JP5340359B2 - ウェハ移送用高速交換ステーション - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載の少なくとも１つのディスク様の部材を交換するための装置、および請求項１４で請求したようなウェハを移送するための方法、および請求項１６で定義したような、請求項１５の方法を実施するためのハンドリング・ラインに関する。

ウェハを受入れおよび移送するための装置は、当技術分野で公知である。たとえば、ロボット・ハンドラが、材料、たとえば半導体ウェハをウェハ製造プロセスの異なるステージ間で移動させるために、通常使用されている。この点で、ロボット・ハンドラは、クラスタ・ツール内のプラズマ・エッチ・ステーションから被着ステーションへ、または製造ステーションから検査ステーションまたは測定ツールへ、ウェハを移動させるために使用され、そこで、ウェハがチャック上に配置される。この種のハンドリング・システムでは、スループットは、測定ツールがロボット・ハンドラによって渡される材料を待機しなければならない時間に強く依存する。

典型的なウェハ・ハンドリング・システムの移送またはハンドリングのシナリオは、以下の通りである。
ａ）ハンドリング・システム、通常ワン・アーム・ロボット・ハンドラが、新しいウェハを取る。
ｂ）ハンドリング・システムが、ウェハをたとえば測定ツール内へ移送するために、ウェハを移送位置に移動させて、ロードする。
ｃ）ウェハが移送位置または通常ロード位置と同じであるアンロード位置に戻された後、ウェハが、処理または測定するためにツール内へ移動される。
ｄ）ハンドリング・システム、すなわちロボット・ハンドラが、ウェハを取り上げて、ウェハを次の位置へアンロードする。
サイクルはステップａ）から開始する。

測定ツール内でウェハが処理されている間、ハンドリング・システムまたはロボットは待機している、または異なる作業を行っている。しかし、異なる作業を行わない場合、ハンドリング・システムは、ウェハなしでの運動を行わなければならない。しかし、このことは非効率的であり、スループットを制限する移送システムのボトル・ネックを形成する。

いわゆるデュアル・アームまたはパドル・ロボットを採用することによって、この問題が解決されるかもしれない。デュアル・アーム・ロボットは、２つのウェハを同時に扱うことができるからである。しかし、このようなハンドリング・システムは、アームがロボットの走査半径を増加させるため、大きなフットプリントを有する。このことは、所望のステーションでウェハを交換するために水平方向に空間が必要であることによって生じる。

また、ウェハの生産のために通常必要とされるクリーン・ルーム環境の空間は、希少資源である。したがって、ハンドリング・システムのフットプリントの増加は、生産コストをかなり上昇させる。また、これらの種類のロボットは、扱いがより複雑であり、これらの購入価格は高い。

したがって、一方で、スループットを増加させ、他方で、必要な空間消費および追加のフットプリントをそれぞれ最小化する解決法が必要とされている。

これらおよびその他の欠点が、大きなフットプリントを有する複雑なハンドリング・システムを使用することを回避し、それにもかかわらずスループットをかなり増加させることができる、ハンドリング・システムの一部としての装置を提供するという、本発明の目的に至った。

本発明の解決法は、請求項１に記載の装置の提供によって得られる。
さらなる有利な発展形態は、各従属請求項の一部である。

ここまでで、一般に、本発明は、ディスク様の部材を受入れおよび保持するための少なくとも２つのトング様のアームと、前記アームを駆動するように構成された駆動機構とを備える、少なくとも１つのディスク様の部材、たとえばウェハを交換するための装置であって、前記機構が、前記アームの第１および第２の運動を提供するように構成され、前記第１の運動が、前記アームの上側位置から下側位置へのまたはその逆の鉛直方向を向いた運動を含み、前記第２の運動が、前記アームの水平方向を向いたトング様の運動を含む装置である。

本発明の装置は、たとえば、有利なことに、１つのアーム・ハンドリング・システムおよび、ディスク部材またはウェハを、たとえば検査ステーション内に移送する移動システムのチャックのロード位置に対して、一直線にまたは一列に間単に配置することができる。この点で、本発明の装置は、ハンドリング・システムから、駆動機構によって駆動されるそのトング様のアームによってディスク様の部材を受入れ、保持または格納することができ、ディスク様の部材またはウェハを本発明の装置のアーム内に配置した後、アンロードされたハンドリング・システムが、たとえばチャックから、検査ステーションから出てくる別のウェハを取り出すことができる。これらの工程が完成される場合、本発明の装置は、格納されたウェハを、そのトング様のアームによって、検査ステーション内に移送されるロード位置またはチャック上に、移送または配置または交換するために大いに有利である。もちろん、ここで説明したサイクルは、他の方式でも回転する。したがって、本発明の装置が適用された場合、ウェハなしでのハンドリング・システムのいかなる運動も回避することができる。

本発明によると、ディスク様の部材という用語は、その意味において、本発明の装置を用いて交換または移送することができる、または本発明のプロセス内で使用されるように構成されたいかなる種類の部材も含んでいることを強調すべきである。したがって、本発明の意味においては、ディスク様の部材は、たとえば、ウェハのように丸くても、またはプレートのように矩形であっても、またはいかなる適切な形状であってもよい。

