JP6123104B2 - 異なる保持エンドエフェクタを有する基板搬送装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は、１９９６年１月１６日出願の同時係属出願第０８／５８７，０８７号の一部継続出願である。

本発明は基板処理装置に関し、特に、基板移動方法に関している。

米国特許第５，５１２，３２０号は、真空環境部分と、基板カセット及びロボットを有する大気環境部分と、前記２つの部分間にあるロードロック、即ちチャンバと、を有する基板処理装置を開示している。種々の基板搬送ロボット及び基板保持エンドエフェクタは従来技術において知られている。

本発明に従う１つの方法によると、第１位置から第２位置へと半導体基板を搬送する方法が提供されている。第１及び第２位置は個別的な支持領域において複数の基板を保持するように設計されている。その方法は、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタとの搬送機構を提供する行程を含んで、第１エンドエフェクタは第１最大値の基板を個別的に支持するようなされた第１支持領域数を有し、第２エンドエフェクタは第２のより低い最大値の基板を個別的に支持するようなされた第２支持領域数を有し；該第１エンドエフェクタによって該第１位置から該第２位置へと基板を移送する行程を含み；該第２位置における空の個別的な支持領域が、該第１エンドエフェクタ上の該第１支持領域数よりも少ない場合に、該第１エンドエフェクタを使わずに該第２エンドエフェクタのみを使って該第１位置から該第２位置へと基板を移送する行程を含む。

本発明による他の方法に従うと、第１位置から第２位置へと基板を搬送する直線搬送装置の製造方法が提供され、該方法は、該第１位置の基板保持容量の最大の数を決定する行程と；第１エンドエフェクタを選択し該第１エンドエフェクタを基板搬送装置のロボットに接続する行程を含み、該第１エンドエフェクタは第１最大数の基板を個別的に支持する第１基板領域を有し；第２エンドエフェクタを該ロボットに接続する行程を含み、該第２エンドエフェクタは該第１最大数の基板よりも少ない第２の最大数の基板を個別的に支持する第２基板領域を有することを特徴としている。該第１エンドエフェクタとそれが支持しうる基板の第１最大数を選択する行程は、数式に基づいている。

本発明の他の方法によると、第１位置から第２位置への半導体基板搬送方法が提供される。該第１及び第２位置は個別的支持領域において複数の基板を支持するよう設計されている。その方法は、第１エンドエフェクタと第２エンドエフェクタの搬送機構を提供する行程と；該第１位置の第１基板カセットから少なくとも１のエンドエフェクタを有する該第２位置へと基板を搬送する行程と；該第１位置における第２基板カセットから少なくとも１の該エンドエフェクタを有する該第２位置へと基板を搬送する行程と、を含む。第１基板カセットはそれが空になるまでアンローディング（unloading）され、そしてその後、該第２基板カセットは該第２位置が満杯になるまでアンローディングされる。

本発明の特徴を組み込んだ基板処理装置の模式的平面図である。 ロードロック部に装着された図１に示される装置の大気部分の模式的平面図である。 図２に示された基板搬送ロボットの斜視図である。 基板搬送ロボットの他の実施例の斜視図である。 図３Ａに示されたロボットの上平面図である。 図２に示された大気部分における２つの位置の間において、基板を動かす１つの方法を示す模式的ブロック線図である。 図２に示された装置において基板保持カセットからバッファへと基板を搬送する方法に使われる行程の模式的ブロック線図である。 図２に示された装置における基板搬送方法に使用される行程を示す模式的ブロック線図である。 図２に示されたロボットを有する他の基板搬送方法の模式的ブロック線図である。 図２に示されたロードロック部と基板カセットとの間で基板を搬送する方法に使われる行程を示す模式的ブロック線図である。 基板搬送機構を製造する方法における行程を示す模式的ブロック線図である。

前述の本発明の利点と特徴は、以下に添付する図面とともに、以下に続く詳細説明において説明される。

図１を参照すると、本発明の特徴を組み込んだ基板処理装置１０の模式的上平面図が示されている。本発明は図面に示す１つの実施例に関して示されてはいるが、しかし、本発明は多くの異なった実施例の形を取りうることが理解されなければならない。それに加えて、任意の好適な寸法、形状、種類の要素又は材料が使用されうる。

