JP4404481B2 - 真空処理システム、ウェーハハンドラーおよびエンドエフェクタ - Google Patents

真空処理システム、ウェーハハンドラーおよびエンドエフェクタ Download PDF

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Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的には、集積回路の製造に典型的に使用されているウェーハの貯蔵及び転送に関する。詳述すれば、本発明は、ウェーハを処理するためのシステム内のチャンバを通して、及びチャンバ間でウェーハを転送するために使用されるウェーハハンドラーのエンドエフェクタ、またはブレードに関する。
【０００２】
（従来の技術）
100ｍｍ、200ｍｍ、300ｍｍ、その他の直径のウェーハを処理するための真空処理システムは公知である。典型的には、これらの真空処理システムは、モノリスプラットフォーム上に取付けられた集中型転送チャンバを有している。転送チャンバは、システム内で処理されているウェーハを運動させるための活動の中心である。１つまたはそれ以上の処理チャンバがスリット弁を通して転送チャンバに取付けられ、ウェーハは転送チャンバ内のウェーハハンドラー、またはロボットによってスリット弁を通過させられる。弁は、ウェーハが処理チャンバ内において処理されている間、処理チャンバを隔離するために閉じられる。ウェーハハンドラーは、ウェーハを転送チャンバを通して、及び転送チャンバに取付けられている他のいろいろなチャンバの間を転送させる。
【０００３】
若干の普通の転送チャンバは、４つから６つのチャンバに便宜を提供するためにファセットを有している。処理チャンバは、急速熱処理（ＲＴＰ）チャンバ、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ、エッチングチャンバ等を含んでいる。物理的には、処理チャンバは、転送チャンバ及びそのプラットフォームによって支持されているか、またはそれら自体のプラットフォーム上に支持されている。システムの内部では、転送チャンバは典型的に一定の真空に保持され、一方処理チャンバはそれらのそれぞれの処理を遂行するためにより高い真空までポンプすることができる。その後に、チャンバ間のアクセスを可能にすべく弁を開く前に、チャンバ圧を転送チャンバ内のレベルまで戻さなければならない。
【０００４】
Applied Materials, Inc.製のCenturaTMシステムのような若干の真空処理システムの場合には、システム外部からの、または製造設備からのウェーハは、典型的には１つまたはそれ以上のロードロックチャンバを通して転送チャンバへアクセスするようになっている。Applied Materials, Inc.製のEndura TMシステムのような他の若干の真空処理システムの場合には、バッファチャンバを含む一連の他のチャンバが、転送チャンバとロードロックチャンバとの間に設けられている。従って、システム内の真空を通してのウェーハの転送は段階的に進行する。即ち、物理蒸着処理チャンバの場合には、バッファチャンバは１×10-6トルで動作し、転送チャンバは典型的には１×10-7トルで動作し、そして処理チャンバは典型的には１×10-9トルで動作する。
【０００５】
バッファチャンバは、ウェーハに対する付加的な処理ステップを遂行するためにそれに取付けられているオプションとしての事前処理チャンバまたは事後処理チャンバを有することができる中間転送チャンバである。更に、予備清浄チャンバ及び冷却チャンバが、バッファチャンバと転送チャンバとの間に挿入されている。バッファチャンバ及び転送チャンバは、典型的には異なる真空レベルに維持されているから、予備清浄チャンバは処理チャンバにおける処理の準備のために清浄化を行う他に、ウェーハをバッファチャンバの真空レベルから転送チャンバの真空レベルまで移行させる。主処理を受けた後に、冷却チャンバはウェーハを冷却させながら、ウェーハを転送チャンバの真空レベルからバッファチャンバの真空レベルまで移行させる。転送チャンバ内に配置されているウェーハハンドラーと類似する別のウェーハハンドラーがバッファチャンバ内に配置されていて、ウェーハをバッファチャンバを通して、及びバッファチャンバに取付けられているいろいろなチャンバの間に転送する。
【０００６】
ロードロックチャンバは、ウェーハを周囲環境と転送チャンバ、またはバッファチャンバとの間で授受するために、周囲環境の圧力レベルと、転送チャンバまたはバッファチャンバの何れか内の圧力レベルとの間をサイクルする。即ち、ロードロックチャンバは、ウェーハを極めてきれいな環境の大気圧とシステムの真空との間に移行させる。ロードロックチャンバは、大気圧の極めてきれいな環境内のウェーハを、ウェーハポッドからロードロックチャンバへ転送するミニ環境に取付けられている。従って、このミニ環境は、ウェーハを転送するための別のウェーハハンドラーを有している。
【０００７】
転送チャンバ及びバッファチャンバ内のウェーハハンドラーは、典型的には、たとえ同一ではないにしても、極めて類似している。このようなウェーハハンドラー１０の例を図１ａ及び１ｂに示す。ウェーハハンドラー１０は回転運動することはできるが、そのチャンバの中心に固定されているので並進運動はできない。ウェーハハンドラー１０は、ウェーハハンドラー１０の回転部分１８に取付けられたエンドエフェクタ１２、１４、またはブレードを有している。転送されるウェーハは、エンドエフェクタ１２、１４上に載せられる。エンドエフェクタ１２、１４上にウェーハが載っていることを感知するために、センサビームをウェーハ感知孔１５を通して投射する。センサビームは、検出器に向けられた赤外ビームであることができる。ウェーハ感知孔１５は、典型的には標準サイズであり、半径が約0.87インチ、即ち22ｍｍであることができる。アームアクチュエータ６は、ウェーハをチャンバ内へ挿入したり、またはウェーハをチャンバから回収したりするために、エンドエフェクタ１２、１４はウェーハハンドラー１０から半径方向外向きに、またはウェーハハンドラー１０に向かって内向きに運動する。
【０００８】