本発明の有利なさらなる発展形態によると、トング様のアームの運動を制御または支配するレバー装置および／またはスピンドル手段が、設けられている。すなわち、レバー装置および／またはスピンドル手段は、本発明の駆動機構とともに、トング様のアームの１つの保持位置への、および１つの解放位置への、およびその逆の移動を少なくとも保証する。保持位置は、この位置で、アームがディスク様の部材またはウェハを受入れおよび／または保持する準備ができており、解放位置ではアームが、ディスク様の部材がアームによって投入または排出することができるように開放されることを特徴とする。それによって、特に、アームが、ディスク様の部材またはウェハを投入または把持する場合、アームとディスク様の部材の間の距離は、それぞれ、ディスク様の部材に損傷がないように保証される。

本発明の装置の追加の有利なさらなる発展形態によると、駆動装置は、上昇装置およびマニピュレータ駆動部に分離されている。マニピュレータ駆動部は、アームに平面内のトング様の運動を行わせる。一方、上昇装置は、アームおよび／またはマニピュレータを上下に、すなわち、アームのトング様の運動の平面に対して好ましくは垂直な方向に動かす。有利なことには、両方の運動、およびしたがって両方の装置は独立に制御することができる。

また、本発明の別の好ましい実施形態によると、駆動機構またはマニピュレータ駆動部が、アームを２つの異なる保持位置に、および保持位置に対応する２つの解放位置に移動させる機能を備えることが提供される。この種の機能は、異なる種類のディスク様の部材、たとえば異なる直径を有するウェハのために本発明の装置を使用する可能性を与える。現時点では、本発明の装置は、２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径を有するウェハの占有のためにたとえば使用することができる。

これに関連して、本発明は、アームの一部である延長部材を備え、このことは、フィード開口またはアームの間の距離を柔軟に調節することを有利には可能にする。このことは、２つまたは３つの異なる直径だけでなく、すべての種類の直径のディスクを交換するために本発明の装置を使用する可能性を開く。

装置が、アームがディスク様の部材を把持することを助ける把持手段を備える場合、本発明の装置をさらに積極的に発展させる本発明の別の構造要素が与えられる。把持手段は、本発明の装置またはトング様のアームによって保持または把持されるとき、ディスク様の部材の縁部と接触する。その目的のために、有利なことには、把持手段は、前記把持されるディスク様の部材の半径または直径または円周に適応された少なくとも１つの溝付きの円形リング・セクションを備える。

コンパクトなアセンブリを提供するために、本発明の装置は、トング様のアームのための駆動部材の一部が収容される少なくともハウジングを備える。それによって、ディスク部材を把持するために、アームがそれを通って延びている開口が設けられている。有利なことには、さらに、装置およびアームがそれぞれ、フロント・ロードまたはバック・ロードされることを可能にするようにして、アームが形成されることが示されている。前側は、ここでは、アームが延びている側であり、後側は、前側と反対の側である。

本発明のさらなる発展形態によると、本発明の装置または駆動機構は、少なくとも１つの駆動モータを備える。この駆動モータは、一方では、レバー装置および／またはスピンドルを介してトング様のアームの鉛直運動を駆動し、他方で、アームの水平運動をまた駆動する。

大いに有利なことには、本発明によると、本発明の装置はまた、ディスク様の部材を検知するための、すなわち、本発明の装置の内部にディスク様の部材があるかどうかを装置に告知するための、および／またはトング様のアームの位置を検知するためのセンサ手段を備える。後者の目的のために、センサは、たとえば、アームの互いに対する少なくとも２つの異なる相対位置を示すことができるように、アームに関して対にして配置することができる。この点で、センサの一方は、たとえば、各アームの保持位置を示すことができ、他方は、各アームの解放位置を示すことができる。本発明の装置が、異なる直径のディスク様の部材に対する寸法にされている場合、同じことが適用され、各ディスク様の部材に対して、保持および解放位置を、センサの配置を介してまたはセンサの読取りを介して定義することができる。さらに、所定の高さに対するアームの高さを示すセンサを設けることができる。

本発明の別の態様によると、本発明の装置は、好ましくは、アームおよび／またはモータ駆動部などを制御するための制御手段を備える、またはそれと接続可能である。この目的のために、適切なインターフェイスおよび少なくとも１つのマイクロ・コントローラが設けられている。

上記で述べたことに加えて、本発明のさらなる目的は、本発明の装置を使用することによって、複雑なハンドリング・システムを使用することを回避するが、それにもかかわらずスループットをかなり増加させる方法を提供することである。
この問題点の解決法は、請求項１５に請求されたような方法によって示されている。

ここで、上記で説明した装置が、ディスク様の部材を交換するための交換領域内に配置され、その目的のために、第１の位置からの第１の移送手段によって、第１のディスク様の部材が交換領域に移送され、交換領域で、第１のディスク様の部材が本発明の装置内にロードされ、第１のディスク様の部材がロードされた後、またはそれと平行して、またはロードされる前でさえも、第２の移送手段によって、第２のディスク様の部材が交換領域に移送され、第２のディスク様の部材、第１の移送手段がアンロードされた後、第２のディスク様の部材が、第２の移送手段から第１の移送手段へロードされ、第２の移送手段をアンロードした後、本発明の装置によって把持、ロードまたはチャージされた第１のディスク様の部材が、本発明の装置から第２の移送手段へ移送され、これが行われた場合、第２のディスク様の部材を、第２移送手段を用いて第２の位置へ移送することができる、ディスク様の部材、たとえばウェハをハンドリングまたは移送するための方法が定義される。サイクルは再び開始することができる。

