JP5795037B2 - 複数のウェハを取り扱う能力を備えた受渡し機構 - Google Patents

Description

ロボットアセンブリは、特に製造設備及び製造機器における自動化において重要な構成要素である。例えば、半導体産業において、ロボットアームは、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ、ＬＣＤ、レチクル、マスク又はキャリヤボックスを取り扱うために使用される。

半導体製造設備において、ロボットは、通常はキャリヤボックスに貯蔵された加工物を、１つの位置から別の位置へ、１つの機器から別の機器へ搬送するために使用されることができる。加工システムにおいて、ロボットは、通常、加工物をキャリヤボックスから取り出し、次いでロードロック内に装填するために使用される。別のロボットは、加工物をロードロックから加工チャンバ内へ、及び１つの加工チャンバから別の加工チャンバへ移動させるために使用されることができる。つまり、加工システムにおいて、複数のロボットが設けられており、各ロボットは特定の仕事のために設計されている。加工システムは、蒸着システム、エッチングシステム、リソグラフィシステム、計測システム、検査システム、注入システム、処理システム又はあらゆる加工物加工システムであることができる。

別のタイプの機器は、加工物を必要とされるまで貯蔵するように設計されたストッカ、又は加工物にある所望の順序に分類するように設計されたソータ等の補足的な機器である。典型的な露出ストッカシステムにおいて、ロボットは、通常、加工物をキャリヤボックスから取り出し、次いでロードロック内に装填するために使用される。別のロボットは、加工物をロードロックから貯蔵チャンバ内へ移動させるために使用されることができ、貯蔵チャンバにおいて加工物は元のキャリヤボックスなしに貯蔵される。ボックスストッカシステムのために、加工物は、加工物をキャリヤボックスから取り出す必要なく、キャリヤボックスと一緒に貯蔵される。

ロボット取扱いの目的は加工物を位置の間で搬送することであるので、ロボット取扱いは、オーバーヘッド（間接の）オペレーションであると考えることができる。つまり、製造設備の効率を改善し、機器のスループットを改善するために、ロボットのより速い移動、及び複数のロボットアセンブリが使用されることができる。幾つかの機器は、多数の加工物の受渡しを行うために多数のキャリヤアームを備えたロボットアセンブリを提供する。多数のキャリヤアームは通常独立していないので、最大効率は実現されることができない。別のロボット構成は、独立して移動することができる多数の独立したロボットアームを含み、ひいては、１つのロボットを用いてスループットを実質的に倍増することができる。

製造プロセスにおける進歩と共に、より高いスループット、より小さな設置面積及びより優れた機能性の要求が生じている。受渡し機構を対象物識別及び対象物アライメント等の別の機能と組み合わせた、一体化されたロボットアセンブリは、この要求を著しく改善することができる。

本発明は、複数の加工物又は多数の加工物を受け渡すように構成された、加工物受渡しのための方法及び装置を開示する。典型的な実施形態において、本発明の加工物受渡し機構は、複数の加工物又は多数の加工物を受け渡すための多重エンドエフェクタと、１つの加工物を受け渡すための単一エンドエフェクタとを有するロボットアームを有する。１つの態様において、単一エンドエフェクタは、多重エンドエフェクタ内の加工物を取り扱うように構成されていることができる。多重エンドエフェクタは、加工物を側縁から取り扱うように構成されていることができ、単一エンドエフェクタは、加工物を上方又は下方から取り扱うように構成されていることができる。この構成は、一次元の移動においてエンドエフェクタの間の加工物の取扱いを提供し、この場合、エンドエフェクタは互いに対して上下に移動する。

多重エンドエフェクタは、プロセスチャンバから又はプロセスチャンバへ、複数の加工物又は多数の加工物を同時に受け渡すことができる。単一エンドエフェクタは、プロセスチャンバから、又はプロセスチャンバへ、又は多重エンドエフェクタから、又は多重エンドエフェクタへ、単一の加工物を受け渡すことができる。例えば、本発明のロボットアームは、加工物の積層体をカセット等のステーションから多重エンドエフェクタを用いて受渡し、単一エンドエフェクタを用いて複数の他のステーションに加工物を再分配することができる。択一的に、本発明のロボットアームは、複数のプロセスチャンバから加工物を回収し、多重エンドエフェクタに貯蔵し、加工物の積層体全体を別のステーションに配置することができる。すなわち、本発明のロボットアームは、加工物ソータ又は加工物分配装置のために使用されることができる。加工物の積層体全体を同時に受け渡すことは、特にカセットロードロック等の高いオーバーヘッドを備えるステーションの場合に、受渡しスループットを改善する。

