JP6592591B2 - シリコンウエハ搬送システム - Google Patents

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Description

本発明は、フォトリソグラフィーツールに関し、特に、ウエハ搬送システムに関する。
マイクロエレクトロニクス技術の発展は、コンピュータ技術、コミュニケーション技術及び他の電子情報技術の向上を推進している。そのため、マイクロエレクトロニクス技術は、情報産業革命において、重要な先駆者で、基本的な役割を果たしている。フォトリソグラフィーツールは、マイクロエレクトロニクスデバイスの製造のために必須である。
チップの製造コストを低減するために、ユーザは、高い生産性を有するフォトリソグラフィーツールの増加を要求する。市場や収益によって牽引されて、フォトリソグラフィーツールの製造者は、生産性の改善も求められる。同時に、市場の異なるニーズに適合するために、フォトリソグラフィーツールは、種々のサイズのウエハを取り扱うことができるように要求されている。
フォトリソグラフィーツールの生産性の向上のために、ウエハ搬送システムの生産性を向上させることが重要である。ウエハステージに搬送されたウエハの露光が終了する前に、ウエハ搬送システムは、ウエハステージに供給するために準備された新しいウエハを取得する必要がある。そのため、ウエハ搬送効率は、フォトリソグラフィーツールの全効率より高くなくてはならない。
一般的には、ウエハ搬送効率は、１）ウエハ搬送用のロボットの速度、加速、安定期間、他の動作性能の連続的な向上、又は、２）ウエハ搬送システムの構成、即ち、プレアライメント装置、ロボット及び他の複雑な構成要素のレイアウトの最適化によって、改良することができる。しかしながら、近年、製造者は、フォトリソグラフィーツールの生産性を向上するためにロボットの動作性能の向上のみに頼っている。
本発明は、ウエハ搬送システムを提案することによって、現在のフォトリソグラフィーツールが有する遅いウエハ搬送速度の問題を解決する。
その目的を達成するために、本発明は、ウエハ保管装置、プレアライメント装置、バッファステージ及びウエハステージを備えるフォトリソグラフィーシステムに用いるためのウエハ搬送システムであって、
前記ウエハ保管装置から露光すべきウエハを取得し、前記プレアライメント装置上に露光すべきウエハを搬送するように構成され、また、前記バッファステージから露光されたウエハを取り除き、前記ウエハ保管装置に露光されたウエハを収容するように構成されたデュアルアームロボットと、
前記ウエハステージに予め位置合わせされたウエハを搬送するように構成されたウエハ搬入リニアロボットと、
前記バッファステージに露光されたウエハを搬送するように構成されたウエハ搬出リニアロボットと、
を備える。
望ましくは、前記デュアルアームロボットは、本体と、前記本体に両方が動作可能に接続されたウエハ搬入アーム及びウエハ搬出アームと、を備える。
望ましくは、前記ウエハ搬入リニアロボット及び前記ウエハ搬出リニアロボットは夫々、フォークと、リニアモータと、スライダーと、を備え、
前記フォークは、前記スライダーを介して前記リニアモータの可動端に接続されている。
望ましくは、前記リニアモータは、リニアモータステータと、スライドレールと、リニアモータ駆動源と、を備え、
前記スライドレールは、前記リニアモータステータに設けられ、
前記リニアモータ駆動源は、前記スライダーを駆動するように構成され、それにより、前記フォークは、前記スライドレールに沿って移動する。
望ましくは、前記フォークは、前記スライダーに接続固定された接続アームと、前記接続アームに接続固定された接続部材と、前記接続部材に固定され、対称に配置された２つのウエハ搬送ブレードと、を備える。
望ましくは、少なくとも２つのゴム製吸盤が、前記２つのウエハ搬送ブレードに設けられている。
望ましくは、前記少なくとも２つのゴム製吸盤は、剛性部材と、前記剛性部材を囲むフレア状のゴム製部材と、前記剛性部材の下方のシールシートと、を備え、
真空経路が前記シールシートと前記剛性部材との間に形成され、
貫通孔が前記真空経路に接続するように前記剛性部材に形成されている。
