JP5647148B2 - 基板を輸送する静電エンドエフェクタ装置、システム、および方法 - Google Patents

基板を輸送する静電エンドエフェクタ装置、システム、および方法 Download PDF

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Description

関連出願
本出願は、２００９年１月１１日出願の「ＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣ ＥＮＤ ＥＦＦＥＣＴＯＲ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＩＮＧ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／１４３，８０７号（代理人整理番号第１３２４９／Ｌ号）に対する優先権を主張する。同出願を、あらゆる目的で全体として参照により本明細書に組み込む。
本発明は、電子デバイスの製造に関し、より詳細には、基板を輸送する静電エンドエフェクタ装置、システム、および方法に関する。
電子デバイス、製品、およびメモリ物品の製造において、そのようなデバイスに対する前駆物品（たとえば、基板）は、製造設備の様々なシステム構成要素間でロボット装置によって輸送することができる。たとえば、輸送は、クラスタ工具内である加工チャンバから別の加工チャンバへ、クラスタ工具内でロードポートから加工チャンバへ、またはファクトリインタフェース内で基板キャリアからロードポートへなどで行うことができる。そのようなロボットによる輸送中は、効率的かつ的確な基板の移動および配置が望ましい。
したがって、電子デバイスの製造において基板を輸送する効率的なシステム、装置、および方法が求められている。
一態様では、電子デバイス製造システム構成要素間で基板を輸送する基板輸送システムが提供される。基板輸送システムは、ロボット構成要素と、ロボット構成要素に結合されたエンドエフェクタとを含み、エンドエフェクタは、基部と、基部上の電極対と、基板と電極対の間に間隙を形成するスペーサ部材とを含み、それによって静電荷が、システム構成要素間の輸送中に基板をエンドエフェクタに固定する。
別の態様によれば、電子デバイス製造システム内のシステム構成要素間で基板を輸送する静電エンドエフェクタ装置が提供される。静電エンドエフェクタは、ロボット構成要素に接続される基部と、基部上に位置決めされた電極対と、基部上に位置決めされ、基板と電極対の間に間隙を提供するスペーサ部材とを含む。
別の態様では、電子デバイス製造システム内のシステム構成要素間で基板を輸送する静電エンドエフェクタ装置が提供される。静電エンドエフェクタは、ロボット構成要素に接続される非導電性のアルミナ基部と、基部上に位置決めされた導電性の電極対と、本質的に基部上に位置決めされた３つのドーム状の導電性接触パッドからなり、間隙によって基板を電極対から隔置するスペーサ部材であって、スペーサ部材の少なくとも１つが導電性である、スペーサ部材と、基部および電極対の少なくとも１つの上に位置決めされた複数のタッチダウンパッドとを含む。
さらに別の態様では、電子デバイス製造システムの構成要素間で基板を輸送する方法が提供される。この方法は、エンドエフェクタのスペーサ部材上に基板を取り付けるステップと、エンドエフェクタ上に位置決めされた電極対に電圧を印加することによって静電荷を生成し、基板をスペーサ部材へ引き付け、それによって基板と電極対の間に間隙を形成するステップと、輸送中に静電荷を維持しながら、製造システムのシステム構成要素間で基板を輸送するステップとを含む。
本発明の上記その他の態様によれば、多数の他の態様が提供される。本発明の他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、付随する特許請求の範囲、および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
本発明の実施形態による電子デバイス製造システム内に含まれる基板輸送システムの概略図である。 本発明の静電エンドエフェクタ装置の一実施形態の上面図である。 図２に示す静電エンドエフェクタの実施形態の正面図である。 本発明による静電エンドエフェクタ装置の別の実施形態の斜視図である。 ＡおよびＢは、本発明による静電エンドエフェクタ装置の別の実施形態のそれぞれ斜視底面図および斜視上面図である。 本発明の実施形態による方法を示す流れ図である。 本発明の静電エンドエフェクタ装置の別の実施形態の上面図である。 本発明の静電エンドエフェクタ装置のまた別の実施形態の上面図である。 本発明の静電エンドエフェクタ装置のまた別の実施形態の上面図である。 本発明の静電エンドエフェクタ装置の更に別の実施形態の上面図である。 図１０に示す本発明の静電エンドエフェクタ装置の実施形態の側断面図である。
