JP2006521704A5 - - Google Patents

Description

第一および第二のロボットを不連続な垂直位置に位置決めすることで，第二のロボットは，第一のワークピースが第一のロボットによりワークピースホルダーから取り除かれる前に，第二のワークピースをワークピースホルダーの上方に位置決めすることができる。第一のロボットが第一のロボットからワークピースを持ち上がることで，ワークピースは第一のロボットから第二のロボットに直接に移される。

ロボット６２および６４は真空チャンバー６０内に配置され，ロードロック手段７０および７２にそれぞれ接近可能で，さらに処理ステーション６８に接近可能である。ウエハ・ハンドリング・システムは図７に関連して下述するように，ウエハ位置決めシステム１３０（図９）を含む。

図９に示されているように，ウエハ・ハンドリング・システムはウエハ・ハンドリング・システムの要素を制御する制御器１４０を含む。制御器１４０は，適切な制御バス１４２により，または個々の連結手段により，ロボット６２および６４，エレベータ８４および８６，分離弁７４および７６，真空ポンプシステム９０，ウエハホルダー１２０ならびにウエハ位置決めシステム１３０に連結することができる。制御器１４０はパーソナルコンピュータ（PC）のような汎用コンピュータまたは専用の制御器でもよい。制御器１４０はここで説明するウエハの取り扱いを実行するために，ウエハ・ハンドリング・システムの要素を制御する。

ロボット６２からロボット６４への移送が図４Aないし図４Cに示されている。移送はロボット６２と６４との間の位置で行われる。図４Bに示されているように，ロボット６２のエンドエフェクタ１１０はウエハを，ロボット６４のエンドエフェクタ１１４上に差し出す。エンドエフェクタ１１０および１１４は，各エンドエフェクタが互いに干渉することなく垂直方向に移動できるように，形状付けられ，位置決めされる。図４Aの実施例では，Ｕ字形のエンドエフェクタ１１０および１１４は同じ大きさ，形状をもち，制限なく垂直方向に移動できるように，水平方向にずらされている。この実施例では，ウエハ１５０はエンドエフェクタ１１０および１１４の一方または両方の中心にはない。他の実施例では，それぞれのエンドエフェクタの中心にウエハ１５０がくるように，異なる形状および／または大きさをもってもよい。たとえば，Ｕ字形のエンドエフェクタの脚部の間の間隔が，両方のエンドエフェクタ１１０，１１４が干渉することなく，ウエハ１５０に下に位置できるように，エンドエフェクタ１１０，１１４において異なってもよい。

ロボットからロボットへのウエハ移送を利用することにより，ウエハ・ハンドリング・システムは移送ステーションの必要性をなくす。ウエハ位置決めシステムが利用される場合，移送ステーションを必要とせずに，ウエハ位置検出および修正を行える。適切なウエハ位置決めシステムは下述する。

ウエハ１５０がウエハホルダー１２０上に位置決めされると同時に，ロボット６２はカセット８０から第二のウエハ１５２を取り出すことになる。図５Bに示されているように，ロボットアーム１１２は最も低い垂直位置へ移動し，エンドエンドエフェクタ１１０はウエハ１５２の下方に位置する。ロボットアーム１１２は，図５Cに示されているように，中間の垂直位置へと上昇し，ウエハ１５２はカセット８０から取り出される。

ウエハホルダー１２０上のウエハの交換は図６Aないし図６Eに示されている。ロボット６２は処理の後，ウエハ１５０をウエハホルダー１２０から移動させ，ウエハ１５２を処理するためにウエハホルダー１２０上に配置する。図６Bに示されているように，ロボット６２のロボットアーム１１２は最も低い垂直位置に位置決めされ，ウエハ１５２を支承するロボットアーム１１６は最も高い垂直位置に位置決めされる。ウエハホルダー１２０のリフトピンは上昇し，これによりウエハ１５０はウエハホルダー１２０の止め付け表面から持ち上げられる。ロボット６２のロボットアーム１１２はウエハ１５０とウエハホルダー１２０の止め付け表面との間にエンドエフェクタ１１０を配置するように伸長し，ロボット６４のロボットアーム１１６は，図６Cに示されているように，ウエハ１５２をウエハホルダー１２０の上方に位置決めするように伸長する。ロボットアーム１１２は，ウエハ１５０をウエハホルダー１２０から取り除くために引き戻る。ウエハ１５０がウエハホルダー１２０から取り除かれると，ロボット６４のロボットアーム１２０は最も低い垂直位置に下降し，ウエハ１５２は図６Dに示されているように，ウエハホルダー１２０のリフトピン上に配置される。ロボット６４のロボットアーム１１６は戻り，ウエハホルダー１２０のリフトピンは下降し，ウエハ１５２はウエハホルダー１２０の止め付け表面上に位置決めされる。かくして，ウエハの交換が完了する。

