JP4386603B2 - セル、基板搬送方法及び基板交換方法 - Google Patents
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Description
発明の開示
1.発明の技術分野
本発明は半導体基板用の基板リフトに関する。特に、本発明は、単一セルの中で複数基板を同時に支えることができる基板リフトに関する。
【0002】
2.背景技術の説明
半導体基板又はウエハは、一連のプロセスを使って集積回路を生産するために加工される。これらのプロセスの各々は、別個の種類のプロセスセル中で実行される。計測セルとして知られる他のセルは、基板を計測するために使われる。少なくとも一つの基板搬送ロボットによって応対されるセルの集合は、クラスターツールとして知られている。基板搬送ロボットは、一般に、複数のプロセスセルの各々に連結している搬送セルの中に存在しており、プロセスセルの各々の中に位置する半導体基板にアクセスすることができる。また、ロボットは種々のセル間で基板を搬送することができる。
【0003】
基板搬送ロボットの幾つかは、一つの基板を一度に扱うことができる、一つのロボットブレードを含むように設定されている。他の基板搬送ロボットは、単一のロボットハブに取り付けられた背中合わせのロボットアームを二つ有している。ロボットアームの各々は、別個のロボットブレードを支えている。ロボットブレード(或いは、エンドエフェクタとして知られる)は、(上部から、下部から、又は他の相対的な方向から)基板を支えるロボットの部分である。背中合わせのロボットアーム構成では、第一のエンドエフェクタが基板と相互作用するためにプロセスセルの中に移動すると、第二のエンドエフェクタは、第一のエンドエフェクタから180度離れて向くように強制される。第一の基板リフトが基板と相互作用する結果として、第二のエンドエフェクタが位置において拘束されるときには、一般に、第二のエンドエフェクタはいかなる有効なプロセスを実行するようにも、いかなる基板を搬送するようにも置かれていない。従って、第二のエンドエフェクタは、第一のエンドエフェクタが基板搬送を完了するまで、基板を保持するように(又は、いかなる基板も保持しないように)制限されている。
【0004】
一般的に、各々のセルは、一度に一枚の基板を保持するように設定されている。第二の基板が第一の基板を含むセル内へ挿入される場合、第二の基板又は第二の基板を支えているエンドエフェクタは、第一の基板と衝突するか、第一の基板を妨害するだろう。従って、セルの中の基板を交換するには、第二の基板がセル内へ挿入される前に、セルから第一の基板を取り除くロボットが必要とされる。第二の基板をセル内へ挿入させるために第一の基板をセルから取り除くと、第一の基板はプロセスセルから離れたところに一時的に保存され、第二の基板は、セル内へ第二の基板が挿入されるようロボットエンドエフェクタが使えるようにする。上述の基板交換は、挑戦的なロボット動作を必然的に伴うだけでなく、基板生産量を減らすという基板プロセッシングにとっての障害をもたらす。
【0005】
従って、基板交換ができるようセル内に同時に保持され得る基板の数を増加させることによって、生産量を増加させる装置又は方法の必要性が、従来技術において現存する。セル内へ挿入される基板と、セルの中にすでにある基板とを交換することができる単一ロボットに対する必要性も現存する。
【0006】
発明の概要
本発明は、第一の基板及び第二の基板を、セルに対して搬送する装置及び関連方法である。セルには、基板を交換するときに単一基板と相互作用するように構成されているペデスタルが含まれる。第一の基板は、基板リフト装置を使ってペデスタルから離れた位置に移され、第二の基板が、セル内へ及びペデスタル上に挿入される。本発明は、ロボットを使って基板を移動させるセルに特に適用でき、様々なプロセスセル及び計測学セルにおいて使うことができる。
【0007】
詳細な説明
理解を容易にするために、可能な限りにおいて、図に共通する同一の構成要素を示すためには同一の参照番号が使われている。
【0008】
以下の説明を考慮することにより、本発明の教示がロボット装置に容易に利用され得ることを当業者であれば明らかに認識するだろう。特に、本発明は、複数基板リフト装置に向けられている。該装置においては、セルの中の基板に対して、一枚以上の基板が同時に置かれる。本明細書において用いられる用語「セル」は、プロセスセル、計測セル、又は基板プロセッシング、テスト、搬送、若しくは位置決めに関連するいかなる他の既知の種類のセル若しくはチャンバに関するものである。
【0009】
1.セルの構成
図1は、複数のプロセスセル106及び108を備えているクラスターツール100の上面図を表す。各々のプロセスセルには、複数基板リフト装置203が含まれている。図2は、図1におけるプロセスセル200のうちの一つであって、複数基板リフト装置203を含んでいるものの側面図を表す。
【0010】
クラスターツール100は、二つのプロセスセル106及び108、搬送セル116、ロードロックセル120、基板取り扱い部160、及び計測セル168を備えている。プロセスセル106、108の各々は、半導体基板プロセッシングにおける一つ以上の別個の種類、段階又はフェーズにおいて使うことができるものである。プロセスセル106、108の各々は、第一の基板リフト206及び第二の基板リフト208を備えている。
【0011】
基板取り扱い部160において、大気中ロボット164は、コントローラ136の制御下において、取り扱いプラットホーム162と、基板積載ポッド166と、計測セル168と、ロードロックセル120との間で基板を移動させる。基板取り扱い部160の内部は、一般に、大気圧で操作される。基板取り扱い部160は、クラスターツール内へ基板を挿入し、クラスターツールから基板を取り除き、且つ計測機能を実行するために使われる。
【0012】
計測セル168により、基板の測定、検査及び/又はテストが行われる。一般に、計測セルは、基板の寸法及び電気的特性を測定するために、レーザー等の光学系を使う。また、計測セルには、後述する種類の複数基板リフト装置を利用することができる。
【0013】
ロードロックセル120内に位置するカセット126を介して(大気中ロボット164を使って)、基板取り扱い部160と搬送セル116との間で基板128を搬送させることができる。カセット126は、垂直に配置されたカセット式棚に複数の基板を含むことができる。カセット126は、一つのカセット式棚(又はカセット式棚内に含まれる基板)をロボットエンドエフェクタ(別名ロボットブレード)と並べるために垂直に調節される。ロボット132は、一般には、一度に一枚の基板128を、カセット126から二つのプロセスセル106又は108のいずれかへ搬送する。クラスターツールには、いかなる数のセルが供給されてもよい。ロボット132の端部に位置するエンドエフェクタ134(別名ロボットブレード)の上で個々の基板が搬送される。
【0014】
図1及び図2において示されるコントローラ136は、プロセッシング、基板搬送、クラスターツール100内で実行されるテストを制御し、且つ、ロボット132及び164の操作を制御する。コントローラ136は、マイクロプロセッサ138(CPU)と、制御ルーチンを格納するためのメモリ140と、サポート回路142(例えば、電源装置、クロック回路、キャッシュ等)を備えている。また、コントローラ136は、キーボード、マウス及びディスプレー等の入出力周辺装置(I/O部)144を備えている。コントローラ136は、基板プロセッシング及び搬送を容易にする、シークエンシング及びスケジューリング操作を実行するようにプログラムされた汎用コンピュータである。クラスターツールを制御するソフトウェアルーチンは、メモリ140に格納されており、クラスターツールの操作を容易にするためにマイクロプロセッサ138によって実行される。
【0015】
メモリ140には、ランダムアクセスメモリ(RAM)及びリードオンリメモリ(ROM)が含まれ、これらは、互いに、コンピュータプログラム、演算数、作業者、次元の値、システムプロセッシング温度及び構成、並びに電気メッキ操作を制御する他のパラメータを格納するものである。バス(図示せず)は、CPU138、回路部142、メモリ140及びI/O部144間のデジタル情報伝達を提供する。また、バスは、コントローラ136からデジタル情報を受け取るかコントローラ136へデジタル情報を伝達する、クラスターツール100の部分にI/O部144に連結している。
【0016】
I/O部144は、コントローラ136の各々の素子間でデジタル情報の伝達を制御するインターフェースを提供する。また、I/O部144は、コントローラ136の部品とクラスターツール100の異なる部分との間のインターフェースを提供する。回路部265は、他の全種類のユーザーインターフェース装置(ディスプレー及びキーボード等)、システム装置及びコントローラ136に関連する他のアクセサリーを備えている。本明細書では、デジタルコントローラ136の一つの実施形態が記載されているが、他のアナログコントローラ並びにデジタルコントローラは、本出願において上手く機能でき、本発明の意図された範囲内にある。ソフトウェアプロセスとして本明細書で議論されているプロセスステップの幾つかは、ハードウエア内に(例えば、種々のプロセスステップを実行するマイクロプロセッサと協同する回路として)実装されてもよいことが意図されている。
【0017】