電子デバイス製造プロセスでは、様々な前駆物品を使用して、半導体ウェーハ、ガラス板などの最終デバイスを作製する（そのような前駆物品をすべて、本明細書では「基板（複数可）」と呼ぶ）。製造プロセスおよびシステム内である位置から別の位置へ基板を輸送する間、基板をエンドエフェクタ（「ブレード」と呼ばれることもある）によって運ぶことができる。輸送中、基板はエンドエフェクタ上に載せられており、ブレードと基板の間の滑りを低減または解消することが望ましいであろう。エンドエフェクタと基板の間のそのような相対的な摺動運動を低減または解消することで、位置決め誤差を低減でき、摺動が実際に発生したときの再位置決め時間を低減でき、またシステム構成要素および基板を汚染しうる粒子の生成をさらに低減させることができる。さらに、基板をエンドエフェクタに締め付けるのに適した締付け力が提供される場合、エンドエフェクタおよび固定された基板の加速度を増大させることができる。これにより、基板は様々なシステム構成要素間をより素早く移動できるため、プロセス処理量を増大させることができ、場合によっては電子デバイス製造コストをより低くすることができる。さらに、締付け機構が容易に動作可能かつ解放可能であることも重要であろう。
本発明の第１の態様によれば、基板輸送システムが提供される。基板輸送システムは、ロボット手首、ロボットアーム、および／または一連のロボット構成要素などのロボット部材と、ロボット部材に結合された静電エンドエフェクタとを含むことができる。静電エンドエフェクタは、運動中にエンドエフェクタと基板の間の滑りを低減または解消できるように、適切に大きい締付け力（「チャック力」と呼ばれることもある）を生成することができる。場合によっては、０．２ｇより大きい締付け力を実現することができる。静電エンドエフェクタは、電極対およびスペーサ部材を有する基部を含むことができる。基部は非導電性（たとえば、アルミナ）とすることができ、一方電極対は、概ね平面で、導電性とすることができる。スペーサ部材は、電極と基板の間に間隙を提供する。いくつかの実施形態では、スペーサ部材は、接触パッドから構成することができ、これらのパッドは、ドーム状とすることができる。いくつかの実施形態では、スペーサ部材は、導電性とすることができ、基部上に取り付けることができる。
電極対間に相対的な電圧を提供することで静電荷を形成し、静電荷は基板を引き付け、基板を静電エンドエフェクタのスペーサ部材に固定する締付け力を提供する。加えて、いくつかの実施形態では、静電エンドエフェクタは、少なくとも１つの「タッチダウンパッド」をさらに含むことができる。静電荷の影響を受けて基板がゆがむとき、１つまたは複数のタッチダウンパッドは、電極との接触を低減または解消させるように基板の運動を制限し、基板の屈曲または湾曲を最小にする。
システム、装置、および方法の上記その他の実施形態について、図１〜１１を参照して以下に説明する。図面全体にわたって、同じ番号を使用して同じ要素を示す。
図１は、本発明の例示的な基板輸送システム１００の概略図である。システム１００は、ロボット１０２と、ロボット１０２のロボット構成要素に結合された静電エンドエフェクタ１０４とを含むことができる。ロボット１０２は、４リンクロボットまたは水平多関節（ＳＣＡＲＡ）ロボットなどの任意の形式のロボットとすることができる。他のタイプのロボットを用いることもできる。ロボットはたとえば、システム構成要素の枠または支持体（図示せず）に取り付けられる支持基部１０６を含むことができる。たとえば、支持基部１０６は、クラスタ工具の枠またはファクトリインタフェースの枠に取り付けて支持することができる。いくつかの実施形態では、ロボット１０２は垂直ピストン１０８を含むことができ、垂直ピストン１０８は、Ｚ軸（紙面に出入りする方向）に沿って支持基部１０６に対して移動できるようにすることができる。垂直ピストン１０８が移動すると、静電エンドエフェクタ１０４がＺ軸に沿って移動し、加工チャンバ内のピン上または基板キャリア内のスロット上に基板を配置することなどによって、基板支持体上への基板の配置を実現する。ロボット１０２は、ロボットアーム１１０、１１２およびロボット手首１１４などの任意の数のロボットアームを含むことができ、ロボットアームは、矢印１１６の方向に第１のアーム１１０が回転すると、第２のアーム１１２が矢印１１８で示す逆方向に相対的に回転し、またロボット手首１１４が矢印１２０で示す方向に相対的に回転するように、ベルトまたはチェーンによって接続することができる。これらの回転は、Ｙ軸１２２に沿った静電エンドエフェクタ１０４の純粋な平行移動に変わる。