装置１０は一般に基板処理部１１と基板搭載部１３とを含む。処理部１１は一般に、ロボットアーム搬送機構１２と、メインチャンバ１５に接続された基板処理モジュール１４と、ロードロック１６と、を含む。処理部１１は従来技術で良く知られている多くの基板処理部の任意の１つであってもよい。それ故、処理部については、ここではこれ以上説明しない。

ロードロック１６のフロントエンドに装着されているのは、搭載部１３である。図２を参照すると、搭載部１３は一般にクリーンルーム壁２２に装着されているフレーム２０と、基板カセット積載部２４と、２つのカセット搭載部２６と、２つの基板カセット格納ドアリムーバ２８と、４つのバッファカセットＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と、基板整列器３０と、基板搬送ロボット３２と、を含む。積載部２４は、複数の、例えば１０とか１２の基板カセット３４を保持するように設計されている。カセット３４は従来技術で良く知られている。カセット３４の各々は、その中に個別的に基板を支持するハウジングを有する。カセットは慣用的に１３又は２５の基板を支持可能である。基板は半導体ウェーファであるが本発明では他の種類の基板、例えばフラットパネルディスプレー基板でも使用可能である。カセットは１３又は２５以外の基板をも指示可能である。カセット３４は、ユーザによって搭載ポート２６において積載部２４から搭載されたり降ろされたりする。積載部２４は、カセットを移動してドアリムーバ２８の正面に位置決めする。ドアリムーバ２８はカセット３４のドアを動かし、ロボット３２によってカセットの内部にアクセスを可能にする。ツール積載部２４は好適には、２０の３００ｍｍ、１３のウェーファカプセル、又は１０の３００ｍｍ、２５のウェーファカプセルを保持する能力を有する。２つのドアリムーバ機構２８はカプセルのアクセスと同期する。搭載ポート２６は自動ドア並びに自動トレイを有する。ツール積載部２４は好適には内部がクラス１環境（Class 1 environment）以上を維持する。ツール積載部は好適には、専用制御部を有する。

実施例に示される搭載部１３は、４つのバッファカセットＢ１からＢ４を有する。しかし、他の実施例ではそれ以上又は以下のバッファカセットが設けられてもよい。ある実施例ではバッファカセットがなくても良く、その場合は、ロボット３２が基板を搭載部２４中のカセット３４とロードロック１６の間に直接搬送する。バッファＢ１からＢ４は好適には、カセット３４と同じように一定間隔で積み上げて、複数の基板を個別的に支持するように設計される。バッファは好適には１０ｍｍ間隔で２６個のウェーファを保持する能力を有する。バッファは、もし事前或いは事後整列がない場合、或いは、カプセルの繰り返し接近が可能であるならば、設けられなくてもよい。ロードロック１６は好適には、複数の基板が一定間隔で積み上げられて、個別に支持されるよう設計される。好適には、各バッファ内の個別の基板保持領域の数は各ロードロック内の個別の基板保持領域の数と同じである。整列器３０は従来技術で良く知られていて、各基板の表面構造を個別に、ロードロック１６内に入る前又はロードロックから基板を除去した後に、整列するのに使用される。整列器は好適には、角度方向を修正する単一の回転軸を有する設計である。それはロボット３２を使って位置の方向を修正する。整列器の能力は示されるように静的モジュールとして提供され得て、ロボット３２のＴ軸上に一体化されるか或いはロボット３２のエンドエフェクタに一体化されている。整列器は好適には専用制御部を有する。しかし、他の実施例では整列器は搭載部１３の中に配設される必要はない。

