JP2013030787A - デカルトロボットクラスタツール構築 - Google Patents

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Abstract

【課題】要求される装置性能目標を満たし、システムスループットを増加させ、処理シーケンスＣｏＯを低減する形で基板の処理を行えるシステムを提供する。
【解決手段】基板支持面を有する基部９０１と、前記基部９０１上に位置決めされた反応部材９０８と、基板１０１を反応部材９０８に対して強制押圧するアクチュエータ９１０に結合している接触部材９０７と、接触部材９０７が基板９０１を反応部材９０８に対して強制押圧するように位置決めされた場合に、接触部材９０７の動作を禁止するように適合されたブレーキ部材９２０とを備える基板を移送する機器を用いてクラスタツールを構築する。
【選択図】図１６Ａ

Description

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、複数の基板を並行処理することが可能な、複数の処理ステーションとロボットとを包含している統合型の処理システムに関する。
関連技術の説明
[0002]普通、電子装置の形成処理は、制御された処理環境内で基板（例えば半導体ウェーハ）を連続処理する機能を有するマルチチャンバ処理システム（例えばクラスタツール）にて行われる。トラックリソグラフィツールとして普通に知られた、フォトレジスト材料を堆積（即ちコート）および成長させるための、あるいは、湿式／乾式ツールとして普通に説明される、半導体洗浄プロセスを実行するために使用するための典型的なクラスタツールには、少なくとも１つの基板移送ロボットを収容するメインフレームが含まれ、この基板移送ロボットは、メインフレームに接続したポッド／カセット搭載装置と複数の処理チャンバの間で基板を移送する。多くの場合、クラスタツールは、基板を制御された処理環境内で繰り返し処理できるように使用される。制御された処理環境は多くの恩典を有し、その中には、移送の最中、および様々な基板処理ステップを完了する最中における基板の表面の汚染の最小化が含まれる。制御された環境内で処理を行うことにより、欠陥の生成数が低減され、装置生産高が増加する。
[0003]基板製作処理の効果は、装置の生産性と所有コスト（ＣｏＯ）といった、関連し合う重要な２つの要素によって測定されることが多い。これらの要素が重要であるのは、電子装置の生産コスト、さらに市場における装置製造業者の競争力に直接影響するためである。ＣｏＯは多くの要素によって影響されるが、中でもシステムおよびチャンバスループット、または単純に、所望の処理シーケンスを使用して１時間に処理される基板の枚数によって大きな影響を受ける。処理シーケンスは、一般的に、クラスタツール内の１つ以上の処理チャンバにて完了される装置製作ステップ、または処理レシピステップのシーケンスとして定義される。一般的に、処理シーケンスは様々な基板（またはウェーハ）電子装置製作処理ステップを包含している。多くの場合、電子装置製造業者は、ＣｏＯを低減する試みにおいて、クラスタツールアーキテクチャの制限とチャンバ処理時間を考慮した上で可能な限り高い基板スループットを達成するために、処理シーケンスおよびチャンバ処理時間を最適化することに多大な時間を費やしている。トラックリソグラフィタイプのクラスタツールの場合、チャンバ処理時間がかなり短く（例えば、処理完了まで約１分間）、典型的な１つの処理シーケンスを完了するのに要する処理ステップ数が大きいため、処理シーケンス完了にかかる時間のかなりの部分が様々な処理チャンバ間での基板の移送に割かれることになる。一般的に、典型的なトラックリソグラフィ処理シーケンスは以下のステップを含む：基板の表面上に１つ以上の均等なフォトレジスト（またはレジスト）層を堆積させ、次に、この基板をクラスタツールから別々のステッパまたはスキャナツールへ移送し、そこで、フォトレジスト層をフォトレジスト変形電磁放射線で露光し基板の表面にパターンを作成して、パターン付きフォトレジスト層を成長させるステップ。ロボットによってクラスタツール内の基板スループットが制限されない場合には、一般的に、最長の処理レシピステップによって処理シーケンスのスループットが制限される。通例、トラックリソグラフィ処理シーケンスでは、処理時間が短く処理ステップ数が多いため、こういったケースはない。従来の製作処理、例えば典型的な処理を実施中であるトラックリソグラフィツールの典型的なシステムスループットは、一般的に、基板１００〜１２０枚／１時間である。
[0004]ＣｏＯ計算におけるこれ以外の重要な要素は、システムの信頼性と起動時間である。システムの基板処理不能時間が長いほどクラスタツール内で基板を処理する機会が消失し、ユーザは損害を被ることになるので、これらの要素はクラスタツールの有益性および／または有効性にとって非常に重要である。そのため、クラスタツールユーザおよび製造業者は、信頼性の高い処理、信頼性の高いハードウェア、さらに起動時間を増加させた信頼性の高いシステムの開発に多大な時間を費やしている。
[0005]装置処理速度を向上させ、装置による熱の生成を低減することを目的とした半導体装置をサイズ縮小するための業界の推進により、業界の処理可変性の公差が低減した。トラックリソグラフィ処理シーケンスにおいて、処理のばらつきを最小化する上で重要な要因は、クラスタツールを通過する全ての基板が同じ「ウェーハ履歴」を有するようにすることである。一般的に、基板のウェーハ履歴は、後に装置の性能に影響を及ぼす可能性のある全ての装置製作処理のばらつきを制御でき、その結果、同じバッチ内の全ての基板を常に同一方法にて処理することが可能となるように処理エンジニアによって監視および制御される。全ての基板が同じ「ウェーハ履歴」を有するようにするためには、全ての基板が同じ繰り返し可能な基板処理ステップ（例えば、一貫したコーティング処理、一貫したハードベーク処理、一貫した冷蔵処理など）を経験する必要があり、また、各基板について、様々な製作ステップ間の時間を同一にする必要がある。リソグラフィタイプの装置製作処理は、処理のばらつきと装置性能に直接影響する、処理レシピのばらつきの変数と、最終的なレシピステップどうしの間の時間とに特に敏感であってもよい。したがって、処理不定性と、処理ステップどうしの間の時間の不定性とを最小化する処理シーケンスを実行できるクラスタツールおよび支持機器が必要である。また、均等かつ繰り返し可能な処理結果を送出する一方で、所望の基板スループットを達成する、装置製作処理の実行が可能なクラスタツールおよび支持機器も必要である。
[0006]したがって、さらに、要求される装置性能目標を満たし、システムスループットを増加させ、処理シーケンスＣｏＯを低減する形で基板の処理を行えるシステム、方法、機器が必要である。
[0007]本発明は一般的に、第１処理ラックであって、垂直方向に積層された２つ以上の基板処理チャンバを有するプロセスチャンバの第１グループと、垂直方向に積層された２枚以上の基板処理チャンバを有するプロセスチャンバの第２グループとを備え、第１または第２グループ内の２つ以上の基板処理チャンバは、第１方向に沿って整列した第１側部を有する第１処理ラックと、第１処理ラック内の基板処理チャンバへ基板を移送するように適合された第１ロボットアセンブリであって、基板受容面を有するロボットブレードを有する第１ロボットであって、一般的に第１平面に含有された１つ以上の地点に基板を位置決めするように適合されており、前記第１平面が、前記第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向とに平行している第１ロボットと、第１ロボットを一般的に第１平面に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合されたアクチュエータアセンブリを有する第１動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向と平行する方向に位置決めするように適合されたアクチュエータアセンブリを有する第２動作アセンブリと、第１ロボットが含有されている移送領域と、を備え、移送領域は、第２方向と平行な幅を有し、基板をロボットブレードの基板受容面上に位置決めした場合に、第２方向において基板の寸法よりも約５〜５０％大きい、第１ロボットアセンブリと、を備える基板を処理するためのクラスタツールを提供する。
[0008]本発明の実施形態はさらに、垂直方向に積層された、２つ以上の基板処理チャンバの２つ以上のグループを備える第１処理ラックであって、前記２つ以上のグループ内の前記２つ以上の基板処理チャンバが、前記基板処理チャンバにアクセスする第１方向に沿って整列した第１側部を有する第１処理ラックと、垂直方向に積層された、２つ以上の基板処理チャンバの２つ以上のグループを備える第２処理ラックであって、前記２つ以上のグループ内の前記２つ以上の基板処理チャンバが、前記基板処理チャンバにアクセスするために、第１方向に沿って整列した第１側部を有する第２処理ラックと、前記第１処理ラックと前記第２処理ラックの間に位置決めされた、基板を前記第１側部から前記第１処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第１ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合されたロボットと、前記ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記ロボットを、前記第１方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第１ロボットアセンブリと、前記第１処理ラックと前記第２処理ラックの間に位置決めされた、基板を前記第１側部から前記第２処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第２ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合されたロボットと、前記ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記ロボットを一般的に前記第１方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第２ロボットアセンブリと、前記第１処理ラックと前記第２処理ラックの間に位置決めされた、基板を前記第１側部から前記第１処理ラック内の前記基板処理チャンバへ、あるいは前記第１側部から前記第２処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第３ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面内に含有された１つ以上の地点に位置決めするように適合されたロボットと、前記ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記ロボットを一般的に前記第１方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第３ロボットアセンブリと、を備える基板を処理するクラスタツールを提供する。
[0009]本発明の実施形態はさらに、２つ以上の垂直に積層した基板処理チャンバの２つ以上のグループを備える第１処理ラックであって、前記２つ以上のグループ内の前記２つ以上の垂直に積層した基板処理チャンバが、前記基板処理チャンバにアクセスするための、第１方向に沿って整列した第１側部と、前記基板処理チャンバにアクセスするための、第２方向に沿って整列した第２側部とを有する第１処理ラックと、基板を、前記第１側部から前記第１処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第１ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合された第１ロボットと、前記第１ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第１ロボットアセンブリと、基板を、前記第２側部から第１処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第２ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合された第２ロボットと、前記第２ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記第２ロボットを一般的に前記第２方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第２ロボットアセンブリと、を備える、基板を処理するためのクラスタツールを提供する。
[0010]本発明の実施形態はさらに、クラスタツール内に位置決めした２つ以上の基板処理チャンバと、基板を２つ以上の基板処理チャンバへ移送するように適合された第１ロボットアセンブリであって、基板を第１方向に位置決めするように適合された第１ロボットであって、第１端部と基板受容面とを有するロボットブレードであり、基板を前記基板受容面が受容および移送するように適合されているロボットブレードと、第１旋回点と第２旋回点を有する第１接合部材と、前記第２旋回点において前記第１接合部材と回転的に結合したモータと、前記ロボットブレードの前記第１端部に取り付けられ、前記第１旋回点において前記第１接合部材に回転的に結合した第１ギアと、前記第１ギアに回転的に結合し、前記第１接合部の前記第２旋回点と同心的に整列した第２ギアであって、前記第２ギアと前記第１ギアのギア比率が約３：１〜４：３である第２ギアと、を備える第１ロボットと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向に対して垂直な第２方向に位置決めするように適合された第１動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第２方向に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合された、モータを有する第２動作アセンブリと、を備える第１ロボットアセンブリと、を備える、基板を処理するクラスタツールを提供する。
[0011]本発明の実施形態はさらに、２つ以上の垂直に積層した基板処理チャンバの２つ以上のグループを備える第１処理ラックであって、前記２つ以上のグループ内の前記２つ以上の垂直に積層した基板処理チャンバが、前記基板処理チャンバにアクセスするための、第１方向に沿って整列した第１側部と、前記基板処理チャンバにアクセスするための、第２方向に沿って整列した第２側部とを有する第１処理ラックと、基板を、前記第１側部から前記第１処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第１ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合された第１ロボットと、前記第１ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第１ロボットアセンブリと、基板を、前記第２側部から第１処理ラック内の前記基板処理チャンバへ移送するように適合された第２ロボットアセンブリであって、基板を一般的に水平平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合された第２ロボットと、前記第２ロボットを一般的に前記垂直方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する垂直動作アセンブリと、前記第２ロボットを一般的に前記第２方向と平行する方向に位置決めするように適合されたモータを有する水平動作アセンブリと、を備える第２ロボットアセンブリと、を備える、基板を処理するためのクラスタツールを提供する。
[0012]本発明の実施形態はさらに、クラスタツール内に位置決めした２つ以上の基板処理チャンバと、基板を２つ以上の基板処理チャンバへ移送するように適合された第１ロボットアセンブリであって、基板を第１方向に位置決めするように適合された第１ロボットであって、第１端部と基板受容面とを有するロボットブレードであり、基板を前記基板受容面が受容および移送するように適合されているロボットブレードと、第１旋回点と第２旋回点を有する第１接合部材と、前記第２旋回点において前記第１接合部材と回転的に結合したモータと、前記ロボットブレードの前記第１端部に取り付けられ、前記第１旋回点において前記第１接合部材に回転的に結合した第１ギアと、前記第１ギアに回転的に結合し、前記第１接合部の前記第２旋回点と同心的に整列した第２ギアであって、前記第２ギアと前記第１ギアのギア比率が約３：１〜４：３である第２ギアと、を備える第１ロボットと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向に対して垂直な第２方向に位置決めするように適合された第１動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第２方向に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合された、モータを有する第２動作アセンブリと、を備える第１ロボットアセンブリと、を備える、基板を処理するクラスタツールを提供する。
[0013]本発明の実施形態はさらに、基板を一般的に第１平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合された第１ロボットと、垂直動作アセンブリであって、垂直方向に方位付けされた直線レールに結合しているブロックを備える滑動アセンブリと、前記ブロックと前記第１ロボットに結合した支持板と、前記支持板を、前記直線レールに沿った垂直位置に、垂直に位置決めするように適合されたアクチュエータとを備える垂直動作アセンブリと、水平動作アセンブリであって、前記垂直動作アセンブリと結合しており、また、前記第１ロボットと前記垂直動作アセンブリを水平方向に位置決めするように適合されている水平アクチュエータを有する水平動作アセンブリと、を備える、クラスタツール内で基板を移送する機器を提供する。
[0014]本発明の実施形態は、基板を一般的に第１平面に含有されている１つ以上の地点に位置決めするように適合された第１ロボットと、垂直動作アセンブリであって、前記第１ロボットを垂直に位置決めするように適合されたアクチュエータアセンブリであり、前記第１ロボットを垂直に位置決めするように適合された垂直アクチュエータと、前記第１ロボットが前記垂直アクチュエータによって並進される際に、前記第１ロボットを案内するように適合された垂直滑動部とを備えるアクチュエータアセンブリと、１つ以上の壁を有する囲壁であって、前記１つ以上の壁が、前記垂直アクチュエータと前記垂直滑動部からなる群より選択された構成部品の少なくとも１つを包囲する内部領域を形成する囲壁と、前記内部領域と流体連通しし、前記囲壁内に負圧を生成するように適合されたファンと、を備える垂直動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第１処理ラックの前記第１側部と平行な方向に位置決めするように適合されている水平アクチュエータと水平案内部材を有する水平動作アセンブリと、を備える、クラスタツール内で基板を移送する機器を提供する。
[0015]本発明の実施形態はさらに、基板を第１方向に位置決めするように適合された第１ロボットアセンブリであって、第１端部と基板受容面とを有するロボットブレードと、第１旋回点と第２旋回点とを有する第１接合部材と、前記ロボットブレードの前記第１端部に結合し、前記第１旋回点にて前記第１接合部材に回転的に結合している第１ギアと、前記第１ギアに回転的に結合し、前記第１接合部の前記第２旋回点と整列している第２ギアと、前記第１接合部材に回転的に結合している第１モータであって、前記第１接合部と前記第１ギアを前記第２ギアに関連して回転させることで、前記基板受容面を位置決めするように適合されている第１モータと、第１ロボットアセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向に対して垂直な第２方向に位置決めするように適合された第１動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第２方向に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合された第２動作アセンブリと、を備える、クラスタツール内で基板を移送する機器を提供する。
[0016]本発明の実施形態はさらに、基板を、第１面に含有されている弧に沿った１つ以上の地点に位置決めするように適合された第１ロボットアセンブリであって、第１端部と基板受容面とを有するロボットブレードと、前記ロボットブレードの前記第１端部に回転的に結合したモータとを備える第１ロボットアセンブリと、前記第１ロボットを、前記第１平面に対して一般的に垂直な第２方向に位置決めするように適合された第１動作アセンブリであって、前記第１ロボットを垂直に位置決めするように適合されたアクチュエータアセンブリであり、前記第１ロボットを垂直に位置決めするように適合された垂直アクチュエータと、前記第１ロボットが前記垂直アクチュエータによって並進される際に、前記第１ロボットを案内するように適合された垂直滑動部とを備えるアクチュエータアセンブリと、前記垂直アクチュエータと前記垂直滑動部からなる群より選択された構成部品の少なくとも１つを包囲する内部領域を形成する１つ以上の壁を有する囲壁と、前記内部領域と流体連通し、前記囲壁内に負圧を生成するように適合されたファンとを備える第１動作アセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第２方向に対して垂直な前記第３方向に位置決めするように適合された第２アクチュエータを有する第２動作アセンブリと、を備える、クラスタツール内で基板を移送する機器を提供する。
[0017]本発明の実施形態はさらに、基板を第１方向に位置決めするように適合された第１ロボットアセンブリであって、第１端部と基板受容面とを有するロボットブレードと、前記ロボットブレードの前記第１端部に結合した第１ギアと、前記第１ギアに回転的に結合した第２ギアと、前記第１ギアに回転的に結合した第１モータと、前記第２ギアに回転的に結合した第２モータと、を備え、前記第２モータが、可変ギア比率を作成するために、前記第２ギアを前記第１ギアに関連して回転させるように適合されている第１ロボットアセンブリと、前記第１ロボットを一般的に前記第１方向に対して垂直な第２方向に位置決めするように適合された第１動作アセンブリと、を備える、クラスタツール内で基板を移送する機器を提供する。
[0018]本発明の実施形態はさらに、基板支持面を有する基部と、前記基部上に位置決めされた反応部材と、基板を前記反応部材に対して強制押圧するように適合された、アクチュエータに結合している接触部材と、前記接触部材が前記基板を前記反応部材に対して強制押圧するように位置決めされた場合に、一般的に前記接触部材の動作を禁止するように適合されたブレーキ部材と、を備える基板を移送する機器を提供する。
[0019]本発明の実施形態はさらに、支持面を有する基部と、前記基部上に位置決めされた反応部材と、前記基部と結合したアクチュエータと、前記アクチュエータと結合した接触部材であって、前記アクチュエータが、前記接触部材を、前記支持面上に位置決めされ、前記反応部材によって１つの縁に支持されている基板の縁に対して強制押圧するように適合されている接触部材と、ブレーキ部材アセンブリであって、ブレーキ部材と、ブレーキアクチュエータ部材であって、一般的に基板移送プロセス中に前記接触部材の動作を禁止する拘束力を作成するために、前記ブレーキ部材を前記接触部材に対して強制押圧するように適合されているブレーキアクチュエータ部材を備えるブレーキ部材アセンブリと、を備える、基板を移送する機器を提供する。
[0020]本発明の実施形態は、支持面を有する基部と、前記基部上に位置決めされた反応部材と、接触部材アセンブリであって、アクチュエータと、基板接触面と、前記接触面および前記アクチュエータの間に位置決めされた従順な部材とを有する接触部材とを備えており、前記アクチュエータが、前記反応部材の表面に位置決めされた基板に対して前記接触面を強制押圧するように適合されている接触部材アセンブリと、ブレーキ部材アセンブリであって、ブレーキ部材と、基板移送プロセス中における前記接触部材の動作を禁止するために、前記ブレーキ部材を前記接触部材に対して強制押圧するように適合されたブレーキアクチュエータ部材を備えるブレーキ部材アセンブリと、前記接触部材に結合したセンサであって、前記接触面の位置を感知するように適合されているセンサと、を備える、基板を移送する機器を提供する。
