JP5226215B2 - 真空下の半導体処理システムにおいて加工中の製品を処理する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は半導体製造分野に関し、より詳細には真空処理システム内での材料移送に対して利用される機械装置に関する。

現在の半導体製造装置は、それぞれが顕著な欠点を有するいくつかの異なる形状をとる。中央のロボットアームの周りに一群の半導体処理モジュールが放射状に配列されているクラスターツール機械装置は、大きな空間を必要とし、比較的遅く、その構造に基づいて、通常最大で約５つ又は６つの、少ない数の半導体処理モジュールに制限されている。一方で、クラスターツールと比較して、より大きな柔軟性と高速度に対する可能性をもたらす線形ツールは、大半の現在の半導体製造装置の現在の基礎構造と十分に適合せず、さらに半導体を製造する通常の真空環境内の装置構成要素の線形の動作が、構成要素間の摩擦によって生じる粒子の水準が容認できないというような現在の線形システムにおける問題を導く。いくつかの複合型の構造が、放射処理モジュール配列及び線形配列の組み合わせを利用して存在している。

線形システムの一形態は、製造装置によって処理される品物を保持可能な移動カートを備えているレール又はトラックを利用する。カートは、それに取り付けられている可動式アームに材料を保持し、又は保持しない。レール形式の線形システムに関する他の問題のなかには、さらなる空間を利用する側壁の取付、又は他の構成を必要とする真空中の緩衝器を含ませることの困難さがある。またレール形式のシステムでは、処理量を維持するためにレール上に多数のカートを必要とし、これは、システムの信頼性及び処理材料の安全性に対する、複雑さ、高コスト、より高い危険性をもたらすことがある。さらにカートから処理モジュールに材料を移動するために、カートに１つ又はそれ以上のアームを取り付ける必要があり、これは、さらにシステムを複雑とする。レールシステムでは、線形モータ又はレールを途切れさせることなく、真空システムの部分を分離することが困難であり、これは、技術的に非常に複雑であり、高価である。補償するのが難しい片持ち梁をアームが作り出すため、カートが磁気的に浮上する場合、レールシステムのカートの取り付けられているアームは相当な偏向を生じることがある。カートがホイールによって物理的なレール上に載置され、及び/又は載せられている場合には、カートは粒子の問題を有することがある。

線形ツールの問題を回避しながら、クラスターツール固有の制限を克服することができる半導体製造装置に対する必要性が存在する。

本明細書では、非常に小さな設置面積において、ウェハ又は他の基板を移動することができる材料を移送する方法及びシステムを提供し、特に真空処理システムのような処理システムを提供する。本方法及びシステムは半導体製造に対して利用可能であるが、本明細書で開示する方法及びシステムを、真空下において材料を処理することが有利である任意の工程又は業界において利用することが可能であることは理解されなければならない。文脈で指示される場合を除いて、製造装置、処理システム、ロボット処理システム、真空処理システム、半導体処理システム、半導体製造装置、ウェハ処理システム、製造システムなどの用語を、半導体ウェハ又は他の品物のような品物を処理し、製造するための全ての形式のシステム、工程、装置を含むことを意図して本明細書では使用する。

方法及びシステムは、それぞれが品物に工程を実行する複数の工程モジュールと、工程モジュール間で品物を移動するための少なくとも１つの４リンクロボットスカラアームとを含む製造工程において、品物を処理するために提供される。実施形態では、方法及びシステムは、真空処理システムと関連して利用される。

方法及びシステムは、それぞれが品物に工程を実行する複数の工程モジュールとデュアルロボットアーム設備を含み、デュアルロボットアーム設備は、工程モジュール間で品物を処理するための上部アームと下部アームとを含む。実施形態では、デュアルロボットアーム設備は２つの対向する４リンクスカラアームからなる。

方法及びシステムは、実質上線形配列で軸に沿って配置されている複数の工程モジュールと、１つの工程モジュールから他の工程モジュールへ品物を移動するための少なくとも１つの処理設備を含み、処理設備はロボットアームからなる。実施形態では、方法及びシステムは真空製造設備を含む。実施形態では、ロボットアームは単一スカラアーム又はデュアルスカラアームである。実施形態では、スカラアームは４リンクスカラアームである。実施形態では、アームは、単一の又はデュアル型又はリープフロッグレッグ型アームである。実施形態では、スカラアームは、４つより多くの又は４つより少ないリンクを有する。

方法及びシステムは、入力端部及び出力端部を有する実質上線形配列の製造装置を含み、製造装置は、真空設備及び、製造工程の間、品物が出力端に達した後、入力端へ品物を戻すための帰路設備とを含む。実施形態では、製造装置は、複数の工程モジュールを含み、品物が、ロボットアーム設備により工程モジュール間で移動される。実施形態では、ロボットアーム設備はスカラアーム設備である。実施形態では、スカラアーム設備は４リンクスカラアームを含む。実施形態では、スカラアーム設備は対向デュアル４リンクスカラアームを含む。実施形態では、帰路設備は空気の戻りであり、工程モジュールは真空内にある。

実施形態では、線形システムに沿った複数の入力設備及び出力設備が存在する。実施形態では、空気に基づく把持部は、ウェハとともにキャリアを搬送可能であり、システムの中間のような、当初の入り口点とは異なる点における線形システムにキャリアを移すことができる。実施形態では、把持部は、システムの中間点のような、後部出口点とは異なる位置で材料を解放することができる。

実施形態では、本明細書で開示する方法及びシステムは曲線をなし、すなわち線形システムは真っ直ぐな配列である必要はない。

一局面では、本明細書で開示するシステムは、工程モジュールとも称される複数の加工モジュールを含み、それぞれの工程モジュールは１つ又はそれ以上の製造工程を加工中の製品に実施し、工程モジュールは最初の工程モジュールから最終の工程モジュールに順に加工中の製品を順次加工するように配列され、最初の工程モジュールと最終の工程モジュールの間の中間工程モジュールは、中間入り口点において、加工中の製品を工程手順に加え、又は工程手順から取り出すように配列されている。

加工中の製品を中間入り口点において工程手順に入れることができる。加工中の製品を中間入り口点において工程手順から出すことができる。さらにシステムは、それぞれが複数の工程モジュールの内の２つの工程モジュールの間に配置されている複数の中間入り口点を含む。さらにシステムは、複数の中間入り口点の最初の１つに加工中の製品を移動し、複数の中間入り口点の第２の中間入り口点からその加工中の製品を取り出す帰路機構を含む。加工中の製品は、複数の工程モジュールの選択された一部の工程手順において加工される。加工モジュールは、加工中の製品が加工手順に加えられ又は加工手順から取り出される少なくとも１つの中間入り口点に応じて複数の異なる製造工程が実施されるように配列されている。中間入り口点を、複数の異なる製造設備と接続することができる。製造設備は、空間を節約して配列することができる。中間入り口点により接続した場合には、別個である場合に比べて、２つの製造設備は空間をより節約することとなる。加工モジュールは制御された環境下で加工中の製品に作用する。制御された環境には、真空、制御された圧力、制御された温度、制御された空気純度、制御されたガス混合の少なくとも１つが含まれる。

他の局面では、本明細書で開示する加工中の製品を加工する方法は、加工中の製品に順次作用するように複数の加工モジュールを順に配列し、中間入り口点を介して加工モジュールの２つを接続し、中間入り口点において加工手順に加工中の製品を加えることを含む。他の局面では、方法は、加工中の製品に順次作用するように複数の加工モジュールを順に配列し、中間入り口点を介して加工モジュールの２つを接続し、中間入り口点において加工手順から加工中の製品を取り出すことを含む。

本明細書の開示する方法は、挿入端と出口端の間で、実質上線形の軸の周囲に真空に基づく複数の加工モジュールを設け、中間ロードロック設備を設け、挿入端部と出口端部の間の真空に基づく複数の加工モジュールに品物を配置し、又はそこから品物を取り出すことを含む。

さらに方法は、中間ロードロック設備に品物を送り、そこから品物を送るための空気に基づく送出システムを設けることを含む。方法は、中間ロードロック点に品物を導入することを含む。さらに方法は、中間ロードロック点において品物を取り出すことを含む。方法は、中間ロードロック点のそれぞれ１つが真空に基づく加工モジュールと隣接して位置付けられている複数の中間ロードロック点を工程手順に沿って設けることを含む。方法は、複数の中間ロードロック点の１つに又は１つから品物を移動する帰路機構を設けることを含む。加工中の製品は、中間ロードロック点の２つの間の複数の加工モジュールの選択された一部によって加工される。真空に基づく加工モジュールは、加工中の製品が加工手順に加えられる複数の中間ロードロック点の少なくとも１つ、又は加工中の製品が加工手順から取り出される複数の中間ロードロック点の１つに応じて、複数の異なる製造工程を実施するように配列されている。ロードロック点を複数の異なる製造設備に接続することができる。製造設備は、空間を節約して配列することができる。ロードロック点により接続した場合には、別個である場合に比べて、複数の製造設備の２つは空間をより節約することとなる。真空に基づく加工モジュールは制御された環境下で加工中の製品に作用する。制御された環境には、真空、制御された圧力、制御された温度、制御された空気純度、制御されたガス混合の少なくとも１つが含まれる。

本明細書で開示するシステムは、加工中の製品に順次作用するように順に配列されている複数の加工モジュール、中間入り口点を介して加工モジュールの２つを接続する接続手段、中間入り口点において加工中の製品を加工手順に加えるための追加手段を含む。

本明細書で開示するシステムは、加工中の製品に順次作用するように順に配列されている複数の加工モジュール、中間入り口点を介して加工モジュールの２つを接続する接続手段、中間入り口点において加工中の製品を加工手順から取り出すための取り出し手段を含む。

他の局面では、本明細書で開示する製造設備は、品物を加工する真空に基づく一連の工程モジュールと、真空に基づく工程モジュールの１つ又はそれ以上に品物を送り、そこから品物を引き出すための一対のロードロックとを含み、ロードロックは、真空に基づく工程モジュールの１つ又はそれ以上近接して、垂直に積層されて配置されている。

さらにシステムは、品物を処理するための１つ又はそれ以上のロボットアームを含む。１つ又はそれ以上のロボットアームはスカラアームを含む。１つ又はそれ以上のロボットアームは４リンクスカラアームを含む。１つ又はそれ以上のロボットアームは３リンクスカラアームを含む。１つ又はそれ以上のロボットアームは垂直に積層されている一対の４リンクスカラアームを含む。実施形態では、アームを単一又はデュアル型又はリープフロッグレッグ型アームとすることができる。システムは、処理システムの異なる点で、垂直に積層されている複数対のロードロックを含む。異なる点には、半導体処理システムの入り口点及び出口点が含まれる。異なる点には、半導体処理システムの中間点が含まれる。

本明細書で開示する製造設備は、ロボットコンポーネント、加工中の製品、ロボットコンポーネントにより加工中の製品に実施される工程を監視するセンサが含まれる。センサには、光センサ、接触センサ、近接センサ、音響センサ、容量性センサ、磁気センサの少なくとも１つが含まれる。センサは垂直近接センサを含む。センサは水平近接センサを含む。システムは、対角線上に配列されている複数のセンサを含む。システムは、複数の位置の複数の近接センサを含む。センサは、１つ又はそれ以上の加工中の製品、ロボットコンポーネント、エフェクターアームの運動を検出するセンサを含む。システムは、ロボットコンポーネントの位置を判定するのに利用される複数のセンサを含む。システムは、ロボットコンポーネントの最終位置を検出するように位置決めされている複数のセンサを含む。最終位置は、伸張位置又は縮んだ位置又は伸張位置と縮んだ位置の間の中間位置である。センサは、加工中の製品の経路を確認するのに利用される信号をもたらす。センサは指定区域の外にずれる加工中の製品を検出する。製造工程は、加工中の製品が指定位置の外にずれたというセンサからの信号に応答して停止される。ロボットアームは加工中の製品を安全な位置に移動する。ロボットアームは、加工中の製品を自動的に移動する。ロボットアームは、ユーザの制御下で、加工中の製品を移動する。センサを利用することによって、ロボットアーム及び加工中の製品の少なくとも一方と製造設備の衝突を防止することができる。

センサは送信機と通信する。送信機は無線送信機を含む。無線送信機は、センサからのセンサ信号を無線受信機に通信する。無線受信機は処理装置に接続されている。処理装置は、センサの位置をユーザに示す。センサ信号はセンサの位置を示す。システムはセンサに電力を供給するバッテリーを含む。システムは、センサに結合されている送信機に電力を供給するバッテリーを含む。センサは、ロボットコンポーネントをトレーニングするのに利用される。ロボットコンポーネントは真空内でトレーニングされる。センサは外部の受信機に無線で結合され、それによって、大気に真空をガス抜きする必要性及び、大気の状態に曝した後、ウェハ製造システムの加工モジュールから湿気を焼き出す必要性を回避することができる。センサのフィードバックはセンサの位置を提供する。センサを加工中の製品に取り付けることができる。センサはウェハ製造システムの加工モジュール内に位置決めされている。センサは有害な環境内で使用される。ユーザは、センサのフィードバックに基づいてロボットコンポーネントを制御する。センサは、ロボットコンポーネントを衝突しないようにトレーニングするのに利用される。衝突しないようにトレーニングすることによって、加工中の製品及びロボットコンポーネントの少なくとも一方の衝突を回避することができる。センサはロボットコンポーネントの位置を提供し、ロボットコンポーネントは１つ又はそれ以上のロボットアームを含む。センサは加工中の製品の位置を提供し、加工中の製品は半導体ウェハを含む。センサは加工中の製品の配向を提供し、加工中の製品は半導体ウェハを含む。センサは、ウェハ製造システムの加工モジュール内に位置決めされている。

