JP4919539B2 - カセット保管装置並びに半導体処理ステーション及びその操作方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に基板の処理に関し、特に、基板カセットの保管および移動装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
半導体デバイスは、コンピュータ、モニタ等で使用されるために、シリコンウェハまたはガラスプレート等の基板に作成される。これらのデバイスは、薄膜蒸着、酸化または硝化、エッチング、研磨、および、熱またはリトグラフ処理等の、一連の製造工程により製作される。複数の製造ステップは単一処理ステーションで実行されうるが、基板は、少なくとも幾つかの製造工程のために異なる処理ステーション間で輸送されなければならない。更に、特定のバッチの任意の基板は、増設のステーションを必要とする測定デバイスを使用してテストされうる。基板は、処理ステーションと、測定ステーションと、他の場所との間の移動のために、カセットに保管される。カセットは手動で処理ステーション間を運搬されうるが、カセットの移動は一般に自動化される。例えば、カセットは、自動搬送台車（ＡＧＶ）で処理ステーションへ輸送され、その後ＡＧＶから処理ステーションのローディングプラットフォームへとロボットによりロードされうる。別のロボットが、基板をカセットから抜き取り、処理ステーションの処理チャンバへと輸送しうる。製造ステップが完了した時、基板はカセットへと元通りにロードされる。全ての基板が処理されカセットに戻されたら、カセットはローディングプラットフォームから移され、別の場所へとＡＧＶにより輸送される。
【０００３】
処理機材が遊ばないことを保証するために、未処理の基板のほぼ連続の供給が、処理ステーションで提供可能であるべきである。残念ながら、多くの処理ステーションは、ローディングプラットフォームで単一のカセットのみしか保持出来ない。従って、カセットの全ての基板が処理されたら、カセットは、手動でまたはＡＧＶにより、未処理の基板を包含する新しいカセットと早急に取り替えられなくてはならない。このようなジャストインタイムのカセット在庫システムの動作は、効果の有るオペレータの監督か多数のＡＧＶを必要とし、それにより製造設備のコストを増加させる。
【０００４】
従って、システムダウンタイムが減少または無くなるように、連続して基板カセットを処理システムに供給する方法および装置が必要である。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、処理ステーションの複数カセットを保管する方法および装置を提供し、未処理の基板のほぼ連続の供給が処理のために提供可能であること、および処理機材が遊ばないことを保証する。複数カセットは、フロントエンド支持フレームの処理ステーションで保管され、カセットは、基板が抜き取られ処理機材へ輸送される複数の垂直に配列されるドッキングステーションの１つに移動される。オートメーションシステムは、カセットをドッキングステーション間または処理ステーション間で移動するために、フレームに取り付けられ、さもなければ配列される。本発明の別の態様では、カセットは、ＡＧＶを使用することなく異なる処理ステーション間で輸送される。
【０００６】
本発明の１つの態様では、複数の垂直に配列されるドッキングステーションおよび複数カセット保管ステーションを持つフロントエンドフレームを包含する装置が提供される。自動化される移動アセンブリは、望ましくは、カセットを保管ステーションとドッキングステーションとの間で移動するために、ドッキングステーションおよび保管ステーションに隣接して配列される。更に、自動化される移動アセンブリは、手動のまたはＡＧＶの補助の必要なしでカセットを処理ステーション間で輸送するために、処理ステーション間に設置される。本発明の別の態様では、カセットの連続の供給を処理システムに提供する方法が提供される。本発明方法は、望ましくは、複数の垂直に配列されるドッキングステーションおよび複数保管ステーションを提供するステップ、および、基板が連続して処理ステーションに供給されることを保証するために、カセットを保管ステーションと移動ステーションとの間で移動するステップを包含する。更に、手動のまたはＡＧＶの補助の必要なしで処理シーケンスを続行するために、カセットを処理ステーション間で移動する方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の目的、特徴および利点は、望ましい実施の形態の以下の詳細な記述、請求項、および添付の図面から、より十分に明白となるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下の説明では、用語「基板」は、半導体デバイス処理システムで処理されているあらゆる対象を広く含む。用語「基板」は、例えば、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ、ガラスプレートまたはディスク、プラスチック加工物を包含する。
【０００９】
図１は、１つ以上の基板１０が処理される本発明の処理ステーション２０の平面図である。処理ステーション２０は、ローディングおよび保管領域２４からクリーンルーム壁２６により分離されるフロントエンドステージング領域２２を持つ。クリーンルーム壁２６は、ローディングおよび保管領域２４が設置されるクリーンルーム２８を、処理システム３２が収納されるグレイ領域３０から分離する。ローディングおよび保管領域２４は、基板のカセットが送り出され、処理ステーション２０へと／から、ロード／アンロードされる場所である。処理システム３２は、１つ以上のロードロックチャンバ３４、中央移動チャンバ３６、複数の処理チャンバ３８を包含しうる。処理チャンバ３８の内部では、基板は、薄膜蒸着、酸化、硝化、エッチング、熱処理またはリトグラフ処理等の、様々な製造ステップを受けうる。図１に図示する処理システムおよびステージング領域は、単に典型である。処理システムは、ただ単一の処理チャンバを持てる、または、機械的電気的ポリッシャ等の、いかなる処理チャンバも包含しないデバイスであることができる。更に、処理システムは、処理デバイスの代わりにまたはそれに加えて測定デバイスを包含できる。
【００１０】
図１および２を参照すると、１つ以上の基板１０が、カセット１００の処理ステーションのローディングおよび保管領域２４に運ばれる。基板１０は、カセット１００で一般に平行で水平な構成でスロットリッジ１０２により支持される。基板は、カセットの一般に平らな前面１０６に設置されるエントリポート１０３を通って、カセット１００からロードまたアンロードされうる。着脱可能なカセットドア１０４は、カセットが処理ステーション間で移動されるまたは処理ステーションの外部に保管される時に、基板が汚染物質に晒されることを防止するために、エントリポート１０３に固定されうる。各カセット１００はまた、カセットの下面１１０に形成される３つの円柱形のくぼみ１０８（図２に想像線で示し、そのうち２つのみ見える）を包含する。カセット１００が処理ステーションで保管される時、３つの支持ピンが、カセットを支持するためにくぼみ１０８に嵌められる。側壁１１４から突出する２つのハンドル１１２（この斜視図では１つのみ示す）は、手動でカセットを運搬するために使用されうる。Ｌ字型の断面を持つ一般に長方形のフランジ１１６は、カセットの上面１１８から突出する。以下に述べるように、処理ステーションではロボットカセットムーバは、フランジ１１６を使ってカセットを操作しうる。
【００１１】
図１〜５Ｂを参照すると、処理ステーション２０のローディングおよび保管領域２４は、カセットローディングプラットフォーム５２、ローディングプラットフォーム５２のどちらの側にも設置される２つのカセット基板移動即ちドッキングステーション４０、およびカセットストッカ即ち保管ステーション５０（ドッキングステーション４０が見えるように、部分的にのみ図１に図示する）を、カセットを処理ステーションに保管し、カセットをローディングプラットフォーム５２およびドッキングステーション４０へまたそこから移動するために包含する。
【００１２】
カセット１００は、手動でまたはＡＧＶによりローディングプラットフォーム５２へ配置またはそこから移されうる。ローディングプラットフォーム５２から、カセット１００は、ドッキングステーション４０の１つへまたはカセットストッカ５０へ移動されうる。ローディングプラットフォーム５２は一般に、カセットと同一の外周の形を持つ。３つの支持ピン５４（２つのみ図５Ａの側面図に示す）は、カセット１００の下面のくぼみと嵌め合わせるために垂直にローディングプラットフォーム５２から突出し、従ってカセットをローディングプラットフォーム５２に固定する。
【００１３】
