JP5779598B2 - 高スループットのための基板ロードおよびアンロードメカニズム - Google Patents

高スループットのための基板ロードおよびアンロードメカニズム Download PDF

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Description

優先権の主張
本願は、２０１０年２月１６日出願の米国特許出願第１２／７０６，３９７号（代理人整理番号第２９０４．０４０ＵＳ１）の優先権の利益を主張する。後者は、２００８年６月２５日出願の米国特許出願第１２／１４５，７０７号（代理人整理番号第２９０４．００４ＵＳ１）の一部継続出願であり、それに対して優先権の利益を主張する。また、後者は、２００８年５月２７日出願の米国仮特許出願第６１／０４０，０２３号（代理人整理番号第２９０４．００４ＰＲＶ）に対して優先権の利益を主張する。これらの出願の各々の優先権の利益はこれにより主張され、各出願は参照によって本明細書にその全体が組み込まれる。
本願は、一般に、半導体処理の分野に関し、特定の例示的な実施形態においては、処理チャンバ内で基板を迅速に搬送するシステムおよび方法に関する。
半導体デバイスの製造では、頻繁に処理チャンバを結合して、例えば、結合されたチャンバ間でウエハまたは基板を移送できるようにする。移送は、通例、例えば結合されたチャンバの隣接する壁に提供されたスロットまたはポートを通してウエハを移動させる移送モジュールを介して実行される。移送モジュールは、一般に、半導体エッチングシステム、材料堆積システム、および、フラットパネルディスプレイエッチングシステムを含みうる様々なウエハ処理モジュール（ＰＭ）と組み合わせて用いられる。
半導体デバイスの形状（すなわち、集積回路の設計ルール）は、かかるデバイスが数十年前に最初に導入されて以来、劇的にサイズを小さくしてきた。集積回路（ＩＣ）は、一般に、「ムーアの法則」に従うが、この法則は、「一つの集積回路チップに実装されるデバイスの数は、２年ごとに倍になる」というものである。現代のＩＣ製造施設（「ｆａｂ」）は、通常、６５ｎｍ（０．０６５μｍ）以下のフィーチャサイズのデバイスを製造している。間もなく、将来のｆａｂが、さらに小さいフィーチャサイズを有するデバイスを製造することになるだろう。
おそらく、より重要なことには、歩留まりおよび原価基準の観点から、製造処理で用いられる種類の装置（例えば、処理ツール）が、主な技術上の原動力になっている。製造処理は、効果的である必要があるが、高速である必要もある。多くの用途における現行世代の３００ｍｍウエハに対する現在のスループットの要求は、毎時３６０ウエハである。現在、システムは、ウエハキャリアが処理ツール内の開始点に戻される間の非生産的な期間を必要とする単一キャリアによる直線的なウエハ移動のみを用いている。したがって、ウエハのハンドリングが遅い。スループットを上げるために提案された解決法は、複数の処理ツールを並列に連結することに焦点を当てている。かかる解決法は、ウエハのスループットを増大させうるが、ツールの設置面積、装置のコストの増大、および、信頼性の低下という犠牲を伴う。したがって、装置の信頼性、スループット、および、効率に特に重点を置きつつ、半導体処理の分野での改善が必要とされている。
添付の図面は、単に、本発明の例示的な実施形態を図示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）と、処理モジュールと、電子機器筐体とを備え、少なくとも本明細書に記載の本発明の主題の態様を組み込んだ例示的な基板処理ツールを示す分解斜視図。
処理チャンバを含む図１Ａの処理モジュールを示す斜視図。
図１Ｂの処理チャンバ内で用いられる例示的なクロックアーム基板キャリアメカニズムを示す斜視図。
図２のクロックアーム基板キャリアシステムに駆動力を供給するための動作駆動ハブの一例を示す斜視図。
図１Ｂの処理チャンバ内で用いられる例示的な基板横移動メカニズムを示す斜視図。
図４Ａの例示的な基板メカニズムシステムを示す正面図。
例示的な実施形態において、図４Ａおよび図４Ｂの基板横移動メカニズムと共に用いられる図２のクロックアーム基板キャリアメカニズムを示す平面図。
図２の例示的なクロックアーム基板キャリアメカニズムならびに図４Ａおよび図４Ｂの例示的な基板横移動メカニズムと共に用いられるリフタメカニズムを示す詳細な平面図。
以下の記載は、本発明の主題の様々な態様を具現化するシステム、方法、および、技術の例を含む。以下では、説明の目的で、本発明主題の様々な実施形態の理解を与えるために、数多くの具体的な詳細事項が記載されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明主題の実施形態は、これら具体的な詳細事項がなくとも実施可能である。さらに、周知の動作、構造、および、技術については、詳細に示されていない。
本明細書で用いられているように、「または」という用語は、包括的な意味もしくは排他的な意味に解釈されうる。同様に、「例示的な」という用語は、何かの例すなわち例示を意味すると解釈され、目的を達成する好ましいまたは理想的な手段を必ずしも意味しない。さらに、以下で説明する様々な例示的な実施形態は、基板の移送メカニズムに焦点を置いているが、それらの実施形態は、開示が明瞭になるように与えられているにすぎない。したがって、任意のタイプの基板移送メカニズムが、本明細書に記載のシステムの様々な実施形態を利用でき、本発明の主題の範囲内にあると見なされる。
さらに、本明細書で用いているように、「基板」という用語は、半導体および同類の産業において用いられる様々な基板の種類の内のいずれかを指す便宜上の用語として単に選択されている。したがって、基板の種類は、シリコンウエハ、化合物ウエハ、薄膜ヘッドアセンブリ、フォトマスクブランクおよびレクチル、または、当該分野で周知の多くの他の種類の基板を含みうる。
例示的な一実施形態において、基板キャリアシステムが開示されている。基板キャリアシステムは、複数のキャリアアームを備えており、各アームは両端部の間に中点を有する。アームは、互いに平行な平面内で中点を中心に回転するよう構成されており、両端部の各々には少なくとも１つの基板キャリアが取り付けられている。同軸に取り付けられた複数の駆動部を備えたハブが、各キャリアアームの中点付近に結合される。キャリアアームの少なくとも一部が、残りのアームと独立して駆動されうる。キャリアアームを回転させるために、駆動モータが、同軸取り付けされた駆動部の各々に結合されている。線形横移動メカニズムが、キャリアアーム付近に結合される。横移動メカニズムは、複数の線形基板キャリアを有しており、各キャリアは、キャリアアームの平面と実質的に平行な平面内で基板を搬送することができる。線形基板キャリアの各々は、複数の基板を同時に搬送することを可能にするために、互いに異なる平面に存在する。