図2に示されるセル200の実施形態は、セルエンクロージャ202、ペデスタル214、複数基板リフト装置203及びコントローラ136を備えている。複数基板リフト装置203は、第一の基板リフト206、第二の基板リフト208、第一のアクチュエータ230及び第二のアクチュエータ240を備えている。第一の基板リフト206は、セル200内の基板216を、他の基板218がセル内で第一の基板216の下方に(ロボット132に取り付けられたエンドエフェクタ134を介して)挿入されるレベルに上昇させるように設定されている。第一のアクチュエータ230は、コントローラ136の制御下、第一の基板リフト206を選択的に移動させる。第二の基板リフト208は、エンドエフェクタ134が基板の下に位置できるよう(又は、基板の下から取り除かれるよう)、充分なレベルに基板を持ち上げられるように設定されている。第二のアクチュエータ240は、コントローラ136の制御下、第二の基板リフト208を選択的に移動させる。
【0018】
本実施形態において、ペデスタル214は、プロセッシングの間その上に基板が静止するプラットホームとして示されている。用語「ペデスタル」は、セル内に基板を保持する構造体に関連するいかなるものをも意図する。従って、いかなるペデスタル、チャック、スピンドルアーム(spindly-armed)構造体等で、プロセッシング、測定、テスト、又は基板の移動の間、正立又は倒立位置で基板を保持するものは、ペデスタルである。
【0019】
複数基板リフト装置203は、ロボットを利用することができるプロセスセルに応用可能である。例えば、与圧(pressurized)気相堆積(PVD)、化学気相堆積(CVD)、エッチング、堆積又は他のいかなる既知の種類のプロセスセル又はチャンバ、並びに、計測ステーションである。複数基板リフト装置203は、単一ペデスタル214と相互作用するように設定されている。一般的に、ペデスタル214は、プロセッシングの間、単一基板を支えるように構成されている。複数基板リフト装置203の特定の実施形態は、セル202内に複数の基板が同時に含まれることを許容する。セル内に複数の基板が含まれるので、ロボットによって保持される基板の「入換作業」が可能になる。交換される両方の基板がセル内に維持されるからである。
【0020】
第一の基板リフト206及び第二の基板リフト208の各々が、単一のセル内に共存する別個の基板を支えることができる。複数基板リフト装置203は、第一の基板がすでにセルの中に含まれている間に、ロボット132に、セルの中に第二の基板を挿入させる。その後、ロボットは、セルから第一の基板を取り除く。このように、セルの中に位置する第一の基板をロボットが取り除くとき、ロボットは第二の基板を離れた位置に一時的に置く必要はない。基板リフト装置203は、同じセル内で二枚の基板の一時的な位置決めをして、クラスターツールを介して基板の生産量を増強させる。
【0021】
図2に示されるセル200は、クラスターツール100のプロセスセル106及び108、或いは計測セル168の一実施形態を表示する。複数基板リフト装置203は、セル内でプロセッシングが完了した第一の半導体基板を、ロボットエンドフェクタ又はロボットブレード上へ荷揚げし、それに協同して、同じロボットエンドフェクタ又はロボットブレードから同じセル内へプロセッシングされる第二の半導体基板を積載するのに使われる。この半導体基板の積載及び荷揚げは、図1示される種類の単一エンドエフェクタを有するロボット132を使って実行される。複数基板リフト装置の第一の基板リフトについての特定の実施形態は、図3A、図3B、図4A、図4B、図5、図9A、図9B、図9C及び10において詳細に説明されている。複数基板リフト装置203は、単一セル内で基板が交換される速度を増加させることによって、セルへの又はセルからのロボットによる生産量を増大させるように設定されている。
【0022】
図2は、本発明の複数基板リフト装置203の一つの実施形態を含んでいるセル200の側面図である。複数基板リフト装置203は、二枚の半導体基板をセル200に同時に位置させる。従って、セル200から移動されるプロセス後の基板が第一の基板リフト206上に、セルの中で次にプロセスされる新しい基板が第二の基板リフト上にと、両基板が単一セルに同時に含まれる。
【0023】
第一の基板リフト206は、第一の基板アクチュエータ230、プラットホームエレメント314及び複数の支持エレメント234を備えている。複数の支持エレメント234は、プラットホームエレメント314に外側へ回転可能になるように取り付けられおり、安定な構造を与えるために使われることが好ましい。各々の支持エレメント234は、コントローラ136の制御下、直立位置(実線で示されている)及び外側移動位置(点線で示されている)の間で回転可能に移動できる。第一の基板アクチュエータ230は、ペデスタル214の周囲の辺りに伸張する部分を含む。これにより、第一の基板アクチュエータは、垂直に移動することができると同時に、ペデスタルの上方に基板を持ち上げて支えるように、第二の基板アクチュエータの周りで伸張する。
【0024】
第一の基板アクチュエータ230は、プラットホームエレメント314に動作をしかける。第一の基板アクチュエータ230の作動は、かようにプラットホームエレメント314及び連結された支持エレメント234の上げ下げをさせる。これにより、第一の基板アクチュエータの支持エレメント234上に支えられた基板を上昇させる。第一のアクチュエータ230及び第二のアクチュエータ240がセル200の外に示されているが、基板アクチュエータをどこに位置させるかは設計上の採択である。例えば、基板アクチュエータ230、240の一方又は両方は、代替的な実施形態では、セル200内に位置し、且つ、セル壁、セル底面又は他の構造体に取り付けられている。
【0025】
第二の基板リフト208は、第二の基板アクチュエータ240、プラットホーム242及び複数(好ましくは三つ)の細長いピン244を備えている。一つの実施形態において、細長いピン244の各々は、細長いピンが基板の下側の表面に接触するようペデスタルを通って垂直に移動することができる仕方で、ペデスタル214を通って移動可能に伸張する。第二のアクチュエータ240は、プラットホーム242に取り付けられている。第二の基板アクチュエータ240の作動は、かようにプラットホーム242及び細長いピン244の上げ下げをさせる。細長いピン244は、プラットホーム242を上昇させる第二のアクチュエータ240に同調して上昇する。このことにより、ピンはペデスタルの上方で基板を支える。細長いピン244は、基板がペデスタル214上に落ち着いて支えられるように、パレット242を下降させる第二のアクチュエータ240によって後退する。
【0026】
セルエンクロージャ202は、スリットドア210、スリット開口部212及びスリットドアアクチュエータ215を備えるスリット弁209を備えている。スリットドアアクチュエータ215は、スリットドア210に連結されている。スリットドアアクチュエータが作動すると、スリット開口部212から取り除くか、スリット開口部212をおおうように、スリットドアを移動させることができる。ペデスタル214は、プロセッシングの間、基板216又は218を支持し且つ保持することができるチャックを備えている。チャックは、静電気チャック、真空チャック又は従来技術において既知であるチャックのいずれの種類であってもよい。ロボット132は、搬送の間、(216又は218として示されている種類の)基板を支えることができる基板ブレード134を備えている。スリットドア210が開けられると、基板を搬送する基板ブレード134は、スリット開口部212を通って挿入される。スリットドア210が閉じられると、ペデスタル214上に位置する単一基板上において、セル200内でプロセッシングが実行される。
【0027】
2.複数基板リフト装置
第一の基板リフト206の実施形態については、図3A、図3B、図4A、図4B、図5、図9A、図9B、図9C及び図10において詳細に示されている。第二の基板リフト208の一つの実施形態についての構造は、図6A、図6B及び図7において詳細に示されている。第一の基板リフト206及び第二の基板リフト208は、基板搬送操作を協同操作して与えるように設定されている。以下、第一の基板リフト及び第二の基板リフトの構造及び操作について説明する。
【0028】
図3A、図3B、図4A及び図4Bにおいて、第一の基板リフト206の一つの実施形態が、異なる視点及び異なる位置から示されている。第一の基板リフト206は、複数のガイド部材310と相互作用する可動リフトピンアセンブリ308を備えている。可動リフトピンアセンブリ308は、複数(例えば3個)の支持エレメント312を備えている。各々の支持エレメントは、プラットホームエレメント314にしっかりと連結されている。各々の支持エレメント312は、支持マウント316、支持ロッド318、リンクサポート320、リンクサポート320の中に形成された逆T字型開口部322、各々のリンクサポート320とプラットホームエレメント314とを連結させている附勢されたピボット式連結321、及び傾斜部(ランプセグメント)324を備えている。一つのガイド部材310は、各々の支持エレメント312と相互作用する。
【0029】
可動リフトピンアセンブリ308の部分は、第一のアクチュエータ230の作動によって、二つの方向に移動できる。作動すると、第一のアクチュエータ230は、プラットホームエレメント314を垂直に移動させ、第一の基板リフト206を垂直方向に移動させる。第一のアクチュエータ230の垂直移動は、また、図3A及び図3Bにおいて示される位置の間で、支持エレメント312を外側へ、横に移動させる。第一のアクチュエータ230は、一般的に、ピストン動作のロッド315を含む。このロッドは、セル内部のプロセス条件を維持するためにセルの外側に密閉的に含まれる第一のアクチュエータ230の作動部と共に、セルの下部の壁を通って延びている。
【0030】