他の局面では、本明細書で開示するようなロボットウェハ製造システムに制御用の機器を備える方法が、ロボットコンポーネントを設け、加工中の製品を設け、ロボットコンポーネント又は加工中の製品又はロボットコンポーネント及び加工中の製品を取り囲む加工モジュールのチャンバの少なくとも１つにセンサを位置決めすることを含み、センサはロボットコンポーネントによって加工中の製品に実施される製造工程を監視する。他の方法は、半導体製造工程に対するロボットアームを設け、製造工程の加工モジュール内の位置を検出する複数のセンサを設けることを含み、位置は垂直位置及び水平位置を含む。

センサはロボットアームのエンドエフェクターの位置を検出する。センサはロボットアームの位置を検出する。センサは、ロボットアームのエンドエフェクターにより保持されている加工中の製品の位置を検出する。加工中の製品をウェハとすることができ、センサの少なくとも１つを、ロボットアームが縮んだ際、ウェハによって覆われるように位置決めすることができる。加工中の製品をウェハとすることができ、センサが、ロボットアームの伸張位置及び縮んだ位置の間でのウェハの動作の間、ウェハの前縁と後縁を検出するように、センサの少なくとも１つを、ウェハの半径の外側に位置決めすることができる。前縁及び後縁の検出は、ウェハがロボットアームのエフェクター上で心出しされているか否かを判定するのに利用される。センサは光ビーム遮断センサを含む。少なくとも２つのセンサを、互いが真空チャンバを横切る位置に位置決めすることができる。センサを真空チャンバの対角線に沿って配列することができる。さらに方法は、鏡を設け、真空チャンバ内の少なくとも１つのセンサからのビームを方向付けることを含む。さらに方法は、ロボットアームの位置を検出し、ロボットアームをトレーニングして、半導体処理作用を実施することを含む。

一局面では、本明細書で開示する処理方法は、加工中の製品をセンサとともに設けてその加工中の製品に隣接した状態を検出し、処理システム内に加工中の製品を配置し、処理システムによる加工中の製品の処理に関する状態を検出するためにセンサからのデータを受信することを含む。

加工中の製品を半導体ウェハとすることができる。加工中の製品を半導体ウェハの形状で構成することができる。センサは、近接センサ、容量性センサ、光学センサ、温度計、圧力センサ、化学センサ、放射線検出器、磁気センサの少なくとも１つとすることができる。方法は、センサからのデータを無線周波数で送信することを含む。方法は、処理システムに、センサからのデータを通信することを含む。方法は、処理システムの造作に対する加工中の製品の接近を検出することを含む。方法は、センサからのデータを利用して半導体処理工程においてロボットアームをトレーニングすることを含む。処理システムを半導体処理システムとすることができる。

他の局面では、本明細書で開示するシステムは、処理システム、処理システム内に配置されている加工中の製品、加工中の製品に接続されているセンサを含み、センサは、加工中の製品に隣接する状態を検出し、センサがその状態に関する信号を提供する。

加工中の製品を半導体ウェハとすることができる。加工中の製品を半導体ウェハの形状に構成することができる。センサを、近接センサ、容量性センサ、光学センサ、温度計、圧力センサ、化学センサ、放射線検出器、磁気センサの少なくとも１つとすることができる。システムは、センサからのデータを無線周波数で送信する送信機を含む。加工中の製品は、処理システムに対するデータ接続を有する。センサは処理システムの造作に対する加工中の製品の接近を検出する。ロボットアームは、センサからのデータを利用して、半導体処理工程を実施するようにトレーニングされる。処理システムを半導体処理システムとすることができる。

一局面では、本明細書で開示するシステムは、真空製造工程のチャンバに維持されている真空内に位置決めされているロボットコンポーネント、ロボットコンポーネントの動作を作動させる１つ又はそれ以上の駆動部を含み、１つ又はそれ以上の駆動部は、真空の外側のモータ駆動ハードウェアを含む。

モータ駆動ハードウェアは、１つ又はそれ以上の電線を含む。モータ駆動ハードウェアは１つ又はそれ以上のエンコーダを含む。モータ駆動ハードウェアは１つ又はそれ以上の信号LEDを含む。モータ駆動ハードウェアは１つ又はそれ以上のピックアップを含む。モータ駆動ハードウェアは１つ又はそれ以上のベアリングを含む。モータ駆動ハードウェアは１つ又はそれ以上の磁石を含む。モータ駆動ハードウェアは、リップシール又は磁性流体シールを利用するようにして、真空からシールされている。コンポーネントのガス放出は最少である。システムは、素早くポンプにより真空排気することができる真空ポンプを含む。モータ駆動ハードウェアの有用性は、加工モジュール内の真空を開放することなく、モータ駆動ハードウェアへ接近することが可能であることにより改善される。モータ駆動ハードウェアはロボット駆動部を含む。モータ駆動ハードウェアを加工モジュールの外側とすることができる。モータ駆動ハードウェアを、真空内に最少の表面が存在するように位置決めすることができる。最少の材料を利用することによりガス放出が最少となる。真空の外側にモータ駆動ハードウェアを位置決めすることにより、ポンプによるより迅速な排気がもたらされる。システムは、ロボットコンポーネントに関する少なくとも１つの駆動部凹所を含む。真空は、駆動部凹所内に維持される。駆動部凹所の容積は小さい。

本明細書で開示する真空に基づく半導体処理システムのロボットを駆動するシステムは、ロボットに関する駆動シャフトに回転駆動力をもたらす駆動カートリッジ、回転シールユニットを含み、回転シールユニットは真空の外側の駆動カートリッジをシールし、一方、駆動シャフトは真空内に配置されている。

駆動カートリッジは、それぞれが積分エンコーダ、ベアリング、磁石を有する一対の駆動カートリッジを含む。回転シールユニットは同心のマルチシャフト回転シールユニットである。回転シールユニットにリップシールを利用することができる。回転シールユニットに磁性流体シールを利用することができる。駆動カートリッジは、移動可能及び交換可能とする駆動シャフトに結合されている。

一局面では、本明細書に開示する方法は、真空製造工程のチャンバ内に維持されている真空内にロボットコンポーネントを位置決めし、ロボットコンポーネントの動作を作動する１つ又はそれ以上の駆動部を真空の外側に位置決めし、１つ又はそれ以上の駆動部がモータ駆動ハードウェアを含み、真空シールインタフェースを介して１つ又はそれ以上の駆動部にロボットコンポーネントを結合することを含む。

モータ駆動ハードウェアは、１つ又はそれ以上の電線、１つ又はそれ以上のエンコーダ、１つ又はそれ以上の信号LED、１つ又はそれ以上のピックアップ、１つ又はそれ以上のベアリング、並びに/あるいは１つ又はそれ以上の磁石を含む。モータ駆動ハードウェアは、リップシール又は磁性流体シールを利用するようにして真空からシールされている。コンポーネントのガス放出は最少である。真空ポンプは、素早くポンプによる真空排気を行うことができる。モータ駆動ハードウェアの有用性は、加工モジュール内の真空を開放することなく、モータ駆動ハードウェアへ接近することが可能であることにより改善される。モータ駆動ハードウェアはロボット駆動部を含む。モータ駆動ハードウェアを加工モジュールの外側とすることができる。モータ駆動ハードウェアを、真空内に最少の表面が存在するように位置決めすることができる。最少の材料を利用することにより最少のガス放出を達成することができる。真空の外側にモータ駆動ハードウェアを位置決めすることにより、ポンプによるより迅速な排気がもたらされる。方法は、ロボットコンポーネントに関する少なくとも１つの駆動部凹所を設けることを含む。真空は、駆動部凹所内に維持される。駆動部凹所の容積は小さい。

本明細書で開示されるシステムは、真空製造工程のチャンバ内に維持されている真空内に位置決めされているロボットコンポーネント、モータ駆動ハードウェアの真空の外側の１つ又はそれ以上のコンポーネント、モータ駆動ハードウェアの１つ又はそれ以上のコンポーネントにロボットコンポーネントを結合するための結合手段を含む。

本明細書で開示する半導体製造システムは、垂直に積層されている複数のロードステーション、垂直に積層されている複数の加工モジュールを含む。

垂直に積層されている４つ又はそれ以上のロードステーションを設けることができる。複数の垂直積層ロードステーションの１つが、複数の垂直積層加工モジュールの１つ又はそれ以上を含む製造工程に与えられる。複数の垂直積層ロードステーションの１つが製造工程に供給され、複数の垂直積層ロードステーションの第２のものが装填される。複数の垂直積層ロードモジュールの装填は、最小の待機時間となるように調整されている。複数の垂直積層加工モジュールは、システムに対する設置面積を減少させるように配列されている。少なくとも１つのロボットが、垂直積層ロードステーションの任意の１つに接近可能である。システムは複数の垂直積層出口ステーションを含む。

少なくとも１つのロボットコンポーネントが、垂直積層出口ステーションの任意の１つに接近可能である。少なくとも１つのロボットコンポーネントが、１つより多い垂直積層工程モジュールに接近可能である。少なくとも１つのロボットコンポーネントが、１つより多い水平方向で隣接する加工モジュールに接近可能である。システムは、２つの水平方向で隣接する加工モジュールの間に少なくとも１つの保持ステーションを含む。システムは１つ又はそれ以上の垂直積層中間入り口ステーションを含む。システムは、１つより多い垂直積層中間入り口ステーションに接近可能な少なくとも１つのロボットコンポーネントを含む。加工中の製品は、隣接する加工モジュールの複数の異なる経路を介して移動する。複数の垂直積層加工モジュールは、真空に基づく１つ又はそれ以上の加工モジュールを含む。システムは、半導体製造工程の入り口点又は出口点の少なくとも１つに近接して配置されている複数の垂直積層ロードロックを含む。複数の垂直積層加工モジュールは、実質上線形構成で配列されている。システムは、複数の垂直積層加工モジュール間で加工中の製品を移動する１つ又はそれ以上のロボットアームを含む。システムは、上部ロボットアームセット及び下部ロボットアームセットの少なくとも一方を含む。１つ又はそれ以上のロボットアームの少なくとも１つは、複数の垂直積層工程モジュールの１つの上部工程モジュール及び、複数の垂直積層工程モジュールの１つの下部工程モジュールに接近するように垂直に移動する。複数の垂直積層工程モジュールの少なくとも１つは、垂直に積層されている２つより多い工程モジュールを含む。

本明細書で開示する方法は半導体製造工程における加工モジュールを準備する方法であり、その方法は、複数の加工モジュールを設け、それらが水平方向で隣接するように、複数の加工モジュールの少なくとも２つを配列し、それらが垂直方向で隣接するように、複数の加工モジュールの少なくとも２つを配列することからなる。

４つ又はそれ以上の垂直積層ロードステーションを設けることができる。複数の垂直積層ロードステーションの１つが、複数の垂直積層加工モジュールの１つ又はそれ以上を含む製造工程に与えられる。複数の垂直積層ロードステーションの１つが製造工程に供給され、複数の垂直積層ロードステーションの第２のものが装填される。複数の垂直積層ロードステーションの装填は、最小の待機時間となるように調整されている。複数の垂直積層加工モジュールは、システムに対する設置面積を減少させるように配列されている。少なくとも１つのロボットコンポーネントが、垂直積層ロードステーションの任意の１つに接近可能である。方法は、複数の垂直積層出口ステーションを設けることを含む。少なくともロボットコンポーネントが、垂直積層出口ステーションの任意の１つに接近可能である。少なくとも１つのロボットコンポーネントが１つより多い垂直積層工程モジュールに接近可能である。少なくとも１つのロボットコンポーネントが１つより多い水平方向で隣接する加工モジュールに接近可能である。

方法は、２つの水平方向で隣接する加工モジュール間に少なくとも１つの保持ステーションを設けることを含む。方法は、１つ又はそれ以上の垂直積層中間入り口ステーションを設けることを含む。少なくとも１つのロボットコンポーネントが、１つより多い垂直積層中間入り口ステーションに接近可能である。加工中の製品は、隣接する加工モジュールの複数の異なる経路を介して移動する。複数の垂直積層加工モジュールは、真空に基づく１つ又はそれ以上の加工モジュールを含む。方法は、半導体製造工程の入り口点又は出口点の少なくとも１つに近接して配置されている複数の垂直積層ロードロックを設けることを含む。複数の垂直積層加工モジュールは、実質上線形構成で配列されている。方法は、複数の垂直積層加工モジュール間で加工中の製品を移動する１つ又はそれ以上のロボットアームを設けることを含む。１つ又はそれ以上のロボットアームは、上部ロボットアームセット及び下部ロボットアームセットの少なくとも一方を含む。１つ又はそれ以上のロボットアームの少なくとも１つは、複数の垂直積層工程モジュールの１つの上部工程モジュール及び、複数の垂直積層工程モジュールの１つの下部工程モジュールに接近するように垂直に移動する。複数の垂直積層工程モジュールの少なくとも１つは、垂直に積層されている２つより多い工程モジュールを含む。

本明細書で開示するウェハ製造方法は、周囲の温度より実質上高い動作温度を有する加工モジュールを設け、加工モジュール内に導入されるウェハを受容し、ウェハは周囲温度に近い温度を有し、動作温度に近い温度にまでウェハを加熱することを含む。

ウェハを加熱することは、加工モジュールに移送する前に、周囲ステーション内でウェハを加熱することを含む。方法は、さらに、加工モジュールを含む製造モジュールからウェハを取り出す前に、周囲温度に近い温度にまでウェハを冷却することを含む。ウェハを冷却することは、ウェハが製造工程から取り出される際、ウェハ上の凝縮を防止する温度にまでウェハを冷却することを含む。方法は、マテリアルハンドラーによってウェハを処理する前に、マテリアルハンドラーを予熱することを含む。ウェハを加熱することは、ウェハが加工モジュールに導入される際、ウェハの表面上の凝縮が防止される温度にまでウェハを加熱することを含む。ウェハを加熱することは、加工モジュールのポンプによる真空引きの間、ウェハを加熱することを含む。ウェハを加熱することは、加工モジュールのポンプによる急速な真空引きの間、ウェハの表面上の凝縮が防止される温度にまでウェハを加熱することを含む。ウェハを加熱することは、予熱されたマテリアルハンドラーを介して熱を適用することによってウェハを加熱することを含む。方法は、ウェハを処理するマテリアルハンドラーの温度を制御することによって、ウェハの冷却を制御することを含む。

