JP6630031B2 - 基板搬送システム、基板処理装置、及び基板搬送方法 - Google Patents

基板搬送システム、基板処理装置、及び基板搬送方法 Download PDF

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Description

本出願は、２００７年５月１８日出願の米国特許仮出願第６０／９３８，９１３号の利益を主張し、その開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
本例示的実施形態は一般に、基板搬送システムに関し、より詳細には基板搬送装置のロボット移送アームに関する。
半導体の処理では、しばしば単一工程のツールによって複数のプロセス工程を実行する。このような処理工程には、基板に蒸着したフィルムのフォトエッチング、ドライストリッピング、ベベルエッジ処理と同様に、加熱、冷却、クリーニングも含まれる。
プロセス操作はそれぞれ一般に真空状態の専用プロセスチャンバの中で行われる。各プロセスとも極めて高い清浄度を必要とし、かつ微妙な特性を有するために、半導体の基板処理は一般に、バッチ式から個別での基板処理に取り替えられてきた。個別処理では、各基板の処理をより詳細に制御することができるが、プロセス工程毎に、プロセスチャンバを通気し、基板を装着し、チャンバを封止して真空に排気しなければならないため、システム全体のスループットが制限される。処理後にはこれらの手順を逆行する。
このプロセス量を改善するために、従来の１つの態様では、一群の処理チャンバを従来の基板搬送チャンバの周りに群がるように配置し、この基板搬送チャンバを真空に保持するように構成する。１つまたは複数のロードロックチャンバがスリット弁を介して搬送チャンバに接続され、搬送チャンバはフロントエンドモジュールに接続され、一般に複数のロードポートモジュールがこのフロントエンドユニットに結合される。
ロードロックに、被処理基板を収納したカセットを収容する。このカセットは、システムのフロントエンドモジュールに位置するフロントエンドデリバリ搬送機によってロードロックに送り出される。上記のカセットを収容する構成のロードロックは、本願と同一の所有者による米国特許第５，６６４，９２５号に示されている。ここに第’９２５号の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとして援用する。
この態様により、繰り返し時間が短縮する一方で、システムのスループットが著しく向上する。プロセスチャンバと搬送チャンバは継続的に真空状態に保持され、その一方でロードロックのみが循環する。ロードロックは、搬送チャンバから封止され大気に開放された後で、被処理基板を受け取る。次いでフロントエンドポートを封止し、ロードロックを真空排気して、搬送チャンバおよび処理チャンバと一致する真空圧にする。
搬送チャンバ内にはロボット搬送機構が取り付けられており、ロードロックから基板を取り外して、その基板を選択されたプロセスチャンバに送り出す操作を行う。処理後に、基板を前記のロボットが取り上げ、次のプロセスチャンバまたはロードロックに搬送し、搬送チャンバからその基板を取り外す。場合によっては、タイミングを合わせるために、これらのシステムにバッファステーションを採用することも可能であり、バッファステーションを適合させることにより、基板のロード前、またはシステムを介して基板を搬送している他の時点で、基板を収納することができる。
このタイプのシステムは米国特許第５，８８２，４１３号に記載され、ロボット搬送機構の例は米国特許第５，６４７，７２４号にある。前記各特許は、本願と同一の所有者に譲渡されている。これら特許の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
この従来型クラスタタイプのシステムで最大２００ｍｍ径までの基板を効果的に処理できることが判明している。起こりうることとして、従来型クラスタツールのサイズは、そのクラスタツールを構成する各処理モジュールと連通する従来の搬送チャンバのサイズに大きく左右される。さらに、処理基板は大口径化の傾向にあり、３００ｍｍ径、４５０ｍｍ径またはそれ以上の基板を処理するときに、クラスタシステムは過度に大きくなる。処理システムに２つのアームリンクを備えた搬送機を使用することにより、格納容器をこの搬送機の伸長率に縮小することが可能になる。しかしながら、基板の口径やサイズが拡大するにつれ、２つの搬送アームリンクのどちらも長くなるため、搬送チャンバのアーム動作を収容する容積も拡大する。
プロセスデバイスの形状縮小につれ、フィルムの厚さが薄くなり、積層や除去の処理時間短縮化を示唆している。ロードロックの容積が大きくなるとポンプダウンにかかる排気時間が処理時間より長くなるため、積層時間や除去時間の短縮化に背反することになりうる。
コンパクトな基板搬送システムを備えると、ロードロックのポンプダウン時間を短縮できるという利点を持つことになる。また複数の処理モジュールを互いに近接して配置することが可能な基板搬送システムを有することによって、製造施設のフロアスペースを最大化できるという利点も持つ。さらに、基板搬送システムが装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）を使用せずにロードポートを処理モジュールに直接連結できるという、更なる利点も持つことになる。
１つの例示的実施形態において、基板処理システムを提供する。この基板処理システムは、基板の収納および搬送用に少なくとも１つの基板容器を保持する構成のロードポートモジュールと、基板処理チャンバと、チャンバ内の隔離された雰囲気を保持して基板処理チャンバとロードポートモジュールに結合する構成の隔離可能な移送チャンバと、駆動部がこの移送チャンバに固定されこの移送チャンバ内に少なくとも部分的に取り付けられる基板搬送機とを含む。この基板搬送機は、少なくとも１つの基板を支持する構成の１つのＳＣＡＲＡアームを有し、このＳＣＡＲＡアームは、その基板の基板容器と処理チャンバとの間で少なくとも１つの基板をワンタッチのみで搬送するように構成され、第１のアームリンクと、第２のアームリンクと、少なくとも１つのエンドエフェクタとを備えており、これらはそれぞれ連続的に枢動可能に結合され、第１および第２アームリンクは異なる長さを有する。
別の例示的実施形態により、基板処理システムを提供する。この基板処理システムは、ＥＦＥＭから基板を移送するために少なくとも１つの搬送経路を有するＥＦＥＭと、このＥＦＥＭに直接結合される少なくとも１つの基板移送モジュールと、その少なくとも１つの基板移送モジュールのそれぞれに結合される少なくとも１つの基板処理モジュールとを含み この基板処理システムが１つのクラスタツールを構成し、前記のＥＦＥＭと、少なくとも１つの基板移送モジュールと、少なくとも１つの基板処理モジュールとが、互いから隔離されている独立した並行搬送経路を形成する。
さらに別の例示的実施形態により、基板搬送システムを提供する。この基板搬送システムは、１つの基板容器から基板を移送するよう構成されるフロントエンドユニットと、そのフロントエンドユニットに接合する移送モジュールと、その移送モジュールに結合する基板処理チャンバ（移送モジュールと処理チャンバが、フロントエンドユニットから基板を移送するフロントエンドユニットの搬送経路に沿って実質的にインライン配列される）と、その移送モジュール内に少なくとも部分的に装着され処理チャンバと移送モジュールとの間で基板を搬送するように構成され実質的に搬送モジュールに固定される駆動部と、２つのアームリンクと、互いに枢動可能に接合される少なくとも１つのエンドエフェクタとを含む。この２つのアームリンクのうちの第１アームリンクは、第１端部で移送モジュールのハウジングに枢動可能に接合され、第１の長さを有し、２つのアームリンクのうちの第２アームリンクの第１端部は第１アームリンクの第２端部に枢動可能に接合され、第２アームリンクは第２の長さを有し、第２アームリンクの回転は第１アームリンクの回転に従属制御される。また少なくとも１つのエンドファクタは第２アームリンクの第２端部に枢動可能に接合され、少なくとも１つの基板を把持するように構成される。さらに少なくとも１つのエンドエフェクタは、第１および第２のリンクとは別個に回転可能に駆動する。