そのような運動により、システム構成要素から基板１２４（破線で示す）をロードまたはアンロードすることができる。たとえば、ロボット１０２および結合された静電エンドエフェクタ１０４から構成された基板輸送システム１００は、たとえばロードポートにドッキングされた基板キャリア１２６からファクトリインタフェース内の工具（たとえば、クラスタ工具）のロードロック１２８へ基板１２４を輸送するように適合することができる。任意選択で、基板輸送システム１００は、工具の搬送チャンバ内で利用することができ、ロードロック１２８と加工チャンバ（図示せず）の間または加工チャンバ間で基板を搬送することができる。静電エンドエフェクタを使用すると、静電エンドエフェクタ１０４と基板１２４の間で滑りを生じることなく、基板１２４の比較的速い輸送および移動を可能にすることができる。制御装置１２９は、ロボット１０２に、また静電エンドエフェクタ１０４に適切な制御信号を提供して、ロボット１０２および取り付けられた静電エンドエフェクタ１０４の運動を制御し、また静電エンドエフェクタ１０４に供給される電圧レベルを制御することによって、静電エンドエフェクタ１０４によって生成される静電荷をさらに制御することができる。静電エンドエフェクタの例示的な実施形態のさらなる詳細を、図２〜１１を参照して以下に提供する。
図２および３は、本発明の一実施形態による例示的な静電エンドエフェクタ１０４のそれぞれ概略上面図および正面図である。静電エンドエフェクタ１０４は基部２３０を含むことができ、基部２３０は、ロボット構成要素（図示せず）に取り付けられる第１の端部２３２と、第１の端部２３２とは反対側の端部上の第２の端部２３４とを含む。基部２３０はたとえば、実質上平面とすることができ、約０．０５インチ（１．３ｍｍ）〜約０．１２インチ（３．１ｍｍ）の厚さを有することができ、また適切な非導電（絶縁）材料から製造することができる。１つの適切な材料は、たとえばアルミナ、好ましくは９９．５％の純粋な酸化アルミニウムとすることができる。基板の寸法および静電エンドエフェクタ１０４を曝すことができる加工温度に応じて、他の材料および寸法を使用することができる。アルミナは、比較的高い加工温度（たとえば、５００℃超）に耐えることができるため、良好な選択肢を提供することができる。基部２３０はたとえば、加工チャンバ（図示せず）の基板支持ピン間の通過に対応するのに実用的な広さにすることができる。静電エンドエフェクタ１０４は、留め具（たとえばボルト、ねじ、リベット、クイックディスコネクトなど）などの任意の適切な手段によって、ロボット構成要素（たとえば、図１に示すロボット手首１１４またはロボットアーム）に取り付けることができる。たとえば、留め具が使用されるとき、たとえば孔２３５Ａ、２３５Ｂ内にボルトを受け取ることができる。より少ない孔またはより多くの孔を使用することもできる。
基部２３０上には、機械的留付け、凹み、積層、接着、または堆積などによって、第１の電極２３８Ａおよび第２の電極２３８Ｂから構成された電極対２３６を提供することができる。電極２３８Ａ、２３８Ｂは、任意の導電材料から製造することができ、好ましくは、平面の上部表面（基板表面に対向する表面）を有することができる。電極２３８Ａ、２３８Ｂに適した導電材料は、アルミニウム（たとえば、６０６１アルミニウム）、ステンレス鋼、モリブデン（Ｍｂ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、もしくは銀（Ａｇ）、またはＭｏ−Ｍｎ合金などの上記の合金を含むことができる。いくつかの実施形態では、電極は、たとえばニッケルなどでめっきすることができる。電極２３８Ａ、２３８Ｂは、堆積させた導電材料の板または比較的薄い層として形成することができる。