[0021]本発明の実施形態はさらに、ロボットアセンブリであって、ロボットブレード上に第１方向に位置決めされた基板を移送するように適合された第１ロボットと、第１動作アセンブリであって、前記第１ロボットを第２方向に位置決めするように適合されたアクチュエータを有する第１動作アセンブリと、前記第１動作アセンブリに結合しており、また、前記第１ロボットと前記第１動作アセンブリを一般的に前記第２方向に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合されている第２のアクチュエータを有する第２動作アセンブリとを備えるロボットアセンブリと、前記ロボットブレードに結合した基板掴持装置であって、基板を支持するように適合され、前記ロボット部材上に位置決めされた反応部材と、前記ロボットブレードに結合したアクチュエータと、前記アクチュエータに結合した接触部材であって、前記アクチュエータが、前記接触部材を、前記接触部材と前記反応部材の間に位置決めされた基板の縁に対して強制押圧することで、基板を拘束するように適合されている接触部材と、前記ブレーキ部材アセンブリであって、ブレーキ部材と、前記基板移送プロセス中に前記接触部材の動作を禁止するために、前記ブレーキ部材を前記接触部材に対して強制押圧するように適合されたブレーキ作動部材と、を備える基板掴持装置と、をさらに備える、基板を移送する機器を提供する。
[0022]本発明の実施形態は、基板を、基板支持装置上の、やはり前記基板支持装置上に位置決めされた基板接触部材と反応部材の間に位置決めするステップと、アクチュエータを使用して、基板接触部材を基板に、また、基板を前記反応部材に強制押圧する基板保持力を生成するステップと、ブレーキアセンブリを使用する前記基板移送プロセスの最中に、前記基板接触部材の動作を拘束するように適合された拘束力を生成するステップと、を備える、基板を移送する方法を提供する。
[0023]本発明の実施形態はさらに、基板を、基板支持装置上の、やはり前記基板装置上に位置決めされた基板接触部材と反応部材の間に位置決めするステップと、接続部材を有するアクチュエータを前記基板接触部材に結合することで、前記接続部材が前記アクチュエータを前記基板接触部材に結合できるようにするステップと、アクチュエータを使用して、前記基板接触部材を前記基板に、また、前記基板を前記反応部材に強制押圧する保持力を前記基板に付加するステップと、前記基板接触部材と前記接続部材の間に位置決めされた従順な部材にエネルギーを蓄積するステップと、前記保持力の付加後に、前記基板移送プロセス中における前記保持力の変化量を最小化するべく、前記接続部材の動作を拘束するステップと、前記従順な部材内に蓄積されたエネルギーを除去することで前記基板接触面の動作を感知することにより、前記基板の動作を感知するステップと、を備える、基板を移送する方法を提供する。
[0024]本発明の実施形態はさらに、第１処理チャンバ内に位置決めされた基板をロボット基板支持部上に受容するステップであって、前記ロボット基板支持部上の基板を、ロボット基板支持部上に位置決めされている基板接触部材と反応部材の間に位置決めする工程と、アクチュエータを使用して、前記基板接触部材を前記基板に、また、前記基板を前記反応部材に強制押圧する基板保持力を生成する工程と、前記基板移送プロセス中に前記基板接触部材の動作を拘束する拘束力を生成するために、ブレーキアセンブリを位置決めする工程と、を備える前記基板を受容するステップと、前記基板を第１方向における所望の位置に、また第２方向における所望の位置に位置決めするように適合された第１ロボットアセンブリを使用して、前記基板と前記ロボット基板支持部を、前記第１プロセスチャンバ内の位置から、前記第１距離に沿って前記第１プロセスチャンバから或る距離で離間している第２プロセスチャンバ内の位置へ移送するステップであって、前記第２方向が一般的に前記第１方向と直交しているステップとをさらに備える、基板を移送する方法を提供する。
[0025]本発明の実施形態はさらに、基板を第１方向における所望の位置、および第２方向における所望の位置に位置決めするように適合された第１ロボットアセンブリを使用して、前記第１方向に沿って位置決めされた第１アレイの処理チャンバへ基板を移送するステップであって、前記第２方向が一般的に前記第１方向と直交しているステップと、前記基板を第１方向における所望の位置に、また前記第２方向における所望の位置に位置決めするように適合された第２ロボットアセンブリを使用して、前記第１方向に沿って位置決めされた第２アレイの処理チャンバへ基板を移送するステップと、前記基板を前記第１方向における所望の位置、および第２方向における所望の位置に位置決めするように適合された第３ロボットアセンブリを使用して、前記第１方向に沿って位置決めされた第１および第２アレイの処理チャンバへ基板を移送するステップと、をさらに備える、クラスタツール内で基板を移送する方法を提供する。
[0026]本発明の実施形態はさらに、基板を第１方向における所望の位置と、第２方向における所望の位置に位置決めするように適合された第１ロボットアセンブリを使用して、第１方向に沿って位置決めされた第１通過チャンバから第１アレイの処理チャンバへ基板を移送するステップであって、前記第２方向が一般的に前記第１方向と直交しているステップと、基板を前記第１方向における所望の位置と、前記第２方向における所望の位置に位置決めするように適合された第２ロボットアセンブリを使用して、前記第１通過チャンバから第１アレイの処理チャンバへ基板を移送するステップと、前端アセンブリ内に位置決めされた前端ロボットを使用して、基板カセットから前記第１通過チャンバへ基板を移送するステップであって、前記前端アセンブリが、前記第１アレイの処理チャンバ、前記第１ロボットアセンブリ、前記第２ロボットアセンブリを含有した移送領域と実質的に近接しているステップと、を備えるクラスタツール内で基板を移送する方法を提供する。
[0027]添付の図面にて数例が図示されている実施形態を参照することにより、上に挙げた本発明の特徴を詳細に理解し、また、上で簡単に要約した本発明をより具体的に説明する方法が得られる。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを図示するものであり、また本発明は、同等の効果を有する別の実施形態も許可することから、添付の図面は本発明の制限として考慮されるものではない点に留意する。
本発明のクラスタツールの一実施形態を図示した等角図である。 本発明による、図１Ａに図示した一実施形態を図示する処理システムの平面図である。 本発明による、第１処理ラック６０の一実施形態を図示した側面図である。 本発明による、第２処理ラック８０の一実施形態を図示した側面図である。 本発明による、図１Ｂに図示した処理システムの平面図である。 本明細書で説明しているクラスタツールの様々な実施形態と共に使用できる様々なプロセス手法ステップを含有したプロセスシーケンスの一実施形態を図示する。 図１Ｂに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスに従ってクラスタツールを通る基板の移送経路を図示している。 本発明による、処理システムの平面図である。 本発明による、図２Ａに図示した処理システムの平面図である。 図２Ｂに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスを追随するクラスタツールを通る基板の移送経路を図示している。 本発明による、処理システムの平面図である。 図３Ａに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスに従ってクラスタツールを通る基板の移送経路を図示している。 本発明による処理システムの平面図である。 図４Ａに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスに従ってクラスタツールを通る基板の移送経路を図示している。 本発明による、処理システムの平面図である。 図５Ａに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスを従ってクラスタツールを通る基板の移送経路を図示している。 本発明による、処理システムの平面図である。 図６Ａに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスに従ってクラスタツールを通る２つの利用可能な基板の移送経路を図示している。 本発明による、処理システムの平面図である。 図６Ｃに図示した処理システムの平面図であり、図１Ｆに図示したプロセスシーケンスに従ってクラスタツールを通る２つの利用可能な基板の移送経路を図示している。 本発明による、交換チャンバの一実施形態の側面図である。 本発明による、図１Ｂに図示した処理システムの平面図である。 本発明による、環境囲壁を取り付けた状態にある、図１Ａに図示したクラスタツールの別の実施形態の図示した等角図である。 本発明による、図８Ａに図示したクラスタツールの断面図である。 本発明による、一構成の断面図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できるロボットの一実施形態を図示した等角図である。 本発明による、１個のロボットアセンブリを有するロボットハードウェアアセンブリの一実施形態を図示した等角図である。 本発明による、２個のロボットアセンブリを有するロボットハードウェアアセンブリの一実施形態を図示した等角図である。 本発明による、図１０Ａに図示したロボットハードウェアアセンブリの一実施形態の断面図である。 本発明による、図１０Ａに図示したロボットハードウェアアセンブリの一実施形態の断面図である。 本発明による、図１０Ａに図示したロボットハードウェアアセンブリの一実施形態の断面図である。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、基板を処理チャンバ内へ移送する際の、基板中心の様々な利用可能な経路を図示している。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 ロボットブレードが本発明に従って基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、ロボットブレードが基板を処理チャンバ内へ移送する際にとる様々な位置を図示したロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 本発明による、ロボットアセンブリの一実施形態の平面図である。 処理ラック付近に位置決めされたロボットアセンブリの従来のＳＣＡＲＡロボットの平面図である。 本発明による、図９Ａに図示した水平動作アセンブリの断面図である。 本発明による、図９Ａに図示した水平動作アセンブリの断面図である。 本発明による、図９Ａに図示した水平動作アセンブリの断面図である。 本発明による、図９Ａに図示した垂直動作アセンブリの断面図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できる、図１３Ａに図示したロボットの一実施形態を図示する等角図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できるロボットの一実施形態を図示する等角図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できるロボットの一実施形態を図示する等角図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できるロボットブレードアセンブリの一実施形態を図示する平面図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できる、図１６Ａに図示したロボットブレードアセンブリの一実施形態を図示した側部断面図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できるロボットブレードアセンブリの一実施形態を図示した平面図である。 クラスタツールの様々な実施形態において基板を移送するように適合できるロボットブレードアセンブリの一実施形態を図示した平面図である。
[0081]本発明は、一般的に、システムスループットが増加し、システムの信頼性が増加し、装置歩留まり性能が向上し、ウェーハ処理履歴（またはウェーハ履歴）がより繰り返し可能であり、フットプリントが減少する、マルチチャンバ処理システム（例えばクラスタツール）を使用して基板を処理する機器および方法を提供する。一実施形態では、クラスタツールは、基板を感光材料でコートした後にステッパ／スキャナへ移送し、ここで、感光材料を何らかの形式の放射線で露光して感光材料にパターンを形成するトラックリソグラフィプロセスと、これの後にクラスタツール内で完了される、感光材料の特定部分を除去するための成長プロセスとを実行するよう適合されている。別の実施形態では、クラスタツールは、内部の基板に対して様々な基板洗浄プロセスを実行する湿式／洗浄プロセスシーケンスを実行するように適合されている。
[0082]図１〜図６は、本発明の様々な実施形態と共に使用できる様々なロボットプロセスチャンバ構成をいくつか図示している。一般的に、クラスタツール１０の様々な実施形態は、基板上で所望の処理シーケンスを実行できるようにするために、処理ラック（例えば要素６０、８０など）内に維持された様々な処理チャンバ間で基板を移送する平行処理構成で構成された２つ以上のロボットを利用する。一実施形態では、この平行処理構成は２つ以上のロボットアセンブリ１１（図１Ａ、図１Ｂ中の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を含んでおり、このロボットアセンブリ１１は、基板を垂直方向（これ以降「Ｚ方向」と呼ぶ）、水平方向、即ち移送方向（ｘ方向）、およびこの移送方向と直交する方向（ｙ方向）へ移動することによって、移送方向に沿って整列した処理ラック（例えば要素６０、８０）内に維持されている様々な処理チャンバ内で基板を処理できるように適合されている。この平行処理構成の１つの利点は、ロボットの１つが動作不能となったり、サービスを提供するべく降ろされている場合でも、システムが、内部に維持された他のロボットを使用して基板の処理を継続できることである。一般的に、本明細書で説明している様々な実施形態は、基板処理チャンバの各ロウまたはグループが２つ以上のロボットによってサービスを受けることで、スループットとシステムの信頼性が増加するので有利である。さらに、本明細書で説明している様々な実施形態は、一般的に、基板移送機構によって生成された粒子を最小化および制御することで、クラスタツールのＣｏＯに影響を及ぼす可能性のある装置歩留まり問題と基板スクラップ問題を防止するように構成されている。この構成の別の利点は、ユーザが自分のスループットの要望に合った個数の処理チャンバ、処理ラック、処理ロボットを構成することが可能な、柔軟でモジュール式の構築である。図１〜図６は、本発明の様々な態様を行うために使用できるロボットアセンブリ１１の一実施形態を図示しているが、この一方で、別タイプのロボットアセンブリ１１を、本発明の基本的範囲から変更せずに、同じ基板移送と位置決め機能（１つ以上）を実行するように適合することも可能である。
第１クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[0083]図１Ａは、有利に使用することができる本発明の多数の態様を図示した、クラスタツール１０の一実施形態の等角図である。図１Ａは３個のロボットを含有したクラスタツール１０の実施形態を図示しており、これら３個のロボットは、第１処理ラック６０と第２処理ラック８０と外部モジュール５内に垂直に積層された様々な処理チャンバにアクセスするよう適合されている。１つの態様では、クラスタツール１０を使用してフォトリソグラフィ処理シーケンスを完了する場合に、外部モジュール５は、後部領域４５（図１Ａには示していない）に取り付けてさらにいくつかの露光タイプ処理ステップ（１つ以上）を実行することができるステッパ／スキャナツールであってもよい。図１Ａに図示しているように、クラスタツール１０の一実施形態は前端モジュール２４と中央モジュール２５を含有している。
[0084]図１Ｂは、図１Ａに示したクラスタツール１０の実施形態の平面図である。一般的に、前端モジュール２４は１つ以上のポッドアセンブリ１０５（例えばアイテム１０５Ａ〜Ｄ）と前端ロボットアセンブリ１５（図１Ｂ）を含有している。一般的に、１つ以上のポッドアセンブリ１０５、または前端開口型の統合ポッド（ＦＯＵＰ）は、クラスタツール１０内で処理する１つ以上の基板「Ｗ」あるいはウェーハを含有できる１つ以上のカセット１０６を受容するように適合されている。１つの態様では、前端モジュール２４は、１つ以上の通過位置９（例えば図１Ｂ中の要素９Ａ〜Ｃ）をさらに含有している。
[0085]１つの態様では、中央モジュール２５は第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ、後部ロボットアセンブリ４０、第１処理ラック６０、第２処理ラック８０を有する。第１処理ラック６０と第２処理ラック８０は、基板処理シーケンスで見られる様々な処理ステップを実行するよう適合された様々な処理チャンバ（例えば、以下で説明している（図１Ｃ〜図１Ｄ）コートチャンバ／成長チャンバ、ベーキングチャンバ、冷却チャンバ、湿式洗浄チャンバなど）を含有している。
[0086]図１Ｃ、図１Ｄは、第１処理ラック６０と第２処理ラック８０が側部６０Ａに最も近い側部上に対向した状態で立っている状態において見た、第１処理ラック６０と第２処理ラック８０の一実施形態の側面図を図示している。図１Ｃ、図１Ｄは、したがって図１〜図６に示す図と一致する。一般的に、第１に処理ラック６０と第２処理ラック８０は、望ましい半導体またはフラットパネルディスプレイ装置製作処理ステップのいくつかを基板上に実行するよう適合された、１つ以上グループの垂直に積層された処理チャンバを含有している。例えば図１Ｃでは、第１処理ラック６０は５グループまたは５列の垂直積層処理チャンバを有する。一般的に、これらの装置製作処理ステップは、基板の表面上に材料を堆積させること、基板の表面を洗浄すること、基板の表面をエッチングすること、基板上に１つ以上の物理的あるいは化学的変化を生じさせるために基板を何らかの形式の放射線に露光させることを含んでいてもよい。一実施形態では、第１処理ラック６０と第２処理ラック８０は、１つ以上のフォトリソグラフィ処理シーケンスステップを実行するよう適合できるこれらに含有されている１つ以上の処理チャンバを有する。１つの態様では、処理ラック６０、８０は１つ以上のコート／成長チャンバ１６０、１つ以上の冷却チャンバ１８０、１つ以上のベーキングチャンバ１９０、１つ以上の光学エッジリンス（ＯＥＢＲ）チャンバ１６２、１つ以上の露光後ベーキング（ＰＥＢ）チャンバ１３０、１つ以上の支持チャンバ１６５、統合型のベーキング／冷却チャンバ８００、および／または、１つ以上のヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）処理チャンバ１７０を含有していてもよい。本発明の１つ以上の態様の利点となるよう適合できる例示的なコート／成長チャンバ、冷却チャンバ、ベーキングチャンバ、ＯＥＢＲチャンバ、ＰＥＢチャンバ、支持チャンバ、統合型ベーキング／冷却チャンバ、および／または、ＨＭＤＳ処理チャンバは、２００５年４月２２に出願され、同時出願された米国特許出願番号１１／１１２，２８１号においてより詳細に説明されている。上記出願の全体は、請求された本発明と矛盾しない範囲で本明細書に組み込まれる。本発明の１つ以上の態様の利点となるように適合できる統合型ベーキング／冷却チャンバの例は、同時出願された、２００５年４月１１日に出願された米国特許出願シリアル番号第１１／１１１，１５４号、２００５年４月１１日に出願された米国特許出願シリアル番号第１１／１１１，３５３号にさらに詳細に説明されている。上記の両方の出願全体は、請求された本発明と矛盾しない範囲で本明細書に組み込まれる。基板上で１つ以上の洗浄処理を実行するように適合できる、また、１つ以上の態様の利点となるように適合できる処理チャンバとシステムの例は、同時出願された、２００１年６月２５日に出願された米国特許出願シリアル番号第０９／８９１，８４９号、２００１年８月３１日に出願された米国特許出願シリアル番号０９／９４５，４５４号にさらに詳細に説明されている。上記の両方の出願全体は、請求された本発明と矛盾しない範囲で本明細書に組み込まれる。
[0087]一実施形態では、図１Ｃに示すように、クラスタツール１０は、フォトリソグラフィタイプのプロセスを実行するように適合されており、第１処理ラック６０は８個のコート／成長チャンバ１６０（ＣＤ１〜ＣＤ８とラベルされた）、１８個の冷却チャンバ１８０（Ｃ１〜Ｃ１８とラベルされた）、８個のベーキングチャンバ１９０（Ｂ１〜Ｂ８とラベルされた）、６個のＰＥＢチャンバ１３０（ＰＥＢ１〜ＰＥＢ６とラベルされた）、２個のＯＥＢＲチャンバ１６２（１６２とラベルされた）、および／または６個のＨＭＤＳ処理チャンバ１７０（ＤＰ１〜ＤＰ６とラベルされた）を有していてもよい。一実施形態では、図１Ｄに示すように、クラスタツール１０はフォトリソグラフィタイプの処理を実行するように適合されており、第２処理ラック８０は、８個のコート／成長チャンバ１６０（ＣＤ１〜ＣＤ８とラベルされた）、６個の統合型ベーキング／冷却チャンバ８００（ＢＣ１〜ＢＣ６とラベルされた）、６個のＨＭＤＳ処理チャンバ１７０（ＤＰ１〜ＤＰ６とラベルされた）、および／または６個の支持チャンバ１６５（Ｓ１〜Ｓ６とラベルされた）を有していてもよい。図１Ｃ〜図１Ｄに示す処理チャンバの方位、位置決め、タイプ、個数は、本発明の範囲を限定することを意図したものではなく、本発明の実施形態を図示することを意図している。
[0088]図１Ｂを参照すると、一実施形態において、前端ロボットアセンブリ１５は、ポッドアセンブリ１０５（要素１０５Ａ〜１０５Ｄを参照）内に搭載したカセット１６０と１つ以上の通過位置９（図１Ｂの通過位置９Ａ〜９Ｃを参照）との間で基板を移送するように適合されている。別の実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５は、ポッドアセンブリ１０５内に搭載したカセットと、前端モジュール２４と当接した第１処理ラック６０または第２処理ラック８０内の１つ以上の処理チャンバとの間で基板を移送するように適合されている。一般的に、前端ロボットアセンブリ１５は水平動作アセンブリ１５Ａ、ロボット１５Ｂを含有し、これらを組み合わせて使用することで、基板を前端モジュール２４内の所望の水平および／または垂直位置、あるいは中央モジュール２５内の隣接位置に位置決めすることができる。前端ロボットアセンブリ１５は、１つ以上のロボットブレード１５Ｃを使用し、システム制御装置１０１（以降で説明する）から送られたコマンドを使用して、１つ以上の基板を移送するように適合されている。１つのシーケンスでは、前端ロボットアセンブリ１５は、カセット１０６から通過位置９（例えば図１Ｂ中の要素９Ａ〜９Ｃ）の１つへと基板を移送するように適合されている。一般的に、通過位置は基板ステージ範囲であり、この基板ステージ範囲は、交換チャンバ５３３（図７Ａ）と類似の特徴を有する通過処理チャンバまたは従来の基板カセット１０６を含有していてもよく、また、この範囲に第１ロボットから基板を受容することで、第２ロボットがこれを除去し再度位置決めできるようになっている。１つの態様では、通過位置内に搭載した通過処理チャンバは、所望の処理シーケンス、たとえば、ＨＭＤＳプロセスステップにおける１つ以上の処理ステップ、あるいは冷却／クールダウン処理ステップ、もしくは基板切欠部の整列を実行するように適合できる。１つの態様では、中央ロボットアセンブリの各々（すなわち、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ）が通過位置の各々（図１Ｂ中の要素９Ａ〜９Ｃ）にアクセスすることができる。
[0089]図１Ａ〜図１Ｂを参照すると、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃは、基板を、第１処理ラック６０および第２処理ラック８０内に含有された様々な処理チャンバへ移送するように適合されている。一実施形態では、クラスタツール１０内で基板移送処理を実行するために、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃは構成が類似するロボットアセンブリ１１を有する。このロボットアセンブリ１１の各々は、少なくとも１つの水平動作アセンブリ９０、垂直動作アセンブリ９５、ロボットハードウェアアセンブリ８５を有しており、これらはシステム制御装置１０１と通信する。１つの態様では、第１処理ラック６０の側部６０Ｂ、第２処理ラック８０の側部８０Ａの両方は、様々なロボットアセンブリのそれぞれの（即ち、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ）の水平動作アセンブリ９０（以降で説明する）と平行した方向に沿って整列している。