別の例示的な実施形態において、高いウエハスループットを提供するウエハ搬送システムが開示されている。システムは、処理チャンバ内で動作する複数のキャリアアームを備えたウエハ処理チャンバを備える。各キャリアアームは、両端部の間の中点に同軸に取り付けられている。キャリアアームは、互いに平行な平面内で中点を中心に回転するよう構成される。キャリアアームの両端部の各々に、ウエハキャリアが取り付けられている。複数の同軸取り付けされた駆動部を有するハブが、キャリアアームの中点付近に結合されている。キャリアアームの少なくとも一部が、残りのキャリアアームと独立して駆動されうる。キャリアアームの内の結合された１つを回転させるために、駆動モータが、同軸取り付けされた駆動部の各々に結合されている。線形横移動メカニズムが、キャリアアームに近接して結合される。線形横移動メカニズムは、キャリアアームの平面と実質的に平行な平面内でウエハを搬送するために、複数の線形ウエハキャリアを有する。ウエハキャリアの各々は、複数のウエハを同時に搬送することを可能にするために、互いに異なる平面に存在する。ウエハキャリアの経路の近傍に、少なくとも１つの洗浄剤供給ヘッドが配置されている。
別の例示的な実施形態において、基板を搬送するための線形横移動メカニズムが開示されている。線形横移動メカニズムは、互いに実質的に平行であり互いに別個の平面内で基板を搬送するために、複数の基板キャリアを備えており、それによって、複数の基板を同時に搬送することが可能になる。少なくとも２つの上側軌道および少なくとも２つの下側軌道が、各々、基板キャリアに対して別個に結合された線形駆動メカニズムを有する。
図１Ａによると、半導体ウエハなどの基板を処理するために用いられる装置の分解斜視図が示されている。図に示すように、処理ツール１００（一般に、プロセスツールと呼ばれる）は、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１１０、処理モジュール１３０、および、電子機器筐体１５０を備える。
動作時には、ＥＦＥＭ１１０、処理モジュール１３０、および、電子機器筐体１５０は、単一のユニットとして一体化される。処理モジュール１３０は、処理チャンバ１３１を備えており、その中で、様々な処理が１バッチの基板に対して実行される。処理は、例えば、半導体および関連技術分野において独立して周知の様々なタイプの基板洗浄および湿式エッチング（例えば、化学エッチング）工程を含みうる。さらに、処理モジュール１３０は、一般に、処理モジュール１３０および処理チャンバ１３１内の基板に対する任意の粒子汚染、有機汚染、または、その他の汚染を低減するために密閉される。さらに、エンクロージャ（図示せず）は、装置のオペレータと、処理モジュール１３０内で移動するメカニズムとの間の危険な相互作用のリスクを最小化することにより、オペレータの安全性を高める。動作電力は、電子機器筐体１５０によって、ＥＦＥＭ１１０および処理モジュール１３０に供給される。
図に示すように、ＥＦＥＭ１１０は、複数の基板ロードステーション１１１、第１のオペレータ制御インターフェース１１５Ａ、および、第２のオペレータ制御インターフェース１１５Ｂを備える。これらの制御インターフェースの１つから、オペレータは、例えば、特定のバッチの基板のための処理レシピを入力して実行することができる。また、図に示すように、ＥＦＥＭ１１０は、基板ロードステーション１１１の１つの上に配置された前開き一体型ポッド（ＦＯＵＰ）１１３を備える。ＦＯＵＰ１１３は、半導体ウエハ（例えば、一般にはシリコンウエハ（Ｓｉ）であるが、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの元素半導体材料、もしくは、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）またはインジウムヒ素（ＩｎＡｓ）などの化合物半導体材料から形成された様々な他のウエハタイプも含みうる）を保持するよう設計された特定のタイプのプラスチック容器である。ＦＯＵＰ１１３は、制御された環境下でウエハ（図示せず）をしっかりと安全に保持する。図１Ａに明示していないが、当業者は、ＦＯＵＰが基板ロードステーション１１１の各々の上に同時に存在してもよいことが容易にわかるだろう。１または複数のロボット（図示せず）が、各ＦＯＵＰと関連してよい。
ＦＯＵＰ１１３が基板ロードステーション１１１の１つの上に配置されると、ＥＦＥＭ１１０内のロボット（図示せず）は、ＦＯＵＰ１１３内に収容されたウエハに直接アクセスできる。したがって、ＥＦＥＭ１１０は、オペレータが、ＦＯＵＰ１１３から処理チャンバ１３１内に、例えば、２ブレードまたは４ブレードロボット（図示しないが、独立して当業者に周知）を介して、基板をロードおよびアンロードすることを可能にする。特定のロボットのタイプに限定されないが、利用できる１つのロボットは、例えば、米国ミシガン州ＷｉｘｏｎのＫａｗａｓａｋｉ（ＵＳＡ）社製のモデルＦＣ０６Ｎである。特定の例示的な一実施形態において、ロボットは、隣接するブレードの間の間隔が約１０ｍｍである４つの３．８ｍｍブレードを有する折りたたみ式エンドエフェクタを備えてよい。１０ｍｍの間隔は、典型的なＦＯＵＰにおけるウエハ間の間隔に適合する。処理チャンバ１３１内で行われる様々な搬送処理の詳細については、後に図４Ａ、図４Ｂ、および、図５を参照して説明する。
ここで、図１Ａと同時に図１Ｂを参照すると、基板（図示せず）は、クロックアーム基板キャリアメカニズム（図１Ａにも図１Ｂにも明示されていないが、後に図２および図３を参照して詳述する）上に配置された複数の基板キャリア１３５（すなわち、回転取り付け基板キャリア）の１つにＦＯＵＰ１１３からロボットによって搬送される。基板は、基板搬送スロット１３３を通して処理チャンバ１３１内へロードまたはそこからアンロードされる。
図２は、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００の例示的な一実施形態を示す。図に示すように、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００は、基板キャリア１３５の対応する１つを各端部に有する複数の回転アーム２０１と、内側軌道部２０３と、外側軌道部２０５と、基板リフタ２０７とを備える。後に詳述するように、各回転アーム２０１は、独立して駆動されてよく、したがって、残りの回転アーム２０１と独立して始動、停止、および、加速されてよい。さらに、回転アーム２０１が４つだけ図示されているが、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００は、任意の数のアームを操作するよう適合されうる。アームの数は、例えば、外側軌道部２０５の直径および各基板キャリア１３５の物理的サイズなど、物理的サイズに少なくとも部分的に依存する。回転アーム２０１および基板キャリア１３５は、所与の基板サイズに適合する必要に応じて拡大縮小されてよい。例えば、基板キャリア１３５は、３００ｍｍシリコンウエハ、１００ｍｍガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ウエハ、または、次世代の４５０ｍｍウエハに対応するよう設計されてよい。
