JP4880114B2 - 基板をダイナミックアライメントする方法および装置 - Google Patents
基板をダイナミックアライメントする方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、半導体プロセッサ装置のモジュール間でウエハを移動させることに関し、特に、ウエハを運ぶサポートブレードによって個々のウエハをダイナミックアライメントすることに関する。ここで、ダイナミックアライメントの装置および方法は、ブレードがスロットを通して1つのモジュールから別のモジュールへとウエハを移動させるのに伴って、ブレードの中心に対するウエハの中心の位置を決定するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、処理チャンバを相互に接続させて、接続されたチャンバ間でウエハまたは基板を移送等できるようにする。このような移送は、例えば、接続されたチャンバの隣接した側壁に提供されたスロットまたはポートを通してウエハを移送する、搬送モジュールによって行われる。搬送モジュールは、一般に、半導体エッチングシステム、材料堆積システム、フラットパネルディスプレイエッチングシステムを含む、種々のウエハ処理モジュールとの連携のもとで使用される。清浄度および高処理精度への要求が増すにつれて、処理工程中および処理工程間における人的介入を減らす必要が増してきている。この必要は、中間的なウエハ処理装置として作動する真空搬送モジュール(通常は例えば真空状態などの減圧状態で維持される)の実装によって、部分的に解決されてきた。真空搬送モジュールは、例えば、ウエハが保管される1つまたはそれ以上のクリーンルーム保管設備と、ウエハが実際に処理される、すなわち例えばエッチングされたり堆積を施されたりする複数のウエハ処理モジュールとの間に、物理的に設置することができる。このように、ウエハの処理が必要な場合には、搬送モジュール内に設置されたロボットアームを利用し、選択されたウエハを保管設備から取り出して、それを複数の処理モジュールの1つに配置することができる。
【0003】
当業者には周知のように、複数の保管設備および処理モジュールの間でウエハを「移送する」搬送モジュールの配置は、「クラスタツール構造」システムと称されることが多い。図1は、半導体工程における代表的なクラスタ構造100を示した図であり、真空搬送モジュール106に接続された様々なチャンバが描かれている。真空搬送モジュール106は、様々な組立て工程の実行のために個々に最適化された、3つの処理モジュール108a〜108cに結合された状態で示されている。例えば、処理モジュール108a〜108cは、変圧器結合プラズマ(TCP)基板エッチング、層の堆積、および/またはスパッタリングを実行するために実装されても良い。
【0004】
真空搬送モジュール106には、ウエハを真空搬送モジュール106に導入するために実装されたロードロック104が接続されている。ロードロック104は、ウエハが保管されるクリーンルーム102に結合されていて良い。ロードロック104は、取り出しおよび供給の機構である以外に、真空搬送モジュール106とクリーンルーム102の間における可変圧インタフェースとしても機能する。従って、クリーンルーム102を大気圧に保持する一方で、真空搬送モジュール106を定圧(例えば真空)に維持することができる。
【0005】
清浄度および高処理精度への要求が増すに伴い、ロボットを使用したウエハの移送によって、処理工程中および処理工程間における人的介入が低減された。このような移送は、例えば、クリーンルーム102からロードロック104でも、ロードロック104から真空搬送モジュール106でも、真空搬送モジュール106から処理モジュール108aでも良い。このようなロボットの使用によって、個々のウエハへの人的接触が大幅に低減されたが、一方では、ロボットを使用してウエハを移送するにあたって問題が生じた。例えばクリーンルームでは、カセットからウエハを抜き取って、それをロードロック104に提供されたフィンガ上に配置するために、ロボットのブレードが使用される。しかしながら、ウエハの中心は、フィンガに対して正確に配置されていない可能性がある。その結果、真空搬送モジュール106のロボットのブレードでロードロック104のフィンガからウエハを抜き取る際に、ウエハの中心がブレードの中心に対して適切に設置または位置決めされない可能性がある。ウエハ中心対ブレード中心のこの不適切なアライメントは、「ウエハ−ブレードのミスアライメント」とも、または単に「ウエハのミスアライメント」とも呼ばれ、ロボットが「拡張」動作を実行するのに伴って発生するものである。この「拡張」動作では、例えば、ブレード(およびブレードによって運ばれるウエハ)が処理モジュールのスロットを通って移動することにより、処理モジュール108aのピン上にウエハが配置される。
【0006】
ウエハが代表的な処理モジュール108aに最初に配置された際に、ウエハ対ブレードが適切に位置決めされていた場合でも、そしてウエハが、代表的な処理モジュール108aにおける処理中に適切に位置決めされていた場合でも、適切なアライメントが妨げられる可能性はある。例えば、代表的な処理モジュール108aで一般に使用される静電チャックは、処理の完了後でも完全に放電されなかった残留静電場を有し得る。この状況では、処理されたウエハが、チャックから突然取り外される可能性がある。その結果、処理されたウエハをチャックから抜き取るロボットブレードに対し、ウエハが不適切に位置付けられる。従って、真空搬送モジュール106のロボットのブレードでチャックから処理後のウエハを抜き取る際に、ウエハの中心がブレードの中心に対して適切に設置されない、すなわち適切に位置決めされない可能性がある。このウエハのミスアライメントは、ロボットが、ブレード(およびブレードによって運ばれるウエハ)を処理モジュール108aのスロットを通して移動させる「撤回」動作を実行するのに伴って発生する。このようなウエハのミスアライメントは、ウエハが別の処理モジュール108bまたはロードロック104に配置される次の拡張動作中でも発生し得る。
【0007】
ウエハのミスアライメントは、ウエハ処理の誤差の原因となるため、当然回避するべきである。また、モジュール間におけるウエハの移送にロボットが必要とする時間(「ウエハの移送時間」)が、ウエハの処理を実行できない時間であること、すなわちウエハの移送時間がロス時間であることも、当然ながら明白である。したがって、そのようなウエハのミスアライメントの大きさをモニタリングし、そのモニタリングをウエハの移送時間を大幅に増大させることなく実行するという、いまなお満たされていないニーズが存在する。
【0008】
しかしながら、ウエハを、1つの真空搬送モジュール106から(へと)例えば108aで表される最大6つの処理モジュールへと(から)移送し得ることが、ウエハのミスアライメントのモニタリングのような問題を複雑にしている。これまでは、ウエハがロボットのブレードに対して適切に位置決めされているか否かを決定するのに、隣接したモジュール間で多数のセンサを使用する試みが含まれていた。ウエハの移送経路を挟んで相対するセンサは、ウエハの移送経路に対して対称的に設置されていた。対称的に配置された相対するセンサは、出力信号を同時に生成するものであるため、各センサに1つずつデータプロセッサを提供する必要があった。これらの要素(すなわち、6つの処理モジュールに真空搬送モジュールを加えて使用し得ることと、対称的に配置された相対するセンサを1モジュールあたり多数使用することと、1センサあたり1つのデータプロセッサを使用すること)を組み合わせることによって、クラスタツール構造の複雑さが増し、高価なプロセッサが多数必要とされるようになる。より費用効率が高いクラスタツール構造を提供する必要も考慮すると、各センサに個別にデータプロセッサを組み込むことによって、システムが法外に高価になることがわかる。
【0009】
より費用効率が高いクラスタツール構造を提供する別の態様は、スルービームセンサ等のセンサを受信するアパチャを提供するために、モジュールおよびロードロックをマシニングするコストに関する。例えば、ロボットに対してより正確にセンサを設置するために、このようなマシニングの精度の向上を図ると、それに伴ってこのような精密マシニングのコストが増大する。したがって、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされた検出精度を犠牲にすることなく引き下げられるような、方法が必要とされている。
【0010】
このようなスルービームセンサの使用は、ウエハのミスアライメントをモニタリングする装置を設計する際にも問題を生じる。例えば、ウエハがこのようなスルービームセンサの光ビームを通過して、このビームを遮断する場合は、ビームの遮断を示すパルスをセンサが出力するまでに、ある一定の期間(待ち時間)が必要である。ウエハがセンサに相対して移動しているため、センサの目的がウエハの位置を決定することにある場合は、ウエハは、出力パルスが生成された時点(待ち時間の終了時)で、ビームが遮断された時の位置からすでに移動してしまっている。待ち時間は、スルービームセンサの使用にあたって誤差を生じる原因となる。したがって、スルービームセンサの待ち時間を要因とする誤差を低減する方法も必要とされている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
以上から、ウエハの移送時間を増大させることなく(例えばモジュール間またはロードロック間のウエハの移送速度を低下させることなく)ウエハの移送中に作動することができる、ウエハのアライメント方法およびアライメント装置が必要とされていることがわかる。このような方法および装置では、センサ1つあたりのデータプロセッサの数を低減するだけでなく、クラスタツール構造全体でウエハのミスアライメントを決定するのに使用される、データプロセッサの全体数をも低減する必要がある。このような方法および装置は、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度をも、センサを使用してなされた検出の精度を犠牲にすることなく引き下げられることが望ましい。望ましい方法および装置のもう1つの態様は、スルービームセンサを使用したウエハアライメントの決定で誤差を生じる原因となる待ち時間を排除することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は一般に、ウエハを運ぶサポートブレードで各ウエハをダイナミックアライメントすることにより、上述したニーズを満たすものである。ここで、ダイナミックアライメントの装置および方法は、ブレードがスロットを通って1つのモジュールから別のモジュールへとウエハを移動させるのに伴って、ブレードの中心に対するウエハの中心の位置を決定するものである。ブレードに対するウエハのオフセット量を決定し、この決定されたオフセット量を使用することにより、ロボットは、クラスタツール構造の処理チャンバにおける精密なアライメントおよび配置を可能とすることができる。
【0013】
本発明の1つの態様は、ウエハが運ばれている間にセンサを作動させ、ウエハの移動時間を増大させることなく、すなわちモジュール間またはロードロック間のウエハの移動速度を低下させることなくウエハのミスアライメントを決定するための、方法および装置である。
【0014】
本発明のもう1つの態様は、既知の物理的特性を有したキャリブレーションウエハを使用して、ブレードと、ロボットと、ウエハセンサを受信する新しくマシニングされたアパチャとを校正することにある。本発明によるキャリブレーションの方法および装置は、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされたウエハアライメントの決定の精度を犠牲にすることなく引き下げることができる。これは、センサがアパチャに挿入された後に、各センサの位置がキャリブレーションによって正確に決定されるためである。キャリブレーション方法は、キャリブレーションウエハを使用してシステムを校正することにより、ウエハ搬送ロボットのブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを生成する。ここで、ウエハは少なくとも1つのエッジを有する。
【0015】