本明細書で開示するウェハの製造システムは、周囲の温度よりも実質上高い動作温度を有する加工モジュール、周囲温度に近い温度を有し、加工モジュール内に導入されるウェハ、動作温度に近い温度にまでウェハを加熱する加熱手段を含む。

他の局面では、本明細書で開示するウェハ製造システムは、周囲の温度よりも実質上高い動作温度を有する加工モジュール、加工モジュール内にウェハを導入する前に、動作温度に近い温度にまでウェハを加熱するマテリアルハンドラーを含む。

ウェハを加熱することは、加工モジュールに移送する前に、予熱ステーション内でウェハを加熱することを含む。システムは、加工モジュールを含む製造モジュールからウェハを取り出す前に、周囲温度に近い温度にまでウェハを冷却する冷却手段を含む。ウェハを冷却することは、ウェハが製造工程から取り出される際、ウェハ上の凝縮を防止する温度にまでウェハを冷却することを含む。マテリアルハンドラーは、ウェハを処理する前に予熱される。ウェハが加工モジュールに導入される際、ウェハの表面上の凝縮が防止される温度にまでウェハは加熱される。加工モジュールのポンプによる真空引きの間、ウェハは加熱される。加工モジュールのポンプによる急速な真空引きの間、ウェハの表面上の凝縮が防止される温度にまでウェハは加熱される。予熱されたマテリアルハンドラーを介して熱を適用することによってウェハは加熱される。実施形態では、ウェハ自身を加熱するヒーターによってウェハを加熱することができる。このヒーターは、ウェハのヒーターから独立して加熱されるロードロックに組み込まれ、又は含まれている。このやり方によって、ロードロックチャンバ（ポンプによる排気の間、主として凝縮の影響を受ける）及びウェハの予熱や後の冷却を独立して制御することができる。ロードロックは大きな熱容量を有し、それによって所望の温度への変化に対してただ緩やかに反応する。ウェハのヒーターは、非常に小さな熱容量を生じ、したがって、例えばポンプによる排気の間、300℃にヒーターを設定し、ガス抜きの間、80℃に設定することができる。実施形態では、ウェハを処理するマテリアルハンドラーの温度を制御することによって、ウェハを冷却することができる。

他の局面では、本明細書の開示は、真空に基づく半導体処理システムへ品物を送り、そこから取り出すためのロードロックを設け、ロードロックを加熱することを含む半導体処理方法である。方法は、ロードロックのポンプによる排気の間、ロードロックを加熱することを含む。ロードロックは、約50℃〜約100℃に加熱される。ロードロックは約10℃〜約200℃に加熱される。

本明細書で開示する半導体処理システムは、真空に基づく半導体処理システムへ品物を送り、そこから取り出すためのロードロック、ロードロックを加熱するための加熱手段を含む。ロードロックのポンプによる排気の間、ロードロックは加熱される。ロードロックは、約50℃〜約100℃に加熱される。路度ロックは約10℃〜約200℃に加熱される。

他の局面では、本明細書で開示するシステムは、半導体製造工程で材料を処理するコンポーネントを含み、そのコンポーネントは、コンポーネント内の共振の伝搬を軽減する不均一な断面を定めるテーパを有する。

コンポーネントはエンドエフェクターを含む。エンドエフェクターの上面は平坦である。エンドエフェクターの底面にはテーパーが付いている。エンドエフェクターは鋳込材料から形成されている。テーパーは、エンドエフェクターを構築するのに使用される鋳込材料に対して鋳込むことが意図されている。コンポーネントをロボットアームとすることができる。コンポーネントをロボットアームのリンクとすることができる。システムは、複数のテーパの付いたリンク、テーパの付いたリンクが重なる際、テーパの付いたリンクの厚みが最小となるような仕方でテーパの付けられている少なくとも２つのリンクを含む。コンポーネントは、エンドエフェクター及びロボットアームのそれぞれにテーパが付けられているエンドエフェクター及びロボットアームを含む。

他の局面では、本明細書で開示する半導体処理方法は、半導体ウェハを処理するエンドエフェクターを設け、エンドエフェクターの共振を低減するようにエンドエフェクターにテーパを付けることを含む。方法は、アルミニウムシリコンカーバイドからなるエンドエフェクターを構成することを含む。

他の局面では、本明細書で開示する半導体処理方法は、ロボットアーム設備を設け、ロボットアーム設備の振動を弱めることができるように、ロボットアーム設備の少なくとも１つのリンクにテーパを付けることを含む。方法は、アルミニウムシリコンカーバイドからロボットアームの少なくとも１つのリンクを構成することを含む。

本明細書で開示する半導体処理方法は、軸に沿って複数のロボットアーム及び複数の加工モジュールを位置決めし、複数のロボットアームの第１のものから複数のロボットアームの第２のものに加工中の製品を引き渡すことによって、複数の加工モジュール間で加工中の製品を移動させることを含む。

軸を直線とすることができる。軸は曲線をなしてもよい。軸を実質上Ｕ字型に形成することができる。複数のロボットアームはスカラアームを含む。複数のロボットアームは４リンクスカラアームを含む。複数のロボットアームは３リンクスカラアームを含む。複数のロボットアームは、それぞれが垂直方向に配置されている２つのロボットアームを含む連関したロボットアーム対を含む。

本明細書で開示する半導体処理システムは、軸に沿って配列されている複数のロボットアーム及び複数の加工モジュール、複数のロボットアームの第１のものから複数のロボットアームの第２のものに加工中の製品を引き渡すことによって、複数の加工モジュール間で加工中の製品を移動させる引き渡し手段を含む。

本明細書で開示するような半導体処理の方法は、加工中の製品を処理するための第１のロボットアームを設け、加工中の製品を処理するための、第１のロボットアームに対して実質上垂直方向に位置する第２のロボットアームを設けることを含む。

方法は、第１のロボットアームを第２のロボットアームに機械的に結合することを含む。方法は、第１のロボットアームを第２のロボットアームから機械的に解放することを含む。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも一方がスカラアームである。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも一方が４リンクスカラアームである。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも一方が３リンクスカラアームである。

本明細書で開示する半導体処理システムは、加工中の製品を処理するための、加工モジュール内で位置決めされている第１のロボットアーム、加工中の製品を処理するための、第１のロボットアームに対して実質上垂直方向の位置で加工モジュール内で位置決めされている第２のロボットアームを含む。

第１のロボットアームは第２のロボットアームに機械的に結合されている。第１のロボットアームを第２のロボットアームから機械的に解放することができる。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも一方がスカラアームである。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも一方が４リンクスカラアームである。第１のロボットアーム及び第２のロボットアームの少なくとも一方が３リンクスカラアームである。

本明細書で開示するシステムは、ロボット駆動部、品物を扱うためのエンドエフェクター、ロボット駆動部機構をエンドエフェクターに接続するロボットアーム、エンドエフェクターがロボット駆動部の制御下で実質上直線方向で移動するように、４つ又はそれ以上のリンクを互いに機械的に結合する１つ又はそれ以上の連結部を含む。

各リンクは、ロボットアームの束縛に対する到達距離の比を最適化するように選択された長さを有する。各リンクは、処理システムの隣接するコンポーネントと衝突することを回避するように選択された長さを有する。システムは、ロボット駆動部の動作を制御する制御器を含む。制御器を遠隔制御器とすることができる。制御器は、視覚化ソフトウェアプログラムと一体化されている。制御器は１つより多いロボットアームを制御する。エンドエフェクターに近接するロボットアームのリンクは、アームが折り畳めるように、ずれたリスト部を含む。ロボットアームは、切欠を有する少なくとも１つのリンクを含み、少なくとも１つの他のリンクが折り畳み可能となる。ロボットアームの少なくとも２つの連続したリンクが、垂直方向の隙間をもって積層され、それによってロボットアームの少なくとも１つの他のリンクが少なくとも２つの連続したリンクの間の垂直方向の隙間の内に折り畳み可能となる。このシステムはリンク間に少なくとも１つの迂回する細長い薄板を含む。

本明細書で開示する方法は、ロボット駆動部、品物を扱うためのエンドエフェクター、ロボット駆動部機構をエンドエフェクターに接続するロボットアームを設け、ロボットアームが４つ又はそれ以上のリンクを含み、エンドエフェクターがロボット駆動部の制御下で実質上直線方向で移動するように、４つ又はそれ以上のリンクを互いに機械的に相互結合することを含む。

各リンクは、ロボットアームの束縛に対する到達距離の比を最適化するように選択された長さを有する。各リンクは、処理システムの隣接するコンポーネントと衝突することを回避するように選択された長さを有する。方法は、制御器によってロボット駆動部の動作を制御することを含む。制御器は、視覚化ソフトウェアプログラムと一体化されている。制御器は１つより多いロボットアームを制御する。エンドエフェクターに近接するロボットアームのリンクは、アームが折り畳めるように、ずれたリスト部を含む。ロボットアームは、切欠を有する少なくとも１つのリンクを含み、少なくとも１つの他のリンクが折り畳み可能となる。ロボットアームの少なくとも２つの連続したリンクが、垂直方向の隙間をもって積層され、それによってロボットアームの少なくとも１つの他のリンクが少なくとも２つの連続したリンクの間の垂直方向の隙間の内に折り畳み可能となる。ロボットアームが処理システムのコンポーネントと衝突することなく、所定の移送平面に到達可能であるように、ロボットアームの少なくとも２つの連続したリンクは垂直方向の隙間をもって積層されている。この方法はリンク間で少なくとも１つの迂回する細長い薄板を設けることを含む。

本明細書で開示するシステムは、実質上直線的なトラックの周囲に配置されている半導体製造工程に対する複数の工程モジュール、直線的なトラックと移動可能に結合され、直線的なトラックに沿って移動するように構成されているカート、複数の工程モジュールの間で加工中の製品を扱うための、カートに配置されているロボットアームを含む。

ロボットアームはスカラアームを含む。ロボットアームは４リンクスカラアームを含む。ロボットアームは３リンクスカラアームを含む。

本明細書で開示する半導体処理システムは、装填端部及び出口端部を有する実質上線形配列で配置されている真空加工システム、出口端部から装填端部に品物を戻すための非真空帰路システムを含む。

非真空帰路システムは、真空加工システムの上方に配置されている。非真空帰路システムは真空加工システムの下方に配置されている。非真空帰路システムは真空加工システムの脇に配置されている。非真空帰路システムは、真空加工システムの内部に配置されている。非真空帰路システムは、出口端部にロードロックを含み、非真空帰路システムに真空加工システムから品物が移動される。非真空帰路システムは、出口端部から装填端部へ品物を移動させるための、摺動機構及び把持部を含む。

真空加工システムは、複数の加工モジュールを含む。真空加工システムは、加工モジュールの間で品物を移動する１つ又はそれ以上のロボットアームを含む。システムは、複数のロボットアームの第１のものから複数のロボットアームの第２のものに品物を引き渡すことにより品物を移動する複数のロボットアームを含む。複数のロボットアームはスカラアームを含む。複数のロボットアームは４リンクスカラアームを含む。複数のロボットアームは３リンクスカラアームを含む。複数のロボットアームは、互いに対して垂直に配置されている少なくと一対の連関したロボットアームを含む。複数の加工モジュールは、２つ又はそれ以上の要因によって設置面積が変化する。システムは、複数の線形半導体処理システムを含む半導体製造設備を含み、複数の線形半導体処理システムの装填端部が半導体処理設備の通路部と対向するように、複数の線形半導体処理システムは隣り合わせで配列されている。

本明細書で開示する半導体製造設備は、半導体ウェハを受容する少なくとも１つの転倒式把持部を含み、この転倒式把持部は一対の把持モジュールを含み、各把持モジュールは半導体ウェハの一対の平行な端部の１つを受容するように構成され、各把持モジュールは、把持モジュールの水平部分が平面において半導体ウェハを支持し、把持モジュールの垂直部分が垂直面で半導体ウェハが移動することを妨げる位置に、半導体ウェハを受容する。

本明細書で開示するような半導体ウェハの処理方法は、半導体ウェハを保持するエンドエフェクターを設けることを含み、エンドエフェクターは平面で半導体ウェハを支持するとともに、平面で半導体ウェハが移動することを妨げるように構成されている受容スロットを含み、エンドエフェクターは、半導体ウェハがエンドエフェクター上に配置されると、受容スロット内に半導体ウェハを滑らせるように構成されている傾斜部を含む。

本明細書で開示するような半導体処理システムは、複数のロボットアームを含み、複数のロボットアームの少なくとも２つは共通駆動設備を共有する。複数のロボットアームの少なくとも２つはスカラアームである。複数のロボットアームの少なくとも２つは、独立して動作され、又は従属的に動作される。

他の局面では、本明細書で開示する半導体処理システムは、フロッグレッグアーム構成を有するロボットアームを含み、フロッグレッグアーム構成は少なくとも二対のフロッグレッグアームを含む。

本明細書で使用するように、「ロボット」は、機械的機能及び制御機能を含む任意の種類の公知のロボット又は同様の装置や設備を含み、制御器、処理装置、コンピューター、もしくは同様の設備の組み合わせ、一組のモータもしくは同様の設備、１つ又はそれ以上のレゾルバ、エンコーダもしくは同様の設備、アーム、ホイール、レッグ、リンク、爪、伸張器、把持部、ノズル、吸入器、エフェクター、アクチュエーターなどのような１つ又はそれ以上の機械的もしくは作動可能な設備、並びにそれらの任意の組み合わせを含む。一実施形態はロボットアームである。