また、支持エレメント312は、支持エレメント312の移動を横方向に与えるために、附勢されたピボット式連結321の周りを回転できる。図3Aは、支持エレメント312を直立位置に持つ第一の基板リフト206である。図3Bは、支持エレメント312を外側移動位置に有する第一の基板リフト206である。第一の基板リフト206の操作及び移動のほとんどの間、支持エレメント312は直立位置のままである。直立であるときには、支持エレメントは基板を維持するために位置している。支持エレメントが直立位置から開く唯一の期間は、次の三つの条件が全て適用されるときである。
1) 第一の基板リフト206が下方へ移動している。
2) プロセスセルの中に二枚の基板(一般的に、プロセス後のもの及びプロセスされることになっているもの)が位置している。
3) 第一の基板リフトが横断位置の範囲にある。
支持エレメントの横断(横方向)位置とは、支持エレメントが直立位置にあると、支持エレメントのどこかの部分が基板のどこかの部分と接触するようないかなる位置をも指す。第一の基板リフトが横断位置にあるときに、基板支持部312を外側移動位置に動かすことにより、支持エレメント312(及び、連結されたサポートロッド318)は、第二の基板218の外面の外側を通過できる。
【0031】
支持エレメント312は、附勢されたピボット式連結321によって、直立位置に通常は附勢されている。支持エレメント312は、プラットホームエレメント314に取り付けられた停止部材332に対してリンクサポート320を附勢させる(図3A及び図3Bを参照)。停止部材332は、プラットホームエレメント314に対して、図3Aに表される位置を越えて支持エレメント312が過度に内部へピボッティングすることを制限している。停止部材332に対するリンクサポート320のスプリング式附勢(spring vias)は、ガイド部材310の附勢されたガイドローラ330と、支持エレメント312との間の相互作用によって克服される。以下にこれについて記載する。
【0032】
図14は、附勢された支持エレメント321についての一つの実施形態を示す分解図である。附勢された支持エレメント321は、一つの支持エレメント312をプラットホームエレメントに連結させ、支持エレメントを直立位置に附勢させる。附勢されたピボット式連結321は、第一の実装エレメント1402、第二の実装部材1404、相互接続用ロッド部材1406及びねじればねエレメント1408を備えている。第一の実装エレメント1402には、第一の円筒部分1410、第一の円筒部分1410内に軸方向に伸びているキーみぞ1412及び第一の円筒部分1410上に形成された第一の実装表面1414が含まれる。アセンブルされると、第一の実装表面1414は、溶接、ボルト、ねじ、接着剤又はプロセス条件の下で利用できる他の適切な付属装置によって、支持エレメント312に連結される。相互接続用ロッド部材1406は、しっかりと連結され且つ単一の構造体を形成する、キー部材1422及びロッド部材1420を備えている。
【0033】
第二の実装部材1404は、第二の円筒部分1415、第二の円筒部分1415に取り付けられた第二の実装表面1419、第二の円筒部分1415の中に形成された主要みぞ部1416、第二の円筒部分1415の中に形成されたアライメントアパーチャ1417及びみぞ部1416内部に含まれるばね実装1418を備えている。アライメントアパーチャ1417及び主要みぞ部1416は、第二の円筒部分1415の軸方向に伸びている。主要みぞ部1416は、相互接続用ロッド部材1406のロッド部材1420の外周のまわりに伸びるねじりばねエレメント1408を受け入れるように構成されている。第二の実装表面1419は、溶接、ねじ、ボルト、接着剤又はプロセス条件に耐えることができる他の適切な連結によって、プラットホームエレメント314に取り付けられている。主要みぞ部1416、第二の円筒部分1415及びアライメントアパーチャ1417は、実質的には同一中心である。附勢ピボット式連結312が組み立てられるときに、ねじりばねエレメント1408は、棒エレメント1420の周りで伸びる。ねじりばねエレメント1408の第一端部はキー部材1422に回転できないように連結している。ロッド部材1420は、アライメントアパーチャ1417を通って伸びている。ねじりバネエレメント1428の第二端部は、バネマウント1418に回転できないように接続している。
【0034】
ねじりバネエレメント1408によってかけられるねじりは、第一の円筒部分1402を、第二の円筒部分1404に対して回転方向に附勢させるように作用する。この附勢は、第一の実装表面1414に連結された支持エレメント312に、第二の実装表面1419に連結されたプラットホームエレメント314から伝えられる。図3Aの左に対する附勢されたピボット式連結321において、ねじりのバネエレメント1408を附勢させることは、第一の回転方向のリンクサポート320を移動させる傾向にある。図3Aの右側の附勢されたピボット式連結321において、ねじりバネエレメント1408の附勢は、リンクサポート320を第二の反対回転方向に移動させる傾向にある。
【0035】
支持エレメント(示されていない)の代替実施形態においては、支持エレメント312の下方部を、附勢されたピボット式連結320を供給する弾力的な材料で造ることができる。支持エレメント312は、通常は直立しているが、附勢条件下では、図3Bに示される位置へと外側に移動できる。本出願においては、重し、カム、バネ等のエレメントを使っているいかなる他の既知の附勢装置を使うこともできる。
【0036】
各々のガイド部材310は、支持ポスト326、附勢ガイドエレメント328(図4Aを参照)及び二つの附勢されたガイドローラ330を備えている。ガイド部材の一実施形態が、図12及び図13に示されている。また、ガイド部材310は、スペーシング部材1201を含んでいる。スペーシング部材1201は、附勢されたガイドローラ330が互いに押し付けられるので、支持ポスト326と附勢されたガイドローラ330とを横方向に間隔をあけて配置させ、附勢されたガイドローラが支持ポストに接触するのを制限している。附勢ガイドエレメント328は、二つの同軸円筒1202、1204及びバネ部材1206を備えている。みぞ部1208は、スペーシング部材1201を通って伸びている。ガイドローラ330の一つは、同軸円筒1202、1204の各々の一端に取り付けられている。ガイドローラ330に取り付けられていない同軸円筒1202、1204の各々の一端は、みぞ1208内に嵌挿する。同軸円筒1204は、同軸円筒1202より小さい直径を有しておりその中に適合する。移動止め部材は、みぞ部1208から外側へ同軸円筒1202が移動することを制限する。
【0037】
この構成は、二つの同軸円筒1202、1204が互いに滑りあうことを許容し、更に、スペーシング部材1201内に形成されたみぞ部1208内で互いに滑りあうことを許容する。附勢部材1206(軸ばね等)は、同軸円筒1202、1204の内部に適合する。附勢部材1206は、支持エレメント312によって加えられる附勢から離して、各々の附勢ガイドローラ330を附勢させる。同軸円筒1202、1204は、スペーシング部材1201及び支持ポスト326に対して、二つの附勢されたガイドローラ330が回転するようにしている。図12及び図13の実施形態は、附勢されたガイドローラ330が取り付けられた二つの同軸円筒を示しているが、ガイドローラが回転しながら外側に附勢されるような適切な構成であればいかなるものであってもよい。例えば、附勢されたガイドローラは、各々が並置され(軸がずれ)てもよく、且つ、軸がずれた異なる穴の中に据え付けられ、更に、各々のガイドローラは、異なるバネで附勢されていてもよい。
【0038】
各々のガイド部材310のための支持ポスト326は、支持ポストをはさむセルの幾つかの部分によってしっかりと支持されており、セルの幾つかの部分に対して動かない状態になっている。附勢ガイドエレメント328は、附勢されたガイドローラ330が内部で後退できるように、一対の附勢されたガイドローラ330を、間隔を離して附勢している。ガイド部材310と可動リフトピンアセンブリとの間の相互作用は、附勢されたガイドローラ330を互いに押し付けて移動させるか、又は、附勢ガイドエレメントのバネによりガイドローラが互いに離れるようにさせる。
【0039】
ガイド部材310に対して支持エレメント312が下方に移動するにつれて、直立位置から外側移動位置にいかにして支持部材が移動するのかを観察するには、図4A及び図4Bにおいてそれぞれ示されている支持エレメント312に相当する側面図とあわせて図3A及び図3Bを眺めるべきである。第一の基板リフト206が下方へ移動するにつれて、外側へ支持エレメントを移動させる力は、附勢されたガイドローラ330と傾斜部324との間で作り出される力によって与えられる。図4Aの支持エレメント312の実施形態に示されるように、傾斜部(ランプセグメント)324は、ランプ曲げ線334において支持エレメント312の材料を曲げることからある角度だけ後方へ向けられた面から形成されている。このように金属のフラップを曲げることは、傾斜部324の一つの実施形態を提供する。あるいは、傾斜部324は、支持エレメント312の一体部分として形成されるか又は機械加工される。傾斜部324は、支持マウント316が基板の周囲辺りを通るのに必要な場所のみで、附勢されたガイドローラ330と(支持エレメント312を外側へ移動させるために)接触するように位置している(図2Kに示す)。
【0040】
第一の基板リフト206は、第二の基板リフト208から独立して移動できる。第一の基板リフト206の上下運動を、この運動が支持エレメント312について有する結果に従い、以下に記載する。第一の基板リフトが上昇位置にあるときは、第一の基板リフト206の支持エレメント312が全て直立にあることを考慮する。第一の基板リフトの支持エレメント312は、まず、ガイド部材310に対して下向きに、図3A及び図4Aに示された位置へと移動する。支持エレメント312は、附勢されたピボット式連結321の影響の下で、直立に維持される。附勢されたガイドローラの最も外側表面が、逆T字型開口部322の底部側口部336に追従するにつれて(且つ/又は底部側口部336内に拘束されるので)、第一の基板リフト206を最初に下降させる間、附勢されたガイドローラは、外側位置(図12)であって支持エレメント312の相当する底部側口内に維持される。附勢されたガイドローラが低部側口部336内で追従するときは、ガイド部材310は、支持エレメント312を外側移動位置に移動させる力を支持エレメントに対してかけないようになっている。したがって、第一の基板リフト206の支持エレメント312は直立のままである。