クリーンルーム壁２６を通じて基板を移動するために、カセット１００（図１に想像線で示す）は、一方または両方のドッキングステーション４０に位置付けられうる。各ドッキングステーション４０は、カセットを支持する為のドッキングプラットフォーム４２、クリーンルーム壁２６を通じて形成される開口４６、基板が開口４６を通じて移動されない時またはカセットがドッキングプラットフォーム４２に位置付けられない時に開口４６を封止する可動ドア４４、および、カセット内に保管される基板に水平なアクセスを提供するために、カセットドア１０４を解錠しドア１０４をフロントエンドステージング領域２２へと後退させる為の機構、を包含する。例えば、可動ドア４４は、開口４６を通じてカセット内に保管される基板への水平なアクセスを可能にするように、「受け手」として振舞いカセットのカセットドア１０４を受け取り、その後に開口４６の下方に移動しうる（カセットドア１０４を運搬する）。ドッキングステーション４０の好ましい構成と操作の説明は、Ｅｒｉｃ Ａ．Ｎｅｒｉｎｇ他により１９９８年１月２３日に提出され、本発明の譲渡人に譲渡され、全開示を参照して本明細書に組み込まれる、米国特許出願番号０９／０１２，３２３の“Ａ Ｗａｆｅｒ Ｃａｓｓｅｔｔｅ Ｌｏａｄ Ｓｔａｔｉｏｎ”に見出しうる。
【００１４】
カセットストッカ５０は、１つ以上の保管ラック５８（図４Ａに示し、ドッキングステーションが示されうるように図１には図示しない）を支持するフレーム６０、および、保管ラック５８とローディングプラットフォーム５２とドッキングプラットフォーム４２との間でカセットを移動する為のロボットカセットムーバ５６、を包含する。フレーム６０は、クリーンルーム２８の床にボルト締めおよび／またはクリーンルーム壁２６に固定されうる。フレーム６０は、処理ステーション２０の設置面積が少しでも増加される場合に最小に増加されるように、少なくとも部分的にドッキングプラットフォーム４２およびローディングプラットフォーム５２の下方に配列される。
【００１５】
保管ラック５８は、２つのドッキングステーション４０のそれぞれの上の支持シェルフ６２の垂直の列を包含する。各列は、例えば、１つ、２つ、３つ、またはそれ以上の個々の支持シェルフ６２を包含する。従って、図３〜５ｂに示す保管ラック５８は、支持シェルフ６２ａ〜６２ｈ（図４Ｂ参照）の６個のカセット１００の為の保管スペースを提供する。支持シェルフ６２ａのような各支持シェルフは、カセット１００と実質的に同一の外周の形を持つ水平向きプレートでありうる。３つの支持ピン６４（２つのみ図５Ａの側面図に示す）は、支持シェルフ６２から垂直に突出し、カセット１００の下面の受け取るくぼみ１０８と嵌め合わせるために位置付けられる。２つの垂直ポスト６６は、各支持シェルフ６２ａ〜６２ｈの外縁をフレーム６０に固定するために使用されうる。更に、支持シェルフ６２は、増設の支持のためにクリーンルーム壁に固定される。
【００１６】
ロボットカセットムーバ５６は、保管シェルフ６２とローディングプラットフォーム５２とドッキングプラットフォーム４２との間でカセット１００を移動するために使用される。ロボットカセットムーバ５６は、水平に可動な支持支柱７４に取り付けられる垂直に可動なエンドエフェクタ７２を包含する。支持支柱７４は、クリーンルーム壁２６に平行な面でのエンドエフェクタ７２の任意の水平移動を可能にする。支持支柱７４の底面は、フレーム６０に取り付けられるまたはその一部として形成される水平ガイド７８に沿って水平に動ける側方スライダ７６に固定されうる。側方スライダ７６は、水平駆動モータ８２により回転される水平親ねじ８０により左右から駆動されうる。水平駆動モータ８２は、フレーム６０に固定されうる。同様に、エンドエフェクタ７２は、支持支柱７４に取り付けられるまたはその一部として形成される垂直ガイド８６（図５Ｂ）に沿って垂直に摺動可能な垂直スライダ８４（図４Ｂ）に取り付けられうる。垂直スライダ８４は、垂直駆動モータ８８により回転されうる垂直親ねじ８７（図４Ａ〜５Ｂに想像線で示す）により起動または停止しうる。垂直駆動モータは、側方スライダ７６により支持されうる。水平駆動モータ８２および垂直駆動モータ８８は、エンドエフェクタ７２の垂直及び水平運動を制御するために、プログラマブルデジタルコンピュータ等の制御システム（図示せず）に接続されうる。エンドエフェクタ７２の動きを駆動するアクチュエータは、ステッピングモータ、空気アクチュエータ、および制御可能に動きを与える既知の他のデバイスを包含しうる。更に、ベルト駆動アセンブリまたは他の既知の機構は、スライダを垂直および水平の両方に駆動するために利用される。
【００１７】
図６〜７Ａを参照すると、エンドエフェクタ７２は、水平に支持支柱７４からクリーンルーム壁２６に向かって突出している。エンドエフェクタ７２は、エンドエフェクタ７２の一側面に開口している長方形のギャップ９２を定義する一般に平らなフック形フィンガ９０を包含する。エンドエフェクタ７２は、エンドエフェクタ７２の開口端を用いてカセット１００の一部を噛み合わせるために適合される。カセット１００を輸送するために、エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６とカセット１００の上面１１８との間に垂直に位置付けられる。図７Ｂを参照すると、エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６のベース１１７がギャップ９２に嵌められるように、水平方向に移動される。最後に、図７Ｃを参照すると、エンドエフェクタ７２は、エンドエフェクタ７２の内部リム９４がフランジ１１６の下面１１９に接触しカセット１００を持ち上げるように、垂直に上方へ移動される。エンドエフェクタ７２は、カセット１００を他の支持シェルフ６２へまたはローディングプラットフォーム５２へまたはドッキングプラットフォーム４２へ運搬するために、その後に水平方向に移動されうる。
【００１８】
図７Ａ〜８Ａを参照すると、カセット１００は、ローディングプラットフォーム５２から支持シェルフ６２ｃ等の支持シェルフへ運搬されうる。支持支柱７４ローディングプラットフォーム５２の側面に位置付けられた状態で、カセット１００は、ローディングプラットフォーム５２上に、手動でまたはＡＧＶによりロードされる。カセット１００を持ち上げてローディングプラットフォーム５２から外すために、エンドエフェクタ７２は、カセット１００の上面１１８とフランジ１１６の下面との間の垂直高さでカセットの持ち上げに位置付けられる。支持支柱７４は、エンドエフェクタ７２が支持フランジと噛み合う（想像線Ａ）まで、右方向に移動する。その後、エンドエフェクタ７２は、カセット１００を上げてローディングプラットフォーム５２から外すために上方へ移動する（想像線Ｂ）。カセット１００を支持シェルフの１つ、例えば、支持シェルフ６２ｃへ移動するために、エンドエフェクタ７２は、カセット１００の下面が支持ピン６４を越えて水平に移動することを可能にする十分な垂直の隙間を持って（想像線Ｃ）、カセット１００が一般に支持シェルフ６２ｃの上に並べられるまで、カセット１００を上げる。その後、支持支柱７４は、カセット１００を支持シェルフ６２ｃを越えて位置付けるために、左方向に移動され、エンドエフェクタ７２は、カセット１００が支持ピン６４に載る（想像線Ｄ）まで、下方に移動する。エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６を無事通過するまで左方向に移動されること、その後にフランジ１１６の上部と支持シェルフ６２ｂの底部との間を上方および右方向に移動される（想像線Ｅ）ことにより、取り外されうる。
【００１９】
図８Ｂを参照すると、カセット１００を支持シェルフ６２ｃから移すために、これらのステップは一般に逆の順序で繰り返される。特に、エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６の上部と支持シェルフ６２ｂの底部との間を左方向に移動し（想像線Ｆ）、エンドエフェクタ７２がカセット１００の上面とフランジ１１６の下面との間の垂直位置に設置されるまで下方に移動し（想像線Ｇ）、フランジ１１６と噛み合うまで右方向に移動する（想像線Ｈ）。その後、エンドエフェクタ７２は、カセット１００を持ち上げて支持プレート６２ｂから外すために上方に移動し、その後、カセット１００を保管ラック５８間の垂直チャネルへと運搬するために右方向に移動する（想像線Ｉ）。この位置から、カセット１００は、新しい保管シェルフへ、またドッキングプラットフォーム４２の１つへ、またローディングプラットフォーム５２へ、上下にその後左右に移動されうる。
【００２０】
図７Ａ〜８Ｂに記述する実施の形態では、エンドエフェクタ７２のフック形フィンガ９０は、長方形のギャップ９２が右に開口するよう、右へ湾曲する。勿論、フック形フィンガ９０が長方形のギャップ９２が左に開口するよう左へ湾曲した場合は、カセット１００と噛み合う為および離れる為のエンドエフェクタの相対的な水平方向運動は逆になる。例えば、カセット１００を支持シェルフ６２ｂから持ち上げるために、エンドエフェクタ７２は、カセット１００の右側に位置付けられ、フランジ１１６と噛み合うために左方向に移動される。
【００２１】
図１〜３を参照すると、操作中、カセット１００は、処理ステーション２０へ輸送され、ローディングプラットフォーム５２に、例えば、手動でまたはＡＧＶにより配置される。ロボットカセットムーバ５６は、カセットをローディングプラットフォーム５２から、ドッキングステーションドア４４と共にカセット１００の前面に並ぶドッキングステーション４０の１つへ輸送する。ドッキングステーションドア４４はその後、エントリポート１０２がクリーンルーム壁２６で開口４６と嵌め合わされるように、開放されるカセットドア１０４を後退させる。フロントエンドステージング領域２２のウェハハンドリングロボット４８は、基板をカセット１００からクリーンルーム壁２６の開口４６を通じて抜き取り、基板をロードロックチャンバ３４の１つへと挿入する。移動チャンバ３６のロボット３９は、ロードロック３４と処理チャンバ３８との間で基板を移動する。製造ステップが完了した時、ウェハハンドリングロボット４８は、基板をロードロックチャンバ３４の１つから抜き取り、基板をカセット１００へクリーンルーム壁２６の開口４６を通じて戻す。全ての基板が処理されたら、カセットドア１０４は閉鎖され、カセット１００は保管ラック５８へまたはローディングプラットフォーム５２へ移動され、未処理の基板を包含する新しいカセット１００はドッキングステーション４０上へロードされる。