電極２３８Ａ、２３８Ｂが基部２３０上に導電層として堆積される場合、これらの電極は、たとえば銀（Ａｇ）、ニオブ（Ｎｂ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）の薄い層、または他の金属フィルムもしくは堆積層とすることができる。いくつかの実施形態では、約１０ミクロンの銀（Ａｇ）層を含むことができ、約１２５ミクロンの厚さまで無電解または電解質のニッケル（Ｎｉ）でめっきすることができる。任意選択で、電極２３８Ａ、２３８Ｂは、静電荷を生成するのに十分に高い導電性をもつチタンでドープされたアルミナまたは他のドープされたセラミックなどの金属化セラミックとすることができる。堆積層またはフィルム層の層厚さは、たとえば少なくとも約５ミクロン、または少なくとも約１０ミクロン以上、または少なくとも約２０ミクロン以上とすることができる。他の堆積層またはフィルム層の厚さを使用することもできる。電極２３８Ａ、２３８Ｂは、方形または細長い形状など、任意の適切な平面形状を有することができ、基板１２４の幅とほぼ同程度の長さとすることができる。
電極２３８Ａ、２３８Ｂは、電気的接触から電極を絶縁するために、電極２３８Ａ、２３８Ｂの表面上に形成された誘電体層を含むことができる。誘電体層は、たとえばプラズマ溶射による被覆動作によって提供されるアルミナとすることができ、約１０ミクロン〜３０ミクロン以上の厚さを有することができる。しかし、いくつかの実施形態では、これらの電極には実質上絶縁誘電体層がないことがある。これにより、静電荷を迅速に解放する能力を増大させ、したがって比較的迅速に締め付けたり緩めたりすることを可能にすることができる。
導体２３９Ａ、２３９Ｂは、電極２３８Ａ、２３８Ｂに取り付けることができ、また概略的に示す調整可能な電圧源２４０に取り付けるように適合することができる。取付けは、電気的接触パッチ２４１Ａ、２４１Ｂによって助けることができ、電気的接触パッチ２４１Ａ、２４１Ｂは、ロボット部材（たとえば、手首およびロボットアーム）内で導体２３９Ａ、２３９Ｂとワイアリードの容易な接続を可能にすることができる。可変電圧を提供するのに適した任意の回路または電圧源を用いることができる。具体的には、電圧は、輸送中は高いレベル（たとえば、５００Ｖ〜２０００Ｖ）に設定し、基板配置動作中はより低いレベル（または実質上ゼロ電圧）に低減させることができる（それによって、基板１２４とエンドエフェクタ１０４の分離を行うことができる）。分離はたとえば、リフトピンの使用によって、またはロボットの垂直運動能力によって行うことができる。
静電エンドエフェクタ１０４は、電極２３８Ａ、２３８Ｂから適切な距離だけ基板１２４を隔置するスペーサ部材をさらに含む。いくつかの実施形態では、スペーサ部材は、３つ以上の接触パッド２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃとすることができる。別の実装形態では、接触パッドの数は、本質的に３つの接触パッドだけ（すなわち２４２Ａ、２４２Ｂ、および２４２Ｃ）から構成することもできる。接触パッド２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃは、円形、楕円形、正方形、６角形、８角形、または方形などの任意の適切な形状（上面）とすることができる。他の形状を使用することもできる。２つの接触パッド（たとえば、２４２Ｂおよび２４２Ｃ）は、第２の端部２３４で横方向に隔置でき、基部２３０の第２の端部２３４内に形成された凹部２４４の両側に置できることが好ましい。接触パッド２４２Ｂおよび２４２Ｃは、輸送されている基板１２４の寸法および様々な加工チャンバ内の基板支持体の構成に基づいて実用的なだけ横方向に遠く離して隔置することができる。第１の端部２３２にある接触パッド２４２Ａは、静電エンドエフェクタ１０４の中心線２４５上に実質上位置することができ、また基板１２４の寸法に対して実用的なだけ第１の端部２３２の方へ遠くに位置することができる。いくつかの実施形態では、接触パッド２４２Ａ、２４２Ｂ、２４２Ｃは、基板１２４との３点接触を提供することができ、それによって基板１２４と電極２３８Ａ、２３８Ｂの間に間隙を提供することができる。
接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃは、溶接、プレス嵌め、接着、ねじ、ボルト、または他の機械的留付けなどの任意の適切な手段によって、基部２３０に固定することができる。接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃの１つまたは複数、好ましくはすべては、導電性とすることができる。電気的接地を実施するには、導電性にすることが必要になることがある。これについて、以下により十分に説明する。接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃに対する材料は、上述の電極に対して指定の材料のいずれかとすることができる。