JP2021501469A - 極端に反ったウェハ用の基板ハンドリング装置 - Google Patents

極端に反ったウェハ用の基板ハンドリング装置 Download PDF

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Abstract

基板ハンドリング装置を提供する。基板ハンドリング装置は、基板の背面に接触可能に配置された１個以上の支持部を有する分岐構造を含んでいてよい。基板ハンドリング装置はまた、基板ハンドリング装置を基板の背面に結合すべく構成された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素を含んでいてよい。第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素に配置された後で、基板は寄りかかるか又は傾くことにより分岐構造に沿った少なくとも第３の受動接点を形成する。少なくとも第３の受動接点の形成により、反った基板の基板ハンドリング及び制御能力を向上させることができる。

Description

本発明は一般にサンプル検査に関し、より具体的には、反った基板をハンドリングする基板ハンドリング装置に関する。
関連出願の相互参照
本出願は、合衆国法典第３５編（特許法）第１１９条（ｅ）の下で、Ｂａｌａｊｅｅ Ｒａｇｈａｖａｎ及びＡｎｄｒｅｙ Ｙａｋｏｌｏｖを発明者とする２０１７年１０月２７日出願の米国仮特許出願第６２／５７８，２５１号「ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＦＯＲ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＥＸＴＲＥＭＥ ＷＡＲＰＥＤ ＳＩＬＩＣＯＮ ＷＡＦＥＲＳ」の優先権を主張するものであり、その全文を本明細書に引用している。
半導体サンプル検査は、シリコンウェハ等のサンプルの慎重なハンドリングを必要とする。しかし、従来のウェハハンドリング方法は各種の形状及び大きさのウェハを適切にハンドリングできない場合がある。例えば、従来のハンドリング方式では、反った３００ｍｍウェハ等の反ったウェハをハンドリングできない場合がある。従来のウェハのハンドリング方法には、エッジ接触法、３Ｘ真空吸着カップ法、及び重力法が含まれていてよい。エッジ接触ハンドリング法は、ある範囲のサンプル基板厚をハンドリングできない場合があるため、ハンドリングが不安定になる。同様に、３Ｘ真空吸着カップ法は、反ったウェハを含む各種のウェハ形状をハンドリングする際に無効な場合がある。最後に、重力法の下で、ハンドリングツールは高速で移動できない場合があるため、スループットが低下する恐れがある。
米国特許出願公開第２０１５／００８６３１６号
従って、上述の従来方式の１個以上の短所を克服するシステム及び方法を提供することが望ましいであろう。
本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング装置を開示する。一実施形態において、基板ハンドリング装置は分岐構造を含んでいる。別の実施形態において、分岐構造は第１の支持部及び第２の支持部を含んでいる。別の実施形態において、第１の支持部及び第２の支持部は、基板を支持構造に搭載すべく当該基板の背面に接触可能に配置されている。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、分岐構造に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素を含んでいる。一実施形態において、第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素は、分岐構造の第１の支持部と第２の支持部の間に配置されている。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、分岐構造に配置された複数の受動支持要素を含んでいる。別の実施形態において、第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素は、基板の重心が第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素の前方に配置されるように構成されている。
本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング装置を開示する。一実施形態において、基板ハンドリング装置は分岐構造を含んでいる。一実施形態において、分岐構造は第１の支持部及び第２の支持部を含んでいる。別の実施形態において、第１の支持部及び第２の支持部は、基板を支持構造に搭載すべく当該基板の背面に接触可能に配置されている。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、分岐構造に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素を含んでいる。別の実施形態において、第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素は、分岐構造の第１の支持部と第２の支持部の間に配置されている。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、分岐構造に配置された１個以上の受動支持要素を含んでいる。別の実施形態において、第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素は、基板の重心が第１の吸入要素及び第２の吸入要素の前方に配置されるように構成されている。
本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリングシステムを開示する。一実施形態において、システムはチャックを含んでいる。別の実施形態において、システムは基板ハンドリング装置を含んでいる。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、第１の支持部及び第２の支持部を含む分岐構造を含んでいる。別の実施形態において、第１の支持部及び第２の支持部は、基板をチャックに配置すべく当該基板の背面に接触可能に配置されている。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、分岐構造に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素を含んでいる。別の実施形態において、第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素は、分岐構造の第１の支持部と第２の支持部の間に配置されている。別の実施形態において、基板ハンドリング装置は、分岐構造に配置された１個以上の受動支持要素を含んでいる。別の実施形態において、第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素は、基板の重心が第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素の前方に配置されるように構成されている。