方法は、ポートを有した半導体製造装置の隣りにウエハ搬送ロボットを搭載することによって、ロボットが、ポートを通してウエハ搬送軸に沿ってウエハを移動できるようにすることからスタートする。ウエハ搬送軸を横切る軸上には、少なくとも2つのセンサがポートに沿って間隔をあけて配置される。センサは、ウエハエッジの存在、およびそのウエハエッジの存在に続くウエハの不在によって始動する。センサの1つが始動するたびに、その始動されたセンサが個々のデータ項目を生成するのに有効となる。既知の寸法を有したキャリブレーションウエハは、ブレードの中心に合わせた位置でブレードに固定される。ロボットに、ポートを通ってセンサを通過するようにキャリブレーションウエハを移動させることによって、ロボットに対するセンサの位置に関するデータが獲得される。センサが生成する個々のデータ項目のそれぞれは、センサを通過して移動するキャリブレーションウエハのエッジの位置を示している。各個々のデータ項目に対応するロボットのそれぞれの位置と、キャリブレーションウエハの半径に関するデータと、そして個々のデータ項目とを使用することによって、ロボットに対するセンサの位置を正確に決定することができる。
【0016】
本発明のもう1つの態様では、1モジュールあたり幾つのセンサが提供されるか、そしてウエハを受取または供給しているのがどのモジュールであるかに関わらず、1つのデータプロセッサのみが必要とされる。本発明による方法および装置は、1センサあたりのデータプロセッサの数を低減することができるうえ、クラスタツール構造全体でウエハミスアライメントの決定に使用されるデータプロセッサの全体数をも低減することができる。この利点は、このようなセンサをウエハの経路に対して位置付ける際に、スルービームセンサの待ち時間を測定することを、部分的な要因とするものである。詳しく言うと、必要なプロセッサが1つのみであるのは、このようなセンサをモジュールスロットの横軸に沿って非対称形に位置付けることに起因するものであり、そうすることによって、このようなセンサのうち第2のセンサが次の遷移信号を生成するより前に、このようなセンサの第1のセンサが遷移信号を生成し、この遷移信号に関連したロボットの位置情報がこの遷移信号に応じて格納されることが保証される。
【0017】
これらの特性を有した装置は、ウエハ搬送ロボットのブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを、ブレードが半導体製造装置のモジュールのファセットによって定義される平面を貫く経路に沿って制御速度でウエハを移送するのに伴って生成するために、提供されるものである。先ず、センサの位置付け軸が平面内で延びて経路を横切る。第1のセンサは、経路上を移動中のウエハを感知するために、平面内の位置付け軸上で、経路から第1の距離分だけ離れて配置されている。第1のセンサは、ウエハを感知する第1の時間と、ウエハの感知を示すために第1のセンサによって出力された遷移信号に応じ、ロボット位置データが格納される後の時間との間に、待ち時間を有する。
【0018】
第2のセンサは、経路上を移動中のウエハを感知するために、平面内の位置付け軸上で、経路から第2の距離分だけ離れて配置されている。第1の距離と第2の距離は、ウエハが第1のセンサに感知される第1の瞬間とウエハが第2のセンサに感知される第2の瞬間との間の時間が、所定の速度において待ち時間以上である距離だけ異なる。
【0019】
これらの特性を有した装置はまた、ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの1つによって定義される平面を貫く経路に沿って、ウエハを連続して移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対するウエハの位置を示すデータを生成するために、提供されるものである。センサの位置付け軸は、各平面内で延びてそれぞれの経路を横切る。第1のセンサは、各経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、その経路から第1の距離分だけ離れて配置されている。第1のセンサは、第1のセンサがそれぞれの経路上のウエハを感知する第1の時間と、それぞれの経路上におけるウエハの第1の感知を示すために第1のセンサによって出力された第1の遷移信号に応じ、ロボット位置データが格納される後の時間との間に、第1の待ち時間を有する。
【0020】
第2のセンサは、各経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、その経路から第2の距離分だけ離れて配置されている。第2のセンサは、それぞれの経路上におけるウエハの第2の感知を示すために、第2の遷移信号を出力する。各第1のセンサに対応する各第2のセンサに関し、その第1の距離と第2の距離は選択された距離だけ異なる。この距離は、それぞれの経路上を移動しているウエハが第1のセンサに感知される第1の瞬間に第1の待ち時間を加えた時間が、同じ経路上を移動しているウエハが第2のセンサに感知される第2の瞬間より時間的に後にならないことを保証するものである。この方法では、それぞれの経路上のウエハが第2のセンサに感知されるより前に、それぞれの経路上のウエハが第1のセンサによって感知されるのに応じて、第1のセンサにより第1の遷移信号が出力され、ロボット位置データが格納される。
【0021】
したがって、第1および第2のセンサから出力される第1および第2の遷移信号の間には時間的な隔たりがある。遷移信号間の時間的な隔たりによって、第1および第2の遷移信号をそれぞれ受信するのに必要なプロセッサが1つですむという、重要な結果を得ることができる。つまり、遷移信号が同時に生成されることがないため、遷移信号の処理のために複数のプロセッサを同時に作動させる必要がない。遷移信号間が時間的に隔たっていても、ウエハの移動が中断されずに継続するため、システムを通じたウエハの処理量が低下することはない。
【0022】
このような装置は、直径が200mmまたは300mmのウエハのように、様々な物理的特性を有したウエハに対しても提供される。もちろん、より小型または大型の基板に対応できるように、装置に修正を加えることも可能である。装置は、ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセット面の1つによって定義される平面を貫く経路に沿って、ウエハを連続して移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを生成する。センサの位置付け軸は、各平面内で延びてそれぞれの経路を横切る。ウエハは、例えば200mmまたは300mmの直径のように、第1および第2の物理的特性のいずれかを有して良い。ロボットは、ブレードおよびブレードによって運ばれるウエハを、それぞれの平面を貫いてそれぞれのモジュールに至る拡張動作か、またはそれぞれの平面を貫いてそれぞれのモジュールから遠ざかる撤回動作のいずれかで移動させる。第1のセンサは、各経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、それぞれの経路から第1の距離分だけ離れて配置されている。第1のセンサは、第1のセンサがそれぞれの経路上のウエハを感知する第1の時間と、それぞれの経路上におけるウエハの感知を示す第1の遷移信号に応じてロボット位置データが格納される後の時間との間に、第1の待ち時間を有する。
【0023】
第2のセンサもやはり、直径が200mmまたは300mmのウエハで使用するために提供される。直径が200mmのウエハに対し、第2のセンサは、それぞれの経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、それぞれの経路から第2の距離分だけ離れて搭載されている。第2のセンサは、それぞれの経路上におけるウエハの感知を示す第2の遷移信号を出力する。各第1のセンサに対応する各第2のセンサに関し、その第1の距離と第2の距離は選択された距離だけ異なる。この距離は、それぞれの経路上で移動している第1の物理的特性を有したウエハが第1のセンサに感知される第1の瞬間に第1の待ち時間を加えた時間が、同じ経路上で移動している第2の物理的特性を有したウエハが第2のセンサに感知される第2の瞬間より時間的に後にならないことを保証するものである。
【0024】
この方法では、それぞれの経路上のウエハが第2のセンサで感知されるより前に、第1の物理的特性を有し且つそれぞれの経路上にあるウエハが第1のセンサで感知されるのに応じ、第1のセンサによって第1の遷移信号が出力されて、ロボット位置データが格納される。したがって、第1の物理的特性を有したウエハに関し、第1および第2のセンサから出力される第1および第2の遷移信号の間には、時間的な隔たりがある。
【0025】
直径が300mmのウエハに対しても、第2のセンサはやはり各平面のそれぞれの位置付け軸上に搭載されるが、それぞれの経路から第3の距離分だけ離れるように再配置される。再配置された結果、第2のセンサは、それぞれの経路上を移動する第2の物理的特性を有したウエハを感知する。簡単のため、第3の距離分だ離れて再配置された第2のセンサを「第3のセンサ」と呼ぶことにする。第3のセンサは、第3のセンサがそれぞれの経路上でウエハを感知する第3の時間と後の時間との間に、第3の待ち時間を有する。この後の時間は、それぞれの経路上にある第2の物理的特性を有したウエハが感知されたことを示す第3の遷移信号が第3のセンサから出力され、ロボット位置データが格納されると生じるものである。各第1のセンサに対応する各第3のセンサに関し、第3の距離と第1の距離の差は、それぞれの経路上を移動している第2の物理的特性を有したウエハが第3のセンサで感知される第3の瞬間に第3の待ち時間を加えた時間が、同じ経路上を移動している第2の物理的特性を有したウエハが第1のセンサで感知される第4の瞬間より時間的に後にならないような距離である。
【0026】
したがって、第3のセンサによる第3の遷移信号は、それぞれの経路上にある第2の物理的特性を有したウエハが第1のセンサで感知されるより前に、それぞれの経路上にある第2の物理的特性を有したウエハが第3のセンサで感知されるのに応じて、第3のセンサにより出力される。第2の物理的特性を有したウエハに関しては、第1および第3の遷移信号が、第1および第3のセンサからそれぞれ一定時間をおいて出力される。複数のファセットと、各ファセット平面上に複数のセンサとを提供することを考慮した結果、ウエハが移動時に貫く全ファセットからの遷移信号で表される全出力を組み合わせるのに、論理回路が使用される。
【0027】
本発明による方法の1つの態様は、遷移信号を処理するのに必要なプロセッサが1つのみであるという利点をも提供するものである。この方法は、ウエハを運んでいるブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを提供するものであり、ブレードと共に経路に沿って移動させるために、ウエハをブレード上に搭載する動作を備える。また、第1のセンサを、経路と交差する位置に中心を有した横軸に沿って提供し、第1のセンサをその中心の片側に至る動作をも備える。次の動作では、第2のセンサを、横軸に沿ってその中心のもう片側に提供し、第1および第2のセンサを選択された距離だけ離す。
【0028】
ウエハが経路に沿って移動を続けると、第1のセンサがウエハにトリガされて第1の遷移信号を生成し、第2のセンサがウエハにトリガされて第2の遷移信号を生成する。必要なプロセッサが1つのみであるのは、第1および第2のセンサが、センサの待ちの特性に従って横軸に沿ってそれぞれ配置されるため、ポートを通って移動するウエハが、複数のセンサの各センサによって一定時間おきに感知されるためである。一定時間おきに感知することによって、第2のセンサがウエハを感知して第2の遷移信号を生成するより前に、第1のセンサでウエハを感知して第1の遷移信号を生成し、各第1の遷移信号に対応するロボット位置データを格納することが可能となる。つまり、第1および第2のセンサがウエハによってトリガされる瞬間を時間的に隔てることによって、ウエハが第2のセンサをトリガするより前に、第1の遷移信号が生成されて各第1の遷移信号に対応するロボット位置データが格納されるように、センサ間の距離を選択するのである。
【0029】
本発明の原理を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【0030】