ミニ環境内のウェーハハンドラーは、通常はそれが回転運動並びに並進運動可能であるので、典型的には転送チャンバまたはバッファチャンバ内のウェーハハンドラーとは異なる。このようなウェーハハンドラー２０の例の上面図を図１ｃに示す。ウェーハハンドラー２０は、各ポッドローダー及びそれらに取付けられているロードロックチャンバにサービスするために、ミニ環境の内側で前後運動できるように典型的にはトラック取付けされている。ウェーハハンドラー２０は、ウェーハハンドラー２０の回転部分２６に取付けられているアームアセンブリ２４に取付けられたエンドエフェクタ２２を有している。転送されるウェーハはエンドエフェクタ２２上に載せられる。アームアセンブリ２４は、エンドエフェクタ２６を、回転部分２６から半径方向外向きに、及び回転部分２６へ向かって内向きに運動させる。エンドエフェクタ２２の接触部分２５は、典型的にはウェーハと接触するエンドエフェクタ２２の一部にしか過ぎない。接触部分２５は、典型的にはウェーハを保持するために真空吸引を使用する。しかしながら、真空吸引は転送チャンバまたはバッファチャンバの内側にウェーハを保持する実際的な方法ではない。何故ならば、これらの領域は既に真空にされており、それが真空吸引による保持力を減少させるからである。更に、処理システムにおいて使用される部品数を減少させるためには、全てのウェーハハンドラーと共に使用可能な１つだけのスタイルのエンドエフェクタを有していることが望ましい。
【０００９】
図１ａに示すエンドエフェクタ１４は、エンドエフェクタ取付具２７またはロボットブレードの手首から自由端まで一定の幅を有している。自由端内の短い凹みが自由端に２つの突起を形成している。ウェーハは、自由端付近の２つの突起の上と、取付具２７に固定されている端付近に位置する小さい棚の上とに支持される。棚支持体は、ウェーハとエンドエフェクタ１４との間に約120ミルより大きくない空間を与えることができる。300ｍｍウェーハの場合、上記幅が、排除ゾーン（ exclusion zones ）に関連する問題を提起する。この排除ゾーンは、特にウェーハキャリヤーのための工業標準構成を作成するためにSemiconductor Equipment and Materials Internationalによって定められた標準であるSEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準によって定義されているものである。
【００１０】
排除ゾーンは、300ｍｍウェーハキャリヤーまたはホールダ内の領域であり、ウェーハを支持するためにウェーハキャリヤーのために留保され、図４に領域１００、１０２によって示されている。排除ゾーン１００は、幅が約29ｍｍであり、長さが170ｍｍであり、そして100ｍｍ離間している。排除ゾーン１０２は、幅が約25ｍｍであり、長さが32ｍｍであり、そして100ｍｍ離間している。ウェーハの中心は、組合された排除ゾーン１００の幾何学的中心と殆ど一致しており、排除ゾーン１０２から約120ｍｍだけずれている。エンドエフェクタは、ウェーハをウェーハキャリヤー内の支持体から持ち上げる際にこれらの領域を横切ってはならず、さもないとエンドエフェクタとウェーハキャリヤー支持体とが干渉し合うようになる。従って、エンドエフェクタは排除ゾーン１００、１０２を避けるように設計しなければならない。しかしながら、図１ａに示すようなエンドエフェクタ１４は、排除ゾーン１０２の一部を直接横切ってしまう。
【００１１】
排除ゾーン１００、１０２を避ける１つの解決策を、図１ｂのエンドエフェクタ１２で示す。また排除ゾーンに対するこのエンドエフェクタ１２の輪郭を、図４に鎖線で示してある。エンドエフェクタ１２は、エンドエフェクタ１４と同じように一定の幅を有しているが、取付け端の極く直近においてある狭い幅までテーパーし、それから先が自由端まで一定になっている。従って、エンドエフェクタ１２の自由端の２つの突起は、図４に示すように排除ゾーン１０２の間を通過するようになっている。このエンドエフェクタ１２に伴う問題は、２つの突起による支持が互いに近過ぎて、これらの支持体上でウェーハが不安定になることである。支持構造の安定性が低いので、ウェーハは、それらがエンドエフェクタ上で滑らないようによりゆっくりと運動させる必要がある。従って、処理システムの処理能力が低下する。このエンドエフェクタ１２の自由端支持に伴う別の問題は、300ｍｍウェーハが余りにも大き過ぎて、ウェーハがその中央において曲がる、即ち垂れ下がることである。ウェーハをエンドエフェクタ１２上に支持する棚は、それらの高さが約120ミルより大きくないから、ウェーハの下側がその中心付近においてエンドエフェクタ１２と接触する程十分に低く垂れ下がって汚染され始める可能性がある。
【００１２】
排除ゾーン１００、１０２を避け、ウェーハを安定に支持して曲がりを回避する別の解決策は、エンドエフェクタ１４よりも幅広のエンドエフェクタを設け、それによって自由端の突起が排除ゾーン１０２の外側を、しかし排除ゾーン１００の内側を通過させることである。おおよそエンドエフェクタ１４に似ているが、殆ど直ちに外向きにテーパーしてから一定の幅を形成するような形状のエンドエフェクタに伴う問題は、その質量が大きくなるために運動量が大きくなってエンドエフェクタの加減速がゆっくりになり、従ってチャンバを通してウェーハを運動させるのに長い時間を要するようになることである。このより重いエンドエフェクタに伴う別の問題は、エンドエフェクタを支持し、運動させるためにより強い、従ってより高価なアームアセンブリ１６、２４を必要とすることである。
【００１３】
従って、どのようなチャンバにおいても、どのようなウェーハハンドラーとも共に使用することができ、排除ゾーンを避け、ウェーハを安定に支持し、そして軽量なエンドエフェクタに対する要望が存在している。
【００１４】
（発明の概要）
真空処理システムは、その転送チャンバ、バッファチャンバ、及び／またはミニ環境内に、エンドエフェクタを有するウェーハハンドラーを有している。このウェーハハンドラーは、その固定端からエンドエフェクタの両側の側凹みまで内向きにテーパーし、次いで固定端よりも幅広い自由端まで外向きにテーパーしており、またその自由端に、ウェーハ支持体をそれらの上に有する１対の指を限定する別の凹みを有している。自由端凹みは、ウェーハセンサ切欠き領域内まで伸びている。側凹み及び自由端凹みはエンドエフェクタ内に伸びていて、エンドエフェクタの強さを維持しながらその重量を制限している。側凹みは、エンドエフェクタに独特な砂時計形状を与えている。
【００１５】