イオン注入は典型的に，チャネリング効果を制御するために，イオンビームに関するウエハの方向付けを必要とする。カセット内のウエハの位置は厳密に制御されておらず，ウエハ・ハンドリング・システムは，ウエハがカセットから処理ステーションに移送されたとき，望ましくないウエハの移動を生じさせかねないことから，ウエハ位置決めシステムがウエハの位置エラーを検出し補正するために使用されている。このような位置エラーには，所望の位置からの位置ずれエラー（偏心）および回転エラーが含まれる。

図２Aのウエハ・ハンドリング・システムへの使用に適したウエハ位置決めシステム１３０の実施例が図７に示されている。カメラ１８０がロボット６４のエンドエフェクタ１５０を撮影する。任意の光源１８４が下からウエハ１５０を照らす。他の実施例では，光源（図示せず）が上からウエハ１５０を照らしてもよい。カメラ１８０からの画像データがウエハ・ハンドリング・システムの制御器１４０に与えられる。制御器１４０の画像解析の解析ソフトが画像データを解析し，エンドエフェクタ１１４上の所望の位置に対するウエハ１５０の位置ずれエラー，および所望の回転位置に対するウエハ１５０の回転エラーを判定する。制御器は，ウエハ１５０がウエハホルダー１２０上に位置したときに検出した位置ずれエラーを補正するために，ロボット６４のモータ１８６に制御信号を与える。特に，ウエハホルダー１２０上のウエハ１５０の配置は検出された位置ずれエラーに対して補償するように調節される。さらに，制御器１４０はウエハホルダー１２０のモータ１８８に制御信号を与える。ウエハ１５０がウエハホルダー１２０上に配置されると，ウエハホルダー１２０は検出した回転エラーを補償するようにモータ１８８により回転する。ウエハ位置決めシステムの詳細は特許文献２（ここに参考文献として組み込まれる）に開示されている。また，ウエハ１５０がロボット６２上に位置している間，ウエハ１５０が撮影される。しかし，ロボットからロボットのウエハ移送の間，およびその後のウエハ１５０の滑りずれは，位置補正処理では考慮されていない。

ウエハ位置決めシステムはウエハ位置エラーを画像で検知することに限定されない。限定的ではないが，ＲＦ電場検知，磁気共鳴検知，レーザー走査，光検出器アレーでの検知を含む検知技術が位置検知のために使用し得る。さらに，ある処理システムは位置エラーに寛容なものもあり，ウエハ位置決めシステムの使用を必要としていないもののある。さらに，半導体ウエハ以外のワークピースを取り扱うシステムが，ワークピースの正確な位置決めを必要とする場合もあり，そうでない場合もあり，さらにワークピース位置決めシステムを必要とする場合もあり，そうでない場合もある。

第一のウエハが処理ステーション６８に移送したとき，処理が工程２０２に進む。工程２０２では，ロボット６２が図２Aないし図２C，図３に示され，上述したようにカセット８０からウエハn（nはウエハナンバーまたはインデックス）を取り出す。工程２０４では，ロボット６２は図４Aないし図４Cに示され，上述したようにウエハnをロボット６４に移送する。工程２０４ではまた，ウエハ位置決めシステム１３０が，図７に関連して記述したように，ウエハの位置ずれエラーおよび回転エラーを検知する。工程２０６では，図６Aないし図６Cに関連して記述したように，ウエハホルダー１２０からウエハn-1を取り除く。工程２０８では，図６A，図６Cおよび図６Eに関連して記述したように，ロボット６４がウエハホルダー１２０上にウエハnを配置し，この配置は，図７に関連して記述
したように，検知したウエハnの位置ずれエラーを補正するために調節される。ウエハホルダー１２０は図７に関連して記述したように，検知したウエハnの回転エラーを補正するために回転する。工程２１２では，ロボット６２は図２Aないし図２Cに関連して記述したように，カセット８０にウエハn-1を戻す。工程２１６では，ウエハnがカセット内の最後のものがどうか（n= n _max）が決定される。ウエハnが最後のウエハでないとき，ウエハインデックスnは工程２１８で増やされ，エレベータ８４はつぎのウエハにアクセスできるように，カセット８０を位置づけする。プロセスはカセット８０からつぎのウエハを取り出すために工程２０２に戻る。つぎのウエハが同様にして処理される。工程２１６において，ウエハn（ウエハホルダー上にあるもの）が最後のウエハであると判定されると，ウエハnは処理ステーション６８から取り出され，工程２０６および２１２に関連して記述したように，工程２２０においてカセット８０に戻される。