上述の一般的説明及び以下の詳細説明は例示的且つ説明目的に過ぎず、権利請求する本発明を必ずしも限定しない点を理解されたい。本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は本発明の実施形態を示しており、全般的な説明と合わせて本発明の原理の説明に資する。
本開示の多くの利点について添付図面を参照することにより当業者の理解が深まろう。
本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング装置の上面図である。 本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング装置の下面図である。 本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリングシステムの上面図である。 本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリングシステムの簡略模式図である。 本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング方法のフロー図である。
本開示は特に、特定の実施形態及びその具体的な特徴に関して図示及び記述されている。本明細書に記述する実施形態は限定的ではなく例示的である点を承知されたい。当業者には、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく形式及び細部における各種の変更及び修正が可能であることは明らかであろう。
添付の図面に示す開示主題について以下に詳細に述べる。
図１Ａ〜４を全般的に参照しながら、本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリングシステム及び方法について記述する。
本開示の複数の実施形態は、反った基板を含む、広範な基板形状及び大きさをハンドリングすべく構成された基板ハンドリング装置を対象としている。本開示の追加的な実施形態は、分岐構造、第１の能動支持要素、及び第２の能動支持要素を含む基板ハンドリング装置を対象としている。本開示の基板ハンドリング装置は、各種の形状及び大きさの基板を安全且つ効率的にハンドリング可能であることにより、汚染が減少してスループットが向上する。
図１Ａに、本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング装置１００の上面図を示す。一実施形態において、基板ハンドリング装置１００は分岐構造１０２を含んでいる。分岐構造１０２は、基部１０４、１個以上の支持部１０６、１個以上の能動支持要素１０８、１個以上の受動支持要素１１０、及び１個以上の取り付け構造１１２を含んでいてよいが、これらに限定されない。
一実施形態において、基板ハンドリング装置１００は基板１０１をハンドリングすべく構成されている。基板ハンドリング装置１００は、基板１０１をハンドリング及び／又は搬送するために基板ハンドリング装置１００の上面に基板１０１を受容すべく構成されていてよい。この点に関して、動作中（例：基板ハンドリング装置１００が基板１０１をハンドリングする及び／又は搬送する間）、（図１Ａに示す）基板１０１の背面が基板ハンドリング装置の上面に配置されてよい。従って、図１Ａにおける基板１０１の破線により、基板１０１の下側にある基板ハンドリング装置１００が見えるように同図が基板１０１を「透視している」ように描画していることを注記しておく。
基板１０１は、ウェハ、マスク、レチクル、シリコンウェハ、炭化ケイ素ウェハ、複合材料ウェハ等を含むがこれらに限定されない当分野で公知の任意の基板を含んでいてよい。例えば、基板１０１は半導体ウェハを含んでいてよい。例えば、基板１０１はシリコンウェハを含んでいてよい。本明細書で既に述べたように、基板ハンドリング装置１００は、様々な大きさ、形状及び／又は厚さの基板１０１をハンドリングすべく構成されていてよい。例えば、基板ハンドリング装置１００は、直径３００ｍｍ及び厚さ２００〜１５００μｍの基板１０１をハンドリングすべく構成されていてよい。別の例において、基板ハンドリング装置１００は、反りが５ｍｍの基板１０１をハンドリングすべく構成されていてよい。更に別の例において、基板ハンドリング装置１００は、不均一且つ無秩序な厚さを有する無秩序に反った基板１０１をハンドリングすべく構成されていてよい。
分岐構造１０２は基部１０４を含んでいてよい。一実施形態において、基部１０４は、ある場所から別の場所へ基板１０１を移動させるべく構成された、ロボット、起動可能な機械式アーム等を含むがこれらに限定されないハンドリングツールに基板ハンドリング装置１００を取り付けるべく構成された１個以上の取り付け構造１１２を含んでいる。例えば、図１Ａに示すように、基板ハンドリング装置１００は、本体１０４に結合されている第１の基板取り付け構造１１２ａ及び第２の基板取り付け構造１１２ｂを含んでいてよい。本例では、第１の取り付け構造１１２ａ及び第２の取り付け構造１１２ｂは、関節型の機械式アームを含むがこれらに限定されないハンドリングツールに機械的に結合されていてよい。取り付け構造１１２は、連結要素、ヒッチ、ナット／ボルトアセンブリ、ピンアセンブリ等を含むがこれらに限定されない構成要素を機械的に結合する当分野で公知の任意の取り付け構造を含んでいてよい。
別の実施形態において、分岐構造１０２は１個以上の支持部１０６を含んでいる。一実施形態において、１個以上の支持部１０６は、基板ハンドリング装置１００の基部１０４から延在していてよい。支持部１０６は、プロング、アーム、支持円板、支持タブ等を含むがこれらに限定されない当分野で公知の任意の支持構造を含んでいてよい。例えば、分岐構造１０２は第１の支持部１０６ａ及び第２の支持部１０６ｂを含んでいてよい。図１Ａに示すように、支持部１０６は「アーム」又は「プロング」に類似している場合がある。しかし、別途注記しない限り、これが本開示を限定するものと考えてはならない。