さらに別の実施形態により、基板処理装置を提供する。この基板処理装置は、基板を収納および搬送する少なくとも１つの基板容器を保持するように構成されるフロントエンドモジュールと、少なくとも１つの基板処理チャンバと、隔離された雰囲気を保持することができ、前記の少なくとも１つの基板処理チャンバの各基板処理チャンバとフロントエンドモジュールとを結合させるように構成されている少なくとも１つの隔離可能な移送チャンバと、この少なくとも１つの移送チャンバの各移送チャンバに駆動部を実質的に固定して各移送チャンバに少なくとも部分的に装着される基板搬送機とを含む。この基板搬送機は、少なくとも１つの基板を支持するよう構成され、かつフロントエンドモジュールと処理チャンバとの間で少なくとも１つの基板を搬送するよう構成される、異なる長さのＳＣＡＲＡアームを有する。フロントエンドモジュール、少なくとも１つの基板処理チャンバ、および少なくとも１つの隔離可能な移送チャンバは、フロントエンドモジュールと少なくとも１つの基板処理チャンバの各基板処理チャンバとの間の基板搬送を独立した隔離可能な経路に沿って行うよう配置される。
別の例示的実施形態により、１つの方法を提供する。この方法では、少なくとも１つの基板を基板処理システム内に位置する基板搬送アームを使って基板処理システムのロードポートに結合される基板容器から取り上げ、その少なくとも１つの基板を基板搬送アームで基板容器から基板処理システムの処理モジュールへ直接移送する。この移送中、基板搬送アームは、少なくとも１つの基板を１度だけ取り扱う。
前記の態様および開示した実施形態のその他特徴を、添付図面に関連して以下に説明する。
図１Ａおよび１Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの１例を示している。 図１Ａおよび１Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの１例を示している。 図１Ｃは、図１Ａと１Ｂに例示した基板処理システムの一部分を示している。 図２Ａおよび２Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２Ａおよび２Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図３Ａ−３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の一部を示している。 図３Ａ−３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の一部を示している。 図３Ａ−３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の一部を示している。 図３Ａ−３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の一部を示している。 図３Ａ−３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の一部を示している。 図３Ａ−３Ｄ、４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の一部を示している。 図６および７は、例示的実施形態による移送チャンバの１例を示している。 図６および７は、例示的実施形態による移送チャンバの１例を示している。 図８および９は、図６および７に例示した移送チャンバの断面図である。 図９Ａ−Ｄは、１つの例示的実施形態による移送チャンバモジュールの１例を示している。 図９Ａ−Ｄは、１つの例示的実施形態による移送チャンバモジュールの１例を示している。 図１０Ａ−Ｄは、１つの例示的実施形態による移送チャンバモジュールの例を示している。 図１０Ａ−Ｄは、１つの例示的実施形態による移送チャンバモジュールの例を示している。 図１１Ａおよび１１Ｂは、１つの例示的実施形態による移送チャンバモジュールの例を示している。 図１１Ａおよび１１Ｂは、１つの例示的実施形態による移送チャンバモジュールの例を示している。 図１２Ａおよび１２Ｂは、図１１Ａおよび１１Ｂの移送チャンバモジュールについて、基板搬送機の異なる位置例を示している。 図１２Ａおよび１２Ｂは、図１１Ａおよび１１Ｂの移送チャンバモジュールについて、基板搬送機の異なる位置例を示している。 図１３Ａは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの概略図である。 図１３Ｂは、１つの例示的実施形態による駆動装置を示している。 図１４Ａ−１４Ｃは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の概略図である。 図１４Ａ−１４Ｃは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の概略図である。 図１４Ａ−１４Ｃは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の概略図である。 図１５Ａおよび１５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の一部の別の概略図を示している。 図１５Ａおよび１５Ｂは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の一部の別の概略図を示している。 図１６Ａ−Ｂおよび１７Ａ−Ｂは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の搬送経路を示している。 図１６Ａ−Ｂおよび１７Ａ−Ｂは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の搬送経路を示している。 図１６Ａ−Ｂおよび１７Ａ−Ｂは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の搬送経路を示している。 図１６Ａ−Ｂおよび１７Ａ−Ｂは、１つの例示的実施形態による基板搬送機の搬送経路を示している。 図１８は、１つの例示的実施形態による基板搬送構成の１例を示している。 図１９Ａ−Ｄ、２０、２１、２２、および２３は、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の概略図である。 図１９Ａ−Ｄ、２０、２１、２２、および２３は、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の概略図である。 図１９Ａ−Ｄ、２０、２１、２２、および２３は、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の概略図である。 図１９Ａ−Ｄ、２０、２１、２２、および２３は、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の概略図である。 図１９Ａ−Ｄ、２０、２１、２２、および２３は、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の概略図である。 図１９Ａ−Ｄ、２０、２１、２２、および２３は、１つの例示的実施形態による基板処理システム例の概略図である。 図２４Ａ−Ｂは、１つの例示的実施形態による工程系統図を示している。 図２４Ａ−Ｂは、１つの例示的実施形態による工程系統図を示している。 図２４Ｃは、１つの例示的実施形態による制御図の例を示している。 図２５Ａ−Ｆは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２５Ａ−Ｆは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２５Ａ−Ｆは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２５Ａ−Ｆは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２５Ａ−Ｆは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２６は、１つの例示的実施形態による基板処理システムの別の例を示している。 図２７Ａ−Ｃは、１つの例示的実施形態による基板処理システムのさらに別の例を示している。