同一の参照番号が同一の構造要素を意味する添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することが可能となる。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明は、ウエハが運ばれている際のウエハのミスアライメントを決定するために開示される。この決定は、ウエハの移送時間を増大させることなく、つまりモジュール間またはロードロック間におけるウエハの移送速度を低下させることなく行われる。本発明の実施例もやはり、1センサあたりのデータプロセッサの数を低減することと、ウエハのミスアライメントを決定するためにクラスタツール構造全体で使用されるデータプロセッサの全体数を低減することに関連して開示される。本発明はさらに、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされる検知の精度を犠牲にすることなく引き下げることにも関連して開示される。詳細な説明では、1センサあたりのデータプロセッサの数を低減することと、ウエハのミスアライメントを決定するためにクラスタツール構造全体で使用されるデータプロセッサの全体数を低減することに関連し、スルービームセンサを使用してウエハアライメントを決定する際の誤差の要因としてのセンサの待ち時間が、どのように排除されるかをも示している。
【0032】
しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの詳説の一部または全てを特定しなくても実施することが可能である。そのほか、本発明が不明瞭にならないため、周知の工程動作については詳細には説明していない。
【0033】
図2Aによれば、本発明は一般に、真空搬送モジュール202と、少なくとも1つのロードロック204(またはウエハ搬送格納装置)と、基板またはウエハ208を1つまたはそれ以上のカセット210からロードロック204へと移送するための常圧搬送モジュール206と、を備えた半導体処理クラスタツール構造システム200として開示される。好ましくは、2つの隣接したロードロック204が、真空搬送モジュール202の2つの隣接した側壁にそれぞれ1つずつ提供されると良い。また、常圧搬送モジュール206は、少なくとも2つのカセット210と、回転の固定軸214上に設けられたフロントエンドロボット212と、ウエハアライナ216とを備える。アライナ216は、ウエハがクラスタ構造200に移動する前にウエハの望ましい位置を発見するのに使用される。各ロードロック204は、ウエハが移送される際に通るロードロックポート220を備えたウエハ受け取り面218を有する。各ポート220は、ゲートバルブまたはドア222によって閉じられる。フロントエンドロボット212は、ポート220の中心に合わせて且つ面218に垂直に配置されたロードロックウエハ移送軸224に沿って、ポート220を通ってウエハ208を移送する。フロントエンドロボット212は、ロードロック204のフィンガ226上にウエハ208を配置する。
【0034】
ウエハ208は、ロードロック204から真空搬送モジュール202へと移送される。図2Bおよび2Cによると、モジュール202は、中心軸230に組み込まれた真空移送ロボット228を備えている。モジュール202は、6つのウエハ移送面232を有し、そのそれぞれに、例えばデュアルスロットバルブ238のゲートバルブまたはドア236によって閉じられるポート234が提供されている。面232のうちの2つはロードロック204とモジュール202の間にあり、面232のうち代表的な4つはそれぞれ4つの処理モジュールまたはチャンバ240に対して提供されている。
【0035】
あるロードロック204から処理モジュール240のうちの1つへと至るウエハ208の動きを考慮し、真空移送ロボット228は、ロードロック204のフィンガ226からウエハ208を選出する。撤回動作において、ロボット228は、それぞれのポート234の中心に合わされ且つそれぞれの面232に垂直である入来ウエハ移送経路242に沿って、ポート234を通って選出ウエハ208を移動させる。真空移送ロボット228は、ウエハ208を先ずは経路242上の真空搬送モジュール202に移動させ、次いで、ウエハ208の処理のために識別された処理モジュール240の、それぞれのポート234および面232の中心に合わせて配置された、第2のウエハ移送経路244に沿って移動させる。拡張動作において、ロボット228は、ウエハ208を識別された処理モジュール240のポート234の中にそしてそこを通って第2の経路244に沿って移動させる。ロボット228は、識別された処理モジュール240のピン246上にウエハを配置する。処理モジュール240における動作が完了すると、ロボット228はピン246からウエハ208を選出する。撤回動作において、ロボット228は、ウエハ208ポート234の中にそしてそこを通って第2の経路244に沿って移動させて、真空搬送モジュール202に戻す。
【0036】
搬送されるウエハ208の例として、図2Aはカセット210を示し、それは、直線状のエッジ252と曲線状のエッジ254とを有した第1のウエハ208F(左側のカセット210にある)と、刻み目258が入った曲線状のエッジ256を有した第2のウエハ208N(右側のカセット210にある)とをサポートしている。フロントエンドロボット212は、カセット210の1つから適切なウエハ208Fまたは208Nを選出し、そのウエハ208をウエハアライナ216の中に配置する。ウエハアライナ216は、後ほど説明するように、選択された方向にウエハ208を配置する。すると、フロントエンドロボット212は、方向付けられたウエハ208をアライナ216から選出し、その方向付けられたウエハ208Fまたは208Nを、ロードロックポート220を通してロードロック204へと移送して、フィンガ226上に配置する。
【0037】
アライナ216による方向付けの動作の結果、フィンガ226上に配置された方向付けられたウエハ208は、ウエハの中心260と、この中心260と交差するXウエハ軸およびYウエハ軸とに関連した複数の望ましい方向のうちの1方向に、直線状のエッジ252または刻み目258を有する。図2Bには、ウエハ208Nが配置される方向の1つが、真空搬送ロボット228のブレード262によってサポートされたウエハ208N(点線で示される)とともに示されている。Yウエハ軸は、ウエハの中心260が時計の中心にある場合に、例えば正午および6時の位置を通ると考えることができる。このことを考慮した結果、ウエハ208Nの代表的な望ましい方向は、刻み目258が9時の位置にくるようにウエハ208Nをウエハ中心260で回転させた状態で描かれている。ウエハ208Nおよび208Fの望ましい方向では、その刻み目258または直線状のエッジ252が、それぞれウエハ中心260に対して正午、3時、6時、または9時のうち任意の方向を向いていることがわかる。
【0038】
別のウエハ208は、直線状のエッジ252または刻み目258以外の物理的特性を有していても良い。例えばクラスタツール構造システム200は、様々な直径の処理ウエハ208に適用される。様々な直径のウエハの処理が可能ではあるが、ここでは、例えば直径が200mmおよび300mmのウエハ208との関連のもとで本発明を説明することにする。
【0039】
特定の製造状況では、直線状のエッジ252または刻み目258が、ウエハ中心260に対して特定の方向に向いている。方向付けられたウエハ208の中心260には、上述したような方向以外にも、ブレード262のブレード中心264に対する理想的な位置が存在する。図2Bにおいて、このような理想的な位置は、ウエハ中心260およびブレード中心264が、ブレード262の縦軸266と同延であるウエハ208のY軸と同位置にくるように示されている。図2Bでは、この理想的な位置にあるウエハ208が、点線で描かれた円状のディスクとして示されている。しかしながら、上述したような要素(例えば静電チャックの性能および取り扱い)を含む幾つかの理由が原因で、ウエハ208が、その中心260がブレード中心264とずれた状態でブレード262上に配置されることがある。このズレは、図2Cにおいて点線によるウエハ280Nとして示されている。このズレは、上述した「ウエハとブレードのミスアライメント」および「ウエハのミスアライメント」に相当する。ウエハのミスアライメントは、ウエハ中心260がブレード中心264から離れていることによって特徴付けられる。このような開きは、ウエハ208のX軸方向またはY軸方向の一方向または両方向で生じる可能性があり、図2Cでは、ウエハ中心260が図2Bの場合よりΔX分だけ左方に、そしてΔY分だけ上方にずれた両方向のズレが示されている。
【0040】
ブレード262が処理チャンバ240のピン246へとウエハ208を運ぶため、ウエハ208の中心260の位置は、ブレード中心264に対してのみ決定されれば良く、クラスタツール構造システム200の他のあらゆる装置に対しては決定されなくて良いことがわかる。例えば、ある特定のウエハ208が搬送されている場合に、ウエハのミスアライメントの量および方向に関する決定がなされると、ロボット228は、ブレード262の位置を制御し、次いで特定のウエハ208の位置を制御することにより、ブレード262が特定のウエハ208を処理モジュール240のピン246上に配置する際の、ウエハのミスアライメントを排除する。ウエハのミスアライメントが排除されると、処理モジュール240においてウエハを正確に処理することが可能となる。
【0041】
図2Bでは、真空搬送ロボット228のブレード262が、真空処理モジュール240内に存在する状態で示されている。例として、ロードロック204のフィンガ226が、ブレード262上に重ねて描かれた長方形として示されている。ブレード262は、ロードロック204における選出動作中にロードロックフィンガ226との接触を回避できる形状に、そして処理モジュール240のウエハサポートピン246との接触を回避できる形状に、成形されている。この形状では、ピン246の間に空間270を提供することにより、ブレード262が、ウエハのミスアライメントが存在するか否かを決定する以下の動作を妨害しないようにしている。
【0042】
図3Aおよび3Cは、真空搬送モジュール202のフェイス232の部分平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントシステム272の概略を示している。ここで言う「ダイナミックアライメント」とは、本装置および方法を表す用語であり、ブレード262が、ウエハ208を例えば真空搬送モジュール202から処理モジュール240の1つへとポート234の1つを通して移動させるか、または処理モジュール240から真空搬送モジュール202へとポート234の1つを通して移動させるのに伴って、ブレード262の中心264に対するウエハ208の中心260の位置を決定するものである。各フェイス232と、選択された物理的特性として特定の直径を有した各タイプのウエハ208に対し、システム272は2つのセンサ274を備えている。直径が200mmおよび300mmのウエハ208に対応するシステム272では、各フェイス232が、図3Aおよび3Cにおいてセンサ274−1として表されるセンサ274と、センサ274−2および274−3として表されるさらに2つのセンサ274のうちの1つと、を有する。
【0043】
図3Fでは、簡単のためセンサ274が2つ(すなわち直径が200mmのウエハ208〜200に対応する2つのセンサ)のみ示されているのに対し、図3A、3C、および3Eでは、3つのセンサ274−1、274−2、および274−3が示されている。第1のセンサ274−1は、フェイス232で定義される面に平行な平面内で、そのフェイス232に隣接したポート234の横軸であるセンサ位置決め軸276上に設けられている。
【0044】
図3Bは、ポート234を通って移動するウエハ208N−200の平面図であり、ウエハ208のエッジ254または296がそれぞれのセンサ274−1または274−2をトリガする継続的な時間t1b、t2b、t1m、およびt2mが示されている。図3Bは、第1のセンサ274−1がウエハ搬送経路244から第1の距離278だけ離れていることを示すために、図3Aと並べて示されている。ウエハ208−200に対して使用するため、第2のセンサ274−2もやはり、フェイス232で定義される面に平行な平面内でセンサ位置決め軸276上に設けられている。第2のセンサ274−2は、ウエハ搬送経路244から第2の距離280だけ離れている。ウエハ208−300に対して使用するために、第3のセンサ274−3が、フェイス232で定義される面に平行な平面内でセンサ位置決め軸276上に設けられている。第3のセンサ274−3は、ウエハ搬送経路244から第3の距離282だけ離れている。
【0045】