別の実施形態において、基板ハンドリング装置１００は、１個以上の能動支持要素１０８を含んでいる。１個以上の能動支持要素１０８は、基板１０１を能動的に支持すべく構成された、１個以上の吸着カップ、１個以上の真空要素、１個以上の磁石等を含むがこれらに限定されない当分野で公知の任意の支持要素を含んでいてよい。能動支持要素１０８は、分岐構造１０２の本体１０４に配置されていてよい。一実施形態において、図１Ａに示すように、１個以上の能動支持要素１０８は、第１の支持部１０６ａと第２の支持部１０６ｂの間で分岐構造１０２の上に配置されていてよい。
１個以上の能動支持要素１０８は、より安定した、且つ安全なハンドリングを行うべく基板１０１の背面に結合すべく形成されていてよい。例えば、吸着カップ又は他の真空要素（能動支持要素１０８）は圧力差を利用して基板ハンドリング装置１００を基板１０１の背面に結合することができる。同様に、磁石は磁場を利用して基板ハンドリング装置１００を基板１０１の背面に結合することができる。
上述のように、１個以上の能動支持要素１０８は、吸着カップ、真空要素、磁石等を含んでいてよい。例えば、図１Ａに示すように、基板ハンドリング装置１００の分岐構造１０２は、第１の真空吸着カップ（第１の能動支持要素１０８ａ）及び第２の真空吸着カップ（能動支持要素１０８ｂ）を含んでいる。
別の実施形態において、基板ハンドリング装置１００は１個以上の受動支持要素１１０を含んでいる。例えば、図１Ａに示すように、基板ハンドリング装置１００は、第１の受動支持要素１１０ａ、第２の受動支持要素１１０ｂ、第３の受動支持要素１１０ｃ、第４の受動支持要素１１０ｄ、第５の受動支持要素１１０ｅ、及び第６の受動支持要素１１０ｆを含んでいてよい。１個以上の受動支持要素１１０は、本体１０４及び１個以上の支持部１０６に任意の構成で配置されていてよい。従って、図１Ａに示す構成は、別途注記しない限り、例示目的で提供するに過ぎない。例えば、基板ハンドリング装置１００は、基板ハンドリング装置１００の上面の一部、全体又は実質的に全体を覆う単一の連続受動支持要素１１０を含んでいてよい。
１個以上の受動支持要素１１０は、シリコンコーティング、シリコンパッド、静電気放電（ＥＳＤ）コーティング、ＥＳＤパッド、ＥＳＤマット等を含むがこれらに限定されない接触基板１０１用の当分野で公知の任意の層、コーティング、支持パッド、又は構造を含んでいてよい。基板（基板１０１）がハンドリング及び／又は搬送中に電気的汚染及び／又はアーク放電により損傷する恐れがあることを注記しておく。この点に関して、電気絶縁支持パッド又はコーティング（例：電気絶縁受動支持要素１１０）が、電気汚染及びアーク発生を抑制することにより、基板１０１の損傷を防止及び／又は抑制に役立つ場合がある。別の実施形態において、１個以上の受動支持要素１１０は、任意の高摩擦材料、コーティング等から形成されていてよい。高摩擦材料により、１個以上の受動支持要素１１０は、基板ハンドリング装置１００内で基板１０１がずれるのを防止できるため、制御及びハンドリング機能を向上させることができる。
一実施形態において、１個以上の能動支持要素１０８（例：第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂ）は、基板１０１の中心に比較的近い位置で基板１０１に結合するように基板ハンドリング装置１００内に配置されている。基板１０１の中心に近接する位置が、反り等の何らかの不規則性の影響を受け難いことを注記しておく。このように、１個以上の能動支持要素１０８を基板１０１の中心に近接する位置で基板１０１に結合できるようにする実施形態により、反った基板のハンドリングを向上させることができる。
第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂを有する実施形態において、基板１０１が必然的に、基板ハンドリング装置１００（例：分岐構造１０２、１個以上の支持部１０６、１個以上の受動支持要素１１０等）に沿って少なくとも第３の接点（例：受動接点）を「形成する」ことを注記しておく。例えば、図１Ａに示すように、基板ハンドリング装置１００に配置されていて、第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂを介して分岐構造１０２に結合されている基板１０１が必然的に、基板１０１の形状、又は基板１０１が寄りかかる、傾く等のいずれかに起因して、基板ハンドリング装置１００に沿ったある場所に少なくとも第３の接点（「受動接点」）を「形成する」であろう。例えば、基板１０１が寄りかかって第１の支持部１０６ａに沿って受動接点を形成することにより、基板１０１が第１の能動支持要素１０８ａ、第２の能動支持要素１０８ｂ、及び第１の支持部１０６ａ上の受動接点で基板ハンドリング装置１００に結合される場合がある。別の例において、基板１０１は、第２の支持部１０６ｂに沿って受動接点を形成するように反る場合がある。この点に関して、基板１０１は、第１の能動支持要素１０８ａ、第２の能動支持要素１０８ｂ、及び第２の支持部１０６ｂ上の受動接点で基板ハンドリング装置１００に結合されている。
別の実施形態において、基板ハンドリング装置１００は、基板１０１の重心１０５が図１Ａに示すように、１個以上の能動支持要素１０８の「前方」にあるように基板１０１を結合すべく構成されている。例えば、基板１０１の重心１０５は、第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂの前方に配置され、且つ第１の支持部１０６ａ及び第２の支持部１０６ｂの間に配置されていてよい。基板１０１の重心１０５が１個以上の能動支持要素１０８の前方にあるように基板１０１を結合することにより、基板１０１が寄りかかるか傾くことにより、又は他の仕方で少なくとも３の受動接点を１個以上の支持部１０６に沿ったある位置で形成するであろう。
少なくとも第３の受動接点の必然的な形成は、上述の３Ｘ真空吸着カップ方式とは区別され、且つこれよりも優れた利点をもたらすことができる。３Ｘ真空吸着カップ方式では、３個の真空吸着カップの所定の位置により画定される３箇所だけで基板１０１をハンドリング装置に結合することができる。従って、３Ｘ真空吸着カップ方式では、基板ハンドリング装置は標準的な配置で各基板に結合する。この３Ｘ真空吸着カップ方式の標準的な配置は、大きさ、形状等が異なる基板のハンドリングには不充分な恐れがある。更に、３Ｘ真空吸着カップ方式の標準的な配置は、反った基板の不規則な形状に起因して、反った基板のハンドリングには適していない恐れがある。このように、３Ｘ真空吸着カップ方式は、反った基板をハンドリングする際のハンドリング及び制御能力が低下する恐れがある。