[0090]システム制御装置１０１は、移送処理を完了するために使用される様々な構成部品の位置と動作を制御するように適合されている。システム制御装置１０１は、一般的に、システム全体の制御と自動化を促進するように、また、典型的に中央処理ユニット（ＣＰＵ）（図示せず）、メモリ（図示せず）、支持回路（またはＩ／Ｏ）（図示せず）を含むように設計されている。ＣＰＵは、様々なシステム機能、チャンバ処理、支持ハードウェア（例えば検出器、ロボット、モータ、ガス源ハードウェアなど）を制御する工業環境において使用し、システムおよびチャンバ処理（例えばチャンバ温度、処理シーケンススループット、チャンバ処理時間、Ｉ／Ｏ信号など）を監視する、任意形式のコンピュータプロセッサであってもよい。メモリはＣＰＵに接続しており、また、１つ以上の容易に利用できるメモリ、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、またはこれ以外のローカルまたはリモートの任意形式のデジタル記憶装置であってもよい。ソフトウェア命令およびデータは、ＣＰＵを命令するためのメモリ内に符号化および記憶される。支援回路はまた、プロセッサを従来の方法でサポートするためにＣＰＵに接続することもできる。支持回路はキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路要素、サブシステムなどを含んでいてもよい。システム制御装置１０１によって読み出し可能なプログラム（またはコンピュータ命令）が、どのタスクを基板に実行できるかを決定する。このプログラムは、システム制御装置１０１によって読み出し可能なソフトウェアであり、処理シーケンスタスクおよび様々なチャンバ処理手法ステップの監視および実行に関連したタスクを実行する符号を含んでいる。
[0091]図１Ｂを参照すると、本発明の１つの態様において、第１ロボットアセンブリ１１Ａは基板にアクセスし、これを、例えば側部６０Ｂといった少なくとも１側部から、第１処理ラック６０内の処理チャンバ間を移送させるように適合されている。１つの態様では、第３ロボットアセンブリ１１Ｃは、基板にアクセスし、これを、例えば側部８０Ａといった少なくとも１側部から、第２処理ラック８０内の処理チャンバ間を移送させるように適合されている。１つの態様では、第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、基板にアクセスし、これを側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバ間と、側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバ間を移送させるように適合されている。図１Ｅは、図１Ｂに示したクラスタツール１０の実施形態の平面図を図示している。この図１Ｅでは、第２ロボットアセンブリ１１Ｂからロボットブレード８７が、側部６０Ｂを介して第１処理ラック６０内の処理チャンバ内へ延びている。ロボットブレード８７を処理チャンバ内へ延ばし、また、ここから引き込む能力は、一般的に水平動作アセンブリ９０、垂直動作アセンブリ９５、ロボットハードウェアアセンブリ８５内の構成部品を協同動作させ、システム制御装置１０１から送信された命令を使用することで完了する。第１ロボットアセンブリ１１Ａと第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、または第２ロボットアセンブリ１１Ｂと第３ロボットアセンブリ１１Ｃといった、２つ以上のロボットが相互に「重なり合う」能力は基板移送の冗長性を可能にし、これにより、クラスタの信頼性とアップタイムが向上し、さらに基板スループットが増加するため有利である。一般的に、ロボットの「重なり合い」とは、２つ以上のロボットが基板にアクセスし、および／または、これを処理ラック内の同じ処理チャンバ間で独立的に移送する能力を意味する。２つ以上のロボットが処理チャンバに冗長的にアクセスする能力は、利用中のロボットがシステムスループットを制限しているロボットを援助することができるため、システムロボット移送の欠点を防止する上で重要な態様である。そのため、処理シーケンス中に各ロボットが受ける負荷を平衡化する作用によって、基板スループットを増加し、基板のウェーハ履歴の繰り返し可能性を高め、システムの信頼性を向上させることができる。
[0092]本発明の１つの態様では、重なり合う様々なロボットアセンブリ（例えば、図１〜図６中の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅなど）は、水平（ｘ方向）または垂直（ｚ方向）に近接し合った処理チャンバに同時にアクセスすることができる。例えば、図１Ｂ、図１Ｃに図示したクラスタツール構成を使用する場合には、第１ロボットアセンブリ１１Ａは第１処理ラック６０内の処理チャンバＣＤ６に、第２ロボットアセンブリ１１Ｂは処理チャンバＣＤ５に、互いに衝突または妨害し合うことなく同時にアクセスすることができる。別の例では、図１Ｂ、図１Ｄに図示したクラスタツール構成を使用する場合に、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが第２処理ラック８０内の処理チャンバＣ６に、第２ロボットアセンブリ１１Ｂが処理チャンバＰ６に、互いに衝突または妨害することなく同時にアクセスすることができる。
[0093]１つの態様では、システム制御装置１０１は、算出した最適のスループットに基づいたクラスタツールを介して基板移送シーケンスを調整するように、あるいは、動作不能となった処理チャンバの周囲で作業するように適合されている。スループットを最適化するシステム制御装置１０１の特徴は、論理スケジューラとして知られている。論理スケジューラは、ユーザからの入力と、クラスタツール全体に分布している様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクおよび基板動作に優先順位をつける。論理スケジューラは、様々なロボットのそれぞれ（例えば、前端ロボットアセンブリ１５、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃなど）に要求された、システム制御装置１０１のメモリ内に維持されている将来のタスクのリストをレビューして、様々なロボットの各々にかかる負荷の平衡化を助けるように適合することができる。クラスタツールの利用を最大化する目的でシステム制御装置１０１を使用することにより、クラスタツールのＣｏＯが向上し、ウェーハ履歴の繰り返し可能性が高まり、クラスタツールの信頼性が高まる。
[0094]１つの態様では、システム制御装置１０１は、重なり合う様々なロボット間の衝突を防止し、基板スループットを最適化するようにも適合されている。１つの態様では、システム制御装置１０１はさらに、全てのロボットを同時に動作させることで、クラスタツール内の全てのロボットの水平動作アセンブリ９０、垂直動作アセンブリ９５、ロボットハードウェアアセンブリ８５の動作を監視および制御するように適合でき、これにより、ロボット間の衝突が防止され、システムスループットが向上する。このいわゆる「衝突防止システム」は複数の方法で実現できるが、一般的には、システム制御装置１０１は、移送処理中に衝突を回避するために、ロボット（１つ以上）上、あるいはクラスタツール内に位置決めされた様々なセンサを使用して各ロボットの位置を監視する。１つの態様では、システム制御装置は、移送処理中に各ロボットの動作および／または軌道を活発に変更することで、衝突を防止し、移送経路の長さを最短化するように適合されている。
Ｂ．移送シーケンスの例
[0095]図１Ｆは、クラスタツール１０を介した基板処理シーケンス５００の一例を図示しており、ここで、多数の処理ステップ（例えば、実施形態５０１、５２０）は、移送ステップＡ１〜Ａ１０のそれぞれが完了した後に実行することができる。処理ステップ５０１〜５２０のうち１つ以上のステップは、基板表面上に材料を堆積させるため、基板表面を洗浄するため、基板表面をエッチングするため、あるいは、何らかの放射線に基板を露光させて、基板上の１つ以上の領域に物理的もしくは化学的変化を生じさせるために、基板上で真空および／または流体処理ステップを実行させることができる。実行できる処理の典型的な例は、フォトリソグラフィ処理ステップ、基板洗浄処理ステップ、ＣＶＤ堆積ステップ、ＡＬＤ堆積ステップ、電気めっき処理ステップ、無電解めっき処理ステップである。図１Ｇは、図１Ｆで説明した処理シーケンス５００の後に、クラスタツールにかけて移送される基板が追随する移送ステップの一例を図示しており、このクラスタツールは、図１Ｂに示したクラスタツールと同様に構成されたものである。この実施形態では、基板が前端ロボットアセンブリ１５によってポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から除去され、移送経路Ａ１を追随して通過位置９Ｃに位置決めしたチャンバへ送出されることで、基板上での通過ステップ５０２が完了する。一実施形態では、通過ステップ５０２が基板の位置決めまたは維持を強制的に行うことで、別のロボットが通過位置９Ｃから基板を取り上げられるようになる。通過ステップ５０２の完了後、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが基板を移送経路Ａ２を追随して第１処理チャンバ５３１へ移送し、ここで基板上での処理ステップ５０４が完了される。処理ステップ５０４の完了後、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが基板を移送経路Ａ３を追随して第２処理チャンバ５３２へ移送する。処理ステップ５０６の実行後、第２ロボットアセンブリ１１Ｂが基板を移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送する。処理ステップ５０８の実行後、次に、後部ロボットアセンブリ４０が基板を移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送し、ここで処理ステップ５１０が実行される。実行処理ステップ５１０の後、後部ロボットアセンブリ４０が基板を、移送経路６を追随して交換チャンバ５３３へ移送し、ここで処理５１２が実行される。一実施形態では、プロセスステップ５０８、５１２が基板の位置決めまたは維持を強制的に行うことで、別のロボットが交換チャンバ５３３から基板を取り上げられるようになる。処理ステップ５１２の実行後、第２ロボットアセンブリ１１ｂが基板を、移送経路ａ７を追随して処理チャンバ５３４へ移送し、ここでステップ５１４が実行される。次に、第１ロボットアセンブリ１１ａを使用して基板を、移送経路ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。処理ステップ５１６の完了後、第１ロボットアセンブリ１１ａが基板を、移送経路ａ９を追随して、通過位置９ａに位置決めされた通過チャンバへ移送する。一実施形態では、通過ステップ５１８が位置決めまたは維持を強制的に行うことで、別のロボットが通過位置９ａから基板を取り上げられるようになる。通過ステップ５１８の実行後、前端ロボットアセンブリ１５が基板を、移送経路ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５ｄへ移送する。
[0096]一実施形態では、処理ステップ５０４、５０６、５１０、５１４、５１６はそれぞれ、フォトレジストコートステップ、ベーキング／冷却ステップ、ステッパ／スキャナモジュール内で実行される露光ステップ、露光後ベーキング／冷却ステップ、成長ステップであり、これらについては、同時出願された、２００５年４月２２日に出願された米国特許出願番号１１／１１２，２８１号にさらに説明されている。上記出願の全体は本明細書に組み込まれる。ベーキング／冷却ステップと露光後ベーキング／冷却ステップは、１個の処理チャンバ内で実行するか、あるいは、統合型ベーキング／冷却チャンバのベーキング区間と冷却区間の間で内部ロボット（図示せず）を使用して移送することができる。図１Ｆ〜図１Ｇは、クラスタツール１０内での基板の処理に使用する処理シーケンスの一例を図示しているが、本発明の基本的な範囲から逸脱しない限り、これよりも幾分複雑な処理シーケンスおよび／または移送シーケンスを実行することも可能である。
[0097]一実施形態ではまた、クラスタツール１０は外部処理システム５３６に接続していないか、これと通信していないため、後部ロボットアセンブリ４０はクラスタツール構成の一部ではなく、基板上で移送ステップＡ５〜Ａ６、処理ステップ５１０が実行されない。この構成では、全ての処理ステップと移送ステップが、クラスタツール１０内の位置間あるいは処理チャンバ間で実行される。
第２クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[0098]図２Ａは、２個の処理ラック（要素６０、８０）の間に位置決めされた、前端ロボットアセンブリ１５、後部ロボットアセンブリ４０、システム制御装置１０１、４個のロボットアセンブリ１１（図９〜図１１；図２Ａ中の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）を有するクラスタツール１０の一実施形態の平面図である。これらのアセンブリの全ては、処理ラック内の様々な処理チャンバを使用して、所望の基板処理シーケンスの少なくとも１つの態様を実行するように適合されている。図２Ａに図示した実施形態は、第４ロボットアセンブリ１１Ｄと通貨位置９Ｄが追加されている点を除いて、図１Ａ〜図１Ｆに図示した構成と類似しているため、適切な場所には同様の符号を使用している。図２Ａに図示したクラスタツール構成は、基板スループットがロボットによって制限される場合に有利であってもよい。これは、第４ロボットアセンブリ１１Ｄを追加することが他のロボットへの重荷を除去する助けとなり、さらに、１つ以上の中央ロボットが動作不能となった場合にシステムが基板を処理できるようにする冗長性を持たせるためである。１つの態様では、第１処理ラック６０の側部６０Ｂと、第２処理ラック８０の側部８０Ａの両方は、様々なロボットアセンブリ（例えば、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂなど）のそれぞれの水平動作アセンブリ９０（図９Ａ、図１２Ａ〜図１２Ｃ）と平行した方向に沿って整列している。
[0099]１つの態様では、第１ロボットアセンブリ１１Ａは、基板にアクセスし、これを側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバ間で移送するように適合されている。１つの態様では、第３ロボットアセンブリ１１Ｃは、基板にアクセスし、これを側部８０Ａから第２処理ラック８０の内の処理チャンバ間で移送するように適合されている。１つの態様では、第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、基板にアクセスし、これを側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバ間で移送するように適合されている。１つの態様では、第４ロボットアセンブリ１１Ｄは、基板にアクセスし、これを側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバ間で移送するように適合されている。１つの態様では、第２ロボットアセンブリ１１Ｂと第４ロボットアセンブリ１１Ｄはさらに、側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバに、またに側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。
[00100]図２Ｂは、図２Ａに示したクラスタツール１０の一実施形態の平面図であり、ロボットブレード８７が、第２ロボットアセンブリ１１Ｂから、側部６０Ｂを通って第１処理ラック６０内の処理チャンバ内へ延びている。ロボットブレード８７を処理チャンバ内へ延ばし、および／または、これを処理チャンバ内へ引き込む能力は、一般的に、水平動作アセンブリ９０、垂直動作アセンブリ９５、ロボットハードウェアアセンブリ８５内に含有されたロボットアセンブリ１１構成部品を協同動作させ、また、システム制御装置１０１から送信されたコマンドを使用することで完了する。上述したとおり、第２ロボットアセンブリ１１Ｂと第４ロボットアセンブリ１１Ｄ、並びにシステム制御装置１０１を、クラスタツール内の各ロボットが「重なり合える」ように、また、システム制御装置の論理スケジューラが、ユーザからの入力と、クラスタツール全体にかけて分布している様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクおよび基板動作の優先順位をつけられるように、さらに、衝突防止システムを使用してロボットが基板をシステムにかけて最適に移送できるように適合することが可能である。クラスタツールの利用を最大化するためにシステム制御装置１０１を使用することで、クラスタツールＣｏＯが向上し、ウェーハ履歴の繰り返し可能性が高まり、システムの信頼性が向上する。
Ｂ．移送シーケンスの例
[00101]図２Ｃは、図１Ｆで説明した処理シーケンスを、図２Ａに図示したクラスタツール構成によって完了するために使用可能な移送ステップの一例を図示している。この実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５がポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から基板を除去し、通過位置９Ｃに位置決めしたチャンバへ移送経路Ａ１を追随しながら送出されるため、基板上で通過ステップ５０２を完了することができる。通過ステップ５０２の完了後、次に、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが基板を、移送経路Ａ２を追随して第１プロセスチャンバ５３１へ移送し、同チャンバ内でプロセスステップ５０４が基板上において完了する。プロセスステップ５０４の完了後、第４ロボットアセンブリ１１Ｄが基板を、移送経路Ａ３を追随して第２プロセスチャンバ５３２へ移送する。プロセスステップ５０６の実行後、第４ロボットアセンブリ１１Ｄが基板を、移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３へ移送する。プロセスステップ５０８の実行後、後部ロボットアセンブリ４０が基板を、移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送し、ここでプロセスステップ５１０が実行される。プロセスステップ５１０の実行後、後部ロボットアセンブリ４０が基板を、移送経路Ａ６を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送し、ここでプロセスステップ５１２が実行される。プロセスステップ５１２の実行後に、第４ロボットアセンブリ１１Ｄが、基板を、移送経路Ａ７を追随してプロセスチャンバ５３４へ移送され、ここでプロセスステップ５１４が実行される。次に、第２ロボットアセンブリ１１Ｂを使用して基板を、移送経路Ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。プロセスステップ５１６の完了後に、第１ロボットアセンブリ１１Ａが基板を、Ａ９を追随して、通過位置９Ａに位置決めされた通過チャンバへ移送する。通過ステップ５１８を実行した後に、前端ロボットアセンブリ１５が基板を、移送経路Ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５Ｄへ移送する。
[00102]１つの態様では、移送経路Ａ７を、第４ロボットアセンブリ１１Ｄが交換チャンバ５３３から基板を取り上げ、これを第４通過位置９Ｄへ移送する必要がある移送ステップと、第２ロボットアセンブリ１１Ｂがこの基板を第４通過位置から取り上げて、プロセスチャンバ５３４へ移送する必要がある移送ステップとの２個の移送ステップに分割することができる。１つの態様では、各通過チャンバには、任意の中央ロボットアセンブリ（即ち、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ、第４ロボットアセンブリ１１Ｄ）がアクセスすることができる。別の態様では、第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、基板を交換チャンバ５３３から取り上げてプロセスチャンバ５３４を移送することが可能である。
[00103]さらに、一実施形態では、クラスタツール１０は外部処理システム５３６に接続または通信していないため、後部ロボットアセンブリ４０はクラスタツール構成の一部ではなく、したがって基板上で移送ステップＡ５〜Ａ６、プロセスステップ５１０が実行されない。この構成では、処理ステップと移送ステップの全てはクラスタツール１０内で実行される。
第３クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[00104]図３Ａは、２個の処理ラック（要素６０、８０）の周囲に位置決めされた前端ロボットアセンブリ１５、後部ロボットアセンブリ４０、システム制御装置１０１、３個のロボットアセンブリ１１（図９〜図１１；図３中の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を有するクラスタツール１０の一実施形態の平面図である。これらのアセンブリは全て、処理ラック内に見られる様々な処理チャンバを使用して、所望の基板処理シーケンスの少なくとも１つの態様を実行するように適合されている。図３Ａに図示した実施形態は、処理ラック６０の側部６０Ａにおける第１ロボットアセンブリ１１Ａおよび通過位置９Ａの位置決めと、第２処理ラック８０の側部８０Ｂにおける第３ロボットアセンブリ１１Ｃおよび通過位置９Ｃの位置決めとを除いて、図１Ａ〜図１Ｆに図示した構成と類似しているため、適当な箇所には類似の符号を使用している。このクラスタツール構成の１つの利点は、中央モジュール２５内のロボットのうち１つが動作不能となった場合でも、システムは他の２個のロボットを使用して基板の処理を続行できることである。さらにこの構成では、隣り合って位置決めされたロボットの物理的な重なり合いが排除されるため、ロボットが様々な処理ラック内に搭載した処理チャンバ間で基板を移送する際に、衝突防止タイプの制御特徴の必要性が除去または最小化される。この構成の別の利点は、柔軟でモジュール式の構築により、ユーザが、スループットの必要性を満たすために必要な数の処理チャンバ、処理ラック、処理ロボットを構成できることである。
[00105]この構成では、第１ロボットアセンブリ１１Ａは、側部６０Ａから第１処理ラック６０内の処理チャンバにアクセスするように適合され、第３ロボットアセンブリ１１Ｃは、側部８０Ｂからに第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合され、第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバに、また、側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。１つの態様では、第１処理ラック６０の側部６０Ｂ、第２処理ラック８０の側部８０Ａの両方は、様々なロボットアセンブリ（即ち、第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ）の水平動作アセンブリ９０（以降で説明している）と平行な方向に沿って整列している。
[00106]第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ、並びにシステム制御装置１０１は、様々なロボットの「重なり合い」を可能にし、システム制御装置の論理スケジューラが、ユーザからの入力と、クラスタツール全体に分布した様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクと基板動作に優先順位を付けられるように適合されている。クラスタツールの利用を最大化してＣｏＯを向上させる目的でクラスタツール構築とシステム制御装置１０１を一緒に使用することで、ウェーハ履歴の繰り返し可能性が高まり、システムの信頼性が向上する。
Ｂ．移送シーケンスの例