実施形態において、本発明のロボットアームは、さらに、位置合わせ装置又はＩＤ読取り機の能力を有する。１つの態様において、位置合わせ装置／読取り機はロボットアームのボディの内部、好適には単一エンドエフェクタの近くに配置されている。位置合わせ装置は、単一エンドエフェクタの下側に配置された回転チャックを有することができる。すなわち、位置合わせ装置から、また位置合わせ装置への加工物の受渡しは、単一エンドエフェクタによって取り扱われることができる。回転チャックと、単一エンドエフェクタとは、加工物をエンドエフェクタの掴みの拘束から解放するために、相対的な上下移動を行うことができる。加工物の中心合わせは、別個の中心合わせ機構を介して、又は回転チャックによる加工物中心の配置を介して、及び単一エンドエフェクタによるチャック中心への戻りを介して、行われることができる。好適にはＯＣＲ能力を備えたＩＤ読取り機は、ＩＤマークを読取り且つ加工物を識別するために位置合わせ装置の近くに配置されていることができる。

本発明のロボットアームの実施形態の概略図である。 延長する多重エンドエフェクタを備えた実施形態を示す図である。 延長する単一エンドエフェクタを備えた実施形態を示す図である。 加工物を多重エンドエフェクタから取り出す単一エンドエフェクタを備えた実施形態を示す図である。 多重エンドエフェクタから延びた単一エンドエフェクタを備えた実施形態を示している。 図３Ａ−図３Ｂは典型的な回収順序を示している。 図４Ａ−図４Ｃ別の典型的な回収順序を示している。 図５Ａ−図５Ｃは別の典型的な回収順序を示している。 図６Ａ−図６Ｂは典型的な配置順序を示している。 別の典型的な配置順序を示す図である。 別の典型的な配置順序を示す図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。 典型的な受渡し順序を示す斜視図である。

本発明は、製造設備における加工物の流れを改善するための装置及び方法に関する。改善は、対象物搬送移動への別の機能の一体化を含むことができ、ひいては、スループットを改善し、機能を付加し、設置面積を減じる。マイクロエレクトロニクスの製造において半導体加工物を加工する間、種々異なる機器が数百の加工ステップのために使用される。加工物の処理の流れは実質的に連続的であり、ほとんどの工具は一度に１つの加工物に対して働く。本発明は、機器の内部及び製造設備内で加工物の連続した流れを保証する形式での加工物の取扱い又は移動を提供する。

つまり、本発明は、典型的な実施形態において、加工物を移動させる操作を行うために、複数のエンドエフェクタ等の多数の搬送機構を提供する。ウェハ又はレチクルストッカステーション等のステーションは、中央で、１対のロボット又は加工物搬送機構によって作用される。各搬送は、部材に沿った軸方向移動及びアームの回動又は旋回動作を行うことができる。軸方向移動は、ステーションと、ロードロックに存在するキャリヤとの間で加工物を移動させるために使用され、関節アームは、ステーションの間における揺動等の、ステーション内のより制限された動作のために使用される。

本発明は、半導体ウェハ、レチクル、フラットパネルディスプレイ等の、半導体製造対象物又は加工物の搬送機器を改良するための装置及び方法を開示する。１つの実施形態において、本発明は、複数の加工物を同時に又は連続して受け渡すように構成された、選択的に対象物の受渡しを、対象物識別、対象物位置合わせ、又は対象物中心合わせ等のその他の機能と組み合わせる、一体化されたロボットアセンブリを開示する。典型的な加工物受渡し機構は、単一の加工物を受け渡す能力と共に、複数の加工物を同時に受け渡す能力を備えたロボットアームを有する。加工物受渡し装置は、複数の加工物を一時的に貯蔵する能力と、一時的な貯蔵部から加工物を同時に又は単独で受け渡す能力とを有することができる。対象物識別サブシステムは、対象物の刻まれたマークを読み取るためのＯＣＲコンポーネントを含むことができる。この機能は、スループットの減少なく、又は最小限のスループットの減少で、処理される対象物の識別及び確認を提供する。対象物位置合わせサブシステムは、配向マークに合わせて対象物を回転させるための回転チャックを含むことができる。この機能は、処理される対象物の現場での位置合わせを提供する。

実施形態において、本発明は同時移動のための方法を含む。開示された方法は、ウェハを受け渡すためのフロントエンドモジュール等の対象物受渡し装置、又はウェハソータ又はストッカ等の対象物ソータに適用されることができる。同時移動の１つの移動は、１つのウェハ位置から別のウェハ位置へのロボットシステムの移動を含む。同時移動の別の移動は、ウェハ識別操作、ウェハＩＤ探索操作、ウェハ位置合わせ操作又はウェハ中心合わせ操作を含む。