このように間隔を設けることにより、各センサ274は、経路244を移動するそれぞれのウエハ208を、拡張動作または撤回動作のいずれの場合でも感知できる位置に、それぞれ配置される。センサ274によるウエハ208の感知は、複数フェイスのうち1つのフェイス232の立面図である図3Eに示されており、ポート234およびセンサ274が、センサ位置決め軸276に沿って間隔をおいて配置されている。各センサ274は、各センサ274のなかで最も高価なコンポーネントの数を最小限に抑えるように設計された複合スルービームセンサであることが好ましい。各センサ274に対し、センサ274の位置を決定するコンポーネントには、ポート234下方のビームトランスミッタ部位274Tと、ポート上方のビームレシーバ部位274Rとが含まれる。各ビームトランスミッタ部位274Tは、フェイス232のうちポート234を取り囲む部位にマシニングされたアパチャ283内に設けられている。後ほど説明するように、ブレード262の中心264に対するウエハ208の中心260の位置を検知する際の精度を低下させなくても、アパチャ283を配置する精度を、(±0.050インチ)内のように比較的低く抑えることが可能である。ビームトランスミッタ部位274Tは、入来光ファイバケーブル274CIから光ビーム284を受け取り、その光ビーム284を、レンズを使用してポート234を横切らせて上向きに方向付ける。図3Eには、レンズと、ポート234上方に加工された対応アパチャ234内に設けられた出力光ファイバケーブル274COとを備えたビームレシーバ部位274Rの1つが示されている。
【0046】
このような背景から、図面の簡略化のため図3Fでは、「274CO」として表された点線が、入力光ファイバケーブル274CIと出力光ファイバケーブル274COの両方を表すことが理解できる。また、アパチャ283の位置が正確にわからないと、対応するビームトランスミッタ部位274Tの位置や、このようなアパチャ283で受け取る対応するビームレシーバ部位274Rの位置を、正確に知ることができないことが理解できる。その結果、センサ274の位置を正確に知ることができない。
【0047】
図3Gには、各センサ274が、上述したセンサ位置のコンポーネント以外のコンポーネントを備えていることが示されている。このようなコンポーネントの1つは、それぞれの入力光ファイバケーブル274CIに光ビーム284を供給するエミッタ285Eを有したセンサボディ285である。センサボディ285は、それぞれの出力光ファイバケーブル274COからビーム284を受け取る光検出器285Dも備えている。検出器285Dは、ケーブル274COから入来する光ビーム284を、その入来光ビーム284の光度に比例するアナログ信号に変換する。アナログ信号は、アナログ信号の値が閾値に到達するたびにデジタル信号に変換される。デジタル信号は、センサ274のセンサボディ285の出力であり、遷移信号286と称される。ウエハ208がポート234に移動する前に、ビーム284がレシーバ部位274Rで受け取られて検出器285Dに送られ、定常状態を生じる。図3Eおよび3Fでは、ウエハ208が、トランスミッタ部位274Tとレシーバ部位274Rの出力光ファイバケーブル274COとの間をブレード262によって移動させられて、センサ274のビーム284を遮断した様子が示されている。このとき遷移が生じ、センサ274のセンサボディ285が、この例で遮断を示す286Bに指定された遷移信号286を生成する。逆の見方をすれば、ウエハ208がトランスミッタ部位274Tとレシーバ部位274Rの間をブレード262によって移動させられて、ビーム284を遮断した後は、ウエハ208がブレード262によって移動されてポート234を完全に通りぬけ、ビーム284がこれ以上は遮断されない地点に到達するまで、別の定常状態が持続する。この時点では、ビーム284は形成されたと見なされて別の遷移を生じ、センサ274のセンサボディ285が、図3Fで形成を示す286Mとして示された別の遷移信号を生成する。図3Fおよび3Gでは、遷移信号286Bおよび286Mが、センサボディ285からセンサマルチプレックス(多重送信)カード288へと送信される様子が示されている。カード288は、ロボットコントローラ290の入力ポート289に接続されている。
【0048】
ウエハ208が、センサ274で感知される際も感知された後も移動を続けるため、センサ274は応答時間の短いセンサであることが好ましい。例えば、モデル番号D12SP6FPYのバナ−ブランドのセンサを使用して、50マイクロセカンドの応答時間を得ても良い。また、トランスミッタ部位274Tおよびレシーバ部位274Rでは、長さの異なる光ファイバケーブル274CIおよび274COを通常は使用するため、光学距離はセンサ274ごとに異なる。さらに、センサ274には製作公差がある。このような経路の長さおよび公差を補償するために、センサに対して適切な利得調整が行われる。
【0049】
センサ274が3つであってもセンサボディ285を2つのみ提供することによって、システム272のコストを引き下げることができる。より詳しく言うと、直径が200mmのウエハ208−200を処理する場合は、第1のセンサ274−1に対し、ケーブル274CIおよび274COのそれぞれの一端が、第1のセンサ274−1に対応するアパチャ283のそれぞれ1つに光学的に実装される。図3Gでは、このようなケーブル274COおよび274CIのもう一端が、第1のセンサ274−1に対応するセンサボディ285(センサボディ285−1を参照のこと)のそれぞれのエミッタ285E−1および検出器285D−1に、光学的に実装された様子が示されている。
【0050】
第2のセンサ274−2に対しては、各ケーブル274CIおよび274COの一端が、第2のセンサ274−2に対応するアパチャ283のそれぞれ1つに光学的に実装される。このようなケーブル274COおよび274CIのもう一端は、第1のセンサ274−1に対応するセンサボディ285(センサボディ285−2を参照のこと)のそれぞれのエミッタ285E−2および検出器285D−2に、光学的に実装される。第2のセンサ274−2での使用を示すため、これらのケーブルを274CI−2および274CO−2で表すことにする。
【0051】
図3Eでは、直径が300mmのウエハ208−300を処理する場合に、第2のセンサ274−2のアパチャ283で使用されるケーブル274CI−2および274CO−2の一端が移動および再配置されて、第3のセンサ274−3に対応するアパチャ283のそれぞれ1つに光学的に実装される様子(図3Eにおいて点線で示されたケーブル274CI−3および274CO−3を参照のこと)が示されている。図3Gでは、ケーブル274CI−2および274CO−2のもう一端が、センサボディ285−2のそれぞれのエミッタ285E−2および検出器285D−2に光学的に実装されたままの状態が示されている。しかしながら、ケーブル274CI−2および274CO−2が再配置されたこのようなセンサボディ285−2が第3のセンサボディとして機能することを明らかにするために、図3Gでは、このような第3のセンサボディを285−3で表して点線で示した。また、再配置されたケーブル274CI−2および274CO−2を、点線で示して274CI−3および274CO−3で表した。また、ケーブル274CI−3に接続されたエミッタ285−2を点線で示して285E−3で表し、ケーブル274CO−3に接続された検出器285−2を点線で示して285−3で表した。
【0052】
1つのセンサボディ285でこれら2つの機能を提供することにより、実質的に高コストのコンポーネント(センサボディ285)の数を各フェイス232ごとに1つずつ減らし、6フェイス構造のシステム200で6つのセンサ274を不要にする。
【0053】
図4Aおよび4Bは、センサ274がそれぞれ独自の待ち時間L、すなわち遷移を遮断するための待ち時間(LB)と、遷移を形成するための待ち時間(LM)とを有することによる効果を示している。図4Aは、ウエハ208の拡張動作を示している。上述した待ち時間LBは、経路244を移動してポート234を通るウエハ208がセンサ274で感知されるのに伴ってビーム284が遮断される、第1の時間t1bから開始する。図4Bによれば、この時間LBは後の時間t1bAPPで終了する。時間t1bAPPでは、遷移信号286Bがロボットコントローラ290の入力ポート289に到達し、この遷移信号286Bに応じてロボットコントローラ290が、レジスタ292におけるロボット228の位置を表すものとして後ほど説明するデータを格納する。遷移信号286Bは、ウエハ208によるビーム284の遮断がセンサ274によって感知されたことを示す。「t1bAPP」で使用される「APP」は、センサ274が視位置にある時間を示している。
【0054】
経路244に沿ったウエハ208の動きに関し、図3B、3D、4A、および4Bは、待ち時間LBを例えば、センサ274が(ビーム284が遮断されるのに応じて)「始動(トリップ)」された時間t1bと、ロボット228が格納された位置を表すデータである時間t1bAPPと、の間に存在する時間遅延の有限量として表している。時間t1bからt1bAPPにいたる時間遅延の間にウエハ208が移動することから、後の時間t1bAPPでは、センサ274のビーム284を遮断したウエハの前縁254または256は、もはやセンサ274の真上にはない。時間遅延が反復可能であり、この時間遅延に対するロボットブレード262(およびウエハ208)の速度が比較的一定であるため、この遅延から誤差が生じるのを排除することができる。図4Bは、遮断の遷移におけるウエハミスアライメントの決定を目的としたセンサ274の位置として、センサ274の視位置XYBAPPを使用することによって、上述したような排除がなされることを示している。
【0055】
ここで、待ち時間LMもまた、センサ274が(ビーム284が形成されるのに応じて)「始動(トリップ)」された時間t1mと、ロボット228が格納された位置を表すデータである時間t1mAPPと、の間に存在する時間遅延の有限量であることがわかる。時間t1mからt1mAPPにいたる時間遅延の間にウエハ208が移動することから、後の時間t1mAPPでは、センサ274のビーム284を形成したウエハの後縁296は、もはやセンサ274の真上にはない。時間遅延が反復可能であり、この時間遅延に対するロボットブレード262(およびウエハ208)の速度が比較的一定であるため、この遅延から誤差が生じるのを排除することができる。このような排除は、形成の遷移におけるウエハミスアライメントの決定を目的としたセンサ274の位置として、センサ274の視位置XYMAPPを使用することによってなされる。
【0056】
視位置XYBAPPは、センサ274が無限に高速で、ロボット位置を表すデータが実際のシステムと同時に(すなわち時間t1bAPPに)レジスタ292に格納される場合に、センサ274が有する直交座標系における位置である。視位置XYMAPPは図4Bに示されていないが、センサ274が無限に高速で、遷移信号286が実際のシステムと同時に(すなわち時間t1mAPP)にロボットコントローラ290に到達した場合にセンサ274が有する直交座標系における位置である。
【0057】
次に説明するキャリブレーション工程は、拡張および撤回の各動作に対し、センサ274の視位置XYBAPPおよびXYMAPPをそれぞれ決定するのに使用される。
【0058】
本発明に従って、遮断および形成によるそれぞれの遷移における各センサ274のそれぞれの待ち時間LBおよびLMが、軸276に沿ったそれぞれのセンサ274−1、274−2、および274−3の間隔に対する距離278、280、および282のそれぞれの値の選択において考慮される。これは、図3Bおよび図3Dの平面図に示されており、それぞれ直径が200mmのウエハ208N−200および直径が300mmのウエハ208N−300が水平方向に(図3Bおよび3Dでは、時間の増加が下向きに測定されるように上向きに)移動する様子を示している。また、遮断および形成による遷移は点292で示されている。例えば点292−2bは、第1のセンサ274−1の第1のビーム284−1がウエハ208−200のエッジ254で遮断される時間t2bに対応する。時間t1bAPPは、待ち時間LBの終了と、ロボットの位置を表すデータがレジスタ292に格納される時間とを表したものであり、点292−2bで表される第2の遮断遷移の時間tb2より前に生じるものとして示されている。図3Bでは、第2のセンサ274−2のビーム284−2が、直径が200mmのウエハ208−200のエッジ254によって先ず遮断される。距離278および280が経路244に対して非対称である場合、ロボットの位置を表すデータは、時間tb2で生じる第2のビーム遮断(点292−2bで表される)より前にレジスタ292に格納される。
【0059】