本発明のさらに別の目的は、ここに説明した方法を達成するためのハンドリング・ラインを提供することである。本発明のハンドリング・ラインは、本方法を実施するためのそれぞれの手段を備える。このようにして、特に、このハンドリング・ラインは、第１または第２の移送手段のいずれかを代替するためのｘ−ｙステージまたはチャックおよび／またはロボットを備えることができる。

トング様のアームが上側位置にある、本発明による装置の一実施形態の断面図である。 トング様のアームが下降位置にある、図１に示したような断面図である。 ウェハ、アームおよびアームのグリッパを備える図１の底面図である。 ２つのカム・リングを備えるカム・ディスクの上面図である。 図６に記載のカム・ディスクのカム・リングの三次元形状または輪郭形状を示す図である。 アームの位置円を示す図である。 アームの運動フロー・チャートを示す図である。 本発明による別の実施形態の正面透視図である。 図８の実施形態の背面透視図である。 マニピュレータ駆動部が、親ねじおよびトング様のアームをそれぞれ駆動するための１つのアクチュエータのみしか備えないことを除いて、図８と同様であるトング様のアームを伴ったマニピュレータ駆動部の上面概略図である。 マニピュレータ駆動部が、親ねじおよびトング様のアームをそれぞれ駆動するためのマニピュレータ・ベルト駆動アセンブリを備えることを除いて図１０と同様である上面概略図である。 マニピュレータ駆動部が、トング様のアームを駆動するためのギア駆動およびレバー装置を備える本発明の交換装置のマニピュレータ駆動部およびトング様のアームの別の実施形態の上面概略図である。 本発明の装置が最初にフロント・ロードされる場合の、本発明による装置が使用されている場合のハンドリング・プロセスの図である。 本発明の装置が最初にバック・ロードされる場合の、図８のハンドリング・プロセスの図である。

図１および図２は、以下で一般に高速交換ステーション（ＦＳＳ−１）と呼ぶ、本発明の装置のデザインを示している。本発明の高速交換ステーションは、駆動機構１００と、トング様のアーム１０７ａおよび１０７ｂとを備える。駆動機構１００の推進力は、モータ１０１によって供給される。モータ１０１は、ハウジング１０２の最上部部分に固定され、駆動機構１００のハウジング１０２の中央に取り付けられており、カム・プレート１０４を回転させる。ハウジング１０２は、そのシリンダ・ジャケット内に開口１０２ａおよび１０２ｂを有し、開口１０２ａおよび１０２ｂが互いに対向して配置されている円筒形の箱構造を有する。モータ１０１の駆動軸１０１ａは、プレート１０４の取付孔１０４ｃ内に固定されている。ディスクまたはプレート１０４は、ディスク１０４上カム構造１０３ａおよび１０３ｂを反映している高さの、変化のある三次元形状を有する２つの背の高い円またはリング１０４ａおよび１０４ｂを有する（図４も参照）。回転プレート１０４および駆動軸１０１ａは、ハウジング１０２の下側部分すなわち底面の中央でベアリング１０５によって支持されている。ハウジングの内部の中央に配置されて、モータ１０１を収容する空間１１２が設けられている。空間は、モータを包囲する壁１１３によって形成され、ハウジング１０２の上側部分すなわち上部表面とともに、モータの幾何形状、たとえば円筒形に適応されており、上側部分に壁１１３が一体に取り付けられ、そこからハウジングの底部およびプレート１０４へ下向きに延びている。壁１１３は、その内側ではモータ１０１と接触しており、その外側では滑動ベアリング１０６の内側部分にある。この滑動ベアリング１０６の反対側または外側の部分は、カム構造または輪郭部１０３ｂを有する内円１０４ｂ上の２つのローラ１１７ａおよび１１７ｂとともに走行する支持構造１１０（１１０ａおよび１１０ｂ）の開口部の内側にある。この支持構造１１０は、２つのアーム１０７ａおよび１０７ｂを保持している。アーム１０７ａおよび１０７ｂは、矩形の形状であり、それぞれ２つの脚部１１５ａ、１１５ｂおよび１１６ａ、１１６ｂを、すなわち上側脚部１１５ａおよび１１６ａ、および上側脚部１１５ｂおよび１１６ｂを備える。

単純化のために、アーム１０７ａおよび１０７ｂの一方のみの構造および機能をさらに説明する。ここで、アーム１０７ａおよび１０７ｂは、互いに反対すなわち鏡像関係に配置されていることを除いて、同じ構造および機能である。

アーム１０７ａの上側脚部１１５ａは、ハウジング１０２の開口部１０２ａ内に挿入されており、または開口部１０２ａを通って延びており、以下で説明する所定の環境下で上側脚部１１５ａが水平線と保持アーム１１０ａのそれぞれに対するその角度を変化させることを可能にするためのレバー装置を形成するために、支持構造１１０の保持アーム１１０ａの支柱１１４ａに移動可能に取り付けられている。その端部がＦＳＳ−１ハウジング１０２の内側にある上側脚部１１５ａは、その端部に回転自在に固定されているローラ１０８ａを有し、ローラ１０８ａは、回転プレート１０４の第２の三次元形状１０３ａによって支持されている、上側脚部１１５ａ、したがって支持構造アーム１１０ａもまた、ばね１０９ａによって輪郭円１０４ａまたはカム構造１０３ａに下向きに保持されている、または押圧されている。この目的のために、ばね１０９ａは、上側脚部１１５ａおよび輪郭部１０３ａにそれぞれ及ぼされる力に応じて、ローラ１０８ａとベアリング支柱１１４ａの間の点で、上側脚部１１６ａおよびハウジング１０２の底部部分に固定されている。