１つの態様において、ロボットボディの移動と同時に生じる同時移動は、対象物中心合わせ、対象物回転、対象物位置合わせ、対象物ＩＤ探索、及び／又は対象物読取りを含む。対象物中心合わせは中心合わせ機構によって行われることができる。対象物回転及び対象物位置合わせは、回転可能なチャックの回転によって対象物を回転させることによって行われることができる。対象物読取りはＯＣＲ読取り機によって行われることができる。対象物ＩＤ探索は、定置の読取り機及び回転する対象物を用いて、又は対象物の周囲の回転する読取り機を用いて行われることができる。対象物は所定のＩＤに基づき分類することができる。さらに、対象物はＩＤ一覧表に従って分類することもできる。

実施形態において、本発明は、ロボットボディと、ロボットボディに結合された複数のエンドエフェクタと、ロボットボディに結合された回転チャック及び／又はロボットボディ又はエンドエフェクタに結合された読取り機とを有する、一体化されたロボットアセンブリを開示する。ロボットアセンブリは好適には、受渡しチャンバ、フロントエンドモジュール又はフロントインターフェース機構等の受渡し環境に配置されている。

１つの態様において、対象物を、チャンバ、例えばプロセスチャンバ、ロードロックチャンバ、ＦＯＵＰ（正面開口式一体型保管箱）又はＦＯＳＢ（正面開口式運搬箱）に出し入れするように移動させるための複数のエンドエフェクタを支持することができる。ロボットボディは、対象物を受け取るための又は対象物を配置するための正しい位置にエンドエフェクタを配置するために必要とされる移動を提供する。ロボットボディは、積層された全ての対象物又はチャンバを提供するように、例えばｚ方向の動作を有することができる。円形又は包囲する構成で配置された受け取りチャンバのために、ロボットボディはシータ運動を有することができる。直線的な構成で配置された受取りチャンバのために、ロボットボディは、横断軌道又はリニアガイド等の直線運動を有することができる。

エンドエフェクタは、対象物を、受渡し環境、及び受渡し環境に結合された複数のプロセスチャンバ又は貯蔵チャンバ（例えばＦＯＵＰ）に対して出し入れするために、延長動作及び後退動作を提供する。エンドエフェクタの延長動作及び後退動作は、好適には、関節ジョイントアーム又はリニアガイドを介する直線運動を含むが、あらゆる機械的運動であることができる。エンドエフェクタは、対象物を持ち上げるための持上げ運動（例えばｚ方向）を提供することもできる。エンドエフェクタは、対象物を保持するために、エッジの掴み、エアクッション又は真空吸着を提供することができる。エンドエフェクタは、対象物を支持しかつ滑りを阻止するために支持パッドを有することができる。エンドエフェクタは、対象物を保持するために真空ポートを有することができる。エンドエフェクタは、エッジに接触した取扱いのためのエッジ掴みを提供することができる。さらに、エンドエフェクタは、エアクッションを提供するために複数のガスポートを有することができ、これにより、対象物は、エンドエフェクタのいかなる部分にも接触することなく空隙において浮揚することができる。エンドエフェクタは、対象物の滑りを阻止するためにエッジピンを有することができる。

実施形態において、本発明の加工物受渡し装置は、複数の加工物を受け渡すための多重エンドエフェクタと、単一の加工物を受け渡すための単一エンドエフェクタとを有するロボットアームを含む。多重エンドエフェクタは、あらゆる数の加工物、例えば２５８’’ウェハ又は１３１２’’ウェハのカセット負荷を取り扱うように構成されていることができる。多重エンドエフェクタは、多量の加工物を収集し、全ての加工物を同時に又は単独で目的位置へ受け渡すことができる、一時的な可動な貯蔵領域として構成されていることができる。

図１は、本発明による典型的な加工物受渡し装置を示している。装置は、多重エンドエフェクタ１４と、単一エンドエフェクタ１２とを収容するロボットアームボディ１０を有している。選択的な位置合わせ／読取り機構１１は、ボディ１０に配置されていることができる。多重エンドエフェクタ１４は複数の加工物１６^*を支持することができ、単一エンドエフェクタ１２は単一の加工物１６を支持することができる。

図２Ａは、多重エンドエフェクタ１４の典型的な移動プロセスを示している。多重エンドエフェクタは、目的ステーションに向かって延長しており、目的ステーションにこれらの加工物を同時に受け渡すために複数の加工物を支持して示されている。単一エンドエフェクタは後退位置に示されているが、移動プロセスの間には延長されることもできる。図２Ｂは、単一エンドエフェクタ１２の典型的な移動プロセスを示している。単一エンドエフェクタは、目的ステーションに向かって延長しており、単一の加工物を受け渡す。この図において、多重エンドエフェクタは後退位置に示されているが、移動プロセスの間に延長させられることもできる。

実施形態において、単一エンドエフェクタは、多重エンドエフェクタ内の加工物を取り扱うように構成されていることができる。多重エンドエフェクタは、加工物を側縁から取り扱うように構成されていることができ、これにより、単一エンドエフェクタは、加工物を、多重エンドエフェクタの上部又は下部から受け取る又は多重エンドエフェクタの上部又は下部に配置することができる。この構成は、一次元の移動においてエンドエフェクタの間の加工物の取扱いを提供し、エンドエフェクタは互いに対して上下に移動する。