望ましくは、少なくとも２つの前記デュアルアームロボットと、前記ウエハ搬入リニアロボットと、前記ウエハ搬出リニアロボットと、は、並列に動作する。
望ましくは、前記ウエハ搬送システムは、前記フォークの前記２つのウエハ搬送ブレードの間隔を調整することで、２、３、４、５、６及び８インチのウエハに対応可能である。
望ましくは、前記デュアルアームロボットは、２つのロボットアームを有する円筒座標ロボットを実現する。
本発明は、先行技術に比べて、次の有利な効果を提供する。
１．デュアルアームロボットがウエハステージにウエハを直接的に搬送する必要がないため、デュアルアームロボットの負荷を軽減する。
２．ウエハ搬入／搬出リニアロボットは、鉛直動作軸がなく、ウエハステージ、プレアライメント装置及びロボットとのウエハの搬送が可能である。
３．ウエハ搬入／搬出リニアロボット手段による、ウエハステージへのウエハの搬入、及び、その場所からのウエハの搬出を介して、ウエハ搬送の時間の削減を実現する。
４．ウエハ搬入／搬出リニアロボットのフォークの形態が２、３、４、５、６及び８インチのウエハ、接合されたウエハ、及び反ったウエハに適用可能である。
５．デュアルアームロボット、ウエハ搬入／搬出リニアロボットは、ウエハ搬送の時間のさらなる削減のために、並行して動作することができる。
本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムの構造図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのデュアルアームロボットの構造図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのウエハ搬入／搬出リニアロボットの構造図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのフォークの構造図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのフォークの適用を概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのゴム製吸盤を立体的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのゴム製吸盤の構造図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムの初期状態を概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムによって実行される工程でのウエハ搬送を概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムによって実行される異なる工程でのウエハ搬送を概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムによって実行される異なる工程でのウエハ搬送を概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのウエハステージのエジェクターピンを概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのウエハステージのエジェクターピンを異なる位置で概略的に示す図である。 本発明の特定の実施の形態に係るウエハ搬送システムのウエハステージのエジェクターンを異なる位置で概略的に示す図である。
図面において、１００はデュアルアームロボットを示し、１０１は本体を示し、１０２はウエハ搬入アームを示し、１０３はウエハ搬出アームを示し、２００はウエハ搬入リニアロボットを示し、３００はウエハ搬出リニアロボットを示す。
３０１はフォークを示し、３０１１はウエハ搬送ブレードを示し、３０１２は接続部材を示し、３０１３は接続アームを示し、３０１４ａは剛性部材を示し、３０１４ｂはフレア状のゴム製部材を示し、３０１４ｃはシールシートを示し、３０１４ｄは真空経路を示し、３０１４ｅは貫通孔を示す。
３０２はリニアモータのステータを示し、３０３はリニアモータの駆動源を示し、３０４はスライダーを示し、３０５はスライドレールを示す。
