JP2018111200A - エンドエフェクターを供給するための器具、システム、及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、エンドエフェクターを供給するための器具、システム、及び方法を提供する。前記エンドエフェクターは、様々な大きさの半導体ウエハーに対応することができる。【解決手段】少なくとも１つのロボット要素とインターフェースを行うことができ、一方の端部でウエハーサポートを少なくとも部分的に支えることができる支持アームと、前記半導体ウエハーの１つと物理的にインターフェースを行うためのウエハーサポート上の複数のサポートパッド、及び、少なくとも部分的に前記支持アームによりもたらされた平面に沿って双方向に動く低摩擦移動クランプを含むことができ、前記低摩擦移動クランプは、前記半導体ウエハーの近接端に進退自在に力を加えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本開示は、半導体ウエハーのような品物を移送することに関し、詳細にはこのようなウエハーを把持するエンドエフェクター、及びこのエンドエフェクターを用いてこのようなウエハーを取り扱い、そして移送する方法に関する。

ロボットを利用することは、特に、人が取り扱うことが効率的でなく及び／又は好ましくないアプリケーションにおける製造方法として十分確立されたものである。このような状態にあるものの１つは半導体技術であり、ロボットが種々の処理ステップにおいてウエハーを扱うために用いられている。そのような処理ステップには、一例として、化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）、エッチング、蒸着、表面安定化処理、及び、密封され及び／又は汚染が生じることを制限し確実に種々の特別な処理状態に適合させるための「クリーン」環境を保持しなければならない種々の処理を含めることができる。

これらのウエハーをロボットにより扱う半導体技術における現行の手法には、集積場所から半導体ウエハーを、先に一例として説明したような処理ステップに対応する種々の処理ポートに移す、ロボットに動作可能に取り付けられたエンドエフェクターの使用がしばしば含まれる。ロボットは、関連する処理室での処理の前及び／又は後で、特定のポート又は集積場からウエハーを取り出すためにエンドエフェクターを配置するために採用される。このようにウエハーは、エンドエフェクターと接続されたロボットによりさらなる処理を行うために次のポートとの往復を行うことができる。ウエハー処理段階が完了すると、次にロボットは、処理済みの半導体ウエハーを集積ポートに戻すことができ、エンドエフェクターを再び用いて、システムで処理するために次のウエハーを取り出すことができる。いくつかの半導体ウエハーは、各処理の動作中にエンドエフェクターを用いるこの方法で処理されるのが一般的である。

一般的なエンドエフェクターは、エンドエフェクターに設けられた真空引き孔による裏面吸引力を用いて、底部でウエハーを保持する。ウエハーに直接他の機械的力を加えるのは一般的でなく、この理由の１つとして、機械的力を加えることは、ウエハーを損傷させたり汚染したりする可能性が高いと考えられていることが挙げられる。

従って、ウエハーを損傷させたり汚染したりすることなく、好ましくは種々の大きさのウエハーを複数の処理ステップにより非常に薄いウエハーを容易に取り扱い、そして移送することのできるエンドエフェクターのニーズが存在する。

いくつかの実施の形態はエンドエフェクターを供給するための器具、システム、及び方法であり、そしてこれらを含むものである。前記エンドエフェクターは、様々な大きさの半導体ウエハーに対応することができ、ウエハーサポートと、少なくとも１つのロボット要素とのインターフェースを行うことが可能であり、一方の端部で前記ウエハーサポートを少なくとも部分的に支えることができる支持アームと、前記半導体ウエハーの１つと物理的にインターフェースを行うための、前記ウエハーサポート上の複数のサポートパッドと、少なくとも部分的に前記支持アームによりもたらされた平面に沿って双方向に動く低摩擦移動クランプと、を含み、前記低摩擦移動クランプは、前記半導体ウエハーと前記複数のサポートパッドとの物理的なインターフェースを行うために前記半導体ウエハーの近接端に進退自在に力を加えることを特徴とする。

ウエハーサポートはフォーク部とすることができるか又はフォーク部を含むことができる。ウエハーサポートは、ウエハーの存在検出を含むこともできる。前記ウエハーサポートにより保持された種々の大きさのウエハーには、非限定的な例として、２００ｍｍウエハー及び３００ｍｍウエハーを含めることができる。

前記双方向駆動部には、少なくとも移動クランプモーターを含めることができる。低摩擦真空シリンダは、前記移動クランプモーターとかみ合わせることができる。前記真空シリンダは、グラファイトピストンを有するシールレスガラスチューブで構成することができる。

エンドエフェクターにはまた、前記双方向駆動部により前記低摩擦移動クランプを作動させた後、前記低摩擦移動クランプの進退を止めるための少なくとも１つの進退停止器を含めることができる。前記少なくとも１つの進退停止器は負圧作動とすることができる。前記少なくとも１つの進退停止器は、例えば、飛び出し型「ボタン」停止器とすることができる。

前記低摩擦移動クランプには、前記ウエハーに力を加えるための角のある接触面を含めることができる。前記ウエハーと最適に結合させるために実質的に中央回転軸に沿って角のある接触面は回動することができる。前記低摩擦移動クランプにはさらに、その最外沿で前記力を実質的に前記ウエハー端部に与えることのできる斜めになった２つのローラーを含めることができる。

複数のサポートパッドには、少なくとも４個のサポートパッドを含めることができ、前記４個のサポートパッドのうちの少なくとも２個は前記支持アームの基端にあり、前記４個のサポートパッドのうちの少なくとも２個は前記支持アームの先端にある。前記少なくとも２個の先端にあるサポートパッドにはそれぞれ前記半導体ウエハーの中心軸に対して斜めになった中心軸を有する傾斜部及びローラー部を含めることができる。前記少なくとも２個の基端にあるサポートパッドもまた傾斜部を含めることができる。前記基端にあるサポートパッド及び／又は先端にあるサポートパッドには付加的に盛り上がったうね部を含めることができる。