エンドエフェクタの自由端においてウェーハを支持する１対の指は、互いに、標準300ｍｍウェーハキャリヤーのための最も内側の排除ゾーンよりも幅広く離間しているが、最も外側の排除ゾーンよりも接近している。換言すれば、この対の指は、内側の対面しているエッジは少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間し、外側の非対面の側のエッジは多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している。指が幅広く離間していることによって、ウェーハのための安定な支持プラットフォームが得られ、またウェーハの曲がりを防ぐ。
【００１６】
１つの実施の形態においては、エンドエフェクタは、エンドエフェクタの固定端付近の位置と、自由端付近の２つの指上の位置とでウェーハのための３点支持を構成している。この３点支持は、玉またはこぶ支持形態であることができる。
【００１７】
本発明の上述した特徴、長所、及び目的は、以下の添付図面に基づく本発明の実施の形態の説明からより詳細に理解されよう。
【００１８】
しかしながら、添付図面は単に本発明の典型的な実施の形態を示しているに過ぎず、本発明は他の同じように有効な実施の形態にも適用可能であることから、添付図面が本発明の範囲を限定する意図はないことを理解されたい。
【００１９】
（好ましい実施の形態の詳細な説明）
図２は、本発明の真空処理システム３０の実施の形態の概要上面図である。このシステム３０は、真空内においてウェーハ上に集積回路を製造するために典型的に使用されている型である。真空処理システム３０は転送チャンバ３２及びバッファチャンバ３６を含み、これらのチャンバは典型的には、プラットフォーム（図示してない）上に取付けられ、システムモノリスを形成している。転送チャンバ３２は、ファセット３５に取付けられている４つの処理チャンバ３４を有している。システムモノリスは、ファセット４７に取付けられている２つのロードロックチャンバ４６を有している。ミニ環境５４が、ロードロックチャンバ４６に取付けられている。転送チャンバ３２、バッファチャンバ３６、及びミニ環境５４は各々、それらを通してウェーハを転送するための少なくとも１つのウェーハハンドラー４４、４２、５８、またはロボットを有している。これらの各ウェーハハンドラー４４、４２、５８は、ウェーハを保持するように設計されている少なくとも１つのエンドエフェクタ（後述）を有している。
【００２０】
処理チャンバ３４は、真空処理システム３０内においてウェーハの処理を遂行する。処理チャンバ３４は、急速熱処理チャンバ、物理蒸着チャンバ、化学蒸着チャンバ、エッチングチャンバ等のような、どのような型の処理チャンバであっても差し支えない。処理チャンバ３４は、個々の処理チャンバ３４の構成に依存して、転送チャンバ３２によって支持することも、またはそれ自体のプラットフォーム上に支持することもできる。ファセット３５内のスリット弁（図示してない）が、転送チャンバ３２と処理チャンバ３４との間のアクセス及び隔離を行う。相応して、処理チャンバ３４は、それらの表面上にスリット弁と整列させた開口（図示してない）を有している。
【００２１】
予備清浄チャンバ３８及び冷却チャンバ４０を、転送チャンバ３２とバッファチャンバ３６との間に配置することができる。予備清浄チャンバ３８は、ウェーハを転送チャンバ３２へ入れる前にウェーハをきれいにし、冷却チャンバ４０は、処理チャンバ３４内で処理されたウェーハを冷却する。予備清浄チャンバ３８及び冷却チャンバ４０は、ウェーハを、転送チャンバ３２の真空レベルとバッファチャンバ３６の真空レベルとの間に移行させることもできる。バッファチャンバ３６は、ウェーハに対する付加的な処理を遂行するための２つの拡張チャンバ４８を有している。バッファチャンバ３６は、もし必要ならば、ウェーハ上の水分を追い出すための脱ガスチャンバ５０を更に有している。ウェーハ整列チャンバ５２は、典型的にはバッファチャンバ３６に取付けられている。ウェーハ整列は、バッファチャンバ内に配置されていてウェーハをウェーハハンドラーから受取り、ウェーハハンドラー４２がウェーハを予備清浄チャンバ３８または予備処理チャンバ４８へ転送する前に、ウェーハを整列させる。代替として、チャンバ３８、４０は共に通過／冷却チャンバであることができ、チャンバ４８は分離した予備清浄チャンバであることができる。
【００２２】
ロードロックチャンバ４６は、ウェーハを、大気圧とバッファチャンバ真空圧力との間に移行させる。ファセット４７内の開口（図示してない）はアクセスを可能にし、弁はロードロックチャンバ４６とバッファチャンバ３６との間を隔離する。相応して、ロードロックチャンバ４６は、それらの表面上にファセット４７内の開口と整列している開口を有している。ロードロックチャンバ４６及びミニ環境５４は、それらの間にアクセスを可能にする対応開口（図示してない）を有し、一方開口のためのドア（図示してない）は両者を隔離する。
【００２３】
ミニ環境５４は、その前側に取付けられた４つのポッドローダー５６を有している。対応するドア５５を有する開口（図示してない）は、ミニ環境５４とポッドローダー５６との間のアクセスを可能にし、両者を隔離する。ポッドローダー５６はミニ環境５４の側に取付けられ、本質的には、ウェーハを真空処理システム３０へ、及びそれから輸送するために使用されるウェーハポッド（図示してない）を支持するための棚である。
【００２４】
ウェーハハンドラー４４は、予備清浄チャンバ３８、冷却チャンバ４０、及び処理チャンバ３４間にウェーハ４５を転送するために、転送チャンバ３２内に配置されている。ロードロックチャンバ４６、拡張チャンバ４８、脱ガスチャンバ５０、ウェーハ整列チャンバ５２、予備清浄チャンバ３８、及び冷却チャンバ４０の間にウェーハ４３を転送するために、同じようなウェーハハンドラー４２がバッファチャンバ３６内に配置されている。同様に、ポッドローダー５６とロードロックチャンバ４６との間にウェーハを転送するために、１つまたはそれ以上のウェーハハンドラー５８がミニ環境５４内に配置されている。ウェーハハンドラー５８は、ウェーハハンドラー５８がミニ環境５４内で前後に運動できるように、典型的にはトラック上に取付けられている。
【００２５】