このようにして、プレート１０４を回転させることによって、支持構造１１０のローラ１１７ａおよび１１７ｂがカム構造１０３ｂの三次元形状を追従し、アーム１０７ａおよび１０７ｂのローラ１０８ａおよび１０８ｂが、カム構造１０３ａの三次元形状を追従することになり、それによって、アーム１０７ａ、１０７ｂがトング様の運動を行う。２つのカム構造１０３ａおよび１０３ｂの２つの輪郭形状の間に違いがあり、このことが、支持構造１１０およびアーム１０７（１０７ａおよび１０７ｂ）の間の相対位置の変化を生じさせる。この点で、図１は、プレート１０４の回転の際、押し上げられる支持構造１１０を示しており、アームはその上側脚部１１５ａおよび１１６ａとともに、同じ高さまで押し上げられる。これは、アームがウェハ１１８を保持することができる、または、ウェハがない場合、ウェハ・ハンドリング・システムのロボット・ハンドラからウェハを受け入れるまたは格納することができる状況である。

図２は、プレート１０４の回転の際、下降する支持構造を示しており、アーム支持部１０３ａもさらに下降する。図２に示すプレート１０４の角度位置では、アーム１０７ａおよび１０７ｂそれぞれのローラ１０８ａおよび１０８ｂが、ローラ１１７ａおよび１１７ｂの高さよりも低い高さに押し下げられ、その結果、アーム１０７ｂの反時計方向の運動およびアーム１０７ａの時計方向の運動が、下降位置でのカム構造の高さの差に依存する所定の角度にまで生じ、それによって、側脚部１１５ｂおよび１１６ｂがトングのアームのように横に押しやられる。この場合、アーム１０７（１０７ａおよび１０７ｂ）は、下降位置へ開放し、ウェハ１１８をチャック１２０へ解放する、またはウェハ１１８をチャック１２０から受け取る。

ウェハを保持するためのアームのグリッパまたは保持ゾーン１１９（１１９ａおよび１１９ｂ）は、２つの円形リングまたはリム・セクション１１９ａおよび１１９ｂから成り、その半径はウェハの半径に適応されている（図３）。図１または２の断面図で見ることができるように、リング・セクション１１９ａおよび１１９ｂが保持溝を備え、溝の断面は「Ｌ」からわずかに外れている。この点で、鉛直部分は、下側部分と９０°よりも大きい角度を成している。このようにして、ウェハを狭窄したり損傷を与えたりすることなく、ウェハを保持ゾーン１１９内に容易に把持することができる。アーム１０７の保持位置では、ウェハは、溝の下側部分に着座しており、溝の鉛直部分または立ち上がり縁部は、運動中、ウェハ１１８を所定の位置、すなわち半径に保持する。このことは、図３でさらに良く見ることができる。ここで、破線は、グリッパまたは保持ゾーンの端部を示している。

ＦＳＳ−１の把持機構は、アーム１０７ａおよび１０７ｂが上昇すなわち保持位置に押し上げられたとき、アーム１０７が十分な幅に開き、十分ゆっくりと閉じ、それによって、グリッパ１１９はウェハに接触することなくウェハを通過させる。

この運動を達成するために、輪郭部またはカム構造１０３ａおよび１０３ｂが、図５に示すように提供される。図５は、輪郭部のリング１０４ａおよび１０４ｂのカム１０３ａおよび１０３ｂの投影図を一部示している（図４）。０°から１０°までは、両方の輪郭部１０３ａ、１０３ｂは、１０ｍｍの高さに安定している。１０°から８０°までは両方の輪郭部は平行に降下し、そのため、図５の投影図では、輪郭部は同一の線である。このようにして、プレートまたはディスク１０４の回転が、アームの開放なしでのアームの下向きの運動に至る（図６ａ、７ａおよび６ｂ、７ｂも参照）。

８０°の後、外側輪郭部１０３ａが内側輪郭部１０３ｂよりも多く降下する、すなわちマイナス２ｍｍまで降下する。したがって、アーム１０７ａおよび１０７ｂは、支柱１１４ａおよび１１４ｂの周りを回転して、グリッパ１１９およびアームをそれぞれ開放する（図６ｃ、７ｃ）。１００°から１７０°まで、両方の輪郭部は、一定の差で平行に移動し、それによってアームは上昇するが、開いたままである（図６ｄ、７ｄ）。１７０°から１８０°までは、外側の輪郭部１０３ａが内側の輪郭１０３ｂと同じ高さに来る。アームは再び閉じる（図６ｅ、７ｅ）。

３６０°までの同じ方向のプレート１０４のさらなる運動が、上記で説明した移送運動を繰り返す。しかし、記載された配置サイクルの代わりに、ディスク１０４の運動が反転した場合、取り上げサイクルは、初期化され、配置サイクルの終了位置で始まり、配置サイクルの開始すなわち上昇位置で終わる。

この機能性はまた、図７ａから７ｅに示されており、アーム１０７（１０７ａおよび１０７ｂ）が最初に１０ｍｍの高さからゼロ・レベル点まで下降して、アーム１０７の最大下降位置を標す。ディスクのさらなる回転によって、アームの開放およびウェハのチャック上への配置に至る。後ろ向きに、すなわち、３６０°位置から１８０°位置へ、または１８０°位置から０°位置へ回転させることによって、ウェハを、チャックから取り上げて上側すなわち格納位置へ運ぶことができる。