図２Ｃは、多重エンドエフェクタと単一エンドエフェクタとの間の典型的な移動プロセスを示している。単一エンドエフェクタは、多重エンドエフェクタの底部の加工物に到達するまで上昇することができる。この構成において、単一エンドエフェクタは、多重エンドエフェクタにおける加工物に、下方から順次に接近することができる。その他の構成が可能であり、例えば、単一エンドエフェクタは、加工物にランダムに、又は上方から下方へ接近することができる。単一エンドエフェクタは、加工物を目的ステーションへ受け渡すために、上昇位置から延長することができる。図２Ｄは、多重エンドエフェクタと単一エンドエフェクタとの間の別の典型的な移動プロセスを示している。ロボットボディ２０は、単一エンドエフェクタが、多重エンドエフェクタの底部の加工物に到達するまで下降することができる。単一エンドエフェクタは、加工物を目的ステーションへ受け渡すために、この位置から延長することができる。概して、単一エンドエフェクタは、多重エンドエフェクタの位置に関するあらゆるところから延長することができる。単一エンドエフェクタは延長した位置において上昇及び下降することもできる。

実施形態において、本発明のロボットアームは、さらに、位置合わせ装置又はＩＤ読取り機の能力を有している。１つの態様において、位置合わせ装置／読取り機は、好適には単一エンドエフェクタの近くにおいて、ロボットアームのボディ内に配置されている。位置合わせ装置は、単一エンドエフェクタの下方に配置された回転チャックを含むことができる。すなわち、位置合わせ装置からの及び位置合わせ装置への加工物の受渡しは、単一エンドエフェクタによって取り扱われることができる。回転チャック及び単一エンドエフェクタは、エンドエフェクタの掴みの拘束から加工物を解放するために相対的な上昇／下降移動を行うことができる。加工物中心合わせは、別個の中心合わせ機構を介して、又は回転チャックによる加工物中心の配置を介して、及び単一エンドエフェクタによるチャック中心への戻りを介して、行われることができる。好適にはＯＣＲ能力を備えたＩＤ読取り機は、ＩＤマークを読取り、加工物を識別するために、位置合わせ装置の近くに配置されていることができる。

本発明は、複数の加工物を同時に又は１つずつ受け渡すための方法をも開示している。多重エンドエフェクタは複数の加工物を同時に取り扱うことができる。単一エンドエフェクタは、一度に１つの加工物を、ステーションから、ステーションへ、又は多重エンドエフェクタから、多重エンドエフェクタへ取り扱うことができる。例えば、本発明のロボットアームは、加工物の積層体を、カセット等のステーションから、多重エンドエフェクタを用いて受け渡すことができ、加工物を、複数の別のステーションへ、単一エンドエフェクタを用いて再分配することができる。択一的に、本発明のロボットアームは、複数のプロセスチャンバから加工物を回収し、多重エンドエフェクタに貯蔵し、加工物の積層体全体を別のステーションに配置することができる。多重エンドエフェクタは、加工物のための貯蔵部として、好適には加工物移動の間の一時的な貯蔵部として働くこともできる。これらの可能な構成において、本発明のロボットアームは、様々な複雑な加工物受渡し順序を行うことができる。すなわち、本発明のロボットアームは、特に位置合わせ装置／読取り機の補助と共に、加工物ソータ又は加工物分配装置のために使用されることができる。加工物の積層体全体の同時受渡しは、カセットロードロック等の高いオーバーヘッドを備えるステーションのために、受渡しスループットを改善する。

図３〜図５は、複数の供給ステーションからの可能な加工物回収順序を示しており、図６〜図８は、複数の目的ステーションへの可能な加工物配置順序を示している。図３は、多重エンドエフェクタを用いる、供給ステーションからの典型的な加工物回収順序を示している。図３Ａは、供給ステーションに面したロボットアームを示している。供給ステーションは、引き渡される複数の加工物を有する。ロボットアームは、供給ステーションから複数の加工物を取上げ、元の位置へ戻す又は目的位置へ進めるために、多重エンドエフェクタを用いる（図３Ｂ）。供給ステーションにおける加工物の数と、多重エンドエフェクタにおけるスロットの数とに応じて、供給ステーション内の加工物の全て又は一部が回収されることができる。ステーションは多重エンドエフェクタに対応するように設計されることができ、すなわち、例えば２５のスロットのエンドエフェクタは、例えばステーションから５つの加工物を回収することができる。図３は典型的な実施形態を示しており、この場合、供給ステーションにおける全ての加工物が回収されるが、別の実施形態においては、加工物の一部のみが取り上げられることができる。加工物の積層体受渡しは、供給ステーション内の加工物を迅速に取り出すことができ、したがって、高オーバーヘッドステーションのために潜在的に有利であることができる。例えば、供給ステーションはロードロックであることができ、ロードロックは、準備が完了する前に換気及びポンピングのための長い時間を必要とする。積層体受渡しはロードロックを迅速に空にすることができ、したがって、ロードロックの換気及びポンピングを提供する一方で、加工物は、多重エンドエフェクタにおける一時的な貯蔵から連続して処理されることができる。