【0041】
附勢されたガイドローラ330が傾斜部324の底面382に最初に接触する位置に、支持エレメント312がガイド部材310に対して下方へ移動するまで、支持エレメント312はそれらの直立位置で維持され続ける。(支持部材がガイドローラ330に対して下向きに移動するにつれて)支持エレメント312を、それらの直立位置からそれらの外側移動位置まで移動させるために、附勢されたガイドローラ330は、ランプ面324に接触し且つ追従する。附勢されたガイドローラ330に相対する支持部材の下方移動の間、ガイドローラは、ランプ曲げ線334の境界内の傾斜部324と接触して(傾斜部に対して附勢されて)維持される。
【0042】
ガイドローラは傾斜部と接触したままなので、附勢されたガイドローラの内のそれぞれは、図12及び図13に示されるように、それぞれに相対する同軸円筒1202、1204の周りを回転する。傾斜部324は、それらの上部表面の近くでは、それらの下部表面と比較してより狭い幅を有する。したがって、附勢されたガイドローラ330が傾斜部324を超えて更に移動するにつれて、附勢されたガイドローラは、附勢ガイドエレメント328のバネ部材1206の附勢に対して、互いに接近して後退位置に強制される(図4Bの位置に示されている)。傾斜部に対して(且つ追従して)上方へ移動する附勢されたガイドローラ330は、ランプ曲げ線334の減少する幅を追従しつづける。傾斜部は、附勢されたガイドローラの外幅が上方側口338の幅と等しくなるまで、附勢されたガイドローラを互いに接近するよう強制する。
【0043】
附勢されたガイドローラの全幅が、逆T字型開口部322におけるそれぞれの上側開口部338の幅に等しいので、支持エレメント312の上方移動は傾斜部324のいかなる部分によっても制限されない。そこにおいて、附勢されたピボット式連結321は、第一の基板リフト206の支持エレメント312を、それらの直立位置に強制する。
【0044】
第一の基板リフト206のガイド部材310に対して支持エレメント312が上昇する間、支持エレメント312は、それらの直立位置において維持される。第一の基板リフト206を上昇させることにより、支持エレメント312は、それらの外側移動位置へと外側には移動しない。これは、附勢されたガイドローラ324が、逆T字型開口部322の上部側口338内に拘束される(且つ上部側口338に追従する)からである。第一の基板リフト206が上昇すると、支持エレメント312は、附勢されたピボット式連結321の附勢によって、それらの直立位置において維持される。内側へ附勢された附勢ガイドローラ330は、支持エレメント312を直立位置から移動させない。附勢ガイドローラ330は、逆T字型開口部322の上部側口338の間に拘束されるので、附勢ガイドローラが傾斜部324に接触しないからである。附勢ガイドローラは上部側口338内に拘束されるので離れて開かない。したがって、支持エレメントが上昇するにつれて附勢ガイドローラは傾斜部324に接触しない。
【0045】
附勢されたガイドローラ330は、附勢されたガイドローラが逆T字型開口部322の下方側口部336に入るまで、それらの後退位置に残っている。第一の基板リフト206の附勢されたガイドローラ330は、附勢ガイドエレメント336の影響下で、図4Bに示すように、伸張位置へと外側へもう一度附勢される。支持エレメント312が、それらの上昇位置に上昇され続けると、附勢式ガイドローラ330は、下方側口部336に入る。支持エレメントがそれらの上昇位置にあるときに、支持エレメント312は、ガイド部材310に対して支持エレメントを引き続き下降させることができる。このとき、支持エレメント312は、上述のように外側へ移動する。
【0046】
図5は、複数(好ましくは3個)の支持エレメント3121、3122及び3123を伴う第一の基板リフト206である。右にある二つの支持エレメント3121及び3123は、矢印506によって示される間隔によって間隔をあけられている。右にある二つの支持エレメント3121及び3123は、図2において示されるセル200のスリット弁209と隣接している。矢印506によって示される間隔は、二つの支持エレメント3121及び3123間を通ってセル209に基板が入る(且つ出る)ように十分に広くなっている。
【0047】
上記の第一の基板リフト206は、支持部材が上昇するときに、支持エレメント3121、3122及び3123が直立位置にあるような構成をしている。第一の基板リフト206が上昇位置から下降位置まで移動するときに(第一の基板リフトが第二の基板の周囲に接触する移動部分の間に)、支持エレメント3121、3122及び3123は、基板に接触することなく基板周囲の周りを通過するのに十分な距離を外側に移動する。したがって、支持エレメントが外側に伸張した位置にあるときに、支持エレメントは、少なくとも基板の直径よりも大きな間隔をあけて位置している。その後、支持エレメントが第二の基板のレベル下方に移動すると、支持エレメント3121、3122及び3123はそれらの直立位置にもどる。
【0048】
基板が第一の基板リフト206によって、下降位置から上昇するときに、第一の基板リフト206の支持マウント316に接触するいかなる基板も持ち上げることができるように、支持エレメント3121、3122及び3123は直立位置において維持される。次の動作を提供することができるいかなる機械式、電気的又はコンピュータをベースにしたシステムも、第一の基板リフト206の意図された範囲内にある:
a)支持エレメントが第一の基板を維持しているとき(セル内で支持エレメントが上下移動する間)は、支持エレメントは直立位置において維持される、
b) 支持エレメントは、支持エレメントが第二の基板に接触せず第二の基板の周りを通過するように、支持エレメントの下向移動の特定セグメント間、直立位置から外側移動位置まで移動する、
c)その後、第一の基板リフト206の支持マウント316が基板レベルの下方に下降するにつれて、支持エレメントは、直立位置へ移動してもどる。
d)第一の基板リフト206が、他の基板を持ち上げるために第一の基板リフトの下降位置から上昇位置まで上昇するにつれて、支持エレメントは直立位置のままである。
【0049】
第一の基板リフト機構206についての他の実施形態は、有用な種々の位置において図9A、図9B及び図9Cに表されている。第一の基板リフト206は、複数のガイド部材910及び複数の支持エレメント912を備えている。各々のガイド部材910は、ポスト部材914及びカム部材916を備えている。ポスト部材914は、セル200の若干の部分にしっかりと添えられている。各々の支持エレメント912は、支持マウント316及び支持ロッド318、図14に示される実施形態と関連する上述の附勢されたピボット式連結321、リンクサポート920、ピボット式カムサポート922、附勢されたピボット925、停止部材927、及びカムフォロワ926を備えている。ピボット式カムサポート922は、参照符号928で後退位置において示されている。
【0050】
第一の基板リフト機構206は、直立位置にある支持エレメント912と共に、上昇位置において図9Aに示されている。支持エレメント912が下方へ移動するにつれて、(それらの相対するカムフォロワ926をしっかりと支持する)ピボット式カムサポート922が伸張する。したがって、カムフォロワ926は、それぞれのカム部材916に追従する。支持エレメントがガイド部材910に対して下降するにつれて、カムフォロワはカム部材916に追従する。ねじりバネ(図示せず)は、ピボット式カムサポート922のそれぞれを、各支持エレメント912に対して、支持エレメントの後退位置からピボット式カムサポートの伸張位置へと附勢する。ねじりバネは、ピボット式カムサポート922を、後者の伸張位置に附勢する。しかし、停止部材925が、図9Aに表されるピボット式カムサポート922の伸張位置を越えた過度の回転を制限している。
【0051】
第一の基板サポート206が、図9Bにおいて示される位置へ更に下方移動することにより、カムフォロワ926はそれぞれのカム部材916と係合するようになる。カム部材916から支持エレメントにかかる力により、支持エレメント912は、図9Aに示される直立位置から図9Bに示される外側移動位置へと移動される。支持エレメント912が外側移動位置にあるとき、第一の基板リフト206用の支持マウント316は、基板の外径よりも大きく間隔をあけて配置される。第一の基板リフト206の下方移動により、第一の基板リフト206の支持エレメント全部品が第二の基板の周囲外側を通る結果となる。カムフォロワ926がカム部材916の頂部930を通ると、カムフォロワはそれぞれの斜面936を追従し、支持エレメント912が、附勢されたピボット式連結321の附勢影響下、それらの直立位置へ徐々に戻っていく。
【0052】