本明細書で使用するように、「駆動部」は、動作を引き起こす駆動機構又は設備の任意の形態を含む。実施形態では、ロボットのモータ/エンコーダ部分を含む。

本明細書で使用するように、「軸」は、アーム部材のような機械的な部材に、リンク装置、ベルトもしくは同様の設備を介して機械的に接続されているモータ又は駆動部を含む。「Ｎ軸駆動」はＮ個の軸を含む駆動を含み、例えば「二軸駆動」は２つの軸を含む駆動である。

本明細書で使用するように、「アーム」は、受動的又は能動的な（モータ/エンコーダを含む意味で）リンク装置を含み、１つ又はそれ以上のアームもしくはレッグ、ベアリング、処理される材料を保持し又は把持するための１つ又はそれ以上のエフェクターを含む。

本明細書で使用するように、「スカラアーム」は、当業者に公知の１つ又はそれ以上の形態の、水平多関節型（SCARA）ロボットアームを意味し、駆動部に接続されている１つ又はそれ以上の上部リンク、駆動部の一部であるモータにベルト又は機構を介して接続されている１つ又はそれ以上の下部リンク、エンドエフェクター又はアクチュエータのような１つ又はそれ以上のエンドユニットからなるアームを含む。

本明細書で使用するように、「回転半径」は、完全に縮んだ場合に適合するアームの半径を意味する。

本明細書で使用するように、「到達距離」は、ロボットアームに関して、そのアームが完全に伸張した際に得られる最大の距離を含む。十分完全に伸張しない（実施形態では、制御することが困難となる最大伸張において左/右の特異性が存在する）アームを制御することがより容易であるために、通常、機械的な制限は実際の有効到達距離よりもさらに小さい。

本明細書で使用するように、「束縛」は、アームが最適に縮められる際、アーム/エンドエフェクター/材料の周囲に描かれる仮想的な円が最小半径を有するような状況を意味する。

本明細書で使用するように、「束縛に対する到達距離の比」は、ロボットアームに関して、最初の束縛に対する最大の到達距離の比を意味する。

本明細書で使用するように、「ロボットとロボットの」距離は、２つの異なるロボット駆動部の機械的な回転の中心軸間の水平方向の距離を含む。

本明細書で使用するように、「スロット弁」は、ロボットアームが通過可能（真空チャンバのポンプによる排気を制御する真空（遮断）弁とは対照的に）であるように開閉する長方形の弁を含む。例えば半導体製造装置材料協会のE21.1-1296標準（半導体製造に関する公開標準）、特定の半導体製造工程モジュールでは、300 mmのウェハに対するスロット弁は、開口の幅が336mm、開口の高さが50 mmであり、弁の全厚みが60 mmであり、また標準は、取り付けボルト及び位置合わせピンを指定している。

本明細書で使用するように、「移送平面」は、材料が、ロボットチャンバから加工モジュールチャンバへスロット弁を介して通過する平面（高さ）を含む。半導体製造装置に関する半導体製造装置材料協会のE21.1-1296標準によって、移送平面は、スロット弁の中心線の上方14mmである。

本明細書で使用するように、「部分」は、１つ又はそれ以上のロボット駆動部をその中に有する真空チャンバを含む。これは線形システムにおいて、最小の再現可能な構成要素である。

本明細書で使用するように、「リンク」は、ロボットアームの機械的な部材を含み、他のリンク、エンドエフェクター、ロボット駆動部に両端が接続される。

本明細書で使用するように、「L1」、「L2」、「L3」などは、駆動部から始まりエンドエフェクターまでのアームリンクの番号を含む。

本明細書で使用するように、「エンドエフェクター」は、ロボット駆動部から遠位の、かつロボットアームが作用する品物に近接するロボットアームの動作端部の要素を含む。エンドエフェクターを、材料を受動的又は能動的に保持して、半導体工程又はロボットアームの端部に配置されている他のアクチュエータに移送するロボットの手部とすることができる。

本明細書で使用するように、用語「スカラアーム」は、１つ又はそれ以上のリンクを含み、エンドエフェクターを含むことがあるロボットアームに関連し、制御下のアームは目標を固定するように、直線的に移動可能である。スカラアームは、３つ、４つ、それ以上のような種々の数のリンクを有する。本明細書で使用するように、「３リンクスカラアーム」は、リンク１（L1）、リンク２（L2）、エンドエフェクターの３つの部材を有するスカラロボットアームを含む。３リンクスカラアームに対する駆動部は、通常、L1に接続されているもの、ベルトシステムに対するものであって、プーリを介してエンドエフェクターに接続されているもの、Ｚ（昇降）モータの３つのモータを有する。エンドエフェクターに第４のモータを接続することができ、３つのモータのみでは不可能な何らかの例外的な動作を可能とする。

本明細書で使用するように、「デュアルスカラアーム」は、共通の駆動部に随意的に接続されている２つのスカラアーム（２つの３リンク又は４リンクスカラアーム（一般的にＡ及びＢと示される）のような）の組み合わせを含む。実施形態では、２つのスカラアームは、互いに完全に独立し、又は共通のリンク部材L1を共有する。通常、独立したデュアルスカラアームに対する駆動部は、L1-Aに接続されているもの、L1-Bに接続されているもの、アームＡのベルトシステムに接続されているもの、アームＢのベルトシステムに接続されているもの、共通Ｚ（昇降）モータの５つのモータを有する。通常、従属的なデュアルスカラアームに対する駆動部は、アームＡ及びＢ双方に対する共通共用リンクL1を有し、一般に、共通リンクL1に接続されているもの、アームＡに対するベルトシステムに接続されているもの、アームＢに対するベルトシステムに接続されているもの、共通のＺ（昇降）モータの４つのモータを含む。

本明細書で使用するように、「４リンクスカラアーム」は、L1、L2、L3、エンドエフェクターの４つの部材を有するアームを含む。４リンクスカラアームに対する駆動部は、L1に接続されているもの、L2及びL3に接続されているベルトシステムに対するもの、エンドエフェクターに対するもの、Ｚモータの４つのモータを有する。実施形態では、３つのモータのみが必要とされ、それらは、L1に接続されているもの、L2、L3、エンドエフェクターに接続されているベルトシステムに接続されているもの、Ｚモータである。

本明細書で使用するように、「フロッグレッグ型アーム」は、L1A、L1B、L2A、L3B、エンドエフェクターの５つの部材を有するアームを含む。フロッグレッグアームに対する駆動部は、ギアなどを利用してL1Bに機械的に接続されているL1Aに接続されているもの、全体のアームアセンブリを回転するタレットに接続されているもの、Ｚモータの３つのモータを有する。実施形態では、駆動部は３つのモータを含み、それらは、L1Aに接続されているもの、L1Bに接続されているもの、Ｚモータであり、モータ間の連携によって、所望の動作が達成される。

本明細書で使用されるように、「デュアルフロッグレッグ型アーム」は、L1A、L1B、L2A-1、L2A-2、L2B-1、L2B-2、２つのエンドエフェクターの８つの部材を有するアームを含む。第２のリンク部材L2A-1及びL2B-1は単一のフロッグレッグ型アームを形成し、第２のリンク部材L2A-2及びL2B-2もまた単一のフロッグレッグ型アームを形成し、これらは反対方向に対向する。デュアルフロッグアームに対する駆動部を、単一のフロッグアームに対するものと同様とすることができる。

本明細書で使用するように、「リープフロッグレッグ型アーム」は、L1A、L1B、L2A-1、L2A-2、L2B-1、L2B-2、２つのエンドエフェクターの８つの部材を有するアームを含む。第１のリンク部材L1A及びL1Bはそれぞれ、その遠位端部ではなく、実質上その中央にモータの１つが接続されている。第２のリンク部材L2A-1及びL2B-1は単一のフロッグレッグ型アームを形成し、第２のリンク部L2A-2及びL2B-2もまた単一のフロッグレッグ型アームを形成し、これらは反対方向に対向する。デュアルフロッグアームに対する駆動部を、単一のフロッグアームに対するものと同様とすることができる。

本明細者で参照した全ての特許、特許出願、他の文献は、参照することにより、その内容を全て本明細書に組み入れることとする。

図１は、種々の製造装置形式に対する装置構成1000を示す。各形式の製造装置は、化学気相成長工程、エッチング工程などのような種々の工程の間に、半導体ウェハのような品物を処理する。半導体製造工程は、通常、粒子及び揮発性有機化合物のような汚染物に対して極めて敏感であるため、概して、特定の工程に対して充てられる１つ又はそれ以上の工程において、その工程は真空の環境下で行われる。半導体ウェハは、種々の工程の間を、処理システムによって移動され、チップのような最終製品に製造される。処理システムに対して種々の構造1000が存在する。一般的なシステムはクラスターツール1002であり、処理モジュールがロボットアームのような中央の処理システムの周囲に放射状に配置されている。他の実施形態では、実施形態1004のように、処理システムが品物を水平に回転させる。各形式のツールの重要な側面は、「設置面積」又は装置が半導体製造設備において占める面積である。より大きな設置面積は、製造設備において複数の機械装置に対応してより大きな空間を必要とする。また概して、より大きな設置面積は、より大きな真空システムに対する必要性と関係し、その寸法が増大するにつれ、コストが大幅に増加する。構成1004は、「回転盆」設備において品物を回転させる。1006の構成は、品物を処理モジュールに入れたり出したりして移動し、処理モジュールは隣同士に配置されている。構成1008では、中央のロボットが並んだ２つのウェハを処理する点で異なるが、1002と同様の、処理モジュールがクラスター状に位置付けられている。それらの各システムは、クラスターツールと多くの課題を共有し、その課題には、１つのウェハが所与の工程モジュールに入り、他のウェハが出る際に、相当に交換時間が遅れ、しかもシステムを介してますます多くのウェハが移動されると、所与の工程モジュールの真空の環境の清浄度を維持することがかなり困難であるということを含む。

図２は、半導体製造工程において品物を処理する従来のクラスター形式の構成2000を示す。ロボットアーム2004は、そのロボットアーム2004の周囲にクラスター状に位置付けられている種々の工程モジュール2002の間で、ウェハのような品物を移動する。大気基板処理ミニエンバイロメントチャンバ2008は、装置によって処理される材料を受容し、処理が完了したならば、材料を保持する。さらなる工程モジュール2002を付加することの困難さに注意されたい。もう一つのモジュール2002を適合させる可能性があるが、実際的な構成は５つの工程モジュール2002に制限されている。６番目のモジュールを付加することは、装置の有用性、特にロボットアーム2004に影響を与える。

図３Ａ及び３Ｂは、クラスターツールモジュール、大気ミニエンバイロメント処理チャンバ、真空処理チャンバ、真空に基づく製造工程に対する柔軟な構成システムからの他のコンポーネント3000を示す。所望の工程技術の製造を容易にするために、異なるモジュールをともに組み立てることもできる。例えば所定のチップが、異なる工程モジュールにおいて、異なる化学成分（例えば窒化チタン、タングステンなど）を化学気相成長させる必要があり、さらに他の工程モジュールにおいてエッチングする必要があることもある。異なる工程モジュールにおける一連の工程は独自の最終製品を作り出す。半導体成分の複雑さが増すことから判断すると、製造業者がより多くの工程モジュールを付加することができる柔軟な構成を有することがしばしば望まれる。しかしながら、上記のようなクラスターツールは空間的に制限され、したがってより多くの工程モジュールを付加することが不可能であり、これはより複雑な半導体ウェハを完成するために、第２のクラスターツールに製造を移動することが必要であることを意味する。図３Ａ及び３Ｂに示すように、クラスターツールは、段階的に真空が遮断されている２つの工程モジュール3002、３つの工程モジュール3004、４つの工程モジュール3006、５つの工程モジュール3008、3010、６つの工程モジュール3012を備えている構成を含む。他のコンポーネントを装置に接続して設けることができる。

図４は、製造工程において、品物を処理する線形加工構成4000の高レベルのコンポーネントを示す。この構成は、直線的に配列されている２つ又はそれ以上の静止ロボット4002を利用する。ロボット4002は、システムの底部に取り付け、又はチャンバの蓋部から下方につり下げ、あるいは同時に底部に取り付け、つり下げることができる。線形システムは、ロボットの周囲で真空チャンバ4012を利用する。システムは、それぞれが直線的に配列されているそれぞれのロボットを含む真空チャンバ4012を備えている複数の接続された真空チャンバ4012からなる。実施形態では、単一の制御器を、構成の１つ又はそれ以上の部分を処理するように調整することができる。実施形態では、真空チャンバ4012の部分が伸張可能であり、すなわち製造業者は、付加的な部分/チャンバ4012を容易に加えることができ、したがってクラスター構成よりも一層容易に工程能力を加えることができる。各部分は独立したロボット駆動部4004及びアーム4002を利用するため、付加的な部分したがってロボットが付加された場合、依然として高い処理能力が維持される。それに反して、クラスターツールでは、製造業者が工程チャンバ2002を付加すると、システムは単一のロボットに対する負荷を増大させ、ロボットが双腕を備えている場合でさえも、結局、ロボットの速度が律速因子となる。実施形態では、システムは、単一の駆動部に付加的なロボットアームを加えることによって、この問題を解決する。他の製造業者は、デュアルスカラ又は双対フロッグレッグのような２つの完全に独立したアームを備えている四軸ロボットを利用している。本明細書で開示する線形システムは、各部分4012がロボットを含んでいるので、各部分4012がクラスターツールよりも材料をより多く移送することができ、ロボットの能力による制限を受けない。