[00107]図３Ｂは、図１Ｆで説明した処理シーケンスを、図３Ａに示すクラスタツールを介して完了するために使用できる一連の移送ステップの一例を図示している。この実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５がポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から基板を除去し、これを、通過位置９Ｃに位置決めされたチャンバへ移送経路Ａ１を追随しながら送出する。これにより、基板上で通過ステップ５０２を完了することができるようになる。通過ステップ５０２の完了後、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが基板を、移送経路Ａ２を追随して第１プロセスチャンバ５３１へ移送し、同チャンバにおいて基板上へのプロセスステップ５０４が完了する。プロセスステップ５０４の完了後に、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが基板を、移送経路Ａ３を追随して第２プロセスチャンバ５３２へ移送する。プロセスステップ５０６の実行後に、第２ロボットアセンブリ１１Ｂが基板を、移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送する。プロセスステップ５０８の実行後、後部ロボットアセンブリ４０が基板を、移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送され、ここでプロセスステップ５１０が実行される。プロセスステップ５１０の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が基板を、移送経路Ａ６を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送し、ここでプロセスステップ５１２が実行される。プロセスステップ５１２の実行後、第２ロボットアセンブリ１１Ｃが基板を、移送経路Ａ７を追随してプロセスチャンバ５３４へ移送し、ここでプロセスステップ５１４が実行される。次に、第２ロボットアセンブリ１１Ｂが基板を、移送経路Ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。プロセスステップ５１６の完了後に、第１ロボットアセンブリ１１Ａが基板を、移送経路Ａ９を追随して、通過位置９Ａに位置決めされた通過チャンバへ移送する。通過ステップ５１８の実行後、前端ロボットアセンブリ１５が基板を、移送経路Ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５Ｄへ移送する。
[00108]さらに一実施形態では、クラスタツール１０は外部処理システム５３６に接続または通信しておらず、そのため、後部ロボットアセンブリ４０がクラスタツール構成の一部ではないため、基板上に移送ステップＡ５〜Ａ６、プロセスステップ５１０が実行されない。この構成では、全ての処理ステップおよび移送ステップはクラスタツール１０内で実行される。
第４クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[00109]図４Ａは、２個の処理ラック（要素６０、８０）の周囲に位置決めされた前端ロボットアセンブリ１５、後部ロボットアセンブリ４０、システム制御装置１０１、２個のロボットアセンブリ１１（図９〜図１１；図４Ａ中の要素１１Ｂ、１１Ｃ）を有するクラスタツール１０の一実施形態の平面図である。これらのアセンブリは全て、処理ラック内に見られる様々な処理チャンバを使用して、所望の基板処理シーケンスの１つの態様を実行するように適合されている。図４Ａに図示した実施形態は、第１処理ラック６０の側部６０Ａ上の第１ロボットアセンブリ１１Ａおよび通過位置９Ａが除去される点を除いて図３Ａに図示した構成と類似しているため、適当な箇所には類似の符号を使用している。このシステム構成の１つの利点は、第１処理ラック６０内の搭載されたチャンバに容易にアクセスできるため、クラスタツールが基板を処理している最中に、第１処理ラック６０に搭載された１つ以上の処理チャンバを降ろして作業することができることである。別の利点は、第２ロボットアセンブリ１１Ｂを使用して基板を処理している最中に、第３ロボットアセンブリ１１Ｃおよび／または第２処理ラック８０を作動させられることである。この構成はさらに、処理シーケンスにおいて頻繁に使用される、チャンバ処理時間が短い処理チャンバを第２処理ラック８０内に位置決めすることで、２個の中央ロボット（即ち要素１１Ｂ、１１Ｃ）がこれらの処理チャンバに対応して、ロボット移送を制限する欠点を低減し、これによりシステムスループットが向上する。この構成ではまた、各ロボットが別のロボットのスペースを物理的に侵害することがないため、ロボットが処理ラック内に搭載された処理チャンバ間で基板を移送する際における、衝突防止タイプの制御特徴の必要性が除去あるいは最小化される。この構成にはこれ以外にも、柔軟でモジュール式の構築により、ユーザがスループットの必要性を満たすのに必要な個数の処理チャンバ、処理ラック、処理ロボットを構成できるという利点がある。
[00110]この構成では、第３ロボットアセンブリ１１Ｃは基板にアクセスし、これを側部８０Ｂから第２処理ラック８０内の処理チャンバ間で移送するように適合され、また、第２ロボットアセンブリ１１Ｂは基板にアクセスし、これを側部６０Ｂから第１処理チャンバラック６０内の処理チャンバ間で移送するように適合され、また、側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバ間で移送するように適合されている。１つの態様では、第１処理ラック６０の側部６０Ｂと、第２処理ラック８０の側部８０Ａの両方は、様々なロボットアセンブリ（即ち第１ロボットアセンブリ１１Ａ、第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃ）のそれぞれの水平動作アセンブリ９０（以降で説明する）と平行する方向に沿って整列している。
[00111]上述したように、第２ロボットアセンブリ１１Ｂと第４ロボットアセンブリ１１Ｃ、並びにシステム制御装置１０１は、システム制御装置の論理スケジューラが、ユーザからの入力と、クラスタツール全体に分布している様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクと基板動作に優先順位を付けられるように適合されている。クラスタツールの利用を最大化し、ＣｏＯを向上させる目的で、クラスタツール構築とシステム制御装置１０１を共に使用することで、ウェーハ履歴の繰り返し可能性が高まり、システムの信頼性が向上する。
Ｂ．移送シーケンスの例
[00112]図４Ｂは、図１Ｆで説明した処理シーケンスを、図４Ａに示したクラスタツールを介して完了させるために使用できる一連の移送ステップの一例を図示する。この実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５がポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から基板を除去し、移送経路Ａ１を追随して、通過位置９Ｃにて位置決めされたチャンバへ送出する。これにより、基板上で通過ステップ５０２を完了できるようになる。通過ステップ５０２の完了後、次に、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが、基板を、移送経路Ａ２を追随して第１プロセスチャンバ５３１へ移送し、ここで基板上でプロセスステップ５０４が完了される。プロセスステップ５０４の完了後に、今度は第３ロボットアセンブリ１１Ｃが、基板を、移送経路Ａ３を追随して第２プロセスチャンバ５３２へ移送する。プロセスステップ５０６の実行後、第３ロボット１１Ｃが、基板を移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送する。処理ステップ５０８の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を、移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送し、ここでプロセスステップ５１０が実行される。プロセスステップ５１０の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を移送経路Ａ６を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送し、ここでプロセスステップ５１２が実行される。プロセスステップ５１２の実行後、第２ロボットアセンブリ１１Ｃが、基板を、移送経路Ａ７を追随してプロセスチャンバ５３４へ移送し、ここでプロセスステップ５１４が実行される。次に、第２ロボットアセンブリ１１Ｂを使用する基板を、移送経路Ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。プロセスステップ５１６の完了後、第２ロボットアセンブリ１１Ｂが、基板を、移送経路Ａ９を追随して、通過位置９Ｂに位置決めされた通過チャンバへ移送する。通過ステップ５１８の実行後に、前端ロボットアセンブリ１５が、基板を、移送経路Ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５Ｄへ移送する。
[00113]さらに一実施形態では、クラスタツール１０は外部処理システム５３６と接続または通信しておらず、したがって後部ロボットアセンブリ４０はクラスタツール構成の一部ではないため、基板上に移送ステップＡ５〜Ａ６、プロセスステップ５１０が実行されない。この構成では、全ての処理ステップおよび移送ステップはクラスタツール１０内で実行される。
第５クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[00114]図５Ａは、１個の処理ラック（要素６０）の周囲に位置決めされた前端ロボットアセンブリ１５、後部ロボット４０、システム制御装置１０１、４個のロボットアセンブリ１１（図９〜図１１；図５Ａ中の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）を有するクラスタツール１０の一実施形態の平面図である。これらのアセンブリは全て、処理ラック６０内に見られる様々な処理チャンバを使用して、所望の基板処理シーケンスの少なくとも１つの態様を実行するように適合されている。図５Ａに図示した実施形態は、既に図示された構成と類似しているため、適当な箇所には類似の符号を使用している。この構成では、第１処理ラック６０内に搭載したプロセスチャンバに冗長的にアクセスできる４個のロボットを使用することにより、３個以下のロボットを有するシステムが経験する基板移送の欠点を低減する。この構成は、処理シーケンスの処理ステップの数が多く、チャンバ処理時間が短い場合に、ロボットによって制限されるタイプの欠点を除去する上で特に有効である。
[00115]この構成では、第１ロボットアセンブリ１１Ａと第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、基板にアクセスし、これを側部６０Ａから第１処理ラック６０内の処理チャンバ間で移送するように適合されており、また、第３ロボットアセンブリ１１Ｃと第４ロボットアセンブリ１１Ｄは、基板にアクセスし、これを側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバ間で移送するように適合されている。
[00116]第１ロボットアセンブリ１１Ａおよび第２ロボットアセンブリ１１Ｂ、第３ロボットアセンブリ１１Ｃおよび第４ロボットアセンブリ１１Ｄ、並びにシステム制御装置１０１は、様々なロボットの「重なり合い」を可能にし、また、システム制御装置の論理スケジューラに、ユーザからの入力と、クラスタツール全体に分布した様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクと基板動作の優先順位を付けさせるように適合されており、さらに、ロボットがシステムにかけて基板を最適に移送できるようにするための衝突防止システムを使用することができる。クラスタツールの利用を最大化し、ＣｏＯの向上させる目的で、クラスタツール構築とシステム制御装置１０１を共に使用することで、ウェーハ履歴の繰り返し可能性画高まり、システムの信頼性が向上する。
Ｂ．移送シーケンスの例
[00117]図５Ｂは、図５Ａに示したクラスタツールを介して、図１Ｆで説明した処理シーケンスを完了するために、使用できる一連の移送ステップの一例を図示している。この実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５が基板をポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から除去し、移送経路Ａ１を追随して、通過位置９Ｃに位置決めしたチャンバへ送出する。これにより、基板上で通過ステップ５０２を完了できるようになる。通過ステップ５０２の完了後、第３ロボットアセンブリ１１Ｃが、基板を、移送経路Ａ２を追随して第１処理チャンバへ移送し、このチャンバにおいて、基板上でプロセスステップ５０４が完了される。プロセスステップ５０４の完了後に、第４ロボットアセンブリ１１Ｄが、基板を、移送経路Ａ３を追随して第２プロセスチャンバ５３２へ移送する。プロセスステップ５０６の実行後、次に第４ロボットアセンブリ１１Ｄが、基板を、移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送する。プロセスステップ５０８の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を、移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送し、ここでプロセスステップ５１０が実行される。プロセスステップ５１０の実行後、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を、移送経路Ａ６を追随して交換チャンバ５３３（図７）へ移送し、ここでプロセスステップ５１２を実行する。プロセスステップ５１２の実行後、第１ロボットアセンブリ１１Ａが、基板を、移送経路Ａ７を追随してプロセスチャンバ５３４へ移送し、ここでプロセスステップ５１４を実行する。続いて、第１ロボットアセンブリ１１Ａを使用して、基板を、移送経路Ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。プロセスステップ５１６の完了後、第２ロボットアセンブリ１１Ｂが、基板を、移送経路Ａ９を追随して、通過位置９Ｂに位置決めされた通過チャンバへ移送する。通過ステップ５１８の実行後に、前端ロボットアセンブリ１５が、基板を、移送経路Ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５Ｄへ移送する。
[00118]さらに、一実施形態では、クラスタツール１０は外部処理システム５３６と接続または通信しておらず、したがって後部ロボットアセンブリ４０はクラスタツール構成の一部ではないため、基板上で移送ステップＡ５〜Ａ６、プロセスステップ５１０が実行されない。この構成では、全ての処理ステップおよび移送ステップはクラスタツール１０内で実行される。
第６クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[00119]図６Ａは、前端ロボットアセンブリ１５、後部ロボットアセンブリ４０、システム制御装置１０１、２個の処理ラック（要素６０、８０）の周囲に位置決めされた８つのロボットアセンブリ１１（図９〜図１１；図６Ａ中の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ〜１１Ｈ）を有するクラスタツール１０の一実施形態の平面図であり、これらのアセンブリは全て、処理ラック内に見られる様々な処理チャンバを使用して、所望の基板処理シーケンスのうち少なくとも１つの態様を実行するように適合されている。図６Ａに図示した実施形態は先に図示した構成と類似しているため、適切な箇所には類似の符号を使用している。この構成は、処理ラック６０、８０内に搭載されたプロセスチャンバに冗長的にアクセスできる８個のロボットを使用することで、ロボット使用数が少ないシステムが経験する基板移送の欠点を低減する。この構成は、プロセスシーケンスにおける処理ステップ数が多く、チャンバ処理時間が短い場合に多く見られる、ロボットにより制限されるタイプの欠点を除去する上で特に有効である。
[00120]この構成では、第１ロボットアセンブリ１１Ａと第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、側部６０Ａから第１処理ラック６０内の処理チャンバにアクセスするように適合され、また、第７ロボットアセンブリ１１Ｇと第８ロボットアセンブリ１１Ｈは、側部８０Ｂから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。１つの態様では、第３ロボットアセンブリ１１Ｃと第４ロボットアセンブリ１１Ｄは、側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。１つの態様では、第５ロボットアセンブリ１１Ｅと第６ロボットアセンブリ１１Ｆは、側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。１つの態様では、第４ロボットアセンブリ１１Ｄはさらに、側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合され、第５ロボットアセンブリ１１Ｅはさらに、側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。
[00121]ロボットアセンブリ１１Ａ〜１１Ｈ、並びにシステム制御装置１０１は、様々なロボットの「重なり合い」を可能にするように適合でき、また、システム制御装置の論理スケジューラが、ユーザからの入力と、クラスタツール全体に分布している様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクおよび基板動作に優先順序をつけられるように適合でき、さらに、ロボットがシステムにかけて基板を最適に移送できるようにする衝突防止システムを使用することができる。クラスタツールの利用を最大化してＣｏＯを向上させる目的で、クラスタツール構築とシステム制御装置１０１を共に使用することにより、ウェーハ履歴の繰り返し可能性が高まり、システムの信頼性が向上する。
Ｂ．移送シーケンスの例
[00122]図６Ｂは、図１Ｆで説明した処理シーケンスを、図６Ａに示すクラスタツールを介して完了するために使用できる移送ステップの第１処理シーケンスの一例を図示している。この実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５がポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から基板を除去し、これを、移送経路Ａ１を追随して通過チャンバ９Ｆへ送出する。これにより、基板上で通過ステップ５０２を完了できるようになる。通過ステップ５０２の完了後、次に第６ロボットアセンブリ１１Ｆが、基板を、移送経路Ａ２を追随して第１プロセスチャンバ５３１へ移送され、このチャンバにおいて、基板上でプロセスステップ５０４が完了される。プロセスステップ５０４の完了後、第６ロボットアセンブリ１１Ｆが、基板を、移送経路Ａ３を追随して第２プロセスチャンバ５３２へ移送する。プロセスステップ５０６の実行後に、第６ロボットアセンブリ１１Ｆが、基板を、移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送する。プロセスステップ５０８の実行後、次に後部ロボットアセンブリ４０が、基板を、移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送され、ここでプロセスステップ５１０が実行される。プロセスステップ５１０の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を移送経路Ａ６を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送し、ここでプロセスステップ５１２が実行される。プロセスステップ５１２を実行した後に、第５ロボットアセンブリ１１Ｅを使用して基板を、移送経路Ａ７を追随してプロセスチャンバ５３４へ移送し、ここでプロセスステップ５１４が実行される。次に、第５ロボットアセンブリ１１Ｅが、基板を、移送経路Ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。プロセスステップ５１６の完了後、次に、第５ロボットアセンブリ１１Ｅが、基板を、移送経路Ａ９を追随して、通過位置９Ｅに位置決めされた通過チャンバへ移送する。通過ステップ５１８の実行後に、前端ロボットアセンブリ１５が、基板を、移送経路Ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５Ｄへ移送する。
[00123]図６Ｂはさらに第２処理シーケンスの一例を図示しており、この第２処理シーケンスは、第２処理ラック８０内に見られる異なる処理チャンバを使用して、第１シーケンスと同時に完了される位相ステップを有する。図１Ｃ〜図１Ｄに図示しているように、第１処理ラックと第２処理ラックは、一般的に、所望の処理シーケンスを実行するために使用される同一のプロセスステップ（１つ以上）（例えば、図１ＣのＣＤ１〜８、図１ＤのＢＣ１〜６）を実行するように適合された多数の処理チャンバを含有している。したがって、この構成では、各処理シーケンスは、処理ラックに搭載された処理チャンバのいずれかを使用して実行されてもよい。一例では、第２プロセスシーケンスは、第１処理シーケンス（上述）と同じプロセスシーケンスであり、移送ステップＡ１〜Ａ１０と同一の位相ステップを含有しているが、この場合にはこれらをＡ１’〜Ａ１０’と表しており、また、上述の第５および第６中央ロボットアセンブリ（即ち要素１１Ｅ〜１１Ｆ）の代わりに第７および第８中央ロボット（即ち要素１１Ｇ〜１１Ｈ）をそれぞれ使用している。
[00124]さらに、一実施形態では、クラスタツール１０は外部処理システム５３６と接続または通信しておらず、したがって後部ロボットアセンブリ４０はクラスタツール構成の一部ではないため、基板上に移送ステップＡ５〜Ａ６、処理ステップ５１０が実行されない。この構成では、全ての処理ステップおよび移送ステップはクラスタツール１０内で実行される。
第７クラスタツール構成
Ａ．システム構成
[00125]図６Ｃは、依然として高いシステムスループットを提供しながらシステム幅を低減するために、ロボットアセンブリ（即ちロボットアセンブリ１１Ｄ）のうち１つを除去している点を除いて、図６Ａに図示した構成と類似するクラスタツール１０の一実施形態の平面図である。そのため、この構成では、クラスタツール１０は前端ロボットアセンブリ１５、後部ロボットアセンブリ４０、システム制御装置１０１、２個の処理ラック（要素６０、８０）の周囲に位置決めした７個のロボットアセンブリ１１（図９〜図１１；図６Ｃ中の要素１１Ａ〜１１Ｃ、１１Ｅ〜１１Ｈ９）を有しており、これらのアセンブリは全て、処理ラック内に見られる様々な処理チャンバを使用して所望の処理シーケンスのうち少なくとも１つの態様を実行するように適合されている。図６Ｃに図示した実施形態は先に図示した構成と類似しているため、適切な箇所に類似の符号を使用している。この構成は、処理ラック６０、８０内に搭載したプロセスチャンバに冗長的にアクセスできる７個のロボットを使用するため、これよりもロボット数の少ないシステムが経験する基板移送の欠点を低減することができる。この構成は、プロセスシーケンス内の処理ステップ数が多く、チャンバ処理時間が短い場合に多く見られる、ロボットにより制限されてしまうタイプの欠点を除去する上で特に有効である。
[00126]この構成では、第１ロボットアセンブリ１１Ａと第２ロボットアセンブリ１１Ｂは、側部６０Ａから第１処理ラック６０内の処理チャンバにアクセスするように適合され、また、第７ロボットアセンブリ１１Ｇと第８ロボットアセンブリ１１Ｈは、側部８０Ｂから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。１つの態様では、第３ロボットアセンブリ１１Ｃと第５ロボットアセンブリ１１Ｅは、側部６０Ｂから第１処理ラック６０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。１つの態様では、第５ロボットアセンブリ１１Ｅと第６ロボットアセンブリ１１Ｆは、側部８０Ａから第２処理ラック８０内の処理チャンバにアクセスするように適合されている。