特定の例示的な実施形態において、外側軌道部２０５は、回転アーム２０１の中点から基板キャリア１３５の中心に至る３０インチ（約７６０ｍｍ）の半径に対応するよう物理的に構成される。上述したように、外側軌道部２０５は、用いられる回転アームの数および操作される基板のサイズに応じて適切なサイズを有しうる。
基板リフタ２０７は、半導体業界で周知であり利用されている任意の一般的な種類のものであってよい。図に示すように、２つの例示的な基板リフタ２０７は、互いに約１８０°離されている。別の実施形態（図示せず）では、用いられる基板リフタ２０７の数が多くてもよい。
さらに、基板リフタ２０７の一方または両方が、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００による基板の１８０°回転を修正するために１８０°回転されてよい。回転は、以下で説明するように、クロックアームキャリアおよび線形キャリアの間で基板を移動する時に行われる。基板リフタ２０７の一方のみが１８０°回転する場合、１８０°の回転が、クロックキャリアから線形キャリアへの基板の移動時、および、線形キャリアからクロックキャリアへの基板の移動時に行われる。
一般的な動作では、基板キャリア１３５の特定の１つが基板リフタ２０７の一方の上に配置されると、外部ロボット（図示せず）が、基板キャリア（例えば、ウエハボートまたはＦＯＵＰ１１３）に、または、基板キャリアから基板リフタ２０７の一方の上にウエハを配置してよい。次いで、基板リフタ２０７の選択された一方は、基板キャリア１３５の特定の１つの上に基板を降ろし、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００内に含まれる任意の回転アーム２０１または任意のその他の移動するメカニズムとの衝突を避けるのに十分な程度まで下がり続ける。
続けて図２を参照すると、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００は、さらに、上側化学剤放出ヘッド２１１および下側化学剤放出ヘッド２１３を備えており、それらは、基板が近くを通過する時に、化学剤（例えば、様々な組み合わせの洗浄またはエッチング剤など）を噴霧またはその他の方法で供給するように配置されている。少なくとも２つのヘッドを利用することで、基板を反転させる必要なしに、１回の通過でウエハの両側に化学剤を供給することができる。あるいは、上側化学剤放出ヘッド２１１および下側化学剤放出ヘッド２１３は、基板の両側に化学剤を同時に供給するよう構成されてもよい。当業者にとって明らかなように、任意の数の化学剤放出ヘッドを利用してよい。
具体的な一実施形態において、上側化学剤放出ヘッド２１１および下側化学剤放出ヘッド２１３は各々、「切り分けたパイ形」に設計されており、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００の内周よりも外周において広い断面幅を有する。パイ形は、内側部分よりも大きい基板の最外部での角速度に対応する。このように、例えば、基板に向けられた噴霧ノズルの数を増やして、基板の外側部分により多くの化学剤を供給することで、化学剤が均一に基板の各面を覆うようにすることができる。
本明細書に記載の様々な特徴の結果として、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００は連続フロー製造を実現することが可能であり、連続する基板間で大きい時間的ギャップなしに処理を行うことに役立つ。上述のように、湿式化学洗浄またはエッチングは、多くの様々な工程を含みうる。湿式化学剤の開始および停止は、制御が困難で、無駄が多く、非効率的である。クロックアーム基板キャリアメカニズム２００は、３６０°全周で基板キャリア１３５の各々を移動させることによって、連続モードで基板を処理する。ウエハの洗浄も処理も実行されない１８０°の返送を必要とする線形システムのみを提供する様々な従来技術のシステムと異なり、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００は、両側で同時並行に洗浄処理を実行しうる。結果として、化学剤の制御を共有できることによって、制御システムの経費および余分な回路が削減される。また、現在の線形システムから、３００％の化学剤の節約が可能である（すなわち、化学剤使用量において、４倍の削減）。
処理チャンバ１３１（図１Ｂ参照）内で、少なくとも２つの並列の処理が同時に起こる：すなわち、化学剤制御および基板移動である。図３を参照して以下で詳述するように、基板キャリア１３５の速度および加速度を独立制御することによって、終了工程ならびに１または複数の基板のロードおよびアンロードを実質的に同時に行うことができる。また、基板キャリア１３５の独立制御によると、後に詳述するように、キャリアがロードまたはアンロードされた後に、キャリアを加速させて処理フローに追いつかせることができる。
ここで、図３によると、例示的な実施形態の回転駆動システム３００は、回転アーム２０１（図２参照）の各々に対して１つずつ、同軸的に取り付けられた４つのアーム駆動ギア３０１を含むハブを備える。同軸的に取り付けられたアーム駆動ギア３０１の各々に対して１つずつ、４つの駆動モータ３０３が用いられる。回転アーム２０１の各々は、回転アーム２０１の各々のための別個のモータを用いて、個別に駆動することができる。様々な他の例示的な実施形態において、回転アーム２０１の２つ以上が互いに結合されてもよく、その場合には、結合されたアームの動作に対して１つずつのモータがあればよい。
駆動力は、駆動モータ３０３の各々から、同軸取り付けされたアーム駆動ギア３０１の対応する１つに、例えばベルトによって伝達される。その他の駆動システムを用いてもよいが、ベルト駆動システムは、ギア駆動などの他のシステムよりも総システム効率を向上させる。さらに、バランスのとれた全体的なシステム設計（例えば、この例示的な実施形態における対称的に設計された回転アーム２０１の構成）により、４つの駆動モータ３０３の各々について電力消費が非常に低くなる。この例示的な実施形態では、典型的な電力消費は、モータ当たり約４．５ワットにすぎない。当業者であれば、他の種類の回転駆動構成を用いてもよいことがわかる。
特定の例示的な一実施形態では、モータ３０３の各々は、積分エンコーダを備えたＳＭ２３１５Ｄサーボモータ（米国カリフォルニア州サンタクララ、パトリックヘンリードライブ３２００、Ａｎｉｍａｔｉｃｓ社から入手可能）など、標準的なＮＥＭＡ２３フレーム寸法であってよい。この実施形態の駆動モータ３０３の各々は、完全一体型の閉ループサーボ技術に基づくことができ、速度プロフィールプログラムがホストコンピュータ（例えば、第１のオペレータ制御インターフェース１１５Ａまたは第２のオペレータ制御インターフェース１１５Ｂ）からダウンロードされて各モータに独立的に保存されることを可能にする内部不揮発性メモリを備えてよい。さらに、この特定の例示的な実施形態では、プログラムの監視および制御のための定義済み変数を用いて、すべての入力、出力、および、内部ステータス情報にアクセス可能である。例えば、５０：１の遊星減速機および４：１の駆動ベルトを用いて、ギア減速が実現されてよく、そうすれば、回転ステッピングモータ当たり２０００エンコーダカウントで、１回転当たり４００，０００カウントが提供される。この特定の例示的な実施形態によると、約１メートル／秒の最大速度、および、０．１Ｇすなわち０．９８メートル／秒2の最大加速度が可能になる。したがって、回転アーム２０１（図２参照）は、約１２．５回転／分の最大角速度で動きうる。