実施形態では、システムのコンポーネントを、実施形態において、コンポーネントのそれぞれを制御する中央制御器とすることができるソフトウェア制御器によって制御することができる。実施形態では、コンポーネントは、ソフトウェアの制御下で、リンク可能な処理システムを形成し、ソフトウェアは各ロボットを制御して材料を他のロボットに、又は次のロボットによって取り上げられるバッファ内に渡す。実施形態では、ソフトウェア制御システムは、そのコンポーネントがシステムに接続されると、工程モジュール又はロボットのような新しいコンポーネントの付加を認識することができ、USB、イーサネット、ファイヤーワイヤー、ブルートゥース、802.11a、802.11a、802.11g又は他のネットワークのようなネットワークにわたってコンポーネントが認識される。このような実施形態では、次のロボット、工程モジュール、他のコンポーネントが接続されるや否や、ウェハのような処理される材料の流れに対するソフトウェアスケジューラは、材料がシステム内の新しいリンクにわたって送られるように、自動的に認識することができる。実施形態では、ソフトウェアスケジューラは、ニューラルネットに基づき、又は規則に基づくスケジューラとすることができる。実施形態では、工程モジュールは、ソフトウェア制御器が接続されている新たな工程モジュール、ロボット、他のコンポーネントを識別するように、そのようなネットワークにわたって、それら自身を識別することができる。新たな工程モジュールが空のファセットに接続されると、システムはそれを認識し、材料処理の流れの中に予定を入れることができる。

実施形態では、ソフトウェアシステムは、ユーザがシステムのシミュレーションを実行することを可能にするインタフェースを含む。インタフェースは、ユーザに種々のリンク、ロボットアーム、他のコンポーネントの相対的配置及び連結を示し、ユーザが、相対的配置を最適化し（種々のコンポーネントを介して材料の流れを移動させ、工程モジュールを移動させ、ロボットを移動させ、などのようにして）、どのような相対的配置を供給者から購入するかが決定される。実施形態では、インタフェースをウェブインターフェースとすることができる。

本明細書で開示する方法及びシステムは、ロボット駆動部の間に最適なバッファステーション4010を利用することが可能である。ロボットは互いに対して直接渡すことができるが、これは技術的に最適化することがより困難であり、また２つのロボットを占有し、それらの双方が同時に渡すことを可能としなくてはならないため、ロボットの準備ができると、他のロボットが取り上げることが可能な、ロボットの間のダミー位置4010に配置される場合よりも一層制限される。またバッファ4010は、システムが両方のロボットを利用可能とするために待機する必要がないため、より高い処理能力を可能とする。さらにまたバッファ4010は、加熱、冷却、位置合わせ、検査、計測、試験、清浄のようなウェハにいくつかの細かな工程を実施するのに好機をもたらす。

実施形態では、本明細書に開示する方法及びシステムは、ロボット領域/部分4012の間に随意的な真空遮断弁4006を利用する。各部分4012は、他の部分4012から完全に分離可能である。ロボットが、その部分4012内で極清浄であり敏感な材料（例えばウェハ）を処理する場合に、さらにシステムの残りの部分からその部分4012を分離することによって、清浄な部分4012に対する汚染された部分4012からの二次汚染を防ぐことができる。また製造業者は、さらに、異なる圧力で、部分4012を動作させることができる。製造業者は、真空度を段階的にすることができ、機械装置内の真空がさらに上がる。部分4012間に真空遮断弁4006を利用することの大きな利点は、極微に清浄なウェハ（清浄ステップの後に生成され、工程モジュールの間で、周囲環境からの汚染のない移送を必要とする）を処理することが、システムの他の一部において材料又はウェハからの気体放出なしに、分離されているチャンバ部分4012に入ることを可能とすることにある。

実施形態において、ロボット間の真空の遮断は、バッファモジュール4010、ミニ工程モジュール、検査モジュール4010を利用することのように、ロボット間の材料バッファリングとして可能である。

図５は、図４と同様の線形構成を備えているような線形加工システム4000の平面図である。

ロボットの異なる形状が半導体製造装置内で利用可能であり、図４又及び５と関連して開示するような線形加工機械装置又はクラスターツールのどちらかである。

図６は、３リンクスカラアーム6002及び４リンクスカラアーム6004を示す。３リンク又は４リンクアーム6002、6004は、ロボット駆動部によって駆動される。３リンクアーム6002は一般的に業界で使用されている。３リンクスカラアーム6002が利用される場合、システムは、束縛に対する到達距離の比が非常によいわけではなく、最適化されていない。したがって真空チャンバはより大型化される必要があり、真空チャンバの寸法とともにコストが格段に上昇するので、３リンクスカラアーム6002を有することによって、システムのコストが増大し得る。またシステムの全設置面積が、４リンクスカラアーム6004よりも小さい。場合によって、製造業者は工程モジュール内で大きく深く渡すことを望むことがあり、４リンクアーム6004は、その束縛比をさらに大きく越えて到達する。これはいくつかの半導体製造装置材料協会標準ではない工程モジュールにおいて利点を有する。また製造業者が部分間の大きな距離の範囲にわたることを望む場合に利点を有する。

４リンクアーム6004は、３リンクスカラアーム6002よりも一層小さな束縛比をもって折り畳まれて有利であるが、同じ束縛直径に対して従来の３リンクスカラ6002よりもさらに遠くまで到達する。システムの上部に取り付けられている第２の４リンクアーム6004と第２の駆動部を有することができることの組み合わせにおいて、工程モジュールにおいて高速の材料交換が可能となる。４リンクスカラアーム6004を、例えば図示するような静止駆動部の上部に、又は回転運動を伝達し、アームもしくはベルトを作動する移動カートの上部に取り付けることができる。どちらの場合にも、４リンクアームは、随意的に第２の４リンクアーム6004とともに、開口の端部に衝突させることなく、小さな開口を通過させることができる小型で遠くまで到達するアームを提供することができる。

図７は、４リンクスカラアーム7004の到達距離及び束縛の特徴を示す。実施形態において、４リンクスカラアーム7004のリンクの長さは、いくつかの他のシステムのような束縛に対する到達距離の比の最適化によって制約されない。束縛に対する到達距離の比の最適化は、長すぎる第２のアーム部材につながる。そのアームが、実際的な採用束縛直径の近くに位置付けられているスロット弁を通過する場合、第２のアーム部材はスロット弁内側端部に衝突することとなる。したがって第２（及び第３）のリンクは、アームが通過するように設計されているスロット弁との衝突を回避することに基づいて寸法決めされている。これは結果として、L1、L2、L3の間で非常に異なる比を生じる。L2の長さは、Ｌ3の長さを束縛する、最適なアーム長さに対する方程式は、繰り返し解の影響を受ける四次方程式である。

図８は、制御器8004、駆動部/モータ8008、アーム8010、エンドエフェクター8012、処理される材料8014を含むロボットシステム8002に対する高レベルのコンポーネントを示す。

図９は、処理システムで利用されるロボットアームシステムに対するデュアルアーム9002構成のコンポーネントを示す。一方のアームが底部9004に取り付けられ、他方のアームが上部9008に取り付けられている。実施形態では、双方とも４リンクスカラアームである。上部に第２のアームを取り付けることが有利である。いくつかの他のシステムでは、アームがチャンバの上部を介して取り付けられている駆動部に接続されているが、上方及び下方の駆動部は、通常、機械的に結合されている。実施形態では、図４及び５に関連して開示する線形システムの２つの駆動部間で機械的な接続はなく、代わりに、２つのアーム調整（衝突を防止する）がソフトウェアシステム又は制御器においてなされる。処理量の理由に対して必要であるならば、第２の（上部）アーム9008を、随意的に含むことができる。

他の特徴は、従来のスカラアームと同様に、２つのみのモータにあり、４リンクアームを駆動するのに必要とされる。アーム内のベルトは平行を維持する。平行又は他の協調運動は、例えばベルトの代わりに平行な棒を利用して達成することもできる。一般的に、２つのモータのみを利用することによって、コストにおける相当の利点がもたらされる。同時に、３つのモータは、最後の（L4）リンクを独立して操作することができるが、しかしながら付加的なベルト、ベアリング、連結部、シャフト、モータによりシステムはより高価になる。さらに、余分なベルトは、アーム機構に相当な厚みを付加し、アームが（半導体製造装置材料協会標準の）スロット弁を通過することを困難にする。また一般的に、より少ないモータを利用することによって、関連する制御ソフトウェアが単純になる。

本明細書で開示する４リンクスカラアームの他の特徴は、リスト部が中心線からずれていることにある。理想的なシステムは、上部取り付け9008、及び底部9004取り付け４リンクアームを有するが、アーム部材の垂直方向の配列は、製造業者が半導体製造装置材料協会標準にしたがわなければならないのであれば、順守することが困難である。一言でいえば、これらの標準は寸法を特定し、工程モジュール内にスロット弁4006を介して必要なものを到達させる。またウェハが運ばれる中心線上のレベルを特定する。多くの存在する工程モジュールが、この標準に適合している。適合しないシステムでは、開口の寸法が、わずかに異なるとともに移送平面を画定するが、スロット弁4006が非常に小さな形状をなす。半導体製造装置材料協会標準の寸法制限は、アームの非常に小型のパッケージを要求する。ずれたリスト部を利用することによって、上部9008及び底部9004のアームを互いに接近させることができ、それらがスロット弁9006を通過することを容易にする。リスト部がずれていない場合には、アームはさらに垂直方向で離れて支持されていることが必要であり、駆動部が垂直方向でより移動する必要があるために、ウェハの交換により多くの時間がかかる。上部アームの提案される設計は、リスト部のずれを必要としないが、リスト部のずれは、システムの回転半径を有利に減少させ、干渉が生じないようなより良好な機械的なアームの配置をもたらす。

図10は、４リンクスカラアーム6004の到達距離及び束縛の可能性を示す。

図11は、４リンクスカラアーム6004の干渉特性1102を示す。リスト部のずれは、他の仕方で可能であるよりも、より小さな空間でアームを折り畳むことに役立つ。

図12は、４リンクスカラアーム6004の一組のデュアルアームの側面図を示す。特に上部アームのパッケージの制限のために、いくつかの独自の特徴を有するアームを構成する必要がある。実施形態では、一方のリンクが、縮む際に、他方のアームリンクの切欠部に部分的に入る。ベルトを、一方のベルトが切欠の上方12004に、他方のベルトが切欠の下方12008にあるように、単一のベルトではなく二重に配置することができる。これが４リンクアームであるという事実と独立している１つの解法は、L3及びL4が内側に折り畳み可能であるように、L1に垂直方向の隙間を持たせ、L2をわずかに下側12002にすることである。下げられたL2は、L3及びL4が正確な移送平面に達することを可能とし、よりよい束縛比を可能とする。移送平面の画定のために、L2を下げることが必要とされる。

図13は、ベルト及びリンク装置の組み合わせを利用する実施形態を示す。L1 13002及びL3 13006を介した伝達動作は、単一のベルト又は二重のベルト配列のどちらかによって達成することができる。対照的に、L2における動作伝達は、機械的なリンク装置（細長い薄板）13010によって達成される。このような配列の利点は、アームアセンブリの垂直方向の寸法を低減させる閉鎖継ぎ手を利用して、半導体製造装置材料協会標準のスロット弁を介してアームが通過することをより容易にすることにある。

図14は、線形構成14000を有する処理システムに対する外部帰路システムを示す。帰路機構は、随意的に線形真空チャンバの上部に配置される。従来の真空処理システムでは、帰路経路はしばしば往路経路と同じ領域を介している。これは、二次汚染の可能性を広げ、この二次汚染は、処理ステップ介して移動する清浄なウェハが、未だ清浄されていない汚染されたウェハからシステムに進入する残渣によって汚染を受ける際に発生する。またロボット4002に対して、入れる材料及び出る材料を処理することが必要とされ、真空の環境を制御することが困難になる。後部に真空システムが存在し、後部の上部のウェハを前部へ空気のトンネル14012内を移動させることにより、空気の戻りによって装置を比較的安価にすることができ、空気の戻りによって、出る材料を処理するのに真空が必要とされないので、真空のロボット4002の制限が解かれ、空気の戻りは、進入領域の外に清浄な仕上げられた材料を保持することができ、したがって二次汚染の危険性を低下させることができるといった、いくつかの相当な利点が存在する。後部に小さなロードロック14010を採用することによって、いくらかのコストが付加され、空気のトンネル14012とすることができ、真空度及び二次汚染がそれほど重要ではなく、短いシステムにおいては、空気の戻りがわずかな量であるが、多くの一体化された工程ステップを備えている長いシステムにおいては、上記の空気の戻りのシステムは相当に有益である。また戻りシステムを真空の戻りとすることができるが、装置はより高価になり、より複雑になる。いくつかの実施形態では、図14に示すように、ロードロック14010を線形システムの端部に配置することができるが、ロードロック14010をシステムの中間のような他の場所に配置することもできることが理解されなければならない。このような実施形態では、製造される品物は、空気の戻りの中にシステムから出るように、システム内のそのような他の箇所においてシステムに入り又はシステムから出る。出口点が中間にあるシステムの利点は、部分的にシステムが故障した場合、材料又はウェハを再生させることができることにある。入り口点が中間にあるシステムの利点は、ウェハをシステムの複数の箇所に挿入することができ、工程の流れをより一層柔軟なものとすることができることにある。実際には、入り口点又は出口点が中間にあるシステムは、中間に位置するシステムによってともに接続されている２つの機械装置のように機能し、フロントエンドモジュールの位置を効果的に排除することができる。図14の実施形態及びそれに続く図面はまっすぐな線形システムであるが、線形システムを曲線のある、すなわちシステムを、Ｕ字型、Ｖ字型、Ｓ字型、それらを組み合わせた形状、他の曲線のある経路の湾曲部を有するようにしてもよく、製造装置の配列に適合するように、製造業者が望む何らかの形式とすることができることにも理解されたい。それぞれの場合において、随意的に、システムは入り口点とその入り口点から真っ直ぐな（随意的には真っ直ぐな線でないが）出口点とを含む。随意的には、空気の戻りは、出口点から入り口点に品物を戻す。随意的には、システムは１つよりも多い出口点を含むことがある。各場合において、本明細書で説明するロボットアームは、他の線形システムの持つ問題を示すことなく、真っ直ぐな品物の効果的な移動を支援することができる。図14Ａは、Ｕ字型線形システムの例示を示す。