ウェーハハンドラー４４、４２は単一ブレードのロボットとして図示されており、これはこれらのロボットが１つのブレード、またはエンドエフェクタだけのためのアタッチメントを有し、また一時に１つのウェーハだけしか支持できないことを意味している。図３は、デュアルブレードウェーハハンドラー６０を示しており、これはウェーハハンドラー６０が２つのエンドエフェクタ６４のためのアタッチメント６２を有しており、一時に２つのウェーハを支持できることを意味している。本発明は、これらの型のウェーハハンドラーの何れとも、また図１ｃに示す型のようなどのような他の適切な型のウェーハハンドラーとも共に使用することができる。
【００２６】
ウェーハハンドラー６０は、ウェーハハンドラー６０が位置しているチャンバの内部の底に取付けるための取付板７０を有している。取付板より上は回転部分６８である。この回転部分６８は、ウェーハを挿入または取り出すために、エンドエフェクタ６４とチャンバ開口とを整列させるために取付板７０に対して回転する。作動アームアセンブリ６６は、エンドエフェクタ６４を、回転部分６８のピボット点に対して放射状のある線内を内向きに、及び外向きに運動させる。取付板より下は、ウェーハハンドラー６０の運動を駆動するためのモータアセンブリ７２である。
【００２７】
エンドエフェクタ６４は、エンドエフェクタ６４の一方の端を固定するために、アタッチメント６２に取付ける手首７４（図３及び４）を有している。自由端は、外側の非対面の側のエッジ７８と、内側の対面しているエッジ８０とによって限定される２つの指７６、または突起を有している。エンドエフェクタ６４は、エンドエフェクタ６４上にウェーハが載っていることを検出する赤外ビームのようなセンサビームの通過を可能にする標準位置にウェーハ感知切欠き８２を有している。エンドエフェクタ６４は、ウェーハ中心見出し孔８４を更に有している。操作員は、ウェーハを支持体から持ち上げる時に、またはウェーハを支持体の上に降ろす時に、エンドエフェクタ６４を適切に整列させるようにエンドエフェクタ６４の中心を較正するために、チャンバを開いてピンをこの孔８４内に挿入することができる。従って、ウェーハも、エンドエフェクタ６４がそれを降ろす時に適切に整列させることができるので、位置感知プロセスは正しく遂行され、またウェーハを破損させることはない。較正は、エンドエフェクタ６４がその適切な位置からゆっくりとドリフトしないように、定期的に検査することも、またはエンドエフェクタ６４の不整合が推測される時に行うこともできる。
【００２８】
外側エッジ７８は、エンドエフェクタ６４の手首７４、即ち固定端付近の内向きのテーパーから始まる独特な砂時計形状で湾曲している。外側エッジ７８は、それらが外向きにテーパーして非対面の外側エッジ７８内に凹み８６を形成するまで湾曲している。外側エッジの湾曲の外向きのテーパーは、エンドエフェクタ６４を固定端の幅よりも大きい幅まで広がり、エンドエフェクタ６４の自由端におけるテーパーしていない部分に達する。内側の対面しているエッジ８０は互いに湾曲し、ウェーハ感知切欠き８２の領域内へ伸びる凹みを形成している。エンドエフェクタ６４内のこれらの凹みは、エンドエフェクタ６４の質量を制限するのでエンドエフェクタ６４は軽量であり、その上にウェーハを支持するのに必要な限度を超えてもエンドエフェクタ６４の強度を失うことがない。本発明は、図４の上面図に示す特定の形状に限定されるものではない。そうではなく、角度付きのエッジを含む他の輪郭のエッジ７８、８０も本発明の範囲内にある。比較のために図４には従来技術のエンドエフェクタ１２が鎖線で示されており、このエンドエフェクタ１２は狭い一定の幅であって、その自由端の指は排除ゾーン１０２の間を通過している。
【００２９】
エンドエフェクタ６４は、300ｍｍウェーハを支持するように設計されているが、本発明を組入れた他のエンドエフェクタを100ｍｍ、150ｍｍ、または200ｍｍのような、他のサイズのウェーハを支持するように設計することができる。300ｍｍウェーハのための、なかんずくウェーハキャリヤーのための工業標準形態を限定するためにSemiconductor Equipment and Materials International ( SEMI )は、SEMI 300 mm ウェーハキャリヤー及びインタフェース標準を作成した。要約すれば、ウェーハカセットのようなウェーハキャリヤーは、１組の棚に１枚またはそれ以上のウェーハを支持する。ウェーハハンドラーは、ウェーハをキャリヤーから取出すことができなければならず、従ってウェーハハンドラーのエンドエフェクタは棚を横切ってはならない。従って、販売者には無関係に、全てのエンドエフェクタが全てのウェーハキャリヤーを適切にインタフェースするように、これらの棚のための標準寸法を定義しておかなければならない。SEMI 300 mm ウェーハキャリヤー及びインタフェース標準は、排除ゾーンと称する若干の領域を定義しており、これらの領域内にウェーハキャリヤーの棚を配置することはできるが、エンドエフェクタは避けなければならない。300ｍｍウェーハのための排除ゾーンが、図４に領域１００、１０２によって示されている。排除ゾーンの寸法は、ウェーハカセットの棚の上に載っている例示ウェーハの中心点とのそれらの関係によって限定される。図４においては、ウェーハの中心点は、中心見出し孔８４の中心とほぼ同一である。
【００３０】
排除ゾーン１００の対面しているエッジ１０４から中心点までの距離は約125ｍｍであるので、対面しているエッジ１０４は約250ｍｍ離間しており、300ｍｍウェーハの各エッジと約25ｍｍ重なり合っている。排除ゾーン１００の非対面のエッジ１０６から中心点までの距離は約154ｍｍであるので、非対面のエッジ１０６は約308ｍｍ離間しており、300ｍｍウェーハの何れの側にも４ｍｍの間隙を与えている。各排除ゾーン１００のエッジ１０８は約170ｍｍ離間しており、両排除ゾーン１００のエッジ１０８間の中心線を通る仮想ｘ軸は中心点と整列している。エッジ１１０は、中心点から約170ｍｍにある。排除ゾーン１０２の非対面のエッジ１１２間の距離は約150ｍｍであり、エッジ１１２間の中心線を通る仮想ｙ軸は中心点と整列している。対面しているエッジ１１４は約100ｍｍ離間しており、ｙ軸から等距離にある。エッジ１１６はｘ軸から120ｍｍにあり、エッジ１１８はｘ軸から約152ｍｍにある。
【００３１】
エンドエフェクタ６４は、SEMI 300 mm ウェーハキャリヤー及びインタフェース標準によって定義されている排除ゾーン１００、１０２を避けている。エンドエフェクタ６４は、ウェーハを持ち上げたり、または降ろしたりする時に排除ゾーン１００、１０２のいずれをも横切ることがない。何故ならば、そのようにしなければ、ウェーハカセット内の支持棚がエンドエフェクタの運動を妨害してしまうからである。