図４は、図４は、回収手段としての単一エンドエフェクタと、一時的貯蔵部としての多重エンドエフェクタとを用いる、供給ステーションからの典型的な加工物回収順序を示している。図４Ａは、複数の加工物を有する供給ステーションに面したロボットアームを示している。単一エンドエフェクタは、供給ステーションから１つずつ及びランダムに加工物を回収することができる。供給ステーションからの各加工物は、単一エンドエフェクタによってランダムに取り上げられることができ、多重エンドエフェクタに配置される。図４Ｂに示されているように、供給ステーションにおけるランダムな位置における４つの加工物は、回収され、多重エンドエフェクタに配置される。この構成において、単一エンドエフェクタは、底部から多重エンドエフェクタに接近し、したがって、加工物は多重エンドエフェクタに上から下へ順次に貯蔵される。設計に応じて、多重エンドエフェクタのその他の貯蔵構成が可能である。図示のように、４つの加工物が回収されており、この場合、単一エンドエフェクタは依然として多重エンドエフェクタにおいて第４の加工物を取り扱っている。加工物の回収は、供給ステーションからあらゆる任意の数の加工物を回収することができる。例えば、加工物受渡しは図４Ｂにおいて終了することができ、この場合、４つの加工物のみが回収される必要がある。受渡しは、図４Ｃに示されたように、供給ステーションから全ての加工物を回収することもできる。

ロボットアームボディに配置された選択的な位置合わせ装置／読取り機は、加工物が単一エンドエフェクタによって取り扱われながら、位置合わせし、中心合わせし、且つ加工物のＩＤマークを読み取ることができる。例えば、単一エンドエフェクタが加工物を休止位置に回収した後、選択的な加工物中心合わせ機構は加工物を中心合わせすることができる。次いで、単一エンドエフェクタは、回転チャックを介してウェハ中心を見つけた後、加工物を中心合わせ位置へ戻すことにより加工物を中心合わせすることができる。

同時ウェハ位置合わせが行われることもできる。エンドエフェクタ休止位置において、回転チャックは持ち上げられ、加工物をエンドエフェクタの拘束から解放する。次いで、回転チャックは、ノッチ、オリフラ又はＩＤ発見機構に従って、ノッチ、オリフラ又はウェハＩＤ位置に合わせてウェハを位置合わせするように回転することができる。位置合わせが完了すると、回転チャックが下降させられ、ウェハはエンドエフェクタに再び載置される。安定した回転のために必要とされる中心合わせを提供するために、ウェハ位置合わせの前に、ウェハ中心合わせが通常は行われる。

同時ウェハ識別が行われることもできる。ＯＣＲサブシステム等のウェハ識別アセンブリは、ウェハＩＤを読み取ることができる。ウェハ識別サブシステムは、ウェハＩＤが知られている位置に位置決めされている。ウェハ識別サブシステムは、ウェハ位置合わせサブシステムに依存していることができ、この場合、ウェハは、ウェハ識別サブシステムの下方にウェハを位置決めするように回転させられる。ウェハ識別サブシステムは、ウェハ位置合わせサブシステムから独立していることができ、この場合、ウェハ識別サブシステムは、ウェハＩＤを探すために回転する。

図５は、複数の供給ステーションからの典型的な加工物回収順序を示している。図５Ａは、複数の加工物を有する供給ステーションに面したロボットアームを示している。単一エンドエフェクタは、供給ステーションから加工物を回収し、多重エンドエフェクタに配置することができる。図５Ｂに示されているように、供給ステーションにおける３つの加工物が回収され、多重エンドエフェクタに配置されている。図５Ｃに示されているように、受渡しは、供給ステーションから全ての加工物を回収することもできる。単一エンドエフェクタによる受渡しは、多重エンドエフェクタに貯蔵する前に、位置合わせ、中心合わせ及びＩＤ読取りが伴われることができる。