さらに図14を参照すると、仕上げられたウェハがシステムの前部に素早く戻ることができるように、しかし空のキャリア14008が、装填されたキャリアのまさに移動した場所に配置可能であるように、システムの実施形態は、デュアルキャリア機構14008を利用する。実施形態では、空気の戻りは、Ｎ枚のウェハを含むキャリア14088を特徴としている。Ｎ枚というのは、要求される処理能力及びコストによって最適化される。実施形態では、空気の戻りの機構は、装填されたキャリア14018が真空ロードロック14010から移動すると、新たな空のキャリア14008が直ちに適所に配置され、ロードロック14010が真空引きされ、さらなる材料が受容されるように、空のキャリア14008を含む。実施形態では、空気の戻りの機構は、ウェハをシステムの前部へ移動させることができる。引き渡し場所において、垂直リフト14004が使用されて、キャリアは、EFEM（フロントエンドモジュール装置）のロボットが到達可能な平面にまで下がる。ロードロック位置（単数又は複数）では、垂直リフト14004は、ロードロックから空のキャリア14008を取るように下がる。

実施形態では、空気の戻りの機構は、最後の部分で、ロードロック14010の位置の後部に確実に位置する空のキャリア14008に対する格納領域14014を特徴とする。これの理由は、ロードロック14010がキャリアを解放すると、把持部14004がキャリア14018を把持し、わずかに前部へ移動することによる。把持部14004は、さらに、装填されたキャリア14018を解放し、遡って移動し、空のキャリア14008を回収し、それをロードロック14010の適所に配置する。この時点で、ロードロック14010は真空引きされる。さらに把持部14004は、装填されたキャリア14018に戻り、システムの前部に遡ってそれを移動させる。キャリア14018がEFEMによって空にされると、把持部は次のサイクルに対して待機する一番後ろに戻る。

また把持部の垂直方向の運動を利用するのではなく、ロードロックにリフトを置くことが可能であるが、これはよりコストがかかる。またこれはわずかに柔軟性に欠ける。製造業者はいくつかの場所でキャリア14018を垂直方向に移動することを望むことがあるが、製造業者は１つのみの垂直機構を必要とするので、把持部1404にそれを置くことにより一層経済的となる。

図15は、図14の処理システムに対する外部帰路システムの特定の付加的な詳細を示す。

図16は、図14の処理システムに対する外部帰路システムの付加的な詳細を示す。

図17は、図14の帰路トンネル14012の出力キャリア14018の動作を示す。

図18は、図14の帰路システム14012の空のキャリアの処理を示す。

図19は、図14の帰路トンネル14012の空のキャリア14008のロードロック14010の位置に入る動作を示す。

図20は、図14の帰路システムにおける下げられて真空引きされた空のキャリア14008及び把持部14004の動作を示す。

図21は、図14の帰路システム14012において、装填されたキャリア14018が空になった際に、材料を受容する空のキャリア14008を示す。

図22は、図14の帰路システム14012において、保持位置に達し、新たな帰路サイクルを開始する空のキャリア14008を示す。

図23は、線形構成において、デュアルアームロボットアームシステム23002及び帰路システムを備えている製造工程に関する処理設備に対する構成を示す。

図24は、本発明の処理方法及びシステムに対する全体のシステム構成の代替的な実施形態を示す。

図25は、従来のクラスターシステム25004と比べた線形システム25002の設置面積の比較を示す。線形システム25002の場合、製造業者は、システムの処理能力に影響を与えることなく、付加的なモジュールにより機械装置を容易に伸張可能であることに注意されたい。

図26は、本発明の実施形態による処理システムにおいて、必要以上に大きい工程モジュール26002を配置されている線形構成を示す。

図27は、本発明の実施形態による処理システムに対する後部出口構成を示す。

図28は、本発明の種々の実施形態による線形処理システムを使用する製造設備に関する種々の可能な配置を示す。

図29は、本発明の実施形態を示し、ロボット29002が複数の駆動部29004及び/又は複数の制御器29008を含んでいる。実施形態において、制御器29008は複数の駆動部29004とともに、スロット弁、真空ゲージのような他の周辺装置を制御し、したがってロボット29002を、複数の駆動部29004を備えている１つの制御器29008又は複数の駆動部29004を備えている複数の制御器29008とすることができる。

図30は、本発明の実施形態に関連する移送平面30002及びスロット弁30004の特徴を示す。

図31は、ウェハを心出しする転倒式把持部31002を示す。図32に示す受動的心出し把持部32002を越える転倒式把持部31002の利点は、タンブラー31004とウェハ31008の背面との間に比較的わずかな動きしか生じないことにある。タンブラー31004は、ウェハ31008を徐々に動かし、エンドエフェクター上で心出しし、ウェハは下方に移動され、両側を支持される。真空環境であるような特定の製造工程では、ウェハが心出しされることが望まれることがある。ロボットアームの端部でエンドエフェクターを使用する際、処理の間、ウェハの両端を支持することができるので、転倒式把持部3100によって、非常に脆いウェハ31008の処理が可能となる。

図32は、ウェハ31008を処理する受動的心出しエンドエフェクター32002を示す。一般的に、エンドエフェクターが持ち上がる（又はウェハ31008が下がる）と、ウェハ3108はわずかに中心を外れる。これにより、ウェハ31008は傾斜部をわずかに下がり、切欠32004内に落ち込む。これにより、ウェハ31008は、急に落ち又は移動することとなり、それによって粒子を生じることがある。

本明細書で開示する方法及びシステムは、製造工程の間、材料又は品物の処理において多くの利点を提供する。他のものの中で、ロボットの間の真空の遮断が可能であるとともに、ロボット間で材料を一時的に保持することが可能である。製造業者は、真空部を介することなく、システムの上部を介して仕上げられたウェハを戻すことができ、これは、必要とされる処理ステップの半分のみを要求し、仕上げられた材料と仕上げられていない材料の間での二次汚染を排除することができ、既存のクリーンルーム設計と依然として適合するといった非常に多くの利点となり得る。製造業者が、比較的汚れているウェハをシステムに入れる際、通常、工程の最初のステップで清浄されるのであるが、製造業者は、そのウェハを機械装置の残りの部分から分離することを望んでいる。これは、仕上げられた又は部分的に仕上げられた材料を、機械装置の清浄部分から離しておけるという利点となる。

他の利点が本明細書で開示する方法及びシステムによってもたらされる。デュアルアーム（上部に取り付けられ、底部に取り付けられている）を協調的な仕方で動作させ、非常に素早く材料の交換を行うことができる。正確なアーム設計（３リンク、４リンク、その他）に関わらず、底部のアームに機械的に接続されていない蓋部にアームを取り付けることは有利である。本明細書で提供する４リンクスカラアームのリンク長は、スロット弁とチャンバ半径の機構的な制限によって画定される従来のアームと異なり、非常に有利である。また本明細書で開示する４リンクスカラアームは、Ｚモータに加えて３つのモータではなく、Ｚモータとともにリンクに対する２つのモータを利用することができるという利点を有する。

材料が後部から出る線形真空システムは相当の利点をもたらし得る。他の実施は、２つの開口壁を介して設置されている入力システム及び出力システムの双方を有することがある。

また本明細書で開示する４リンクスカラアームによって、上部ロボット駆動部に関して、リンクL2内及びリンクL2上にL3を回転させることができる。誤ったリンク長を有するために、既存の種類の４リンクスカラアーム又は３リンクスカラでは、これは容易に実施されない。

キャリアに対する把持部及び線形システム内での複数のキャリアの位置は、また、線形製造構成の材料処理において、相当な利益をもたらす。把持部及び/又は後部ロードロックにおいて垂直な運動を含むことによって、同様に利益がもたらされる。

本発明を特定の好適な実施形態に関連して記載したが、当業者は、本明細書を包含する他の実施形態を認識するであろう。

図33は、中間入り口点を含む製造設備を図解する。一実施形態では、製造設備は、ウェハを出し入れ可能な中途ロードロック33002を含む。二重の加工能力（例えば、それぞれの後ろに２つの機械装置が接続されているが、１つのEFEMを使用することしか必要としない）をもたらす加工設備を提供することを含むこのようなシステムには、相当な利点がある。実施形態では、空気の戻りのシステム14012は、また、新たなウェハ31008を中間点33022に搬送し、そこでウェハ31008を入れることができる。

図34は、中間入り口点33002を備えている幾つかの製造設備の平面図を図解している。また図面は、中間入り口点の効果的な機能を組み合わせてEFEM34002の１つを如何に排除するかを図解している。

図35は、一連のセンサ35002を含む製造設備を図解する。多くの製造設備において、そのようなセンサ35002は、材料35014がロボットアーム35018上に依然として存在するか否かを検出するのに一般に使用される。一般に、そのようなセンサ35002を、各真空チャンバ4012の入り口点及び出口点に配置することができる。そのようなセンサ35002は垂直な光ビームからなり、放射体及び検出器を使用するか、あるいは放射体/検出器の組み合わせ及び反射体を使用するかのどちらかである。真空処理設備においては、ロボットステーションのトレーニングは、一般に、ロボットアーム及び材料の位置を視認し、材料35014が正しい位置に配置されることを確実とするようにロボットの位置を調節する熟練オペレータによって達成される。しかしながらそれらの位置は観察することが困難であり、視差及び他の光学的な問題が、ロボットシステムを正確にトレーニングする際の重要な障害を示す。したがってトレーニングの手順は、何時間もの装置の停止時間を消費することがある。

幾つかの自動トレーニングアプリケーションが開発されているが、それらは壁又は端部のような物理的な障害物の中にロボットアームを通すことを含む。この取り組みは、障害物にロボットを物理的に接触させることによってロボット又は障害物のどちらかに損傷を与える危険があり、例えば多くのロボットエンドエフェクターは壊れやすいが非常に高いウェハ温度に耐えるセラミック材料を使用して構成されている。同様に、多くの工程モジュールの内側は、非常に脆く、容易に損傷される物体からなる。さらにウェハ31008のような特定の材料がロボットエンドエフェクターに存在する場合に、自動トレーニング手順を採用することはできない。さらに、障害物の中を通すことによって生じるアーム上の上方向又は下方向の力を検出することがより一層困難であるために、垂直位置の決定はさらに困難である。

本明細書で記載するシステムでは、一連のセンサ35002-350010は水平センサ35004-35010及び垂直センサ35002を含む。センサ35002-350010を組み合わせることによって、例えば遮断される光ビームによって、ロボットエンドエフェクター、アーム、処理物の検出が可能となる。垂直センサ35002を、ロボットアーム35018が縮まった位置にあるときに、ウェハ31008の領域のわずか外側に位置決めすることができる。またもしくは代わりに、ロボットが完全に縮んだ際に、ウェハによって覆われ、入り口開口の前で心出しされているウェハの範囲内の点35012のような位置に、垂直センサ35002を位置決めすることができる。この位置では、周囲のモジュールからウェハ31008を首尾よく取り上げたということを、センサはロボットの制御器に伝えることができる。

また水平センサ35004-35010を有利に使用することができる。真空クラスターツールでは、水平センサは、真空チャンバの大きな直径のために、時に実際的ではなく、水平センサの位置合わせはより複雑となる。上記したシステムにおいては、チャンバの寸法は相当に縮小され、したがって１つ又はそれ以上の水平センサ35004-35010を含むことが実際的である。

図36は、チャンバ（36002、36008）を直接横切るような水平センサ35010及び垂直センサ35002、及び/又は真空システム内に配置されている通し鏡36006の他の可能な配置を図解する。

図37は、ロボットアームが完全に縮んだ際、ウェハ37001の半径のわずかに外側にセンサ35002を位置付けることが有利にできることを図解する。縮む動作の間、センサ35002は、点「ａ」37002においてウェハ37001の前縁を検出し、点「ｂ」37004において後縁を検出する。この結果、ウェハ37001が首尾よく取り出されたことが示されるが、ロボット駆動部に存在するエンコーダ、レゾルバ、他の位置決め要素にセンサ35002の信号を結びつけることによって、エンドエフェクターに対してウェハが心出しされているかを計算することもできる。線分「ａ-ｂ」37002、37004の中点は、ウェハ37001が円形形状であるため、エンドエフェクターの中心に対応する。ウェハ37001がエンドエフェクター上で滑るならば、食い違った長さの測定値が、滑りの程度を示すこととなる。

加えて、その後の回転及び移動の間、第２の線分「ｃ-ｄ」37008、37010は、ウェハ37001の端部がセンサを通過した際に検出される。再度、「ｃ」37008及び「ｄ」37010の間の中点はエンドエフェクターの中心と一致し、ウェハの心出しの測定又は確認を可能とする。

上記方法によって、ロボットは、ウェハ37001を検出するとともに、ウェハ37001がエンドエフェクター上の予期された位置からずれているかを判定することができる。

水平センサと垂直センサ35002-35010の組み合わせによって、システムは非接触法を利用して非常に迅速にトレーニングされ、ロボットアーム及びエンドエフェクターを機械的な接触を必要とすることなく、光学的に検出することが可能となる。さらに光ビームは、実時間ウェハ37001処理の間、全てのウェハ37001が処理されて移動する間、ウェハ37001が正しい位置にあるかを検証するのに利用可能である。

図38は、２つの回転軸38020、38018と、垂直（Ｚ）軸38004を備えている従来の真空駆動部を図解する。ベローズ38016によって、垂直なＺ軸38002の運動が可能となる。ベローズ18016の底部に固定されている薄い金属製のシリンダ38024は、モータの回転子38010及び固定子38014の間に真空の障壁をもたらす。この配列は、電線や貫通端子、エンコーダ、信号LEDやピックアップ38008、ベアリング38012、磁石38006の多くのコンポーネントを真空内に配置することを要求する。磁石38006、ベアリング38012、電線やコネクタ、エンコーダは、真空の環境に存在する残余の処理用ガスの影響を受けることがある。さらにシリンダ38024の底部に捕捉されたガスを取り除くことは困難であり、ガスは、真空引きされると、渦巻き状の経路38022にしたがう。