このようにして、機能性が、１つのウェハのみを扱うことができるハンドリング・ツールによるチャックでのウェハの高速交換を可能にする。それによって、１つのアームのみを有するロボットが新しいウェハをＦＳＳ−１に配置し、ウェハ保持構造１１９ａおよび１１９ｂの外縁を越えるために高さの高い正確な中央位置へウェハを移動させることによって、ＦＳＳ−１が閉じられる。その後、ロボット（図示せず）がウェハを支持構造上へ下ろし、配置する。ここで、ロボットが古いウェハをチャックから取り上げる。ウェハがチャックから取り外された後、ＦＳＳ１が、図６ａから６ｅまたは７ａから７ｂの順序で動くことによって、ウェハをチャック１２０上に配置する。

ＦＳＳ−１は、次のウェハを受ける準備ができており、高速交換サイクルが、最初から開始することができる。

以下は、本発明の装置のさらなる実施形態ＦＳＳ−２の正面透視図が示されている図８を参照する。図８に示されているＦＳＳ−２は、トング様のアーム２０７（右側アーム２０７ａおよび左側アーム２０７ｂ）と、駆動機構２０１とを備える。アーム２０７のそれぞれは、ガイド部材２０８（２０８ａ右側アームおよび２０８ｂ左側アーム）、延長部材２０９（２０９ａ右側アームおよび２０９ｂ左側アーム）、脚部２１０（２１０ａ右側アームおよび２１０ｂ左側アーム）、グリッパ９９（９９ａ右側アームおよび９９ｂ左側アーム）から成る。駆動機構２０１は、上昇装置２０２とマニピュレータ駆動部２０３とから構成されている。アーム２０７ａ、２０７ｂの適切な制御、支配または駆動をし、それによって、グリッパ９９ａ、９９ｂが、トング様の運動でチャックやロボットなどからウェハを取り上げ、保持および解放することができるようにすることが、マニピュレータ駆動部の目的である。

上昇装置２０２は、アクチュエータ２０５が中央に取り付けられた矩形のベース・プレートを包囲している。ベース・プレート２０４の前端の隅に、ベース・プレート２０４は、ベース・プレート取付用の通し孔を備える。アクチュエータ２０５は、片側にスピンドル２１６を有する線形アクチュエータである。アクチュエータ２０５をベース・プレート２０４上に収容するために、ベース・プレート２０４は、中央に配置された通し孔をさらに備え、それを通ってアクチュエータ・スピンドル２１６が延びている。アーム２０７ａと２０７ｂの運動によって定義された平面図に対して垂直な方向にマニピュレータ駆動部２０３を上昇させることが、上昇装置２０２の機能である。このため、上昇装置２０２は、マニピュレータ駆動部２０３のハウジング２２７の上面にそのスピンドル２１６および線形ガイド２１０（アクチュエータの右側面への線形ガイド２１０ａおよび左側面への線形ガイド２１０ｂ）を介して固定されている。線形ガイド２１０ａ、２１０ｂは、ピン２１２（２１２ａおよび２１２ｂ）（図９）と、上昇運動をガイドするガイド２１１（２１１ａおよび２１１ｂ）から成る。ピン２１２は、線形アクチュエータ２０５に対して対称的に配置されており、それぞれの孔を通って延びている。孔は、ベース・プレート２０４によって構成されている。ピン２１２は、ガイド・クランプ２０６（２０６ａおよび２０６ｂ）によってベース・プレートに取り付けられ、ガイド２１１と協動する。ガイド２１１は、フランジを用いてハウジング２２７の上部表面に固定されている。このようにして、アクチュエータ２０５がケーブル２１４を介しての電流によって適切に荷電されている場合、アクチュエータ２０５は、そのスピンドルとともに、マニピュレータ駆動部２０３のハウジング２２７を上下に動かすことができる。ハウジング２２７の前側の、前面の中央位置で、ホルダ２１３がハウジング２２７に取り付けられており、ウェハ２１５の存在を検知またはチェックする走査センサ２２６を担持している。すなわち、走査センサ２２６は、アーム２０７がウェハを支持しているかどうかを検知する。センサ２２６は、ホルダ２１３の自由端に固定され、それによって、２つの異なる直径、たとえば２００ｍｍと３００ｍｍの、少なくとも１つのウェハまたはディスクを検知することができるように、ホルダはハウジング２２７から延びる。