図６〜図８は、複数の目的ステーションへの、３つの加工物配置順序を示している。図６Ａ及び図６Ｂは、多重エンドエフェクタを用いる、目的ステーションへの典型的な加工物配置順序を示している。この操作は、ステーションの短いアクセス時間を有することができ、これにより、ステーションは、その他の仕事、例えばポンピング又は換気を行うことができる。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、複数の目的ステーションへの一時的な貯蔵部として多重エンドエフェクタを用いる、別の典型的な加工物配置順序を示している。単一エンドエフェクタは、加工物を多重エンドエフェクタから目的ステーションへ順次に受け渡すことができる。配置操作はランダムであることができ、すなわち加工物が積層体の底部から取り上げられることができるが、加工物は目的ステーションにおけるあらゆるところ、又は異なる目的ステーションに配置されることができる。この操作は、加工物ソータの能力を提供し、加工物の積層体はあらゆる目的ステーションに分類されることができる。選択的な位置合わせ／読取りステーションがロボットボディに組み込まれていると、単一エンドエフェクタは、加工物分類操作のために、加工物を有効に位置合わせし、中心合わせし、識別することができる。

完成した加工物受渡し機構は、図３〜図５に示された加工物回収順序と、図６〜図８に示された加工物配置順序とを有することができる。要望と、利用可能な構成とに応じて、あらゆる組合せが可能である。

図９Ａ〜図９Ｇは、典型的な加工物受渡し順序を、立体図で示している。ロボットアームの構成は図９Ａに示されており、少なくともアセンブリ全体の側方移動と、多重エンドエフェクタの上方移動と、回転チャックアセンブリの上方移動とが行われる。その他の移動は、多重エンドエフェクタ及び単一エンドエフェクタの延長及び後退を含む。図９Ｂは、ＦＯＵＰ１等の供給ステーションに対面するように移動するロボットアームを示している。図９Ｃは、ＦＯＵＰ１からウェハ、例えば２５枚のウェハを回収する多重エンドエフェクタを示している。図９Ｄは、ＦＯＵＰ２等の目的ステーションへ移動するロボットアームを示している。図９Ｅは、多重エンドエフェクタから最下部のウェハを取り上げる単一エンドエフェクタを示している。図９Ｆは、回転チャックへ受け渡すためのエッジ掴み及びウェハ後退を示している。位置合わせ／読取りステーションは、ノッチ又はオリフラ等の位置合わせマークを見つけ、ウェハを中心合わせし、ＩＤのＯＣＲ読取りを行うことができる。ウェハを識別した後、回転チャックは解除し、例えば真空吸着を解除し、エッジ掴みを行う。次いで、ロボットアームは適切なスロットに移動する。図９Ｇは、位置合わせ、中心合わせ及び識別されたウェハを、目的のＦＯＵＰ２における適切なスロットに配置する単一エンドエフェクタを示している。

ロボットアセンブリは、複数の関節ジョイントアームを有することができる。別の実施形態において、典型的なロボットは、加工物を受け取るための直線ｒ運動、例えば延長及び後退、関節アームの回転シータ運動、及び加工物の昇降の垂直ｚ運動とを含むことができる。ロボットは、加工物の移動を行うための複数の種々異なる機構、例えば直線軌道、多数のセグメントを有する関節アーム、フロッグアーム、回動アーム、はさみ及び望遠鏡式機構、４つのバーのリンク機構を有することができる。ロボットアームは、例えば重力又はエッジ掴み力を用いて、加工物を受け取るためにエンドエフェクタを有することができる。ロボットの移動、例えば直線運動と回転運動との組合せは、通常、高い加速を回避するように設計されている。

ロボットアセンブリのための搬送機構は、互いに独立して駆動される複数のロボットアームを有することができる。すなわち、ロボットアームは、運動における高い自由度を有しており、多くの場所に到達することができる。ロボットアセンブリの操作は、コンピュータシステムによって制御されることができる。

複数の加工物を取り扱う能力を有するロボットアームは、ロボット取扱いの効率を高めることができる。ロボットアセンブリは、同期装置を備えたサーボモータ等のモータを備えて構成されることができる。ロボットアセンブリは、４アームセグメントと、各連結における多数の自由度とを有することができる。ロボットアームは、リニアアームのような、ｒ、シータ及びｚの制限なしに、実質的に全ての方向に移動することができる。ロボットは、第１のアームのために１つのモータ制御装置のみを有することができ、第２のアームは第１のアームの移動に依存する。ロボットは、２つのモータ制御装置、つまり、第１のアームを回転させるためのモータ制御装置と、第２のアームを回転させるためのモータ制御装置とを有することもできる。この場合、第２のアームは第１のアームから独立して移動することができる。

典型的な実施形態において、受渡しロボットシステムは、複数の一体化されたロボットアセンブリを有することができ、各ロボットアセンブリは、固有の又は共有された、エンドエフェクタ、ウェハ中心合わせサブシステム、回転チャック等のウェハ位置合わせサブシステム及び／又はＯＣＲ等のウェハ識別サブシステムを具備している。別の典型的な実施形態において、受渡しロボットシステムは、ＦＩＭ（フロントインターフェース機構）又はＦＥＭ／ＥＦＥＭ（フロントエンドモジュール又はエクイップメントフロントエンドモジュール）等の、受渡しシステムにおいて使用されている。チャンバは、一体化されたロボットシステムを取り囲む円形のリングに配置されているか、一体化されたロボットシステムの１つの側に直線的に配置されているか、又は一体化されたロボットシステムの両側に直線的に配置されていることができる。