【００２２】
上述の通り、処理システムは、製造ステップの代わりにまたはそれに加えて測定デバイスを使用して、検査処理を実行できる。測定ステーションは一般に、ウェハカセット１００内に保管される処理済みのおよび／または未処理のウェハから、サンプルを抜き取りテストする。一般に、測定ステーションは、測定のために選択される各ウェハカセット１００内の１つのウェハだけをテストし、カセット１００は、任意にまたは標準測定原理に従って幾つかの所定の選択基準に基づいて、選択される。従って、測定のために差し出される各ウェハカセット１００の、測定ステーションと関連して操作される特定のドッキングステーション４０での常駐時間は、ウェハカセット１００が処理ステーションでの処理のために差し出された場合よりも著しく少ない。その結果、ドアを開放および閉鎖するために必要な時間、および、第１のカセット１００をドッキングステーション４０から移動し第１のカセット１００を第２のカセット１００と取り替えるために必要な時間は、わずか１つまたは２つのドッキングステーション４０を使用する場合、測定ステーションの望ましくないダウンタイムという結果になる。更に、特定の処理ステーション、特に処理時間の短いものは、わずか１つまたは２つのドッキングステーション４０を使用するために、不必要なダウンタイムをも持ちうる。
【００２３】
従って、各保管ラック５８と関連して垂直に積み重ねられる複数のドッキングステーションを組み込むことが望ましい。図９〜１１は、２つの下段基板ドッキングステーション４０および２つの上段基板ドッキングステーション５４０を持つ処理ステーション２０の、ローディングおよび保管領域２４の、積み重ねられるドッキングステーションの実施の形態を図示する。前の実施の形態と同様に、処理ステーション２０のローディングおよび保管領域２４は、カセットローディングプラットフォーム５２、ローディングプラットフォーム５２のどちらの側にも設置される２つの下段カセットドッキング即ち基板移動ステーション４０、およびカセットストッカ即ち保管ステーション５０を、カセット１００を処理ステーションに保管し、カセット１００をローディングプラットフォーム５２およびドッキングステーション４０へまたそこから移動するために、包含する。この実施の形態は、しかし、２つの上段カセットドッキング即ち基板移動ステーション５４０も包含し、それぞれがドッキングステーション４０の１つの上に設置される。ドッキングステーションは従って、少なくとも部分的に重なり、望ましくは設置面積で完全に重なる。垂直に配列されるドッキングステーションはまた、１つ（望ましくは）以上の支持シェルフ６２に相対的に垂直に配列される。
【００２４】
この実施の形態に従って、カセット１００は、手動でまたはＡＧＶにより、ローディングプラットフォーム５２上に配置またはそこから移されうる。基板をクリーンルーム壁２６を通じて移動するために、カセット１００は、下段ドッキングステーション４０の１つに、または上段ドッキングステーション５４０の１つにも位置付けられる。各下段ドッキングステーション４０は、カセット１００を支持する為の下段ドッキングプラットフォーム４２、クリーンルーム壁２６を通じて形成される下段開口４６、基板が下段開口４６を通じて移動されない時またはカセット１００が下段ドッキングプラットフォーム４２に位置付けられない時に下段開口４６を封止する下段可動ドア４４、および、基板に水平なアクセスを提供するために、カセットドア１０４を解錠しドア１０４をフロントエンドステージング領域２２へと後退させる為の機構、を包含する。各上段ドッキングステーション５４０も同様に、カセットを支持する為の上段ドッキングプラットフォーム５４２、クリーンルーム壁２６を通じて形成される開口５４６、基板が上段開口５４６を通じて移動されない時またはカセット１００が上段ドッキングプラットフォーム５４２に位置付けられない時に上段開口５４６を封止する上段可動ドア５４４、および、基板に水平なアクセスを提供するために、カセットドア１０４を解錠しドア１０４をフロントエンドステージング領域２２へと後退させる為の機構、を包含する。
【００２５】
上段ドッキングステーション５４０は、下段ドッキングステーション４０と同様の構造および操作である。同様に、上段可動ドア５４４は、下段可動ドア４４と同様の構造および操作である。当業者に容易に正当に評価される通りに、上段可動ドア５４４の下向きの動きが下段可動ドア４４の操作を妨げないよう、好適なスペースが上段開口５４６と下段開口４６との間に提供される。代替の実施の形態では、上段可動ドア５４４は上方に開放するように配列され、２つのドア４４、５４４および２つのドッキングステーション５４０、４０が共により近接して設置されることを可能にする（図１４参照）。当業者にまた容易に正当に評価されることは、カセット１００の上段ドッキングプラットフォーム５４２への輸送およびシステムの操作は、他の実施の形態で説明されるものと同様である。本願で説明した実施の形態は、保管ラック５８のそれぞれと関連付けられた上段及び下段ドッキングステーション４０、５４０を持つ。しかし、注意すべきは、複数の上段ドッキングステーション５４０は、利用可能な垂直スペースのみに限定されて使用されうることである。更に、上段ドッキングステーション５４０および下段ドッキングステーション４０は、１つ以上の支持シェルフ６２により分離されうる、または上段及び下段ドッキングステーションは両方とも、複数の支持シェルフ６２の１つ以上の上に位置付けられうる。
【００２６】
上記の実施の形態は、２対のドッキングステーション４０、５４０の上に配列される２つの保管ラック５８、および２つのドッキングステーションの間に配列されるローディングプラットフォーム５２をも包含する。望ましくは、６つのカセット支持シェルフ６２ａ〜６２ｆは、ドッキングステーション４０、５４０の上に配列される。この構成が、利用可能なスペースの基板の最高のスループットを提供すると考えられる一方、本発明は、ドッキングステーション４０、５４０の近傍に配列される１つ以上のカセット支持シェルフ６２を持つ、図１３に示すような単一の対のドッキングステーション４０、５４０をも包含する。
【００２７】
図９は、２対のドッキングステーション４０、５４０、および、対のドッキングステーション４０、５４０のそれぞれの上に配列される３つの保管シェルフ６２ａ〜ｃまたは６２ｄ〜ｆを持つ本発明の１つの実施の形態の斜視図である。３つの支持シェルフ６２ａ〜ｃまたは６２ｄ〜ｆが示される一方、ただ１つの支持シェルフ６２ａまたは６２ｄもまた有利に使用される。これまでに記述された実施の形態の一部を形成する構成要素は、同一の参照番号を使用して識別される。図１０および１１は更に、ドッキングステーション４０、５４０および保管シェルフ６２ａ〜ｃを側面図で、カセット有りおよび無しをそれぞれ図示する。図１２を参照すると、ステーション間移動装置１２０は、隣接する処理ステーション２０′と２０″との間でカセット１００を移動するために使用されうる、それによりＡＧＶまたは手動輸送の必要を無くす。ステーション間移動装置１２０は、隣接するカセットストッカ５０′および５０″のポスト６６′および６６″に固定されうる、オーバーヘッド支持ビーム１２２を包含する。移動アーム１２４は、支持ビーム１２２に取り付けられるまたはその一部として形成されるガイド１２７に沿って水平に移動する、スライダ１２６に取り付けられうる。スライダ１２６は、水平駆動モータ１３２により回転されうる親ねじ１３０により、水平に移動されうる。エンドエフェクタ１２８は、エンドエフェクタ１２８に短い垂直のストロークを提供する空気アクチュエータ１３４により、移動アーム１２４に接続されうる。
【００２８】
隣接する処理ステーション２０′と２０″との間でカセット１００を輸送するために、カセット１００は、ロボットカセットムーバ５６′によりカセットストッカ５０′の上部右側支持シェルフ、即ち、支持シェルフ６２ｅ′へ移動される。エンドエフェクタ１２８は、水平にフランジ１１６を越えて移動し、その後はフランジの底部とカセットの上部との間の垂直位置へ下がる。その後、エンドエフェクタ１２８は、カセットフランジ１１６と噛み合うまで右へ移動する。エンドエフェクタ１２８は、カセット１００を持ち上げ支持プレート６２ｅ′から外し、水平駆動モータ１３２は、カセット１００がカセットストッカ５０″の上部左側支持シェルフ６２ａ″の上に設置されるまで、移動アーム１２４を右方向に駆動する。最後に、エンドエフェクタ１２８は、カセット１００を支持シェルフ６２ａ″の上へと下げて取り外す。
【００２９】
ステーション間移動装置１２０は、隣接する処理ステーション２０′、２０″の間でカセット１００を移動する極度に簡単な方法を提供する。これは、処理ステーションの１つが測定ステーション（完全にクリーンルーム２８の内部に設置される）である場合に、特に有用であり、なぜなら、測定装置を処理機材２０′、２０″に内蔵することなく、また工場オートメーションシステム２２を使用することなく、測定計測が行われることを可能にするからである。