形成による遷移の例として、点294−1mは、ウエハ208−200のエッジ254の後部296が第1のセンサ274−1を通過した後に第1のセンサ274−1の第1のビーム284−1が初めて形成される、時間t1mに対応している。時間t1mAPPは、待ち時間LMの終了と、ロボットの位置を表すデータがレジスタ292に格納される時間とを表したものであり、点294−2mで表される形成遷移の時間tbmより前に生じるものとして示されている。このように、距離278および280が経路244に対して非対称であることから、ロボットの位置を表すデータは、時間tbmで生じる第2のビーム形成(点294−2mで表される)より前に格納される。
【0060】
図3Dは、直径が300mmのウエハ208−300に関する同様な状況を示している。ただし、第1のセンサ274−1のビーム284−1が先ず時間t1bで遮断され(点292−1b)、次に第3のセンサ274−3のビーム284−3が時間t2bで遮断され(点292−2b)、次いで第3のセンサ274−3のビームが時間t1mで形成され(点294−1m)、そして第1のセンサ274−1のビーム284が時間t2mで形成される(点294−2m)点が異なる。
【0061】
図3Fと関連して上述されているように、真空搬送モジュール202を、代表的な6つの処理モジュール240と共に使用しても良い。ウエハ208が、これら処理モジュール240のうち任意モジュールの任意フェイス232のポート234を通って搬送され得ることから、これらのフェイス232のそれぞれに、図3Aおよび3Cで示される3つのセンサ274が提供される。したがって、ウエハ208の任意の搬送において、任意の処理モジュール240から遷移信号286の出力を生成することが可能となる。
【0062】
図5は、排他的ORゲート304の配列の形をとった論理回路302を示した概略図である。各排他的ORゲート304の出力306は、入力308の両方ではなくどちらか片方がアクティブの場合にアクティブである。つまり、出力306は、入力308が互いに異なる場合にアクティブとなる。回路302は6対の入力308を有しており、これは、代表的な6つの処理モジュール240の6つのフェイス232それぞれの2つのアクティブセンサ274からの出力を表している。入力の1つ308−1は、第1の真空モジュール240−1の第1のセンサ274−1からの出力に対応し、別の入力308−2は、第1の真空モジュール240−1の第2のセンサ274−2からの出力に対応する。他の5つのモジュール240−2〜240−6に対しても、同様にして入力308−1および308−2をそれぞれ提供することができる。
【0063】
モジュール240のうち1つのモジュールのみへの入力308−1または308−2のうち、一方のみへの入力遷移信号286に応じ、論理回路302がメイン出力312上にシングル信号310を生成する。図6(A)〜図6(C)は、入力センサ274−1または274−2の任意の一方がいずれの方向に遷移した場合であっても、シングル信号310が論理値0から論理値1へと遷移する様子を示している。図6(A)および6(B)は、待ち時間Lが排除された後、ウエハ208の移動によってビーム284が遮断または形成される際に、ビーム284の遷移が発生する時間を示している。図6(C)は、同様な時間において、ビーム284の遮断または形成の結果としての種々の遷移信号286に応じて論理回路302から出力される、2値出力としての信号310を示している。図6(A)および6(B)では、ウエハ208が移動中の時間をT軸(左から右の方向が時間の増加を示す)上に、レシーバ部位274Rに照射されるビーム284の量(遮断された場合は0、形成された場合は100%)をB軸(下から上の方向が光度の増加を示す)上に、それぞれ示している。
【0064】
起こり得るウエハのミスアライメントを決定する代表的な手続きにおいて、時間t0のとき、ウエハ208N−200は経路244上をポート234に向かって制御速度で移動している。センサビーム284−1および284−2は共に遮断されておらず、いずれのレシーバ部位274Rも、ビーム284−1および284−2をそれぞれ100%受光している。さらに、遷移が示されていないため、メイン信号310の値はメイン出力312で論理値0として現れている。
【0065】
センサ274−2の視位置に対応する時間t1bAPP(やはり図3Bに図示されている)では、第2のセンサ274−2がビーム284−2を遮断するウエハ208−200の前縁254によって、ビームの遷移が生じる。第2のセンサ274−2のビーム284−2は、図6(A)において低光度への移行として示されており、その結果として遷移信号286が高位に移行し(一方の入力308−1が別の入力308−2と異なるように)、310−1ではメイン出力信号310が2値の1に移行してこの遷移を表す。図6(B)は、第1のセンサ274−1のビーム284−1の光度が100%で持続することを示している。ビーム284−1が遷移しないため、遷移信号286は存在せず、ウエハ208は制御速度での移動を続ける。
【0066】
時間t2bAPPでは、ウエハ208N−200の前縁254が第1のセンサ274−1のビーム284−1を遮断し、ビームの遷移を生じる。第2のセンサ274−2のビーム284−2が低光度で維持されて、ウエハ208N−200が均一の速度で移動を続ける一方で、第1のセンサ274−1のビーム284−1は、低光度に移行するものとして示されている。その結果、第1のセンサ274−1からの遷移信号286が正となる。第2のセンサ274−2では遷移は感知されず、入力308−2が入力308−1と異なることから、310−2ではメイン出力信号310が逆に2値の0に移行してこの遷移を表す。第1および第2センサ274−1および274−2のビーム284−1および284−2の光度はそれぞれ低く維持されて、別の遷移信号286が生じることはなく、ウエハ208N−200は均一の速度で移動を続ける。
【0067】
時間t1mAPPは、形成による遷移のための第1のセンサ274−1の視位置YMAPPに対応する。時間t1mAPPでは、ウエハ208N−200の後縁296が第1のセンサ274−1のビーム284−1を形成し、その結果としてビームの遷移が生じる。第1のセンサ274−1からの結果としての遷移信号286が、入力の1つ308−1に割り当てられるため、メイン出力信号310は、310−3で逆に2値の0に移行してこの遷移を表す。第2のセンサ274−2のビーム284−2が低光度で維持されて、ウエハ208が均一の速度で移動を続ける一方で、第1のセンサ274−1のビーム284−1は100%に移行することが示されている。
【0068】
時間t2mAPPは、遷移形成のための、第2のセンサ274−2の視位置YMAPPに対応する。時間t2mAPPでは、ウエハ208N−200の後縁296が第2のセンサ274−2のビーム284−2を形成し、その結果としてビームの遷移を生じる。第2のセンサ274−2からの結果としての遷移信号286が、入力の1つ308−2に割り当てられるため、メイン出力信号310は、310−4で逆に2値の0に移行してこの遷移を表す。第1のセンサ274−1のビーム284−1が100%で維持されて、ウエハ208N−200が均一の速度で移動を続ける一方で、第2のセンサ274−2のビーム284−2は100%に移行することが示されている。この時点で、ウエハミスアライメントを決定するためのウエハ208N−200の移動が完了し、システム272は、ブレード262の中心264に対するウエハ208N−200の中心260の位置を表すデータの処理を待つばかりとなる。
【0069】
各モジュール240の各センサ274の正確な位置に関するデータと共に、図5および6(C)との関連で説明したメイン出力信号310を使用する。詳しく言うと、各センサ274の正確な位置を、メイン出力信号310の遷移310−1、310−2、および310−3ごとに知ることができる。この位置データは、既知の物理的特性を有したキャリブレーションウエハ208Cを使用するキャリブレーション方法によって提供される。例えば、図7に示されたキャリブレーションウエハ208Cは、直径が200mmで、底部に突起320を有する。突起320は、ブレード262の空きスペースまたはポケット270(図2B)にぴったり嵌るように形成されている。また、キャリブレーション方法を使用すると、ロボット228に対するセンサ274の厳密な位置に関するデータを提供する際に、上述した装置の一定の特性が考慮されることが保証される。例えば、ロボット228の軸230の位置が、モジュール202ごとに異なる可能性がある。また、モジュール202または204ごとに待ち時間LBおよびLMが異なり、特定のセンサ274の空間における有効位置が、実際の位置とわずかに異なる可能性もある。
【0070】
キャリブレーション方法は、拡張動作または撤回動作が実行されるか否かを識別し、校正される特定のモジュール240を識別する動作から開始する。次に、突起320をポケット270にぴったり嵌め込んで、キャリブレーションウエハ208Cをブレード262でクランプする動作が続く。すると、ロボット228は、「取り込み機能を装備する」ように命令される。これで、システム272がセンサ274の動作を行う準備が整う。次の動作では、ロボットは、校正されている特定モジュール240のポート234から撤回することにより、移動するように命令される。移動中は、半径Rおよび角度シータ(T)の値が、センサ274からの遷移信号286に基づいてデータ記録動作によって記録される。
【0071】
図8には、撤回におけるRおよびTの代表的な値が示されている。図8において、最初の3つのエントリは、ウエハ208Cに応じて生成されたのではないため重要でなく、エントリ4〜7は、ウエハ208Cがセンサ274を通過した際に生成されたため重要である。ロボット228がウエハ208Cを一定の高さで移動させるため、代表的なデータは、ウエハ208Cの高さ、すなわち「Z」値が同じ値で維持されることを示す。代表的なデータは、モジュール240のフェイス232が、第1のセンサ274−1がウエハの移動経路244から距離278だけ離れた位置に配置され、第2のセンサ274−2がその経路244から距離280だけ離れた位置に配置される、図3Bと同様であることを表す。距離278が距離280より大きいため、図3Bに示されるように、第2のセンサ274−2が第1および最後の遷移信号286(データエントリ4および7に対応する)を生成し、第1のセンサ274−1が第2および第3の遷移信号286(データエントリ5および6に対応する)を生成する。
【0072】
図8に示されるように、シータの値の変動は僅か0.005度であり重要ではない。シータの値の変動が、通常のあらゆる拡張または撤回において小さいことから、キャリブレーションの工程では平均値を使用するものとする。この例における平均値は358.940度である。
【0073】
拡張においても同様な値のRおよびTが得られることは無論であり、簡単のためここでは図示しない。拡張における最初の4つのエントリは、ウエハ208Cがセンサ274を通過するのに応じてそれらが生成されたため重要であり、後半3つのエントリ5〜7は重要でない。ロボット228がウエハ208Cを一定の高さで移動させるため、代表的な拡張データはやはり、ウエハ208Cの高さ、すなわち「Z」値が同じ値で維持されることを示す。代表的なデータはまた、モジュール240のフェイス232が、第1のセンサ274−1がウエハの移動経路244から距離278だけ離れた位置に配置され、第2のセンサ274−2がその経路244から距離280だけ離れた位置に配置される、図3Bと同様であることも表す。距離278が距離280より大きいため、図3Bに示されるように、第2のセンサ274−2が第1および最後の遷移信号286(データエントリ1および4に対応する)を生成し、第1のセンサ274−1が第2および第3の遷移信号286(データエントリ2および3に対応する)を生成する。
【0074】
図9(A)および9(B)は、経路244に沿ったキャリブレーションディスク208の4つの部位を示している。図9(A)において、位置B−2のウエハ208は、センサ274−2のビーム284−2を遮断しているところである。位置M−2のウエハ208は、センサ274−2のビーム284−2を形成しているところである。図9(B)において、位置B−1のウエハ208はセンサ274−1のビーム284−1を遮断しているところであり、位置M−1ではビーム284−1を形成しているところである。したがって、図9(A)および9(B)では、ウエハ208の前縁および後縁のそれぞれが、各ビーム284の遷移を引き起こしている。この情報を、ウエハの半径(R)、およびセンサ274が遷移した際のロボット228の位置に関する知識と共に使用することによって、センサの位置(アパチャ283の中心)を決定することが可能となる。最初および最後の遷移と図8におけるデータとを考慮すると、ビーム284が最初に遮断された際とビーム284が再形成された際の、ウエハ中心260位置の間の差は、513.210−363.106または150.104ミリメートル(5.9096インチ)である。図9(A)によれば、この距離は2aである。したがって、aの値は、ウエハ中心間の距離の半分かまたは2.9548インチである。Rの値はウエハの半径であり、100mmまたは3.9370インチである。センサ274への距離bは、次式から得ることができる。