第一の基板リフト206が、その下降位置から上昇位置に上昇するときに、第一の基板リフト上の支持エレメント912は、それらが基板を保持し且つ上昇させることができるように位置する。したがって、支持エレメント912の全てをそれらの直立位置に維持することが望まれる。支持エレメント912が、それぞれのガイド部材910に対して上方移動する間、カムフォロワ926は、カム部材916に沿って上方に移動するとき、カムフォロワ926は、カムサポート922を後退位置に移動させる。これは、参照符号928で示されている。このように、支持エレメント912の支持マウント316とそれに支持されるいかなる基板との間で相対運動はない。したがって、全体の上方運動の間、支持エレメント912は、それらの直立位置において維持される。第一の基板リフト206の上方運動が始まると、カムフォロワ926は、カムフォロワがランド950の斜面936に接触するまで、それぞれのランド950に追従する。
【0053】
カムフォロワが斜面936を追従し始めるにつれて、ピボット式カムサポート922は、それぞれの附勢されたピボット925について回転して、それらの後退位置になる。カムフォロワ926は、カムフォロワが頂部930に到達するまで、それぞれの斜面936に追従する。そして、ピボット式カムサポート922は、図9Aに928として表されるように、伸張位置(extended position)になるまで回転しつづける。このカムフォロワ936の後退/伸張回転により、第一の基板リフトの全体的な上方移動の間、支持エレメントは直立位置に維持される。カムフォロワが頂部930を通りカム部材916を追従するにつれ、ピボット式カムサポート922は、半時計回りに回転する。このとき、カムフォロワ926は、ピボット式カムサポート922が伸張位置になるまで、それぞれのカム部材916に追従する。したがって、第一の基板リフト206の全体的な上方移動の間、支持エレメント312は、直立位置にあるままである。一方、下方移動では、支持エレメントは、他の基板に接触することを回避するために外側に移動する。この最後の説明は、図3A及び図3Bに示される第一の基板リフトについての実施形態にも相当する。
【0054】
図10は、第一の基板リフト206の更なる代替的実施形態を示す。第一の基板リフト206は、プラットホームエレメント1014及び複数の支持エレメント1012を備えている。各々の支持エレメントは、ピボット部材1015、支持マウント316、支持ロッド318、支持部材1012及び支持エレメントアクチュエータ1016を備えている。ピボット部材1015は、支持エレメント1012をプラットホームエレメント1014に回動可能に連結している。支持エレメントアクチュエータ1016は、プラットホームエレメント1014と支持エレメント1012との間(又は、伸張部と後退部との間において所望の回転を供給する、第一の基板リフトの他の適切な幾つかの位置)に連結されている。各々の支持エレメントアクチュエータ1016は、電気機械的に作動される装置、ピストン、親ねじ、サーボモータ、等であってもよい。コントローラ136は、支持エレメントアクチュエータ1016を電気的に制御する。支持エレメントアクチュエータ1016は、それらの直立位置と外側移動位置との間で、それぞれの支持エレメント1012を移動させるために長手方向に伸張可能である。第一の基板リフト206における複数の支持エレメント1012の全てが、それらの直立位置に置かれているとき、支持マウント316は基板を維持するように位置している。支持エレメント1012が外側移動位置に置かれるときには、第一の基板リフト206が横に移動できて且つ基板の外側を通り抜けることができるように支持マウントは位置している。
【0055】
コントローラ136は、支持エレメントアクチュエータ1016及び第一のアクチュエータ230(図2の実施例において示されている)を含んでいる第一の基板リフト206の全体的操作を制御する。第一の基板リフト206を制御する際のコントローラ136によって利用されるソフトウェアの一つの実施形態は、方法1100として図11において例示されている。方法1100は、ブロック1102で起動する。ブロック1102では、コントローラは、第一の基板リフトにおける所望の動作に関する特定事項を支持する、他のプログラムからの実行命令の形で入力(又はユーザーからの入力)を受け取る。ブロック1102において、コントローラは第一の基板リフトにおける所望の移動方向、第一の基板リフトの現在位置について考慮し、且つ、第二の基板218が(図2Fに示されているように)セルの中にあるかどうかを考慮する。第一の基板リフトにおける所望の動作は上方又は下方であり得る。第一の基板リフトの現在位置は、横断方向位置の上方、横断方向位置内、又は横断方向位置の下方のいずれかである。横断方向の位置は、第一の基板リフトにおける垂直高さの範囲であると考えられ、第一の基板206の一部がその範囲にあるということが考えられる。支持エレメント912の支持マウント316は、第一の基板リフトのエレメントであり、図2Aに示されるようにペデスタル214上に位置する基板と接触する可能性が高い。
【0056】
その後、方法1100はブロック1104に続く。ブロック1104では、プロセスセルの中に挿入される第一の基板があるかどうかについてコントローラ136が決定する。ブロック1104のロジックでは、プロセスセルに挿入される基板がない場合、第一の基板リフト206が第一の基板の周りを移動できるように、第一の基板リフト206の支持エレメント1012を外側に移動させる必要がない。決定ブロック1104対する応答が否定的である場合、方法1100はブロック1114に続く。決定ブロック1104対する応答が肯定的である場合、方法1100は決定ブロック1106に続く。
【0057】
決定ブロック1106において、方法1100は、第一の基板リフトにおける所望の動作が下向きであるかどうかを考慮する。支持エレメント1012の外側への移動は下向き移動の間にのみ必然的になるので、決定ブロック1106について背景ロジックが存在する。第一の基板リフトの上方への移動により、セルの中に第二の基板が挿入されていないことが示唆される。それは、第一の基板が処理されペデスタルから持ち上げられた後に、第二の基板がセルの中に挿入されるのが一般的だからである。第一の基板リフト206が上方へ移動しているとき、第一の基板リフト206におけるそれぞれの支持エレメント1012に連結されている支持マウント316は、支持マウントが接触するいかなる基板をも支える。第一の基板リフトが下向きに移動するときには、支持エレメント1012に連結されている支持マウント316は、支持エレメントアクチュエータ1016の作動によって、いかなる基板とも接触することを回避するために外側へ移動する。決定ブロック1106に対する応答が否定的である場合、方法1100は下記のようにブロック1114に続く。決定ブロック1106に対する応答が肯定的である場合、方法1100はブロック1108に続く。
【0058】
決定ブロック1108において、コントローラ136は、第一の基板リフトが横断位置に置かれるかどうかを決定する。第一の基板リフトが横断位置のレベルの上方又は下方である場合には、それから、支持エレメント1012(特に支持マウント316)のどの部分も基板と接触しない。したがって、支持エレメントアクチュエータ1016の作動による第一の基板リフト206における支持エレメント1012の外側への移動は、第一の基板リフトが横断位置内に置かれるときに必然的になるだけである。決定ブロック1108に対する応答が否定的である場合、下記のように、方法1100はブロック1114に続く。決定ブロックに対する応答が否定的である場合、方法1100はブロック1110に続く。
【0059】
ブロック1110では、支持エレメントが外側位置又は外側移動位置にまだ置かれていない場合、コントローラ136が、支持エレメントアクチュエータ1016の作動によって、第一の基板リフトの支持エレメント1012を外側位置に移動させる。方法1100のロジックに従うと、決定ブロック1104、1106及び1108の全てが肯定的な応答を示す場合にのみブロック1110に達する。したがって、プロセスセルに第一の基板が挿入されていて、第一の基板リフトにおける所望の移動が下向きであって、且つ、第一の基板リフトが横断位置に置かれていれば、その場合にのみブロック1110に達する。決定ブロック1104、1106、及び1108に記載された条件の全てが満たされるとすぐに、コントローラがアクチュエータ1016をエネルギー化して、ブロック1110で、第一の基板リフト206の支持エレメント1012を外側へ移動させるか又は維持する。
【0060】
決定ブロック1104、1106、又は1108に記載された条件のいずれかが満たされないと、方法1100はブロック1114に続く。ブロック1114では、支持エレメントがそれらの位置にまだ置かれていない場合、コントローラ136が、支持エレメントアクチュエータ1016の作動によって、第一の基板リフトの支持エレメントをそれらの位置に移動させるか、又はそれらの位置に維持させる。したがって、上記の通りに、第一の基板リフト206の支持エレメント1012は、所望のロボット動作の間中、それらの位置で維持されるようになる。ただし、上述のように、コントローラがブロック1110に到達したときはこの限りでない。
【0061】
ブロック1114及びブロック1110の次には、方法1100はブロック1102に続く。決定ブロック1114及び1110において、コントローラは第一の基板リフトの移動についての所望の増分を決める。方法1100において第一の基板リフトの移動1112は徐々に増加するので、方法1100は、コントローラ136が代表的な基板リフト移動の間絶えず実行するループを表す。
【0062】