４００はウエハ保管装置を示し、５００はプレアライメント装置を示し、６００はウエハステージを示し、７００はバッファステージを示し、８００はスタンバイ位置を示す。
本発明の上記目的、特徴、有利な効果がより明白となるように、本発明の特定の実施の形態は、添付図面を参照して、次に、詳細に説明される。但し、実施の形態を説明するときの利便性及び明瞭性を促進することだけを目的に、図面はとても簡略化された形態で提供され、必ずしも縮尺通りに示されていない。
図１乃至７に示すように、本発明に係るウエハ搬送システムは、デュアルアームロボット１００、ウエハ搬入リニアロボット２００及びウエハ搬出リニアロボット３００を備えている。デュアルアームロボット１００は、露光すべきウエハをウエハ保管装置４００からプレアライメント装置５００上に搬送し、露光されたウエハをバッファステージ７００からウエハ保管装置４００に戻す。ウエハ搬入リニアロボット２００は、事前に位置合わせされたウエハをウエハステージ６００上に搬送し、ウエハ搬出リニアロボット３００は、露光されたウエハをバッファステージ７００上に搬送する。特に、本発明によれば、デュアルアームロボット１００は、ウエハ保管装置４００、プレアレンジメント装置５００、ウエハステージ６００及びバッファステージ７００に渡って、ウエハを移動させるために、ウエハ搬入リニアロボット２００とウエハ搬出リニアロボットとが協働し、デュアルアームロボット１００でウエハ保管装置４００からウエハを取得することから始まり、デュアルアームロボット１００でウエハ保管装置４００にウエハを戻すことで終わる搬送サイクルが短縮され、ウエハ搬送効率が高い。工程は、デュアルアームロボット１００のウエハ搬入アーム（以下に詳細を説明）で、ウエハ保管装置４００の外に露光すべきウエハを取り出すことから始まり；その後、デュアルアームロボット１００がバッファステージ７００に近づき、デュアルアームロボット１００のウエハ搬出アーム（以下に詳細を説明）がバッファステージ７００から露光されたウエハを取り去り、プレアライメント装置５００上に露光すべきウエハを配置し、ウエハ保管装置４００に露光されたウエハを戻す。ウエハ搬入リニアロボット２００は、事前に位置合わせされたウエハを露光するためにウエハステージ６００上に配置するように構成されている。ウエハ搬出リニアロボット３００は、露光されたウエハをバッファステージ７００上に配置するように構成されている。この工程は、デュアルアームロボット１００とウエハステージ６００との間で直接的なウエハの搬送なしで繰り返される。これにより、ロボットの搬送動作が簡素化され、ウエハ循環サイクル時間が短縮される。
図１に関連する図２を注視すると、本発明によれば、デュアルアームロボット１００は、２つのロボットアームを備える円筒座標ロボットとして選択され、ウエハ保管装置４００、プレアライメント装置５００及びバッファステージ７００に渡ってウエハを送るために構成されている。デュアルアームロボット１００は、本体１０１と、本体１０１と両方が動作可能に接続されたウエハ搬入アーム１０２及びウエハ搬出アーム１０３と、を備えている。搬入及び搬出アーム１０２、１０３は、同一であり、異なる役割を実行するために交互に動作する。
図１に関連する図３を注視すると、ウエハ搬入リニアロボット２００は、予め位置合わせされたウエハをウエハステージ６００上に置くために構成され、ウエハ搬出リニアロボット３００は、露光されたウエハをバッファステージ７００に配置するために構成されている。本発明によれば、ウエハ搬入リニアロボット２００及びウエハ搬出リニアロボット３００は各々、フォーク３０１、リニアモータ及びスライダー３０４を備えている。リニアモータは、ステータ３０２、スライドレール３０５及び駆動源３０３を備えている。スライドレール３０５は、ステータ３０２に設けられ、駆動源３０３がスライダー３０４を駆動し、それにより、フォーク３０１は、水平方向に直動可能にスライドレール３０５に沿って移動する。