【0075】
【数1】
ここで、
【0076】
【数2】
である。
【0077】
aおよびRが既知となれば、センサの位置をグローバルな値として表すことができる。例えば、センサの位置に対する半径RSを、次式から得ることができる。
【0078】
【数3】
【0079】
ここで、RTは、低位置にあるウエハの獲得値である。センサに対する角度θSは、次式から得ることができる。
【0080】
【数4】
【0081】
ここで、θTは経路の平均角度(シータの値)である。±は、センサ274が経路244のどちら側にあるかによって決定される。センサ274が左側にある場合はマイナス、センサ274が右側にある場合はプラスである。
【0082】
キャリブレーションを行う結果、極座標におけるセンサ274−1および274−2の位置は、拡張および撤回の各動作に対して、そして中心264を含むロボット228の極座標系に関して、そしてセンサ274の特定の取り決め(すなわち間隔278、280、および282)に対して、正確に決定される。
【0083】
第3のセンサ274−3に関しても、同様なキャリブレーションが実行される。上述したように、センサ274−1、274−2、および274−3の位置を表すデータがレジスタ292に格納される。このようなセンサの正確な位置を使用することができるため、遷移(例えば310−1)のために信号310がロボットコントローラ290に出力されるたびに、信号310は、ウエハ208のエッジ254、256、および296のうち1つの位置を示す。ロボットコントローラ290は、このような各信号310に応じて、信号310で表される遷移の発生時におけるブレード262の位置を表すデータを格納する。ブレード位置データは、ロボットモータ324で駆動されるエンコーダ322から出力されて、レジスタ292に格納される。ウエハのアライメント動作が完了したら、コントローラ290は、(センサ位置および対応するブレード位置によって表される)複合データをシステムコントローラ326に転送する。システムコントローラ326は、ブレード262の中心264に対するウエハ208の中心260の位置表示を提供する1つのデータプロセッサとして機能する。
【0084】
すると、ウエハの搬送時間を増加させることなく、すなわちモジュール202もしくは240またはロードロック204の間におけるウエハ208の制御速度または移送速度を低下させることなく、ウエハ208が搬送されている間に作動するような、ウエハアライメント装置および方法が、システム272およびその関連の方法によって提供されることがわかる。このような方法および装置では、同一フェイス232のセンサ274、3つあたり1つのプロセッサ(コントローラ326)のみを必要とすることにより、センサ274、1つあたりのデータプロセッサの数を減らす。間隔278,280,282および回路302によって、クラスタツール構造200全体で、ウエハミスアライメントの決定のために必要とされるプロセッサは1つのみである。上述したようなキャリブレーション工程によって、このような方法および装置は、センサ274のアパチャ283の位置付けに必要とされるマシニング精度を、センサ274を使用してなされる検知の精度を犠牲にすることなく低減することもできる。上述したように、スルービームセンサ274を使用してウエハミスアライメントを決定する際に誤差を生じる原因となる、待ち時間LBおよびLMを排除することもできる。
【0085】
以上では、理解を明確にする目的で本発明を詳細に説明したが、添付した特許請求の範囲の範囲内で、一定の変更および修正を加えられることは明らかである。したがって、上述した本実施例は、例示を目的としたものであって限定的ではなく、本発明は、ここで取り上げた詳説に限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲および同等物の範囲内で変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空搬送モジュールに接続された常圧移送モジュールを示す、従来技術による代表的な半導体工程のクラスタツール構造であって、真空搬送モジュールへの移送のためにロードロックがウエハを受け取っている。
【図2A】本発明に従った半導体工程のクラスタツール構造を示した平面図であり、固定軸上での回転のため、そして真空搬送モジュールにウエハを運び込むブレードを搬送するために搭載された、真空搬送モジュールロボットが示されている。
【図2B】ブレードに適切に揃えられたウエハを運ぶブレードの平面図である。
【図2C】ブレードに適切に揃えられていないウエハを運ぶブレードの平面図であり、本発明に従って決定されるウエハのミスアライメントが示されている。
【図3A】クラスタツール構造の真空搬送モジュールの1フェイスを部分的に示した平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントのためのシステムの概略を部分的に示しており、直径が200mmのウエハに使用される第2のセンサが示されている。
【図3B】直径が200mmのウエハの平面図であり、図3Aに示されたセンサのビームをウエハが遮断および形成する時間が示されている。
【図3C】クラスタツール構造の真空搬送モジュールのフェイスの同一部分を示した平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントのためのシステムの概略を部分的に示しており、直径が300mmのウエハに使用される第3のセンサが示されている。
【図3D】直径が300mmのウエハの平面図であり、図3Cに示されたセンサのビームをウエハが遮断および形成する時間が示されている。
【図3E】複数フェイスのうち1つのフェイスのポートを示した立面図であり、ウエハが遮断および形成する光ビームを供給する光ファイバケーブルを有した3つのセンサが示されている。
【図3F】クラスタツール構造システムの平面図であり、1フェイスあたり2つのセンサと、遮断および形成による各遷移に対応する遷移信号を生成するビームレシーバに接続された光ファイバケーブルとが示されている。
【図3G】遷移信号を受信してこれらの信号をロボットコントローラに供給するカードを示した概略図である。
【図4A】センサの待ち、およびこのような待ちが原因で生じる誤差を排除するためにセンサの視位置がどのように決定されるかを示した概略図である。
【図4B】センサの待ち、およびこのような待ちが原因で生じる誤差を排除するためにセンサの視位置がどのように決定されるかを示した概略図である。
【図5】ビーム1回の遮断あたり1つの出力信号を提供し、ビーム1回の形成あたり1つの出力を提供する、論理回路の概略図である。
【図6】2つのセンサにおけるビームの遮断および形成のタイミングを、論理回路からの1つの出力信号にそれぞれ関連付ける図である。
【図7】センサの位置を正確に決定するためにキャリブレーション工程で使用されるキャリブレーションウエハの底面図である。
【図8】キャリブレーション工程の結果として得られる代表的なデータを示した図である。
【図9】ウエハ経路の右側にあるセンサビームに対するウエハの、キャリブレーション工程中における位置を示した図であり、図9(A)はウエハ経路の右側にあるセンサビームに対するウエハ位置を示し、図9(B)はウエハ経路の左側にあるセンサビームに対するウエハ位置を示す。
【符号の説明】
100…代表的なクラスタ構造
102…クリーンルーム
104…ロードロック
106…真空搬送モジュール
108a、108b、108c…処理モジュール
200…クラスタツール構造システム
202…真空搬送モジュール
204…ロードロック
206…常圧搬送モジュール
208…基板またはウエハ
208F…第1のウエハ
208N…第2のウエハ
208C…キャリブレーションウエハ
208−200…直径が200mmのウエハ
208−300…直径が300mmのウエハ
210…カセット
212…フロントエンドロボット
214…固定回転軸
216…ウエハアライナ
218…ウエハ受け取り面
220…ロードロックポート
222…ゲートバルブまたはドア
224…ロードロックウエハ移送軸
226…フィンガ
228…真空移送ロボット
230…中心軸
232…ウエハ移送面
234…ポート
236…ゲートバルブまたはドア
238…デュアルスロットバルブ
240…処理モジュールまたはチャンバ
242…入来ウエハ移送経路
244…第2のウエハ移送経路
246…ピン
252…直線状のエッジ
254…曲線状のエッジまたは前縁
256…刻み目が入った曲線状のエッジまたは前縁
258…刻み目
260…ウエハの中心
262…ロボットのブレード
264…ブレードの中心
266…ブレードの縦軸
270…空間またはポケット
272…ダイナミックアライメントシステム
274…センサ
274−1…第1のセンサ
274−2…第2のセンサ
274−3…第3のセンサ
274T…ビームトランスミッタ部位
274R…ビームレシーバ部位
274CI…入来光ファイバケーブル
274CO…出力光ファイバケーブル
276…センサ位置決め軸
278…第1の距離
280…第2の距離
282…第3の距離
283…アパチャ
284…光ビーム
285…センサボディ
285D…光検出器
285E…エミッタ
286…遷移信号
286B…遮断を示す遷移信号
286M…形成を示す遷移信号
288…マルチプレックスカード
289…入力ポート
290…ロボットコントローラ
292…レジスタ
296…ウエハのエッジまたは後縁
302…論理回路
304…排他的ORゲート
306…排他的ORゲートの出力
308…排他的ORゲートの入力
310…シングル信号
310−1、310−2、310−3…遷移
312…メイン出力
320…突起
322…エンコーダ
324…ロボットモータ
326…システムコントローラ
Claims (18)
- ブレードが、半導体製造装置のモジュールのファセットによって定義される平面を貫く経路に沿って、制御された移送速度でウエハを連続移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が、前記平面内で延びて前記経路と交わる装置であって、
前記平面内において、前記位置決め軸上で前記経路から第1の距離だけ離れて搭載されることにより、前記経路を移動中の前記ウエハを感知する、第1のセンサであって、前記ウエハを感知する第1の時間と、前記ウエハの感知を示す遷移信号を出力する時間と、の間に待ち時間を有する第1のセンサと、
前記平面内において、前記位置決め軸上で前記経路から第2の距離だけ離れて搭載されることにより、前記経路を移動中の前記ウエハを感知する、第2のセンサと、
を備え、
前記第2の距離が、前記ウエハが前記第1のセンサに感知される第1の瞬間と、前記ウエハが前記第2のセンサに感知される第2の瞬間と、の間の時間が、前記所定の速度において前記待ち時間以上であるような距離だけ前記第1の距離と異なる装置。 - 請求項1記載の装置であって、
前記ロボットの位置は、前記ウエハが移動中の各瞬間において既知であり、前記センサのそれぞれは、前記ウエハを感知する前記それぞれのセンサに応じて前記遷移信号の1つを生成し、前記装置はさらに、
前記遷移信号のうち特定の1つに対応する前記ロボットの位置を表すデータを受信するための、前記ロボット上のレジスタと、
前記遷移信号のうち特定の1つに応じ、前記ロボットの前記対応位置を前記レジスタに格納させるための、コントローラと、
を備える装置。 - 請求項2記載の装置であって、
前記センサのそれぞれは、ビームトランスミッタとビームレシーバとを備えており、前記ウエハによる前記それぞれのビームの遮断、およびこのようなビーム遮断後における前記それぞれのビームの形成に応じ、前記遷移信号の1つを出力し、
前記第1の距離と前記第2の距離の差は、前記それぞれの第1および第2のセンサからの前記遷移信号全てを時間的に分離するのに有効であると共に、
前記時間的に分離された遷移信号を、前記コントローラへの入力のために処理するための、プロセッサ
をさらに備える装置。 - 請求項3記載の装置であって、
前記レジスタは、前記平面を貫いて前記モジュールに向かうまたは前記モジュールから離れる前記ウエハの移動が1回完了するごとに、前記それぞれのセンサから出力される前記遷移信号のうち2つの遷移信号に対応する前記ロボットブレードの位置を、格納するように適合されている、装置。 - 請求項1記載の装置であって、