任意選択で、接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃは、チタンでドープされたアルミナとすることができる。接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃは、表面摩擦を改善して粒子の生成を制限するために、たとえば約４５μｍ〜６５μｍの表面粗さ（Ｒａ）を有することができる。接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃは、接触面積をさらに最小にするために、図３に最もよく示すドーム状プロファイルを有することができる。接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃは、基板と電極２３８Ａ、２３８Ｂの間に間隙（Ｇ）を形成する量だけ電極２３８Ａ、２３８Ｂの上部表面より上まで基板１２４を持ち上げる適切な高さを有することができる。この高さは、間隙（Ｇ）が約０．０２５インチ（６３５ミクロン）未満、またはさらには約０．００５〜０．０２５インチ（約１２７〜６３５ミクロン）、またはさらには約０．０１０〜０．０２０インチ（約２５４〜５０８ミクロン）になるように設計しなければならない。
図２には、接触パッド２４２Ａ〜２４２Ｃの１つまたは複数に電気的に接続された切換可能な接地回路２４６を概略的に示す。切換可能な接地回路２４６により、導体２３９Ａ、２３９Ｂへの電圧を遮断したとき、基板１２４からあらゆる残りの静電荷を抜くことができる。接地は、基板１２４が静電エンドエフェクタ１０４から分離されている基板配置前に実現することができる。接地２４８は、スイッチ２４７が通常開いているため、切換可能であると考えることができ、接地２４８は、導体２３９Ａ、２３９Ｂへの電圧が遮断されるまで動作不能である。電圧が遮断された後、スイッチ２４７を閉じて接地２４８を相互接続させ、基板１２４上のあらゆる残りの静電荷を排出することができる。したがって、切換可能な特徴は、必要に応じてスイッチ２４７を介して接地２４８を相互接続できることを示す。
スペーサ部材に加えて、静電エンドエフェクタ１０４は、１つまたは複数のタッチダウンパッド２４３Ａ、２４３Ｂを含むことができる。これらのタッチダウンパッド２４３Ａ、２４３Ｂは、基板１２４が電極２３８Ａ、２３８Ｂによって生じる静電力の作用を受けてゆがんだり曲がったりすることがある領域内に位置決めすることができる。したがって、タッチダウンパッド２４３Ａ、２４３Ｂは、基板１２４および／または電極２３８Ａ、２３８Ｂを損傷しうる基板１２４と電極２３８Ａ、２３８Ｂの接触の可能性を最小にし、または解消することができる。図２の実施形態に示すように、タッチダウンパッド２４３Ａ、２４３Ｂは、電極２３８Ａ、２３８Ｂ間に位置決めして基部２３０上に取り付けることができる。タッチダウンパッド２４３Ａ、２４３Ｂは、基板１２４との接触を最小にするのに適した高さおよび適した数のものとするべきである。いくつかの実施形態では、タッチダウンパッドの数は、１０以上、２５以上、またはさらには５０以上に達することがある。
基部２３０は、較正を可能にするために、基部２３０内に形成されて電極２３８Ａ、２３８Ｂ間に位置する検査孔２５０を含むことができる。加えて、基部２３０は、基部２３０から少なくとも基板１２４の下部表面より上の高さまで延びる止め具２４９Ａ、２４９Ｂを含むことができる。これらの止め具２４９Ａ、２４９Ｂは、静電エンドエフェクタ１０４上に基板が配置された後の素早いエンドエフェクタの運動時に基板１２４のあらゆる摺動運動を制限することができる。
電子デバイス製造システム内のシステム構成要素間で基板を輸送する静電エンドエフェクタ４０４の別の実施形態を図４に示す。先の実施形態と同様に、静電エンドエフェクタ４０４のこの実施形態は、複数の電極４３８Ａ、４３８Ｂが取り付けられた実質上平面の絶縁基部４３０を含む。電極４３８Ａ、４３８Ｂは、導電板とすることができる。この実施形態では、基部４３０は、セラミックなどの誘電体（絶縁）材料から作ることができる。約２．５×１０６オームｃｍ〜約１×１０１４オームｃｍの高い抵抗率（低い導電率）を有するアルミナなどの誘電体材料を使用することができる。電極４３８Ａ、４３８Ｂは、アルミニウムなどの導電材料から作ることができ、薄い板として作ることができる。先の実施形態とは対照的に、静電エンドエフェクタ４０４のこの実施形態は、追加の電極対、すなわち電極対４３８Ｃ、４３８Ｄおよび電極対４３８Ｅ、４３８Ｆを含むことができる。