従って、本開示では、ウエハーを損傷又は汚染させることなく、種々のウエハーの大きさの非常に薄い半導体ウエハーを複数の処理ステップを行うために容易に取り扱い移送することのできる器具、システム、及びエンドエフェクターを供給する方法を提供する。

例示的な構成、システム、及び方法を、添付図を参照して以下に説明する。これらは非限定的例示としてのみ示される。
開示した実施の形態によるウエハー取扱システムを示す。 開示した実施の形態によるエンドエフェクターを示す。 開示した実施の形態によるエンドエフェクターを示す。 開示した実施の形態によるエンドエフェクターを示す。 開示した実施の形態によるウエハーサポートパッドを示す。 開示した実施の形態によるウエハーサポートパッドを示す。 開示した実施の形態によるエンドエフェクターを示す。 開示した実施の形態による移動クランプを示す。 開示した実施の形態によるウエハーサポートパッドを示す。 開示した実施の形態によるエンドエフェクターを示す。 開示した実施の形態によるエンドエフェクターを示す。 開示した実施の形態によるウエハーサポートパッドを示す。 開示した実施の形態による移動クランプモーターを示す。 開示した実施の形態による移動クランプモーターを示す。 開示した実施の形態による移動クランプモーターを示す。 開示した実施の形態による処理システムを示す。

ここに提示した図及び説明は、ここに記載した器具、システム、及び方法を明確に理解するのに適切な特徴を示す一方、一般的な同様の装置、システム、及び方法に見ることのできる他の特徴は、分かり易くする目的で省略している。当業者であれば、従って、他の要素及び／又は操作が、ここに説明した装置、システム、及び方法を実行するために好ましいこと、及び／又は、必要であることを認識することができる。しかし、そのような要素及び操作はこの技術分野で知られていること、及び本発明の理解を容易にするわけでもない事から、説明を簡潔にするため、そのような要素及び操作はここに記載されないこともある。しかしながら、本開示では、当業者に知られている記載された特徴に、そのようなすべての要素、変更、修正、を含めるものとみなす。

実施の形態は、この開示により十分詳述がなされ、開示された実施の形態の範囲をすべて当業者に伝達するように提示される。具体的な構成要素、装置、及び方法の例として、開示した実施の形態を十分理解してもらうために多くの特有の内容が記述される。しかしながら、当業者であれば、開示した特定の詳細内容は採用する必要がなく、そして実施の形態は他の形態で実施することが可能であることは明らかであろう。従って、開示した実施の形態は、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではない。上述したように、いくつかの実施形態では、よく知られた処理、よく知られた装置構成、及びよく知られた技術については詳述していない。

ここで使われる専門用語は特定の実施の形態を説明することのみを目的とし、限定することを意図するものではない。例えば、単数形であっても、文脈から明らかでない限り、複数の形状を含むことがある。「具備する」「具備している」「含む」「有する」の語は、包括的であり、従って、特徴、数値、ステップ、操作、要素、及び／又は、部品、を記載しているが、１以上の他の特徴、数値、ステップ、操作、要素、及び／又は、それらのグループの存在又は付加を除外していない。ここに記載したステップ、処理、及び操作は、好ましい又は必要な実行順序として特に記載されていない限り、記載した又は図示した特定の順序でそれぞれ実行しなければならないものと解釈するべきものではない。また、開示した特徴に代えて又は加えて、追加の又は代替的なステップを採用することもできる。

他に明確に記載ない場合は、要素又は層が他の要素又は層に「取り付けられる」「接続される」又は「連結される」とき、直接「取り付けられる」「接続される」又は「連結される」こともあり、又は間に要素又は層が存在することもある。一方、要素又は層が他の要素又は層に「直接取り付けられる」「直接接続される」又は「直接連結される」とき、間に要素又は層が存在しないことがある。要素同士の関係を説明するために使われる他の言葉も同様に解釈すべきである（例えば、「間に」対「直接間に」、「隣接して」対「直接隣接して」、等）。さらに、ここで用いられているように、用語「及び／又は」には、１以上の関連する列挙したアイテムのいくつかまたはすべてを含む。

さらに、ここで種々の要素、部品、領域、層、及び／又は部分を説明するために第１の、第２の、第３の、等が使われていても、これらの要素、部品、領域、層、及び／又は部分は、これらの用語に限定されるべきものではない。これらの用語は１つの要素、部品、領域、層、又は部分を他の要素、部品、領域、層、又は部分から区別するためだけに用いることができる。従って、「第１の」「第２の」その他の数値の用語は、ここで用いられるとき、文脈から明らかに示されていない限り順序又は順番を意味するものではない。従って、以下に説明する第１の要素、部品、領域、層、又は部分は、実施の形態による教示から逸脱することなく、第２の要素、部品、領域、層、又は部分と称することができる。

図１は、様々な半径、構成、及び物理的特性のシリコンウエハーのような半導体ウエハー又は基板１０２を精密に取り扱うのに適切な自動化されたウエハー取扱システム１００を示す。この取扱システム１００は、迅速な、順序づけられ連続したウエハー処理にウエハー１０２を提供する能力を有することができる。供給されたウエハー１０２に対しては、このような様々な場所での処理のための操作又は移送を行うのに適した端部把持エンドエフェクター１０６を装備したロボットアーム１０４のようなロボットにより、様々な場所と場所の間での操作又は移送を行うことができる。

非限定的実施例として、ロボットアーム１０４及びエンドエフェクター１０６は協調して、ウエハー１０２を、ウエハー加工、１以上のウエハー露光装置、及び１以上のウエハーカセットへ配置したり、これらから除去したりする。そのために、エンドエフェクター１０６には、１以上の真空孔１０８を含めることができ、ウエハーの処理時に対象となるウエハー１０２を垂直に、水平に、及び逆向きに保持することができることに加えて、ここで説明する種々のウエハー把持のための機能を提供又は補うことができる。