基板リフトの所望の移動が下向きであると仮定する。基板リフトは横断位置よりも上方に置かれ、基板がプロセスセルに挿入される。この環境の下では、コントローラは方法1110に従い、まずはブロック1102を介してブロック1104に従う。プロセスセルに挿入された基板があるので、コントローラは決定ブロック1106に続く。決定ブロック1106においては、第一の基板リフトにおける所望の移動が下向きであるので、コントローラはブロック1108に続く。コントローラは、決定ブロック1108に行くとすぐに、第一の基板リフトが横断位置よりも上方に置かれているので、決定ブロック1114に続く。したがって、コントローラは、ブロック1114において、第一の基板リフトの支持エレメントを移動(又は維持)させ、そして、ブロック1112に続く。ここで、コントローラ136は、基板リフトにおける第二の所望の(下向き)移動を起こす。その後、方法1110に追従しているコントローラが、ブロック1102に続き、更に、決定ブロック1104、1106、1108及び1114を介してブロック1102へと反復的ループをたどる。下向き移動により第一の基板リフトが横断位置又は横断位置の下方に搬送されるまで、このループは続く。
【0063】
第一の基板リフトがその横断位置に到達すると、コントローラは方法1100の決定ブロック1108へ進む。決定ブロック1108に達すると、上述のループで説明したように、方法1100は、ブロック1114の代わりにブロック1110に続く。第一の基板リフトが横断位置に置かれているからである。ブロック1110において第一の基板リフトが横断位置にあるので、第一の基板リフトの支持エレメントは、セルの中に挿入された第二の基板と接触することを回避するために外側位置に移動する。第一の基板リフトにおける支持エレメントの外側位置への移動に続いて、コントローラ136は、ブロック1102に方法1100を続ける。そこにおいて、コントローラ136は、第一の基板リフトを下方へ移動させ続ける。
【0064】
第一の基板リフトの下向き移動に続いて、方法1102は、ループに従い支持エレメント1012を外側位置に回転させて、第一の基板リフトの増分的下向き移動を続ける。ループには、ブロック1102、決定ブロック1104、1106、1108、ブロック1110及び1112が含まれる。方法1100での下向き移動を与えるこのようなループは、(支持エレメントが外側位置にあって)第一の基板リフトの横断位置の下向き限界に達するまで続けられる。第一の基板リフトが横断位置の下方に移動し、方法1100が決定ブロック1108に到達すると、コントローラは、ブロック1110の代わりにブロック1114に続く。第一の基板リフトの支持エレメントは、支持エレメントアクチュエータ1016の作動によって、ブロック1114の内側位置へ移動する。第一の基板リフトの移動が下方制限に達するまで、方法1100は、決定ブロック1104、1106、1108及びブロック1114及び1102によって規定されるループに続く。方法1100が決定ブロック1106に到達すると、第一の基板リフトがその最下部に到達するときには、第一の基板リフトの移動方向が逆転して上方向になる。
【0065】
所望の移動が下方制限まで到達すると、コントローラは、実行されるループを変える。決定ブロック1106に達し、且つ、第一の基板リフトにおける所望の移動がその下方制限にあるとき、所望の移動方向はもはや下向きではないので、コントローラはブロック1114へ行く。ブロック1114にある間、支持エレメントアクチュエータ1016の作動により、それらの内側位置に移動してそこに維持される。第一の基板リフトが上向きに移動している間と同様、移動が下方制限に達している間は、方法1100は、決定ブロック1104及び1106を介してブロック1114及び1102へとループする。
【0066】
ここで、第二の基板リフト208の構造について、図6A、図6B及び図7に示される実施形態と関連させながら記載する。第二の基板リフト200は、ペデスタル214と相互作用するように構成されている。ペデスタルには、複数の穴部602であって、各々が埋頭穴みぞ部604を備えている穴部602が含まれる。第二の基板リフト208は、アクチュエータロッド612によって垂直に駆動されるプラットホーム242と、各々の穴部内に嵌挿した細長いピン244を備えている。細長いピン244は、上昇した基板位置と下降した基板位置との間で基板を移動させることができる。細長いピンは、ヘッド616を含んでいる。細長いピン244が下降位置にあるときは、ヘッド616は、埋頭穴みぞ部604によって支えられる概して円すい形状内に配置する。アクチュエータロッド612は、セルの壁を通って伸びているピストンロッドとして、一般的に配置されている。第二のアクチュエータ240は、ロッド612を作動させることを介して移動力をプラットホーム242に加える。第二のアクチュエータ240がプロセスセルの内部環境に露出されることを制限するために、第二のアクチュエータは、セルの外側に密封的に含まれている。細長いピン244が上昇位置にあるときに、基板は、所定の若干の間隔でペデスタル214の上方にヘッド616によって支えられている。細長いピンが下降位置にあるときに、基板は、ペデスタルの上部表面620上にある。
【0067】
プラットホーム242は、コントローラ136の制御下で垂直方向に制御されて移動する。プラットホーム242が図6Aの位置に配置されるとき、プラットホーム242とピン244との間に隙間が画定される。細長いピン244は、下降した位置に維持され、この位置では、ヘッド616の角度面は、埋頭穴みぞ部604の中に休止する。プラットホーム242が図6Bに示される位置まで上昇するとき、プラットホーム242は細長いピン244の底部に接触して上方へ移動させる。それによって、図6Bに示されるように、プラットホーム214上に支えられるピン、いかなる基板も上昇した位置内へ移される。
【0068】
第二の基板リフト208は、第二の基板リフト208の操作が第一の基板リフト206の操作から独立して起こることができるように構成されている。例えば、第一の基板リフト及び第二の基板リフトを別々に望むように上げ下げすることができる。
【0069】
3.複数基板リフト運動力学
プロセスセル106及び108の中での半導体基板のプロセッシングには、様々なプロセスセルが順番に使われることがしばしば必要になる。プロセスセルは様々なプロセスを実行するために構成されており、特定のものとしては、例えば、物理気相堆積(PVD)、化学気相堆積(CVD)、電気メッキ及び他のエッチング又は層形成プロセスがある。さらに、計測セル168は、基板又はその上に堆積された構造物の測定をするために、クラスターツールによって利用され得る。多くの連続したロボット搬送ステップが一般的に必要とされる。単一のセル内に複数の基板が含まれているので、ロボットに支えられている基板間でロボットが基板を交換することができれば、これらのステップを最も効率的に実行することができる。ロボット搬送及びセルの操作は、コントローラ136によって制御される。
【0070】
以下、図2A〜図2Nにおいて表されるプロセスについて詳細に説明する。図2Aは、セルの中で操作(プロセッシング)がされた後の第一の基板216を示す。第一の基板216は、ペデスタル214によって支えられている。図2Aでは、第一の基板リフト206及び第二の基板リフト208の両方ともが、下降した後退位置において示されている。第一の基板リフト206(下降した位置にあるとき)も第二の基板リフト208(下降した位置にあるとき)も、基板216がペデスタル214によって支えられているときにはその基板と接触しない。基板リフト206、208が基板底部の水平部の下方にあるからである。
【0071】
図2Bにおいて、第二の基板リフト208は垂直に上方へ移動している。第二の基板リフト208は、第一の基板216と接触するようになる。そして、ペデスタル214から垂直に上方へと第一の基板を移動させる。第二の基板リフト208は、第一の基板リフト206の代わりに、基板216をまずペデスタル214から離すために使われる。これは、第二の基板リフト208が基板の中央近くで基板を支えることによる。第二の基板リフトを使って基板を持ち上げることにより、基板がペデスタルから最初に離れるときに、より少ないストレスが基板にかかることになる。このことは、基板をペデスタルから離すにはかなりの力が必要とされるであろうから重要である。
【0072】
第一の基板216が第二の基板リフト208によってペデスタル214から離された後、図2Cに示すように、第一の基板リフト206は上方へと移動して、第二の基板リフト208のレベルよりも高いレベルになる。第一の基板リフト206の垂直移動により、第一の基板216が第一の基板リフト206だけによって支えられるようになる。第一の基板リフト206が十分に上方へ移動した後、第一の基板216は、セル200の最上部近くに位置するようになる。こうして、隙間部220が、スリット開口212と同じ水平レベルにおいてセルの中に作られ、第一の基板216の下方位置においてセル内へと第二の基板218を挿入できるようになる。
【0073】
その後、図2Dに示されるように、第二の基板リフト208は、垂直のレベルであってなるべくならペデスタル214の最上部又はその下に後退する。この位置にある間、第二の基板リフト208は隙間部220をさえぎらない。こうして後退することにより、セル200内に第二の基板218を挿入させることができる。セル200内に第二の基板の挿入を達成するために、スリットドア210が、図2Eに示されるようにスリット開口部212から取り除かれる。
【0074】
その後は、図2Fに示されるように、ロボットブレード又はエンドエフェクタ134であってロボット132によって移動されるものでありロボットの一部であるものが、第二の基板をセル200内に挿入させるために第二の基板218を左へ水平移動させる。そして、第二の基板リフト208は、図2Gに示されるようにペデスタルより上方に垂直に移動してロボットブレード134から第二の基板218を持ち上げる。そうなると、第一の基板216は第一の基板リフト206によって支えられ、第二の基板218は第二の基板リフト208によって支えられていることになる。基板ブレード134は、ロボットブレード134から第二の基板218が取り除かれると、図2Hに示されるように、スリット開口部212を介してセル200の外側に後退していく。