ここで、図４Ａを参照すると、例示的な実施形態の基板横移動メカニズム４００が示されており、一対の上側軌道４０１、一対の下側軌道４０３、一対の右取り付け基板キャリア４０５、および、一対の左取り付け基板キャリア４０７を備えている。基板キャリアは、図に示すように、互いに平行な異なる平面内で移動可能であり、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００の回転アーム２０１と平行な平面内に存在する。また、キャリアの各々は、単に以下で基板の全移動および搬送について説明する際の助けとなるように、半導体基板４１１を保持するものとして図示されている。基板搬送スロット１３３を参照して基板横移動メカニズム４００が配置される場所も図４Ａに示されている。
一対の右取り付け基板キャリア４０５および一対の左取り付け基板キャリア４０７の各々は、モータ４０９によって独立して直線的に駆動される。モータは、図３を参照して上述した標準的なＮＥＭＡ２３モータなど、多くのモータタイプから選択できる。明示されていないが、キャリアは、線形アクチュエータ（例えば、線形ベルト駆動システム）によって特定のキャリアに関連付けられたモータ４０９によって駆動される。かかる線形アクチュエータシステムは、独立して当業者に周知である。例えば、Ｆｅｓｔｏ（登録商標）ＥＧＣ−５０ベルト駆動線形アクチュエータ（ドイツ連邦、エスリンゲン、Ｒｕｉｔｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ８２、ＦＥＳＴＯ社製）が、基板横移動メカニズム４００のためのキャリア駆動メカニズムとして用いられてよい。
様々な例示的な実施形態で本明細書に記載するように、基板横移動メカニズム４００は、特定の数の軌道、基板キャリア、モータ、および、関連する駆動メカニズムのみを有するものとして図示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本明細書に記載の概念は、任意の数の軌道および基板キャリアに容易に適用されうる。
図４Ｂは、この実施形態において、様々な構成要素のより良好な様々な関係性を理解するために、基板横移動メカニズム４００を示す正面図である。正面図は、基板搬送スロット１３３（図１Ｂおよび図４Ａ参照）の斜視図から図示されたものである。一対の上側軌道４０１および一対の下側軌道４０３の各々は、例えば、軌道の前方部および後方部で、取り付けブラケット４１３を介して、処理チャンバ（図１Ｂ参照）内の構造４１５に取り付けられる。取り付けブラケット４１３は、軌道の垂直方向の調節を実現するために、スロット（図示せず）を通して機械ネジ４１７で構造４１５に結合されてよい。角度調節は、例えば、取り付けブラケット４１３の下側部分の狭くなった箇所の湾曲４２１と、取り付けブラケット４１３の各々の上側部分に配置された水平向きの機械ネジ４１９とによって実現できる。一対の右取り付け基板キャリア４０５および一対の左取り付け基板キャリア４０７は、特定の例示的な実施形態において、例えば、一対の左取り付け基板キャリア４０７が一対の右取り付け基板キャリア４０５の下方（例えば、２０ｍｍ下方）に取り付けられるように構成されてよい。この構成は、例えば、一対の左取り付け基板キャリア４０７（例えば、下側の一対のキャリア）上の処理前の（「汚い」）基板の上方に取り付けられた一対の右取り付け基板キャリア４０５（例えば、上部の一対のキャリア）上に清浄な基板が含まれる特定の処理状況で有利でありうる。さらに、右取り付け基板キャリア４０５および左取り付け基板キャリア４０７の各々は、上述のようなフロントエンドロボットおよびＦＯＵＰ１１３（図１Ａ参照）のエンドエフェクタの間隔（例えば、約１０ｍｍ）と実質的に同じ距離だけ離間されてよい。上述のような基板横移動メカニズム４００の構成全体によれば、基板横移動メカニズム４００の基板キャリアが互いに垂直に並んだ地点で複数の基板のハンドオフ（受け渡し）を行うことが可能である。右取り付け基板キャリア４０５および左取り付け基板キャリア４０７の各々が互いに１０ｍｍ離間されているため、ロードおよびアンロードを行うロボットは、一度にＦＯＵＰ１１３から複数の基板（例えば、この例では２つの基板）を取り、実質的に同時に基板横移動メカニズム４００上に配置することができる。
ここで、図５は、例示的な実施形態において、基板横移動メカニズム４００（図４Ａおよび図４Ｂ参照）と共にクロックアーム基板キャリアメカニズム２００（図２参照）を示す平面図である。この例示的な実施形態において、基板横移動メカニズム４００は、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００の上方で動作する。
ここで、複合クロックアーム／横移動メカニズムの動作の一例を、図２および図５を同時に参照して説明する。基板が処理チャンバ１３１（図１Ｂ参照）で処理された後、回転アーム２０１の１つが、基板リフタ２０７の１つ（例えば、基板搬送スロット１３３の反対側に位置するリフタ）の上方で一時的に停止される。その基板リフタ２０７は、回転アーム２０１上に配置された基板キャリア１３５から半導体基板４１１を持ち上げる。まだ所定の位置にない場合、基板横移動メカニズム４００上の基板キャリアの１つ、例えば、右取り付け基板キャリア４０５の１つが、基板リフタ２０７と当たらない位置に（すなわち、基板搬送スロット１３３の反対側の横移動装置の最端部の位置またはその付近に）横移動される。次いで、基板リフタ２０７は、右取り付け基板キャリア４０５のキャリア面最上部を越えるのに十分な高さまで半導体基板４１１を持ち上げる。次いで、キャリアは、半導体基板４１１を受けるために（すなわち、基板を載置したリフタの下でキャリアが中心に位置するように）横移動し、基板リフタ２０７が下がることによって、右取り付け基板キャリア４０５上に基板が配置される。基板リフタ２０７は、基板キャリア１３５の最下部によって形成された平面よりも低く下がり続ける。この時点で、すでに停止されている回転アーム２０１は、別の位置に移動されてよい。半導体基板４１１は、右取り付け基板キャリア４０５上に載置されると、直線的に基板搬送スロット１３３に向かって搬送され、ロボット（図示せず）によってＦＯＵＰ１１３（図１Ａ参照）のスロットに戻されてよい。