[00127]ロボットアセンブリ１１Ａ〜１１Ｃおよび１１Ｅ〜１１Ｈ、並びにシステム制御装置１０１は、様々なロボットの「重なり合い」を可能にするように適合でき、また、システム制御装置の論理スケジューラが、ユーザからの入力と、クラスタツール全体に分布している様々なセンサからの入力とに基づいて、タスクおよび基板動作に優先順位を付けられるように適合でき、またさらに、ロボットがシステムにかけて基板を最適に移送できるようにするための衝突防止システムを使用できる。クラスタツールの利用を最大化し、ＣｏＯを向上させる目的で、クラスタツール構築とシステム制御装置１０１を共に使用することにより、ウェーハ履歴の繰り返し可能性が高まり、システムの信頼性が向上する。
Ｂ．移送シーケンスの例
[00128]図６Ｄは、図１Ｆで説明した処理シーケンスを、図６Ｃに示したクラスタツールを介して完了するために使用できる移送ステップの第１処理シーケンスの一例を図示している。この実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５が基板をポッドアセンブリ１０５（アイテム＃１０５Ｄ）から除去し、移送経路Ａ１を追随して通過チャンバ９Ｆへ送出する。これにより、基板上で通過ステップ５０２を完了できるようになる。通過ステップ５０２の完了後、次に、第６ロボットアセンブリ１１Ｆが、基板を、移送経路Ａ２を追随して第１プロセスチャンバ５３１へ移送し、このチャンバにおいて基板上でプロセスステップ５０４が完了される。プロセスステップ５０４の完了後、第６ロボットアセンブリ１１Ｆが、基板を移送経路Ａ３を追随して第２プロセスチャンバ５３２へ移送する。プロセスステップ５０６の実行後に、第６ロボットアセンブリ１１Ｆが、基板を、移送経路Ａ４を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送する。プロセスステップ５０８の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を、移送経路Ａ５を追随して外部処理システム５３６へ移送し、ここでプロセスステップ５１０を実行する。プロセスステップ５１０の実行後に、後部ロボットアセンブリ４０が、基板を、移送経路Ａ６を追随して交換チャンバ５３３（図７Ａ）へ移送し、ここでプロセスステップ５１２が実行される。プロセスステップ５１２の後、第５ロボットアセンブリ１１Ｅが、基板を、移送経路Ａ７を追随してプロセスチャンバ５３４へ移送し、ここでプロセスステップ５１４が実行される。次に、第５ロボットアセンブリ１１Ｅが、基板を、移送経路Ａ８を追随してプロセスチャンバ５３５へ移送する。プロセスステップ５１６の完了後に、第５ロボットアセンブリ１１Ｅは、基板を、移送経路Ａ９を追随して、通過位置９Ｅに位置決めされた通過チャンバへ移送する。通過ステップ５１８の実行後、前端ロボットアセンブリ１５は、基板を移送経路Ａ１０を追随してポッドアセンブリ１０５Ｄへ移送する。
[00129]図６Ｄはまた第２処理シーケンスの一例を図示しており、この第２処理シーケンスは、第２処理ラック８０内に見られる異なる処理チャンバを使用して第１シーケンスと同時に完了される位相ステップを有する。図１Ｃ〜図１Ｄに図示しているように、第１処理ラックと第２処理ラックは、一般的に、所望の処理シーケンスを実行するために使用するものと同一のプロセスステップ（１つ以上）（例えば、図１ＣのＣＤ１〜８、図１ＤのＢＣ１〜６）を実行するように適合された多数の処理チャンバを含有している。そのため、この構成では、各処理シーケンスを、処理ラック内に搭載された任意の処理チャンバを使用して実行できる。一例では、第２プロセスシーケンスは、第１プロセスシーケンス（上述）と同一のプロセスシーケンスであり、同一の移送ステップＡ１〜Ａ１０を含有しているが、この場合にはこれらをＡ１’〜Ａ１０’で表しており、この移送ステップでは、第５および第６中央ロボットアセンブリ（即ち要素１１Ｅ〜１１Ｆ）の代わりにそれぞれ第７および第８中央ロボット（即ち要素１１Ｇ〜１１Ｈ）を上述のとおり使用する。
[00130]さらに、一実施形態では、クラスタツール１０は外部処理システム５３６と接続または通信しておらず、したがって後部ロボットアセンブリ４０はクラスタツール構成の一部ではないため、基板上で移送ステップＡ５〜Ａ６、プロセスステップ５１０が実行されない。この構成では、全ての処理ステップおよび移送ステップはクラスタツール１０内で実行される。
後部ロボットアセンブリ
[00131]一実施形態では、図１〜図６に示すように、中央モジュール２５は、外部モジュール５と、交換チャンバ５３３のような第２処理ラック８０内の処理チャンバとの間で基板を移送するように適合された後部ロボットアセンブリ４０を含有している。図１Ｅを参照すると、１つの態様において、後部ロボットアセンブリ４０は一般的に、１つのアーム／ブレード４０Ｅを有する、従来型の選択的に従順な連結式ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）ロボットを含有している。別の実施形態では、後部ロボットアセンブリ４０は、２つのグループの間で基板の交換および／または移送を行うために、２個の独立的に制御可能なアーム／ブレード（図示せず）を有したＳＣＡＲＡタイプのロボットであってもよい。２個の独立的に制御可能なアーム／ブレードタイプのロボットは、例えば、ロボットが、次の基板を同じ位置に置く前に、基板を所望の位置から除去する必要がある場合に有利である。例示的な２個の独立的に制御可能なアーム／ブレードタイプのロボットは、カリフォルニア州フレモントにあるアシスト・テクノロジー（Ａｓｙｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社から購入できる。図１〜図６は、後部ロボットアセンブリ４０を含有した構成を図示しているが、この一方で、クラスタツール１０の一実施形態は後部ロボットアセンブリ４０を含有していない。
[00132]図７Ａは、処理ラック（例えば要素６０、８０）内の支持チャンバ１６５（図１Ｄ）内に位置決めできる交換チャンバ５３３の一実施形態を図示する。一実施形態では、交換チャンバ５３３は、クラスタツール１０内の少なくとも２個のロボットが、基板への堆積または基板の取り上げを行うために、基板を受容および維持できるように適合されている。１つの態様では、後部ロボットアセンブリ４０と、中央モジュール２５内の少なくとも１つのロボットとが、交換チャンバ５３３からの基板に堆積を行うように、および／または基板を受容するように適合されている。一般的に交換チャンバ５３３は、基板支持アセンブリ６０１と、囲壁６０２と、囲壁６０２の壁に形成された少なくとも１つのアクセスポート６０３とを含有している。一般的に、基板支持アセンブリ６０１は複数の支持フィンガ６１０（図７Ａには６本を示す）を有する。これらの支持フィンガは、上に位置決めされた基板を支持および維持するための基板受容面６１１を有する。囲壁６０２は、一般的に、交換チャンバ５３３内に維持されている基板の周囲の環境を制御するために、基板支持アセンブリ６０１を包囲するための１つ以上の壁を有する構造である。一般的に、アクセスポート６０３は、外部ロボットが基板を取り上げて、支持フィンガ６１０へ降ろせるようにするために、囲壁６０２の１壁に設けた開口部である。１つの態様では、基板支持アセンブリ６０１は、囲壁６０２にアクセスするよう適合された、少なくとも９０°の角度で離間している２つ以上のロボットによって、基板を基板受容面６１１上に位置決めし、さらにここから除去するように適合されている。
[00133]図７Ｂに図示したクラスタツール１０の一実施形態では、後部ロボットアセンブリ４０の基部４０Ａは、スライドアセンブリ４０Ｂに接続した支持部ブラケット４０Ｃ上に搭載されており、したがって、基部４０Ａは、スライドアセンブリ４０Ｂの長さに沿った任意の地点に位置決めされる。この構成では、後部ロボットアセンブリ４０は、基板を処理チャンバから第１処理ラック６０内、第２処理ラック８０内、および／または外部モジュール５内へ移送するように適合されている。一般的に、スライドアセンブリ４０Ｂは、これの上に支持ブラケット４０Ｃと後部ロボットアセンブリ４０を維持するために、当分野で周知の直線ボールベアリングスライド（図示せず）とリニアアクチュエータ（図示せず）を含有している。リニアアクチュエータは、イリノイ州ウッドデールにあるダナハー・モーション社（Ｄａｎａｈｅｒ Ｍｏｔｉｏｎ）より購入できる駆動直線無ブラシサーボモータであってもよい。図７Ｂに図示しているように、スライドアセンブリ４０Ｂはｙ方向に向いていてもよい。この構成では、ロボットアセンブリ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃとの衝突を防止するために、制御装置は、スライドアセンブリ４０Ｂが他の中央ロボットアセンブリ（例えば、要素１１Ａ、１１Ｂなど）と衝突せずに移動できる場合に、後部ロボットアセンブリ４０のみを移動するように適合される。一実施形態では、後部ロボットアセンブリ４０は、他の中央ロボットアセンブリを妨害しないように位置決めされたスライドアセンブリ４０Ｂ上に搭載されている。
環境制御
[00134]図８Ａは、取り付け式の環境制御アセンブリ１１０を有するクラスタツール１０の一実施形態を図示しており、このアセンブリ１１０は、クラスタツール１０を閉鎖することで、所望の処理シーケンスに見られる様々な基板処理ステップを実行する制御された処理環境を提供する。図８Ａは、図１Ａに図示したものと同じクラスタツール１０構成を図示しているが、この場合には処理チャンバの上に環境閉鎖部が位置決めされている。一般的に、環境制御アセンブリ１１０は、１つ以上の濾過ユニット１１２、１つ以上のファン（図示せず）および光学クラスタツール基部１０Ａを含有している。１つの態様では、１つ以上の壁１１３をクラスタツール１０に追加してこれを閉鎖することで、基板処理ステップを実行するための制御された環境を提供している。一般的に、環境制御アセンブリ１１０は、クラスタツール１０内における空気流量、流れ状況（例えば、層流あるいは乱流）および微粒子汚染レベルを制御するように適合されている。１つの態様では、環境制御アセンブリ１１０はまた、空気温度、相対湿度、空気中の静電電荷量と、さらにこれ以外の、従来型のクリーンルームに適合可能な加熱換気および空調（ＨＶＡＣ）システムの使用によって制御できる、典型的な処理パラメータとを制御することができる。動作中に、環境制御アセンブリ１１０が、ファン（図示せず）を使用して、クラスタツール１０の外部に設けたソース（図示せず）または領域から空気を引き入れる。次にファンは空気をフィルタ１１１に通し、クラスタツール１０へ送り、クラスタツール基部１０Ａを介してクラスタツール１０から排出する。１つの態様では、フィルタ１１１は高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタである。一般的に、クラスタツールベース１０Ａはクラスタツールの床または底部領域であり、ファン（１つ以上）によってクラスタツール１０から空気を押し通し排出させることが可能な多数の溝１０Ｂ（図１２Ａ）か多孔部を含有している。
[00135]図８Ａはさらに、複数の別々の環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃを有する環境制御アセンブリ１１０の一実施形態を図示しており、この環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃは、所望の処理シーケンスに見られる様々な基板処理ステップを提供する制御された処理環境を提供する。また、この別々の環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃのそれぞれは、中央モジュール２５内のロボットアセンブリ１１（例えば、図１〜図６の要素１１Ａ、１１Ｂなど）の上に位置決めされており、各ロボットアセンブリ１１の上を通る空気の流れを別々に制御する。この構成は、ロボットアセンブリどうしが処理ラックによって相互から物理的に隔離されているため、図３Ａ、図４Ａに図示した構成において特に有利であり得る。一般的に、別々の環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃは、制御された空気を排出するために、濾過ユニット１１２、ファン（図示せず）、および光学クラスタツール基部１０Ａを含有している。
[00136]図８Ｂは、クラスタツール１０に搭載された１個の濾過ユニット１１２を有する環境制御アセンブリ１１０の断面図を図示しており、またこの図は、ｙ方向およびｚ方向と平行に方位付けされた断面平面を使用して見たものである。この構成では、環境制御アセンブリ１１０は１個の濾過ユニット１１２、１つ以上のファン（図示せず）、およびクラスタツール基部１０Ａを有する。またこの構成では、環境制御アセンブリ１１０からクラスタツール１０内へ垂直に送出された空気（要素「Ａ」）は、処理ラック６０、８０およびロボットアセンブリ１１Ａ〜Ｃの周囲を流れた後に、クラスタツール基部１０Ａから排出される。１つの態様では、壁１１３は、クラスタツール１０内部に処理領域を封鎖および形成するように適合されているため、処理ラック６０、８０内に維持された処理チャンバ周囲の処理環境を、環境制御アセンブリ１１０から送出された空気によって制御することができる。
[00137]図８Ｃは、クラスタツール１０上に搭載された複数の別々の環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃを有する環境制御アセンブリ１１０の断面図を図示しており、この図は、ｙ方向およびｚ方向（図１Ａ）と平行して方位付けされた断面平面を使用して見たものである。この構成では、環境制御アセンブリ１１０はクラスタツール基部１０Ａと、３個の環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃと、環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃの下面１１４へ、またはこれよりも上へ延びた第１処理ラック６０と、環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃの下面１１４へ、またはこれよりも上へ延びた第２処理ラックとを含有している。一般的に、３個の環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃのそれぞれは、１つ以上のファン（図示せず）とフィルタ１１１を含有している。この構成では、空気は環境制御アセンブリ１１０Ａ〜Ｃのそれぞれからクラスタツール１０へ垂直方向（要素「Ａ」）に送出され、処理ラック６０、８０とロボットアセンブリ１１Ａ〜Ｃの間を通り、クラスタツール基部１０Ａから排出される。１つの態様では、壁１１３は、クラスタツール１０内部において処理領域を封入および形成するように適合されているため、処理ラック６０、８０内に維持された処理チャンバ周囲の処理環境を、環境制御アセンブリ１１０から送出された空気によって制御することができる。
[00138]別の実施形態では、クラスタツール１０は、微粒子含有率の低い空気をクラスタツール１０から所望の速度で送出し、その後クラスタツール基部１０Ａから排出するように適合されたクリーンルーム環境内に置かれている。この構成では、一般的に環境制御アセンブリ１１０は不要であるため使用していない。クラスタツール１０内に維持された処理チャンバ周囲の空気および環境の性質を制御する能力は、微粒子汚染により装置生産性の問題を引き起こす可能性のある、粒子蓄積の制御および／または最小化において重要な要因である。
ロボットアセンブリ
[00139]一般的に、本明細書で説明したクラスタツール１０の様々な実施形態は、ロボットアセンブリ（例えば図９Ａの要素１１）のサイズの縮小化によって生じたクラスタツールフットプリントと、基板移送プロセス中に、ロボットが別のクラスタツール構成部品（例えば、ロボット（１つ以上）、プロセスチャンバ）が占有するスペースに物理的に侵害することを最小化するロボット設計とのために、従来技術の構成にかけて特に有利である。物理的な侵害を低減することにより、ロボットと他の外部の構成部品との衝突を防止できる。クラスタツールのフットプリントを低減する一方で、本明細書で説明しているロボットの実施形態はさらに、移送動作を実行するために制御する必要のある軸の本数を減少させることによる特定の利点を有している。この態様は、ロボットアセンブリ、さらにはクラスタツールの信頼性を向上させるために重要である。この局面の重要性は、システムの信頼性がシステム内の各構成部品の信頼性の積に比例することに留意することでより理解される。各起動時間９９％の３個のアクチュエータのシステム起動時間は９７．０３％であり、各起動時間９９％の４個のアクチュエータのシステム起動時間は９６．０６％であるため、起動時間９９％の３個のアクチュエータを有するロボットは、起動時間９９％の４個のアクチュエータを有するロボットよりも常に優れていることになる。
[00140]本明細書で説明したクラスタツール１０の実施形態はさらに、クラスタツールにかけて基板を移送するために必要な通過チャンバ（たとえば、図１Ｂの要素９Ａ〜Ｃ）の数を低減したために、従来技術の構成にかけて特定の利点を有する。従来技術のクラスタツール構成は、普通に、処理シーケンスにおいて２つ以上の通過チャンバ、または一時的な基板維持ステーションを設置することで、処理シーケンス中にクラスタツールロボットが、１つ以上の処理チャンバの間の中央に位置決めされたロボットと、１つ以上の他の処理チャンバとの間で基板を移送できるようにする。次の処理ステップを実行しない複数の通過チャンバ内に基板を連続的に置くプロセスは時間の無駄であり、ロボット（１つ以上）の利用可能性を低下させ、クラスタツール内のスペースを無駄にし、ロボット（１つ以上）の摩擦を増加させる。また、通過ステップを追加すると、基板の受け渡し数が増加して裏面の粒子汚染が増加するため、装置生産性が悪影響を受ける。さらに、複数の通過ステップを含有した基板処理シーケンスの基板ウェーハ履歴は、通過チャンバ内で経過した時間を各基板毎に制御しない限りそれぞれ根本的に異なったものになる。通過チャンバ内に滞在する時間を制御することにより、プロセス変数が追加されることでシステムの複雑性が増してしまい、これの結果、達成可能な最大基板スループットに害が及ぶ可能性がある。このクラスタツール構成は一般的に、基板上で任意の処理が生じる以前と、基板上で全ての処理ステップが完了した後にのみ通過ステップ（例えば、図１Ｆのステップ５０２および５１８）を有することで、処理ステップ間の通過ステップが除去されるため、一般的に基板ウェーハ履歴への影響が殆どあるいは全くなくなり、処理シーケンス基板移送時間が大幅に延長することがなくなる。したがって、本明細書で説明した本発明の態様は従来技術の構成の落とし穴を防止できる。
[00141]システムスループットがロボットによって制限される場合には、クラスタツールの最大基板スループットを、プロセスシーケンス完了までのロボット動作の総数と、ロボットを動作させるために要する時間とによって管理する。ロボットに所望の動作をさせるために要する時間は、通常、ロボットハードウェア、処理チャンバ間の距離、関係する基板の清潔度、システム制御の制限によって制限される。典型的に、ロボットの動作時間は、ロボットのタイプ毎にそれほどの違いはなく、ほぼ一定の業界幅を保っている。したがって、処理シーケンスを完了するためのロボット動作が根本的に少ないクラスタツールは、処理シーケンスの完了により多くの動作を要するクラスタツール、例えば複数の通過ステップを含有したクラスタツールよりもシステムスループットが高い。
デカルトロボット構成
[00142]図９Ａは、１つ以上のロボットアセンブリ１１（例えば、図１〜図６で上述した要素１１Ａ〜Ｈ）として使用できるロボットアセンブリ１１の一実施形態を図示している。一般的に、ロボットアセンブリ１１はロボットハードウェアアセンブリ８５、１つ以上の垂直ロボットアセンブリ９５および１つ以上の水平ロボットアセンブリ９０を含有している。そのため、システム制御装置１０１より送信されたコマンドに従って、ロボットハードウェアアセンブリ８５、垂直ロボットアセンブリ９５および水平ロボットアセンブリ９０を協働させることで、基板をクラスタツール１０内のｘ、ｙ、ｚのうち任意の所望位置に位置決めすることができる。
[00143]一般的に、ロボットハードウェアアセンブリ８５は、システム制御装置１０１から送信されたコマンドを使用して１つ以上の基板を維持、移送および位置決めするように適合された、１つ以上の移送ロボットアセンブリ８６を含有している。一実施形態では、図９〜図１１に示した移送ロボットアセンブリ８６は、例えば図１１Ａに図示したＸ方向とＹ方向を含む平面のような水平面上で、様々な移送ロボットアセンブリ８６構成部品の動作によって基板を移送するように適合されている。１つの態様では、移送ロボットアセンブリ８６は、ロボットブレード８７の基板支持面８７Ｃ（図１０Ｃ）と一般的に平行な平面にて基板を移送するように適合されている。図１０Ａはロボットハードウェアアセンブリ８５の一実施形態を図示しており、このアセンブリは、基板を移送するように適合された１つの移送ロボットアセンブリ８６を含有している。図１０Ｂは、ブレード８７Ａ〜Ｂ（および第１接合部３１０Ａ〜３１０Ｂ）を短い距離で離間させて置くことができるよう、相互に対向する方位に位置決めされた２個の移送ロボットアセンブリ８６を含有したロボットハードウェアアセンブリ８５の一実施形態を図示している。図１０Ｂに示した構成、または「上／下」タイプのブレード構成は、例えば、「除去された」基板を別のチャンバへ移動するために（即ち基板の「取り換え」）ロボットハードウェアアセンブリ８５を基本位置から離れさせることなく、次に処理する基板を処理チャンバに置く前に同処理チャンバから基板を除去することが望ましい場合に有利であり得る。別の態様では、ロボットはこの構成により、全てのブレードを充填した後に、基板を２枚以上毎のグループにてツール内の所望の場所に移送することができる。基板を２枚以上毎にグループ化するプロセスは、基板移送に要するロボット動作の数を減少できるため、クラスタツール内の基板スループットの向上を助ける。図１０Ａ〜図１０Ｂに表した移送ロボットアセンブリ８６は２本の棒を接合させたロボット３０５タイプのロボット（図１０Ｃ）であるが、この構成は、本明細書で説明した実施形態と共に使用できるロボットアセンブリの方位およびタイプに関して制限することを意図したものではない。一般的に、図１０Ｂの図示にあるような２個の移送ロボットアセンブリ８６を有するロボットハードウェアアセンブリ８５の実施形態は、同一の基本構成部品を含有した２個の移送ロボットアセンブリ８６を有するため、これ以降での１つの移送ロボットアセンブリ８６の説明はまた、２個のロボットアセンブリの態様（１つ以上）に見られる構成部品の説明も兼ねるものとする。
[00144]移送ロボットアセンブリ８６を包囲し、内部において、ロボット構成部品と基板が、ロボットアセンブリ１１の外部にある他のクラスタツール構成部品と衝突することなく自由に動作できる領域のサイズを縮小できることは、図９〜図１１に図示したクラスタツールおよびロボット構成の１つの利点である。ロボットおよび基板が自由に動作できる範囲は、「移送領域」（図１１Ｃの要素９１）として知られている。一般的に移送領域９１は、基板を、他のクラスタツール構成部品と衝突しないようにロボットブレード上に維持した状態で、ロボットが内部において自由に動作できる容量（ｘ、ｙおよびｚ方向）として定義できる。移送領域は容量として説明できるが、一方で、移送領域の最も重要な態様は、クラスタツールのフットプリントおよびＣｏＯに直接影響することから、移送領域が占有する水平範囲（ｘおよびｙ方向）であることが多い。移送領域の水平な構成部品が少ないほど、様々なロボットアセンブリ（例えば、図１〜図６の要素１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃなど）をロボットと共に、あるいはロボットにより接近させて置くことができ、または、ロボットを処理ラックにより接近させて置くことができるため、移送領域の水平範囲はクラスタツールのフットプリントを定義する上での重要な要因である。移送領域のサイズを定義する上での１つの要因に、移送領域が、他のクラスタツール構成部品が占有しているスペースをロボットが物理的に侵害することを低減あるいは防止できるほどに十分大きく確保されている必要性がある。この実施形態はロボットアセンブリ８６構成部品を水平動作アセンブリ９０の移送方向（ｘ方向）に沿って移送領域内に引き込む方法をとるため、本明細書で説明した実施形態は従来技術にかけて有する特定の利点を有する。