【００３０】
カセットストッカ５０′および５０″は同一のクリーンルーム壁２６を背景に位置付けられて図示されてはいるが、ステーション間移動装置１２０は、異なる支持ビームのエンドエフェクタ１２８間のハンドオフを可能にする回転機構を包含できる。これは、処理ステーション２０′と２０″がクリーンルームのコーナーの周囲または反対側の壁に位置付けられることを可能にする。
【００３１】
上記の実施の形態は、それぞれがドッキングステーション４０、５４０の上に配列される２つの保管ラック５８、および２つの保管ラック５８の間に配列されるローディングステーション５２を包含する。望ましくは、６つのカセット支持シェルフ６２ａ〜６２ｆは、１つ以上のドッキングステーションのそれぞれの上に配列される。この構成が利用可能なスペースの基板の最高のスループットを提供すると考えられる一方、本発明は、ドッキングステーション４０、５４０の近傍に配列される１つ以上のカセット支持シェルフ６２を持つ、単一の対のドッキングステーション４０、５４０をも包含する。図１３および１４は、単一の対のドッキングステーション４０、５４０およびドッキングステーション４０、５４０の上に配列される２つの保管シェルフ６２ａ〜ｂを持つ、カセットストッカの正面図である。上段可動ドア５４４は、図１３では下方に、図１４では上方に開放する。上段可動ドア５４４が図１４に示すように上方に開放する時、カセットストッカの全体の高さを減少するように、２つのドッキングステーション５４０、４０は、共により近接して設置される。図１３および１４の両方の実施の形態で、支持シェルフ６２ａは、ただ１つの支持シェルフ６２ｂが有利に使用されることを示すために、想像線で示される。エンクロージャ５５０は、ドッキングステーション４０、５４０、ローディングステーション５２、およびカセット支持シェルフ６２の周りに配列される。これまでに記述された実施の形態の一部を形成する構成要素は、同一の番号を使用して識別される。
【００３２】
基板は、ドッキングステーション４０、５４０位置のどちらか、またいずれか１つの保管シェルフ位置６２、またローディングステーション５２で、システム２０にロードされうる。ローディングステーション５２は、支持シェルフ６２かドッキングステーション４０、５４０のどちらかに隣接して配列される。他の実施の形態に関連する上記の基板ムーバシステムは、図１３の単一スタックの実施の形態で利用され、増設のスタックから移動シーケンスを無くす単一スタックに配列される支持シェルフ６２以外は、同様の方法で操作される。
【００３３】
本明細書で記述されるそれぞれの実施の形態は、ドッキングステーションの上下の利用可能なスペースを利用し、それにより、システムの設置面積（フロアスペースの観点から計測されるシステムにより占められる領域）が増加することなくシステムの保管容量が増加する。本願で示される保管シェルフは対のドッキングステーションの上に設置されるが、理解されるべき点は、１つ以上の保管シェルフが複数の垂直に配列されるドッキングステーションの下または間に設置されることである。従って、処理システムは、ドッキングステーションに隣接して配列されるカセット支持シェルフを包含する本発明の保管デバイスのあらゆる構成を利用できる。更に、垂直に配列される対のドッキングステーションは、望ましくは１つ以上の支持シェルフの各スタックに関連付けられるが、１対の水平に配列されるドッキングステーションは、支持シェルフの各スタックに関連付けられる。このような水平構成では、各ドッキングステーションは、単独のツールに連結される。単独のツールは、望ましくは高いスループットのツール（測定ツール等）である。望ましくは、カセットムーバもまた、支持シェルフとドッキングステーションとの間でカセットの移動を行うために、支持シェルフおよびドッキングステーションの近傍に配列される。従って、本発明がその望ましい実施の形態に関連して開示された一方で、理解されるべきことは、他の実施の形態が、請求項により定義される本発明の精神と範囲に入りうることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による処理ステーションの概略平面図である。
【図２】基板を保持するカセットの概略斜視図である。
【図３】本発明によるカセットストッカの概略斜視図である。
【図４Ａ】図３のカセットストッカの概略正面図である。
【図４Ｂ】複数のカセットを持つ図４Ａのカセットストッカの概略正面図である。
【図５Ａ】図３のカセットストッカの概略側面図である。
【図５Ｂ】複数のカセットを持つ図３Ａのカセットストッカの概略側面図である。
【図６】ドッキングステーションの上に設置されるエンドエフェクタの概略平面図である。
【図７Ａ】カセットを持ち上げ移動する図６のエンドエフェクタを図示する概略斜視図である。
【図７Ｂ】カセットを持ち上げ移動する図６のエンドエフェクタを図示する概略斜視図である。
【図７Ｃ】カセットを持ち上げ移動する図６のエンドエフェクタを図示する概略斜視図である。
【図８Ａ】図６のエンドエフェクタがカセットをローディングプラットフォームとカセットドッキングプラットフォームとの間で移動する際に利用する経路を図示する図３のカセットストッカの概略正面図である。
【図８Ｂ】図６のエンドエフェクタがカセットをローディングプラットフォームとカセットドッキングプラットフォームとの間で移動する際に利用する経路を図示する図３のカセットストッカの概略正面図である。
【図９】複数の垂直に配列されるドッキングステーションを持つカセットストッカの別の実施の形態の概略斜視図である。
【図１０】図９のカセットストッカの概略側面図である。
【図１１】複数のカセットを持つ図９のカセットストッカの概略側面図である。
【図１２】ステーション間移動装置により接続される２つのローディングおよび保管ステーションの概略正面図である。
【図１３】垂直に配列される単一の対のドッキングステーションを持つカセットストッカの概略正面図である。
【図１４】ドアが反対方向に開放される、垂直に配列される単一の対のドッキングステーションを持つカセットストッカの簡略化した概略側面図である。
【符号の説明】
１０ 基板
２０ 処理ステーション
２６ クリーンルーム壁
２８ クリーンルーム
４０ ドッキングステーション
４２ ドッキングプラットフォーム
４６ 開口
５０ カセットストッカ
５２ ローディングプラットフォーム
５６ ロボットカセットムーバ
６０ フレーム
６２ 支持シェルフ
７２ エンドエフェクタ
１００ カセット
１１６ フランジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に基板の処理に関し、特に、基板カセットの保管および移動装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
半導体デバイスは、コンピュータ、モニタ等で使用されるために、シリコンウェハまたはガラスプレート等の基板に作成される。これらのデバイスは、薄膜蒸着、酸化または硝化、エッチング、研磨、および、熱またはリトグラフ処理等の、一連の製造工程により製作される。複数の製造ステップは単一処理ステーションで実行されうるが、基板は、少なくとも幾つかの製造工程のために異なる処理ステーション間で輸送されなければならない。更に、特定のバッチの任意の基板は、増設のステーションを必要とする測定デバイスを使用してテストされうる。基板は、処理ステーションと、測定ステーションと、他の場所との間の移動のために、カセットに保管される。カセットは手動で処理ステーション間を運搬されうるが、カセットの移動は一般に自動化される。例えば、カセットは、自動搬送台車（ＡＧＶ）で処理ステーションへ輸送され、その後ＡＧＶから処理ステーションのローディングプラットフォームへとロボットによりロードされうる。別のロボットが、基板をカセットから抜き取り、処理ステーションの処理チャンバへと輸送しうる。製造ステップが完了した時、基板はカセットへと元通りにロードされる。全ての基板が処理されカセットに戻されたら、カセットはローディングプラットフォームから移され、別の場所へとＡＧＶにより輸送される。
【０００３】
処理機材が遊ばないことを保証するために、未処理の基板のほぼ連続の供給が、処理ステーションで提供可能であるべきである。残念ながら、多くの処理ステーションは、ローディングプラットフォームで単一のカセットのみしか保持出来ない。従って、カセットの全ての基板が処理されたら、カセットは、手動でまたはＡＧＶにより、未処理の基板を包含する新しいカセットと早急に取り替えられなくてはならない。このようなジャストインタイムのカセット在庫システムの動作は、効果の有るオペレータの監督か多数のＡＧＶを必要とし、それにより製造設備のコストを増加させる。
【０００４】
従って、システムダウンタイムが減少または無くなるように、連続して基板カセットを処理システムに供給する方法および装置が必要である。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、処理ステーションの複数カセットを保管する方法および装置を提供し、未処理の基板のほぼ連続の供給が処理のために提供可能であること、および処理機材が遊ばないことを保証する。複数カセットは、フロントエンド支持フレームの処理ステーションで保管され、カセットは、基板が抜き取られ処理機材へ輸送される複数の垂直に配列されるドッキングステーションの１つに移動される。オートメーションシステムは、カセットをドッキングステーション間または処理ステーション間で移動するために、フレームに取り付けられ、さもなければ配列される。本発明の別の態様では、カセットは、ＡＧＶを使用することなく異なる処理ステーション間で輸送される。