図１Ａ−Ｃは、１つの例示的実施形態による基板処理システムの１例を示している。以下、本明細書で開示する実施形態を添付図面に示した実施形態を参照して説明するが、開示する実施形態は多数の代替の形態により実施可能であることを理解されたい。加えて、任意の適切なサイズ、形状、またはタイプの構成要素や材料を使用することも可能である。
図１Ａ−Ｃに示すように、処理システムは、クラスタツールと称してもよいもので、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）１５０、ＥＦＥＭ１５０の第１の側部に結合する１つ(複数）のロードポート１５１、ＥＦＥＭの第２の側部に結合するロードロック１１０、ロードロック１１０に結合する１つ（複数）の移送チャンバ１００およびその移送チャンバ１００に連結する１つ(複数）の処理モジュール１２０を含む。図１Ａ−１Ｃに示した配置は単なる例であり、代替の実施形態では、このツールが任意の他の所望の配置を有することができる。ロードロック１１０および移送チャンバ１００をまとめて移送モジュール１０１と称してもよい。代替の実施形態では、ロードロック１１０を基板バッファと置き換えてもよいことに注意されたい。またこのバッファは任意の適切なバッファであってよく、このバッファに基板冷却機能、または計測システムのような他の任意の適切な機能を含むことによって、基板搬送を補助することができることにも注意されたい。アダプタ１３０は、スリット弁を含むことができ、前記の図に示したように、処理モジュール１２０と、搬送チャンバ1１００と、ロードロック１１０とを連結する。代替の実施形態では、任意の適切な態様で処理モジュール１２０、移送チャンバ１００、およびロードロック１１０を結合してもよい。この例では、処理モジュール１２０と移送チャンバ１００とが１つの密封された外囲体を形成し、基板処理のために例えば真空ポンプ１４０によって真空排気し真空状態を維持することができる。ロードロックは、真空と真空以外の若干の圧力との間を移行することができる。ロードロック１１０のポンプダウンに真空ポンプ１４０を利用することもできる。図に示すように、このロードロック１１０は、ロードロック内部をＥＦＥＭ１５０の雰囲気から隔離して、ロードロック１５０をポンプダウンするために弁１６０を含むことができる。代替の実施形態では、この処理システムが、１つの真空システムの中でのように、搬送チャンバ／(１つまたは複数）ロードロックを有して、ＥＦＥＭを間に入れずにロードポートに接続することができる。
第１の基板搬送ロボットは、少なくとも部分的にＥＦＥＭ１５０内に収容することによって、例えば、ロードポート１５１に格納した基板カセットから弁１６０を介してロードロック１１０（またはバッファ）に基板を搬送することができる。第１ロボットは、このロボットが仕えるロードポートモジュール１５１および／またはロードロック１１０の数に応じて軌道上に固定または装着することができる。このタイプの搬送機の例は、同一所有者による米国特許第６，００２，８４０号に記載されている。ここにその開示内容全てを本明細書の一部として援用する。第１ロボットは、Ｚ軸駆動装置を含むことができ、かつ／またはロードポートはカセットエレベータ／インデクサを含むことができる。第２の搬送ロボットは、移送チャンバ１００内に少なくとも部分的に格納することによって、弁１３０を介してロードロック１１０と処理モジュール１２０の間の基板搬送を行うことができる。移送チャンバ１００はコンパクトであってよく、例えば、移送チャンバと連通する（複数）ロードポート、またはプロセスモジュールの幅と実質的に同等以下の幅を有することができる。第２ロボットは、任意の適切な搬送ロボットであってよく、以下に一例をさらに詳細に記載する。基板は、前記の第１搬送ロボットを使用して周囲条件下にあるロードロック１１０に搬入してもよい。ロードロック１１０は、密閉し、真空排気し、スリット弁１３０の作動を介して移送チャンバ１００に対して開放することができる。この態様において、基板を、はるかにコンパクトなシステムの中で基板チャンバ１２０に供給することができる。以下にその詳細を記載する。コンパクト搬送システムの他の例は、本願の同一所有者による米国特許第６，９１８，７３１号、および本願と同一の譲受人に譲渡された２００５年４月１２日出願の“ＦＡＳＴ ＳＷＡＰ ＤＵＡＬ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＴＲＡＮＳＰＯＲＴ ＦＯＲ ＬＯＡＤ ＬＯＣＫ（ロードロック用高速スワップデュアル基板搬送機）"と題する米国特許出願第１１／１０４，３９７号にある。ここにこれらの特許および出願の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとして援用する。
図１Ｂに最良に示すように、複数の処理モジュール１２０はＥＦＥＭの側部に沿って連続的に配列することができる。この例では、基板移送システムの構成において、処理モジュールを例えば、５０５ｍｍ以下の間隔Ｄに配置することができる（図２０参照）。この間隔は、３００ｍｍ径基板に関連して現時点でＳＥＭＩが指定している、ＥＦＥＭ１５０のような既存フロントエンドデリバリシステムの作動経路間の間隔である。他の例示的実施形態では、ＥＦＥＭの作動経路間の間隔が５０５ｍｍより長くても狭くてもよく、例えば２００ｍｍ径、または４５０ｍｍ径の基板を処理する構成のシステムを備えることができる。代替の実施形態では、処理モジュールおよびこれに対応する搬送システム（例えば搬送システム１０１および２００（図１Ａおよび２A-B））を、５０５ｍｍより長いまたは狭い任意の適切な間隔に配置することができる。従って、この例示的実施形態のクラスタツールの構成は、ツールの幅を実質的にＥＦＥＭまたは処理モジュールの幅によって画定することも可能である。
図２Ａと２Ｂは、例示的実施形態による別の基板搬送システムの例を示している。図２Ａおよび２Ｂの搬送システムは、図１Ａ−Ｃに関連して上述した搬送システムと実質的に類似のものであってよく、同様の特徴のものには同様の参照番号が割り当てられている。しかしながら、この例では、搬送チャンバとロードロックを一体化し、単一のモジュール２００とする。以下にこの詳細を説明する。図２Ｂに示すように、モジュール２００には、図１Ｂに関連して説明した上記の態様と実質的に類似の態様で処理モジュール１２０を連続的に配置することが可能になる。