【００３２】
エンドエフェクタ６４の自由端の指７６は、排除ゾーン１０２のエッジ１１２と、排除ゾーン１００のエッジ１０４との間を通過しなければならないから、自由端付近の対面しているエッジ８０は約150ｍｍより近づくことはできず、また自由端付近の非対面のエッジ７８は約250ｍｍより離れることはできない。好ましくは、指のエッジ８０を約160ｍｍ離間させ、外側の非対面のエッジ７８を自由端付近において約200ｍｍ離間させる。
【００３３】
エンドエフェクタ６４は、300ｍｍ排除ゾーンの他に、いろいろな応用においてウェーハを持ち上げるのに共通して使用される１組のリフトピン１３０の間に挿入できなければならない。１組のリフトピン１３０の典型的な構成では、リフトピン１３０がウェーハに対して安定な３点支持を与えるように、それらはそれらのトップに載せているウェーハの中心から等距離に配置され、互いに約120°の角度をなしている。従って、リフトピン１３０のための好ましい間隔は、エンドエフェクタ６４の何れの側にも約４ｍｍの間隙を与えるように、ウェーハの中心からピンの近い端まで約120ｍｍ、即ちその外側の非対面のエッジ７８において200ｍｍ幅である。
【００３４】
図５は、指７６の断面図である。自由端付近の棚１５０がウェーハを支持し、エンドエフェクタ６４の主部分１５２のレベルより上にウェーハの下側のための間隙を作っている。別の棚１５４は、固定端付近においてウェーハを支持する。指７６は、ウェーハを横方向に拘束するための低い断面のエンドシュー１５６を有している。図６は、指７６のための代替実施の形態を示している。この代替指７６は、ウェーハを横方向に拘束するための高い断面のエンドシュー１５８を有している。高い断面のエンドシュー１５８は角度付きの表面１６０を設けて、たとえウェーハが半径方向に約3.7ｍｍまでずれていても僅かなウェーハ再配列を可能にすることはできるが、この高い断面はエンドエフェクタ６４の間隙を狭い空間に制限する。これに対して、低い断面のエンドシュー１５６は、ウェーハカセット内のウェーハ間のような狭い空間内により大きい間隙を作る。従って、低い断面のエンドシュー１５６を有するエンドエフェクタ６４は典型的にバッファチャンバ３６内に使用され、高い断面のエンドシュー１５８を有するエンドエフェクタ６４は典型的に転送チャンバ３２内に使用される。
【００３５】
エンドエフェクタ６４の代替実施の形態を図７に斜視図で示す。エンドエフェクタ６４のこの実施の形態は、図４に示すエンドエフェクタ６４とほぼ同一の寸法を有しているが、ウェーハのために玉またはこぶ支持体１６２を有している。玉支持体１６２は、ウェーハとの接触が最小である３点ウェーハ支持形態を形成する。３点ウェーハ・ブレード接触が安定な支持をするためには、典型的には、かなり均一に離間させた接触点を必要とする。自由端付近の玉１６２の広い間隔はかなり均一に離間し、エンドエフェクタ６４を３点接触に容易に適合させるようになる。
【００３６】
以上に説明したエンドエフェクタ６４の長所は、SEMI指定のウェーハ取扱い排除ゾーンに侵入することがないので、エンドエフェクタ６４を転送チャンバ３２、バッファチャンバ３６、及びミニ環境５４を含むシステム３０内のどの位置においても使用できることである。別の長所は、自由端の特別な幅がウェーハのための極めて安定な支持体を作るので、転送を速くすることができ、より高い処理能力が得られることである。更に別の長所は、自由端の特別な幅がより均一に配分された支持形態を作るので、ウェーハがその自重で曲がってエンドエフェクタ６４の中心に接触することがなくなることである。エンドエフェクタ６４の更に別の長所は、凹みがエンドエフェクタ６４から不要な質量を除去するのでエンドエフェクタ６４をより容易に運動させることができ、より強く且つより高価なウェーハハンドラー６０を必要としないことである。
【００３７】
以上に本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明の他の、及びさらなる実施の形態は本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲によって限定されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 従来の技術のエンドエフェクタを有するウェーハハンドラーの斜視図である。
【図１ｂ】 別の従来の技術のエンドエフェクタを有するウェーハハンドラーの斜視図である。
【図１ｃ】 更に別の従来の技術のエンドエフェクタを有するウェーハハンドラーの上面図である。
【図２】 複数のウェーハハンドラを有する真空処理システムの概要上面図である。
【図３】 本発明によるエンドエフェクタを有するウェーハハンドラーの斜視図である。
【図４】 エンドエフェクタを排除ゾーンと共に示す上面図である。
【図５】 エンドエフェクタの自由端の指の側面図である。
【図６】 エンドエフェクタの自由端の指の別の実施の形態の側面図である。
【図７】 エンドエフェクタの別の実施の形態の斜視図である。

Claims (39)

  1. 真空処理システムであって、
    第１のチャンバと、
    上記第１のチャンバと協同的に係合し、上記第１のチャンバとの間にウェーハを通過可能にする少なくとも１つの第２のチャンバと、
    上記第１のチャンバ内に配置され、該チャンバを通して上記ウェーハを上記第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから転送するためのウェーハハンドラーと、
    エンドエフェクタと、
    を備え、
    上記エンドエフェクタは、
    上記ウェーハハンドラーに取付けられ、第１の幅を有する固定端と、
    上記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する自由端と、
    上記固定端に近接している第１のウェーハ支持体と、
    上記自由端に近接し、互いに離間している２つのウェーハ端支持体と、
    を有し、
    上記第１のウェーハ支持体及び上記２つのウェーハ端支持体は、上記第１のチャンバを通して上記ウェーハを上記第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから転送中にそれらの上に上記ウェーハを支持するようになっており、各ウェーハ端支持体は、ウェーハを横方向に拘束するためのエンドシューを有し、