【0075】
図2Iは、後退位置内に移動した第二の基板リフト208である。第二の基板218はペデスタル214によって支えられている。この位置において、第一の基板216の底部レベルよりも下方であるが第二の基板218の上部レベルよりも上方の水平レベルにおいて、基板ブレード134はスリット開口部212を通過することができる。図2Kにおいて、第一の基板リフト206は、第一の基板216がロボットブレード134上に静止する水平レベルまで下げられる。
第一の基板リフト206は、第二の基板218の水平レベルより下方に更に後退し、ペデスタル214の上部の水平レベルより下方へと更に後退する。その後、図2Lに示されるように、第一の基板216を保持しているロボットブレード134は、スリット開口部212を介してセル200の外側に後退する。
【0076】
図2Mは、移動しているスリットカバー210、シーリング、スリット開口部212を示す。第一の基板216を搬送するロボットブレード134は、ロボット132によって、更なるプロセッシングのための更なる位置へ移動される。そして、図2Nにおいて示されるセルは、現在、その中に置かれた第二の基板218と相互作用(例えばプロセッシング、測定、テスト、その他)を始めることができる状況にある。図2Nで示されるプロセッシングが完了した後、図2A〜2Nに示されるサイクルをもう一度反覆することができる。新しいサイクルでは、第二の基板218が図2に示される新しい第一の基板216になり、他の(未処理の)基板が第二の基板218としてセルの中に挿入される。
【0077】
この構成の利点は、一つの基板のプロセッシングが完了し(且つセルから取り除かれる)、第二の基板がセルに挿入されることになっているので、単一のセル内に複数の基板が含まれることを許容するということである。こうして単一のプロセスセル内で基板を交換することは、単一のロボットブレード134を使って達成することができる。第一の基板リフト206及び第二の基板リフト208を備えている、本発明の一実施形態の基板搬送機構は、比較的単純且つ安価な構造である。
【0078】
コントローラ136により、上記のように、方法800が実行される。コントローラ136は、種々のスケジューリングルーチンを実行するようにプログラムされた汎用コンピュータとして表されているが、ソフトウェアによって実装されるプロセスは、アプリケーションに特定的な集積回路(ASIC)又は個別的な回路素子として、ハードウエアにより実装されてもよい。このように、本願明細書に記載されるプロセスステップは、ソフトウェア、ハードウエア又はいかなる組合せにもよっても同等に実行されるとして広く解釈されるべきである。
【0079】
4.基板搬送及びそれに関連するコンピュータ操作
図8は、方法800を示すフローチャートの一つの実施形態を示している。この方法では、一つのセルの中に含まれている一対の基板が、単一のロボットエンドエフェクタ134を使うことによってセル200内で交換される。制御装置136は、方法800を実行する。方法800は、上述のように、図2A〜図2Nに示される本発明の実施形態における複数基板リフト装置の操作についての模式的で物理的な表記と並行する。したがって、図8は、図2A〜図2Nと共に検討されるべきである。
【0080】
方法800はブロック802で開始される。ブロック802では、セル200内で実行される第一の基板216への操作(例えばプロセッシング)が完了したところである。第一の基板は、プロセッシングに続いてペデスタル214上に静止している。セル及び関連する基板リフトは、図2Aに示すように位置している。
【0081】
ブロック804、806、808及び810は、セルのレベルの上方に第一の基板216を位置させることに関連している。また、スリット弁210を介してロボットエンドエフェクタを受け入れるための位置にセルを位置させることに関連している。ブロック804では、図2Bに示すように、第一の基板216は、ペデスタルの少し上方に第二の基板リフト208によって持ち上げられる。第二の基板リフト208は、第一の基板リフト206の代わりに基板を持ち上げるために選択されている。それは、基板とペデスタルとの間に、かなりの電気的又は磁気的引力があると思われるからである。第二の基板リフト208は、第一の基板リフト206に比べ、そのリフトピンを基板の中心近くに適用している。第一の基板リフト206は、リフトピンを基板の周囲の近くに適用している。基板の中心のより近くに位置するリフトピンを介してかけられる力は、基板側面の端の近くに位置するリフトピンを介してかけられる力に比べて、基板を曲げたり損傷させたりする傾向が少ない。
【0082】
方法800はブロック806に続く。ブロック806では、第一の基板リフト206がセル内の第一の基板を持ち上げるために上昇する。第一の基板リフト206がセル内で基板を持ち上げることができる最上レベルは、第二の基板リフト208がセル内で基板を持ち上げることができる最上レベルよりも上方である。ブロック806は、図2Cに表されている。方法800は、ブロック806内で続けられ、図2Dに示されるように、セル内で第二の基板リフト208を、好ましくはペデスタル214のレベルに下降させる。
【0083】
方法800はブロック810に続く。ブロック810では、スリット弁210が開けられる。スリット弁の開放(回転)により、ロボットエンドエフェクタがセルにアクセスして、基板を開放し、つかみ、支えることができるようになる。図2Eによってブロック810が示されている。ブロック810では、エンドエフェクタが134として示されており、基板が218として示されている。
【0084】
方法800は、ブロック812、814及び816と共に続く。これらのブロックは、共になって、第二の基板218をセル200に挿入させる。ブロック812では、第二の基板218をセル200内に挿入させるために、ロボットがエンドエフェクタ134を移動させる。ブロックは、図2Fに対応する。第二の基板218は、第一のエンドエフェクタ216のレベルよりも下方レベルに挿入される。図2Gに対応するブロック814では、第二の基板リフト208が、ロボットエンドエフェクタ134のレベルより上方に第二の基板を持ち上げる。ブロック814の目的は、ロボットエンドエフェクタが基板表面を横切ってすべらないで、且つ、基板上にある繊細な素子を損壊する可能性無しに、エンドエフェクタをセルから取り除くことができるような位置にまで、第二の基板を持ち上げることである。方法800は、図2Hに対応するブロック816に続く。ブロック816では、基板がその上に位置していないロボットエンドエフェクタ134がセルから取り除かれる。エンドエフェクタの除去により、基板はセル内の元の位置に垂直に戻る。
【0085】
方法800は、ブロック818、820、822及び824に続く。これらのブロックは、共になって、セルから第一の基板を取り除く。図2Iに対応するブロック818では、第二の基板リフト208は、第二の基板をペデスタル上に置くために下降する。ブロック818に続いて、第二の基板218は、第二の基板がプロセッシングされる間、ペデスタル上の同じ位置に静止する。図2Jに対応するブロック820では、セル内であって、第二の基板218のレベルより上方であるが、第一の基板216のレベルより下方に、ロボットエンドエフェクタ134が挿入される。第一の基板リフト206上で充分な間隔が下げられたときに第一の基板がエンドエフェクタ134によって支えられるようにエンドエフェクタ134は位置する。
【0086】
方法800は、図2Jに対応するブロック822に続く。ブロック822では、第一の基板リフトが下降する。第一の基板リフトを下降させるプロセスは、支持エレメントが基板を支えることができる直立位置に置かれた状態で、基板がエンドエフェクタ134によって支えられるまで続く。第一の基板リフトは、第一の基板がエンドエフェクタによって支えられるレベルの下方に下降する。第一の基板リフトは、下方移動の間、第一の基板リフトの支持エレメント312(例えば、図4A及び図5に示されている)が、第二の基板との接触を避けるように外側に移動しなければならなくなるまで、下方への移動を続ける。
【0087】
第一の基板リフトがペデスタル上で支えられている基板を通過して下方に移動するときに、支持エレメント312の外側移動を与える上述の機構に類似するいかなる機構も、第一の基板リフトの意図された範囲内にある。第一の基板リフトが、第一の基板216を支えているエンドエフェクタのレベルの下方にくると、支持エレメントは、第一の基板リフトの実施形態(図4A及び図4B、図9A〜図9C、及び図10)のいずれかによって、直立位置に後退する。
【0088】
方法800は、図2Lに対応するブロック824に続く。ブロック824では、第一の基板及び支持エンドエフェクタ134がセルから取り除かれる。これは、第一の基板がセルから取り除かれる方法800中における最初の実例である。ブロック812の間、第二の基板をセルに初めに挿入したエンドエフェクタ134は、今度は、第一の基板を取り除くために使われる。この暫定的な期間において、第一の基板及び第二の基板は、エンドエフェクタ、第一の基板リフト206又は第二の基板リフト208のどれかによって支えられている。
【0089】
方法800は、図2Mに対応するブロック826に続く。ブロック826では、スリット弁219が閉まる。スリット弁が閉まるとすぐに、セル内でプロセッシング又は測定(セルがプロセスセル又は計測学セルであるかどうかによる)が始められる。図2Nは、更なるプロセッシングのために、エンドエフェクタ134が取り除かれ、プロセスされた第二の基板を有するセル200を示す。
【0090】
本願明細書では、本発明の教示を組み込む種々の実施形態が示され且つ詳細に記載されているが、当業者であれば、これらの教示を更に組み込んだ多くの他の変更された実施形態を容易に案出することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施形態に従う、複数セル及び複数基板リフト装置を備えたクラスターツールを示す。