このように、図１の例では、ここに開示された例示的エンドエフェクター１０６を動作させることができるシステム１００が示されている。要するに、以下に説明する様々な形式のエンドエフェクター１０６の代表として示された端部把持エンドエフェクター１０６は、露光処理、及び／又はそれに続く種々のウエハー処理を伴う取り出したウエハーの計時のため、１以上のカセットからウエハー１０２を取り出すことができる。より詳しくは、一定の実施の形態に供給される種々の形式のエンドエフェクターとして、様々なウエハー処理がなされる異なる直径のウエハーに単一のエンドエフェクター１０６を用いることができる。

半導体ウエハーは直径が変化するだけでなく、一般に、直径を含む他の寸法の許容範囲の中で、その上で装置を受け取る面は１．５ミクロン以下の平面度のような、実質的平面であることが要求される標準仕様に従い製造される。さらに、一例として、２００ｍｍシリコンウエハーは、例えば、２００±０．２ｍｍの標準直径と６７５±２５ミクロンのような標準厚さを有する。一般的な処理後のウエハー厚さは約５００ミクロンから約７００ミクロンの範囲とすることが出来る。加えて、シリコンウエハーはアラインメント及び／又は結晶方向の表示のために用いられる明確な面又はノッチが設けられることがある。従って、ウエハーとエンドエフェクター１０６との間で相互に作用している間ウエハーの平面度を維持することは、ウエハーの処理及び廃棄についての許容レベルを維持するための鍵となる。

特定の集積回路アプリケーション、特に処理後にさらに極小の厚さが必要なアプリケーションでは、薄いウエハーがとりわけ有用となることがある。しかし、ウエハーの処理では、許容平面度を越える反りや曲がりが生じることがあり、ウエハーによっては、処理する前から要求レベルを超える反りや曲がりを有することがある。さらに、反りや曲がりは、先に述べたアラインメント用面又はノッチの不適切な配置又はアラインメントの原因となることがある。このような場合、ウエハーの処理は、反りや曲がりにより悪影響を受ける場合があり、これらの悪影響は、エンドエフェクター１０６により生じる反りや曲がりによりさらに増加することがある。

反り及び曲がりの結果生じる前述の問題は、薄いウエハーではさらに悪化することがある。平面度が許容量を超える原因について、最近のウエハーの処理において顕著な問題となり、平面度が許容量を超える原因は、ウエハーの処理のために異なるウエハーの大きさを許容するウエハーの固さにおいてさらに顕著かつ複雑となる。従って、エンドエフェクターのウエハー平面度に対する相互作用の影響を最小化し、ウエハーの反りを修正することもできるようなエンドエフェクター１０６を提供することは、開示した実施の形態において大きな利点となる。

図２は、開示した実施の形態による例示的な端部把持エンドエフェクター１０６を示す。図２に示したように、エンドエフェクター１０６には、シリコンウエハー１０２を乗せるフォーク部２０２、及び、図１に示したロボットアームのような１以上のロボットとインターフェースを行うことのできる支持アーム２０４が含まれる。フォーク部２０２は、非限定的例示として、Ｈ９００条件で熱処理した１７．４ｐＨステンレス鋼で構成される。ここでの説明全体において、フォーク部２０２は、支持アーム２０４が少なくとも部分的に支持することができるウエハーサポートの例示にすぎないことに注意すべきである。すなわち、一例としてヘラタイプ又はリングタイプのような他のタイプのウエハーサポートを、特定の実施の形態で用いられることがある。

支持アーム２０４には、例えば、フォーク部２０２をウエハー１０２と物理的に結び付けるような、支持アーム２０４内又は支持アーム２０４上の１以上の電気機械的要素を作動させるための電子回路を含めることができる。支持アーム２０４には、さらに、検知器、処理機能、コンピュータメモリ、無線接続できるようなネットワーク機能、（ＲＦＩＤのような）固有識別、プロセスカウンター、ロボットアーム１０４との電気的相互作用、高密度再充電可能バッテリーのようなバッテリー、等を含めることができる。

フォーク部２０２とウエハー１０２との間で物理的な相互作用を行わせるための支持アーム２０４と関連付けられた電気機械的要素は、移動クランプ２１０とすることができる。移動クランプには、ウエハー１０２と突き当たるような部分に、移動クランプ２１０とウエハー１０２との間で相互作用による力を最小限にするための１以上のパッドを含めることができる。移動クランプ２１０は、直接的に又は間接的に、１以上の負圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、又はモーターアクチュエータにより、電気機械的に動かすことができ、又は、ばねによる動作により、フォーク部２０２と物理的に結び付けるためにシリコンウエハー１０２を、把持し、動かし、又は整列させるために、支持アーム２０４からフォーク部２０２に向けて伸ばすために、機械的に動かすことができる。

さらに図２に示されているのは、シリコンウエハー１０２をフォーク部２０２と物理的に結び付け、移動クランプ２１０に取り付けるための、４個のパッド２１２ａ〜ｄのような、複数のパッドである。図において、サポートパッド２１２ａ〜ｄは、パッド２１２ａ〜ｄがシリコンウエハー１０２の中心に向かって下がっていくような傾きの傾斜をつけることもでき、又は、ウエハー１０２がパッド２１２ａ〜ｄと物理的に結び付けられたとき、ウエハー１０２を保持し停止させるような、隆起とすることができる。サポートパッド２１２ａ〜ｄは、表面に沿って滑り易くする、又は、少し摩擦力があるようにする、又は、強く摩擦力が働くようにすることができ、このような異なる表面状態の間で変化させることができる。図示の実施の形態において、移動クランプ２１０近傍のサポートパッド２１２ａ〜ｂは、少なくともサポートパッド２１２ｃ〜ｄの先端はクランプパッドの役割を果たす点で、フォーク部２０２の先端にあるパッド２１２ｃ〜ｄとは異なる。すなわち、特定のパッド２１２ｃ〜ｄにとって、移動クランプ２１０から最も遠いパッド端に関する高くなった／隆起した部分は、フォーク部２０２においてウエハー１０２の最も遠い周囲部分に圧力を加えることができる。説明したとおり、これは、移動クランプ２１０に最も近いフォーク部２０２の根元にある単純な傾斜のあるサポートパッド２１２ａ〜ｂとは違っていてもよい。