図39は、本明細書で開示するシステムとともに利用可能な真空ロボット駆動部を図解する。回転駆動力は、２つのモータカートリッジによってもたらされる。各カートリッジは、積分エンコーダ39008、ベアリング39018、磁石39020を有する。幾つかの又は全てのコンポーネントを、真空の環境外に配置することができる。同心のデュアルシャフト回転シールユニット39016は、例えばリップシール又は磁性流体シールを利用して回転運動に対する真空遮断をもたらす。この取り組みは、真空システムの内側のコンポーネントの数を減少させる。またこれにより、モータ39004、39006及びエンコーダ39008は、真空を破ることなく動作可能であり、したがって駆動ユニットの有用性が増大する。

図40は、真空の環境内に材料を入れるための積層真空ロードロック4008、40004を示す。真空システム内にウェハ31008を持ち込む際の１つの制限要素は、ロードロックが高真空にまで真空引きされるその速度にある。ロードロックのポンプによる排気が速すぎるならば、ロードロックのチャンバ内で空気の凝縮が発生し、ウェハ31008の表面上に核発生が結果生じ、それによって粒子が結果生じて、装置の性能を不良とし、低下させることとなる。クラスターツールは、それぞれが交互に真空引きされる並んだ２つのロードロックを使用する。各ロードロックのポンプによる排気速度は、したがってより遅く、結果としてシステムの性能を改善する。垂直に積層されている２つのロードロック408、40004の場合には、装置の設置面積は非常に小さく食い止められるが、より遅いポンプによる排気速度の利点を維持することができる。実施形態では、ロードロック40004を随意的に加えることができる。実施形態では、ロボットアーム4004、40006のそれぞれが２つのロードロック408、40004のどちらか一方に接近することができる。実施形態では、残る引き渡しモジュール7008を単一平面の引き渡しモジュールとすることができる。

図40Ｂは、他のロードロック配列を示す。この図では、ウェハ31008は、システムのどちらかの側の２つの平面において、入り又は出ることが可能であるが、システムの残る部分は共有平面にしたがう。

図41は、積層ロードロック4008、40004の先の原理が、２つの工程モジュール41006、41008を積層させることによって工程を通して如何に実施可能であるかを詳細に示す。このようなモジュールは半導体製造装置材料協会標準に適合しないが、このような構成は、装置の設置面積及び処理能力において相当な利益をもたらす。

図42は、２つの処理平面4008、40004、4010、42004を備えているシステムを示し、ウェハは上部リンク40006又は底部リンク4004のどちらかを利用して、モジュール間を独立して移送される。随意的に、各処理平面は２つのロードロックを有し、上記した低下した真空引き速度の利点をもたらす。したがって４つの入力ロードロック、２つの処理平面、随意的に４つの出力ロードロックを備えているシステムがまた、付加的なロードロック及び処理平面を備えているシステムであるように、本明細書でもたらされる説明によって予期される。

図43は、図42のシステムの平面図を示す。

図44は、ウェハのような特別な試験用機器を搭載した物体44014を示す。１つ又はそれ以上のセンサ44010がその物体44014と一体化され、その物体44014の周囲の環境因子を検出することができる。センサ44010は、容量性、光学、磁気近接センサのような近接センサを含む。センサ44010は、電池電源を利用して、802.11b標準に合致する信号のような無線周波数信号又は他のセンサ信号を受信機44004に送信する増幅器/送信機44012に接続されている。

多くの場合、機器及びセンサと通信し、電力を送るのに必要とされる電線が、適切なロボットの運動又はロボットが進む環境に干渉するので、ロボットをトレーニングするのに利用される物体44014上に機具類を配置することは困難であるか又は不可能である。物体に対して無線接続を使用することによって、物体に電線を取り付けることによる問題を解決することができる。

物体44014は、異なる形式の数多くのセンサを異なる有利な幾何学的パターンで備え付けることができる。本例示では、センサ１〜６（44010）が、目標物体44008の半径に等しい半径で配列されている。実施形態では、これらのセンサは近接センサである。例えばセンサ１〜６であるセンサ44010からの過渡信号を比較することによって、物体44014が正しい配向で目標44008に接近しているかを判定することができる。目標44008が正しく接近していない場合には、２つのセンサ44010のうちの１つが、早尚なトリガを示す。複数のセンサ44010を監視することによって、引き渡しに影響が及ぶ前に、物体44010が目標44008の上方で正しく心出しされているかをシステムは判定することができる。センサ44010を、例えば効率的な信号解析又は他の何らかの制約にしたがう任意のパターンで配列することができる。また無線周波数の信号は、真空の環境において有利に動作する。

図45は、目標44008に試験用機器を搭載した物体44014を非接触式に方向付ける仕方を示す図44のシステムの側面図を示す。センサ44010は、温度のような目標44008の特性を測定する以外のセンサを含むことがある。

図46は、１つ又はそれ以上のセンサを備えている無線周波数通信を示す。無線周波数センサ信号44016は、真空内のアンテナ46002に送信される。波長の適切な選択が、全金属真空容器とともに信号の伝搬を改善する。外部の受信機及び制御器と無線で通信するセンサを利用することは、相当な利点をもたらす。例えば、この技術は、目標の中心を探すような操作に対して必要とされる時間を低減し、センサ（単数又は複数）からの情報を使用してオペレータに視覚的なフィードバックを提供し、又はロボットアームを利用して自動的に特定の操作に対してセンサからの情報を使用することができる。これにより、減圧及び焼き出し（湿気又は水蒸気を追い出すための）のようなチャンバ内部を調整するステップが消費する時間及びコストを回避することができる。

図47は、ロボットの動作の関数として複数のセンサから44010の出力を図解する。ロボットが目標44008の上を移動すると、移動は結果として、例えば、センサが近接センサである場合には、目標44008からの距離についての情報をセンサにもたらす。信号は、独立して又は集合的に解析され、センサに対する目標44008に関する位置を判定することができる。配置又は形状を、目標44008に物理的に接触させることなく、異なる２つの方向でセンサ（単数又は複数）を移動させ、センサの信号を監視することによって異なる方向で決定することができる。

図48は、真空システムにウェハ48008を挿入し、真空システムから取り出す技術を示す。一組の加熱要素48002、48004、48006のような１つ又はそれ以上の加熱要素を、独立して又は組み合わせて使用して、チャンバ4008及び基板材料48008を加熱し、50℃〜400℃又はそれ以上に温度を上昇させる。開始温度のこの上昇は、さもなければチャンバ内の圧力が低下する際に発生する凝縮を軽減し、より素早いポンプによる排気手順を可能とし、真空を生成する。加熱されたウェハ48008がロボットアーム4002によりロードロック4008に移動され、ウェハは棚部48004、4806よりも相当に熱く、したがって棚部48004、48006は接触しているウェハを冷却する。加熱電源は、棚部及び/又はウェハに対して所望の温度が維持されるように、棚部48004、4806に供給される熱を調節する。棚部48004、48006に対して好適な材料を選択することにより、システムの加熱出力を交換する迅速な反応が結果生じ、例えばチャンバ4008のポンプによる排気の間、より高い温度に設定し、チャンバ4008のガス抜きの間、より低い温度に設定するという、異なる状態に対して異なる温度を設定することが結果可能となる。

ウェハ48008を予熱することによって、工程時間を減少させながら、凝縮及び粒子を減少させることができる。同時にウェハ4808は、システムを出る際、熱すぎ、したがって安全面で危険であり、又はプラスチックのような処理及び支持材料を溶かす。約80℃〜100℃の内側温度と、約50℃又はそれ未満の外側温度が、例えば一般的な気遣いに適合する。

図49は、ロボットエンドエフェクター49002を図解する。ロボットエンドエフェクター49002は、１つ又はそれ以上の軸に沿って不均一な厚みを有するようにテーパが付けられている。例えばロボットエンドエフェクター49002は、側方から、又は上方から見た場合に、テーパが付けられている。テーパはエフェクター49002に沿った共振を軽減する。同時に、比較的細い断面輪郭（側方から見た場合）はウェハ間でより巧みに扱うことを容易にする。横から見たテーパは、研削又は機械加工することにより達成され、あるいはテーパの付いたエフェクター49002の鋳込工程により達成される。アルミニウムシリコンカーバイド（AlSiC9）のような材料は、この形状に鋳込むのに有利であり、その後の機械加工又は他の仕上げステップを排除することができる。鋳込工程は、ウェハ支持材料49004が鋳込工程の間、型内に鋳込まれ、したがって物理的な組立を必要とするコンポーネントの数を減少させることができる点でさらなる利点がもたらされる。

図50に示すように、同様の技術をロボットアーム部分50002、50004に適用することができる。同じ減衰効果が、上述のように、アーム部分50002、50004における共振の減衰を達成する。テーパの付いた形状を、公知の種々の工程を利用して達成することができ、結果得られるロボットアーム部分全体で、より素早い移動及びより正確な制御が可能となる。

図51は、５つのモータ51014を使用する独立デュアルスカラアームを示す。各下側のアーム51002及び51008は、モータ51014により独立して作動可能である。アームは、遠位端において上部アーム51004及び51010に接続されている。この配列は、比較的小さな半径の縮んだ状態をもたらすが、幾分制限された伸張した状態を与える。

図52は、４つのモータ52010を使用する従属デュアルスカラアームを示す。リンク52002及び52004は、エンドエフェクター52006及び52008に対して共通である。下部アーム52002の伸張動作の間、所望のエフェクター（すなわち52008）が工程モジュール内に伸張し、動作していないエンドエフェクター（すなわち52006）が工程モジュールから離れて位置するような仕方で、モータ52010はエンドエフェクター52006及び52008を制御する。

図53は、フロッグレッグ型ロボットアームを示す。このアームは、本明細書で開示する種々の実施形態と一緒に利用することができ、一連のこのようなアームにおいて、アームからアームへと、半導体ウェハのような加工中の製品を受け渡すことを可能とし、半導体工程モジュール間で加工中の製品を移動させることができる。
図54は、本明細書において記載する線形のアームからアームへのシステムの１つのような平面的なロボットシステムにおいて使用可能な双対フロッグレッグアームを示す。

図55Ａは、カート55004に取り付けられている本明細書において記載するような４リンクスカラアームを図解する。このようなカートは、案内レール又は磁気浮揚トラック55008により、システムの内側又は外側のモータ55002によって駆動されて直線的に移動する。４リンクスカラアームは、３リンクスカラアームよりも小さな引き込み半径で折り畳むことができ、アームが通過する開口と衝突することを回避しながら、工程モジュールのような周囲のモジュール内へのより長い伸展を達成することができる点で有利である。反転されたカート55006を、カート55004上で基板を通過させるのに使用することができる。

図55Ｂは、図55Ａに記述するシステムの平面図を示す。

図56は、独立デュアルスカラロボットアーム及び単一スカラロボットアームの組み合わせを利用する本明細書に記載されている線形システムを図解する。このようなシステムは、４リンクスカラアームロボットシステムを使用するシステムのように小型ではない。

図57は、４リンクスカラロボットアームを使用する垂直積層処理システムの例示であり、アームは任意の又は全ての周囲工程モジュール5002に到達可能である。上部平面において、おおよそ45度、工程モジュールを回転させ、下部平面のチャンバ57002に上部平面のコンポーネントを取り付けることにより、上部及び下部のそれぞれの工程モジュールは、幾つかの接近手段に対して曝された状態を維持し、ポンプ、電極、ガス配管などのようなコンポーネントを取り付けることができる。提案されている配列は、非常に小型化された空間において、７つの工程モジュール5002の組み合わせを可能とする。

図58Ａは、図57の変形を図解し、システムの底部平面58002が本明細書に記載されている複数のロボットシステムを含み、上部平面のシステム58004が、主システムの軸に対して45度の角度方向付けられている工程モジュール5002を使用する。提案されている配列は、非常に小型化された空間において、９つの工程モジュール5002の組み合わせを可能とする。

図58Ｂは、システムから半導体ウェハのような基板を取り出すための後部出口ロードロック設備を利用する図58Ａの変形を図解する。

図59Ａは、大型基板加工モジュール59004に適応する線形処理システムを示し、接近手段59002の機能をさらに可能とし、同時に２つの標準の寸法の工程モジュール5002に対する場所を依然として提供している。

図59Ｂは、４つの大型工程モジュール59004に適応するシステム配列及び標準の寸法の工程モジュール59002を例示し、工程モジュールの内側に対する接近手段を依然として機能させることができる。

図60は、ロボット駆動部コンポーネントの実質上同じ側にアームを備えている双対フロッグレッグ型ロボットを示す。下部アーム60002は、二組の上部アーム60004を支持し、モータ組54010に機械的に結合されている。

幾つかの例示的な実施形態を記述してきたが、当業者には、種々の代替、変更、改善が容易に行えることが明らかである。そのような代替、変更、改善は、本開示の一部をなし、本発明の精神及び範囲内にあることが意図されている。本明細書で示す幾つかの例は、機能及び構造的な構成要素の特定の組み合わせを伴うが、それらの機能及び構成要素が、同じ又は異なる目的を達成するために、本発明の他のやり方で組み合わせることが可能であることを理解されなければならない。特に一実施形態に関連して議論した作用、構成要素、特徴を、他の実施形態における同様の又は他の役割から排除することを意図していない。したがって先の説明及び添付の図面は、例示のみを目的としており、制限することを意図したものではない。