図３を参照すると、基板搬送ロボット３２は通常、駆動部３６と可動アームアセンブリ３８とを含む。駆動部３６は好適には、ここで全体的な参照のために引用されている米国特許第５，２７０，６００号において開示されているような駆動シャフトアセンブリを有する磁気駆動システムである。しかし、他の実施例では、他の種類の駆動部を設けてもよい。可動アームアセンブリ３８は直列に接続されたスカラアーム（scara arm）としても知られる２本のアーム４０，４２を含む。最初のアーム４０は直接駆動部３６中の駆動シャフトの１つにつながっている。第２アーム４２は、ベルトのような伝達装置（図示せず）を介して駆動部３６中の他の１つの駆動シャフトにつながっている。第２アーム４２の遠位の端部に位置するのはピボット部４４であり、それは第２アーム４２につながる２つのエンドエフェクタ部４６，４８につながっている。好適にはピボット部４４は第２アーム４２に接続されて２本のアーム４０，４２の互いの相対的な動きに基づいて回転する。エンドエフェクタ部４６、４８の後部端部はピボット部４４につながりそして回転する。第１エンドエフェクタ部４６は、基板Ｓを個別に支持するために複数の基板保持部すなわち支持領域を含む。実施例には第１エンドエフェクタ部４６が最大積載６枚の基板を１０ｍｍ間隔で保持するために６個の保持領域を有している。しかし、他の実施例では、それ以上又は以下の保持領域が設けられても良く、それに相当な間隔が可能である。実施例においては、第２エンドエフェクタ部４８は、その上の個別的な基板の最大数を保持するための１のみの保持領域を有する。他の実施例では、第２エンドエフェクタ部は１以上の基板保持領域を有し得る。ロボット３２は好適には、ロボット３２が矢印Ｘで示されるようにフレーム２０に相対的に直線的に動くように、駆動装置５０の上に搭載される。駆動装置の１つの種類の例は、ここで全体的な参照のために引用されている米国特許出願第０８／８９１，５２３号に見い出される。駆動装置５０は、フレーム２０の軌道上に乗っている台車５２を含み、台車５２は領域５４に沿って可動である。ロボット３２は台車５２に搭載されてその台車とともに動く。ロボット３２と駆動装置５０は、コンピュータなどの制御部５６につながる。制御部５６は、駆動装置５０とロボット３２との動作を制御してエンドエフェクタの４つの動きを提供するために、制御するよう設計されている、即ちその動きは、Ｘ、Ｔ、Ｒ、及びＺすなわち垂直方向である。これは基板を駆動装置及びロボット３２を介して供給源と目標とする場所、即ち、カセット３４、バッファＢ１からＢ４，整列器３０、及び、ロードロック１６との間で動かすために使用される。好適には、制御部５６はあらかじめプログラムされた方法を有して、それにより基板処理部１１の制御部の操作と制御、特に、ロードロック１６への正面ドアの開閉に相互作用を及ぼすことができる。

図３Ａと３Ｂを参照すると、基板搬送ロボットの他の実施例が示されている。ロボット１３２は駆動部１３６及び可動アームアセンブリ１３８とを有する。駆動部１３６は前述の駆動部３６と実質的に同一である。しかし、どんな相応しい種類の駆動部も使用可能である。可動アームアセンブリ１３８は、駆動部１３６につながる２つのスカラアーム１４０，１４２を含む。第１スカラアーム１４０は第１内部アーム１４４と、第１外部アーム１４６と、第１エンドエフェクタ１４８と、を含む。外部アーム１４６は内部アーム１４４に回転可能につながっている。エンドエフェクタ１４８は外部アーム１４６に回転可能につながっている。相応しい伝達、即ち駆動システムが制御可能に、外部アーム１４６に相対的に第１エンドエフェクタ１４８を回転させ、内部アーム１４４に相対的に外部アーム１４６を回転させるべく配設されている。この実施例において、第１エンドエフェクタ１４８は、通挿部１５０、及び、基板Ｓをその上に個別に支持する６の保持領域すなわち支持領域１５２を有する（見やすくするために第１エンドエフェクタ上にはただ１個の基板が示されている）。通挿部１５０があるので、第２スカラアーム１４２の一部分がそこを通過可能となる。第２スカラアーム１４２は第２内部アーム１５４と、第２外部アーム１５６と、第２エンドエフェクタ１５８と、を有する。第２エンドエフェクタ１５８は第２外部アーム１５６上に制御可能に回転可能な状態で存在する。第２外部アーム１５６は、第２内部アーム１５４上に制御可能に回転可能な状態で存在する。この実施例では、第２エンドエフェクタ１５８は単一な基板Ｓを支持するための単一な基板保持領域を有する。