    上記エンドエフェクタは更に、
    ウェーハ感知切欠きと、
    上記２つのウェーハ端支持体の間にあって、上記自由端から上記ウェーハ感知切欠き内へ伸びている端凹みと、
    上記エンドエフェクタの非対面の側上の第１の側凹み及び第２の側凹みと、
    を有し、上記第１の側凹み及び第２の側凹みは、それぞれ上記固定端からの内向きのテーパーから外向きのテーパーまでの湾曲により形成されていることを特徴とする真空処理システム。
  2. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、対面しているエッジを有し、
    上記２つのウェーハ端支持体の上記対面しているエッジは、少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項１に記載の真空処理システム。
  3. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、非対面のエッジを有し、
    上記２つのウェーハ端支持体の上記非対面のエッジは、多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項１に記載の真空処理システム。
  4. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記エンドエフェクタは、SEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準に準拠する２つの内側排除領域及び２つの外側排除領域を有するウェーハカセット内へ上記ウェーハを挿入することも、または該ウェーハカセットから上記ウェーハを取出すことも可能であり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、互いに、上記２つの外側排除領域よりは近づいているが、上記２つの内側排除領域よりは離れて離間している、
    ことを特徴とする請求項１に記載の真空処理システム。
  5. 上記第１のウェーハ支持体及び上記２つのウェーハ端支持体は、３点支持を形成していることを特徴とする請求項１に記載の真空処理システム。
  6. 上記３点支持は、３つの玉支持体からなることを特徴とする請求項５に記載の真空処理システム。
  7. 真空処理システムであって、
    第１のチャンバと、
    上記第１のチャンバと協同的に係合し、上記第１のチャンバとの間にウェーハを通過可能にする少なくとも１つの第２のチャンバと、
    上記第１のチャンバ内に配置され、該チャンバを通して上記ウェーハを転送するためのウェーハハンドラーと、
    上記第１のチャンバを通して上記ウェーハを上記第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから転送中に上記ウェーハを支持するためのエンドエフェクタと、
    を備え、
    上記エンドエフェクタは、
    上記ウェーハハンドラーに取付けられ、第１の幅を有する固定端と、
    上記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する自由端と、
    上記固定端における上記第１の幅から内向きにテーパーし、外向きのテーパーまで湾曲し、そして上記自由端における上記第２の幅まで外向きにテーパーしている非対面の側と、
    ２つの指を限定している自由端凹みと、
    を有し、
    上記２つの指は上記自由端において終端し、
    上記エンドエフェクタは、上記固定端に近接した位置、及び上記自由端に近接した上記２つの指上において上記ウェーハを支持するようになっていて、各指は、ウェーハを横方向に拘束するためのエンドシューを有する、
    ことを特徴とする真空処理システム。
  8. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、対面しているエッジを有し、
    上記自由端に近接した上記２つの指の上記対面しているエッジは、少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
  9. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、非対面のエッジを有し、
    上記自由端に近接した上記２つの指の上記非対面のエッジは、多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
  10. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記エンドエフェクタは、SEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準に準拠する２つの内側排除領域及び２つの外側排除領域を有するウェーハカセット内へ上記ウェーハを挿入することも、または該ウェーハカセットから上記ウェーハを取出すことも可能であり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、互いに、上記２つの外側排除領域よりは近づいているが、上記２つの内側排除領域よりは離れて離間している、
    ことを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
  11. 上記固定端に近接した位置及び上記自由端に近接した上記２つの指は、３点支持を形成していることを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
  12. 上記３点支持は、３つの玉支持体からなることを特徴とする請求項１１に記載の真空処理システム。
  13. ウェーハ感知切欠きと、
    上記ウェーハ切欠き内へ伸びている自由端凹みと、
    を更に備えていることを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
  14. チャンバ内において使用され、上記チャンバを通してウェーハを転送するためのウェーハハンドラーであって、
    運動アームと、
    エンドエフェクタと、
    を備え、
    上記エンドエフェクタは、
    上記運動アームに取付けられ、第１の幅を有する固定端と、