これらの電極対は、電極対４３８Ａ、４３８Ｂと同様の構造のものとすることができる。電極４３８Ａ〜４３８Ｆは、貫通孔（図示せず）を含むことができ、基部４３０の下面からねじ（図示せず）によって基部に留め付けることができる。この実施形態では、電極４３８Ａ〜４３８Ｆは、薄いアルミナ層などの薄い誘電体層で覆うことができ、この誘電体層もまた、たとえば約２．５×１０６オームｃｍ〜約１×１０１４オームｃｍの抵抗率および約１０ミクロン〜約３０ミクロン以上の厚さを有することができる。先の実施形態と同様に、３つの接触パッド４４２Ａ〜４４２Ｃは、様々な電極４３８Ａ〜４３８Ｆから基板（図示せず）を隔置するスペーサ部材を提供することができる。この実施形態では、それぞれの電極対４３８Ａ〜４３８Ｆ間の様々な箇所に、複数の組のタッチダウンパッド４４３Ａ〜４４３Ｃを位置決めすることができる。各電極対に対して、３つ以上のタッチダウンパッドを提供することができる。他の数のタッチダウンパッドを提供することもできる。
本発明のさらに別の実施形態によれば、静電エンドエフェクタの底面および上面斜視図を、それぞれ図５Ａおよび５Ｂに示す。静電エンドエフェクタ５０４のこの実施形態は、たとえばアルミナから製造できる非導電性の実質上平面の基部５３０と、平面のフィルム電極５３８Ａ、５３８Ｂと、接触パッド５４２Ａ〜５４２Ｃを含むスペーサ部材とを含むことができる。電極は、制御可能な電圧源（図示せず）に接続できる導体５３９Ａ、５３９Ｂおよび電気的接触パッチ５４１Ａ、５４１Ｂと同様に、銀（Ａｇ）フィルムまたはニッケルでめっきされた銀（Ａｇ）フィルムとすることができる。この実施形態では、タッチダウンパッド５４３は、電極上に何列にも形成することができ、アルミナなどの任意の誘電体材料を含むことができる。タッチダウンパッド５４３の高さは、電極５３８Ａ、５３８Ｂの表面より約０．００２インチ（約５０ミクロン）〜０．０１０インチ（約２５４ミクロン）上にすることができる。タッチダウンパッド５４３に対する誘電体材料以外は、電極表面には実質上誘電体（絶縁）層がないことがある。アルミナのタッチダウンパッド５４３は、各電極５３８Ａ、５３８Ｂ上で２５以上、さらには５０以上に達することがある。この実施形態では、正面の接触パッド５４２Ｂ〜５４２Ｃは、電極層５３８Ａ、５３８Ｂによって少なくとも部分的に取り囲むことができる。
図５Ａには、前述の切換可能な接地回路の一部分を示すエンドエフェクタ５０４の下面図を示す。回路部分は、基部５３０の下面上に任意の位置または向きで提供することができる。パッド５４２Ａ〜５４２Ｃの１つまたは複数の下面には、導電リード５５０Ａおよび５５０Ｂを電気的に接続することができる。導電リード５５０Ｃは、導電性の電気的接触パッチ５４１Ｃにさらに電気的に接続することができ、電気的接触パッチ５４１Ｃは、切換可能な接地回路の残り部分に接続することができる。導電リード５５０Ａ〜５５０Ｃおよび接触パッチ５４１Ｃは、銀フィルムもしくはニッケルでめっきされた銀フィルムなどの任意の適切な導体、または単に導電ワイアとすることができる。
図６は、本発明の別の態様による電子デバイス製造システムのシステム構成要素間で基板を輸送する方法を示す。方法６００は、６０２で、システム構成要素間で基板を輸送するための静電エンドエフェクタのスペーサ部材上に基板を取り付けるステップを含む。取付け後、基板の輸送前（または実質上同時）に、静電エンドエフェクタの電極に約５００Ｖ〜２，０００Ｖの電圧電位で通電することができる。したがって、６０４の結果、基板内に静電荷が形成され、基板をスペーサ部材に引き付けて、基板と電極の間に間隙を提供する。電圧は、輸送中引き続き印加され、６０６で、少なくとも輸送中には電荷を維持する。方法６００は、６０８で、輸送中に基板をゆがめて少なくとも１つのタッチダウンパッドに接触させるのに十分な引力を提供するステップを任意選択で含むことができる。基板を少なくとも１つのタッチダウンパッド上に載せるのに必要なゆがみは、たとえば約０．００５インチ（１２７ミクロン）以上とすることができる。基板を別の位置へ輸送し、電極への通電を止めるのに続いて、方法６００は、６１０で、スペーサ部材の少なくとも１つを電気的接地へ接続することによって静電荷を抜くステップを任意選択で含むことができる。
静電エンドエフェクタの様々な追加の実施形態について、図７〜１１を参照して図示および説明する。すべての実施形態は、基部、電極対、およびスペーサ部材という共通の要素を含み、スペーサ部材は、３つの位置で基板に接触する３つの接触パッドを含み、基板（図示せず）と電極の間に間隙を提供する。