【０００６】
本発明の１つの態様では、複数の垂直に配列されるドッキングステーションおよび複数カセット保管ステーションを持つフロントエンドフレームを包含する装置が提供される。自動化される移動アセンブリは、望ましくは、カセットを保管ステーションとドッキングステーションとの間で移動するために、ドッキングステーションおよび保管ステーションに隣接して配列される。更に、自動化される移動アセンブリは、手動のまたはＡＧＶの補助の必要なしでカセットを処理ステーション間で輸送するために、処理ステーション間に設置される。本発明の別の態様では、カセットの連続の供給を処理システムに提供する方法が提供される。本発明方法は、望ましくは、複数の垂直に配列されるドッキングステーションおよび複数保管ステーションを提供するステップ、および、基板が連続して処理ステーションに供給されることを保証するために、カセットを保管ステーションと移動ステーションとの間で移動するステップを包含する。更に、手動のまたはＡＧＶの補助の必要なしで処理シーケンスを続行するために、カセットを処理ステーション間で移動する方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の目的、特徴および利点は、望ましい実施の形態の以下の詳細な記述、請求項、および添付の図面から、より十分に明白となるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下の説明では、用語「基板」は、半導体デバイス処理システムで処理されているあらゆる対象を広く含む。用語「基板」は、例えば、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ、ガラスプレートまたはディスク、プラスチック加工物を包含する。
【０００９】
図１は、１つ以上の基板１０が処理される本発明の処理ステーション２０の平面図である。処理ステーション２０は、ローディングおよび保管領域２４からクリーンルーム壁２６により分離されるフロントエンドステージング領域２２を持つ。クリーンルーム壁２６は、ローディングおよび保管領域２４が設置されるクリーンルーム２８を、処理システム３２が収納されるグレイ領域３０から分離する。ローディングおよび保管領域２４は、基板のカセットが送り出され、処理ステーション２０へと／から、ロード／アンロードされる場所である。処理システム３２は、１つ以上のロードロックチャンバ３４、中央移動チャンバ３６、複数の処理チャンバ３８を包含しうる。処理チャンバ３８の内部では、基板は、薄膜蒸着、酸化、硝化、エッチング、熱処理またはリトグラフ処理等の、様々な製造ステップを受けうる。図１に図示する処理システムおよびステージング領域は、単に典型である。処理システムは、ただ単一の処理チャンバを持てる、または、機械的電気的ポリッシャ等の、いかなる処理チャンバも包含しないデバイスであることができる。更に、処理システムは、処理デバイスの代わりにまたはそれに加えて測定デバイスを包含できる。
【００１０】
図１および２を参照すると、１つ以上の基板１０が、カセット１００の処理ステーションのローディングおよび保管領域２４に運ばれる。基板１０は、カセット１００で一般に平行で水平な構成でスロットリッジ１０２により支持される。基板は、カセットの一般に平らな前面１０６に設置されるエントリポート１０３を通って、カセット１００からロードまたアンロードされうる。着脱可能なカセットドア１０４は、カセットが処理ステーション間で移動されるまたは処理ステーションの外部に保管される時に、基板が汚染物質に晒されることを防止するために、エントリポート１０３に固定されうる。各カセット１００はまた、カセットの下面１１０に形成される３つの円柱形のくぼみ１０８（図２に想像線で示し、そのうち２つのみ見える）を包含する。カセット１００が処理ステーションで保管される時、３つの支持ピンが、カセットを支持するためにくぼみ１０８に嵌められる。側壁１１４から突出する２つのハンドル１１２（この斜視図では１つのみ示す）は、手動でカセットを運搬するために使用されうる。Ｌ字型の断面を持つ一般に長方形のフランジ１１６は、カセットの上面１１８から突出する。以下に述べるように、処理ステーションではロボットカセットムーバは、フランジ１１６を使ってカセットを操作しうる。
【００１１】
図１〜５Ｂを参照すると、処理ステーション２０のローディングおよび保管領域２４は、カセットローディングプラットフォーム５２、ローディングプラットフォーム５２のどちらの側にも設置される２つのカセット基板移動即ちドッキングステーション４０、およびカセットストッカ即ち保管ステーション５０（ドッキングステーション４０が見えるように、部分的にのみ図１に図示する）を、カセットを処理ステーションに保管し、カセットをローディングプラットフォーム５２およびドッキングステーション４０へまたそこから移動するために包含する。
【００１２】
カセット１００は、手動でまたはＡＧＶによりローディングプラットフォーム５２へ配置またはそこから移されうる。ローディングプラットフォーム５２から、カセット１００は、ドッキングステーション４０の１つへまたはカセットストッカ５０へ移動されうる。ローディングプラットフォーム５２は一般に、カセットと同一の外周の形を持つ。３つの支持ピン５４（２つのみ図５Ａの側面図に示す）は、カセット１００の下面のくぼみと嵌め合わせるために垂直にローディングプラットフォーム５２から突出し、従ってカセットをローディングプラットフォーム５２に固定する。
【００１３】
クリーンルーム壁２６を通じて基板を移動するために、カセット１００（図１に想像線で示す）は、一方または両方のドッキングステーション４０に位置付けられうる。各ドッキングステーション４０は、カセットを支持する為のドッキングプラットフォーム４２、クリーンルーム壁２６を通じて形成される開口４６、基板が開口４６を通じて移動されない時またはカセットがドッキングプラットフォーム４２に位置付けられない時に開口４６を封止する可動ドア４４、および、カセット内に保管される基板に水平なアクセスを提供するために、カセットドア１０４を解錠しドア１０４をフロントエンドステージング領域２２へと後退させる為の機構、を包含する。例えば、可動ドア４４は、開口４６を通じてカセット内に保管される基板への水平なアクセスを可能にするように、「受け手」として振舞いカセットのカセットドア１０４を受け取り、その後に開口４６の下方に移動しうる（カセットドア１０４を運搬する）。ドッキングステーション４０の好ましい構成と操作の説明は、Ｅｒｉｃ Ａ．Ｎｅｒｉｎｇ他により１９９８年１月２３日に提出され、本発明の譲渡人に譲渡され、全開示を参照して本明細書に組み込まれる、米国特許出願番号０９／０１２，３２３の“Ａ Ｗａｆｅｒ Ｃａｓｓｅｔｔｅ Ｌｏａｄ Ｓｔａｔｉｏｎ”に見出しうる。
【００１４】
カセットストッカ５０は、１つ以上の保管ラック５８（図４Ａに示し、ドッキングステーションが示されうるように図１には図示しない）を支持するフレーム６０、および、保管ラック５８とローディングプラットフォーム５２とドッキングプラットフォーム４２との間でカセットを移動する為のロボットカセットムーバ５６、を包含する。フレーム６０は、クリーンルーム２８の床にボルト締めおよび／またはクリーンルーム壁２６に固定されうる。フレーム６０は、処理ステーション２０の設置面積が少しでも増加される場合に最小に増加されるように、少なくとも部分的にドッキングプラットフォーム４２およびローディングプラットフォーム５２の下方に配列される。
【００１５】
保管ラック５８は、２つのドッキングステーション４０のそれぞれの上の支持シェルフ６２の垂直の列を包含する。各列は、例えば、１つ、２つ、３つ、またはそれ以上の個々の支持シェルフ６２を包含する。従って、図３〜５ｂに示す保管ラック５８は、支持シェルフ６２ａ〜６２ｈ（図４Ｂ参照）の６個のカセット１００の為の保管スペースを提供する。支持シェルフ６２ａのような各支持シェルフは、カセット１００と実質的に同一の外周の形を持つ水平向きプレートでありうる。３つの支持ピン６４（２つのみ図５Ａの側面図に示す）は、支持シェルフ６２から垂直に突出し、カセット１００の下面の受け取るくぼみ１０８と嵌め合わせるために位置付けられる。２つの垂直ポスト６６は、各支持シェルフ６２ａ〜６２ｈの外縁をフレーム６０に固定するために使用されうる。更に、支持シェルフ６２は、増設の支持のためにクリーンルーム壁に固定される。
【００１６】