上述の基板除去プロセスと実質的に同時に、未処理基板が、ＦＯＵＰ１１３からロボットによって除去され、例えば、左取り付け基板キャリア４０７の１つの上に載置されてよい。（図４Ｂを再び参照して、左取り付け基板キャリア４０７は汚れた基板のキャリアと見なされてよく、右取り付け基板キャリア４０５は清浄な基板のキャリアと見なされてよいことを思い出すこと）。基板リフタ２０７の１つを用いて、未処理基板は、現在停止されている回転アーム２０１の１つの基板キャリア上に載置されてよい。例えば、未処理基板は、上述の処理済み基板がちょうど除去された同じ基板キャリア１３５上に載置されてよい。（図４Ｂを続けて参照して、基板横移動メカニズム４００上の基板キャリアの各々は、互いに異なる高さで横移動されるため、処理チャンバ１３１から除去される処理済み基板と処理チャンバ１３１に入る未処理基板との間の干渉が避けられることを思い出すこと）。あるいは、未処理基板は、処理済みウエハが除去された回転アーム２０１の反対側の基板キャリア上に載置されてもよい。さらに別の代替方法では、未処理基板は、任意の回転アーム２０１のどちらかの端部の基板キャリア上に載置されてもよい。当業者は、さらなる回転アーム、基板リフタ、および、線形基板キャリアが、基板スループットの向上のために追加されてもよいことを理解されたい。
さらに、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００および基板横移動メカニズム４００の記載した設計によれば、基板の各ハンドオフを単一軸の移動で実現することができる。例えば、ハンドオフは、２つの構成要素、すなわち、基板を移送するための第１のメカニズムおよび基板を受けるための第２のメカニズムを必要とする。しかしながら、本明細書に記載したように、２つのメカニズムの一方は移動しない（すなわち、固定されている）ため、２つのメカニズム間の連携の問題が実質的に低減されて（例えば、一方のメカニズムが移動しないので厳しいタイミングの問題が少なくなって）、基板移送動作の信頼性が高くなる。したがって、ロボットは常に、基板を移動させる際に比較的固定された位置を有する。固定された位置は、十分な時間間隔を伴う（クロックアーム基板キャリアメカニズム２００の回転アーム２０１が互いに独立していることによる）。結果的に、１時間当たり５００基板を越える高スループットを容易に達成できる。さらに、ロボットを除けば、本明細書に記載したすべての移動は単一軸であるため、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００および基板横移動メカニズム４００を比較的安価に生産することができる。
図５を続けて参照しつつ、さらに図６を参照すると、クロックアーム基板キャリアメカニズム２００（図２参照）および基板横移動メカニズム（図４参照）と共に用いられる基板リフタ２０７の１つの詳細な平面図６００が示されている。右取り付け基板キャリア４０５および左取り付け基板キャリア４０７のｃ字形構造が、基板リフタ２０７のいずれかが基板キャリアからの干渉なしに上昇および下降されることを可能にすることに注意されたい。基板リフタ２０７が垂直に（すなわち、図の紙面から外に）持ち上げられる時、基板リフタ２０７のフィンガが、基板キャリア１３５のスロットを横切る。基板リフタ２０７が持ち上げられ続ける時に、左取り付け基板キャリア４０７は、基板リフタ２０７のフィンガひいては基板（この図をわかりやすくするため図示せず）と同心になる（すなわち、中心が合う）まで、図面の下方に水平移動されてよい。次いで、基板リフタ２０７が降下して（すなわち、図面の背面に向かって降下して）、基板は、左取り付け基板キャリア４０７に捕らえられて保持される。ｃ字形構造は、本明細書に記載の発明の主題の態様が機能するために必要ではないが、当業者であれば、ｃ字形キャリアの動作上のいくつかの利点がわかるだろう。さらに、当業者にとって明らかなように、回転アーム２０１はすべて、互いに独立して移動されうるため、アームの１つがロードまたはアンロードのために停止する時に、他のアームが移動し続けてよく、それにより、システム全体の効率およびスループットが大幅に改善される。
当業者であればわかるように、本明細書に記載の高スループットに向けた基板ロードおよびアンロードメカニズムのためのシステムの例は、様々なツール上、および、処理ラインの複数のポイントに実装できる。さらに、当業者であればわかるように、そのシステムは、典型的な製造施設の様々な部分（例えば、フロントエンドオブライン、バックエンドオブライン、および、試験動作）において、複数の処理および計測ツールに容易に組み込むことができる。
さらに、特定の例示的な実施形態を参照しつつ、本発明の主題の要旨について説明したが、本発明のより広い精神および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対して様々な変形および変更がなされてもよい。かかる本発明主題の実施形態は、本明細書において、個別にまたは集合的に、「発明」という用語で呼ばれてよく、それは、単に便宜上のものであり、任意の単一の発明または発明の概念（２以上が実際に開示される場合）に本願の範囲を自発的に限定することを意図するものではない。本明細書に示された実施形態は、開示されている教示を当業者が実施することを可能にするために、十分詳細に説明されている。別の実施形態を用いたり本願から導いたりすることも可能であり、その際、本開示の目的から逸脱することなく、構造上および論理上の置換および変更を行うことができる。したがって、発明を実施するための形態は、限定を意味するものではなく、様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲と、その等価物全体とによってのみ規定される。
さらに、一例として本明細書に記載された構造的要素または動作に対して、複数の例が提供されてもよい。他の機能配分も想定される。他の配分も、本発明の主題の様々な実施形態の範囲に含まれうる。一般に、構成例において別個のリソースとして提示された構造および機能が、一体的な構造またはリソースとして実装されてもよい。同様に、単一のリソースとして提示された構造および機能が、別個のリソースとして実装されてもよい。さらに、半導体産業と同類の多くの産業が、本明細書に記載のシステムを利用できる。例えば、データストレージ産業における薄膜ヘッド（ＴＦＨ）処理、フラットパネルディスプレイ産業におけるアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）、または、微小電気機械（ＭＥＭ）産業は、記載のシステムおよび技術を容易に利用することができる。したがって、「半導体」という用語は、前述の産業および関連業界を含むものとして認識されるべきである。これらおよびその他のバリエーション、変形、追加、および、改良は、添付の特許請求の範囲によって表される本発明の範囲内に含まれる。したがって、明細書および図面は、限定ではなく例示を意図したものであると見なされる。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。