図７に示すエンドエフェクタ７０４の実施形態では、電極対７３６Ａ〜７３６Ｃは、基部７３０内へ形成されたポケットまたは凹部７５２Ａ〜７５２Ｃ内に受け取ることができる。電極７３６Ａ〜７３６Ｃは、基板によって接触できる電極の露出させた表面上にアルミナなどの絶縁層を含むことができる。電極７３６Ａ〜７３６Ｃはたとえば、プレス嵌めによって基部７３０に、そしてポケット７５２Ａ〜７５２Ｃ内へ固定することができ、機械的に留め付けることができ、または適切なセラミック／エポキシ接着剤によって接着することができる。先の実施形態の場合と同様に、スペーサ部材は、３点接触を提供するために３つの接触パッド７４２Ａ〜７４２Ｃを含むことができ、１つまたは複数のタッチダウンパッド７４３Ａ〜７４３Ｂを提供することができる。
図８に示す静電エンドエフェクタ８０４の実施形態における電極８３８Ａ、８３８Ｂは、先の実施形態に示す横に並べた構成とは異なり、端部と端部を合わせた向きで置くことができる。電極８３８Ａ、８３８Ｂは、アルミナなどの絶縁体８５４に取り付けて、絶縁体８５４によって分離することができる。絶縁体８５４への電極８３８Ａ、８３８Ｂの取付けは、蝋付けなどによって行うことができる。次いで、蝋付けされた組合せの上部表面全体を、たとえばプラズマ溶射プロセスによって厚いアルミナ層で被覆することができる。この実施形態では、厚いアルミナ層は、基部８３０を形成することができる。次いで、厚い層の表面を機械的に研削または機械加工して、３つの接触パッド８４２Ａ〜８４２Ｃおよび１つまたは複数のタッチダウンパッド８４３Ａ、８４３Ｂを形成することができる。電気的接触は、任意の適切な手段によって静電エンドエフェクタ８０４の下面上で行うことができる。
図９に示す静電エンドエフェクタ９０４の実施形態では、電極９３８Ａ、９３８Ｂ（破線で示す）は、積層構造内に置くことができる。電極９３８Ａ、９３８Ｂの両側を、たとえばアルミナから構成された誘電体層９４４（上部層のみを示す）で挟むことができる。他の誘電体材料を使用することもできる。接触パッド９４２Ａ〜９４２Ｃおよびタッチダウンパッド９４３Ａ、９４３Ｂを含むスペーサ部材は、機械加工または研削などによって、上部の誘電体層内へ機械加工することができる。底部層および／または上部層９４４は、基部９３０を構成することができる。
静電エンドエフェクタ装置１００４の別の積層された実施形態について、図１０および１１を参照して図示および説明する。図示の実施形態では、電極１０３８Ａ、１０３８Ｂ（図１０には破線で示す）を含む導電板は、水平に端部と端部を合わせた構成で置くことができる。電極１０３８Ａ、１０３８Ｂの両側には、誘電体材料（たとえば、アルミナ）の平面部材１０５５、１０６０を提供して、積層構造を形成することができる。この組立体は、留め具でともに固定することができる。留め具は、導電スペーサ部材を含み、留め具のヘッドまたは他の部分内には、ドーム状のパッド１０４２Ａ〜１０４２Ｃを形成することができる。静電エンドエフェクタ１００４上には、１つまたは複数のタッチダウンパッド１０４３Ａ、１０４３Ｂをさらに提供することができる。電気的接触パッチ１０４１Ａ、１０４１Ｂにより、可変電圧源（図示せず）への電気的接続を容易にすることができる。
上記の説明は、本発明の例示的な実施形態のみを開示する。本発明の範囲内に入る上記で開示したシステム、装置、および方法の修正形態は、当業者には容易に明らかになるであろう。
したがって、本発明について本発明の例示的な実施形態に関連して開示したが、以下の特許請求の範囲に定める本発明の精神および範囲内に、他の実施形態も入りうることを理解されたい。

Claims (15)

  1. 電子デバイス製造システム構成要素間で基板を輸送するための基板輸送システムであって、
    ロボット構成要素と、
    前記ロボット構成要素に結合された静電エンドエフェクタであって、基部と、前記基部上の電極対と、タッチダウン部材と、前記基板と前記電極対の間に間隙を形成するように適合されたスペーサ部材とを含む静電エンドエフェクタを備え、
    前記タッチダウン部材は、前記電極対の上部表面によって形成された平面からずれた上部表面を有し、かつ前記スペーサ部材の高さより低い高さであり、
    前記電極対による静電荷が、前記電子デバイス製造システム構成要素間での輸送中に、前記基板を前記静電エンドエフェクタの前記基部上に位置決めされた前記スペーサ部材及び前記タッチダウン部材に固定するように適合されている、基板輸送システム。