２本のスカラアーム１４０，１４２は、（第１スカラアーム１４０の位置によって示されるような）引き込んだ位置と（第２スカラアーム１４２の位置によって示されるような）伸びた位置との間で、矢印Ｒによって示されるように、操作可能である。アーム１４０，１４２は、引き込んだ位置に両方ともある状態で、矢印Ｔによって示されるように駆動部１３６の中心軸の周りに回転可能である。領域Ｗは、スカラアーム１４０，１４２が該中心軸の周りに回転するとき、比較的狭い範囲であることを示している。他の実施例では、どんな相応しい種類の基板搬送ロボットでも、２つのグループの基板を搬送するために提供されてよい。

図４Ａをまた参照すると、基板搭載部１３の使用方法が示されている。図４Ａにはカセットの各々が１３の基板を保持し、バッファＢ４が２６の基板を保持することが出来る状態で、基板を２つのカセット３４から１つのバッファＢ４に移動することが示されている。ブロック６２に示されているような第１保持部で基板の第１グループを動かすことによって、ブロック６０に示されるように第１カセットがアンローディングされる。その後、ブロック６４に示されるように第１保持部で第２基板グループを動かし、そして、その後ブロック６６で示されるように第２保持部で第３基板グループを移動する。第１保持部４６は、６つの基板を保持することが出来、第２保持部４８は、１つの基板を保持することが出来、それ故、第１行程６２は６の基板を動かし、第２行程６４は６の基板を動かし、そして第３行程６６は、１の基板を動かす。こうして第１カセットは、完全にアンローディングされて、そして、バッファＢ４は、１３の基板を有して半分まで満たされる。第２カセットは、ブロック６８で示されるように、その後アンローディングされる。第４グループは６の基板を有していて、ブロック７０によって示されるように第１保持部によってバッファＢ４に移動し、その後、第５グループは６の基板を有して、ブロック７２に示されるように第１保持部によってバッファＢ４へと移動し、第２カセットにおいて１のみ残っている基板を有する第６基板グループは、第２保持部によってバッファＢ４に移動する。こうして、１３の基板の第２カセットは完全にアンローディングされてバッファＢ４は、２６の基板を有する能力を満たされる。この実施例の種類では、保持領域の最大数を有するエンドエフェクタが使われて、最終的には２つの位置の間を動く基板の数は、そのエンドエフェクタの為の保持領域の最大数よりも少なくなる。その後、保持領域のより少ない数を有するエンドエフェクタが使われて、最終的には供給位置は空になる。そして／又は目標位置は一杯になる。これは図５Ａに示されているように、第１カセット／カプセルのアンローディングをする行程がブロック７６によって示されているように、第１カプセルが空になるまで続く行程を含む方法である。その後、その方法は、ブロック７８で示されているように、目標位置が一杯になるまで第２カプセルのアンローディングをする行程を含む。その方法は、更に図５Ｂのブロック８０によって示されているように、第１保持部を使って出来るだけ目標位置と供給位置でローディング（loading）し、アンローディングを行い、そしてその後、ブロック８２で示されているように、第１保持部が使うことが出来ないときに第２保持部を使ってローディングし、そしてアンローディングする行程を含んでいる。