本発明のロボットアセンブリは、ウェハソータ又はストッカ、ＬＣＤソータ又はストッカ、又はレチクルソータ又はストッカ等のソータ又はストッカ機器において使用されることができる。本発明のロボットアセンブリは、蒸着、エッチング、トラック、リソグラフィ露光、現像、及びベーキング等の処理機器において使用されることもできる。本発明のロボットアセンブリは、加工物を、ロードロックからバッファへ、又はプロセスチャンバへ、貯蔵チャンバへ、又はソータチャンバへ搬送するために使用されることができる。本発明のロボットアセンブリは、加工物をＦＯＵＰからロードロックへ受け渡すために、フロントエンドローダにおいて使用されることもできる。

本発明によるストッカの実施形態は、アレイに配置された加工物を有するストッカ貯蔵領域を有する。受渡しロボットは、加工物をストッカに及びストッカから受け渡すためにストッカアレイの前側に装着されていることができる。ストッカステーションは、工程間多重レベル軌道システムにおける軌道に連結していることができる。別のロボットアセンブリは、キャリヤを、ストッカと工程間軌道システムとの間で移動させる。受渡しロボットのみでは受渡し又は取扱い能力が不十分である場合、ストッカにおけるロットの貯蔵は、第２の受渡しロボットを使用することによって行われることができる。

ロボットアセンブリは、１つの実施形態において、加工物をポッドアセンブリにおけるカセットの間で受け渡すためのフロントエンドアセンブリにおいて使用されることができる。フロントエンドアセンブリは、概して、加工物を、フロントエンドモジュール又は中央モジュールへ移動させるために水平移動ロボットアセンブリを有する。

ロボットアセンブリは、さらに、加工物位置決めセンサ、位置誤差のイメージ検出、ＲＦ電界検出、磁気共鳴検出、レーザ自動読み取り、光検出器配列を用いる検出、電動操作検出、アーム位置検出、又は操作及び保守に関連したあらゆるセンサ等の複数のセンサを有する。さらに、センサは、ロボットアセンブリの状態及び位置を提供し、これにより、アセンブリの残りの作動部分の最適な利用、及びアセンブリの非作動部分を保守するためにオペレータに警告することを可能にする。

１０ ロボットアームボディ、 １１ 位置合わせ／読取り機構、 １２ 単一エンドエフェクタ、 １４ 多重エンドエフェクタ、 １６，１６^* 加工物

Claims (18)