また、図４を参照すると、フォーク３０１は、スライダー３０４と固定接続された接続アーム３０１３、接続アーム３０１３と接続固定された接続部材３０１２、互いに対称に配置され、両方が接続部材３０１２に接続されたウエハ搬送ブレード３０１１を備えている。また、ウエハの搬送を促進するために、両ウエハ搬送ブレード３０１１は、直角台形状の外周コーナー、及び矩形形状の他の外形コーナーを備えている。さらに、図５に示すように、２つのウエハ搬送ブレード３０１１の間隔が、２、３、４、５、６及び８インチのウエハ、接合されたウエハ、及び反ったウエハをフォーク３０１が搬送できるように調整可能である。即ち、フォーク３０１は、高い互換性を備えている。ウエハ搬送ブレード３０１１上には、ウエハを保持するためのゴム製吸盤３０１４が設けられている。望ましくは、ゴム製吸盤３０１４は、種々のサイズのウエハの保持を確実にするために、２つのウエハ搬送ブレード３０１１の近い縁部に設けられている。
図６及び図７を注視すると、各々のゴム製吸盤３０１４は、剛性部材３０１４ａ、剛性部材３０１４ａを囲むフレア状のゴム製部材３０１４ｂ、剛性部材３０１４ａの下方のシールシート３０１４ｃ、シールシート３０１４ｃと剛性部材３０１４ａとの間の真空経路３０１４ｄ、及び真空経路３０１４ｄに接続されるように剛性部材３０１４ａに形成された貫通孔３０１４ｅを備えている。
図８乃至図１０は、ウエハ搬送システムの動作工程を示す。図８に示すように、ウエハ搬送システムの初期状態において、露光されたウエハは、バッファステージ７００に搬送され、特に、ウエハ搬送位置で、ウエハ搬入リニアロボット２００にウエハが無く、フォーク３０１がウエハを受け取るためにスタンバイ位置８００に配置され、事前に位置合わせされたウエハがプレアライメント装置５００に配置され、特に、ウエハ搬出アーム１０３が空で、バッファステージ７００に配置されている間に、上側のウエハ搬送位置で、デュアルアームロボット１００のウエハ搬入アーム１０２は、事前に位置合わせすべきウエハを搬送し、他の露光されたウエハは、ウエハ搬送位置である、ウエハステージ６００に配置される。
図９に示すように、デュアルアームロボット１００のウエハ搬出アーム１０３は、バッファステージ７００から露光されたウエハを取り除く。同時に、ウエハステージ６００は、ウエハ搬出位置に移動する。ウエハ搬出リニアロボット３００は、ウエハステージ６００のウエハ搬送位置に移動し、露光されたウエハを取り除く。ウエハ搬入リニアロボット２００は、プレアライメント装置５００のウエハ搬送位置に移動し、事前に位置合わせされたウエハを取り上げる。
その後、図１０に示すように、デュアルアームロボット１００のウエハ搬入アーム１０２は、プレアライメント装置５００のウエハ搬送位置に移動し、事前に位置合わせすべきウエハをその上に配置する。同時に、ウエハステージ６００は、ウエハ搬入位置に移動し、ウエハ搬入リニアロボット２００は、事前に位置合わせされたウエハをウエハステージ６００に配置する。ウエハ搬出リニアロボット３００は、バッファステージ７００に露光されたウエハを搬送する。
その後、図１１に示すように、デュアルアームロボット１００のウエハ搬出アーム１０３は、ウエハ保管装置４００に近づき、その中に露光されたウエハを挿入する。その後、ウエハ搬入アーム１０２は、ウエハ保管装置４００に到着し、ウエハ保管装置４００から事前に位置合わせすべきウエハを取得する。その後、ウエハステージ６００は、その上に配置されたウエハを露光するために、露光位置に移動する。ウエハ搬入リニアロボット２００は、スタンバイ位置８００に移動し、ウエハを受け取るために準備する。ウエハ搬出リニアロボット３００は、露光されたウエハをバッファステージ７００上に搬送する。
ウエハ搬送システムの動作工程は、ウエハを搬送するために要求される時間を短縮するための実用的なニーズに基づいて設計することができる。表１は、ウエハ搬送システムの各々の工程をまとめ、デュアルアームロボット１００、ウエハ搬入リニアロボット２００及びウエハ搬出リニアロボット３００によって各々の工程を実行するために要求される時間をリスト化したものである。