ここで図９を見ると、図８の交換装置ＦＳＳ−２の後側を見ることができる。ここで、マニピュレータ駆動部のハウジング２２７のバック・プレートが取り外されていることに留意されたい。したがって、図９は、マニピュレータ駆動部２０３の機能要素を自由に示している。この中で、２つの側面を区別することができる。右側の機構は、右側のアーム２０７ａを駆動し、左側の機構は、左側のアーム２０７ｂを駆動する。両方の側の技術的な特徴は同じである。したがって、技術部分についての以下の説明を、右手側のみに限定することにする。右側の駆動機構は、ブラケット２４８ａ（２４８ｂ）によって保持されている、ブラケット・ナット２１９ａ（２１９ｂ）の雌ねじと協動する親ねじ２１８ａ（２１８ｂ）を駆動するモータまたは線形アクチュエータ２１７ａ（２１７ｂ）を備え、それによって、親ねじ２１８ａ（２１８ｂ）の方向の向き（ｓｅｎｓｅ）に応じて、ブラケット・ナット２１９ａが左か右のいずれかに動かされる。親ねじナット２２０ａ（２２０ｂ）は、ブラケット・ナット２１９ａ（２１９ｂ）を固定している。ブラケット・ナット２１９ａ（２１９ｂ）自体は、ガイド部材２０８ａ（２０８ｂ）と結合されている線形スライド２２１ａ（２２１ｂ）と接続されている（図８参照）。線形スライド２２１ａ（２２１ｂ）は、親ねじ２１８ａ（２１８ｂ）と平行な線形ガイド２２２ａ（２２２ｂ）によってガイドされている。２対のリミット・センサ２２３ａ（２２３ｂ）および２２４ａ（２２４ｂ）が、線形スライド２２１ａ（２２１ｂ）のガイド路に沿って配置されている。センサ２２３ａ（２２３ｂ）、２２４ａ（２２４ｂ）は、線形スライド２２１ａ（２２１ｂ）に収容されているフラグ・センサ２２５ａ（２２５ｂ）と相互作用する。第１のセンサのペア２２３ａ（２２３ｂ）は、２００ｍｍウェハを、アームのグリッパ９９ｂによって解放／取上げまたは保持することができるように、ガイド路に沿って配置されている。このことは、ブラケット・ナット２１９ａ（２１９ｂ）およびガイド部材２０８ａ（２０８ｂ）がそれぞれ左側へ動かされた場合（左側のガイド部材２０８ｂが右側に動かされる場合も同様である）、ペア２２３ａ（２２３ｂ）の内側センサ２２３ａ’（２２３ｂ’）が、センサ・フラグ２２５ａ（２２５ｂ）を介して、アーム２０７ａ（２０７ｂ）またはグリッパ９９ａ（９９ｂ）がウェハ２１５を保持するための右位置を有することを示し（図８）、一方、ガイド部材２０８ａ（２０８ｂ）またはグリッパ９９ａ（９９ｂ）が右（左）へ動かされた場合、ペア２２３ａ（２２３ｂ）の外側センサ２２３ａ”（２２３ｂ”）が、フラグ・センサ２２５ａ（２２５ｂ）を介して、ガイド部材２０８ａ（２０８ｂ）またはグリッパ９９ａ（９９ｂ）が、チャック上に残されたまたはチャックから取り上げられる予定のウェハとの干渉がないように十分遠くまで移動し、したがって、いずれの場合にもウェハ２１５の損傷が生じないことを示す。第２のペアのセンサ２２４ａ（２２４ｂ）は、３００ｍｍの直径を有するウェハまたはディスクに対して同じ機能を有する。このようにして、本発明の交換装置は、有利には、異なる直径のディスク様の部材またはウェハを交換する可能性を備える。さらに、マニピュレータ駆動部２０３と上昇装置２０２の間の距離を示す、ハウジング２２７の上板の内側のさらなるセンサまたはリミット・スイッチ２４９が設けられている。

図８および９によるＦＳＳ−２の別の有利な特徴は、本発明の交換装置をフロントならびにバック・ロードにすることができることである。構造的には、これは、アーム２０７ａおよび２０７ｂが、グリッパ９９ａ、９９ｂがハウジング２２７の前側および後側から自由にアクセス可能であるように、マニピュレータ駆動部２０３上に形成され、懸架されることによって提供される。その機能のために、ハウジング２２７のガイド開口を通って延びているガイド部材２０８ａおよび２０８ｂの一部がクランク結合され、脚部２１０ａ、２１０ｂは調節可能な延長部材２０９ａ、ｂに取り付けられ、延長部材２０９ａ、ｂはそれぞれのガイド部材２０８ａ、２０８ｂおよび脚部２１０ａ、２１０ｂと連接し、それによって、グリッパ９９ａ、９９ｂおよび脚部２１０ａ、２１０ｂのハウジング２２７のベース・プレート２５１の外側面に対する偏移が達成される。偏移は、好ましくは１０ｍｍである。

図８または図９には示されていないが、表示された装置はもちろん、装置の運動の遠隔制御のために、それに接続された適切なインターフェイスまたはケーブルも備えている。

図８および９のものと比較した場合、本発明のわずかに異なる実施形態が、図１０に示されている。ここでは、図８または９の右側および左側の２つの親ねじ２１８ａ、２１８ｂおよび、したがってアーム２０７またはグリッパ９９を駆動するために、２つのモータまたは線形アクチュエータ２１７ａ、２１７ｂが使用されているのではなく、１つのアクチュエータ２１７のみが使用されていることに違いがある、図８のトング様のアームを伴ったマニピュレータ駆動部の上面概略図が示されている。しかし、アーム２０７ａおよび２０７ｂのトング様の運動を得るために、親ねじは、好ましくは、異なるねじリードを有する。すなわち、２つの親ねじを、たとえば、右側２１８ａへの左手ねじ、および左側２１８ｂへの右手ねじ、またはその逆にすることができる。もちろん、アクチュエータまたはモータ２１７が、それぞれ同じリードを有する２つの親ねじ２１８ａおよび２１８ｂのために１つの２つの異なる駆動方向を提供する場合も、同じ効果を達成することができる。このようにして、モータ２１７によって駆動された場合、２つの親ねじ２１８ａおよび２１８ｂは、アーム２０７ａおよび２０７ｂの平行でないトング様運動を生じさせる。