1. 複数の加工物を受け渡すためのロボットアセンブリにおいて、
   ボディと、
   多数の加工物を支持し同時に受け渡すよう構成され、第１の支持部を有する多重エンドエフェクタであって、
   前記ボディの第１の部分に連結され、該ボディの該第１の部分に関して第１の後退位置と第１の延長位置との間で移動させるように構成される多重エンドエフェクタと、
   加工物を支持するよう構成され、第２の支持部を有する単一エンドエフェクタと、を有し、
   前記多重エンドエフェクタと該単一エンドエフェクタは、該単一エンドエフェクタが該多重エンドエフェクタにより支持された加工物にアクセスできるように、重ならない位置で前記加工物を支持し、
   前記単一エンドエフェクタが前記ボディの第２の部分に連結され、該ボディの該第２の部分に関して第２の後退位置と第２の延長位置との間で移動させるように構成され、
   前記第２の部分は、前記第１の部分に連結され、前記第１の部分に対して下降位置と複数の上昇位置との間で移動させるように構成され、
   前記多重エンドエフェクタと前記単一エンドエフェクタは、前記ボディが１つ又はそれ以上の加工物ステーションに対面するため移動するときに、ユニットとして移動するため前記ボディに連結され、
   前記多重エンドエフェクタと前記単一エンドエフェクタは、該多重エンドエフェクタが前記第１の後退位置にあるとき、前記第２の部分が、妨害されずに前記第１の部分に対して前記上昇位置と前記下降位置との間を移動するように構成され、
   前記第１又は第２の延長位置が、加工物ステーションに到達可能であり、
   前記上昇位置において、前記単一エンドエフェクタが前記第１の支持部に支持された加工物にアクセスするために、前記第２の支持部を該第１の支持部内に配置し、
   前記下降位置において、前記多重エンドエフェクタが妨害されずに前記第１の後退位置と前記第１の延長位置との間を移動するように、前記単一エンドエフェクタを前記多重エンドエフェクタから離れて配置することを特徴とする、複数の加工物を受け渡すためのロボットアセンブリ。
2. 前記下降位置の近くにおいて加工物を回転させるために前記第２の部分に配置された回転チャックが設けられていることを特徴とする、請求項１記載のロボットアセンブリ。
3. 前記回転チャック上の加工物の識別マークを読み取るために前記ロボットアセンブリに配置された位置合わせ・読み取り装置をさらに有することを特徴とする、請求項２記載のロボットアセンブリ。
4. 前記多重エンドエフェクタが、前記多数の加工物を側縁から支持しており、前記単一エンドエフェクタが、加工物を底部から支持していることを特徴とする、請求項１記載のロボットアセンブリ。
5. 前記第２の部分が、前記多重エンドエフェクタの前記多数の加工物に下方から上方へ順次にアクセスするため、該第２の部分を前記下降位置から上昇位置へ移動させるときに、前記単一エンドエフェクタを直線的に移動させることを特徴とする、請求項１記載のロボットアセンブリ。
6. 前記単一エンドエフェクタが、前記多重エンドエフェクタと加工物ステーションとの間で加工物を受け渡すことができることを特徴とする、請求項１記載のロボットアセンブリ。
7. 複数の加工物を受け渡すためのロボットアセンブリにおいて、
   ボディと、
   多数の加工物を支持するための第１の支持部であって、前記ボディの第１の部分に連結され、複数の加工物を第１の加工物ステーションから同時に受け取るように構成された第１の支持部と、
   加工物を支持するための第２の支持部であって、前記ボディの第２の部分に連結され、加工物を、前記第１の支持部と第２の加工物ステーションとの間で受け渡すように構成された第２の支持部と、を有し、
   前記第１の部分と前記第２の部分は、前記ボディが前記第１又は前記第２の加工物ステーションに対面するために移動するとき、ユニットとして移動するため前記ボディに連結されていることを特徴とする、複数の加工物を受け渡すためのロボットアセンブリ。
8. 前記第２の支持部が、前記第１の支持部から加工物を受け取るよう構成され、該加工物を前記第２の支持部から前記第２の加工物ステーションへ受け渡すよう構成されることを特徴とする、請求項７記載のロボットアセンブリ。
9. 前記ボディの前記第２の部分に連結され、前記第１の支持部と前記第２の加工物ステーションとの間の受渡しの間に前記加工物を位置合わせするよう構成された位置合わせ装置をさらに有することを特徴とする、請求項７記載のロボットアセンブリ。
10. 前記ボディの前記第２の部分に連結され、前記第１の支持部と前記第２の加工物ステーションとの間の受渡しの間に前記加工物を識別するよう構成された位置合わせ・読み取り装置をさらに有することを特徴とする、請求項７記載のロボットアセンブリ。
11. 前記第１の支持部が、多数の加工物を、加工物ステーションから又は加工物ステーションへ同時に受け渡すよう構成され、前記第２の支持部が、前記第１の支持部の加工物を回収し、回収された加工物を所定の位置合わせマークに従って位置合わせするために位置合わせ機に移動するよう構成されることを特徴とする、請求項７記載のロボットアセンブリ。
12. 複数の加工物を１つ又はそれ以上の加工物ステーションの間でロボットアセンブリを介して受け渡すための方法において、該ロボットアセンブリは、該１つ又はそれ以上の加工物ステーションに対面するためにユニットとして移動する、ボディに連結された、多重エンドエフェクタと単一エンドエフェクタを有し、
    多数の加工物を、前記多重エンドエフェクタにより、前記ロボットアセンブリと前記１つ又はそれ以上の加工物ステーションの１つの加工物ステーションとの間で同時に受け渡し、
    前記多数の加工物の各加工物を、前記単一エンドエフェクタにより、前記多重エンドエフェクタと前記１つ又はそれ以上の加工物ステーションとの間で順次に受け渡すことを特徴とする、複数の加工物を前記１つ又はそれ以上の加工物ステーションの間でロボットアセンブリを介して受け渡すための方法。
13. 多数の加工物の各加工物の受け渡しは、さらに、該各加工物を位置合わせマークに合わせて位置合わせすることを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
14. 各加工物の受け渡しは、さらに、ＩＤマークを読み取ることによって加工物を識別することを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
15. 多数の加工物の受け渡しは、該多数の加工物を加工物ステーションから回収するか、又は該多数の加工物を加工物ステーションに配置することを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
16. 各加工物の受け渡しは、前記ロボットアセンブリ内の前記多数の加工物から該各加工物を回収し、該各加工物を加工物ステーションに配置することを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
17. 各加工物の受け渡しは、加工物ステーションから該各加工物を回収し、該各加工物を前記ロボットアセンブリ内の前記多数の加工物に加えることを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
18. 多数の加工物の各加工物の受け渡しは、加工物を多数の加工物から分類することを含むことを特徴とする、請求項１２記載の方法。

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