上と比較して、少なくとも第３の受動接点を必然的に形成することにより、本開示の基板ハンドリング装置１００は、あらゆる形状及び大きさの基板のハンドリング及び制御能力を向上させることができる。基板ハンドリング装置１００に結合された基板１０１が必然的に寄りかかるか傾くことにより、又は他の仕方で少なくとも第３の受動接点「形成する」事実により、基板ハンドリング装置１００によりハンドリングされる各基板１０１は（少なくとも３個の接点により決定される）一意なハンドリング配置を有するため、基板ハンドリング装置１００の柔軟性及び有用性を向上させることができる。基板ハンドリング装置１００が、規則的な基板、不規則な基板、反った凸基板、反った凹基板、反ったサドル基板（反った「ポテトチップ」状の基板）、無秩序且つ局所的に反った基板等を含むがこれらに限定されないあらゆる形状及び大きさの基板１０１のハンドリングが可能になることを注記しておく。第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂを介して２個の接点を有するため、基板１０１は必然的且つ自動的に寄りかかるか傾くことで基板ハンドリング装置１００に沿って少なくとも第３の受動接点を見出す。従って、基板ハンドリング装置１００を有するため、基板１０１は、基板１０１の形状、反りの程度、反りの方向、反りの種類等に依らず、少なくとも第３の接点に自動的に覆い被さる。
基板１０１の中心は、基板１０１の外側部分よりも反りの影響を受け難いことを注記しておく。このように、基板１０１の中心（例：重心１０５）に近い基板１０１の部分は、基板１０１の外側部分と比較して、単位距離当たりの反り尺度（反りの程度を示す尺度）が低いことが分かる。従って、別の実施形態において、１個以上の能動支持要素１０８は、１個以上の能動支持要素１０８に対する反りの影響を最小限にすべく基板の重心１０５に近接して（重心１０５が依然として能動支持要素１０８の「前方に」あるように）配置されていてよい。同様に、１個以上の能動支持要素１０８は、１個以上の能動支持要素１０８間の反りを最小限にすべく互い近接して配置されていてよい。例えば、第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂは、第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂの間の反り量を最小限にすべく互いに近接して配置されていてよい。１個以上の能動支持要素１０８間の反り量を減少させることにより、１個以上の能動支持要素１０８の各々が基板１０１により効率的に結合できるようになるため、ハンドリング及び制御が向上する。
図１Ｂに、本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング装置１００の下面図を示す。基板ハンドリング装置１００は、分岐構造１０２、基部１０４、１個以上の支持部１０６、及び１個以上の真空チャネル１１４を含むがこれらに限定されない。一実施形態において、基板ハンドリング装置１００は、基板１０１を摘まみ上げ、ハンドリング、及び／又は担持すべく構成されている。この点に介して、基板ハンドリング装置１００は、図１Ｂに示すように、基板１０１の背面１０３に結合すべく構成されていてよい。
別の実施形態において、基板ハンドリング装置１００の分岐構造１０２は１個以上の真空チャネル１１４を含んでいる。１個以上の真空チャネル１１４は、１個以上の能動支持要素１０８（真空吸着カップ）を真空源（図示せず）に流体的に結合すべく構成されていてよい。１個以上の真空チャネル１１４は、１個以上の管、１個以上のパイプ、１個以上のダクト等を含むがこれらに限定されない当分野で公知の任意のチャネルを含んでいてよい。真空源（図示せず）が基板ハンドリング装置１００の構成要素を構成し得ることを注記しておく。追加的及び／又は代替的に、真空源は、基板ハンドリング装置１００から分離した別個の又は独立した真空源であってよい。
１個以上の真空チャネル１１４は、別途注記しない限り、当分野で公知の任意の数又は配置の真空チャネルを含んでいてよい。例えば、１個以上の真空チャネル１１４は、１個以上の能動支持要素１０８を真空源に流体的に結合する単一の分岐した真空チャネルを含んでいてよい。別の例として、１個以上の真空チャネル１１４は複数の別々の真空チャネルを含んでいてよい。例えば、基板ハンドリング装置１００が第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂを含む場合、１個以上の真空チャネル１１４は、各々の能動支持要素１０８が専用の真空チャネル１１４を有するように、２個の別々の真空チャネル１１４を含んでいてよい。
別の実施形態において、１個以上の真空チャネル１１４は、真空源から１個以上の能動支持要素１０８の各々までの対称な経路を形成することができる。１個以上の真空チャネルの対称な経路により、１個以上の能動支持要素１０８の各々により生じた力がほぼ同等になることを注記しておく。但し、真空源からの対称な経路が本開示を限定するものではないことを注記しておく。追加的に及び／又は代替的に、１個以上の真空チャネル１１４及び／又は１個以上の能動支持要素１０８は、１個以上の能動支持要素１０８の各々がほぼ同時に基板１０１の背面１０３に係合及び結合（例：「一様」結合）すべく構成されていてよい。
代替的な実施形態において、１個以上の真空チャネル１１４及び／又は１個以上の能動支持要素１０８は、１個以上の能動支持要素１０８が異なる時点で基板１０１に係合して結合（例：「非一様」結合）すべく構成されていてよい。非一様結合の実施形態において、基板１０１に結合されたる第１の能動支持要素１０８は、後続の能動支持要素１０８が効率的に基板１０１に結合できるように基板１０１を所定位置に保持する機能を果たすことができる。例えば、第１の能動支持要素１０８ａが短い方の真空チャネル１１４を含み、第２の能動支持要素１０８ｂが長い方の真空チャネル１１４を含んでいてよい。本例において、第１の能動支持要素１０８ａは、第２の能動支持要素１０８ｂよりも前に基板１０１に係合して結合することができる。第１の能動支持要素１０８ａが基板１０１の背面１０３に結合した場合、第２の能動支持要素１０８ｂが基板１０１の背面１０３に係合して効果的に結合できるように、基板１０１を瞬間的に引き下げて保持することができる。