図３は、端部把持エンドエフェクター１０６の実施の形態を示す。図において、代替的タイプの移動クランプ２１０が示され、そこでフォーク部２０２の根元にあるクランプエマージェンススロット３０２は、代替的形状の移動クランプ２１０の前進及び後退を許容するために拡がっている。さらに、図３の例示において、近くのサポートパッド２１２ａ〜ｂには、ウエハー１０２の動きを止めるために、ウエハーの中心に対して先端部にうねが含まれる。さらに、移動クランプ２１０からみてフォーク部２０２の最も先端部にあるサポートパッド２１２ｃ〜ｄには、ウエハーに損傷を与える可能性を最小限にするために、フォーク部２０２に対してウエハー１０２との物理的な相互作用及びウエハー１０２に停止作用をうまく行うために、図示のローラーチップ３０６を含めることができる。

ローラーチップ３０６は、対応するウエハー１０２をうまく把持するために傾斜をつけても付けなくてもよい。傾斜型ローラーチップ３０６は、特に、加工された又は厚いウエハーの扱いを改善することができ、従って、移動クランプ２１０の近く及び／又は移動クランプ２１０の遠くに設けることができる。ローラーチップ３０６は、例えば、ステンレス鋼で作られ、フォーク部２０２に対して特に薄いウエハーの物理的中心寄せを改善することができる。

図４は、エンドエフェクター１０６の実施の形態を示す。図４の例は、図３の例に類似するが、図３の支持アーム２０４の上に支持アームカバー３１２が含まれていない。図４において、ローラーチップサポートパッド２１２ｃ〜ｄ及び隆起した近端のサポートパッド２１２ａ〜ｂは、フォーク部２０２に含まれる。図４に追加して示されているのはウエハー検出システム４０４であり、非限定的例示として、フォーク部２０２の最遠端に示されている。このようなウエハー検出システム４０４は、非限定的例示として、フォーク部２０２に物理的に関連付けられたウエハー１０２の存在及び／又は特性を検出する光ファイバービームとするか又はこのようなビームを含めることができる。

図４には、動作時、支持アームハウジング３１２内の出現スロット３０２から出現する、角のある移動クランプ２１０の形状の移動クランプも示されている。この角のあるクランプ２１０は、図示したように、アクチュエータ４２０のようなもので電気機械的に駆動され、角のある移動クランプ２１０の可能な直線移動距離を制限する駆動長さ制限を受けることがある。

図５は、さらに、フォーク部２０２の先端にある例示的なローラーパッド２１２ｃ〜ｄを示したものである。図において、ローラー部３０６を有する例示的な先端サポートパッド２１２ｃ〜ｄであるだけでなく、さらに、これらの例示的なサポートパッド２１２ｃ〜ｄは、フォーク部２０２に関連付けられたシリコンウエハー１０２の中心に向かって下がってゆくような傾きの傾斜を有することが明らかである。

当然のことながら、角のある又は曲がったサポートパッドには、ウエハーが角にぶつかりそれにより把持するのに十分な面を持たないということがないよう、ウエハーを受け入れるための２つの面領域を含む。この角度又は曲率は、非限定的例示において、内側角が小さく外側角を大きくすることができる。さらに、サポートパッド全般についての傾斜設計により、フォーク部２０２のボトミングからの底部ウエハー機能を除外することで把持を改善することができる。

ローラー部３０６を有する先端サポートパッド２１２ｃ〜ｄを、図６に示した。図６は、傾斜及びローラー部６０２、３０６を有する先端サポートパッド２１２ｃの断面を示し、移動クランプ２１０により先端部周辺６０６にてかみ合あっているとき、シリコンウエハー１０２の先端部周辺６０６が先端サポートパッド２１２ｃのローラー部３０６に突き当たっている。かみ合う角のある移動クランプ２１０は、非限定的例示において、図４に示した移動クランプ２１０とすることができる。

図４、５、及び６について、エンドエフェクターフォーク部２０２は、可能な範囲で、物理的に関連付けられたウエハー１０２の底部と接触を避けることが最善の状態であることに特に注意すべきである。この機能は、ローラー３０６を有する先端のサポートパッド２１２ｃ〜ｄと関連するような、さらに、フォーク部２０２の曲がり又は傾きを付加的に含むような、サポートパッド２１２ａ〜ｄの傾斜特性によりもたらされる。さらなる例として、フォーク部２０２の突起６３０は、突起６３０の中央に向けて少し傾くよう曲げることができる。すなわち、支持アームの近傍でフォーク部２０２に１つ以上の曲がり、傾斜、又は上向きまたは下向きの勾配が含まれ、このような実施の形態において、フォーク部の突起６３０には、先端サポートパッド２１２ｃ〜ｄに向かう勾配、曲がり、又は傾斜が含まれることも含まれないこともある。

図７は、例示的な角のある移動クランプ２１０を示す。図７の実施の形態において、角のあるクランプ２１０には、移動クランプ２１０の接触面に関してウエハー１０２の芯出しを改善するために、クランプの角θがその周りを回動する第１の回転軸７０２が含まれる。さらに、非限定的例示として、図７の角のある移動クランプ２１０には、角のある移動クランプ２１０の外側端部に、傾斜したローラー７０６ａ〜ｂを含めることができる。これらのローラー７０６ａ〜ｂは、特定の実施の形態において傾斜させることも傾斜させないこともでき、ウエハー１０２をサポートパッド２１２ａ〜ｄの傾斜部、隆起部、及び／又はローラー部に押し付けること等により、穏やかにウエハー１０２の端部に圧力を加えるようにすることができる。