前記半導体装置は、複数の平面と、ファセットと、モジュールとを備え、前記センサ位置決め軸の1つは、前記それぞれの平面内で延びるように用意され、前記ウエハの1つは、前記それぞれのファセットのうち任意のファセットを貫いて、前記それぞれのモジュールのうち任意のモジュールに向かうまたは同モジュールから離れる方向に、前記個々の経路に沿って移動し得て、前記装置はさらに、
前記第1のセンサの1つは、前記それぞれのモジュールの前記それぞれの平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から前記第1の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知し、前記第1のセンサは、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを感知する第1の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す遷移信号を出力する時間と、の間に待ち時間を有し、
前記第2のセンサの1つは、前記それぞれのモジュールの前記それぞれの平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から前記第2の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知し、
前記それぞれの第2の距離は、前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第1のセンサに感知される第1の瞬間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第2のセンサに感知される第2の瞬間と、の間の時間が、前記所定の速度において前記待ち時間以上であるような距離だけ前記それぞれの第1の距離と異なると共に、
前記それぞれの第1および第2のセンサからの前記第1および第2の遷移信号全てを受信するために、前記ロボット上に設けられた論理回路であって、特定のウエハが前記モジュールのうち任意の特定モジュールの任意の経路に沿って移動する際に、前記特定のウエハの感知によって生成された前記連続した遷移信号に応じ、前記特定のウエハが移動中の前記それぞれの特定モジュールを識別する、論理回路
をさらに備える装置。 - ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの1つによって定義される平面を貫いて延びる経路に沿ってウエハを移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が、前記各平面内で延びて前記それぞれの経路と交わる装置であって、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第1の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第1のセンサであって、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第1のセンサが感知する第1の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第1の遷移信号を前記第1のセンサが出力する時間と、の間に第1の待ち時間を有する、第1のセンサと、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第2の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第2のセンサであって、前記それぞれの経路にある前記ウエハの感知を示す第2の遷移信号を出力する、第2のセンサと、
を備え、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第2のセンサによって感知されるより前に、前記第1のセンサによって前記それぞれの経路上にある前記ウエハが感知されるのに応じ、前記第1の遷移信号が、前記第1のセンサによって出力されるように、前記各第1のセンサに対応する前記各第2のセンサに対して、前記第2の距離と前記第1の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記ウエハが前記第1のセンサに感知される第1の瞬間に、前記第1の待ち時間を加えた時間が、前記それぞれの同じ経路上を移動している前記ウエハが前記第2のセンサに感知される第2の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第1および第2の遷移信号が、前記それぞれの第1および第2のセンサによって時間的に隔てられて出力され、
前記複数モジュールの複数ファセットの1つは、前記複数ファセットのうちの1ファセットであり、
前記装置はさらに、前記時間的に隔てられた第1および第2の遷移信号のそれぞれを受信し、このような第1および第2の時間的に隔てられた遷移信号を個別に処理するための、プロセッサと、
前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、前記時間的に隔てられた第1および第2の遷移信号全てを受信できる論理回路であって、前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、信号を1つ出力する、論理回路と
を備える装置。 - 請求項6記載の装置であって、
前記ウエハは、直線状または刻み目の入ったエッジのいずれかを特定の方向に提供されており、前記装置は、
前記センサのそれぞれが、前記ウエハの前記直線状のエッジまたは前記刻み目が入ったエッジに対応する位置以外の位置で前記位置決め軸上に配置することにより、前記ウエハが前記それぞれの経路に沿って連続移動する際に、前記直線状のエッジまたは前記刻み目が入ったエッジが、前記第1または第2のセンサのいずれにも感知されないようにする装置。 - 請求項6記載の装置であって、
前記センサのそれぞれは、ビームエミッタとビームレシーバとを備えており、前記エミッタおよび前記レシーバを、前記それぞれのウエハ経路のうち1経路を挟んで反対側に配置することにより、前記ビームが前記それぞれの経路に沿って移動中のウエハによって遮断されるか、または一旦遮断されたビームが前記それぞれの経路に沿って移動中のウエハによって形成されるようにする装置。 - ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの1つによって定義される平面を貫いて延びる経路に沿ってウエハを移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が、前記各平面内で延びて前記それぞれの経路と交わる装置であって、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第1の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第1のセンサであって、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第1のセンサが感知する第1の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第1の遷移信号を前記第1のセンサが出力する時間と、の間に第1の待ち時間を有する、第1のセンサと、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第2の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第2のセンサであって、前記それぞれの経路にある前記ウエハの感知を示す第2の遷移信号を出力する、第2のセンサと、
を備え、
前記ウエハは、異なる各種サイズのうち1サイズを有して良く、前記ロボットは、前記ブレードと、前記ブレードによって運ばれる前記ウエハとを、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールへと向かう拡張動作で移動させるか、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールから離れる撤回動作で移動させて良く、
前記第2のセンサは、前記各平面内で前記それぞれの位置決め軸上に移動可能に搭載されており、前記第2のセンサの第2の搭載位置を、前記第2のセンサが前記それぞれの経路から第3の距離だけ離れるように設けることにより、前記それぞれの経路上を移動し且つ前記各種サイズのうち第1のサイズを有した前記ウエハを感知して、前記第2のセンサか前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第3の遷移信号を出力し、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第2のセンサによって感知されるより前に、前記第1のセンサによって前記それぞれの経路上にある前記ウエハが感知されるのに応じ、前記第1の遷移信号が、前記第1のセンサによって出力されるように、前記各第1のセンサに対応する前記各第2のセンサに対して、前記第2の距離と前記第1の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記ウエハが前記第1のセンサに感知される第1の瞬間に、前記第1の待ち時間を加えた時間が、前記それぞれの同じ経路上を移動している前記ウエハが前記第2のセンサに感知される第2の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第1および第2の遷移信号が、前記それぞれの第1および第2のセンサによって時間的に隔てられて出力されると共に、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第2の位置に設けられた前記第2のセンサによって感知されるより前に、前記第1のセンサによって前記それぞれの経路上にある前記ウエハが感知されるのに応じて、前記第1の遷移信号が前記第1のセンサによって出力されるように、前記各第1のセンサに対応する前記第2の位置に設けられた前記各第2のセンサに対して、前記第3の距離と前記第1の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記ウエハが前記第1のセンサに感知される前記第1の瞬間に、前記待ち時間を加えた時間が、前記それぞれの同じ経路上を移動している前記ウエハが前記第2の位置に設けられた前記第2のセンサに感知される第3の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第1および第3の遷移信号が、前記それぞれの第1および第2のセンサによって時間的に隔てられて出力され、
前記装置はさらに、
前記時間的に隔てられた第1から第3の遷移信号のそれぞれを受信し、このような第1から第3の時間的に隔てられた遷移信号を個別に処理するための、プロセッサと、
前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、前記時間的に隔てられた第1から第3の遷移信号全てを受信できる論理回路であって、前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、信号を1つ出力する、論理回路
を備える装置。 - ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの1つによって定義される平面を貫く経路に沿ってウエハを連続移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が前記各平面内で延びて前記それぞれの経路と交わり、前記ウエハは、少なくとも第1および第2の物理的特性のいずれかを有し、前記ロボットは、前記ブレードと、前記ブレードによって運ばれる前記ウエハとを、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールへと向かう拡張動作で移動させるか、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールから離れる撤回動作で移動させる装置であって、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第1の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第1のセンサであって、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第1のセンサが感知する第1の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第1の遷移信号を前記第1のセンサが出力する時間と、の間に第1の待ち時間を有する、第1のセンサと、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上に移動可能に搭載された第2のセンサであって、前記それぞれの経路上を移動中の前記ウエハを感知するために、前記それぞれの経路から第2の距離だけ離れた第1の位置に搭載されることが可能であり、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第2の遷移信号を出力する、第2のセンサと、