図１１の実施形態では、２つの親ねじ２１８ａ、２１４ｂのための２つの駆動軸２２９ａおよび２２９ｂを備える単一のモータまたはアクチュエータ２１７（図１０）が、ベルト駆動部２３１を用いて従動プーリ２３２を動かすプーリ２３０を駆動する、１つのみの駆動軸２２９を備えるモータ２１７に代替されている。従動プーリは、図８から１０に記載のモータに対してと同様に、２つの親ねじ２１８ａおよび２１８ｂと軸方向に接続されている。この種のアセンブリは、従動プーリ２３２と２つの親ねじ２１８ａおよび２１８ｂの一方向の回転を提供するだけである。したがって、親ねじ２１８ａおよび２１８ｂは、アーム２０７ａおよび２０７ｂのトング様の運動のために反対方向のねじリードを有さなければならない。

図１２は、図１０および１１のように、上昇装置２０２の省略下（図８、９）での、マニピュレータ駆動部２０３およびトング様のアームのさらなる実施形態の上面概略図を示している。図１０および１１のように、上昇装置は図８および９と同様のままである。図１２のマニピュレータ駆動部２０３は、トング様のアーム２３５（２３５ａおよび２３５ｂ）を駆動するためのギア駆動部２３３およびレバー装置２３４（２３４ａおよび２３４ｂ）を備える。ギア駆動部２３３は、噛合している２つのギア２３３ａおよび２３３ｂから成る。ギアの一方２３３ｂは、プーリ２３２を介してプーリ２３８によって駆動され、交換の対称軸上のマニピュレータ２０３の内側の後方の位置を有する。このプーリ２３８は、アクチュエータまたはモータ２３７に取り付けられ、それによって駆動される駆動プーリ２３８の運動を伝達するベルト駆動部２３６を介して駆動される。

図１２のレバー装置２３４は、２つのレバー構造２３４ａおよび２３４ｂを包囲している。レバー装置または構造２３４ａおよび２３４ｂの一部は、トング様のアーム２３５ａおよび２３５ｂである。レバー構造２３４ａおよび２３４ｂのそれぞれは、アーム２３５ａおよび２３５ｂの部分２３９ａおよび２３９ｂを含む４つのレバー２４０、２４１、２４２の平行四辺形を形成している。レバー構造２３４のそれぞれにおいて、グリッパ９９ａおよび９９ｂを用いてウェハを把持するために、アーム２３５およびしたがって部分２３９（２３９ａおよび２３９ｂ）もまた、ディスクまたはウェハの縁部の接線に対して平行な位置にされる。レバー構造２３４ａおよび２３４ｂのそれぞれは、平行四辺形の縁部を形成している４つの円筒形のジョイントを備える。アーム２３９ａおよび２３９ｂに対して平行なレバー２４２ａおよび２４２ｂのジョイント２４５および２４６は、マニピュレータ駆動部２０３の内側に局所的に固定されており、レバー２４２がギア・ホイール２３３と平行に延び、ウェハの反対側のレバー２４２ａおよび２４２ｂの端部のジョイント２４６ａおよび２４６ｂが、ギア・ホイール２３３ａおよび２３３ｂのハブ２４３ａおよび２４３ｂと局所的に固定されている。さらに、レバー装置２３４ａ（２３４ｂ）に対して、レバー２４０ａ（左側２４０ｂ）と平行であるレバー２４１ａ（左側２４１ｂ）が、取付点２４４を用いてピニオンまたはギア２３３ａ（左側２３３ｂ）にピン接合されている。

上記で説明した図１２による実施形態の構造要素に基づいて、アクチュエータ２３７が左側のギア・ホイール２３３ｂを駆動または回転させる場合、左右側のギア・ホイール２３３ｂが右に回転させることが提供される。レバー２４１ａおよび２４１ｂが、それぞれのギア・ホイール２３３ａおよび２３３ｂに固定され、かつハブ２４３ａおよび２４３ｂと接合固定されているために、これらのレバーもまたそれぞれの方向に回転されることになる。すなわち、レバー２４１ａは回転点２４３ａの周りを右に回転し、レバー２４１ｂは回転点２４３ｂの周りを左に回転し、その際、レバー２４１ａおよび２４１ｂと平行であるレバー２４０ａおよび２４０ｂが、固定ジョイント２４５ａおよび２４５ｂの周りのレバー２４１ａおよび２４１ｂの運動を追従する。たとえば、レバー２４１ｂおよび２４０ｂを左に回転させることによって、それらの自由端２４７ｂと２４８ｂの距離は、ウェハ２１５に対して増加し、その結果、アーム２３５ｂの左への運動が生じる。レバー２４１ｂおよび２４０ｂが左へ同じ角度回転するため、アーム２３５の左への平行な偏移が存在する。左側のレバー構造２３５ｂについての機能的な説明は、レバーが反対方向に作用することを除いて、右側のレバー構造についてのものと同様である。このことはもちろん、その際にウェハ２１５が支持されて、把持または解放される、アームのトング様の運動を達成するために必要である。