[00145]図１１Ｊを参照すると、一般的に水平範囲は幅「Ｗ１」（ｙ方向）と長さ「Ｌ」（ｘ方向）の２個の構成部分に分けることができる。本明細書で説明している実施形態は、さらに、ロボットを包囲する隙間範囲の幅「Ｗ１」の縮小により、ロボットが基板を処理チャンバ内に高い信頼性で位置決めできるため、さらなる利点を有する。一般的に、従来型のＳＣＡＲＡロボット（例えば、図１１ＫのアイテムＣＲ）は、引き込み状態にてロボット（例えばアイテムＣ）の中心から或る距離だけ延びたアーム（例えば要素Ａ１）を有しており、そのため、ロボット周囲の範囲は何も設けられていない状態で、アーム構成要素を、他のクラスタツール構成部品（例えば、他のロボット、処理ラック構成部品）を妨害することなく回転可能に方位付けできなければならないために、ロボットの相互に対する相対空間（即ち幅「Ｗ２」）が増加することに留意することで、従来型の複数の棒を接合させた選択的なコンプライアンスアセンブリロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）タイプのロボットにかけての、幅「Ｗ１」縮小の改善による恩典を理解することができる。さらに、従来型ＳＣＡＲＡタイプのロボット構成は、基板を処理チャンバ内で方位付けおよび位置決めさせるために制御する軸の本数も多いため、本明細書で説明したいくつかの実施形態よりも複雑である。図１１Ｊを参照すると、１つの態様において、移送領域９１の幅Ｗ１は、基板（即ち、図１１Ｊの基板「Ｓ」）のサイズよりも約５〜５０％大きい。基板が３００ｍｍの半導体ウェーハである一例においては、移送領域の幅Ｗ１は約３１５〜４５０ｍｍ、好ましくは約３２０〜３６０ｍｍである。図１Ｂを参照すると、一例において、第１処理ラック６０の側部６０Ｂと第２処理ラック８０の側部８０Ａの間の距離は、３００ｍｍの基板処理ツールの場合で約９４５ｍｍ（例えば３１５％）であってもよい。別の例では、第１処理ラック６０の側部６０Ｂと第２処理ラック８０の側部８０Ａの間の距離は、３００ｍｍの基板処理ツールの場合で約１３５０ｍｍ（例えば４５０％）であってもよい。一般的に、移送領域とは、ロボット周囲の領域であり、その領域内では、ロボットは、所望の位置で基板を取り上げた後にロボットブレードが引き込まれると、処理シーケンスにおいて次の処理チャンバの外にあるスタート位置（ＳＰ）へ到達するまで動作可能となることの説明を意図したものである点に留意すべきである。
２本の棒を接合させたロボットアセンブリ
[00146]図１０Ａおよび図１０Ｃは、一般的に、支持板３２１、第１接合部３１０、ロボットブレード８７、伝送システム３１２（図１０Ｃ）、囲壁３１３、モータ３２０を含有した、２本の棒を接合させたロボット３０５タイプの移送ロボットアセンブリ８６の一実施形態を図示している。この構成では、移送ロボットアセンブリ８６は、垂直アクチュエータアセンブリ５６０（図１３Ａ）に取り付けた支持板３２１を介して、垂直動作アセンブリ９５に取り付けられている。図１０Ｃは、２本の棒を接合させたロボット３０５タイプの移送ロボットアセンブリ８６の一実施形態の側断面図を図示している。一般的に、この２本の棒を接合させたロボット３０５内の伝送システム３１２は、例えばモータ３２０の回転というような電力伝送要素の動作によってロボットブレード８７を動作させるように適合された、１つ以上の電力伝送要素を含有している。一般的に、伝送システム３１２は、１つの要素から別の要素への回転または並進動作を移送するように適合された従来型のギア、滑車などを含有していてもよい。本明細書で使用されている用語「ギア」を一般的に、ベルト、歯またはこれ以外の典型的な手段によって第２構成部品に回転的に結合しており、１つの要素から別の要素へ動作を伝送するように適合された構成部品を説明することが意図されている。一般的に、本明細書で使用しているギアは、従来のギアタイプの装置または滑車タイプの装置でもよく、それらは、平歯車、ベベルギア、ラックおよび／またはピニオン、ウォームギア、タイミング滑車、ｖ字型ベルト滑車のような構成部品を含んでいてもよいが、しかしこれに限定されるものではない。１つの態様では、図１０Ｃに示す伝送システム３１２は、第１滑車システム３５５と第２滑車システム３６１を含有している。第１滑車システム３５５はモータ３２０に取り付けた第１滑車３５８と、第１接合部３１０に取り付けた第２滑車と、さらに、モータ３２０が第１接合部３１０を駆動できるようにするための、第１滑車３５８を第２滑車３５６に取り付けるベルト３５９とを有する。１つの態様では、複数のベアリング３５６Ａは、第２滑車３５６が第３滑車３５４の軸Ｖ１の周囲で回転できるように適合されている。
[00147]第２滑車システム３６１は、支持板３２１に取り付けた第３滑車３５４と、ブレードに取り付けた８７に取り付けた第４滑車３５２と、第３滑車３５４を第４滑車３５２に接続されたベルト３６２とを有しており、これにより、第１接合部３１０が回転するとブレード８７が第１接合部３１０に結合したベアリング軸３５３（図１１Ａの旋回部Ｖ２）の周囲で回転できるようになっている。基板の移送時に、モータが第１滑車３５８を駆動させると第２滑車３５６が駆動し、これにより第１接合部３１０が回転することで、第１接合部３１０の角度回転と並進３滑車３５４周囲のベルト３６２とによって第４滑車３５２が回転される。一実施形態では、モータ３２０とシステム制御装置１０１は、モータ３２０の角位置と、これに取り付けられた全ての構成部品との制御を可能にする閉鎖ループ制御システムを形成するように適合されている。１つの態様では、モータ３２０はステッパモータあるいは直流サーボモータである。
[00148]１つの態様では、第１滑車システム３５５および第２滑車システム３６１の伝送率（例えば、直径率、ギア歯数の比率）を、経路（例えば、図１１Ｃまたは図１１Ｄの要素Ｐ１）の所望の形状と分解を達成するように設計することができる。基板は、移送ロボットアセンブリ８６によって位置決めされるとこの経路に沿って動作する。これ以降、伝送率を、被駆動要素サイズに対する駆動要素サイズとして、あるいはこの場合では、たとえば、第４滑車３５２上の歯数に対する第３滑車３５４の歯数の比率として定義する。そのため、例えば、第１接合部３１０を２７０°回転させることでブレード８７が１８０°回転した場合には、伝送率０．６６７、あるいはギア比率３：２と見なされる。ギア比率という用語は、第１ギアのターン数Ｄ１によって第２ギアのターン数Ｄ２、あるいはＤ１：Ｄ２比率が生じることを意味するものである。したがって、３：２比率とは、第１ギアが３回ターンすると第２ギアが２回ターンするため、第１ギアのサイズを第２ギアのサイズの２／３にする必要があることを意味する。１つの態様では、第３滑車３５４と第４滑車３５２のギア比率は約３：１〜４：３、好ましくは約２：１〜３：２である。
[00149]図１０Ｅは、一般的に支持板３２１、第１接合部３１０、ロボットブレード８７、伝送第１システム３１２（図１０Ｅ）、囲壁３１３、モータ３２０、第２モータ３７１を含有した、２本の棒を接合させたロボット３０５タイプの移送ロボットアセンブリ８６の別の実施形態を図示している。図１０Ｅに図示の実施形態は、第２モータ３７１と制御装置１０１からのコマンドとを使用して第３滑車３５４の回転位置を調整できる点を除いて、図１０Ｃに示した実施形態と類似している。図１０Ｃおよび図１０Ｅは類似しているため、明瞭化の目的で同様の符号を使用している。この構成では、移送ロボットアセンブリ８６は、垂直アクチュエータアセンブリ５６０（図１３Ａ）に取り付けた支持板３２１によって、垂直動作アセンブリ９５に取り付けられている。図１０Ｅは、２本の棒を接合させたロボット３０５のタイプの移送ロボットアセンブリ８６の一実施形態の側断面図を図示している。２本の棒を接合させたロボット３０５における伝送システム３１２は、一般的に、モータ３２０および／または第２モータ３７１の動作によってロボットブレード８７を動作させるように適合された、２個の電力伝送要素を含有している。一般的に、伝送システム３１２は、１つの要素から別の要素へ回転または並進動作を移送するように適合されたギア、滑車などを含有していてもよい。１つの態様では、伝送システム３１２は第１滑車システム３５５と第２滑車システム３６１を含有している。第１滑車システム３５５は、モータ３２０に取り付けた第１滑車３５８と、第１接合部３１０に取り付けた第２滑車３５６と、第１滑車３５８を第２滑車３５６に接続するベルト３５９とを有しており、これにより、モータ３２０が第１接合部３１０を駆動できるようになっている。１つの態様では、複数のベアリング３５６Ａは、第２滑車３５６を第３滑車３５４の軸Ｖ１の周囲で回転させるように適合されている。図１０Ｅには図示されていない１つの態様では、ベアリング３５６Ａは、図１０Ｅに示すように第３滑車３５４ではなく、支持板３２１上に形成された特徴部の上に搭載されている。
[00150]第２滑車システム３６１は、第２モータ３７１に取り付けた第３滑車３５４と、ブレード８７に取り付けた第４滑車３５２と、第３滑車３５４を第４滑車３５２に接続させるベルト３６２とを有し、これにより、第１接合部３１０が回転するとブレード８７が第１接合部３１０に結合しているベアリング軸３５３（図１１Ａの旋回部Ｖ２）の周囲で回転できるようになっている。第２モータ３７１は支持板３２１上に搭載されている。基板の移送時に、モータ３２０が第１滑車３５８を駆動させると第２滑車３５６と第１接合部３１０が回転し、これにより、第１接合部３１０と、第３滑車３５４周囲のベルト３６２とが角回転することで第４滑車３５２が回転される。この構成では、図１０Ｃに示した構成と比較して、モータ３２０が第１接合部３１０を回転させている最中に第３滑車を回転することができる。これにより、第３滑車３５４と第４滑車３５２の間の相対動作を調整することで、第３滑車３５４と第４滑車３５２の間のギア比率を変更できるようになる。このギア比率が、第１接合部３１０に対するロボットブレード８７の動作に影響を与えることに留意する。この構成では、ギア比率はギアサイズによって固定されていないため、動作を移送するロボットブレードの各部分においてギア比率を変更することで、所望のロボットブレード移送経路（図１１Ｄを参照）を達成することが可能である。一実施形態では、モータ３２０、第２モータ３７１およびシステム制御装置１０１は、モータ３２０の角位置と、第２モータ３７１の角位置と、およびこれらの要素に取り付けられている全ての構成部品とを制御できる閉鎖ループ制御システムを形成するように適合されている。１つの態様では、モータ３２０と第２モータ３７１はステッパモータまたは直流サーボモータである。
[00151]図１１Ａ〜図１１Ｄは、２本の棒を接合させたロボット３０５構成を使用して、基板を、クラスタツール１０内で維持された第２処理チャンバ５３２の所望の位置へ移送および位置決めするロボットアセンブリ１１の一実施形態の平面図を図示している。一般的に、２本の棒を接合させるロボット３０５は、モータ３２０（図１０Ａ〜図１０Ｃ）、第１接合部３１０およびロボットブレード８７を含有しており、これらは、モータ３２０の回転動作によって第１接合部３１０が回転し、これによって、次にロボットブレード８７が回転できるように、および／または所望の経路に沿って並進できるように接続している。この構成の利点は、別のロボットまたはシステム構成部品によって現在占有されている、あるいはこれから占有されるスペース内にロボットの構成部品を延ばさなくても、ロボットがクラスタツール内の所望の位置へ基板を移送できる能力である。
[00152]図１１Ａ〜図１１Ｃは、基板が処理チャンバ５３２内へ移送される際の、様々な移送ロボットアセンブリ８６を位置決めする時間（例えば、それぞれ図１１Ａ〜図Ｃに関連したＴ０〜Ｔ２）における多数の連続スナップショットを図示することによって、ハードウェアアセンブリ８５内の移送ロボットアセンブリ８６の動作を図示している。図１１Ａを参照すると、時間Ｔ０にて、移送ロボットアセンブリ８６は、垂直動作アセンブリ９５構成部品を使用して、所望の垂直方位（ｚ方向）に、また、水平動作アセンブリ９０構成部品を使用して、所望の水平位置（ｘ方向）に位置決めされる。図１１Ａに示すＴ０におけるロボット位置を、本明細書ではスタート位置（アイテムＳＰ）と呼ぶ。図１１Ｂを参照すると、時間Ｔ１にて、第１接合部３１０が、２本の棒を接合させたロボット３０５内の旋回点Ｖ１周囲で旋回され、これにより、結合しているロボットブレード８７が旋回点Ｖ２の周囲で並進または回転し、この一方で、水平動作アセンブリ９０構成部品とシステム制御装置１０１とを使用して、移送ロボットアセンブリ８６のｘ方向における位置が調整される。図１１Ｃを参照すると、時間Ｔ２にて、ロボットブレード８７が、移送領域９１の中心線Ｃ１からｙ方向へ所望の距離（要素Ｙ１）だけ延長されており、また、基板を所望の最終位置（アイテムＦＰ）、あるいは処理チャンバ５３２内の受け渡し位置に置くために、所望のｘ方向位置（要素Ｘ１）に置かれている。ロボットが基板を最終位置に位置決めすると、基板は次に処理チャンバ基板受容構成部品、例えばリフトピンまたは他の基板支持構成部品（例えば、図１１Ａの要素５３２Ａ）へ移送される。基板をプロセスチャンバ受容構成部品へ移送した後、ロボットブレードは、次に、上述したステップと逆行するステップに従って引き込まれる。
[00153]図１１Ｃはさらに、先の図１１Ａ〜図１１Ｃの図示にあるように、スタート位置から最終位置へ移動するときに、基板の中心を通る利用可能な経路（アイテムＰ１）の一例を図示している。本発明の１つの態様では、経路の形状は、水平動作アセンブリ９０を使用して、ｘ方向に沿った移送ロボットアセンブリ８６の位置に対する第１接合部３１０の回転位置を調整することで変更できる。様々なプロセスチャンバ基板受容構成部品（例えば要素５３２Ａ）と衝突することなく、または他のロボットの移送領域ａ１を侵害することなく、ロボットブレード８７が処理チャンバにアクセスできるように曲線の形状を明確に適合させられるため、この特徴には利点がある。この利点は、処理チャンバを、複数の異なる方向または方位からアクセスできるように構成し、これにより、基板を高い信頼性をもって支持するため、およびロボットブレード８７と基板受容構成部品の間の衝突を防止するために使用できる基板受容構成部品の位置および方位が制限されるようにすることで特に明確となる。
[00154]図１１Ｄは、基板を処理チャンバ５３２内の所望の位置へ移送するために使用できる、利用可能な経路Ｐ１〜Ｐ３の数例を図示している。図１１Ｄ〜図１１Ｆに図示のこれら経路Ｐ１〜Ｐ３は、ロボットアセンブリ１１構成要素が基板を位置決めする際に、基板の中心の動作、またはロボットブレード８７の基板支持範囲の中心の動作を示すことを意図している。図１１Ｄに図示した基板移送経路Ｐ２は、移送ロボットアセンブリ８６の第２滑車システム３６１の伝送率が２：１である場合の基板の経路を図示している。２：１の伝送率を使用した場合の基板動作は直線であるため、この構成では、ロボットブレード８７をＹ方向へ延長させながら、ロボットハードウェアアセンブリ８５をＸ方向へ並進させる必要がない。この構成における動作複雑性の低減の恩典は、いくつかの場合においては、処理チャンバの様々な側部から処理チャンバ内へ基板を移送する際にロボットブレード８７を妨害することがない、信頼性の高い基板受容構成部品を設計できないことによって損なわれてしまう可能性がある。
[00155]図１１Ｅ〜図１１Ｆは、基板を処理チャンバ５３２内へ移送する際のマルチステップ式移送動作を図示している。一実施形態では、このマルチステップ式移送動作を、基板を処理チャンバ５３２内へ移送する（図１１Ｅ）、あるいは処理チャンバから移送する（図１１Ｆ）ために使用できる３つの移送経路（経路Ｐ１〜Ｐ３）に分割している。この構成は、移送プロセス中に単軸制御を可能な限り使用することによって、移送プロセス中に基板とロボットアセンブリ１１が経験する高い加速を低減し、さらに、ロボット動作の複雑性を減少させる上で特に有効である。ロボットが経験した高い加速はロボットアセンブリ内に振動を生成でき、移送プロセスの位置決め精密性、ロボットアセンブリの信頼性、さらに恐らくはロボットブレード上での基板の動作に影響を及ぼしかねない。ロボットアセンブリ１１が経験する高い加速が生じる１つの原因は、基板の移送に調整した動作を使用する際に生じると考えられている。本明細書で使用している用語「調整した動作」とは、基板を或る地点から別の地点へ移動させる、同時に発生させた２本またはこれ以上の軸（例えば、移送ロボットアセンブリ８６、水平動作アセンブリ９０、垂直動作アセンブリ９５）の動作を説明するものである。
[00156]図１１Ｅは、処理チャンバ５３２内に見られる基板受容構成部品５３２Ａへ基板を移送するために使用する、３つの移送経路マルチステップ移送動作を図示している。マルチステップ移送第１動作プロセスを実行する前に、一般的に、移送ロボットアセンブリ８６がスタート位置（図１１ＥのＳＰ）に位置決めされるが、これには、基板を、垂直動作アセンブリ９５構成部品を使用して所望の垂直方位（ｚ方向）へ、および、水平動作アセンブリ９０構成部品を使用して所望の水平位置（ｘ方向）へ移動させる必要があり得る。１つの態様では、基板は、スタート位置に着くと、次に、移送ロボットアセンブリ８６、水平動作アセンブリ９０およびシステム制御装置１０１を使用して、経路Ｐ１に沿って最終位置（ＦＰ）へと移動される。別の態様では、基板は、減数した制御軸、例えば１本のみの制御軸を使用して、経路Ｐ１に沿って位置決めされる。例えば、１本の制御軸の使用は、ロボットブレードおよび基板を動作させ、制御装置１０１と通信している移送ロボットアセンブリ８６を制御することで可能になる。この構成では、単軸を使用することにより、基板またはロボットブレードの動作の制御を大幅に単純化し、スタート位置から中間位置までの移動時間を短縮することができる。マルチステップ移送動作プロセスにおける次のステップでは、次に、垂直動作アセンブリ９５構成部品を使用してＺ方向に移動することで、または基板受容構成部品アクチュエータ（図示せず）を使用して基板受容構成部品５３２Ａを垂直方向に移動することで、基板を、リフトピンまたは他の基板支持構成部品（例えば、図１１Ａの要素５３２Ａ）のようなプロセスチャンバ基板受容構成部品へ移送する。１つの態様では、図１１Ｅ、図１１Ｆに示すように、移送ロボットアセンブリ８６は、基板をＸおよびＹ方向と平行した平面上で、経路Ｐ１およびＰ３で図示したとおりに基板Wを平行移動させるように適合されている。
[00157]基板をプロセスチャンバ受容構成部品へ移送した後、次にロボットブレードを経路Ｐ２、Ｐ３を追随して引き込むことができる。いくつかの場合において、経路Ｐ２では、移送ロボットアセンブリ８６と水平動作アセンブリ９０の間に調整した動作を介入させることにより、ロボットブレード８７が処理チャンバ５３２から引き込まれている最中に基板支持構成部品５３２Ａにぶつからないようにする必要がある。１つの態様では、図１１Ｅに示すように、ロボットブレード８７の基板支持範囲の中心の動作を示す経路Ｐ２は、最終位置（ＦＰ）から、最終位置とエンドポイント（ＥＰ）位置の間のいずれかの中間点（ＩＰ）まで延びた直線経路である。一般的に、この中間点は、ロボットブレードが、単純化または加速化された動作で経路Ｐ３に沿ってエンドポイント点位置まで移動される際に、任意のチャンバ構成部品と接触しないくらい十分な距離を保って引き込まれた点である。１つの態様では、ロボットブレードが中間点位置に到達すると、次に移送ロボットアセンブリ８６、水平動作アセンブリ９０およびシステム制御装置１０１を使用して、経路Ｐ３に沿ってエンドポイントへ基板が移動される。１つの態様では、１本の制御軸、例えば制御装置１０１と通信している移送ロボットアセンブリ８６の動作を使用して、基板をエンドポイント（ＥＰ）に位置決めする。この構成では、単軸を使用することで、動作制御を大幅に単純化でき、中間点（ＩＰ）からエンドポイント（ＥＰ）位置までの移動に要する時間を短縮できる。
[00158]図１１Ｆは、処理チャンバ５３２内に見られる基板受容構成部品５３２Ａから基板を除去するために使用される、３つの移送経路マルチステップ移送動作を図示している。図１１Ｆに示したマルチステップ移送動作プロセスを実行する前に、一般的に移送ロボットアセンブリ８６をスタート位置（図１１ＦのＳＰ）に位置決めする。この場合、基板を、垂直動作アセンブリ９５構成部品を使用して所望の垂直方位（ｚ方向）へ、また、水平動作アセンブリ９０構成部品を使用して所望の水平位置（ｘ方向）へ移動する必要があるかもしれない。１つの態様では、基板はスタート位置に到達すると、次に移送ロボットアセンブリ８６、水平動作アセンブリ９０およびシステム制御装置１０１を使用して、経路Ｐ１に沿って中間位置（ＩＰ）へ移動される。一般的に、中間点とは、ロボットブレードが、単純化および加速された動作で経路Ｐ１に沿って中間点へ移動される際に、任意のチャンバ構成部品とも接触しない所まで挿入される点である。別の態様では、基板を、減数した制御軸、例えば１本のみの制御軸により、経路Ｐ１に沿って位置決めする。例えば、１本の制御軸の使用は、制御装置１０１と通信している移送ロボットアセンブリ８６を制御して、ロボットブレードおよび基板を動作させることで可能となる。この構成では、単軸の使用によって、基板またはロボットブレード動作の制御を大幅に単純化でき、スタート地点から中間位置までの移動時間を短縮できる。
[00159]基板を中間位置へ移送した後に、ロボットブレードを、次に経路Ｐ２を追随してチャンバ内にさらに挿入することができる。いくつかの場合において、経路Ｐ２では、移送ロボットアセンブリ８６および水平動作アセンブリ９０の間に調整した動作を介入させて、ロボットブレード８７が処理チャンバ５３２内へ延長される際に、基板支持構成部品５３２Ａにぶつからないようにする必要がある。１つの態様では、図１１Ｆに示すように、ロボットブレード８７の基板支持範囲の中心の動作を示す経路Ｐ２は、中間点（ＩＰ）からさ最終位置（ＦＰ）まで延びた直線経路である。ロボットブレードを最終位置に位置決めしたら、次に、垂直動作アセンブリ９５を使用してＺ方向に移送ロボットアセンブリ８６を移動することで、または、基板受容構成部品アクチュエータ（図示せず）を使用して基板受容構成部品５３２Ａを垂直に移動することで、プロセスチャンバ基板受容構成部品５３２Ａから基板を除去する。
[00160]プロセスチャンバ受容構成部品から基板を除去した後、次に、ロボットブレードは経路Ｐ３を追随して引き込まれ得る。いくつかの場合において、経路Ｐ３では、移送ロボットアセンブリ８６および水平動作アセンブリ９０の間に、調整した動作の介入を必要とする可能性がある。１つの態様では、基板は、例えば制御装置１０１と通信している移送ロボットアセンブリ８６の動作による、１本のみの制御軸を使用して、エンドポイント（ＥＰ）に位置決めされる。この構成では、単軸の使用により、動作制御を大幅に単純化でき、最終地点（ＦＰ）からエンドポイント（ＥＰ）位置までの移動に要する時間を短縮できる。１つの態様では、図１１Ｆに示すように、ロボットブレード８７の基板支持範囲の中心の動作を示す経路Ｐ３は、最終位置（ＦＰ）からエンドポイント（ＥＰ）のいずれかの位置まで延びた非直線経路である。
単軸ロボットアセンブリ
[00161]図１０Ｄおよび図１１Ｇ〜図１１Ｉは、ロボットアセンブリ１１の別の実施形態を図示している。このロボットアセンブリ１１の実施形態では、移送ロボットアセンブリ８６Ａは、基板をクラスタツール１０内の第２プロセスチャンバ５３２の所望の位置へ移送および位置決めする単軸接合部３０６（図１０Ｄ）構成である。この単軸接合部３０６は、一般的に、モータ３０７（図１０Ｄ）およびロボットブレード８７を含有しており、これらは、モータ３２０の回転動作によりロボットブレード８７が回転するように接続している。この構成の利点は、ロボット構成部品を、移送プロセス中に別のロボットが占有する可能性のあるスペース内へ延長させる機会を低減しながら、その一方で、複雑性を低減し、よりコスト効率的となった、ブレード８７を制御する単軸のみを使用して、基板をクラスタツール内の所望の位置へ移送するロボットの能力である。
[00162]図１０Ｄは、一般的に、モータ３０７、支持板３２１およびロボットブレード８７を含有した単軸接合部３０６の側断面図である。これらのモータ、支持板、ロボットブレードはモータ３０７に接続している。一実施形態では、図１０Ｄに示すように、ロボットブレード８７は第１滑車システム３５５に接続している。第１滑車システム３５５は、モータ３２０に取り付けられた第１滑車３５８と、ロボットブレード８７に取り付けられた第２滑車３５６と、第１滑車３５８を第２滑車３５６に接続するためのベルト３５９とを有する。この構成では、モータ３０７がロボットブレード８７を回転できるように、第２滑車３５６が、ベアリング３５４Ａにより支持板３２１に取り付けた旋回部３６４上に搭載されている。単軸接合部３０６の一実施形態では、ロボット構成部品の数を低減し、ロボットアセンブリコストと複雑性を低減し、構成部品を第１滑車システム３５５内に維持する必要性を低減するために、ロボットブレード８７がモータ３０７に直接結合している。単軸接合部３０６は、単純化した動作制御システムおよび、これによって向上したロボットおよびシステムの信頼性のために利点を有する。