適用例１
高い基板スループットを提供するための基板キャリアシステムであって、
両端部の間の中点を各々有し、互いに平行な平面内で前記中点を中心に回転するよう構成され、前記両端部の各々の上に取り付けられた少なくとも１つの回転取り付け基板キャリアを有する複数のキャリアアームと、
複数の同軸取り付けされた駆動部を含むハブであって、前記複数の駆動部の各々は、前記複数のキャリアアームの内の対応する１つの前記中点付近に結合され、前記複数のキャリアアームの少なくとも一部は、残りの前記複数のキャリアアームと独立して駆動されるよう構成される、ハブと、
前記同軸取り付けされた駆動部の各々にそれぞれ結合され、前記複数のキャリアアームの内の結合された１つを回転させるよう構成された駆動モータと、
前記複数のキャリアアームに近接して結合され、その上に取り付けられた複数の線形基板キャリアを有する線形横移動メカニズムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、前記複数のキャリアアームの前記平面と実質的に平行な平面内で基板を搬送するよう構成され、互いに異なる平面内に存在する、線形横移動メカニズムと、
を備える、システム。

適用例２
適用例１の基板キャリアシステムであって、さらに、前記複数のキャリアアームが通る回転経路の外周に近接して配置された少なくとも１つの基板搬送スロットを備える、システム。