図３Ａ−Ｃは、ロードロック１１０、チャンバ１００、および処理モジュール１２０をより詳細に示している。図３Ａでは、図の中でロードロック１１０が蓋１１１（ロードロック１１０内部へのアクセスを提供する）を有しているが、代替の実施形態では搬送チャンバ／ロードロックに蓋がなくてもよい。蓋１１１の周りに適切なシールを施すことによって、蓋を閉じているときに漏れを防ぐことができる。代替の実施形態では、ロードロックの内部に任意の適切な態様でアクセスすることができる。搬送チャンバ１００は、蓋１１１と実質的に類似の蓋１０１を有してもよい。この搬送システムは、コントローラ３１０を含むことができ、このコントローラ３１０は、処理モジュール１２０、または移送チャンバ１００、またはロードロック１１０、あるいはその組み合わせに接続される。コントローラ３１０は任意の適切なプログラムまたはアルゴリズムを含むことによって、少なくとも処理モジュール１２０、移送チャンバ１００、ロードロック１１０、対応する弁、および真空ポンプの操作（ならびに／または処理モジュール１２０と移送チャンバ１００とロードロック１１０とがその一部を構成する基板処理システムの、任意の他の適切な機能）を制御することができる。このコントローラ３１０は、中央制御モジュール（図示せず）に接続して命令を受けることができ、中央制御モジュールはクラスタ型アーキテクチャの一部であってもよい。クラスタ型アーキテクチャを有する制御システムの適例は、２００５年７月１１日に出願された米国特許出願第１１／１７８，６１５号にある。この出願の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。コントローラ３１０は、接続部３００を介して中央制御コントローラに接続させてもよい。接続部３００は、電気的接続部、真空ラインの接続部、ガスラインの接続部、または搬送システムの操作に適した他の任意の接続部を含むことができる。代替の実施形態では、このコントローラ３１０が中央制御モジュールの一部であってもよい。中央制御モジュールは、例えば図１Ａ−Ｃおよび２Ａ−Ｂに示すような処理システムの全体の作動を制御することができる。また搬送モジュール２００は、コントローラ３１０と実質的に類似のコントローラと、例えば接続部３００のような電気的接続部、または真空接続部、またはガス接続部、または大気接続部、またはこれら接続部の組み合わせとを含むことができることも認識されたい。
次に図４Ａ−Ｂおよび５Ａ−Ｂを参照すると、上述したロードロック１１０は、実質的に線形経路を提供しており（例えばバルブ４６０と１３０は約１８０度離れている）、その結果、移送システムが実質的に直線上に配置されている。他の例示的実施形態では、ロードロック１１０’、１１０”を、スリット弁４６０’とスリット弁１３０が９０度離れるように構成してもよい。図４Ａ−Ｂおよび５Ａ−Ｂに示すように、スリット弁４６０はロードロック１１０’、１１０”のどちらの側部にも位置付けることができる。代替の実施形態では、例えば処理モジュールとＥＦＥＭとの間で基板の通過を可能にする搬送チャンバのスリット弁が、例えば０〜１８０度の、どんな適した角度であってもよいなど、任意の適切な相互関係を有することができる。従って、処理ツールは、任意の所望の配置に構成することができる（例えば、ロードロック／移送チャンバと処理モジュールとをＥＦＥＭ側部に沿って配置する）。
次に図６を参照すると、図１Ａの搬送チャンバ１００がより詳細に示されている。この例では、搬送チャンバ１００の蓋１０１は、図を見やすいように取り外してある。図６に示すように、搬送チャンバ１００は、任意の適切な形状のハウジング１００Ｈを有することができる。この例のハウジングは長方形であるが、代替の実施形態では、このハウジングが任意の他の適切な形状を有することができる。このハウジング１００Ｈを、任意の適切な態様でアダプタ１３０と結合させ、アダプタ１３０とハウジング１００Ｈとの間に適切な封止を施すように構成することによって、搬送チャンバ１００内の雰囲気が漏れないようにすることができる。搬送チャンバ１００は、移送チャンバ１００を介して基板Ｓを搬送するのに適した任意の移送装置またはロボット６００を含む。以下、例示した移送ロボット６００についてさらに詳細に記載する。既に本明細書の一部として援用した米国特許第６，９１８，７３１号に記載されるように、移送チャンバ１００の内壁（例えば頂部、底部、および側部）を、チャンバ１００内を移動する基板の経路に沿った輪郭に形成して、チャンバ１００の内部容積を減らすことができる。例えば、移送チャンバ１００の内部キャビティ１００Ｃを、搬送機６００の自由な稼動に差し支えないスペースのみを許容するように設計することができる。作動に差し支えない隙間のみをキャビティ１００Cの頂部、底部、および壁部の間に提供することにより、移送チャンバ１００の容積を最小限にすることができる。こうすることによって、移送チャンバ１００を真空排気する繰り返し時間を最小限にし、基板処理時間に一致するサイクルタイムを提供することができ、例えば、以下に記載するように、移送チャンバ１００を直接ロードポートモジュールと処理モジュールとに直結させるときに、これが可能になる。
ここで図８を参照すると、図１Ａのロードロック１１０の断面図がさらに詳細に示されている。ロードロック１１０の内壁（例えば頂部、底部、および側部）も、ロードロック内を移動する基板の経路に沿って輪郭を形成できるので、ロードロック１１０の内部容積を減らすことができ、真空ポンプダウンや通気のサイクルタイムを短縮または最小限にする。この例示的実施形態において、かつ例示的目的のみのために、ロードロック１１０の容積Ｖ１を約７リットル、ロードロック１１０経由のガス流量を１分間につき約６０スタンダードリットル（ｓｌｐｍ）にすることができる。代替の実施形態では、ロードロックが７リットルより多いまたは少ない容積を有することができ、かつ任意の適切なガス流量を有することができる。ロードロック１００内のガスは、任意の適切なガスであってよく、不活性ガス、制御された空気、大気などを含むがこれに限定されないものとする。容積の削減および流量の増加によって、より速い排気／通気サイクル、およびより高い基板スループットが可能になる。ガスの断熱膨張によるパーティクル汚染を最小限にするようにロードロック１１０を構成することもできる。
次に図７を参照にすると、搬送ユニット２００の移送チャンバ部分２００ＴＣがさらに詳細に示されている。移送チャンバ２００ＴＣの蓋は図が見やすいように取り外されていることを注意されたい。図７に示すように、移送チャンバはハウジング２００Ｈの中に収納されている。ハウジング２００Ｈはこの例では長方形の形状である。代替の実施形態では、このハウジング２００Ｈが任意の適切な形状を有することができる。搬送チャンバ２００ＴＣの内壁は、この例では実質的にハウジング２００Ｈの外郭に沿ったものとして示されているが、代替の実施形態では、図６に関連して上述したものと類似の態様で、この内壁（頂部、底部、および側部）を、基板がチャンバ１００内を移動する経路に沿って形成し、真空ポンプダウンのためにチャンバ１００の内部容積を減らすことができる。この例示的実施形態では、スリット弁７００をハウジング２００Ｈに適切に結合させるために搬送チャンバ２００ＴＣに開口部７００Ｓを含む。スリット弁には、以下に述べるように、移送チャンバ２００ＴＣを処理モジュールおよび／または移送モジュール２００のロードロックまたはバッファ部分から隔離する役目を持たせることができる。実現しうるものとして、スリット弁７００を、例えば開口部７００Ｓから離脱するか、またはその他の方法で切り離すなど容易に役立たせることによって、移送チャンバ２００ＴＣを搬送システムの他の構成要素から解体または切断する必要がないようにすることが可能である。他の例示的実施形態では、弁７００を開口部７００Ｓの底部からでなく開口部７００Ｓの頂部を介して挿入（例えば移送チャンバ２００ＴＣ内からハウジング２００Ｈを介して挿入）してもよいことを認識されたい。代替の実施形態では、弁７００の挿入／取り外しを移送チャンバハウジング２００Ｈの任意の適切な側部を介してできるように移送チャンバを構成してもよい。搬送チャンバ２００ＴＣもコンパクトなコネクタ２３０を含むことによって、処理モジュールを搬送チャンバ２００ＴＣに結合することができる。このコネクタ２３０は、プロセスモジュールおよび／または移送チャンバ２００ＴＣの内部雰囲気の漏れを防ぐのに適したシールを有する、適切に構成された任意のコネクタであってよい。この例示的実施形態では、スリット弁７００が移送チャンバ２００ＴＣの内壁に沿った位置にあるが、代替の実施形態では、例えば、上述したものと実質的に類似の態様で、コネクタ２３０のようなコネクタにこのスリット弁７００を位置付けることもできる。例えば、このコネクタは、実質的に開口部７００Ｓに類似する開口部を有することができ、その開口部を介してスリット弁を設置または取り外しをすることができる。図７に示すように、移送チャンバ２００ＴＣは、適切な移送装置またはロボット６００を含み、以下に説明するように移送チャンバを介して基板Ｓの搬送を行う。