[00163]図１１Ｇ〜図１１Ｊは、単軸接合部３０６タイプの移送ロボットアセンブリ８６の平面図であり、基板が処理チャンバ５３２内へ移送される際の、様々な移送ロボットアセンブリ８６構成部品の位置を位置決めする時間（例えば、アイテムＴ０〜Ｔ２）における多数の連続スナップショットを示すことにより、単軸接合部３０６の動作を図示している。図１１Ｇを参照すると、時間Ｔ０にて、移送ロボットアセンブリ８６は、一般的に、垂直動作アセンブリ９５構成部品を使用して所望の垂直方位（ｚ方向）に、さらに、水平動作アセンブリ９０構成部品を使用して所望の水平位置（ｘ方向）に位置決めされる。図１１Ｃに示すＴ０におけるロボットの位置を、本明細書ではスタート位置（上述したアイテムＳＰ）と呼ぶ。図１１Ｈを参照すると、時間Ｔ１にて、ロボットブレード８７が旋回点Ｖ１周囲で旋回することでロボットブレード８７が回転し、これと同時に、システム制御装置１０１が移送ロボットアセンブリ８６の位置をｘ方向に調整する。図１１を参照すると、時間Ｔ２にて、基板を処理チャンバ５３２内の所望の最終位置（アイテムＦＰ）または受け渡し位置に配置するために、ロボットブレード８７が所望の角度へ回転し、ロボットアセンブリが所望のｘ方向位置に位置決めされている。また、上述の図１１Ｄも、単軸接合部３０６を使用して基板を処理チャンバ５３２内の所望の位置へ移送するために使用できる、利用可能な経路Ｐ１〜Ｐ３の数例を図示している。基板をプロセスチャンバ受容構成部品へ移送した後、次に、ロボットブレードを、上述したステップと逆行するステップを追随して引き込むことができる。
水平動作アセンブリ
[00164]図１２Ａは、ｙ方向と平行する平面に沿って取った水平動作アセンブリ９０の一実施形態の断面図を図示している。図１２Ｂは、水平動作アセンブリ９０の長さを中心に向かって縮小したロボットアセンブリ１１の一実施形態の側断面図である。水平動作アセンブリ９０は、一般的に、囲壁４６０、アクチュエータアセンブリ４４３およびスレッド搭載部４５１を含有している。一般的に、アクチュエータアセンブリ４４３は、少なくとも１つの水平直線滑動アセンブリ４６８および動作アセンブリ４４２を含有する。垂直動作アセンブリ９５は、スレッド搭載部４５１を介して水平動作アセンブリ９０に取り付けられている。スレッド搭載部４５１は、水平動作アセンブリ９０が垂直動作アセンブリ９５を位置決めする際に作成された様々な負荷を支持する構造部品である。一般的に、水平動作アセンブリ９０は２個の水平直線スライドアセンブリ４６８を含有しており、これらのそれぞれは直線レール４５５と、ベアリングブロック４５８と、スレッド搭載部４５１および垂直動作アセンブリ９５の重量を支持するための支持搭載部４５２とを含有している。この構成によって、垂直動作アセンブリ９５を、水平動作アセンブリ９０の長さに沿って滑らかかつ精密に並進させることが可能になる。直線レール４５５とベアリングブロック４５８は、当分野で周知の直線ボールベアリング滑動部または従来の直線案内部であってもよい。
[00165]図１２Ａ〜図１２Ｂを参照すると、動作アセンブリ４４２は、一般的に、スレッド搭載部４５１と、水平ロボットアクチュエータ３６７（図１０Ａおよび図１２Ａ）と、駆動ベルト４４０と、さらに、垂直動作アセンブリ９５の位置を水平動作アセンブリ９０の長さに沿って制御するように適合した２つ以上の駆動ベルト滑車４５４Ａとを含有している。一般的に、駆動ベルト４４０はスレッド搭載部４５１に（例えば、接着、ボルト留めまたはクランプ留めによって）取り付けられて、水平動作アセンブリ９０の長さに沿って走行する連続ループを形成し、水平動作アセンブリ９０の両端部において、２つ以上の駆動ベルト滑車４５４Ａによって支持されている。図１２Ｂは、４個の駆動ベルト滑車を有する一構成を図示している。一実施形態では、滑車４５４Ａの回転動作が、垂直動作アセンブリ９５に取り付けられた駆動ベルト４４０とスレッド搭載部４５１を、水平直線滑動アセンブリ４６８に沿って移動できるようにするために、水平ロボットアクチュエータ３６７が駆動ベルト滑車４５４Ａの１つに取り付けられている。一実施形態では、ロボットを水平直線滑動アセンブリ４６８に対して移動するように適合された、水平ロボットアクチュエータ３６７は直接駆動型の直線無ブラシサーボモータである。
[00166]囲壁４６０は、一般的に基部４６４、１つ以上の外壁４６３および囲壁頂部板４６２を含有している。囲壁４６０は、安全性と汚染除去の理由で、水平動作アセンブリ９０内の構成部品をカバーおよび支持するように適合されている。機械構成部品がローリング、滑動または相互接触することで粒子が生成されるため、基板がクラスタツール１０を通って移送されている間に、水平動作アセンブリ９０内の構成部品が基板表面を汚染しないようにすることが重要である。そのため、囲壁４６０は包囲された領域を形成し、囲壁４６０内で生成された粒子が基板表面へと向かう機会を最小化する。微粒子汚染は装置生産性と、さらにクラスタツールのＣｏＯに直接影響を及ぼす。
[00167]囲壁頂部板４６２は複数の溝４７１を含有しており、この溝により、水平直線滑動アセンブリ４６８内の複数の支持搭載部４５２が囲壁頂部板４６２を通って延び、スレッド搭載部４５１に接続することができる。１つの態様では、溝４７１の幅（ｙ方向への開口サイズ）は、粒子が水平動作アセンブリ９０の外部へ向かう機会を最小化するサイズになっている。
[00168]囲壁４６０の基部は、スレッド搭載部４５１と垂直動作アセンブリ９５０の重量により作成された負荷と、垂直動作アセンブリ９５の動作により作成された負荷支持するように設計された構造部材である。１つの態様では、基部４６４はさらに、水平動作アセンブリ９０の長さに沿って位置決めされた複数の基部溝４６４Ａを含有している。これらの基部溝４６４Ａによって囲壁頂部板４６２の溝４７１に空気が流入し、基部溝４６４Ａを介して囲壁から流出し、クラスタツール基部１０Ａ内に形成された溝１０Ｂから排出されることが可能となる。クラスタツール１０の一実施形態では、クラスタツール基部１０Ａを全く使用しておらず、従って、水平動作アセンブリ９０と処理ラックを、内部にクラスタツール１０が設置される領域の床の上に位置決めすることができる。１つの態様では、囲壁支持部４６１を使用して、基部４６４をクラスタツール基部１０Ａまたは床よりも上に位置決めすることで、空気が水平動作アセンブリ９０を通るための、規制されない均一な流路が提供される。１つの態様では、囲壁支持部４６１はさらに、従来の振動ダンパとして作用するように適合されていてもよい。環境制御アセンブリ１１０またはクリーンルーム環境によって作成され、囲壁を１方向、好ましくは下方へ流れる空気の流れによって、囲壁４６０内部で生成された粒子が基板表面へ向かう可能性の低減が促進される。１つの態様では、囲壁の頂部板４６２に形成された溝４７１および基部溝４６４Ａは、環境制御アセンブリ１１０から流れて来た空気の容量を規制し、囲壁頂部板４６２の外部と囲壁４６０の内部領域の間で少なくとも０．１”ｗｇの圧力降下が達成されるように設計されている。１つの態様では、囲壁４６０の中央領域は、内壁４６５を使用して、この領域を水平動作アセンブリの他の部分から隔離するように形成されている。内壁４６５を追加することで、囲壁４６０内に流入する空気の再循環が最小化され、また、この内壁４６０は空気流案内特徴として機能する。
[00169]図１２Ａおよび図１３Ａを参照すると、囲壁４６０の１つの態様では、駆動ベルトは、駆動ベルト４４０と、囲壁頂部板４６２内に形成された駆動ベルト溝４７２との間に小さな間隙を形成するように位置決めされている。この構成は、囲壁４６０内で生成された粒子が囲壁４６０外部へ向かわないようにする上で有利であり得る。
[00170]図１２Ｃを参照すると、囲壁４６０の別の１つの態様では、ファンユニット４８１が基部４６４に取り付けられてもよく、基部４６４内に形成された基部溝４６４Ａを介して囲壁４６０内部から空気を引き出すように適合されてもよい。別の局面では、ファンユニット４８１が、微粒子を含有した空気をフィルタ４８２に通して押し出すことにより、この空気がクラスタツール基部１０Ａまたは床を通って排出される前に（アイテム「Ａ」を参照）粒子を除去する。この構成では、ファンユニット内に含有されたファン４８３は、囲壁４６０内で負圧を作成することで、囲壁の外部から内部へ空気が引き込まれ、これにより囲壁４６０内で生成された粒子が外部へ漏出する可能性を制限できるように設計されている。一実施形態では、フィルタ４８２は、生成された微粒子を空気から除去することができるＨＥＰＡタイプまたは他タイプのフィルタである。１つの態様では、溝４７１の長さと幅、およびファン４８３のサイズは、囲壁４６０の外部の１地点と内部の１地点との間における圧力降下が約０．０２水柱インチ（〜５Ｐａ）と約１水柱インチ（〜２５０Ｐａ）の間となるように選択される。
[00171]水平動作アセンブリ９０の一実施形態では、水平動作アセンブリ９０内部で生成された粒子が基板へ向かわないようにするために、シールドベルト４７９が溝４７１をカバーするように位置決めされている。この構成では、シールドベルト４７９が、水平動作アセンブリ９０の長さに沿って走行する連続ループを形成しており、さらに、シールドベルト４７９と囲壁頂部板４６２の間に形成される空き範囲が可能な限り小さくなるように、溝４７１内に位置決めされている。一般的に、シールドベルト４７９は、水平動作アセンブリ９０の長さに沿って走行し、水平動作アセンブリ９０の端部で２つ以上の駆動ベルト滑車（図示せず）によって支持される連続ループを形成するために、支持搭載部４５２に（例えば接着、ボルト留め、またはクランプ留めにより）取り付けられている。図１２Ｃに図示したこの構成では、シールドベルト４７９を、溝４７１（図示せず）の高さにおいて支持搭載部４５２に取り付けてもよく、水平動作アセンブリ９０を通り、基部４６４内部に機械工作されたチャネル４７８内へ入って輪となってもよく、これによって連続ループが形成されてもよい。こうしてシールドベルト（１つ以上）４７９が水平動作アセンブリ９０の内部領域を包囲する。
垂直動作アセンブリ
[00172]図１３Ａ〜図１３Ｂは、垂直動作アセンブリ９５の一実施形態を図示している。図１３Ａは、様々な設計態様を図示した垂直動作アセンブリ９５の平面図である。一般的に、水平動作アセンブリ９５は垂直支持部５７０、垂直アクチュエータアセンブリ５６０、ファンアセンブリ５８０、支持板３２１および垂直囲壁５９０を含有している。一般的に垂直支持部５７０は、スレッド搭載部４５１にボルト留め、溶接、または搭載された構造部材であり、垂直動作アセンブリ９５内に見られる様々な構成部品を支持するように適合されている。
[00173]一般的に、ファンアセンブリ５８０はファン５８２およびファン５８２と流体連通したプレナム領域５８４を形成する管５８１とを含有している。ファン５８２は、一般的に何らかの機械手段、たとえば回転ファンブレード、移動型蛇腹、移動型ダイヤフラム、または移動型高精度機械ギアを使用して空気を動作させるように適合された装置である。ファン５８２は、管５８１および内部領域５８６内に形成された複数の溝５８５と流体連通しているプレナム領域５８４内に負圧を作成することで、囲壁５９０の外部に関連して囲壁５９０の内部領域５８６に負圧を引き入れるように適合されている。１つの態様では、溝５８５は円形、楕円形あるいは長方形であってもよく、これらの個数、サイズおよび分布は、垂直動作アセンブリ９５の全ての範囲から空気を均等に引き入れるように設計されている。１つの態様では、また、内部領域５８６は、システム制御装置１０１によって、様々なロボットハードウェアアセンブリ８６と垂直動作アセンブリ９５構成部品の構成部品との間での信号を移送するために使用する複数のケーブル（図示せず）を収容するように適合することもできる。１つの態様では、ファン５８２は、水平動作アセンブリ９０の内部領域５８６から中央領域４３０へ除去された空気を送出するように適合されており、中央領域にて、空気は次に基部溝４６４Ａを介して水平動作アセンブリ９０から一掃される。
[00174]一般的に垂直アクチュエータアセンブリ５６０は、垂直モータ５０７（図１２Ａおよび図１３Ｂ）、滑車アセンブリ５７６（図１３Ｂ）、および垂直滑動アセンブリ５７７を含有している。垂直滑動アセンブリ５７７は、一般的に、滑車アセンブリ５７６の垂直支持部５７０および動作ブロック５７２に取り付けられた直線レール５７４およびベアリングブロック５７３を含有している。垂直滑動アセンブリ５７７は、ロボットハードウェアアセンブリ８５を案内し、滑らかで精密な並進を提供するように、さらに、ロボットハードウェアアセンブリ８５が垂直動作アセンブリ９５の長さに沿って動作したことで作成された負荷の重量を支持するように適合されている。直線レール５７４とベアリングブロック５７３は、直線ボールベアリング滑動部、精密なシャフト案内システム、または従来の直線案内部であってもよい。これらは全て当分野で周知である。典型的な直線ボールベアリング滑動部、精密なシャフト案内システム、または従来の直線案内部は、ＳＫＦ ＵＳＡ Ｉｎｃ．、またはペンシルバニア州アーウィンにあるパーカー・ハニフィン社（Ｐａｒｋｅｒ Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のディーダル部（Ｄａｅｄａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）より購入可能である。
[00175]図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、一般的に、滑車アセンブリ５７６は駆動ベルト５７１、動作ブロック５７２および２つ以上の滑車５７５（例えば要素５７５Ａおよび５７５Ｂ）を含有しており、これらは垂直支持部５７０および垂直モータ５０７に回転的に取り付けられているため、支持板（例えば図１３Ｂの要素３２１Ａ〜３２１Ｂ）、さらにロボットハードウェアアセンブリ８５を垂直動作アセンブリ９５の長さに沿って位置決めすることができる。一般的に、駆動ベルト５７１は、垂直動作アセンブリ９５の長さに沿って走行する連続ループを形成するために、（例えば、接着、ボルト留め、またはクランプ留めによって）動作ブロック５７２に取り付けられており、また、垂直動作アセンブリ９５の端部において、２つ以上の駆動ベルト滑車５７５（例えば、要素５７５Ａおよび５７５Ｂ）によって支持されている。図１３Ｂは、２個の駆動ベルト滑車５７５Ａ〜Ｂを有する１つの構成を図示している。１つの態様では、垂直モータ５０７が駆動ベルト滑車５７５Ｂの１つに取り付けられているため、滑車５７５Ｂの回転動作により、駆動ベルト５７１と支持板（１つ以上）、さらにロボットハードウェアアセンブリ８５が垂直直線滑動アセンブリ５７７に沿って移動することができる。一実施形態では、垂直モータ５０７は直接駆動無ブラシサーボモータであり、ロボットハードウェアアセンブリ８５を垂直滑動アセンブリ５７７に関連して移動させるように適合されているため、駆動ベルト５７１および２つ以上の滑車５７５が不要となる。
[00176]一般的に、垂直囲壁５９０は１つ以上の外壁５９１、囲壁頂部５９２（図９Ａ）および溝５９３（図９Ａ、図１２Ａおよび図１３Ａ）を含有している。垂直囲壁５９０は、安全性および汚染除去の理由で、垂直動作アセンブリ９５内の構成部品をカバーするように適合されている。１つの態様では、垂直囲壁５９０は垂直支持部５７０に取り付けられ、これによって支持されている。ローリング、滑動または相互接触する機械構成部品によって粒子が生成されるので、垂直動作アセンブリ９５内の構成部品が、クラスタツール１０を通って移送中の基板の表面を汚染しないことが重要である。そのため、囲壁５９０は、囲壁５９０内で生成された粒子が基板表面へ向かう機会を最小化する封鎖領域を形成する。微粒子汚染は、クラスタツールの装置生産性、さらにこれによりＣｏＯに直接悪影響を及ぼす。そのため、１つの態様では、スロット５９３のサイズ（即ち長さおよび幅）および／またはファン５８２のサイズ（例えば流量）は、垂直動作アセンブリ９５から逃げることができる粒子の数を最小化するように構成される。１つの態様では、溝５９３の長さ（Ｚ方向）と幅（Ｘ方向）と、ファン５８２のサイズは、外壁５９１外部の或る地点と、内部領域５８６との間に作成される圧力降下が約０．０２水柱インチ（〜５Ｐａ）〜約１水柱インチ（〜２５０Ｐａ）の間となるように選択される。１つの態様では、溝５９３の幅は約０．２５〜約６インチである。
[00177]本明細書で説明した実施形態は、一般的に、最下垂直位置に到達するべく元の状態に戻すために折り畳み、入れ子式はめ込み、または引き込みを行う必要がある構成部品を使用してロボット構成部品を上昇させるように適合された従来技術の設計にかけて利点を有する。垂直動作構成部品の妨害のために、ロボットの最下位置が、元の状態に戻すために折り畳み、入れ子式はめ込み、または引き込みを行う必要がある垂直動作構成部品のサイズと方位によって制限されることで問題が生じる。最大限にまで引き込んだ状態にある従来技術の垂直動作構成部品の位置は、最下ロボット位置は引き込み状態にある構成部品の高さによって制限されるという事実から、「デッドスペース」または「確実な高さ」としばしば呼ばれる。一般的に１つ以上の移送ロボットアセンブリ８６の基部がこれの下で垂直動作アセンブリ９６内の構成部品によって支持されておらず、そのため、最下位置は直線レール５７４の長さおよびロボットハードウェアアセンブリ８５構成部品のサイズによってのみ制限されるため、本明細書で説明した実施形態はこの問題を回避することができる。一実施形態では、図１３Ａ〜図１３Ｂに図示するように、ロボットアセンブリは、片持ち梁方式で、垂直滑動アセンブリ５７７に搭載した支持板３２１によって支持されている。支持板３２１およびロボットハードウェアアセンブリ８５の方位を調整して、垂直動作アセンブリ９５の所望の構造硬性および／または所望の垂直打撃を達成するように適合できるため、図１０Ｃ〜図１０Ｅに示した支持板３２１の構成および、ロボットハードウェアアセンブリ８５内の構成部品の構成は、本明細書で説明した本発明の範囲を制限することを意図しない。
[00178]本明細書で説明した垂直動作アセンブリ９５の実施形態はさらに、垂直滑動アセンブリ５７７に沿って動作を拘束することで、ロボットハードウェアアセンブリ８５の動作の正確性および／または精密性が向上するため、例えば元の状態に戻るために折り畳み、入れ子式はめ込み、または引き込みを行う必要がある従来技術の垂直動作設計にかけて利点となる。そのため、本発明の１つの態様では、ロボットハードウェアアセンブリの動作は、構成部品が垂直動作アセンブリ９５の長さに沿って移動する際にこれに構造的硬性および位置精密性を提供する硬質な部材（たとえば垂直滑動アセンブリ５７７）によって常に案内される。
２個の水平動作アセンブリを設けた構成
[00179]図１４Ａは、先の図１〜図６に示した１つ以上のロボットアセンブリ１１Ａ〜Ｈとしての使用が可能な２個の水平動作アセンブリ９０を使用したロボットアセンブリ１１の一実施形態を図示している。この構成では、一般的に、ロボットアセンブリ１１はロボットハードウェアアセンブリ８５、垂直動作アセンブリ９５、２個の水平ロボットアセンブリ９０（例えば要素９０Ａおよび９０Ｂ）を含有している。そのため、システム制御装置１０１から送信されたコマンドに従って、ロボットハードウェアアセンブリ８５、垂直ロボットアセンブリ９５および水平ロボットアセンブリ９０Ａ〜Ｂを協働させることにより、基板を所望のｘ、ｙ、ｚ位置に位置決めすることができる。この構成の１つの利点は、移送方向（ｘ方向）に沿って垂直動作アセンブリ９５がダイナミック動作を実施している最中にロボットアセンブリ１１構造の硬性を拡張でき、これにより動作中により高い加速が得られ、基板移送時間が向上することである。
[00180]１つの態様では、垂直動作アセンブリ９５、上方水平動作アセンブリ９０Ｂおよび、下方水平動作アセンブリ９０Ａ内に見られる構成部品は、上述したものと同じ基本構成部品を含有しているため、適切な箇所には同様の符号を使用する。１つの態様では、垂直動作アセンブリ９５は、水平動作アセンブリ９０Ａおよび９０Ｂのそれぞれの内部に維持されている動作アセンブリ４４２を使用して、ｘ方向に沿って位置決めされた下方スレッド搭載部４５１Ａと上方スレッド搭載部４５１Ｂに接続している。ロボットアセンブリ１１の別の実施形態では、水平動作アセンブリの一方の（例えば要素９０Ａ）と他方水平動作アセンブリ（例えば要素９０Ｂ）に搭載された単一動作アセンブリ４４２が、垂直動作アセンブリ９５の一端を案内する支持部としてのみ作用する。
基板のグループ化
[00181]電子装置製造業者は、市場にてより競合的となり、所有コスト（ＣｏＯ）を低減する努力において、プロセスシーケンスおよびチャンバ処理時間を最適化しようと多大な時間を費やし、クラスタツール構築制限とチャンバ処理時間が設定された状態で可能な限り最大の基板スループットを達成しようと試みてきた。チャンバ処理時間が短く、処理ステップ数が多いプロセスシーケンスでは、基板処理に要する時間の大部分が、基板を様々な処理チャンバ間で移送するプロセスにかかってしまう。クラスタツール１０の一実施形態では、２枚以上の基板を１グループとしてグループ化し、このグループ単位で移送および処理を行うことでＣｏＯを低減させている。この平行処理形式によりシステムスループットが増加し、基板を処理チャンバ間で移送するためにロボットが行う動作数が低減することで、ロボットの疲労が低減し、システムの信頼性が向上する。
[00182]クラスタツール１０の一実施形態では、前端ロボットアセンブリ１５、ロボットアセンブリ１１（例えば、図１〜図６の要素１１Ａ、１１Ｂなど）、および／または後部ロボットアセンブリ４０は、基板の平行処理によりシステムスループットを向上させるために、基板を２枚以上のグループで移送するように適合できる。例えば、１つの態様では、ロボットハードウェアアセンブリ８５は、複数の処理チャンバから１つ以上の基板を取り上げて、これを次の複数の処理チャンバ内へ基板を移送および堆積するために使用される、独立的に制御可能な複数の移送ロボットアセンブリ８６Ａおよび８６Ｂ（図１０Ｂ）を有する。別の態様では、各移送ロボットアセンブリ８６（たとえば、８６Ａまたは８６Ｂ）は、複数の基板を個別に取り上げる、移送する、そして降荷するように適合されている。この場合、例えば、２個の移送ロボットアセンブリ８６を有するロボットハードウェアアセンブリ８５は、第１ブレード８７Ａを使用して第１処理チャンバから基板「Ｗ」を取り上げ、次にこれを第２処理チャンバへ移動し、第２ブレード８７Ｂを使用して基板を取り上げることで、グループ化した基板の移送と降荷を可能にしている。
[00183]ロボットアセンブリ１１の一実施形態では、図１５Ａに図示しているように、ロボットハードウェアアセンブリ８５は、少なくとも１つの移送ロボットアセンブリ８６を有する２個のロボットハードウェアアセンブリ８５（例えば、要素８５Ａおよび８５Ｂ）を含有し、上記移送ロボットアセンブリ８６は所望の距離またはピッチ（要素「Ａ」）で離間しており、また、２個の異なる処理チャンバから基板の取り上げまたは降荷を同時に行うように適合されている。２個のロボットハードウェアアセンブリ８５間におけるこの間隔またはピッチＡは、処理ラックの１個に搭載された２個の処理チャンバ間の間隔を関連付けし、ロボットアセンブリ１１が２個の処理チャンバに同時にアクセスできるように構成されている。したがって、この構成は、２枚以上の基板を１グループとして移送できるため、基板スループットとクラスタツールの信頼性を向上させる上で特に有利である。
ロボットブレードハードウェア構成
[00184]図１６Ａ〜図１６Ｄは、ロボットアセンブリ１１を使用して基板「Ｗ」をクラスタツール１０にかけて移送する際に、基板を支持および維持するために、本明細書で説明した実施形態のいくつかと共に使用できるロボットブレードアセンブリ９００の一実施形態を図示している。一実施形態では、ロボットブレードアセンブリ９００は、ブレード８７を交換するように適合できるため、ブレード基部９０１内に形成された接続点（要素「ＣＰ」）において、図１０Ａ〜図１０Ｅに図示した第１滑車システム３５５構成部品または第２滑車システム３６１構成部品と結合できる。本発明のロボットブレードアセンブリ９００は、移送プロセス中に基板が経験する加速によって基板位置がロボットブレードアセンブリ９００上の既知の位置から移動してしまわないように、基板「Ｗ」を保持、「掴持」、拘束するように適合されている。移送プロセス中に基板が移動することで粒子が生成され、ロボットにより基板設置の正確性と繰り返し可能性が低減する。最悪の場合には、加速のためにロボットブレードアセンブリ９００が基板を落としてしまう可能性もある。