【図2】図1に示されるプロセスセルの一つについての実施形態である。
【図2A】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2B】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2C】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2D】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2E】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2F】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2G】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2H】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2I】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2J】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2K】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2L】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2M】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図2N】図2に示される複数基板リフト装置についての実施形態を含む、段階的なセルの側断面図を示す。
【図3】図2に示される第一の基板リフトについての一つの実施形態を示す側断面図である。図3Aにおいて、支持エレメントは直立位置にある。一方、図3Bにおいて、第一基板リフトの支持エレメントは外側移動位置にある。
【図4A】図3Aの断面ライン4−4を通して得られた、第一の基板リフトの部分を示す図である。
【図4B】図3Bの断面のライン4−4を通して得られた、第一の基板リフトの部分を示す図である。
【図5】図2に示された第一の基板リフトの上面斜視図である。
【図6A】第二の基板リフトの一実施形態を含むペデスタルの側断面図を示す。第二の基板リフトが下降した位置に置かれている。
【図6B】第二の基板リフトの一実施形態を含むペデスタルの側断面図を示す。第二の基板リフトが上昇した位置に置かれている。
【図7】図6Aのペデスタルの上面図である。
【図8】図2Aから図2Nで表された段階を実行しているコントローラによって実行される方法における一つの実施形態についてのフローダイヤグラムを含む。
【図8A】図2Aから図2Nで表された段階を実行しているコントローラによって実行される方法における一つの実施形態についてのフローダイヤグラムを含む。
【図8B】図2Aから図2Nで表された段階を実行しているコントローラによって実行される方法における一つの実施形態についてのフローダイヤグラムを含む。
【図9A】第一の基板リフトについての代替的な実施形態の側断面図を示す。第一の基板リフトが上昇位置にある間、支持エレメントは直立位置にある。
【図9B】第一の基板リフトについての代替的な実施形態の側断面図を示す。第一の基板リフトが中央位置にある間、支持エレメントは外側移動位置にある。
【図9C】第一の基板リフトについての代替的な実施形態の側断面図を示す。第一の基板リフトが下降位置にある間、支持エレメントは直立位置にある。
【図10】第一の基板リフトについての更なる他の実施形態である。
【図11】図10に示される第一の基板リフトの操作中、コントローラによって使われ得るソフトウェアの一つの実施形態である。
【図12】図4Aにおけるガイド部材の一つの実施形態についての上面図である。ガイド部材は、伸張された位置にある附勢されたガイドローラを有している。
【図13】後退した位置にあるガイドローラを有する、図12のガイド部材である。
【図14】図4Aの附勢されたピボット式連結についての一つの実施形態を示す分解図である。
Claims (16)
- 単一基板を支えるように構成されているペデスタルと、
第一の基板リフト装置を備えるセルであって、
前記第一の基板リフト装置は、
プラットホームエレメントと、
前記プラットホームエレメントに回転可能になるように取り付けられた2以上の支持エレメントであって、基板を支持するために直立させた第一の位置と、前記ペデスタルに支持された基板に接触することを避けるために外側に移動させた第二の位置との間で回転可能な2以上の支持エレメントと、
前記プラットホームエレメントを垂直に移動させるアクチュエータと、
2以上の支持ポストと、
前記支持エレメントのそれぞれ又は前記支持ポストのそれぞれの一方に取り付けられた2以上のガイドローラと、
前記支持エレメントのそれぞれ又は前記支持ポストのそれぞれの他方に取り付けられた2以上の傾斜部と、を備え、
前記アクチュエータによって前記プラットホームエレメントが垂直方向に移動させられた時、前記支持エレメントを外側に移動させた前記第二の位置へ回転させるように前記傾斜部と接触する前記ガイドローラによって、前記支持エレメントが前記支持ポストの1つと相互作用するように構成されている、セル。 - 前記ペデスタルを通って垂直に移動する支持ピンを備える第二の基板リフト装置を備え、前記第一の基板リフト装置は基板を支えることができるようにされていると共に、前記第二の基板リフト装置も基板を支えることができるようにされている、請求項1記載のセル。
- 前記ペデスタルが前記基板を保持する、請求項1記載のプロセスセル。
- 前記第一の基板リフト装置が、基板を支えることができるようにされている第二の基板リフト装置を更に備え、
前記第一の基板リフト装置及び前記第二の基板リフト装置が後退位置にある時に、前記第一の基板リフト装置又は前記第二の基板リフト装置と接触することなく前記セル内に基板を挿入することができるようにされている、請求項1記載のセル。 - 前記ガイドローラが前記支持ポストに取り付けられ、前記傾斜部が前記支持エレメントに取り付けられている、請求項1記載のセル。
- 前記ガイドローラが前記支持エレメントに取り付けられ、前記傾斜部が前記支持ポストに取り付けられている、請求項1記載のセル。
- 前記ガイドローラが外側へ附勢されている、請求項5記載のセル。
- 前記支持エレメントがカムフォロワを備え、前記支持ポストがカムを備えており、前記カムフォロワが前記カムに追従するように構成されている、請求項5記載のセル。
- 前記カムフォロワが回転可能に附勢されている、請求項8記載のセル。
- 単一基板と相互作用するように構成されているペデスタルを有するセルに対して第一の基板及び第二の基板を搬送する方法であって、
外側移動位置から前記第一の基板の下方で直立位置へ複数の支持エレメントを移動させるステップであって、前記支持エレメントはプラットホームエレメントに回転可能に取り付けられ、ガイドローラが傾斜部と接触することによって生じる前記支持エレメントの移動で、前記直立位置と前記外側移動位置との間で支持エレメントを移動させるために、前記支持エレメントが支持ポストと相互作用するステップと、
前記セル内で、前記ペデスタルから遠隔位置へ前記第一の基板を垂直方向に移動させるステップと、
ロボットブレードを使って、第二の基板を前記セル内の前記ペデスタルの上に挿入し、前記第二の基板が前記ペデスタルと接触するように位置させるステップと、
を含む方法。 - 前記セルから前記第一の基板を取り除くステップを更に含む、請求項10記載の方法。
- 前記第二の基板を前記ペデスタル上へ挿入させるステップが、
第二の基板リフトを伸張させるステップと、
前記ペデスタルに対して、前記第二の基板を支える前記第二の基板リフトの上に、前記第二の基板を位置させるステップと、
前記セルからロボットブレードを後退させるステップと、
を更に含む、請求項10記載の方法。 - 前記ペデスタルに対して前記第二の基板を位置させるために、前記第二の基板リフトを後退させるステップを更に含む、請求項12記載の方法。
- 前記セル内へ前記ロボットブレードを再伸張させるステップと、前記ロボットブレード上に前記第一の基板を位置させるステップと、を更に含む、請求項12記載の方法。
- セル内で第一の基板と第二の基板を交換する方法であって、
ペデスタルの上に位置するように前記第一の基板を前記セル内へ挿入させるステップと、
第一の基板リフトが前記ペデスタルから前記第一の基板を持ち上げるように構成され、プラットホームエレメントと、前記プラットホームエレメントに回転可能になるように取り付けられた支持エレメントと、ガイドローラが傾斜部と接触することによって生じる移動で、直立位置と外側移動位置との間で前記支持エレメントを移動させるために、前記支持エレメントと相互作用する支持ポストとを備え、前記外側移動位置から前記第一の基板の下方位置へ前記第一の基板リフトを移動させるステップと、
前記第二の基板の挿入を許容するようにセル内で前記ペデスタルの上方の位置へ前記第一の基板を垂直方向に移動させるステップと、
前記第二の基板が第二の基板リフト上に配置されるように、ロボットブレードを使って、前記セル内で前記第一の基板の下方の位置に前記第二の基板を挿入するステップと、
前記ペデスタルに前記第二の基板を接触させるステップと、を含む方法。 - 前記セルから前記第一の基板を後退させるステップを更に含む、請求項15記載の方法。
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