図９を参照すると、図２Ａの移送モジュール２００のロードロック部２００ＬＬの断面図がより詳細に示されている。ロードロック２００ＬＬの内壁（例えば頂部、底部、および側部）も、ロードロック部２００ＬＬ内を移動する基板の経路に沿って輪郭を形成することができるので、ロードロック部２００ＬＬの内部容積を減らすことができ、真空ポンプダウンや通気のサイクルタイムを短縮または最小限にする。この例示的実施形態において、かつ例示的目的のみのため、ロードロック部分２００ＬＬの容積Ｖ２を約３リットル、ロードロック２００ＬＬ経由のガス流量を１分間につき約９０スタンダードリットル（ｓｌｐｍ）にすることができる。代替の実施形態では、ロードロックの有する容積が３リットルより多くても少なくてもよく、かつ任意の適切なガス流量を持つことができる。ロードロック部２００ＬＬ内のガスは、任意の適切なガスであってよく、不活性ガス、制御された空気、大気などを含むがこれに限定されないものとする。容積の削減および流量の増加によって、より速い排気／通気サイクル、およびより高い基板スループットが可能になる。またロードロック部２００ＬＬも、ロードロック部２００ＬＬのガスの断熱膨張によるパーティクル汚染を最小限にするように構成することができる。
次に図９Ａ−９Ｄを参照して、移送モジュール９００の別の例示的実施形態を示す。この例示的実施形態では、移送モジュール９００が、例えば１つのハウジング９００Ｈの中に形成される、バッファ部９００Ｂと移送チャンバ部９００ＴＣを含む。この例では、ハウジング９００Ｈが単一または一体型の構造であってもよい。代替の実施形態では、ハウジング９００Ｈが１つのアセンブリであってもよい。バッファ部９００Ｂおよび移送チャンバ部９００ＴＣは、壁９７０によって分断することができる。壁９７０は、１つの開口部またはスリット９７０Ｓを含み、基板がバッファ部９００Ｂと移送チャンバ９００ＴＣとの間を通過できるようにしてもよい。バッファ部９００Ｂと移送チャンバ部９００ＴＣとの組み合わせが、ＥＦＥＭと処理モジュールとの間のロードロックとして機能できることに注意されたい。この例では、バッファ部９００Ｂと移送チャンバ９００ＴＣとを互いに隔離可能にすることができないが、他の例示的実施形態では、スリット弁を着脱自在にバッファ部９００Ｂと移送チャンバ部９００ＴＣとの間に配置して、これらの部分を別々に隔離し、バッファ部９００Ｂを、例えばロードロックに変換することができる。以下にこの説明をする。バッファ部９００Ｂは、少なくとも１つの基板をバッファに格納する基板バッファ９２０を含むことができる。このバッファ９２０は、例えば、処理目的で基板の基準マークを配列する配置能力を有することもできる。他の実施形態では、このバッファが、基板の処理に役立つ高温基板の冷却や任意の他のプロセスを提供することもできる。さらに他の実施形態では、このバッファが、１つ（複数）の基板に関して任意の適切な処理操作を行うように構成することもできる。
移送チャンバ９００ＴＣは移送ロボット９３０を含み、基板Ｓをスリット９７０経由でバッファ９２０から搬出し、弁９４０Ｖ経由で処理モジュールに搬入し、かつその逆の搬送を行うことができる。この弁９４０Ｖは、移送モジュール９００を処理モジュールに結合するコネクタ９４０の一部であってもよい。他の例示的実施形態では、弁９４０Ｖを、図７に関連して上述したものと実質的に類似の態様で、開口部を介してコネクタ９４０に挿入または結合することもできる。他の例示的実施形態では、このバルブ９４０Ｖを、上述したように、例えば移送チャンバ９００ＴＣの底部にある開口部を介して、例えば移送チャンバ９００ＴＣの１つの内壁に対して挿入することもできる。代替の実施形態では、弁９４０Ｖを、移送チャンバ９００ＴＣおよび／またはコネクタ９４０の任意の適切な部分に位置付けることもできる。もう１つのバルブ９６０は、移送モジュール９００の対抗する他方側に配置して、バッファ部９００Ｂを例えば処理装置のＥＦＥＭまたは任意の他の適切な構成要素に接続してもよい。この例示的実施形態では、弁９６０を大気弁として示しているが、他の実施形態では、この弁９６０が、例えばスリット弁のような、任意の適切な弁であってもよい。移送モジュール９００も接続部９５０、９５１を有して、例えば真空ラインおよびガスラインを移送チャンバ９００ＴＣおよび／またはバッファ９００Ｂに接続することができる。
次に図１０Ａ−１０Ｄを参照すると、別の例示的構成の移送モジュール９００が示されている。この構成では、移送モジュールハウジング９００Ｈが、例えばこのハウジングの底部を介して開口部１０００Ｓを備え、図７に関連して上述したように、スリット弁１０００をハウジング９００Ｈに開口部１０００Ｓ経由で適切に接合することができる。このスリット弁１０００を、バッファを移送チャンバ９００ＴＣから隔離するために使用して、バッファをロードロック９００ＬＬに転換してもよい。すでに注意したように、開口部１０００Ｓおよび弁１０００を、ハウジング９００Ｈを介して、このハウジングの底部または移送チャンバの中から挿入するように構成することもできる。代替の実施形態では、類似の弁および開口部を移送モジュール９００のロードロック９００ＬＬ内に位置付けることもできる。
図１１Ａ−１２Ｂは、様々な位置に伸長する移送ロボット９３０を備えた移送モジュール９００を示している。例えば、図１１Ａと１１Ｂは、弁９４０Ｖを介して伸長する移送ロボット９３０を示すが、図１２Ａと１２Ｂは、移送モジュール９００のロードロック９００ＬＬ（またはバッファ部）内に伸長している移送ロボット９３０を示している。以下、移送ロボット９３０の動作をより詳細に記載する。
図１３Ａ−Ｂ、１４Ａ−Ｃ、および１５Ａ−Ｂを参照して、１つの例示的実施形態による基板搬送機１４００の１例を次に説明する。以下に例として記載するコンパクトな、高速スワップ、双方向搬送機は、一般的なＳＣＡＲＡ型アームの構成で配置される、異なる長さのアームと２つの差動的に結合されたエンドエフェクタを有する２軸駆動装置を含む。代替の実施形態では、この搬送機１４００が、任意の適切な構成を有することができ、２つより多いまたは少ないエンドエフェクタでも、２つより多いまたは少ない駆動軸でも、あるいはその組み合わせでも有することができる。図１３Ａに示すように、搬送機１４００は、例えば、処理システムの搬送チャンバ１００に位置している。代替の実施形態では、この搬送機１４００を処理システムの任意の適切な部分に位置付けることができる。