ロボットカセットムーバ５６は、保管シェルフ６２とローディングプラットフォーム５２とドッキングプラットフォーム４２との間でカセット１００を移動するために使用される。ロボットカセットムーバ５６は、水平に可動な支持支柱７４に取り付けられる垂直に可動なエンドエフェクタ７２を包含する。支持支柱７４は、クリーンルーム壁２６に平行な面でのエンドエフェクタ７２の任意の水平移動を可能にする。支持支柱７４の底面は、フレーム６０に取り付けられるまたはその一部として形成される水平ガイド７８に沿って水平に動ける側方スライダ７６に固定されうる。側方スライダ７６は、水平駆動モータ８２により回転される水平親ねじ８０により左右から駆動されうる。水平駆動モータ８２は、フレーム６０に固定されうる。同様に、エンドエフェクタ７２は、支持支柱７４に取り付けられるまたはその一部として形成される垂直ガイド８６（図５Ｂ）に沿って垂直に摺動可能な垂直スライダ８４（図４Ｂ）に取り付けられうる。垂直スライダ８４は、垂直駆動モータ８８により回転されうる垂直親ねじ８７（図４Ａ〜５Ｂに想像線で示す）により起動または停止しうる。垂直駆動モータは、側方スライダ７６により支持されうる。水平駆動モータ８２および垂直駆動モータ８８は、エンドエフェクタ７２の垂直及び水平運動を制御するために、プログラマブルデジタルコンピュータ等の制御システム（図示せず）に接続されうる。エンドエフェクタ７２の動きを駆動するアクチュエータは、ステッピングモータ、空気アクチュエータ、および制御可能に動きを与える既知の他のデバイスを包含しうる。更に、ベルト駆動アセンブリまたは他の既知の機構は、スライダを垂直および水平の両方に駆動するために利用される。
【００１７】
図６〜７Ａを参照すると、エンドエフェクタ７２は、水平に支持支柱７４からクリーンルーム壁２６に向かって突出している。エンドエフェクタ７２は、エンドエフェクタ７２の一側面に開口している長方形のギャップ９２を定義する一般に平らなフック形フィンガ９０を包含する。エンドエフェクタ７２は、エンドエフェクタ７２の開口端を用いてカセット１００の一部を噛み合わせるために適合される。カセット１００を輸送するために、エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６とカセット１００の上面１１８との間に垂直に位置付けられる。図７Ｂを参照すると、エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６のベース１１７がギャップ９２に嵌められるように、水平方向に移動される。最後に、図７Ｃを参照すると、エンドエフェクタ７２は、エンドエフェクタ７２の内部リム９４がフランジ１１６の下面１１９に接触しカセット１００を持ち上げるように、垂直に上方へ移動される。エンドエフェクタ７２は、カセット１００を他の支持シェルフ６２へまたはローディングプラットフォーム５２へまたはドッキングプラットフォーム４２へ運搬するために、その後に水平方向に移動されうる。
【００１８】
図７Ａ〜８Ａを参照すると、カセット１００は、ローディングプラットフォーム５２から支持シェルフ６２ｃ等の支持シェルフへ運搬されうる。支持支柱７４ローディングプラットフォーム５２の側面に位置付けられた状態で、カセット１００は、ローディングプラットフォーム５２上に、手動でまたはＡＧＶによりロードされる。カセット１００を持ち上げてローディングプラットフォーム５２から外すために、エンドエフェクタ７２は、カセット１００の上面１１８とフランジ１１６の下面との間の垂直高さでカセットの持ち上げに位置付けられる。支持支柱７４は、エンドエフェクタ７２が支持フランジと噛み合う（想像線Ａ）まで、右方向に移動する。その後、エンドエフェクタ７２は、カセット１００を上げてローディングプラットフォーム５２から外すために上方へ移動する（想像線Ｂ）。カセット１００を支持シェルフの１つ、例えば、支持シェルフ６２ｃへ移動するために、エンドエフェクタ７２は、カセット１００の下面が支持ピン６４を越えて水平に移動することを可能にする十分な垂直の隙間を持って（想像線Ｃ）、カセット１００が一般に支持シェルフ６２ｃの上に並べられるまで、カセット１００を上げる。その後、支持支柱７４は、カセット１００を支持シェルフ６２ｃを越えて位置付けるために、左方向に移動され、エンドエフェクタ７２は、カセット１００が支持ピン６４に載る（想像線Ｄ）まで、下方に移動する。エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６を無事通過するまで左方向に移動されること、その後にフランジ１１６の上部と支持シェルフ６２ｂの底部との間を上方および右方向に移動される（想像線Ｅ）ことにより、取り外されうる。
【００１９】
図８Ｂを参照すると、カセット１００を支持シェルフ６２ｃから移すために、これらのステップは一般に逆の順序で繰り返される。特に、エンドエフェクタ７２は、フランジ１１６の上部と支持シェルフ６２ｂの底部との間を左方向に移動し（想像線Ｆ）、エンドエフェクタ７２がカセット１００の上面とフランジ１１６の下面との間の垂直位置に設置されるまで下方に移動し（想像線Ｇ）、フランジ１１６と噛み合うまで右方向に移動する（想像線Ｈ）。その後、エンドエフェクタ７２は、カセット１００を持ち上げて支持プレート６２ｂから外すために上方に移動し、その後、カセット１００を保管ラック５８間の垂直チャネルへと運搬するために右方向に移動する（想像線Ｉ）。この位置から、カセット１００は、新しい保管シェルフへ、またドッキングプラットフォーム４２の１つへ、またローディングプラットフォーム５２へ、上下にその後左右に移動されうる。
【００２０】
図７Ａ〜８Ｂに記述する実施の形態では、エンドエフェクタ７２のフック形フィンガ９０は、長方形のギャップ９２が右に開口するよう、右へ湾曲する。勿論、フック形フィンガ９０が長方形のギャップ９２が左に開口するよう左へ湾曲した場合は、カセット１００と噛み合う為および離れる為のエンドエフェクタの相対的な水平方向運動は逆になる。例えば、カセット１００を支持シェルフ６２ｂから持ち上げるために、エンドエフェクタ７２は、カセット１００の右側に位置付けられ、フランジ１１６と噛み合うために左方向に移動される。
【００２１】
図１〜３を参照すると、操作中、カセット１００は、処理ステーション２０へ輸送され、ローディングプラットフォーム５２に、例えば、手動でまたはＡＧＶにより配置される。ロボットカセットムーバ５６は、カセットをローディングプラットフォーム５２から、ドッキングステーションドア４４と共にカセット１００の前面に並ぶドッキングステーション４０の１つへ輸送する。ドッキングステーションドア４４はその後、エントリポート１０２がクリーンルーム壁２６で開口４６と嵌め合わされるように、開放されるカセットドア１０４を後退させる。フロントエンドステージング領域２２のウェハハンドリングロボット４８は、基板をカセット１００からクリーンルーム壁２６の開口４６を通じて抜き取り、基板をロードロックチャンバ３４の１つへと挿入する。移動チャンバ３６のロボット３９は、ロードロック３４と処理チャンバ３８との間で基板を移動する。製造ステップが完了した時、ウェハハンドリングロボット４８は、基板をロードロックチャンバ３４の１つから抜き取り、基板をカセット１００へクリーンルーム壁２６の開口４６を通じて戻す。全ての基板が処理されたら、カセットドア１０４は閉鎖され、カセット１００は保管ラック５８へまたはローディングプラットフォーム５２へ移動され、未処理の基板を包含する新しいカセット１００はドッキングステーション４０上へロードされる。
【００２２】
上述の通り、処理システムは、製造ステップの代わりにまたはそれに加えて測定デバイスを使用して、検査処理を実行できる。測定ステーションは一般に、ウェハカセット１００内に保管される処理済みのおよび／または未処理のウェハから、サンプルを抜き取りテストする。一般に、測定ステーションは、測定のために選択される各ウェハカセット１００内の１つのウェハだけをテストし、カセット１００は、任意にまたは標準測定原理に従って幾つかの所定の選択基準に基づいて、選択される。従って、測定のために差し出される各ウェハカセット１００の、測定ステーションと関連して操作される特定のドッキングステーション４０での常駐時間は、ウェハカセット１００が処理ステーションでの処理のために差し出された場合よりも著しく少ない。その結果、ドアを開放および閉鎖するために必要な時間、および、第１のカセット１００をドッキングステーション４０から移動し第１のカセット１００を第２のカセット１００と取り替えるために必要な時間は、わずか１つまたは２つのドッキングステーション４０を使用する場合、測定ステーションの望ましくないダウンタイムという結果になる。更に、特定の処理ステーション、特に処理時間の短いものは、わずか１つまたは２つのドッキングステーション４０を使用するために、不必要なダウンタイムをも持ちうる。
【００２３】
従って、各保管ラック５８と関連して垂直に積み重ねられる複数のドッキングステーションを組み込むことが望ましい。図９〜１１は、２つの下段基板ドッキングステーション４０および２つの上段基板ドッキングステーション５４０を持つ処理ステーション２０の、ローディングおよび保管領域２４の、積み重ねられるドッキングステーションの実施の形態を図示する。前の実施の形態と同様に、処理ステーション２０のローディングおよび保管領域２４は、カセットローディングプラットフォーム５２、ローディングプラットフォーム５２のどちらの側にも設置される２つの下段カセットドッキング即ち基板移動ステーション４０、およびカセットストッカ即ち保管ステーション５０を、カセット１００を処理ステーションに保管し、カセット１００をローディングプラットフォーム５２およびドッキングステーション４０へまたそこから移動するために、包含する。この実施の形態は、しかし、２つの上段カセットドッキング即ち基板移動ステーション５４０も包含し、それぞれがドッキングステーション４０の１つの上に設置される。ドッキングステーションは従って、少なくとも部分的に重なり、望ましくは設置面積で完全に重なる。垂直に配列されるドッキングステーションはまた、１つ（望ましくは）以上の支持シェルフ６２に相対的に垂直に配列される。