  2. 前記スペーサ部材の少なくとも１つに取り付けられた切換可能な接地回路を備える、請求項１に記載の基板輸送システム。
  3. 電子デバイス製造システム内のシステム構成要素間で基板を輸送するための静電エンドエフェクタ装置であって、
    ロボット構成要素に接続されるように適合された基部と、
    前記基部上に位置決めされた電極対と、
    前記基板と前記電極対の間に間隙を提供するように適合された、前記基部上に位置決めされたスペーサ部材、及び、前記基部及び前記電極対の１つ、又は、両方に設置されたタッチダウン部材と
    を備え、
    前記タッチダウン部材は、前記電極対の上部表面によって形成された平面からずれた上部表面を有し、かつ前記スペーサ部材の高さより低い高さであり、
    前記電極対による静電荷が、前記システム構成要素間での輸送中に、前記基板を前記静電エンドエフェクタの前記基部上に位置決めされた前記スペーサ部材及び前記タッチダウン部材に固定するように適合されている、静電エンドエフェクタ装置。
  4. 前記スペーサ部材が、前記基部上に取り付けられた少なくとも３つのドーム状パッドを備える、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  5. 前記静電エンドエフェクタが少なくとも０．２ｇの締付け力を生成するように適合されている、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  6. 前記電極対が、前記基部上に取り付けられた導電板から構成される、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  7. 前記導電板の上部表面上に誘電体層が形成されていない、請求項６に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  8. 前記基部上に取り付けられた導電板から構成される複数の電極対をさらに備える、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  9. 前記スペーサ部材の少なくとも１つが導電性である、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  10. 導電性の前記スペーサ部材に接続された接地回路の電気的リードをさらに備える、請求項９に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  11. 前記電極対との接触を防ぐため、前記タッチダウン部材は、静電荷の影響を受けて前記基板がゆがむ間、前記基板の曲げ運動を制限する、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  12. 前記スペーサ部材が前記基板との３点接触を形成するように適合され、前記基板と前記電極対の間の前記間隙が６３５ミクロン未満である、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  13. 前記電極対の各電極が、２５４ミクロン未満の厚さを有する薄い導電層から構成される、請求項３に記載の静電エンドエフェクタ装置。
  14. 電子デバイス製造システムの構成要素間で基板を輸送する方法であって、
    エンドエフェクタの導電スペーサ部材上に基板を取り付けるステップと、
    前記エンドエフェクタ上に位置決めされた電極対に電圧を印加することによって静電荷を生成して前記基板を前記導電スペーサ部材へ引き付け、それによって前記基板と前記電極対の間に間隙を形成するステップと、
    前記基板をゆがめて少なくとも１つのタッチダウンパッドに接触させるのに十分な、電圧を介した引力を印加するステップであって、前記少なくとも１つのタッチダウンパッドは、前記電極対の上部表面によって形成された平面からずれた上部表面を含み、かつ前記導電スペーサ部材の高さより低い高さであるステップと、
    前記輸送中に前記静電荷を維持しながら、前記製造システムのシステム構成要素間で前記基板を輸送するステップと
    を含む方法。
  15. 前記静電荷の生成を終わらせるステップと、前記基板から残りの静電荷を中和するため、前記導電スペーサ部材と連通している切換可能な接地回路を閉じるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
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