搬送機１４００は、図１３Ｂに最良に示すように、２軸同軸駆動システム１３０１を有することができる。このシステムは、例えば、本願と同一の譲受人に譲渡された２００５年７月１１日出願の“ＵＮＥＱＵＡＬ ＬＥＮＧＴＨ ＳＣＡＲＡ ＡＲＭ（長さの異なるＳＣＡＲＡアーム）"と題する米国特許出願第１１／１７９，７６２号に記載されているものと実質的に類似のものであってよい。前記特許出願の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。例えば、駆動装置１３０１は、同軸シャフトアセンブリ１３６０と２つのモータ１３６２と１３６６を収容する外部ハウジング１３０１Ｈを含むことができる。代替の実施形態では、駆動装置１３０１が２つより多いまたは少ないモータを有してもよい。駆動シャフトアセンブリ１３６０は２つの駆動シャフト１３６８Ａと１３６８Ｃを有する。代替の実施形態では、２つより多いまたは少ない駆動シャフトを設けてもよい。第１のモータ１３６２は、内部シャフト１３６８Ａに接続される、固定子１３７８Ａと回転子１３８０Ａを備えている。第２のモータ１３６６は、外部シャフト１３６８Ｃに接続される、固定子１３７８Ｃと回転子１３８０Ｃを備えている。これらの２つの固定子１３７８Ａ、１３７８Ｃは、ハウジング１３０１Ｈを垂直に沿って異なる高さまたは位置で、ハウジング１３０１Ｈに定置固着する。本実施形態では、例示を目的として、第１固定子１３７８Ａが底部固定子で、第２固定子１３７８Ｃが頂部固定子となっている。固定子はそれぞれ一般に、１つの電磁コイルを備えている。上記２つのシャフト１３６８Ａと１３６８Ｃは、同軸シャフトとして配置される。２つの回転子１３８０Ａ、１３８０Ｃは、永久磁石からなるものが好ましいが、代替として、永久磁石を持たない、磁気誘導型回転子を備えてもよい。スリーブ１３６３は、回転子１３８０と固定子１３７８の間に置いて、搬送機部１４００を真空環境の中で使用できるようにし、その中で駆動シャフトアセンブリ１３６０を真空環境内に位置付け、固定子１３７８を真空環境外に位置付ける。しかしながら、搬送機部１４００を大気環境内でのみ使用することを意図するのであれば、スリーブ１３６３を設置する必要はない。他の例示的実施形態では、このロボットを、アームと回転子と固定子の内部を真空環境から分離するように構成することも可能である。代替の実施形態では、適切なシールにより回転子と固定子を真空環境から分離して、ロードロックの容積が移送ロボットの駆動装置によって増えないようにすることができる。
第１のシャフト１３６８Ａは内部シャフトで、底部固定子１３７８Ａから延びている。内部シャフトは、底部固定子１３７８Ａと位置を合わせた第１の回転子１３８０Ａを有する。外部シャフト１３６８Ｃは、上部固定子１３７８Ｃから上方に延びている。外部シャフトは、上部固定子１３７８Ｃと位置を合わせた第２の回転子１３８０Ｃを有する。シャフト１３６８およびハウジング１３０１Ｈに関しては種々のベアリングが用意され、各シャフトが相互に関連して、かつハウジング１３０１Ｈに関連して独立して回転することができるようになっている。代替の実施形態では、モータ１３６２、１３６６をセルフベアリングモータとして構成することによって、固定子１３７８Ａ、１３７８Ｃがそれぞれの回転子１３８０Ａ、１３８０Ｃに及ぼす力を使用するなど、実質的に接触なしにハウジング内で回転子１３８０Ａ、１３８０Ｃを支持することができる。他の代替の実施形態では、例えば、２００７年７月１７日に出願された代理人整理番号第３９０Ｐ０１３０１８−ＵＳ（−＃１）、米国出願番号第６０／９５０，３３１号、“Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＡｐｐａｒａｔｕｓ ｗｉｔｈ Ｍｏｔｏｒｓ Ｉｎｔｅｇｒａｌ ｔｏ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｗａｌｌｓ（チャンバ壁一体型モータ付基板処理装置）"と題する米国特許出願および２００８年５月８日に出願された代理人整理番号第３９０Ｐ０１０８５５−ＵＳ（ＰＡＲ）号、米国出願番号第１２／１１７，３５５号、"Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓ（基板搬送装置）"と題する米国特許出願に記載されているように、このモータを搬送チャンバ１００の壁部に組み込むことができる。前記の米国特許出願の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。シャフト１３６８Ａ、１３６８Ｃはそれぞれ適切な位置センサを備えて、これらのシャフト１３６８の回転位置をコントローラ３１０（図３Ｄ参照）に、互いおよび／またはハウジング１３０１に対して信号を送ることができる。任意の適切なセンサを使用することが可能であり、この中には光学的センサや誘導センサなどを含むがこれに限定されない。
外部シャフト１３６８Ｃと上アーム１４０１が１つのユニットとしてＺ軸を中心にして一緒に回転するように、外部シャフト１３６８Ｃを上アーム１４０１に固定して接続する。第２のシャフト１３６８Ｃは、エンドエフェクタプーリに結合して、以下に記載するようにエンドエフェクタ１４０３、１４０４を駆動することもできる。
代替の実施形態では、各駆動軸（例えば、上アームとエンドエフェクタ）用の駆動装置をアームの各関節部に位置付けてもよい。例えば、上アームを回転させる駆動装置を肩関節部１３１０に位置付け、かつこの（これらの）エンドエフェクタを回転させる駆動装置を手首間接部１３１２に位置付けることができる。代替の実施形態では、任意の適切な駆動システム（同軸または非同軸）を有することができ、このシステムの駆動軸は２つより多くても少なくてもよい。他の例示的実施形態では、アームアセンブリを垂直に動かすために、駆動システムにＺ軸を設けることができる。
図１４Ａ−Ｃに最良に示すように、搬送機１４００には、基部１４０５、上アーム１４０１、前アーム１４０２、および２つのエンドエフェクタ１４０３、１４０４が含まれる。この例示的実施形態では、上アーム１４０１と前アーム１４０２が、すでに援用した米国特許出願第１１／１７９，７６２号に記載されるように、異なる長さを有することができる。例えば、格納容器の前アーム１４０２を上アーム１４０１より長くして、搬送機の伸長格納率を最大限にすることもできる。上アーム１４０１と前アーム１４０２の長さが異なることによって、アームアセンブリの振り回し径を、退避位置にありながら、上アームと前アームの長さが均等の従来のアームアセンブリと同じ振り回し径に留めることが可能になる。しかしながら、上アーム１４０１と前アーム１４０２の長さが異なることによって、振り回し径が同じで均等の長さのリンクを有するアームよりも到達範囲や伸長が拡大することが可能になり、その結果、アーム１４００の格納到達率が向上する。上アーム１４０１は、肩間接部１４１０で基部１４０５に回転自在に結合することができる。前アーム１４０２は、肘間接部１４１１で上アーム１４０１に回転自在に結合することができる。エンドエフェクタ１４０３、１４０４は、手首間接部１４１２で前アーム１４０２に回転自在に結合することができる。図１４Ａ−Ｃに示した例示的実施形態では２つのエンドエフェクタを備えているが、アームのエンドエフェクタは２つより多くても少なくてもよいことを認識されたい。
上アームは、肩間接部１４１０で第１の駆動シャフト１４３６が回転自在に駆動することができる（駆動シャフト１４３６は駆動システム１３０１のシャフト１３６８と実質的に類似のものであってよい）。第２の駆動シャフト１４３５（駆動システム１３０１のシャフト１３６８Ａと実質的に類似のものであってよい）は、第１エンドエフェクタプーリ１４３７を結合することができ、かつこれを回転自在に駆動することができる。第２のシャフト１４３５および／または上アーム１４０１が回転するときに肩部プーリ１４３０が回転しないように、肩部プーリ１４３０を第２のシャフト１４３５に自在に装着して、適切なベアリング１４３１に支持させることもできる。例えば、肩部プーリ１４３０は、接続部材１４３１を介して基部１４０５に固定して接続し、肩プーリ１４３０が回転しないようにすることもできる（例えば、前アームは上アームに従属制御される）。代替の実施形態では、搬送機のシータ動作（例えば、搬送アームが１つのユニットとして回転すること）が望ましく、肩部プーリ１４３０を駆動部の別のモータに結合することによって、前アーム１４０２と上アーム１４０１の間の相対運動を防ぐことができ、搬送機は１つのユニットとして回転する。接続部材１４３１が上アーム１４０１を通過して基部１４０５に接続するように、上アーム１４０１を適切に構成することもできる。代替の実施形態では、肩部プーリ１４３０を任意の方法で回転させないように固定してもよい。この方法には回転不能な第３のシャフトが含まれるが、これに限定しないものとする。