を備え、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第1の位置に設けられた前記第2のセンサによって感知されるより前に、前記それぞれの経路上にある前記第1の物理的特性を有した前記ウエハが前記第1のセンサによって感知されるのに応じ、前記第1の遷移信号が前記第1のセンサによって出力されるように、前記各第1のセンサに対応する前記第1の位置に設けられた前記各第2のセンサに対して、前記第2の距離と前記第1の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記第1の物理的特性を有した前記ウエハが前記第1のセンサに感知される前記第1の瞬間に、前記第1の待ち時間を加えた時間が、前記同じ経路上を移動している前記第1の物理的特性を有した前記ウエハが前記第1の位置に設けられた前記第2のセンサに感知される第2の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第1および第2の遷移信号が、前記それぞれの第1のセンサおよび前記第1の位置に設けられた第2のセンサによって時間的に隔てられて出力されるようにし、
前記第2のセンサは、前記それぞれの経路を移動している前記第2の物理的特性を有した前記ウエハを感知するために、前記それぞれの経路から第3の距離だけ離れた第2の位置に搭載されることが可能であり、前記第2の位置に設けられた前記第2のセンサは、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第3のセンサが感知する第3の時間と、前記それぞれの経路上にある前記第2の物理的特性を有した前記ウエハの感知を示す第3の遷移信号を前記第2の位置に設けられた前記第2のセンサが出力する時間と、の間に第3の待ち時間を有し、上述した第2のセンサは、前記それぞれの経路上にある前記第2の物理的特性を有した前記ウエハの感知を示す第3の遷移信号を出力し、
前記それぞれの経路上にある前記第2の物理的特性を有した前記ウエハが前記第1のセンサによって感知されるより前に、前記それぞれの経路上にある前記第2の物理的特性を有した前記ウエハが上述した第2のセンサによって感知されるのに応じ、前記第3の遷移信号が出力されるように、前記各第1のセンサに対応する上述した各センサに対して、前記第3の距離と前記第1の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記第2の物理的特性を有した前記ウエハが上述した第2のセンサに感知される前記第3の瞬間に、前記第3の待ち時間を加えた時間が、前記同じ経路上を移動している前記第2の物理的特性を有した前記ウエハが前記第1のセンサに感知される第4の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第2の物理的特性を有した前記ウエハに対し、前記第1および第3の遷移信号が時間的に隔てられて出力されるようにする装置。 - 請求項10記載の装置であって、
各ウエハの前縁および後縁が各センサによって感知されるように、前記ウエハは、前記それぞれのファセットを完全に貫くように前記ロボットによって移動され、前記装置は、
前記第1の物理的特性を有したウエハに対する前記遷移信号の時間的な間隔は、前記第1の物理的特性を有した前記ウエハの前記前縁が前記第1のセンサで感知されるのに応じた前記第1の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記前縁が前記第2のセンサで感知されるのに応じた前記第2の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第2のセンサで感知されるのに応じた第1の後縁遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第1のセンサで感知されるのに応じた第2の後縁遷移信号と、によって提供され、
前記第2の物理的特性を有したウエハに対する前記遷移信号の時間的な間隔は、前記第2の物理的を有した前記ウエハの前記前縁が前記第2の位置に設けられた前記第2のセンサで感知されるのに応じた前記第3の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記前縁が前記第1のセンサで感知されるのに応じた前記第1の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第1のセンサで感知されるのに応じた第3の後縁遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第2の位置に設けられた前記第2のセンサで感知されるのに応じた第4の後縁遷移信号と、によって提供される装置。 - ウエハを運ぶブレードの中心に対する前記ウエハの中心の位置を示すデータを用意する方法であって、
前記ブレードとともに経路に沿って移動させるために、前記ウエハを前記ブレード上に搭載する動作と、
複数の第1のセンサを、前記経路との交点に中心を有する横軸に沿って前記中心の片側に用意する動作と、
複数の第2のセンサを、前記横軸に沿って前記中心のもう片側に用意する動作であって、前記第2のセンサと前記第1のセンサは、選択距離だけ離れている、動作と、
前記第1のセンサが、前記ウエハによってトリガされて時間的な第1の遷移信号を生成し、前記第2のセンサが、前記ウエハによってトリガされて時間的な第2の遷移信号を生成するように、前記ウエハを前記経路に沿って移動させる動作と、
移動のための前記ブレードを、複数の経路のうち任意の1経路に沿って提供する動作であって、前記各経路は、半導体製造装置のうち異なるモジュールのポートを通って延びる、動作とを備え、
横軸は、各ポートに沿って延びて、前記経路のうち対応する1経路と前記中心において交わり、
前記複数の第1および第2のセンサを用意する動作は、
前記第1のセンサの1つを前記各横軸上に用意することにより、前記センサの1つ目を各ポートに用意し、このような各第1のセンサが前記中心の片側にあるようにする、動作と、
前記第2のセンサの1つを前記各横軸上に用意することにより、前記センサの2つ目を各ポートに用意し、このような各第2のセンサが前記中心のもう片側にあるようにする、動作と、
を備え、
ある特定のポートの各第2のセンサおよび第1のセンサが、前記選択距離だけ離れており、
を備え、
前記それぞれの第1および第2のセンサが前記ウエハによってトリガされる瞬間を時間的に間隔をあけるように、前記選択距離を選択することにより、前記第1の遷移信号が、前記ウエハによる前記第2のセンサのトリガより前に生成されるようにする方法。 - 請求項12記載の方法であって、さらに、
同じプロセッサを使用して、前記第1の遷移信号を時間的に第1に処理し、前記第2の遷移信号を時間的に第2に処理する動作を備える方法。 - 請求項12記載の方法であって、
前記ブレードは、前記第1の遷移信号に対応するブレード位置にあっても前記第2の遷移信号に対応するブレード位置にあっても良く、さらに、
前記時間的な第1の遷移信号に対応する前記ブレード位置を時間的に第1に格納し、前記時間的な第2の遷移信号に対応する前記ブレード位置を次いで格納する動作を備える方法。 - 請求項12記載の方法であって、
前記センサを用意する動作は、前記センサのそれぞれに対してビームトランスミッタおよびビームレシーバを用意する動作を備え、前記各センサは、前記ウエハによる前記それぞれのビームの遮断、またはこのようなビーム遮断後における前記それぞれのビームの形成に応じて前記遷移信号の1つを出力する方法。 - 半導体製造モジュールの1つまたはそれ以上のポートを通って基板を搬送するためのロボットの、ブレードの中心に対する前記基板の中心を示すデータを、動的に生成する方法であって、
前記各ポートの開口面に平行な横軸を定義する動作と、
前記ポートのうち所定の1ポートに対して複数のセンサを用意する動作であって、前記ブレードは、前記所定のポートの前記横軸と交わる経路に沿って前記所定のポートを通るように前記基板を移動させる、動作と、
前記複数のセンサのそれぞれを、前記センサの待ち特性に従って前記所定のポートに対して且つ前記横軸上に配置することにより、前記ポートを通って移動する前記基板が、前記複数のセンサの個々のセンサによって一定時間おきに感知されるようにする動作であって、前記一定時間おきの感知によって、前記センサのうち第2のセンサが前記基板を感知して第2の遷移信号を生成するより前に、前記センサのうち第1のセンサが前記基板を感知して第1の遷移信号を生成することを可能とする、動作と、
前記ロボットに、前記経路に沿って前記所定のポートを通るように前記ブレードを移動させて、前記基板を運ばせることにより、前記センサのうち前記第1のセンサが、前記基板を感知して第1のロボットブレード位置に対応する第1の遷移信号を生成し、前記第1の遷移信号の生成後に、前記センサのうち前記第2のセンサが、前記基板を感知して第2のロボットブレード位置に対応する第2の遷移信号を生成するようにする、動作と、
前記第1の遷移信号と前記第2の遷移信号とを一定時間をおいて受信するためのプロセッサを1つ用意する動作とを備える方法。 - 請求項16記載の方法であって、
前記基板は、第1の直径または前記第1の直径より大きい第2の直径のいずれかを有し、前記経路は一点において前記横軸と交差し、前記方法はさらに、
前記ポートのそれぞれに3つのセンサを用意することからなる、複数のセンサを用意する動作と、
前記第1の直径または前記第2の直径のいずれかを有した基板を感知するために、前記センサのうち第1のセンサを、前記交点の一方の側にある位置で前記横軸上に配置することからなる、前記所定のポートに対して前記複数のセンサをそれぞれ配置する動作と、
前記第1の直径を有した基板のみを感知するために、前記センサのうち第2のセンサを、前記交点のもう一方の側にあり且つ前記交点から第1の距離だけ離れた第2の位置で前記横軸上に配置することからなる、前記所定のポートに対して前記複数のセンサをそれぞれ配置する動作と、
前記第2の直径を有した基板のみを感知するために、前記センサのうち第3のセンサを、前記交点の別の側にあり且つ前記交点から第2の距離だけ離れた第3の位置で前記横軸上に配置することからなる、前記所定のポートに対して前記複数のセンサをそれぞれ配置する動作と、
を備え、
前記共通の位置から前記第2の位置までの総距離と、前記共通の位置から前記第3の位置までの総距離とを、前記それぞれのセンサの前記待ち特性に従ってそれぞれ選択することにより、前記第1の直径を有し且つ前記ポートを通って移動する前記基板は、前記第1および第2のセンサのみによって感知され、前記第2の直径を有し且つ前記ポートを通って移動する前記基板は、前記第1および第3のセンサのみによって感知されるようにし、前記基板がそれぞれ前記第1の直径または前記第2の直径を有している場合は、前記基板の感知を一定時間おきに行うことによって、前記第2のセンサが前記対応する基板を感知して前記第2の遷移信号を生成するより前に、前記第1のセンサが前記対応する基板を感知して前記第1の遷移信号を生成し、前記第1のセンサが前記対応する基板を感知して前記第1の遷移信号を生成するより前に、前記第3のセンサが前記対応する基板を感知して前記第3の遷移信号を生成することを可能とする、方法。 - 請求項17記載の方法であって、さらに、
前記それぞれの第1および第2の遷移信号または第1および第3遷移信号とを生成した前記それぞれの第1および第2のセンサまたは第1および第3のセンサを有する前記ポートが、前記1つまたはそれ以上のポートのうちいずれのポートであるかを識別する動作を備える方法。
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