図２に、本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリングシステム２００の上面図を示す。基板ハンドリングシステム２００は、基板ハンドリング装置１００、支持構造２０２、及び１個以上の基板接点２０４を含んでいてよいが、これらに限定されない。
図２に示すように、基板ハンドリング装置１００は、基板１０１をハンドリングして、基板１０１を支持構造２０２の１個以上の基板接点２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに配置すべく構成されていてよい。支持構造２０２は、当分野で公知の任意の基板支持構造２０２を含んでいてよい。例えば、支持構造２０２は、処理ツール又は特徴化ツールのチャックを含んでいてよい。別の例において、支持構造２０２は、基板搬送装置（例：ウェハ搬送装置）の支持構造を含んでいてよい。例えば、支持構造２０２は、前面開口一体化ポッド（ＦＯＵＰ）の支持構造を含んでいてよい。別の例として、支持構造２０２はプリアライナを含んでいてよい。１個以上の基板接点２０４は、基板１０１を受容すべく構成された１個以上の能動支持要素、１個以上の受動支持要素、１個以上の電気絶縁構造等を含むがこれらに限定されない任意の構造を含んでいてよい。
図３に、本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリングシステム３００の簡略模式図を示す。基板ハンドリングシステム３００は、基板ハンドリング装置１００、ハンドリングツール３０２、コントローラ３０４、及びユーザーインターフェース３１０を含んでいてよいが、これらに限定されない。
一実施形態において、基板ハンドリング装置１００は、ハンドリングツール３０２に機械的に結合されていてよい。ハンドリングツール３０２は、ロボット、起動可能な機械式アーム等を含むがこれらに限定されない当分野で公知の任意のハンドリングツールを含んでいてよい。別の実施形態において、基板ハンドリング装置１００及び／又はハンドリングツール３０２はコントローラ３０４と通信可能に結合されている。コントローラ３０４は１個以上のプロセッサ３０６及びメモリ３０８を含んでいてよい。一実施形態において、コントローラ３０４の１個以上のプロセッサ３０６は、メモリ３０８に保存されたプログラム命令の組を実行すべく構成されていて、プログラム命令は、１個以上のプロセッサ３０６に本開示の１個以上のステップ／動作を実行させるべく構成されている。例えば、１個以上のプロセッサ３０６は、ハンドリングツール３０２を動作させるべく構成されていてよい。別の例として、１個以上のプロセッサ３０６は、基板１０１を摘まみ上げるために基板ハンドリング装置１００を基板に結合すべく１個以上の能動支持要素１０８を係合させる（例：真空源を起動する）ように構成されていてよい。別の例では、１個以上のプロセッサ３０６は、基板１０１から基板ハンドリング装置１００を分離して基板１０１を支持構造２０２に配置するために１個以上の能動支持要素１０８を係脱（例：真空源を停止）すべく構成されていてよい。
別の実施形態において、コントローラ３０４はユーザーインターフェース３１０と通信可能に結合されている。ユーザーインターフェース３１０は、情報を表示及び／又はユーザーからの入力又はコマンドを受信すべく構成された当分野で公知の任意のユーザーインターフェースを含んでいてよい。同様に、１個以上のプロセッサ３０６は、ユーザーインターフェース３１０から１個以上の入力／コマンドを受信して、当該１個以上の入力／コマンドに応答して１個以上の動作／ステップをシステム３００に実行させるべく構成されていてよい。
一実施形態において、１個以上のプロセッサ３０６は、当分野で公知の１個以上の任意の処理要素を含んでいてよい。この意味で、１個以上のプロセッサ３０６は、ソフトウェアアルゴリズム及び／又は命令を実行すべく構成された任意のマイクロプロセッサ−型装置を含んでいてよい。一実施形態において、１個以上のプロセッサ３０６は、本開示を通じて記述するように、システム３００を動作すべく構成されたプログラムを実行すべく構成されたデスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、又は他のコンピュータシステム（例：ネットワーク化コンピュータ）を含んでいてよい。本開示を通じて記述するステップが単一のコンピュータシステム又は、代替的に複数のコンピュータシステムにより実行できることを認識されたい。更に、本開示を通じて記述するステップが１個以上のプロセッサ３０６の任意の１個以上で実行できることを認識されたい。一般に、用語「プロセッサ」は、メモリ３０８からのプログラム命令を実行する１個以上の処理要素を有する任意の装置を包含すべく広義に定義されていてよい。更に、システム３００の異なるサブシステム（例：基板ハンドリング装置１００、真空源、ハンドリングツール３０２、コントローラ３０４）は、本開示を通じて記述するステップの少なくとも一部の実行に適したプロセッサ又は論理素子を含んでいてよい。従って、上述の説明は本開示を限定するものと解釈すべきではなく、単に説明目的に過ぎない。
メモリ３０８は、付随する１個以上のプロセッサ３０６により実行可能なプログラム命令の保存に適した当分野で公知の任意の記憶媒体を含んでいてよい。例えば、メモリ３０８は非一時的メモリ媒体を含んでいてよい。例えば、メモリ３０８は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気又は光記憶装置（例：ディスク）、磁気テープ、固体ドライブ等を含んでいてよいが、これらに限定されない。メモリ３０８が１個以上のプロセッサ３０６と共に共通のコントローラ筐体に格納されていてよいことを更に注記しておく。代替的な実施形態において、メモリ３０８は、プロセッサ３０６及びコントローラ３０４の物理的位置に対して遠隔配置されていてよい。別の実施形態において、メモリ３０８は、本開示を通じて記述する各種のステップを１個以上のプロセッサ３０６に実行させるプログラム命令を保持している。
一実施形態において、ユーザーインターフェース３１０は、１個以上のデスクトップ、タブレット、スマートフォン、スマートウォッチ等を含んでいてよいが、これらに限定されない。別の実施形態において、ユーザーインターフェース３１０は、ユーザーにシステム３００のデータを提示するために用いるディスプレイを含んでいる。ユーザーインターフェース３１０のディスプレイは、当分野で公知の任意のディスプレイを含んでいてよい。例えば、ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に基づくディスプレイ、又はＣＲＴディスプレイを含んでいてよいが、これらに限定されない。当業者には、ユーザーインターフェース３１０と一体化可能な任意のディスプレイ装置が本開示の実装に適していることが認識されよう。別の実施形態において、ユーザーは、ユーザーインターフェース３１０を介してユーザーに表示されたデータに応答して選択及び／又は命令を入力することができる。