図８は、例示的な角のある移動クランプ２１０を示す。図８の実施の形態において、非限定的例示として、移動クランプ２１０の回転軸７０２は、クランプの角θの実質的に中央の点で回動することができる。角のある移動クランプ２１０の回転軸７０２から実質的に最も外側で１以上のローラー７０６ａ〜ｂを収容するための第２の回転軸８０２ａ〜ｂが設けられる。このようなローラー７０６ａ〜ｂは、図７に示した例示的な傾斜したローラーと同様に傾斜させてピボット８０２ａ〜ｂに受け入れても受け入れなくてもよい。

図９は、根元又は先端のサポートパッド又はパッド２１２ａ〜ｄとして用いることのできるような、サポートパッド９０２を例示的に示すものである。図９の例において、傾斜９０６の最も高い所にサポートパッド９０２はうね９０４が設けられ、設けられたうね９０４は、その上面に角部又は曲線部９１０のような区分可能な２つの平面部を有することができる。さらに、そして非限定的例示として、図９のサポートパッド９０２の傾斜部９０６には、付加的に１以上のうね又は識別面９１２を含めることができる。角部又は曲線部を含むような、上部のうねは、特定の実施の形態において、フォーク部２０２に関わるウエハー１０２の位置決めを改善することができる。隆起した傾斜９０２により、フォーク部２０２に関わるウエハー１０２との接触及び芯出しを改善することができる。

図１０は、図２に関連して図示した例示的実施の形態のような、長方形の移動クランプ２１０が支持アーム２０４に沿うスロット１００２に沿ってフォーク部２０２に向かって動き、図示のように、２以上の異なるタイプのウエハー１０２ａ、１０２ｂをフォーク部２０２に物理的に結び付けることができるような、実施の形態を示す。より具体的にそして非限定的例示として、図１０の実施の形態において、移動クランプ２１０は、フォーク部２０２と物理的に結び付けて、２００ｍｍウエハー又は３００ｍｍウエハーを収納することが配置的に可能なように示されている。さらに、図１０においてフォーク部２０２の最も先端に示したのは、図９に示したような先端サポートパッド９０２ａ〜ｂであり、幾何学的に異なる直径を有するウエハーとの接触を改善するために用いられる。もちろん、参照された他のタイプのサポートパッド２１２ａ〜ｄを、図１０の実施の形態に、及び／又は、ここに説明した他の実施の形態とともに、用いることができる。

図１１は、長方形の移動クランプ２１０よりむしろ、角のある移動クランプ２１０を採用した、図１０に類似する実施の形態を示す。図１１の角のあるクランプ２１０は、角のあるクランプ２１０の最も先端の角部にローラーチップ７０６ａ〜ｂがある。さらに、この特定の図において、先端のサポートパッド２１２ｃ〜ｄにもローラーチップ３０６が含まれる。

図１２は、サポートパッド２１２ｃの先端のローラーチップの実施の形態を示す。図示した先端のローラーサポートパッド２１２ｃは、非限定的例示として図１１に示す実施の形態で説明したような、特定の実施の形態で用いるために取り付けることができる。図１２に示したように、ローラー１１４０には傾斜があり、フォーク部２０２に結び付いたウエハー１０２の中央に向かって傾いている。このようなローラーチップ１１４０は、例えば、５０μｍ〜１５０μｍの端面厚さを有するウエハーのような、薄いナイフのような端面を持つウエハーの端面摩擦を特に防止することができる。また、図１２に断面的に描いたのはローラー傾斜の調整部１１４４、及び、フォーク部２０２と結び付けられたウエハー１０２を位置決めするためのローラーチップ１１４０と結び付けられた位置決め機構１１４６である。

図１３は、説明したような、支持アーム２０４上にあって、ウエハー１０２と結び付けるためのフォーク部２０２の先端部に向かって外側にクランプを動かすよう移動クランプ２１０を動作させる例示的なクランプモーター１２１０を示す。図１３に示すように、長方形の移動クランプ２１０が示されているが、当然のことながら、ここでの説明に照らして、角のある移動クランプ２１０を代わりに図１３の実施の形態に用いることができる。

非限定的な例示として示されているのは、移動クランプ２１０に結合させるための、真空シリンダのような、低摩擦アクチュエータ１２１２である。この低摩擦真空シリンダ１２１２は、ウエハー１０２への損傷を防止又は最小限にするため小さい把持力を可能とすることができる。一般に、特定の実施の形態での移動クランプは、低摩擦機構を用いて動作することができる。一例として、低摩擦駆動は、非限定的例示において、１２１ｍｍストロークのような長ストローク駆動とすることができるが、ストローク長はどのような長さにすることもできる。

さらに特定の、そして非限定的例示において、移動クランプアクチュエータ１２１２は、シールレス設計のガラス管とグラファイトピストンの真空シリンダ（すなわち、エアポット）とすることができる。このようなアクチュエータ１２１２は、２ｏｚ（５６.７ｇ）以下のような非常に低い把持荷重も可能にすることができる。もちろん、低摩擦移動クランプアクチュエータ１２１２と連動する（図１４のスライド１２２６のような）低摩擦ローラースライドも予想されるウエハーへの損傷をさらに限定することができる。とはいうものの、当然のことながら、電動機のような他の駆動方法１２１２をこの実施の形態に採用することもできる。

移動クランプ２１０の把持力及び把持速度は、図１３に示すように調整制御部１２２２により調整される。この調整制御部１２２２は、さらに、フォーク部２０２と結び付けられたウエハー１０２への損傷を最小限にすることができる。これにより、把持速度を制御するために真空シリンダ１２１２への空気を測る正確な流量制御を行うような、高精度制御部１２２２を移動クランプのストロークのために取り付けることができる。