    上記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する自由端と、
    上記固定端に近接している第１のウェーハ支持体と、
    上記自由端に近接し、互いに離間している２つのウェーハ端支持体と、
    を有し、
    上記第１のウェーハ支持体及び上記２つのウェーハ端支持体は、上記第１のチャンバを通して上記ウェーハを上記第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから転送中にそれらの上に上記ウェーハを支持するようになっており、各ウェーハ端支持体は、ウェーハを横方向に拘束するためのエンドシューを有し、
    上記エンドエフェクタは更に、
    ウェーハ感知切欠きと、
    上記２つのウェーハ端支持体の間にあって、上記自由端から上記ウェーハ感知切欠き内へ伸びている端凹みと、
    上記エンドエフェクタの非対面の第１の側凹み及び第２の側凹みと、
    を有し、上記第１の側凹み及び第２の側凹みは、それぞれ上記固定端からの内向きのテーパーから外向きのテーパーまでの湾曲により形成されていることを特徴とするウェーハハンドラー。
  15. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、対面しているエッジを有し、
    上記２つのウェーハ端支持体の上記対面しているエッジは、少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のウェーハハンドラー。
  16. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、非対面のエッジを有し、
    上記２つのウェーハ端支持体の上記非対面のエッジは、多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のウェーハハンドラー。
  17. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記エンドエフェクタは、SEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準に準拠する２つの内側排除領域及び２つの外側排除領域を有するウェーハカセット内へ上記ウェーハを挿入することも、または該ウェーハカセットから上記ウェーハを取出すことも可能であり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、互いに、上記２つの外側排除領域よりは近づいているが、上記２つの内側排除領域よりは離れて離間している、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のウェーハハンドラー。
  18. 上記第１のウェーハ支持体及び上記２つのウェーハ端支持体は、３点支持を形成していることを特徴とする請求項１４に記載のウェーハハンドラー。
  19. 上記３点支持は、３つの玉支持体からなることを特徴とする請求項１８に記載のウェーハハンドラー。
  20. 第１のチャンバ内において使用され、該チャンバを通して第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから上記ウェーハを転送するためのウェーハハンドラーであって、
    エンドエフェクタアクチュエータと、
    上記第１のチャンバを通して上記ウェーハを上記第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから転送中に上記ウェーハを支持するためのエンドエフェクタと、
    を備え、
    上記エンドエフェクタは、
    上記エンドエフェクタアクチュエータに取付けられ、第１の幅を有する固定端と、
    上記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する自由端と、
    上記固定端における上記第１の幅から内向きにテーパーし、外向きのテーパーまで湾曲し、そして上記自由端における上記第２の幅まで外向きにテーパーしている非対面の側と、
    上記自由端に２つの指を限定している自由端凹みと、
    を備え、上記２つの指は上記自由端で終わり、上記エンドエフェクタは、上記固定端の近くと、上記自由端に近接した上記２つの指の位置でウェーハを支持し、各指は、ウェーハを横方向に拘束するためのエンドシューを有していることを特徴とするウェーハハンドラー。
  21. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、対面しているエッジを有し、
    上記自由端に近接した上記２つの指の上記対面しているエッジは、少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項２０に記載のウェーハハンドラー。
  22. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、非対面のエッジを有し、
    上記自由端に近接した上記２つの指の上記非対面のエッジは、多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項２０に記載のウェーハハンドラー。
  23. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記エンドエフェクタは、SEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準に準拠する２つの内側排除領域及び２つの外側排除領域を有するウェーハカセット内へ上記ウェーハを挿入することも、または該ウェーハカセットから上記ウェーハを取出すことも可能であり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、互いに、上記２つの外側排除領域よりは近づいているが、上記２つの内側排除領域よりは離れて離間している、
    ことを特徴とする請求項２０に記載のウェーハハンドラー。
  24. 上記固定端に近接した位置及び上記自由端に近接した上記２つの指は、３点支持を形成していることを特徴とする請求項２０に記載のウェーハハンドラー。
  25. 上記３点支持は、３つの玉支持体からなることを特徴とする請求項２４に記載のウェーハハンドラー。