図４に、本開示の１個以上の実施形態による基板ハンドリング方法４００のフロー図を示す。方法４００のステップの全て又は一部が基板ハンドリング装置１００及び／又はシステム２００、３００により実装できることを注記しておく。しかし、追加的又は代替的なシステムレベルの実施形態が方法４００のステップの全部又は一部を実行できる点で、方法４００が基板ハンドリング装置１００及び／又はシステム２００、３００に限定されないことを更に認識されたい。
ステップ４０２において、基板ハンドリング装置の分岐構造が基板の背面に近接して配置される。例えば、分岐構造１０２を有する基板ハンドリング装置１００は、基板の背面１０３に近接して、基板１０１の下側に配置することができる。
ステップ４０４において、基板ハンドリング装置の１個以上の能動支持要素が起動されて基板ハンドリング装置を基板の背面に結合する。一実施形態において、１個以上の能動支持要素１０８は１個以上の真空吸着カップを含んでいる。例えば、ステップ４０４で、真空源は、１個以上の真空吸着カップ（例：１個以上の能動支持要素１０８）を起動／係合させるべく起動することができる。真空源が起動したならば、１個以上の能動支持要素１０８は、基板の背面１０３に結合されてよい。上で述べたように、１個以上の能動支持要素１０８は、基板１０１の背面１０３にほぼ同時に（例：一様結合構成）、又は異なる時点で（例：非一様結合構成）結合すべく構成されていてよい。
ステップ４０６において、基板の背面と分岐構造の間に１個以上の受動接点が形成される。例えば、基板が基板ハンドリング装置１００に配置されて、第１の能動支持要素１０８ａ及び第２の能動支持要素１０８ｂに結合された場合、当該基板は必然的／自動的に寄りかかるか傾いて、基板１０１の背面１０３と分岐構造１０２の間に少なくとも第３の受動接点を形成することができる。既に述べたように、１個以上の受動接点の形成により、本開示の基板ハンドリング装置１００が、規則的な基板、不規則な基板、反った凸面基板、反った凹基板、反ったサドル基板、無秩序な局所的反った基板等を含むがこれらに限定されない様々な形状及び不規則性を有する基板１０１をハンドリングできる。
ステップ４０８において、基板ハンドリング装置により基板がハンドリングされる。例えば、基板ハンドリング装置１００は、ある場所から別の場所へ基板を搬送すべく構成された起動可能な機械式アーム（例：ハンドリングツール３０２）に結合されていてよい。
ステップ４１０において、基板が支持構造に配置される。支持構造２０２は、処理ツール又は特徴化ツールのチャック、基板搬送装置、ウェハ搬送装置、前面開口一体化ポッド（ＦＯＵＰ）の支持構造等を含むがこれらに限定されない当分野で公知の任意の基板支持構造２０２を含んでいてよい。
ステップ４１２において、基板ハンドリング装置の１個以上の能動支持要素が停止させられて、基板ハンドリング装置を基板の背面から分離する。例えば、真空源を停止させることにより、１個以上の真空吸着カップ（例：１個以上の能動支持要素）を停止／解除して、基板１０１の背面１０３から分離することができる。１個以上の能動支持要素１０８が基板から分離された後で、基板ハンドリング装置１００は基板１０１の背面１０３から取り外すことができる。例えば、基板を支持構造２０２（例：チャック）に配置した後で、１個以上の能動支持要素１０８が基板１０１から分離して、ハンドリングツール３０２（例：起動可能な機械式アーム）が基板１０１の下側から分岐構造を引き出すことができる。
当業者には、本明細書に記述する構成要素（例：動作）、装置、物体、及びこれらに付随する議論が概念上の明快さの例として用いられており、様々な構成の変更が考えられていることが認識されよう。その結果、本明細書で用いるように、開示する特定の例及び付随する議論は、当該例のより一般的なクラスを表すことを意図している。一般に、任意の特定の例の使用は、当該クラスを代表するものと意図されており、特定の構成要素（例：動作）、装置、及び物体の除外を意図しているものと解釈すべきではない。
当業者には、本明細書に記述する処理及び／又はシステム及び／又は他の技術を実行可能な各種の手段（例：ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェア）があり、好適な手段が、処理及び／又はシステム及び／又は他の技術が利用される状況に応じて異なることが理解されよう。例えば、利用者が速度及び精度が最重要であると判断したならば、利用者は主としてハードウェア及び／又はファームウェア手段を選択し、代替的に、柔軟性が最重要であれば、利用者は主としてソフトウェア実装を選択し、更に代替的に、利用者はハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの何らかの組み合わせを選択してもよい。従って、本明細書に記述する処理及び／又は装置及び／又は他の技術を利用可能ないくつかの可能な手段があり、利用する手段の選択は、当該手段が利用される状況及び利用者の特定の関心事（例：速度、柔軟性、又は予測可能性）に依存し、これらは変化し得るため、いずれの手段も他のものより本質的に優れている訳ではない。
上述の説明は、特定の用途及びその要件を前提で提供する本発明を当業者が実施及び使用できるように提示している。本明細書で用いる方向用語「最上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「上部」、「上方へ」、「下部」、「下」、及び「下方」等は、説明目的で相対位置を示すことを意図しており、絶対的な座標系を示すことは意図していない。上述の実施形態に対する各種の変更は当業者には明らかであって、本明細書で定義する一般的原理は他の実施形態にも適用できる。従って、本発明を図示及び記述する特定の実施形態に限定することは意図しておらず、本明細書に開示する原理及び新たな特徴と整合する最も広い範囲に合致するものとする。
本明細書における実質的に任意の複数及び／又は単数形の用語の使用に関して、当業者であれば文脈及び／又は用途に応じて適宜複数から単数及び／又は単数から複数に翻訳することができよう。本明細書では単数／複数形の交替は簡潔のため逐一明記しない。