位置検出器１２２０はまた、特定の実施の形態において、移動クランプ２１０の動きに関して取り付けることができる。移動クランプ２１０の位置は、クランプ２１０の実際の位置ではなく、フォーク部２０２へ向かって移動クランプ２１０をスライドさせるために用いる低摩擦ローラースライド１２２６の位置を判断することにより、直接的に又は間接的に位置検出器１２２０により判断することができる。低摩擦スライド１２２６に沿って又は他のトラックに沿っての移動クランプ２１０の動きにより事実上低摩擦になり、少なくとも摩擦を最小限にすることでフォーク部２０２に結び付けられたウエハー１０２への予想される損傷を最低限にすることができる。

図１４は、ここに説明する特定の実施の形態に用いる２位置クランプモーター１２１０のさらなる実施の形態を示す。図１３と同様に、図１４の特定の実施の形態には、低摩擦ローラースライド１２２６、移動クランプ２１０を駆動するための１以上の低摩擦真空シリンダ１２１２、及び、ウエハーの損傷の可能性を最小限にするための把持速度制御部１２２２が含まれる。

図１４はまた、移動クランプ２１０の位置を検出するための複数の位置検出器１２２０ａ、ｂ、ｃを示している。非限定的例示として、第１の位置検出器１２２０ａは、移動クランプ２１０が完全に後退していることを示すことができる。第２の位置移動検知器１２２０ｂは、移動クランプ２１０が３００ｍｍウエハー１０２ａのような、第１の大きなウエハーと結び付いていることを示すことができる。第３の位置検出器１２２０ｃは、移動クランプ２１０が最大限度の移動距離に到達していて、２００ｍｍウエハー１０２ｂのような、フォーク部と結び付くことができる最小の大きさのウエハーと結び付いていることを示すことができる。

図１４はまた、２００ｍｍウエハー１０２ｂのような、小さなウエハーサイズに対する後退の可能性を制限するための後退停止検出器１２４０を示す。後退停止検出器１２４０は、ここでの説明に照らして理解できるように、後退停止検出というよりむしろ走行停止検出として使われる。後退停止検出器１２４０は、非限定的例示として、負圧作動及び／又はばね駆動とすることができる。さらに、複数の後退停止検出器又は走行停止検出器を、各々、走行停止検出器又は後退停止検出器と関連付けられた、移動クランプの異なるストローク距離を有する様々なウエハータイプを支えるために含めることができる。

図１５は、図１４と同様であるが、後退停止検出器１２４０が伸びている。図示の通り、２００ｍｍウエハー１０２のような大きさの小さいウエハーがフォーク部２０２と物理的に結び付いているときに、後退停止検出器１２４０を伸ばすことで、支持アームハウジング２１２へクランプを後退させる機能を制限することでクランプサイクルの距離を縮めるとができる。これにより、大きさの小さいウエハーのサイクル時間を節約することができる。上述のように、異なる大きさのウエハーのサイクル時間を節約するために、１以上の停止検出器１２４０を含めることができることに注目すべきである。

従って、本開示は、複数の、例えば２つの大きさのウエハーを、エンドエフェクターの交換を必要とせずに取扱うことができるようにすることを提示している。この能力は、一つには、移動クランプを動作させることによりもたらされる。移動クランプは、真空パワー、モーター、ばね駆動、等により駆動される。移動クランプと一体となった低摩擦ピストン駆動及び／又は低摩擦スライドのような、低摩擦ウエハークランピングの例示的な使用なので、特定の実施の形態における使用で、正確な速度と低負荷が可能となり、それにより摩擦を最小限にし、従って、ウエハーの把持を改善するにもかかわらず予測されるウエハーの損傷を最小限にする。

前述の器具、システム、及び方法にはまた、言及した種々のロボット機能の制御装置が含まれる。このような制御装置には、非限定的例示として、ここで説明したロボット及びシステムと結び付けられたソフトウェアコードで実行する命令をユーザが入力できるようにするためのコントローラ、キーボード、マウス、タッチスクリーン、等のような１以上のユーザインタフェースを用いたマニュアル制御装置を含めることができる。加えて、また当業者によく知られているように、システム制御装置は、手動でのユーザによる操作は、「始動」及び基準機能をプログラムするためだけになるような、すなわち、ユーザは、説明した所定の動作及び操作手順を実行するための初期プログラム又は計算機コードのアップロードのみ行えばいいような、全自動とすることができる。手動による実施の形態又は自動による実施の形態のいずれにおいても、或いはこれらの組み合わせにおいて、制御装置は、例えば、ウエハー、支持アーム、フォーク部、その他の周知の位置に関し、プログラムしておくことができる。

図１６は、ここで説明した実施の形態で動作可能に採用することができ、ロボット制御のプログラムが含まれ、従って説明した処理及びロジックを実行することができるコンピュータ処理システム１４００の例示的実施の形態を示す。すなわち、この例示的コンピュータシステム１４００は、ここで説明したシステム及び方法で使用することのできるシステムのほんの一例である。

コンピュータシステム１４００は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及び１以上のコンピュータアプリケーション１４９０のようなソフトウェアを実行することができる。ソフトウェアは、同様に、前記アプリケーション１４９０を用いて、入出力（Ｉ／Ｏ）のようなハードウェアを操作及び／又は監視するのに適していることがある。

例示的コンピュータシステム１４００の動作は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４１５、ＣＤやＤＶＤのような光ディスク（不図示）、ＵＳＢ「サムドライブ」のような半導体ドライブ（不図示）、その他のような、コンピュータ読み取り可能記憶媒体に記憶された命令のような、主としてコンピュータ読み取り可能な命令により制御される。このような命令は、コンピュータシステム１４００に開示された動作を行わせるために、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４１０内で実行することができる。多くの既知のコンピュータサーバ、ワークステーション、ＰＬＣ、パーソナルコンピュータ、携帯装置、その他において、ＣＰＵ１４１０は、処理装置と呼ばれる集積回路に組み込まれる。