表１から解るように、本発明のウエハ搬送システムは、１４．５秒のウエハ搬送サイクル、及び２４８ＷＰＨの理論収量を可能にし、結果として、搬送効率及びウエハ搬送システムのリソグラフィーツールの生産性が向上する。本発明によれば、デュアルアームロボット１００とウエハステージ６００との間に直接的なウエハの搬送がないので、１１．３秒の時間の節約を達成する。加えて、デュアルアームロボット１００からプレアライメント装置５００上へのウエハの搬入は、デュアルアームロボット１００のウエハ搬入アーム１０２によって成し遂げられ、プレアライメント装置５００からのウエハの搬出は、デュアルアームロボット１００のウエハ搬出アーム１０３が関与することなく、ウエハ搬入リニアロボット２００によって成し遂げられる。これは、プレアライメント装置からウエハを搬出するために要求される時間を３．７秒短縮する。
当業者が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、いろいろな変更及び修正をすることができることは明らかである。従って、そのような変更及び修正が添付した請求項及びそれと均等なものの範囲内に入るならば、本発明は、そのような変更及び修正も含むことが予定される。

Claims (8)

  1. ウエハ保管装置、プレアライメント装置、バッファステージ及びウエハステージを備えるフォトリソグラフィーシステムに用いるためのウエハ搬送システムであって、
    前記ウエハ保管装置から露光すべきウエハを取得し、前記プレアライメント装置上に露光すべきウエハを搬送するように構成され、また、前記バッファステージから露光されたウエハを取り除き、前記ウエハ保管装置に露光されたウエハを収容するように構成されたデュアルアームロボットと、
    前記ウエハステージに予め位置合わせされたウエハを搬送するように構成されたウエハ搬入リニアロボットと、
    前記バッファステージに露光されたウエハを搬送するように構成されたウエハ搬出リニアロボットと、
    を備え、
    前記ウエハ搬入リニアロボット及び前記ウエハ搬出リニアロボットは夫々、フォークと、リニアモータと、スライダーと、を有し、前記フォークは、前記スライダーを介して前記リニアモータの可動端に接続され、
    前記フォークは、前記スライダーに接続固定された接続アームと、前記接続アームに接続固定された接続部材と、前記接続部材に固定され、対称に配置された２つのウエハ搬送ブレードと、を有し、前記ウエハステージのエジェクターピンの通過を許容するために前記フォークの２つのウエハ搬送ブレードの間に間隔が設けられており、前記接続部材と前記ウエハ搬送ブレードとの距離は、前記ウエハの厚さと、前記ウエハステージの前記エジェクターピンのウエハ搬送位置と上側ウエハ搬送位置との間隔と、の合計以上である、ウエハ搬送システム。
  2. 前記デュアルアームロボットは、本体と、前記本体に両方が動作可能に接続されたウエハ搬入アーム及びウエハ搬出アームと、を備える、請求項１に記載のウエハ搬送システム。
  3. 前記リニアモータは、リニアモータステータと、スライドレールと、リニアモータ駆動源と、を備え、
    前記スライドレールは、前記リニアモータステータに設けられ、
    前記リニアモータ駆動源は、前記スライダーを駆動するように構成され、それにより、前記フォークは、前記スライドレールに沿って移動する、請求項１に記載のウエハ搬送システム。
  4. 少なくとも２つのゴム製吸盤が、前記２つのウエハ搬送ブレードに設けられている、請求項１に記載のウエハ搬送システム。
  5. 前記少なくとも２つのゴム製吸盤は、剛性部材と、前記剛性部材を囲むフレア状のゴム製部材と、前記剛性部材の下方のシールシートと、を備え、
    真空経路が前記シールシートと前記剛性部材との間に形成され、
    貫通孔が前記真空経路に接続するように前記剛性部材に形成されている、請求項４に記載のウエハ搬送システム。
  6. 少なくとも２つの前記デュアルアームロボットと、前記ウエハ搬入リニアロボットと、前記ウエハ搬出リニアロボットと、は、並列に動作する、請求項１に記載のウエハ搬送システム。
  7. 前記ウエハ搬送システムは、前記フォークの前記２つのウエハ搬送ブレードの間隔を調整することで、２、３、４、５、６及び８インチのウエハに対応可能である、請求項１に記載のウエハ搬送システム。
  8. 前記デュアルアームロボットは、２つのロボットアームを有する円筒座標ロボットを実現する、請求項１に記載のウエハ搬送システム。
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