本明細書に記述する方法の全ては、本方法の実施形態の１個以上のステップの結果をメモリに保存するステップを含んでいてよい。これらの結果は、本明細書に記述する結果のいずれを含んでいてもよく、当分野で公知の任意の方法で保存されてよい。当該メモリは、本明細書に記述する任意のメモリ又は当分野で公知の他の任意の適当な記憶媒体を含んでいてよい。結果が格納された後で、本明細書に記述する方法又はシステムの任意の実施形態によりメモリ内で当該結果にアクセスして使用すること、ユーザーに表示すべくフォーマット化すること、他のソフトウェアモジュール、方法、又はシステム等により使用することができる。更に、当該結果は「永久に」、「半永久的に」、「一時的に」、又はある期間にわたり保存することができる。例えば、当該メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってよく、当該結果は必ずしも無期限にメモリに残留しなくてもよい。
上述の方法の実施形態の各々が本明細書に記述する他の任意の方法（群）の他の任意のステップ（群）を含み得ることも更に考えられる。また、上述の方法の実施形態の各々は、本明細書に記述する任意のシステムにより実行することができる。
本明細書に記述する主題は、異なる構成要素が他の構成要素に含まれているか又は接続されている様子を示す場合がある。このような記述されたアーキテクチャは例示的に過ぎず、実際に同じ機能を実現する他の多くのアーキテクチャを実装できることを理解されたい。概念的な意味で、同じ機能を実現する構成要素の任意の配置が、所望の機能が実現されるように、効果的に「関連付けられている」。従って、特定の機能を実現すべく組み合わされた任意の２個の構成要素は、アーキテクチャ又は中間構成要素に依らず、所望の機能が実現されるよう、互いに「関連付けられている」ものと見なすことができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２個の構成要素はまた、所望の機能を実現すべく互いに「接続されている」又は「結合されている」と見なすことができ、そのように関連付けられた任意の２個の構成要素はまた、所望の機能を実現すべく互いに「結合可能である」と見なすことができる。結合可能な特定の例として、物理的に嵌合可能及び／又は物理的に相互作用する構成要素及び／又は無線相互作用可能な及び／又は無線相互作用中の構成要素及び／又は論理的に相互作用中の及び／又は論理的に相互作用可能な構成要素に含むがこれらに限定されない。
更に、本発明が添付の請求項により規定されることを理解されたい。当業者には、一般に、本明細書及び特に添付の請求項（例：添付の請求項の本文）で用いる用語が一般に「開放的」用語（例：用語「含んでいる」は「〜を含んでいるがこれに限定されない」と解釈すべきであり、用語「有する」は「少なくとも有する」と解釈すべきであり、用語「含む」は「〜を含むがこれに限定されない」と解釈すべきである、等）であると意図していることが理解されよう。当業者には更に、請求項で特定個数の要素の指示を意図している場合、そのような意図は当該請求項で明示的に指示され、そのような指示が無ければそのような意図が無いことが理解されよう。例えば、理解の一助として、以下の添付の請求項は、当該請求項における要素の導入句「少なくとも１個の」及び「１個以上の」の使用を含んでいてよい。しかし、このような語句の使用は、たとえ同じ請求項が導入句「１個以上の」又は「少なくとも１個」及び不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」等を含んでいても、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項の要素の個数を、そのような個数を含む特定の請求項を、そのような個数だけを含む発明に限定することを示唆していると解釈してはならない（例：「ａ」及び／又は「ａｎ」は典型的に「少なくとも１個の」又は「１個以上の」を意味するものと解釈すべきである）。定冠詞を用いて請求項の要素の個数を指示する場合も同じである。また、たとえ請求項の特定の個数の要素が指示された場合であっても、当業者はこのような指示が典型的に少なくとも指示された個数であると解釈すべきである（例：他の修飾語無しに単に「２個」とある場合は典型的に、少なくとも２個、又は２個以上を意味する）。更に、慣用表現「Ａ、Ｂ、Ｃその他のうち少なくとも１個」を用いる例において、このような表現は一般に、当業者が当該慣用表現を理解するであろう意味を意図している（例：「Ａ、Ｂ及びＣのうち少なくとも１個を有する」システムは、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢを共に、ＡとＣを共に、ＢとＣを共に、及び／又はＡ、Ｂ及びＣを共に、等を有するシステムを含んでいるがこれに限定されない）。更に、当業者には、本文、請求項、又は図面の如何に依らず、２個以上の代替的用語を示す任意の離接語及び／又は語句が、当該用語のうち１個、当該用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を考慮していることを理解されたい。例えば、語句「Ａ又はＢ」は「Ａ」又は「Ｂ」或いは「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されたい。
本開示及び付随する利点の多くが上述の説明により理解が深まると考えられ、開示する主題から逸脱することなく、又はその本質的な利点を一切損なうことなく、構成要素の形式、構造及び配置に対する各種の変更を加え得ることは明らかであろう。記述する形式は説明目的に過ぎず、以下の請求項がそのような変更を包含することを意図している。更に、本発明が添付の請求項により規定されることを理解されたい。

Claims (26)

  1. 第１の支持部及び第２の支持部を含む分岐構造において、前記第１の支持部及び前記第２の支持部が、基板を支持構造に搭載すべく前記基板の背面に接触可能に配置されている分岐構造と、
    前記分岐構造に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素であって、前記分岐構造の前記第１の支持部と前記第２の支持部の間に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素と、