ここに開示した実施の形態に関して説明した種々のロジック、ロジックブロック、モジュール及びエンジンは、それぞれＣＰＵ１４１０として動作する、汎用ＣＰＵ、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）その他のプログラマブルロジック装置、ディスクリートゲート又はトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、又はこれらの組み合わせのいずれかに組み込むことができ又はこれらにより実行することができる。汎用処理装置は、マイクロプロセッサとすることができるが、代替的に、この処理装置は、どのような従来型処理装置、コントローラ、マイクロコントローラ、又は状態機械であってもよい。処理装置は、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと結合した１以上のマイクロプロセッサ、又は他のこのような構成のような、コンピュータ装置の組み合わせとして実施することもできる。

当然のことながら、コンピュータシステム１４００は、１つのＣＰＵ１４１０を具備するように示されているが、このような記載は単なる例示であり、コンピュータシステム１４００は、複数のＣＰＵ１４１０を具備することができる。加えて、コンピュータシステム１４００は、例えば、ローカル又はリモート通信ネットワーク１４７０その他のデータ通信手段を介して、遠隔ＣＰＵ又は並列ＣＰＵ（不図示）の資源を活用することができる。

動作中、ＣＰＵ１４１０は、ＨＤＤ１４１５のようなコンピュータ読み取り可能記憶媒体から命令を取り出し、解読し、実行する。このような命令は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、実行可能なプログラム／アプリケーション、等のようなソフトウェアに含めることができる。コンピュータ命令及びその他のコンピュータ読み取り可能データのような、情報は、システムの主データ伝達経路を介してコンピュータシステム１４００の要素間で伝達される。主データ伝達経路は、シリアル通信経路を通じて装置間でデータの通信を行うために、シリアライザとデシリアライザとクロスバースイッチとを用いる構造のような、他のコンピュータ構造（不図示）を用いることもできるが、システムバス構造１４０５を用いることも可能である。

システムバス１４０５には、データを送信するためのデータライン、アドレスを送信するためのアドレスライン、割り込みを送信するため及びシステムバスを動作させるための制御ラインを含めることができる。いくつかのバスは、拡張カード、制御装置、及びＣＰＵ１４１０からのアクセスを調整するバスアービトレーションを行う。バスに取り付けられバスへのアクセスを裁定する装置はバスマスタと呼ばれる。バスマスタサポートはまた、処理装置及びサポートチップを有するバスマスタアダプタを追加することで、バスのマルチプロセッサ構造を作ることができる。

システムバス１４０５に接続されたメモリ装置には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４２５及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１４３０を含めることができる。このようなメモリには、情報を記憶し取り出すことのできる回路が含まれる。ＲＯＭ１４３０は、一般に修正することのできない記憶されたデータを有する。ＲＡＭ１４２５に記憶されたデータは、一般に、ＣＰＵ１４１０その他の通信ハードウェア装置により読み取り又は変更することができる。ＲＡＭ１４２５及び／又はＲＯＭ１４３０へのアクセスはメモリ制御装置１４２０により制御することができる。メモリ制御装置１４２０は、命令を実行したとき、仮想アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変換機能を提供することができる。メモリ制御装置１４２０はまた、システム内の処理を分離し、ユーザの処理からシステム処理を分離するメモリ保護機能も提供することができる。このように、ユーザモードで走らせたプログラムは、通常、自分自身の処理による仮想アドレススペースでマッピングしたメモリにのみアクセスでき、他の処理による仮想アドレススペース内のメモリには、処理間のメモリ共有がセットアップされていない限りアクセスすることができない。

ここに開示した特徴に関連して記載したステップ及び／又は動作は、メモリ制御装置１４２０と通信して、性能を達成するのに必要な命令を得るために、直接ハードウェアとして、又は処理装置が実行するソフトウェアモジュールとして、又はこれらの組み合わせとして実施することができる。すなわち、機能を実行しここで説明した指令を行うために記述されたソフトウェアは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は当業者に知られた他の形式の記憶媒体に記憶させることができる。これらの例示的な記憶媒体の１以上を処理装置１４１０に接続することができ、処理装置がこの記憶媒体から情報を読み出しこの記憶媒体に情報を記憶させることができる。代替的に、記憶媒体を処理装置に組み込むこともできる。さらに、いくつかの局面では、処理装置及び記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に入れることもできる。加えて、いくつかの局面では、ステップ及び／又は動作は、「フラッシュ」ドライブのようなＩ／Ｏポート１４８５を介して組み込むことができる外部機械読み取り可能媒体及び／又はコンピュータ読み取り可能媒体上の命令の１つ又は組み合わせ又は命令のセットとして駐在させることができる。

加えて、コンピュータシステム４００には、プリンタ１４４０、キーボード１４４５、及びマウス１４５０のような、周辺ハードウェアその他のハードウェアにＣＰＵ１４１０からのペリフェラルバスを用いて命令を通信する役割を担うペリフェラル制御装置１４３５を含めることができる。ペリフェラルバスの一例がペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）バスである。

１以上のハードウェア入／出力（Ｉ／Ｏ）装置１４８５がハードウェア制御装置１４９０と通信することができる。このハードウェアとの通信及び制御は、種々の方法で実行することができ、１以上のコンピュータバス及び／又はブリッジ及び／又はルータを含むことができる。制御されるＩ／Ｏ装置には、任意の形式のポートベースのハードウェアを含むことができ（そして、付加的にソフトウェア、ファームウェア、その他を含むことができ）、そして、コンピュータシステム１４００がここに開示したような目的でデータの送受信をそこから行うことができるネットワークアダプタ及び／又は大容量記憶装置も含むことができる。コンピュータシステム１４００は、従って、Ｉ／Ｏ装置１４８５を介して、及び／又は、通信ネットワーク１４７０を介して、インターネット又は他のネットワーク装置／ＰＬＣと通信することができる。