ここで図１３を参照すると、図１３は、たとえばウェハ・コンテナ・カセットから、たとえば検査ステーションへの（両方図示せず）、加速された本発明によるウェハのハンドリング・プロセスまたは移送を示している。そのプロセスでは、検査されたばかりのウェハが、ｘ−ｙステージのチャックによって交換領域ＥＸＲへ運ばれる。ここで、本発明の交換装置ＦＳＳ−１およびＦＳＳ−２の１つが、配置され、ウェハ３１５が来るのを待機する（図１３Ａ）。交換装置ＦＳＳ−２のアーム３０７ａおよび３０７ｂが、その下降開放位置にある。機能上、このことは、ここで説明した実施形態の１つによる上昇装置２０２によって、またはマニピュレータ２０３によって、たとえば行うことができる。図１３Ｂでは、チャック３２０を備えるｘ−ｙステージが、ウェハ３１５を本発明の交換ステーションＦＳＳ−２内へ、すなわちＦＳＳ−２のアームの間に移動させる。交換ステーションＦＳＳ−２は、本発明の駆動機構３０１およびアーム３０７ａおよび３０７ｂを用いて、ウェハをチャックから把持および上昇させる、すなわちフロント・ロードする。チャック３２０からウェハを取り上げられると、検査される新しいウェハ３１５’が、ロボット３５０によって交換領域ＥＸＲへ運ばれる。ロボットが、新しいウェハ３１５’を、交換ステーションＦＳＳ−２の下のチャック３２０上へ配置する（図１３Ｃ）。ここで、ｘ−ｙステージが、チャック３２０を交換位置ＥＸＲから、新しいウェハ３１５’を有する検査ステーションへ進行される（図１３Ｄ）。このロボット３５０がＦＳＳ−２から古いウェハ３１５を取り上げた後に、またはそれと平行して、古いウェハ３１５を持っているそのアームが本発明の交換ステーションＦＳＳ−２から進行される（図１３Ｅ）。次に、チャック３２０およびロボット３５０が両方進行され、それによってロボット３５０が古いウェハ３１５を保持し、チャックが新しいウェハ３１５’を保持する（図１３Ｆ）。

図１４Ａから１４Ｆは、交換ステーションＦＳＳ−２またはＦＳＳ−１が最初に新しいウェハ３１５’とともにバック・ロードされて、次に新しいウェハ３１５’をチャックへ解放することが異なる、図１３Ａから１３Ｆと同じプロセスを示している。したがって、第１の図１４Ａは、交換領域ＥＸＲへ来るロボット３５０を示しており、ここでＦＳＳ−２はウェハ３１５’を受けるために待機する。交換位置に到着すると、ロボットは、ＦＳＳ−２の下で、新しいウェハを、そのアームが上側保持位置にあるＦＳＳ−２上に配置する（図１４Ｂ）。これと平行におよび／またはこの後に、ｘ−ｙステージがそのチャックとともに、交換領域ＥＸＲまたは交換位置に来て、ここでＦＳＳのアームが配置される。ロボット・ハンドラ３５０が、交換ステーションＦＳＳ−２から進行される（図１４Ｃ）。交換位置に到着すると、ロボットが、古いウェハ３１５をｘ−ｙステージのチャックから取る（図１４Ｄ）。ここで、ロボット３５０は、古いウェハ３１５を持っているそのアームをチャック３２０から進行させて、ＦＳＳが新しいウェハ３１５’をｘ−ｙステージのチャック３２０上に配置する（図１４Ｅ）。次に、ｘ−ｙステージが、新しいウェハ３１５’を持っているチャック３２０を進行させ、ロボット３５０がウェハ３１５を、たとえばコンテナ・カセットへ運ぶ。

本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明は、頭記の特許請求の範囲内での他の調整および修正が可能であることを理解されたい。
本発明は、追加の特徴およびその追加の利点とともに、以下の説明から最も良く理解されるであろう。

Claims (11)

1. ウェハを受入れ及び保持するための少なくとも２つのトングアームと、該アームを駆動するように構成された駆動機構とを備える、少なくとも１つの該ウェハを交換するための装置であって、該駆動機構が、該アームの第１及び第２の運動を提供するように構成され、
   該駆動機構は、上昇装置及びマニピュレータ駆動部を備え、
   該上昇装置により可能となる該第１の運動は、該アームの上側位置から下側位置への又はその逆の鉛直方向を向いた運動を含み、
   該マニピュレータ駆動部により可能となる該第２の運動が、該アームの水平方向を向いたトング様運動をし、
   該アームは、ウェハを把持するための把持手段を有し、
   該アーム及び該把持手段はトング様の構造を有し、該把持手段が、ロボットにより該アームがウェハをフロントロード及びバックロードすることを可能にするハウジングの前側及び後側から自由にアクセス可能なように、該アームが該マニピュレータ駆動部上に形成され、懸架される、装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   該駆動機構が、該アームの該第２の運動を制御するためのレバー装置及び該アームの該第１の運動を制御するためのスピンドル手段を備える装置。
3. 請求項１に記載の装置において、
   該駆動機構が、その水平方向を向いた該アームの運動を行うとき、該アームを少なくとも１つの保持位置に移動させ、及び少なくとも１つの解放位置に移動させ、又はその逆に移動させるように構成されている装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の装置において、
   該駆動機構が、該アームを２つの異なる保持位置に、及び該保持位置に対応する２つの解放位置に移動させるように構成されている装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の装置において、
   該アームが、延長部材を備える装置。
6. 請求項１乃至５に記載の装置において、
   該把持手段が、把持される該ウェハの半径又は直径又は円周に適応された少なくとも１つの溝付きの円形リング・セクションを備える装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の装置において、
   該装置が、駆動機構の少なくとも一部を含むハウジングを備える装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の装置において、
   該駆動機構が、少なくとも１つの駆動モータを備える装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の装置において、
   該アームが、該駆動機構に固定されている装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の装置において、
    装置が、該ウェハを検知するための、及び／又は該アームの位置を検知するためのセンサ手段を備える装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の装置において、
    装置が、該アームの該運動を制御するための制御手段を備える、又は制御手段と接続されている装置。

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