[00185]基板が経験する加速は、水平半径方向加速成分、水平軸方向加速成分、垂直加速要素の３つの成分に分割することができる。基板が経験する加速は、クラスタツール１０にかけての動作中に基板がＸ、Ｙ、Ｚ方向に加速あるいは減速される際に生成される。図１６を参照すると、水平半径方向加速成分と水平軸方向加速成分を力ＦＡ、ＦＲとしてそれぞれ示している。経験される力は、基板の加速から、基板とロボットブレードアセンブリ９００構成部品との間に作成された任意の摩擦力を減算した基板時間の質量に関連している。上述した実施形態では、半径方向への加速は、移送ロボットアセンブリ８６が基板をある位置へと回転させる際に一般的に作成され、また、いずれかの方向（即ち＋Ｙ、−Ｙ方向）に作用することができる。一般的に、軸方向への加速は、基板をＸ方向に位置決めする際に、水平動作アセンブリ９０によって、および／または移送ロボットアセンブリ８６の水平動作によって作成され、また、いずれかの方向（即ち、＋Ｘまたは−Ｘ方向）に作用することができる。一般的に、垂直加速は、垂直動作アセンブリ９５が基板をＺ方向に位置決めする際に作成され、いずれかの方向（即ち、＋Ｚまたは−Ｚ方向）に、あるいは片持ち梁によって誘発した構造振動において作用することができる。
[00186]図１６Ａは、基板「Ｗ」を支持するように適合されたロボットブレードアセンブリ９００の一実施形態の略平面図である。ロボットブレードアセンブリ９００は、一般的に、ブレード基部９０１、アクチュエータ９１０、ブレーキ機構９２０、位置センサ９３０、クランプアセンブリ９０５、１つ以上の反応部材９０８（例えばこれの１つを図示）、１つ以上の基板支持構成部品９０９を含有している。クランプアセンブリ９０５は、一般的に、クランプ板９０６と、クランプ板９０６上に搭載された１つ以上の接触部材９０７（即ち、図１６Ａに示した２個の接触部材）とを含有している。クランプ板９０６、接触部材９０７、反応部材９０８、ブレード基部９０１は、金属（例えばアルミニウム、ニッケルコートしたアルミニウム、ＳＳＴ）、セラミック材料（例えば炭化ケイ素）、移送中にロボットブレードアセンブリ９００が経験する加速（例えば１０〜３０ｍ／ｓ２）に高い信頼性で耐えることができ、基板との相互作用によって粒子を生成あるいは引き起こすことのないプラスチック材料から作られていてもよい。図１６Ｂは、図１６Ａに示したロボットブレードアセンブリ９００の側部略断面であり、ロボットブレードアセンブリ９００の中心にかけて切断されている。明瞭化の目的で、ブレーキアセンブリ９３０は維持しながら、図１６Ｂの断面平面の後ろに位置決めされている構成部品（例えば接触部材９０７）を除外している。
[00187]図１６Ａ、図１６Ｂを参照すると、基板「Ｗ」は使用時に、アクチュエータ９１０によりクランプアセンブリ９０５内の接触部材９０７を介して基板「Ｗ」へ送出された維持力（Ｆ１）によって、反応部材９０８の維持面９０８Ｂに対して押圧される。１つの態様では、接触部材９０７は、基板「Ｗ」の縁「Ｅ」を維持面９０８Ｂと接触し、これを強制押圧するように適合されている。１つの態様では、保持力は約０．０１〜３キログラムフォース（ｋｇｆ）であってもよい。一実施形態では、図１６Ａに示すように、接触部材９０７を角度距離「Ａ」で離間させて分布させることで、ロボットアセンブリ１１が基板を移送する際に、基板に軸方向および半径方向への支持を提供することが望ましい。
[00188]ロボットブレードアセンブリ９００を使用して高い信頼性で基板をクラスタツール１０にかけて移送するために基板を拘束するプロセスは、一般的に３つのステップで完了する。以下で説明する１つ以上のステップは、本明細書で説明した本発明の基本範囲を変更しない限り、同時または連続的に完了できることに留意すべきである。基板取り上げステップをスタートする前に、クランプアセンブリ９０５を＋Ｘ方向（図示せず）へ引き込む。第１ステップは、基板支持構成部品（例えば、図１１Ａ〜図１１Ｉの要素５３２Ａ、図２Ａ、図３Ａの通過位置９Ａ〜Ｈなど）から基板が取り上げられた時点でスタートするため、基板を、反応部材９０８および基板支持構成部品９０９上の基板支持面９０８Ａおよび９０９Ａの上で静止させておくことができる。次に、アクチュエータ９１０がクランプアセンブリ９０５内の接触部材９０７と反応部材９０８を介して基板「Ｗ」へ送出した保持力（Ｆ１）によって、基板がロボットブレードアセンブリ９００上に拘束されるまで、クランプアセンブリ９０５を−Ｘ方向へ移動させる。最後のステップでは、クランプアセンブリ９０５をブレーキ機構９２０によって適所にて維持または「ロック」することで、移送プロセス中における基板の加速が保持力（Ｆ１）を大幅に変化させ、基板が支持面に関連して移動してしまうことが防止される。ブレーキ機構９２０がクランプアセンブリ９０５を拘束した後、基板はクラスタツール１０内の別の地点へ移送される。基板支持構成部品に基板を堆積させる場合は、上述したステップを逆方向に完了する。
[00189]ロボットブレードアセンブリ９００の１つの態様では、移送プロセス中にクランプアセンブリ９０５の動作を少なくとも一方向（例えば＋Ｘ方向）へ制限するようにブレーキ機構９２０を適合する。クランプアセンブリ９０５により提供された保持力（Ｆ１）と逆方向に向かうクランプアセンブリ９０５の動作を制限する能力は、水平軸方向への加速（１つ以上）が保持力を大幅に減少させることで、粒子生成の原因となる基板の動き回りを防ぎ、また、移送プロセス中にブレードアセンブリ９００から基板が落下することを防ぐ。別の態様では、ブレーキ機構９２０は、クランプアセンブリ９０５の少なくとも２方向（例えば＋Ｘ方向、−Ｘ方向）への動作を制限するように適合されている。この構成では、クランプアセンブリの動作を保持力（Ｆ１）方向と平行する方向に制限する能力によって、水平軸方向への加速（１または複数）が保持力を大幅に増加させて基板の破損または欠けを生じさせたり、あるいは、保持力を大幅に減少させて粒子を発生させるか、もしくは基板を落下させたりすることを防ぐ。さらに別の実施形態では、ブレーキ機構９０５は、クランプアセンブリ９０５の６度の自由度を全て制限するように、または、基板の動作を防ぐ、あるいは最小化するように適合されている。クランプアセンブリ９０５の所望の方向への動作を制限する能力は、クランプアセンブリ９０５の動作を拘束するよう適合された構成部品を使用して達成できる。クランプアセンブリ９０５の動作を拘束するために使用できる典型的な構成部品には、従来型のラッチ機構（例えば、ドアラッチタイプの機構）、またはこれ以外の類似の装置が含まれる。１つの態様では、クランプアセンブリ９０５の動作は、拘束力（図１６Ａの要素Ｆ２）を付加する機構、例えば以降で説明する対向ブレーキアセンブリ９２０Ａによって拘束される。
[00190]一実施形態では、位置センサ９３０を使用してクランプ板９０６の位置を感知することにより、制御装置１０１が、移送プロセス中の任意の時間にブレードアセンブリ９００の状態を決定できるようになっている。１つの態様では、位置センサ９３０は、アクチュエータ９１０より送出された力からクランプ板９０６までの位置により、クランプ板９０６が−Ｘ方向に遠く離れ過ぎたことを知徳することによって、ブレードアセンブリ９００上に基板が位置決めされていないこと、あるいは、基板が支持表面（例えば要素９０８Ａおよび９０９Ａ）上の誤った場所に置かれていないことを感知するように適合されている。同様に、クランプ板９０６の位置が許容可能な位置の範囲内にあることを、基板の存在時に関連して知徳することにより基板の存在を感知するように、位置センサ９３０と制御装置１０１を適合することができる。１つの態様では、位置センサ９３０は、所望の地点に位置決めした複数の光学位置センサと、直線可変変位トランスデューサ（ＬＶＤＴ）、またはこれ以外で、これと類似した、クランプ板９０６の許容可能な位置と許容不能な位置を区別するために使用できる位置感知装置とからなる。
[00191]図１６Ｃは、図１６Ａのブレーキ機構９２０の略図に代わる、対向したブレーキアセンブリ９２０Ａを有するブレードアセンブリ（要素９００Ａ）の実施形態の平面図を概略的に図示している。対向するブレーキアセンブリ９２０Ａは、基板移送プロセス中にクランプ板９０６を適所に維持するように適合されている。図１６Ｃに図示した実施形態は、対向したブレーキアセンブリ９２０Ａ、アクチュエータアセンブリ９１０Ａおよび様々な支持構成部品が追加されている点を除いて、図１６Ａ〜図１６Ｂに図示した構成と類似していているため、明瞭化の目的で適切な箇所には同様の要素符号を使用している。ロボットブレードアセンブリ９００Ａの実施形態は、一般的に、ブレード基部９０１、アクチュエータアセンブリ９１０Ａ、対向するブレーキ機構９２０Ａ、位置センサ９３０、クランプアセンブリ９０５、反応部材９０８および基板支持構成部品９０９を含有している。一実施形態では、クランプ板９０６は、これの動作を所望の方向（例えばＸ方向）に整列および拘束するために、ブレードベース９０１に取り付けた直線滑動部（図示せず）上に搭載されている。
[00192]一実施形態では、アクチュエータアセンブリ９１０Ａはアクチュエータ９１１、アクチュエータ結合シャフト９１１Ａ、結合部材９１２、案内アセンブリ９１４、接続部材９１５および接続部材９１５によって結合部材９１２およびクランプ板に接続した接続板９１６を含有している。結合部材９１２は、様々な動作制御構成部品どうしを接続するために普通に使用されている従来型の結合接合部または「浮遊接合部」であってもよい。一実施形態では、接続板９１６は、アクチュエータ９１１のアクチュエータ結合シャフト９１１Ａに直接接続している。案内アセンブリ９１４は、接続板、さらにクランプ板９０６の動作を整列させ、案内するために、接続板９１６に接続した従来型の直線滑動アセンブリ、またはボールベアリング滑動部である。アクチュエータ９１１は、結合シャフト９１１Ａ、結合部材９１２、接続部材９１５および接続板９１６を移動することにより、クランプ板９０６を位置決めするように適合されている。１つの態様では、アクチュエータ９１１は空気シリンダ、直線モータ、またはこれ以外の類似した位置決め装置および力送出装置である。
[00193]一実施形態では、対向するブレーキアセンブリ９２０Ａはアクチュエータ９２１を含有しており、このアクチュエータ９２１はブレード基部９０１に接続し、ブレーキ接触部材９２２と結合している。この構成では、対向するブレーキアセンブリ９２１Ａはクランプ板９０６を「ロック」するか、あるいは対向ブレーキアセンブリ９２０Ａによって生成された拘束Ｆ２力で拘束するように適合されている。一実施形態では、拘束力Ｆ２は、アクチュエータ９２１がブレーキ接触部材９２２を接続板９１６に対して押圧する（要素Ｆ３）際に、接続板９１６とブレーキ接触部材９２２の間に形成された摩擦力によって生成される。この構成では、案内アセンブリ９１４は、アクチュエータ９２１から送出されたブレーキ力Ｆ３より生成された滑動負荷を受容するように設計されている。生成された、クランプ板９０６を適所に保持するための拘束力Ｆ２は、ブレーキ力Ｆ３に、ブレーキ接触部材９２２と接続板９１６の間に作成された静電摩擦係数をかけたものと等しい。アクチュエータ９２１のサイズ、ブレーキ接触部材９２２、接続板９１６の材料および表面仕上げの選択を最適化することで、生成された拘束力が、移送プロセスにおいて基板が加速している最中に作成されたどの力よりも確実に常に大きくなる。１つの態様では、作成された拘束力Ｆ２は約０．５〜３．５キログラムフォース（ｋｇｆ）の範囲内である。１つの態様では、ブレーキ接触部材９２２は、例えば、ポリウレタン、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム、ブチルゴムまたは他の適切なポリマー材料のようなゴムまたはポリマータイプの材料からなっていてもよく、また、接続板９１６はアルミニウム合金かステンレススチール合金からなる。図示にはない一実施形態では、アクチュエータ９１１の結合シャフト９１１Ａはクランプ板９０６に直接結合しており、また対向するブレーキアセンブリ９２０Ａのブレーキ接触部材９２２は、結合シャフト９１１Ａまたはクランプ板と接触してこれらの動作を阻止するように適合されている。
[00194]図１６Ｄは、図１６Ｃに図示したものとは異なる対向するブレーキアセンブリ９２０Ａ構成を有するブレードアセンブリ９００Ａの一実施形態の平面図を概略的に図示している。この構成では、対向するブレーキアセンブリ９２０Ａは、一端でブレーキ接触部材９２２に接続し、他端でアクチュエータ９２１に接続したレバーアーム９２３と、レバーアームのいずれかの端部の間の或る地点に位置決めされた旋回点「Ｐ」とを含有している。１つの態様では、旋回点はブレード基部９０１に接続しており、レバーアーム９２３と、ブレーキ接触部材９２２が接続板９１６に対して押圧された際にアクチュエータ９２１からレバーアーム９２３に供給された力Ｆ４とを支持するように適合されている。この構成では、旋回点「Ｐ」の計画的な位置決めにより、アクチュエータ９２１の力生成構成部品との直接接触によって達成された力を超えたブレーキ力Ｆ３、さらに拘束力Ｆ２を供給するために使用できる機械的な利点を、レバーアーム９２３を使用して作成することができる。
[00195]図１６Ｄはまた、従順な部材９１７を含有したブレードアセンブリ９００Ａの一実施形態を図示しており、従順な部材９１７は、ブレードアセンブリ９００Ａ上における基板の有無の感知を補助するために、クランプ板９０６と接続部材９１５の間に位置決めされている。一般的に、この従順な部材は、接続板９１６に拘束力Ｆ２が付加された後にブレードアセンブリ９００Ａ上の基板の有無を感知するために、位置センサ９３０および制御装置１０１と共に使用されるさらなる自由度を追加する。ブレードアセンブリ９００Ａ内に他の自由度が存在しない場合には、クランプ板９０６の動作を阻止または禁止する拘束力Ｆ２が、基板移送プロセス以前またはこの最中に位置センサ９３０と制御装置１０１が基板の動作あるいは損失を感知することを阻止する。
[00196]したがって、一実施形態では、アクチュエータアセンブリ９１０Ａは一般的にアクチュエータ９１１、アクチュエータ結合シャフト９１１Ａ、結合部材９１２、案内アセンブリ９１４、接続部材９１５、従順な部材９１７、クランプ板案内アセンブリ９１８、接続部材９１５および従順な部材９１７によって結合部材９１２およびクランプ板９０６に接続した接続板９１６を含有している。クランプ板案内アセンブリ９１８は一般的に、クランプ板９０６に接続し、これの動作を整列および案内する、従来型の直線滑動アセンブリまたはボールベアリング滑動部である。
[00197]一般的に、従順な部材９１７は、例えばバネ、屈曲部、あるいはこれ以外の類似の装置といった柔軟な構成部品であり、この柔軟な構成部品は、保持力Ｆ１の付加中に歪むことで生成された電位エネルギーの解放時に十分な力を送出して、基板が移動または「損失」した際に、クランプ板９０６を、位置センサ９３０により高い信頼性で測定できる距離だけ移動させることができる。１つの態様では、従順な部材９１７は、基板に保持力Ｆ１が付加された際に「確実な高さ」に到達できる十分に低いバネ値を有するバネである。別の態様では、接続部材９１５、従順な部材９１７、クランプ板９０６は、保持力Ｆ１が付加されると、接続部材９１５がクランプ板９０６と接触するか、またはクランプ板９０６上に「底付き」するように設計されている。これらのタイプの構成の１つの利点に、移送プロセス中に基板が経験する加速によって従順な部材９１７がこれ以上歪むことができないため、移送プロセス中における保持力Ｆ１の変化が阻止され、これにより粒子の生成数が低減し、基板の損失が阻止されるというものがある。
[00198]以下のステップは、接続板９１６に拘束力Ｆ２を付加した後にブレードアセンブリ９００Ａにおける基板の存在を感知する際の、従順な部材９１７の使用方法の一例を図示するものである。第１ステップでは、アクチュエータ９１１が、クランプアセンブリ９０５内の接触部材９０７と反応部材９０８を介して、保持力Ｆ１を基板に付加し、これにより柔軟な部材９１７が、接続部材９１５とクランプ板９０６の間に収縮のための間隙「Ｇ」を生じられるだけ歪む。次に、制御装置１０１が、位置センサ９３０から受信した情報の監視と記録によって、クランプ板９０６が受容可能な位置にあることを確認する。基板が感知されると、即ち基板がブレードアセンブリ９００Ａ上の所望の位置に置かれると、拘束力Ｆ２が接続板９１６に付加されて、接続板９１６の、保持力（Ｆ１）方向と平行する方向への動作が制限される。基板が動いた場合、および／または「掴持されていない状態」となった場合に、保持力Ｆ１の付加中に従順な部材９１７が歪むことでこれの内部で生成された電位エネルギーが、クランプ板９０６を拘束された接続板９１６から離し、次に位置センサ９３０と制御装置１０１がこのクランプ板９０６を感知する。位置センサ９３０によって記録されたクランプ板９０６の動作は、制御装置１０１に移送プロセスを停止させる、または移送プロセスの発生を阻止させることができ、これにより基板およびシステムへの損傷の阻止が促進される。
[00351]先述の説明は、本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の基本範囲から逸脱しない限り、本発明のこれ以外およびさらなる実施形態を考案することが可能である。この基本範囲は特許請求の範囲によって決定されたものである。
５…外部モジュール、１０…クラスタツール、１１…ロボットアセンブリ、２５…中央モジュール、６０…第１処理ラック、８０…第２処理ラック、９０…水平動作アセンブリ、９５…垂直動作アセンブリ、１０１…システム制御装置、１０５…ポッドアセンブリ、１１０…環境制御アセンブリ、１１２…濾過ユニット、３０５…２本の棒を接合させたロボット、３１０… 第１接合部、３１２…伝送システム、３１３…囲壁、３２０…モータ、３５３…ベアリング軸、４４２…動作アセンブリ、４５４…駆動ベルト滑車、４６０…囲壁、４７１…溝、５３２…処理チャンバ、５６０…垂直アクチュエータアセンブリ、５７０…垂直支持部、５７３…ベアリングブロック、５７４…直線レール、５７７…垂直直線滑動アセンブリ、５９０…囲壁、９００…ロボットブレードアセンブリ、９０１…ブレード基部、９１０…アクチュエータ、９１０…ブレーキ機構、９３０…位置センサ。

Claims (17)

  1. 基板支持面を有する基部と、
    前記基部上に位置決めされた反応部材と、
    基板を前記反応部材に対して強制押圧するアクチュエータに結合している接触部材と、
    前記接触部材が前記基板を前記反応部材に対して強制押圧するように位置決めされた場合に、前記接触部材の動作を禁止するように適合されたブレーキ部材と、
    を備える基板を移送する機器。
  2. 前記拘束力が、前記ブレーキ部材と前記接触部材が接触することで作成される、請求項１に記載の機器。
  3. 前記結合部材に結合し、前記接触部材の位置を感知するように適合されたセンサをさらに備える、請求項１に記載の機器。
  4. 基板が前記支持面上の誤った場所に置かれたことを感知するために、前記アクチュエータおよびセンサと通信する制御装置をさらに備える、請求項１に記載の機器。
  5. 支持面を有する基部と、
    前記基部上に位置決めされた反応部材と、
    前記基部と結合したアクチュエータと、
    前記アクチュエータと結合した接触部材であって、前記アクチュエータが、前記接触部材を、前記支持面上に位置決めされ、前記反応部材によって１つの縁に支持されている基板の縁に対して強制押圧するように適合されている接触部材と、
    ブレーキ部材アセンブリであって、ブレーキ部材と、ブレーキアクチュエータ部材であって、基板移送プロセス中に前記接触部材の動作を禁止する拘束力を作成するために、前記ブレーキ部材を前記接触部材に対して強制押圧するように適合されているブレーキアクチュエータ部材とを備えるブレーキ部材アセンブリと、
    を備える、基板を移送する機器。
  6. 前記拘束力が、前記ブレーキ部材と前記接触部材が接触することで作成される、請求項５に記載の機器。
  7. 前記拘束力が、前記接触部材の表面と前記ブレーキ部材の間に作成された摩擦力である、請求項５に記載の機器。
  8. 前記結合部材に結合し、前記接触部材の位置を感知するように適合されたセンサをさらに備える、請求項５に記載の機器。
  9. 基板が前記支持面上の誤った場所に置かれたことを感知するために、前記アクチュエータおよびセンサと通信する制御装置をさらに備える、請求項８に記載の機器。
  10. 支持面を有する基部と、
    前記基部上に位置決めされた反応部材と、
    接触部材アセンブリであって、アクチュエータと、基板接触面と、前記接触面および前記アクチュエータの間に位置決めされた従順な部材とを有する接触部材とを備えており、前記アクチュエータが、前記反応部材の表面に位置決めされた基板に対して前記接触面を強制押圧するように適合されている接触部材アセンブリと、
    ブレーキ部材アセンブリであって、ブレーキ部材と、基板移送プロセス中における前記接触部材の動作を禁止するために、前記ブレーキ部材を前記接触部材に対して強制押圧するように適合されたブレーキアクチュエータ部材とを備えるブレーキ部材アセンブリと、
    前記接触部材に結合したセンサであって、前記接触面の位置を感知するように適合されているセンサと、
    を備える、基板を移送する機器。
  11. 前記従順な部材がバネである、請求項１０に記載の機器。
  12. 前記ブレーキ部材アセンブリがさらに、前記ブレーキアクチュエータ部材に結合した第１端部と、前記ブレーキ部材に結合した第２端部とを有するレバーアームを備えており、前記レバーアームが、１つの旋回点に結合しており、また、前記接触部材の動作を禁止し、前記ブレーキアクチュエータ部材が生成した力よりも大きなブレーキ力を生成するように適合されている、請求項１０に記載の機器。
  13. 基板を移送する機器であって：
    ロボットアセンブリであって、
    ロボットブレード上に第１方向に位置決めされた基板を移送するように適合された第１ロボット、
    第１動作アセンブリであって、前記第１ロボットを第２方向に位置決めするように適合されたアクチュエータを有する第１動作アセンブリ、
    前記第１動作アセンブリに結合しており、また、前記第１ロボットと前記第１動作アセンブリを前記第２方向に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合されている第２のアクチュエータを有する第２動作アセンブリ、
    を備える、前記ロボットアセンブリと；
    前記ロボットブレードに結合した基板掴持装置であって、基板を支持するように適合され、
    前記ロボットブレード上に位置決めされた反応部材、
    前記ロボットブレードに結合したアクチュエータ、
    前記アクチュエータに結合した接触部材であって、前記アクチュエータが、前記接触部材を、前記接触部材と前記反応部材の間に位置決めされた基板の縁に対して強制押圧することで、基板を拘束するように適合されている接触部材、
    前記ブレーキ部材アセンブリであって、
    ブレーキ部材、
    前記基板移送プロセス中に前記接触部材の動作を禁止するために、前記ブレーキ部材を前記接触部材に対して強制押圧するように適合されたブレーキ作動部材、
    を備える前記ブレーキ部材アセンブリ、
    を備える、前記基板掴持装置と；
    をさらに備える、前記機器。
  14. 前記基板掴持装置が、前記接触部材に結合して、また、前記接触部材の位置を感知するように適合されたセンサをさらに備える、請求項１３に記載の機器。
  15. 前記基板掴持装置が、基板が誤った場所に置かれていることを感知するために、前記アクチュエータおよび前記センサと通信する制御装置をさらに備える、請求項１３に記載の機器。
  16. 前記基板掴持装置が、前記接触部材とアクチュエータの間に位置決めされ、また、前記アクチュエータが前記接触部材を基板に対して強制押圧する際にエネルギーを蓄積するように適合された従順な部材をさらに備える、請求項１３に記載の機器。
  17. 基板を処理するクラスタツールであって：
    クラスタツール内に位置決めした２つ以上の基板処理チャンバと；
    基板を２つ以上の基板処理チャンバへ移送するように適合された第１ロボットアセンブリと；を備え、前期第１ロボットアセンブリが、
    前記基板を第１方向に位置決めするように適合された第１ロボットであって、
    第１端部と基板受容面とを有するロボットブレードであり、基板を前記基板受容面が受容および移送するように適合されているロボットブレード、
    第１旋回点と第２旋回点を有する第１接合部材、
    前記第２旋回点において前記第１接合部材と回転的に結合したモータと、
    前記ロボットブレードの前記第１端部に取り付けられ、前記第１旋回点において前記第１接合部材に回転的に結合した第１ギア、
    前記第１ギアに回転的に結合し、前記第１接合部の前記第２旋回点と同心的に整列した第２ギアであって、前記第２ギアと前記第１ギアのギア比率が約３：１〜４：３である第２ギア、
    を備える第１ロボット、
    前記第１ロボットを前記第１方向に対して垂直な第２方向に位置決めするように適合された第１動作アセンブリ、
    前記第１ロボットを一般的に前記第２方向に対して垂直な第３方向に位置決めするように適合された、モータを有する第２動作アセンブリ、
    を備える、前記クラスタツール。
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