構成する材料は、約５×１０^−６Ｋ^−２未満の熱膨張係数を持つ材料を更に備える、請求項１１記載のロボット。
処理システム内で基板を移送する為のロボットであって：
本体と；
上部に前記基板を維持するように適合されたエンドエフェクタと；
前記エンドエフェクタを前記本体に結合するリンクと；を備え、前記エンドエフェクタ及び／又は前記リンクは、約１０Ｗ／（ｍ×Ｋ^２）を越える熱伝導率／熱膨張率の比と、約５０ｍ^２．５／（ｋｇ^０．５　×ｓ）を越える材料特性と、約１×１０^６Ｐａ×ｍ^０．５を越える破壊靱性とを持つ材料から構成される、前記ロボット。
前記エンドエフェクタ及び／又はリンクを構成する材料は、約５×１０^−６Ｋ^−２未満の熱膨張係数を持つ材料を更に備える、請求項１３記載のロボット。