適用例３
適用例２の基板キャリアシステムであって、さらに、前記複数のキャリアアームが通る前記回転経路の下方、かつ、前記複数のキャリアアームの前記中点と前記少なくとも１つの基板搬送スロットとの間の半径方向の線の上に配置された基板リフタを備える、システム。

適用例４
適用例１の基板キャリアシステムであって、さらに、前記ハブと同軸に各々取りつけられ、前記回転取り付け基板キャリアの各々の内周および外周をそれぞれ支持するよう構成された内側軌道部および外側軌道部を備える、システム。

適用例５
適用例１の基板キャリアシステムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々の搬送面は、互いから約１０ｍｍに配置される、システム。

適用例６
適用例１の基板キャリアシステムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、別個のモータによって独立して駆動される、システム。

適用例７
適用例１の基板キャリアシステムであって、さらに、前記複数のキャリアアームに結合された基板処理チャンバを備える、システム。

適用例８
適用例１の基板キャリアシステムであって、前記線形横移動メカニズムは、前記複数のキャリアアームの上方に動作可能に結合される、システム。

適用例９
適用例１の基板キャリアシステムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、基板リフタの上方で同軸に前記基板の１つを配置するためにｃ字形構造を有する、システム。

適用例１０
適用例１の基板キャリアシステムであって、前記線形横移動メカニズムは、さらに、
少なくとも２つの上側軌道と、
少なくとも２つの下側軌道と、
前記少なくとも２つの上側軌道および前記２つの下側軌道の各々にそれぞれ結合された線形駆動メカニズムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、前記線形駆動メカニズムの固有の１つと機械的に結合される、線形駆動メカニズムと、
を備える、システム。

適用例１１
適用例１の基板キャリアシステムであって、さらに、少なくとも１つの化学剤放出ヘッドを備え、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記回転取り付け基板キャリアの各々の回転経路に近接して配置される、システム。

適用例１２
適用例１１の基板キャリアシステムであって、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記回転取り付け基板キャリアの経路の上方に配置される、システム。

適用例１３
適用例１１の基板キャリアシステムであって、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記回転取り付け基板キャリアの経路の下方に配置される、システム。