第２のエンドエフェクタプーリ１４４０は肘間接部１４４１に位置する。第２エンドエフェクタプーリ１４４０は、肘シャフト１４１１’を中心に自在に回転できるもので、例えば適切なベアリング１４４３によって適切に支持することができる。第１および第２のエンドエフェクタプーリを結合するのに、例えばベルト１４３９を使用してもよい。前記の図では１本のベルトが示されているが、任意の適切な数のベルトを使用してもよいことに注意されたい。代替の実施形態では、ベルト１４３９を任意の適切な連結器に置き換えてもよいことに注意された。任意の適切な連結器には、チェーン、バンド、およびリンクが含まれるが、これらに限定しないものとする。肘部プーリ１４４１も、肘シャフト１４４１’を中心に自在に回転できるものであって、例えばベアリング１４４２によって適切に支持することができる。肘部プーリ１４４１を前アーム１４０２に固定結合することによって、肘部プーリ１４４１が肩間接部１４１１を中心にして前アーム１４０２の回転を駆動することもできる。エンドエフェクタプーリ１４３７、１４４０に関連して上述したものと実質的に同じ態様で、肘部プーリ１４４１を例えばベルト１４３８によって肩部プーリ１４３０に結合することができる。この例示的実施形態では、肩部および肘部プーリ１４３０、１４４１の径の比率を約２対１にして、搬送機１４００の伸縮中にアームが所定の軌道を維持するようにする。代替の実施形態では、肩部および肘部のプーリを任意の適切な径比にしてもよい。
第３および第４のエンドエフェクタプーリ１４４５、１４４６は、肘間接部１４１１の前アーム１４０２内に位置付けて、第２のエンドエフェクタプーリ１４４０に駆動的に結合することもできる。この例では第３および第４プーリ１４４５、１４４６が別々のプーリとして示されているが、代替の実施形態では、例えば２つの溝を持つ１つのプーリのみであってもよい。他の代替の実施形態では、これらのプーリを任意の適切な構成にすることもできる。第５および第６のエンドエフェクタプーリ１４２０、１４２１は前アーム１４０２内の手首間接部１４１２に位置付けて、例えば適切なベアリング１４５０、１４５１を用いて手首シャフト１４１２’に回転可能に支持させることができる。第３のエンドエフェクタプーリ１４４５は、上記と実質的に類似の態様で、例えばベルト１４２２を用いて第５エンドエフェクタプーリ１４２０に駆動的に結合することもできる。第４のエンドエフェクタプーリ１４４６は、上記と実質的に類似の態様で、例えばベルト１４２３を用いて第６エンドエフェクタプーリ１４２１に駆動的に結合することもできる。この例では、エンドエフェクタが以下に説明する１つの鋏のような態様で反対方向に回転できるように、これらのプーリを差動的に結合することができる。例えばベルト１４２２を、図に示したように“８の字”にねじった構成にして、プーリ１４２０を駆動プーリ１４４５と反対の方向に回転させることができる。
第１エンドエフェクタ１４０１を第５エンドエフェクタプーリ１４２０に固定結合して、プーリ１４２０が回転するときにエンドエフェクタ１４０４をこれと一緒に回転させることができる。第２エンドエフェクタ１４０３を第６エンドエフェクタプーリ１４２１に固定結合して、プーリ１４２１が回転するときにエンドエフェクタ１４０３をこれと一緒に回転させることができる。代替の実施形態では、搬送機１４００が２つより多いまたは少ないエンドエフェクタを有してもよい。これらのエンドエフェクタは、任意の適切な構成を有することができ、その構成には図に例示したエンドエフェクタ１４０３、１４０４、１４３０’、および１４０４’の構成が含まれるが、これらに限定されないものとする。
この例示的実施形態では、プーリを上アーム１４０１および前アーム１４０２内に位置付けていることに注意されたい。上アーム１４０１と前アーム１４０２は、例えば真空ポンプを用いて封止および／または通気して、搬送機１４００が運ぶ基板Ｓが駆動システムからの微粒子に汚染されるのを防ぐことができる。代替の実施形態では、これらのプーリを任意の適切な位置に配置してもよい。さらに、図１４Ａ−Ｃおよび１５Ａ−Ｂに示したプーリは、例示を目的としたものであって、これらのプーリはロボットのアームとエンドエフェクタを駆動するのに適した任意の構成であってもよいことに注意されたい。
次に図１６Ａと１６Ｂを参照すると、搬送アーム１６０３の、例えばロードロック１６０１（またはバッファ）１６０１への伸長が示されている。搬送機１６００は、図１４Ａ−Ｃと１５Ａ−Ｂに関連して上述した搬送機と実質的に類似のものであってもよい。この例では、アーム１６３０を６つの例示的位置Ａ−Ｆで示し、位置Ａをアーム１６３０の中立または開始位置、また位置Ｆをアーム１６３０の伸長位置と呼ぶが、これらは例示のみを目的とする。“開始”位置および“伸長”位置という用語は、アームの動作を記載する上で単に便宜上使用するものであることに注意されたい。位置Ａでは、エンドエフェクタ１６３０、１６４０を実質的に上アーム１６１０の上に位置合わせする。エンドエフェクタ（エンドエフェクタ１６３０、１６４０のうちのいずれか１つ）を矢印１６０５の方向の取り上げまたは取り付け位置（すなわち、ロードロック／バッファ内の基板の位置）に伸長または移動するために、上アーム１６１０を矢印１６０５の方向に回転する。搬送駆動装置１３０１（図１３）は、制御アルゴリズムの指示の通りにアームとエンドエフェクタを動かす。従属制御の前アーム１６２０は、上アーム１６１０と固定された肩部プーリ１４３０の矢印１６０６方向への回転を経由して駆動する。エンドエフェクタ１６３０が矢印１６０８の方向に回転し、かつ差動的に結合したエンドエフェクタ１６４０が矢印１６０７の方向に回転するように、エンドエフェクタは、エンドエフェクタプーリおよびシャフト１４３５によって駆動することができる。図１６Ｂに最良に示すように（図を見やすくするために移送ロボットは１つのエンドエフェクタを備えている）、エンドエフェクタに位置する基板は、移送チャンバ１６０２の内部では実質的にアーチ形またはＵ形の経路１６７０を辿り、移送チャンバ１６０２の外部（すなわちロードロックまたはバッファ１６０１内）では実質的に直線状または線形の経路１６８０を辿ることができる。さらに、例示的実施形態では、移送チャンバの対向側部の線形経路１６８０を実質的に互いに並べて配列することができるが、実現しうることとして、代替の実施形態では、これらの経路に相対角度を持たせることもできる。アーム１６０３の伸長と実質的に反対の態様でアーム１６０３を退避させることも起こり得るものである。さらに実現しうることとして、３つのリンク搬送アームの動作は、搬送アーム１６０３の所与の伸長に対して最小限の空間的外被またはフットプリント（基板を持つ搬送機に関して）を有し、非常に効率的である。この態様では、搬送機の到達／伸長格納率が最大化する。デュアルエンドエフェクタを利用することによって、１つのエンドエフェクタが処理済みの基板を取り上げる一方で、もう１つのエンドエフェクタが未処理基板をロードロック／バッファ内に取り付ける、基板の高速スワッピングも可能であることに注意されたい。