    前記分岐構造に配置された複数の受動支持要素において、前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素が、前記基板の重心が前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素の前方に配置されるように構成されている複数の受動支持要素とを含む基板ハンドリング装置。
  2. 前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素が、前記基板が前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素に配置された場合に前記基板と前記複数の受動支持要素の一部との間を接触させるべく構成されている、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１の能動支持要素が第１の吸入要素を含み、前記第２の能動支持要素が第２の吸入要素を含んでいる、請求項１に記載の装置。
  4. 前記第１の吸入要素と前記第２の吸入要素が、前記分岐構造の１個以上の真空チャネルを介して真空に流体的に結合されている、請求項３に記載の装置。
  5. 前記複数の受動支持要素が複数の支持パッドを含んでいる、請求項１に記載の装置。
  6. 前記複数の支持パッドの少なくともいくつかがテクスチャ化されている、請求項２に記載の装置。
  7. 前記複数の支持パッドの少なくともいくつかが電気絶縁である、請求項２に記載の装置。
  8. 前記複数の受動支持要素が、
    前記分岐構造の前記第１の支持部に配置された１個以上の第１の支持パッドと、
    前記分岐構造の前記第２の支持部に配置された１個以上の第２の支持パッドとを含んでいる、請求項１に記載の装置。
  9. 前記複数の受動支持要素が更に、
    前記分岐構造の追加的な支持部に配置された１個以上の追加的な支持パッドを含み、前記追加的な支持部が前記分岐構造の基部を形成する、請求項８に記載の装置。
  10. 前記支持構造が、少なくとも１個の処理ツール又は特徴化ツールのチャックを含んでいる、請求項１に記載の装置。
  11. 前記支持構造がウェハ搬送装置の支持構造を含んでいる、請求項１に記載の装置。
  12. 前記ウェハ搬送装置が前部開口統一ポッド（ＦＯＵＰ）を含んでいる、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記分岐構造が起動可能な機械式アームに機械的に結合されている、請求項１に記載の装置。
  14. 前記基板がウェハを含んでいる、請求項１に記載の装置。
  15. 前記ウェハが凸形状、凹形状、又はサドル形状のうち少なくとも一つをなしている、請求項１４に記載の装置。
  16. 前記ウェハが無秩序な局所的反りを含んでいる、請求項１４に記載の装置。
  17. 第１の支持部及び第２の支持部を含む分岐構造において、前記第１の支持部及び前記第２の支持部が、基板を支持構造に搭載すべく前記基板の背面に接触可能に配置されている分岐構造と、
    前記分岐構造に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素であって、前記分岐構造の前記第１の支持部と前記第２の支持部の間に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素と、
    前記分岐構造に配置された１個以上の受動支持要素において、前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素が、前記基板の重心が前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素の前方に配置されるように構成されている複数の受動支持要素とを含む基板ハンドリング装置。
  18. チャックと、
    基板ハンドリング装置を含むシステムにおいて、前記ハンドリング装置が、
    第１の支持部及び第２の支持部を含む分岐構造において、前記第１の支持部及び前記第２の支持部が、基板を前記チャックに配置すべく前記基板の背面に接触可能に配置されている分岐構造と、
    前記分岐構造に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素であって、前記分岐構造の前記第１の支持部と前記第２の支持部の間に配置された第１の能動支持要素及び第２の能動支持要素と、
    前記分岐構造に配置された１個以上の受動支持要素において、前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素が、前記基板の重心が前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素の前方に配置されるように構成されている１個以上の受動支持要素とを含むシステム。
  19. 前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素が、前記基板が前記第１の能動支持要素及び前記第２の能動支持要素に配置された場合に前記基板と前記複数の受動支持要素の一部との間を接触させるべく構成されている、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記第１の能動支持要素が第１の吸入要素を含み、前記第２の能動支持要素が第２の吸入要素を含んでいる、請求項１８に記載のシステム。
  21. 前記第１の吸入要素と前記第２の吸入要素が、前記分岐構造の１個以上の真空チャネルを介して流体的に結合されている、請求項１８に記載のシステム。
  22. 前記複数の受動支持要素が複数の支持パッドを含んでいる、請求項１８に記載のシステム。
  23. 前記複数の支持パッドの少なくともいくつかがテクスチャ化されている、請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記複数の支持パッドの少なくともいくつかが電気絶縁である、請求項２２に記載のシステム。
  25. 前記複数の受動支持要素が、
    前記分岐構造の前記第１の支持部に配置された１個以上の第１の支持パッドと、
    前記分岐構造の前記第２の支持部に配置された１個以上の第２の支持パッドとを含んでいる、請求項１８に記載のシステム。
  26. 前記複数の受動支持要素が更に、
    前記分岐構造の追加的な支持部に配置された１個以上の追加的な支持パッドを含み、前記追加的な支持部が前記分岐構造の基部を形成する、請求項２５に記載のシステム。
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