次に図５Ｃを参照すると２５の基板を有するカセットのような供給場所から２６の保持領域を有するバッファのような目標位置へと、基板を搬送するための他の方法が示されている。このような場合、第１カセットは完全にアンローディングされていて、ブロック８４の中に示されているように、第２カセットは部分的にのみアンローディングされていて、ブロック８６に示されるように、目標位置にローディングする。第１保持部が６の保持領域を有するような場合には、第２保持部は１の保持領域を有し、供給位置はそれぞれ２５の基板を有し、そして、目標位置は２６の保持領域を有しており、第１ホルダによって４つの基板グループを動かすことによって（８８から９１）搬送は実行され、総計２４の基板が移されることになる。その後、ブロック９２によって示されているように、基板の第５グループ（１の基板）は、第２保持部によって移される。こうして、第１カセットは空になるが、しかし、目標位置は１つの空の保持領域をなお有している。それ故、ブロック９３に示されているように、第６の基板グループ（１の基板）は、第２保持部によって第２カセットから目標位置へと移動される。こうして目標位置がいまや一杯になったとしても、少なくとも１つの供給位置が部分的にのみアンローディングされている。これは、供給位置の保持領域が目標位置の保持領域よりも小さいか、あるいは少なくともそこにある全部ではない数が複数であるというシナリオを示している。その逆に、供給位置の保持領域が目標位置の保持領域よりも大きいときは、ロボット３２及び駆動機構５０は、基板を供給位置から２つの目標位置へと移す。そして、供給位置を空にして、そして、第２目標位置を少なくとも部分的に満たす。

図２と図６を参照すると、基板搭載部１３を用いて基板をドアリムーバ２８のカセット３４とロードロック１６との間で、ロボット３２および駆動機構５２によって基板を搬送する方法が示されている。基板はＡロードロックからバッファＢ１へと移動される（９４）。それにより、処理された基板のＡロードロックは空になり、そして、Ｂ１バッファは満たされる。基板はＢ２バッファからＡロードロックへと動かされる（９６）。それにより、ロードロックは新しい処理されていない基板で満たされて、Ｂ２バッファは空になる。基板はその後、Ｂ１バッファから１以上のカプセル／カセット３４へと移動される（９８）。これにより、カプセル／カセット３４は、処理された基板で満たされる。カプセル／カセット３４はその後、積載部２４によって移動されてカプセル／カセットを、未処理の基板と共にドアリムーバ２８に位置決めする。基板はその後、新しいカプセル／カセット３４からＢ４バッファへと移動される（１００）。Ｂ４バッファ内の基板は、整列器３０との間で往復運動を行ない、整列される（１０２）。基板は、ＢロードロックからＢ３バッファへと動かされる（１０４）。これによりＢロードロックの処理された基板は降ろされて、Ｂ３バッファはそれらの処理された基板で満たされる。処理されていない基板はその後、Ｂ４バッファからＢロードロックへと移動される（１０６）。処理されたＢ３バッファの中の基板は、Ｂ３バッファからカプセル／カセット３４へと移動される（１０８）。積載部２４は、処理された基板を有するカプセル／カセットを、処理されていない基板を有する新しいカプセル／カセットに置き換える。処理されていない基板はその後、新しいカプセル／カセット３４からＢ２バッファへと移動される（１１０）。Ｂ２バッファの基板は、整列器３０との間で往復運動を行ない整列される（１１２）。９４から１１２の行程は、その後、繰り返される。しかし他の実施例においては、特に構造的な配置と要素が異なった場合、他のシナリオの動き方が提供され得る。

上述の実施例においては、１つの保持領域のエンドエフェクタ４８及び６つの保持領域のエンドエフェクタ４６を有するロボット３２が、使われている。しかし、異なった部材のエンドエフェクタを有するエンドエフェクタが、備えられても良い。本発明は、第１位置と第２位置との間で基板を搬送するための基板搬送装置を製造する方法を含む。図７を参照すると、その方法は、前記第１位置の基板保持能力の最大数を決定する行程１１４と；第１最大数の基板を個別的に支持する為の第１基板領域を有する第１エンドエフェクタを選択し、前記第１エンドエフェクタを前記基板搬送装置のロボットに接続する行程１１６と；前記第１基板最大数よりは小さく第２の異なった最大数の基板を個別的に支持するための第２基板領域を有する第２エンドエフェクタを前記ロボットに接続する行程１１８と、を含む。前記第１エンドエフェクタ及びそれが支持することが出来る基板の前記第１最大数は、以下の数式に基づいている。