適用例１４
適用例１１の基板キャリアシステムであって、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記ヘッドの内周よりも前記ヘッドの外周において広い断面幅を有する、システム。

Claims (14)

  1. 高い基板スループットを提供するための基板キャリアシステムであって、
    両端部の間の中点を各々有し、互いに平行な平面内で前記中点を中心に回転するよう構成され、前記両端部の各々の上に取り付けられた少なくとも１つの回転取り付け基板キャリアを有する複数のキャリアアームと、
    複数の同軸取り付けされた駆動部を含むハブであって、前記複数の駆動部の各々は、前記複数のキャリアアームの内の対応する１つの前記中点付近に結合され、前記複数の同軸取り付けされた駆動部の各々は、前記複数のキャリアアームの対応する１つを同時にいずれかの方向に少なくとも３６０°全周で移動させるように構成されており、前記複数のキャリアアームの少なくとも一部は、残りの前記複数のキャリアアームと独立して駆動されるよう構成される、ハブと、
    前記同軸取り付けされた駆動部の各々にそれぞれ結合され、前記複数のキャリアアームの内の結合された１つを回転させるよう構成された駆動モータと、
    前記複数のキャリアアームに近接して結合され、その上に取り付けられた複数の線形基板キャリアを有する線形横移動メカニズムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、前記複数のキャリアアームの前記平面と実質的に平行な平面内で前記複数のキャリアアームとは独立に基板を搬送するよう構成され、互いに異なる平面内に存在する、線形横移動メカニズムと、
    前記ハブと同軸に各々取りつけられ、前記回転取り付け基板キャリアの各々の内周および外周をそれぞれ支持するよう構成された内側軌道部および外側軌道部と、を備える、システム。
  2. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、さらに、前記複数のキャリアアームが通る回転経路の外周に近接して配置された少なくとも１つの基板搬送スロットを備える、システム。
  3. 請求項２に記載の基板キャリアシステムであって、さらに、前記複数のキャリアアームが通る前記回転経路の下方、かつ、前記複数のキャリアアームの前記中点と前記少なくとも１つの基板搬送スロットとの間の半径方向の線の上に配置された基板リフタを備える、システム。
  4. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々の搬送面は、互いから約１０ｍｍに配置される、システム。
  5. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、別個のモータによって独立して駆動される、システム。
  6. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、さらに、前記複数のキャリアアームに結合された基板処理チャンバを備える、システム。
  7. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、前記線形横移動メカニズムは、前記複数のキャリアアームの上方に動作可能に結合される、システム。
  8. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、基板リフタの上方で同軸に前記基板の１つを配置するためにｃ字形構造を有する、システム。
  9. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、前記線形横移動メカニズムは、さらに、
    少なくとも２つの上側軌道と、
    少なくとも２つの下側軌道と、
    前記少なくとも２つの上側軌道および前記２つの下側軌道の各々にそれぞれ結合された線形駆動メカニズムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、前記線形駆動メカニズムの固有の１つと機械的に結合される、線形駆動メカニズムと、
    を備える、システム。
  10. 請求項１に記載の基板キャリアシステムであって、さらに、少なくとも１つの化学剤放出ヘッドを備え、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記回転取り付け基板キャリアの各々の回転経路に近接して配置される、システム。
  11. 請求項１０に記載の基板キャリアシステムであって、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記回転取り付け基板キャリアの経路の上方に配置される、システム。
  12. 請求項１０に記載の基板キャリアシステムであって、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記回転取り付け基板キャリアの経路の下方に配置される、システム。
  13. 請求項１０に記載の基板キャリアシステムであって、前記少なくとも１つの化学剤放出ヘッドは、前記ヘッドの内周よりも前記ヘッドの外周において広い断面幅を有する、システム。
  14. 基板キャリアシステムであって、
    両端部の間の中点を各々有し、互いに平行な平面内で前記中点を中心に回転するよう構成され、前記両端部の各々の上に取り付けられた少なくとも１つの回転取り付け基板キャリアを有する複数のキャリアアームと、
    複数の同軸取り付けされた駆動部を含むハブであって、前記複数の駆動部の各々は、前記複数のキャリアアームの内の対応する１つの前記中点付近に結合され、前記複数の同軸取り付けされた駆動部の各々は、前記複数のキャリアアームの対応する１つを移動させるように構成されており、前記複数のキャリアアームの少なくとも一部は、残りの前記複数のキャリアアームと独立して駆動されるよう構成される、ハブと、
    前記同軸取り付けされた駆動部の各々にそれぞれ結合され、前記複数のキャリアアームの内の結合された１つを回転させるよう構成された駆動モータと、
    前記ハブと同軸に各々取りつけられ、前記回転取り付け基板キャリアの各々の内周および外周をそれぞれ支持するよう構成された内側軌道部および外側軌道部と、
    前記複数のキャリアアームに近接して結合され、その上に取り付けられた複数の線形基板キャリアを有する線形横移動メカニズムであって、前記複数の線形基板キャリアの各々は、前記複数のキャリアアームの前記平面と実質的に平行な平面内で前記複数のキャリアアームとは独立に基板を搬送するよう構成され、互いに異なる平面内に存在する、線形横移動メカニズムと、を備える、システム。
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