種々の製造装置形式に対する装置構成を示す図である。 半導体製造工程において品物を処理するための従来のクラスター形式の構成を示す図である。 ２つから６つの間の工程モジュールに適応する一連のクラスター形式のシステムを示す図である。 ２つから６つの間の工程モジュールに適応する一連のクラスター形式のシステムを示す図である。 製造工程において品物を処理する線形加工構成の高度なコンポーネントを示す図である。 図４と同様の構成を備えている線形加工システムの平面図である。 ３リンクスカラアーム及び４リンクスカラアームを示す図である。 スカラアームの到達距離及び束縛の特性を示す図である。 ロボットシステムに対する高度なコンポーネントを示す図である。 処理システムで利用されるロボットアームシステムに対するデュアルアーム構成のコンポーネントを示す図である。 ４リンクスカラアームの到達距離及び束縛性能を示す図である。 ４リンクスカラアームの干渉特性を示す図である。 伝達機構としてベルトを利用する一組のデュアルアーム４リンクスカラアームの側面を示す図である。 伝達機構として細長い薄板を利用する一組のデュアルアーム４リンクスカラアームの側面を示す図である。 線形構成を有する処理システムに対する外部帰路システムを示す図である。 線形処理システムに対するＵ字型構成を示す図である。 図１４に示す処理システムに対する外部帰路システムの特定の詳細を示す図である。 図１４の処理システムに対する外部帰路システムの付加的な詳細を示す図である。 図１４の帰路システムにおける出力キャリアの動作を示す図である。 図１４の帰路システムにおける空のキャリアの処理を示す図である。 図１４の帰路システム内での空のキャリアロードロック位置内への動作を示す図である。 下方に下げられて排気された空のキャリア及び、図１４の帰路システムにおける把持部の動作を示す図である。 図１４の帰路システムにおいて装填されたキャリアが空になり、材料を受容する空のキャリアを示す図である。 図１４の帰路システムにおいて新たな戻りサイクルが開始され、保持位置に移動された空のキャリアを示す図である。 線形構成において、デュアルアームロボットアーム及び帰路システムを備えている製造工程に対する処理設備に関する構成を示す図である。 本発明の処理方法及びシステムに対する全システムの構成の代替的な実施形態を示す図である。 従来のクラスターシステムと比べた線形システムの設置面積の比較を示す図である。 本発明の実施形態による処理システムにおける必要以上に大きい工程モジュールを備えて配置されている線形構成を示す図である。 本発明の実施形態による処理システムに対する後部出口構成を示す図である。 本発明の種々の実施形態による線形処理システムを実施する製造設備に対する可能な種々の配置を示す図である。 ロボットが複数の駆動部及び/又は複数の制御器を含む本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態に関する移送平面及びスロット弁の特性を示す図である。 ウェハを心出しする転倒式把持部を示す図である。 ウェハを心出しする受動的な滑り傾斜部を示す図である。 中間入り口設備を含む製造設備を説明する図である。 中間入り口設備を含む製造設備の上方から見た図である。 本発明の実施形態によるロボットアームの位置及び材料を検出するための光学センサの配置を含む製造設備を説明する図である。 光ビーム経路及び代替的なビーム経路を示す断面における製造設備を説明する図である。 光学センサを利用してロボットアームによって処理される材料の中心が如何に判定されるかを説明する図である。 従来の３軸ロボット真空駆動構成を示す図である。 本発明の実施形態による新規な３軸ロボット真空駆動構成を示す図である。 本発明の実施形態による垂直に配列されているロードロックアセンブリを説明する図である。 本発明の実施形態によるウェハ製造設備の両側で垂直に配列されているロードロックアセンブリを説明する図である。 本発明の実施形態による垂直に配列されているロードロック及び垂直積層工程モジュールを示す図である。 本発明の実施形態による垂直積層工程モジュールを備えている線形配列２平面処理構成の断面を示す図である。 図４２の処理配列の平面図である。 本発明の実施形態による、目標に物体が近接することを検出するセンサを備えているロボットアーム上の試験用機器を搭載した物体を示す図である。 目標上方のセンサの動作によって、ロボットアームが障害物に関連してその位置を如何に検出可能であるかを説明する図である。 試験用機器を搭載した物体が、真空の環境において無線周波数の通信を利用して、中央制御器に対して位置を如何に通信するかを示す図である。 位置の関数として一連のセンサの出力を説明する図である。 本発明の実施形態による、加熱要素が物体の熱処理用ロードロック内で如何に位置決めされているかを説明する図である。 内部の能動振動モードが低減される二次元でテーパが付けられているエンドエフェクターを示す図である。 ロボット平面アームに対するロボットアーム要素に付けられている垂直方向のテーパが、垂直積層高さに相当な影響を与えることなく、如何にアームセット内の振動を低減するのに利用可能であるかを示す図である。 独立したデュアルスカラロボットアームを説明する図である。 従属式のデュアルスカラロボットアームを説明する図である。 フロッグレッグ型ロボットアームを説明する図である。 デュアルフロッグレッグ型ロボットアームを説明する図である。 移動可能なカートに取り付けられている４リンクスカラアームと、裏返しの移動可能なカートに取り付けられている４リンクスカラアームとを説明する図である。 図５５Ａの平面図である。 実質上直線の軸に沿ってウェハを引き渡すために、３リンク単一又はデュアルスカラアームロボットシステムを利用することを説明する図である。 上部及び下部工程モジュールがロボットアームの垂直軸を利用して接近可能である２平面真空処理ロボットシステムを説明する図である。 ２平面の一方において、実質上直線の軸に沿って基板が引き渡される２平面加工設備を示す図である。 基板がシステムの後部から取り出される図５８Ａの変形を説明する図である。 実質上直線の軸に沿う非常に大きな加工モジュールに適合する製造設備を示す図である。工程モジュールの内側に接近可能であるように機能空間が提供されている。 ４つの大きな工程モジュールと１つの小さな工程モジュールに対するより小型の配列を説明する図である。 システムの同じ側に基板を備えているデュアルフロッグレッグ型ロボットマニピュレーターを説明する図である。

Claims (47)

1. 半導体処理方法であって、
   真空に基づく処理システムの軸に沿って複数のロボットアーム及び複数の加工モジュールを位置決めし、加工中の製品が、前記真空に基づく処理システムの対向端部において出し入れされ、
   前記複数のロボットアームの第１のものから前記複数のロボットアームの第２のものに前記加工中の製品を直接又は間接で引き渡すことにより、複数の加工モジュール間で前記加工中の製品を移動させ、
   前記真空に基づく処理システムが、前記真空に基づく処理システムの前記対向端部間に設置され、かつ前記真空に基づく処理システムのロード及びアンロードステーションに接続される中間入り口ロードロックを含み、前記真空に基づく処理システムの真空雰囲気へその真空雰囲気の外部の雰囲気から前記加工中の製品を移動させ、前記真空に基づく処理システムの真空雰囲気からその真空雰囲気の外部の雰囲気へ前記加工中の製品を移動させ、前記中間入り口ロードロックを介して前記真空に基づく処理システムへの及び前記真空に基づく処理システムからの前記加工中の製品が出入りすることを可能にすることからなる方法。
2. 前記処理システムが線形処理システムである請求項１記載の方法。
3. 前記線形処理システムが空気に基づく帰路システムを有する請求項２記載の方法。
4. 少なくとも２つの引き渡し点がそれぞれのロボットアーム間に存在する請求項１記載の方法。
5. 前記ロボットアームが少なくとも１つの４リンクスカラアームを含む請求項１記載の方法。
6. 前記ロボットアームが、垂直に対向する少なくとも一対のスカラアームを含む請求項１記載の方法。
7. 前記加工中の製品が工程モジュール間の通路内を移動する請求項１記載の方法。
8. 前記通路が前記工程モジュールから分離している請求項７記載の方法。
9. 前記ロボットアームが、前記処理システム内で垂直方向に加工中の製品を移動するような機能を含む請求項１記載の方法。
10. 前記処理システムが、前記ロボットアームによって使用可能となる垂直積層工程モジュールを含む請求項９記載の方法。
11. 前記処理システムが、前記ロボットアームによって使用可能となる垂直積層ロードロックを含む請求項９記載の方法。
12. 前記軸が直線である請求項１記載の方法。
13. 前記軸が曲線をなす請求項１記載の方法。
14. 前記軸が実質上Ｕ字形を形成する請求項１記載の方法。
15. 前記複数のロボットアームが少なくとも１つのスカラアームを含む請求項１記載の方法。
16. 前記複数のロボットアームが少なくとも１つの４リンクスカラアームを含む請求項１記載の方法。
17. 前記複数のロボットアームが少なくとも１つの３リンクスカラアームを含む請求項１記載の方法。
18. 前記複数のロボットアームが少なくとも１つのフロッグレッグロボットアームを含む請求項１記載の方法。
19. 前記複数のロボットアームが少なくとも１つのデュアルスカラアームを含む請求項１記載の方法。
20. 前記複数のロボットアームが少なくとも１つのデュアルフロッグアームを含む請求項１記載の方法。
21. 前記複数のロボットアームが、複数のリンク、駆動設備、該リンク間のカプラーを有する左右相称のアームを含む請求項１記載の方法。
22. 前記複数のロボットアームが対をなすロボットアームとして設けられ、各ロボットアーム対が垂直に配列されている２つのアームを含む請求項１記載の方法。
23. 半導体処理システムであって、
    真空に基づく処理システムの軸に沿って配列されている複数の加工モジュールと、該真空に基づく処理システムが、当該真空に基づく処理システムの対向端部に加工中の製品の入り口と加工中の製品の出口とを有し、
    前記複数のロボットアームの第１のものから前記複数のロボットアームの少なくとも第２のものに加工中の製品を直接又は間接で引き渡すことにより、複数の加工モジュール間で加工中の製品を移動させる複数のロボットアームと、
    前記加工中の製品の入り口と前記加工中の製品の出口との間に設置され、かつ前記真空に基づく処理システムのロード及びアンロードステーションに接続されている中間入り口ロードロックとを含み、該中間入り口ロードロックが、前記真空に基づく処理システムの真空雰囲気へその真空雰囲気の外部の雰囲気から前記加工中の製品を移動させ、前記真空に基づく処理システムの真空雰囲気からその真空雰囲気の外部の雰囲気へ前記加工中の製品を移動させ、前記中間入り口ロードロックを介して前記真空に基づく処理システムへの及び前記真空に基づく処理システムからの前記加工中の製品が出入りすることを可能にするように構成されているシステム。
24. 前記処理システムが線形処理システムである請求項２３記載のシステム。
25. 前記線形処理システムが空気に基づく帰路システムを有する請求項２４記載のシステム。
26. 少なくとも２つの引き渡し点がそれぞれのロボットアーム間に存在する請求項２３記載のシステム。
27. 前記ロボットアームが少なくとも１つの４リンクスカラアームを含む請求項２３記載のシステム。
28. 前記ロボットアームが、垂直に対向する少なくとも一対のスカラアームを含む請求項２３記載のシステム。
29. 前記加工中の製品が工程モジュール間の通路内を移動する請求項２３記載のシステム。
30. 前記通路が前記工程モジュールから分離している請求項２９記載のシステム。
31. 前記ロボットアームが、前記処理システム内で垂直方向に加工中の製品を移動するような機能を含む請求項２３記載のシステム。
32. 前記処理システムが、前記ロボットアームによって使用可能となる垂直積層工程モジュールを含む請求項３１記載のシステム。
33. 前記処理システムが、前記ロボットアームによって使用可能となる垂直積層ロードロックを含む請求項３１記載のシステム。
34. 材料を処理する方法であって、
    複数の４リンクスカラロボットアームを設け、
    前記複数の４リンクスカラロボットアームを、工程モジュールを有する真空処理システム内に配置し、それによって前記４リンクスカラロボットアームが、前記工程モジュール間の前記真空処理システム内でアームからアームへ材料を直接又は間接で手渡すことができ、
    前記処理方法が装填端部及び出口端部を含み、該出口端部が前記装填端部から遠位にあり、ロードロック設備が前記装填端部と出口端部との間に配置され、かつ前記真空に基づく処理システムのロード及びアンロードステーションに接続され、前記真空に基づく処理システムの真空雰囲気へその真空雰囲気の外部の雰囲気から加工中の製品を移動させ、前記真空に基づく処理システムの真空雰囲気からその真空雰囲気の外部の雰囲気へ前記加工中の製品を移動させ、前記ロードロック設備を介して前記真空に基づく処理システムへの及び前記真空に基づく処理システムからの前記加工中の製品が出入りすることを可能にする方法。
35. 前記処理方法が線形である請求項３４記載の方法。
36. 前記処理方法が空気に基づく帰路システムを備えている真空に基づくものである請求項３４記載の方法。
37. 前記４リンクスカラロボットアームが、前記真空に基づく処理システムのスロット弁との干渉が妨げられるように構成されている請求項３４記載の方法。
38. 前記処理方法が、垂直に配置されているデュアル４リンクスカラロボットアームを含む請求項３４記載の方法。
39. 前記処理方法が、半導体製造工程に関する複数の工程モジュールを含む請求項３４記載の方法。
40. 前記工程モジュールの少なくとも２つが、前記材料処理方法の線形方向に対して異なる垂直位置に配置されている請求項３４記載の方法。
41. 前記材料処理方法が、装填するための伸張したロードロック設備を含む請求項３４記載の方法。
42. 前記ロボットアームが処理の前記線形方向に対して垂直な垂直方向に移動するような機能を含み、それによって１つのロボットアームが異なる平面内に配置されている工程モジュールを使用可能とする請求項３４記載の方法。
43. 前記処理が複数の平面内で行われる請求項３４記載の方法。
44. 前記処理が前記線形方向に対して変則的な角度をもって配置されている工程モジュールを含む請求項３４記載の方法。
45. 前記変則的な角度が90度から180度の間にある請求項４４記載の方法。
46. 少なくとも１つの工程モジュールが必要以上に大きな工程モジュールである請求項３４記載の方法。
47. 前記必要以上に大きな工程モジュールが、当該工程モジュールの上部を介して接近できるような回転蓋部を含む請求項４６記載の方法。

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