【００２４】
この実施の形態に従って、カセット１００は、手動でまたはＡＧＶにより、ローディングプラットフォーム５２上に配置またはそこから移されうる。基板をクリーンルーム壁２６を通じて移動するために、カセット１００は、下段ドッキングステーション４０の１つに、または上段ドッキングステーション５４０の１つにも位置付けられる。各下段ドッキングステーション４０は、カセット１００を支持する為の下段ドッキングプラットフォーム４２、クリーンルーム壁２６を通じて形成される下段開口４６、基板が下段開口４６を通じて移動されない時またはカセット１００が下段ドッキングプラットフォーム４２に位置付けられない時に下段開口４６を封止する下段可動ドア４４、および、基板に水平なアクセスを提供するために、カセットドア１０４を解錠しドア１０４をフロントエンドステージング領域２２へと後退させる為の機構、を包含する。各上段ドッキングステーション５４０も同様に、カセットを支持する為の上段ドッキングプラットフォーム５４２、クリーンルーム壁２６を通じて形成される開口５４６、基板が上段開口５４６を通じて移動されない時またはカセット１００が上段ドッキングプラットフォーム５４２に位置付けられない時に上段開口５４６を封止する上段可動ドア５４４、および、基板に水平なアクセスを提供するために、カセットドア１０４を解錠しドア１０４をフロントエンドステージング領域２２へと後退させる為の機構、を包含する。
【００２５】
上段ドッキングステーション５４０は、下段ドッキングステーション４０と同様の構造および操作である。同様に、上段可動ドア５４４は、下段可動ドア４４と同様の構造および操作である。当業者に容易に正当に評価される通りに、上段可動ドア５４４の下向きの動きが下段可動ドア４４の操作を妨げないよう、好適なスペースが上段開口５４６と下段開口４６との間に提供される。代替の実施の形態では、上段可動ドア５４４は上方に開放するように配列され、２つのドア４４、５４４および２つのドッキングステーション５４０、４０が共により近接して設置されることを可能にする（図１４参照）。当業者にまた容易に正当に評価されることは、カセット１００の上段ドッキングプラットフォーム５４２への輸送およびシステムの操作は、他の実施の形態で説明されるものと同様である。本願で説明した実施の形態は、保管ラック５８のそれぞれと関連付けられた上段及び下段ドッキングステーション４０、５４０を持つ。しかし、注意すべきは、複数の上段ドッキングステーション５４０は、利用可能な垂直スペースのみに限定されて使用されうることである。更に、上段ドッキングステーション５４０および下段ドッキングステーション４０は、１つ以上の支持シェルフ６２により分離されうる、または上段及び下段ドッキングステーションは両方とも、複数の支持シェルフ６２の１つ以上の上に位置付けられうる。
【００２６】
上記の実施の形態は、２対のドッキングステーション４０、５４０の上に配列される２つの保管ラック５８、および２つのドッキングステーションの間に配列されるローディングプラットフォーム５２をも包含する。望ましくは、６つのカセット支持シェルフ６２ａ〜６２ｆは、ドッキングステーション４０、５４０の上に配列される。この構成が、利用可能なスペースの基板の最高のスループットを提供すると考えられる一方、本発明は、ドッキングステーション４０、５４０の近傍に配列される１つ以上のカセット支持シェルフ６２を持つ、図１３に示すような単一の対のドッキングステーション４０、５４０をも包含する。
【００２７】
図９は、２対のドッキングステーション４０、５４０、および、対のドッキングステーション４０、５４０のそれぞれの上に配列される３つの保管シェルフ６２ａ〜ｃまたは６２ｄ〜ｆを持つ本発明の１つの実施の形態の斜視図である。３つの支持シェルフ６２ａ〜ｃまたは６２ｄ〜ｆが示される一方、ただ１つの支持シェルフ６２ａまたは６２ｄもまた有利に使用される。これまでに記述された実施の形態の一部を形成する構成要素は、同一の参照番号を使用して識別される。図１０および１１は更に、ドッキングステーション４０、５４０および保管シェルフ６２ａ〜ｃを側面図で、カセット有りおよび無しをそれぞれ図示する。図１２を参照すると、ステーション間移動装置１２０は、隣接する処理ステーション２０′と２０″との間でカセット１００を移動するために使用されうる、それによりＡＧＶまたは手動輸送の必要を無くす。ステーション間移動装置１２０は、隣接するカセットストッカ５０′および５０″のポスト６６′および６６″に固定されうる、オーバーヘッド支持ビーム１２２を包含する。移動アーム１２４は、支持ビーム１２２に取り付けられるまたはその一部として形成されるガイド１２７に沿って水平に移動する、スライダ１２６に取り付けられうる。スライダ１２６は、水平駆動モータ１３２により回転されうる親ねじ１３０により、水平に移動されうる。エンドエフェクタ１２８は、エンドエフェクタ１２８に短い垂直のストロークを提供する空気アクチュエータ１３４により、移動アーム１２４に接続されうる。
【００２８】
隣接する処理ステーション２０′と２０″との間でカセット１００を輸送するために、カセット１００は、ロボットカセットムーバ５６′によりカセットストッカ５０′の上部右側支持シェルフ、即ち、支持シェルフ６２ｅ′へ移動される。エンドエフェクタ１２８は、水平にフランジ１１６を越えて移動し、その後はフランジの底部とカセットの上部との間の垂直位置へ下がる。その後、エンドエフェクタ１２８は、カセットフランジ１１６と噛み合うまで右へ移動する。エンドエフェクタ１２８は、カセット１００を持ち上げ支持プレート６２ｅ′から外し、水平駆動モータ１３２は、カセット１００がカセットストッカ５０″の上部左側支持シェルフ６２ａ″の上に設置されるまで、移動アーム１２４を右方向に駆動する。最後に、エンドエフェクタ１２８は、カセット１００を支持シェルフ６２ａ″の上へと下げて取り外す。
【００２９】
ステーション間移動装置１２０は、隣接する処理ステーション２０′、２０″の間でカセット１００を移動する極度に簡単な方法を提供する。これは、処理ステーションの１つが測定ステーション（完全にクリーンルーム２８の内部に設置される）である場合に、特に有用であり、なぜなら、測定装置を処理機材２０′、２０″に内蔵することなく、また工場オートメーションシステム２２を使用することなく、測定計測が行われることを可能にするからである。
【００３０】
カセットストッカ５０′および５０″は同一のクリーンルーム壁２６を背景に位置付けられて図示されてはいるが、ステーション間移動装置１２０は、異なる支持ビームのエンドエフェクタ１２８間のハンドオフを可能にする回転機構を包含できる。これは、処理ステーション２０′と２０″がクリーンルームのコーナーの周囲または反対側の壁に位置付けられることを可能にする。
【００３１】
上記の実施の形態は、それぞれがドッキングステーション４０、５４０の上に配列される２つの保管ラック５８、および２つの保管ラック５８の間に配列されるローディングステーション５２を包含する。望ましくは、６つのカセット支持シェルフ６２ａ〜６２ｆは、１つ以上のドッキングステーションのそれぞれの上に配列される。この構成が利用可能なスペースの基板の最高のスループットを提供すると考えられる一方、本発明は、ドッキングステーション４０、５４０の近傍に配列される１つ以上のカセット支持シェルフ６２を持つ、単一の対のドッキングステーション４０、５４０をも包含する。図１３および１４は、単一の対のドッキングステーション４０、５４０およびドッキングステーション４０、５４０の上に配列される２つの保管シェルフ６２ａ〜ｂを持つ、カセットストッカの正面図である。上段可動ドア５４４は、図１３では下方に、図１４では上方に開放する。上段可動ドア５４４が図１４に示すように上方に開放する時、カセットストッカの全体の高さを減少するように、２つのドッキングステーション５４０、４０は、共により近接して設置される。図１３および１４の両方の実施の形態で、支持シェルフ６２ａは、ただ１つの支持シェルフ６２ｂが有利に使用されることを示すために、想像線で示される。エンクロージャ５５０は、ドッキングステーション４０、５４０、ローディングステーション５２、およびカセット支持シェルフ６２の周りに配列される。これまでに記述された実施の形態の一部を形成する構成要素は、同一の番号を使用して識別される。
【００３２】
基板は、ドッキングステーション４０、５４０位置のどちらか、またいずれか１つの保管シェルフ位置６２、またローディングステーション５２で、システム２０にロードされうる。ローディングステーション５２は、支持シェルフ６２かドッキングステーション４０、５４０のどちらかに隣接して配列される。他の実施の形態に関連する上記の基板ムーバシステムは、図１３の単一スタックの実施の形態で利用され、増設のスタックから移動シーケンスを無くす単一スタックに配列される支持シェルフ６２以外は、同様の方法で操作される。
【００３３】