  26. ウェーハ感知切欠きと、
    上記ウェーハ切欠き内へ伸びている自由端凹みと、
    を更に備えていることを特徴とする請求項２０に記載のウェーハハンドラー。
  27. チャンバ内においてウェーハハンドラーと共に使用され、上記チャンバを通してウェーハを転送するためのエンドエフェクタであって、
    上記ウェーハハンドラーに取付けられ、第１の幅を有する固定端と、
    上記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する自由端と、
    上記固定端に近接している第１のウェーハ支持体と、
    上記自由端に近接し、互いに離間している２つのウェーハ端支持体と、
    を備え、
    上記第１のウェーハ支持体及び上記２つのウェーハ端支持体は、上記第１のチャンバを通して上記ウェーハを上記第２のチャンバへ、または上記第２のチャンバから転送中にそれらの上に上記ウェーハを支持するようになっており、各ウェーハ端支持体は、ウェーハを横方向に拘束するためのエンドシューを有し、
    上記エンドエフェクタは更に、
    ウェーハ感知切欠きと、
    上記２つのウェーハ端支持体の間にあって、上記自由端から上記ウェーハ感知切欠き内へ伸びている端凹みと、
    上記エンドエフェクタの非対面の側上の第１の側凹み及び第２の側凹みと、
    を備え、上記第１の側凹み及び第２の側凹みは、それぞれ上記固定端からの内向きのテーパーから外向きのテーパーまでの湾曲により形成されていることを特徴とするエンドエフェクタ。
  28. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、対面しているエッジを有し、
    上記２つのウェーハ端支持体の上記対面しているエッジは、少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
  29. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、非対面のエッジを有し、
    上記２つのウェーハ端支持体の上記非対面のエッジは、多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
  30. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記エンドエフェクタは、SEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準に準拠する２つの内側排除領域及び２つの外側排除領域を有するウェーハカセット内へ上記ウェーハを挿入することも、または該ウェーハカセットから上記ウェーハを取出すことも可能であり、
    上記２つのウェーハ端支持体は、互いに、上記２つの外側排除領域よりは近づいているが、上記２つの内側排除領域よりは離れて離間している、
    ことを特徴とする請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
  31. 上記第１のウェーハ支持体及び上記２つのウェーハ端支持体は、３点支持を形成していることを特徴とする請求項２７に記載のエンドエフェクタ。
  32. 上記３点支持は、３つの玉支持体からなることを特徴とする請求項３１に記載のエンドエフェクタ。
  33. チャンバ内においてウェーハハンドラーと共に使用され、上記チャンバを通して転送されるウェーハを支持するためのエンドエフェクタであって、
    上記ウェーハハンドラーに取付けられ、第１の幅を有する固定端と、
    上記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する自由端と、
    上記固定端における上記第１の幅から内向きにテーパーし、外向きのテーパーまで湾曲し、そして上記自由端における上記第２の幅まで外向きにテーパーしている非対面の側と、
    上記自由端に２つの指を限定している自由端凹みと、
    を備え、上記２つの指は上記自由端で終わり、上記エンドエフェクタは、上記固定端の近くと、上記自由端に近接した上記２つの指の位置でウェーハを支持し、各指は、ウェーハを横方向に拘束するためのエンドシューを有していることを特徴とするエンドエフェクタ。
  34. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、対面しているエッジを有し、
    上記自由端に近接した上記２つの指の上記対面しているエッジは、少なくとも約150ｍｍ乃至約160ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項３３に記載のエンドエフェクタ。
  35. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、非対面のエッジを有し、
    上記自由端に近接した上記２つの指の上記非対面のエッジは、多くとも約200ｍｍ乃至約250ｍｍ離間している、
    ことを特徴とする請求項３３に記載のエンドエフェクタ。
  36. 上記エンドエフェクタは、約300ｍｍの直径を有するウェーハを支持するためのものであり、
    上記エンドエフェクタは、SEMI 300ｍｍウェーハキャリヤー及びインタフェース標準に準拠する２つの内側排除領域及び２つの外側排除領域を有するウェーハカセット内へ上記ウェーハを挿入することも、または該ウェーハカセットから上記ウェーハを取出すことも可能であり、
    上記自由端に近接した上記２つの指は、互いに、上記２つの外側排除領域よりは近づいているが、上記２つの内側排除領域よりは離れて離間している、
    ことを特徴とする請求項３３に記載のエンドエフェクタ。
  37. 上記固定端に近接した位置及び上記自由端に近接した上記２つの指は、３点支持を形成していることを特徴とする請求項３３に記載のエンドエフェクタ。
  38. 上記３点支持は、３つの玉支持体からなることを特徴とする請求項３７に記載のエンドエフェクタ。
  39. ウェーハ感知切欠きと、
    上記ウェーハ切欠き内へ伸びている自由端凹みと、
    を更に備えていることを特徴とする請求項３３に記載のエンドエフェクタ。
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