ディスプレイ制御装置１４５５により制御されるディスプレイ１４６０は、コンピュータシステム１４００により生じた視覚的出力を表示するために任意的に用いることができる。ディスプレイ制御装置１４５５はまた、ディスプレイを制御、さもなくばディスプレイと通信することができる。視覚的出力として、例えば、テキスト、グラフィック、アニメ化されたグラフィック、及び／又はビデオを含めることができる。ディスプレイ１４６０は、ＣＲＴによるビデオディスプレイ、ＬＣＤによるディスプレイ、ガスプラズマによるディスプレイ、タッチパネル、その他として導入することができる。ディスプレイ制御装置１４５５には、表示するために送られたビデオ信号を生成するために必要な電子部品が含まれる。

さらに、コンピュータシステム１４００は、インターネットを含み又はインターネットとアクセスすることができ、従ってここで説明した処理データを追跡及びアクセスすることができる外部通信ネットワーク１４７０とコンピュータシステム１４００とを接続するために使うことのできる、ネットワークアダプタ１４６５を具備することができる。通信ネットワーク１４７０は、ソフトウェア及び情報を電子的に通信及び伝達する手段を有し、又は、ＰＳＴＮ又は携帯ネットワーク１４８０のようなものを介して、コンピュータシステム１４００と間接的に接続することができる手段により、コンピュータシステム１４００にアクセスすることができる。加えて、通信ネットワーク１４７０は、いくつかのコンピュータを巻き込み、ワークロードを分担し又はタスクの実行を協同して行う、分散処理を行うことができる。当然のことながら、図示したネットワーク接続は例示的なものであり、複数のコンピュータシステム１４００間で通信リンクを確立する他の手段を用いることもできる。

当然のことながら、例示的コンピュータシステム１４００は、説明したシステム及び方法を動作させるコンピュータ環境を示すだけであり、異なる要素及び構成を持つコンピュータ環境で、ここで説明したシステム及び方法を実行することを制限するものではない。すなわち、ここで説明した概念は種々の要素及び構成を用いる様々なコンピュータ環境で実行することができる。

さらに、本開示における説明は、当業者が開示された実施の形態を作り又は使用することができるようにするために提示されたものである。当業者は、本開示内容に対して様々な変更を容易に行うことができることは明らかであり、ここで明確にした一般的な原理を適用して、本開示内容の技術的思想又は範囲から逸脱することなく様々な変形を行うことができる。従って、本開示は、ここに説明した実施例及び設計に限定することを意図するものではなく、ここに開示された原理及び新規な特徴と呼応する最も広い範囲とすることを意図するものである。

Claims (20)

1. 様々な大きさの半導体ウエハーに対応することができるエンドエフェクターであって、
   ウエハーサポートと、
   少なくとも１つのロボット要素とのインターフェースを行うことが可能であり、一方の端部で前記ウエハーサポートを少なくとも部分的に支えることができる支持アームと、
   前記半導体ウエハーの１つと物理的にインターフェースを行うための、前記ウエハーサポート上の複数のサポートパッドと、
   少なくとも部分的に前記支持アームによりもたらされた平面に沿って双方向に動く低摩擦移動クランプと、
   を具備し、
   前記低摩擦移動クランプは、前記半導体ウエハーと前記複数のサポートパッドとの物理的なインターフェースを行うために前記半導体ウエハーの近接端に進退自在に力を加えることを特徴とする、エンドエフェクター。
2. 前記ウエハーサポートは、フォークを具備することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
3. 前記様々な大きさには、２００ｍｍ及び３００ｍｍが含まれることを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
4. 前記双方向駆動部は、少なくとも１つの移動クランプモーターを具備することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
5. 前記移動クランプモーターとかみ合う低摩擦真空シリンダをさらに具備することを特徴とする請求項４に記載のエンドエフェクター。
6. 前記真空シリンダは、グラファイトピストンを有するシールレスガラスチューブで構成されていることを特徴とする請求項５に記載のエンドエフェクター。
7. 前記双方向駆動部により前記低摩擦移動クランプを作動させた後、前記低摩擦移動クランプの進退を止めるための少なくとも１つの進退停止器をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載のエンドエフェクター。
8. 前記少なくとも１つの進退停止器は、負圧作動であることを特徴とする請求項７に記載のエンドエフェクター。
9. 前記少なくとも１つの進退停止器は、停止ボタンを具備することを特徴とする請求項７に記載のエンドエフェクター。
10. 前記双方向駆動部により駆動される前記低摩擦移動クランプの走行を止めるを少なくとも１つの走行停止器をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載のエンドエフェクター。
11. 前記低摩擦移動クランプは、力を加えるための長方形の接触面を具備することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
12. 前記低摩擦移動クランプは、力を加えるための角のある接触面を具備することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
13. 前記角のある接触面は、実質的に中央回転軸に沿って回動することを特徴とする請求項１２に記載のエンドエフェクター。
14. 前記低摩擦移動クランプは、実質的に前記力を与えることのできる斜めになった２つのローラーをさらに具備することを特徴とする請求項１３に記載のエンドエフェクター。
15. 前記複数のサポートパッドは、すくなくとも４個のサポートパッドを具備し、前記サポートパッドのうちの少なくとも２個は前記支持アームの基端にあり、前記サポートパッドのうちの少なくとも他の２個は前記支持アームの先端にあることを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
16. 前記少なくとも２個の先端にあるサポートパッドは、それぞれ前記半導体ウエハーの中心軸に対して斜めになった中心軸を有する傾斜部及びローラー部を具備することを特徴とする請求項１５に記載のエンドエフェクター。
17. 前記少なくとも２個の基端にあるサポートパッドは、傾斜部を具備することを特徴とする請求項１５に記載のエンドエフェクター。
18. 少なくとも前記基端にあるサポートパッド又は前記先端にあるサポートパッドは、盛り上がったうね部を具備することを特徴とする請求項１５に記載のエンドエフェクター。
19. 前記ウエハーサポートは、前記半導体ウエハーを把持するための少なくとも１つの真空孔をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。
20. 前記ウエハーサポートは、光ファイバーウエハー存在検出器をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のエンドエフェクター。

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