ここでＦＥＥ_Maxは、前記第１エンドエフェクタの前記第１基板領域において個別的に支持され得る基板の前記第１最大数であり、 ＦＬ_Maxは、前記第１位置における基板保持能力の前記最大数であり、 ＳＥＥ_Maxは、前記第２エンドエフェクタの前記第２基板領域において個別的に支持され得る基板の前記第２最大数であり、 ＷＮＤ_SEEは、ＳＥＥ_Maxによって割り切れて整数となる、整数である。

前述の詳細説明は本発明の単なる例示であることが理解されなければならない。多くの他の実施例や修正は、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者によって考え出され得る。それ故、本発明は添付の請求項の範囲内になる他の実施例、修正及び変更態様の全てを含むものである。

１０ 基板処理装置
１１ 基板処理部
１３ 基板搭載部
２０ フレーム
３２ 基板搬送ロボット
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ バッファカセット
３４ カセット
５６ 制御部

Claims (5)

1. 基板搬送機構であって、
   第１のアーム部、前記第１のアーム部に枢動自在に接続された第２のアーム部、及び前記第２のアーム部に接続された枢動部を有するスカラアームと、
   前記枢動部に設けられて第１の最大数の基板を個別的に支持可能な第１数の支持領域を有する第１のエンドエフェクタと、
   前記枢動部に設けられて前記第１の最大数より少ない第２の最大数の基板を個別的に支持可能な第２数の支持領域を有する第２のエンドエフェクタと、を有し、
   前記第１数と前記第２数の整数倍数との積と、前記第２数との合計が標準能力の基板保持位置に保持され得る基板最大数に等しくなるように、前記第１のエンドエフェクタの支持領域の前記第１数が前記基板最大数と前記第２数との双方に基づいて決定され、
   前記第１のエンドエフェクタと前記第２のエンドエフェクタとが枢動部で互いに接続され、前記枢動部が、前記第１のアーム部及び前記第２のアーム部の互いに対する相対的な移動に基づいて前記第１のエンドエフェクタ及び前記第２のエンドエフェクタを回転させることを特徴とする基板搬送機構。
2. 請求項１に記載の基板搬送機構であって、前記基板搬送機構は、基板を第１の位置と第２の位置との間で搬送可能であり、前記第１のエンドエフェクタ及び前記第２のエンドエフェクタは、前記第１の位置の基板の数が前記第１のエンドエフェクタ上にある前記第１数の支持領域よりも少ない場合において、前記第１の位置から前記第２の位置までの基板搬送が前記第２のエンドエフェクタを使用するように構成されていることを特徴とする基板搬送機構。
3. 請求項１に記載の基板搬送機構であって、前記第２のエンドエフェクタの前記基板支持領域の第２数が１であることを特徴とする基板搬送機構。
4. 請求項１に記載の基板搬送機構であって、前記第１のエンドエフェクタの前記基板支持領域の第１数が６であることを特徴とする基板搬送機構。
5. 請求項１に記載の基板搬送機構であって、前記第１のエンドエフェクタ及び前記第２のエンドエフェクタは、前記基板の第１の最大数が以下の式に基づくように構成されていることを特徴とする基板搬送機構：
   ＦＥＥ_MAX＝（ＦＬ_MAX−ＳＥＥ_MAX）／ＷＮＤ_SEE
   ここで、ＦＥＥ_MAXは、前記第１のエンドエフェクタの第１の基板領域に個別的に支持され得る基板の前記第１の最大数であり、
   ＦＬ_MAXは、第１の基板標準能力保持位置の基板保持数の最大数であり、
   ＳＥＥ_MAXは、前記第２のエンドエフェクタの第２の基板領域に個別に支持され得る基板の前記第２の最大数であり、
   ＷＮＤ_SEEは、ＳＥＥ_MAXによって割り切れて整数となる整数であり、前記第１のエンドエフェクタの前記第１の基板領域から前記第１の基板標準能力保持位置までの搬送数を表すことを特徴とする基板搬送機構。

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