本明細書で記述されるそれぞれの実施の形態は、ドッキングステーションの上下の利用可能なスペースを利用し、それにより、システムの設置面積（フロアスペースの観点から計測されるシステムにより占められる領域）が増加することなくシステムの保管容量が増加する。本願で示される保管シェルフは対のドッキングステーションの上に設置されるが、理解されるべき点は、１つ以上の保管シェルフが複数の垂直に配列されるドッキングステーションの下または間に設置されることである。従って、処理システムは、ドッキングステーションに隣接して配列されるカセット支持シェルフを包含する本発明の保管デバイスのあらゆる構成を利用できる。更に、垂直に配列される対のドッキングステーションは、望ましくは１つ以上の支持シェルフの各スタックに関連付けられるが、１対の水平に配列されるドッキングステーションは、支持シェルフの各スタックに関連付けられる。このような水平構成では、各ドッキングステーションは、単独のツールに連結される。単独のツールは、望ましくは高いスループットのツール（測定ツール等）である。望ましくは、カセットムーバもまた、支持シェルフとドッキングステーションとの間でカセットの移動を行うために、支持シェルフおよびドッキングステーションの近傍に配列される。従って、本発明がその望ましい実施の形態に関連して開示された一方で、理解されるべきことは、他の実施の形態が、請求項により定義される本発明の精神と範囲に入りうることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による処理ステーションの概略平面図である。
【図２】基板を保持するカセットの概略斜視図である。
【図３】本発明によるカセットストッカの概略斜視図である。
【図４Ａ】図３のカセットストッカの概略正面図である。
【図４Ｂ】複数のカセットを持つ図４Ａのカセットストッカの概略正面図である。
【図５Ａ】図３のカセットストッカの概略側面図である。
【図５Ｂ】複数のカセットを持つ図３Ａのカセットストッカの概略側面図である。
【図６】ドッキングステーションの上に設置されるエンドエフェクタの概略平面図である。
【図７Ａ】カセットを持ち上げ移動する図６のエンドエフェクタを図示する概略斜視図である。
【図７Ｂ】カセットを持ち上げ移動する図６のエンドエフェクタを図示する概略斜視図である。
【図７Ｃ】カセットを持ち上げ移動する図６のエンドエフェクタを図示する概略斜視図である。
【図８Ａ】図６のエンドエフェクタがカセットをローディングプラットフォームとカセットドッキングプラットフォームとの間で移動する際に利用する経路を図示する図３のカセットストッカの概略正面図である。
【図８Ｂ】図６のエンドエフェクタがカセットをローディングプラットフォームとカセットドッキングプラットフォームとの間で移動する際に利用する経路を図示する図３のカセットストッカの概略正面図である。
【図９】複数の垂直に配列されるドッキングステーションを持つカセットストッカの別の実施の形態の概略斜視図である。
【図１０】図９のカセットストッカの概略側面図である。
【図１１】複数のカセットを持つ図９のカセットストッカの概略側面図である。
【図１２】ステーション間移動装置により接続される２つのローディングおよび保管ステーションの概略正面図である。
【図１３】垂直に配列される単一の対のドッキングステーションを持つカセットストッカの概略正面図である。
【図１４】ドアが反対方向に開放される、垂直に配列される単一の対のドッキングステーションを持つカセットストッカの簡略化した概略側面図である。
【符号の説明】
１０ 基板
２０ 処理ステーション
２６ クリーンルーム壁
２８ クリーンルーム
４０ ドッキングステーション
４２ ドッキングプラットフォーム
４６ 開口
５０ カセットストッカ
５２ ローディングプラットフォーム
５６ ロボットカセットムーバ
６０ フレーム
６２ 支持シェルフ
７２ エンドエフェクタ
１００ カセット
１１６ フランジ
Claims (14)
- カセットを保管する装置であって、
それぞれカセットを支持する構造を有する、２つ以上の垂直に配列されるドッキングステーションと、
上記２つ以上のドッキングステーションのうちの少なくとも１つのドッキングステーションの上方にあって、当該ドッキングステーションに対して垂直方向に整列されている第１の複数のカセット保管シェルフと、
上記２つ以上のドッキングステーションのうちの少なくとも１つのドッキングステーションの上方にあって、当該ドッキングステーションに対して垂直方向に整列されている第２の複数のカセット保管シェルフであって、カセットの垂直方向の移動を可能とするサイズを有する垂直チャネルにより上記第１の複数のカセット保管シェルフと隔てられている第２の複数のカセット保管シェルフと、
上記垂直チャネルの垂直下方に位置するローディングプラットフォームと、
カセットを上記シェルフと上記２つ以上のドッキングステーションとの間で運搬するために、上記シェルフに隣接して位置付けられ上記シェルフに平行な経路で可動な支持部材を持つカセットムーバと、
上記支持部材に可動に接続されカセットに噛み合うよう構成されるエンドエフェクタと
を備える装置。 - 上記シェルフがクリーンルーム壁に隣接して位置付けられるよう構成される、請求項１に記載の装置。
- 上記シェルフの１つ以上が上記２つ以上のドッキングステーションの上に位置付けられる、請求項２に記載の装置。
- 上記カセット保管シェルフおよび上記支持部材を支持するフレームを更に含む、請求項１に記載の装置。
- 上記フレームが上記２つ以上のドッキングステーションの下に収まる、請求項４に記載の装置。
- 上記支持部材の下端が摺動可能に上記フレームに接続される上記２つ以上のドッキングステーションの下に位置付けられるフレームを更に含む、請求項１に記載の装置。
- 上記支持部材に接合される垂直ガイドおよび上記垂直ガイドに摺動可能に噛み合う第１のスライダを更に含み、上記エンドエフェクタが上記第１のスライダに接合される、請求項６に記載の装置。
- 上記フレームに接合される水平ガイドおよび上記水平ガイドに摺動可能に噛み合う第２のスライダを更に含み、上記支持部材が上記第２のスライダに接合される、請求項７に記載の装置。
- 上記エンドエフェクタを垂直に移動するために上記第１のスライダを上記第１のガイドに沿って駆動させるように、上記第１のスライダに噛み合う第１の親ねじ、および上記第１の親ねじを回転させるよう適合される第１の駆動モータを更に含む、請求項８に記載の装置。
- 上記第２のスライダに噛み合う第２の親ねじ、および、上記第２の親ねじを回転させ、上記支持部材および上記エンドエフェクタを水平に移動するために上記第２のスライダを上記第２のガイドに沿って駆動させるよう適合される、第２の駆動モータを更に含む、請求項９に記載の装置。
- 上記エンドエフェクタがカセットの上部のフランジの底面に噛み合うよう適合されるフック形フィンガを包含する、請求項１に記載の装置。
- 各シェルフが、上記シェルフに位置付けられるカセットの下面の対応するくぼみに噛み合うために上記シェルフから垂直に突出する複数のピンを包含する、請求項１に記載の装置。
- 半導体処理ステーションであって、
基板に処理を実行する処理システムと、
上記処理システムをクリーンルームから分離するインタフェース壁と、
上記クリーンルームに設置されカセットを支持するよう適合される１対の垂直に配列されるドッキングステーションと、
上記インタフェース壁の開口であり、上記開口は上記ドッキングステーションと上記処理システムとの間に位置付けられた、開口と、
基板を上記開口を通じて上記ドッキングステーションと上記処理システムとの間を移動させるウェハ移動ロボットと、
上記クリーンルームに上記ドッキングステーションに隣接して設置されるローディングプラットフォームと、
上記クリーンルームに設置されるカセットストッカと
を備え、
上記カセットストッカは、
i）上記複数のドッキングステーションのうちの少なくとも１つのドッキングステーションの上方にあって、当該ドッキングステーションに対して垂直方向に整列されている第１の複数のシェルフと、
ii）上記複数のドッキングステーションのうちの少なくとも１つのドッキングステーションの上方にあって、当該ドッキングステーションに対して垂直方向に整列されている第２の複数のシェルフであって、カセットの垂直方向の移動を可能とするサイズを有する垂直チャネルにより上記第１の複数のシェルフと隔てられている第２の複数のシェルフと、
iii）カセットを上記シェルフと上記ローディングプラットフォームと上記ドッキングステーションとの間で運搬するカセットムーバと
を含み、
上記カセットムーバは、上記シェルフに隣接して位置付けられ上記シェルフに平行な経路で可動な支持部材、および上記支持部材に摺動可能に接続されカセットに噛み合うよう構成されるエンドエフェクタを含み、
上記ローディングプラットフォームは、上記垂直チャネルの垂直下方に位置する
半導体処理ステーション。 - 請求項１３に係る処理ステーションを操作する方法であって、
複数のカセットを上記クリーンルームの壁に隣接する上記第１及び第２の複数のシェルフに保管するステップと、
上記カセットの１つを上記ドッキングステーションの１つへ上記カセットムーバを用いて運搬するステップと、
基板を上記カセットから移すステップと、
上記基板に測定処理を実行するステップと、
上記カセットを上記第１及び第２の複数のシェルフのうちいずれかへ上記カセットムーバを用いて戻すステップと
を含む方法。
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