次に図１７Ａと１７Ｂを参照すると、搬送アーム１６０３が、例えば処理モジュール（図示してないが、図１７Ｂでは“ＰＭ”として表示）内に伸びるように描かれている。代替の実施形態では、アーム１６３０を以下に記載する態様で任意の適切な位置に伸長することができる。搬送機１６００は、図１４Ａ−Ｃと１５Ａ−Ｂに関連して上述した搬送機と実質的に類似のものであってもよい。この例では、アーム１６３０がＧからＭの７つの位置で例示される。位置Ｇはアーム１６３０の開始位置で、位置Ｍはアーム１６３０の伸長位置である。この場合も、“開始”および“伸長”位置という用語を、アームの動作を記載する上で便宜上使用しているにすぎないことに注意されたい。位置Ｇでは、エンドエフェクタ１６３０、１６４０を実質的に上アーム１６１０の上に位置合わせする。エンドエフェクタ（エンドエフェクタ１６３０、１６４０のうちのいずれか１つ）を矢印１７０５の方向の取り上げまたは取り付け位置（すなわち、ロードロック／バッファ内の基板の位置）に伸長または移動するために、上アーム１６１０を矢印１７０５の方向に回転する。搬送駆動装置１３０１（図１３）は、制御アルゴリズムの指示の通りにアームとエンドエフェクタを動かす。従属制御の前アーム１６２０は、上アーム１６１０および固定された肩部プーリ１４３０の矢印１７０６方向への回転を経由して駆動する。エンドエフェクタ１６３０が矢印１７０８の方向に回転し、かつ差動的に結合したエンドエフェクタ１６４０が矢印１７０７の方向に回転するように、エンドエフェクタ１６３０、１６４０を、エンドエフェクタプーリおよびシャフト１４３５によって駆動することができる。図１７Ｂに最良に示すように、エンドエフェクタに位置する基板は、移送チャンバ１６０２の内部では実質的にアーチ形またはＵ形の経路１７７０を辿り、移送チャンバ１６０２の外部（すなわち処理モジュールＰＭ内）では実質的に直線状または線形の経路１７８０を辿る。アーム１６０３の伸長と実質的に反対の態様で、アーム１６３０を例えば処理モジュールＰＭから退避させることも起こり得る。この場合も、３つのリンク搬送アームの動作が、搬送アーム１６０３の所与の伸長に対して最小限の空間的外被またはフットプリント（基板を持つ搬送機に関して）を有して、非常に効率的である。この態様では、搬送機の到達／伸長格納率が最大化する。
デュアルエンドエフェクタ１６３０、１６４０を利用することによって、１つのエンドエフェクタが処理済みの基板を取り上げる一方で、他方のエンドエフェクタが未処理基板を処理モジュールＰＭ内に取り付ける、基板の高速スワッピングも可能であることに注意されたい。例えば、さらに図１７Ａを参照すると、例えば処理モジュール（図示してないが、ＰＭとして表示）に対する基板の高速スワップが示されている。この例では、エンドエフェクタ１６３０、１６４０はどちらも基板を載置する位置Ｇで動き始めることができ、基板はそれぞれ実質的に折りたたんだロボットのアーム１６１０、１６２０の位置に一致する。第１の基板は、エンドエフェクタ１６３０によって前記のとおり図１７Ａの位置Ｍに示す処理モジュールＰＭに取り付けることができる。基板の処理後にエンドエフェクタ１６３０は処理モジュール内に戻り、基板を取り上げる。このエンドエフェクタは、搬送機の伸長と実質的に反対の態様で、処理済みの基板が少なくとも部分的に移送チャンバ１６０２内に入るまで、処理モジュールから退避する。処理済みの基板が少なくとも部分的に移送チャンバ１６０２内に入り、その処理済み基板と移送チャンバの壁および／またはスリット弁との間に十分な隙間ができると、エンドエフェクタ駆動装置が時計回りか反時計回りのいずれか一方に回転して、エンドエフェクタ１６３０、１６４０が位置を交換（スワップ）する。この例では、エンドエフェクタ１６３０が搬送機の伸長中に処理モジュールに最も近いが、エンドエフェクタの位置交換後にはエンドエフェクタ１６４０が処理モジュールに最も近づくことになる。基板の高速スワッピングを達成するためには、搬送アーム１６０３を図１７Ａに示している位置Ｇまで完全に退避しなくてもよいことに注意されたい。例示のためだけではあるが、アーム１６０３が位置Ｈ（または搬送経路に沿って任意の他の適切な位置）にあるときには、基板と移送チャンバの壁および／またはスリット弁の間に十分な隙間が存在してもよい。エンドエフェクタ１６３０、１６４０の位置スワッピング後に、アーム１６０３は上述の態様で伸長し、エンドエフェクタ１６４０が未処理の基板を処理モジュールに取り付ける。アーム１６０３が伸びている間、（エンドエフェクタ１６３０、１６４０の両方に載置する）基板は、そのどちらかが移送チャンバ１６０２の外部に位置しているときに、処理モジュールの中心線および／またはＥＦＥＭの作動経路に沿って実質的に位置付けられ、移動することに注意されたい。実現可能なものとして、移送モジュールのバッファまたはロードロックエリアに出し入れする基板の高速スワッピングも、実質的に上記と同じ態様で実施することができる。
図１８に示すように、１つの例示的構成では、エンドエフェクタ１８０３が、例えば処理モジュールの中の、隙間領域（clearance envelope）１８３０内に適合するようにアーム１８００を構成することができ、この隙間エンベロープ（外被）はこの図に示すようにロードロック／バッファの基板支持体１８１０によって画定することができる。本例示的実施形態では、処理モジュールＰＭが互いに約１２０度離れて位置する基板支持体１８２０を有することができる。代替の実施形態では、これらの基板支持体が任意の適切な相互空間関係を有してもよい。エンドエフェクタは、図１８に示す例示的構成を有することができ、その結果として、上アーム１８０１、前アーム１８０２、およびエンドエフェクタ１８０３が処理モジュール内に伸長して、エンドエフェクタ１８０３を基板支持体１８２０の間に適合させることができる。同様に、アームがロードロック／バッファ内に伸長するとき、エンドエフェクタ１８０３がロードロック／バッファＬＬの基板支持体１８１０の間に適合するように構成することもできる。代替の実施形態では、エンドエフェクタが任意の適切な構成を有することができる。移送アーム１８００の双方向運動は、図１８でも見ることができる。例えば、アーム１８００は、軸１８６０を中心とした一つのユニットとして移送アーム１６００を回転することなく、上アームの回転軸１８６０の両側に伸長することができ、一方側で処理モジュールＰＭ内に伸長し、回転軸１８６０の他方側でロードロック／バッファＬＬ内に伸長する（すなわち、アームは、回転せずに直列に反対の２方向に伸びることができる）。代替の実施形態では、アーム１８００を追加モータと併せて、アームを１つのユニットとして回転させるように構成することができ、これによって経路１８５０に沿うだけでなく他の方向へ伸長させることが可能になる。
次に図１９Ａ−Ｄと２０−２３を参照すると、本明細書内に記載した自動真空ウェハ搬送システムを１つの構成要素として利用することによって、任意の適切な数の処理モジュールと併せて例示したようにクラスタツールを構成することができる。例示的実施形態では、クラスタツールの幅は搬送チャンバの幅に関係なく、例えばＥＦＥＭまたは処理モジュールの幅のみによって決めてもよい。例示した実施形態では、クラスタツールが一連の単一工程プロセスモジュール（例えば、各プロセスモジュールが単一の処理工程を実行する）であってもよい。これら一連の単一工程のプロセスモジュールは、各移送モジュールに接続し、移送モジュールは１つのフロントエンドユニットに接続する。代替の実施形態では、フロントエンドユニットを搬送チャンバ（例えば真空状態）とロードポートとの間で使用することができない。代替の実施形態では、各処理モジュールが複数の処理工程を実行してもよい。図１９Ａ−Ｄでは、クラスタツールが１〜４つの単一工程処理モジュールを有する場合の構成例を示す。代替の実施形態では、クラスタツールが５つ以上の処理モジュールを有することができる。上述の通り既存のＥＦＥＭは作動上の経路（そのうちの２つの経路は図２０−２３内のＣＬ１およびＣＬ２の参照番号で表示する）を有し、これらの経路は間隔Ｄによって、例えば３００ｍｍ径ウェハに対しては約５０５ｍｍの間隔で離れている。上述したように、代替の実施形態では、この間隔Ｄが任意の適切な間隔であってよい。本明細書に記載した例示的実施形態は、任意の適切なサイズの基板用に構成するＥＦＥＭおよび処理モジュールとに嵌合するようにサイズおよび構成を拡大縮小することができることに注意されたい。例えば、本明細書に記載した搬送ユニットやモジュールの移送ロボット、移送チャンバ、ロードロック、または任意の他の適切な構成要素の大きさは、被処理基板のサイズに応じて寸法を拡大または縮小することができる。本明細書内で開示した３リンクを有する長さ不同アームの移送ロボットおよび移送モジュールを使用することにより、移送モジュール１０１、２００（図１A、２A）は、ＥＦＥＭの作動経路間の間隔をＤ未満の幅にして、移送モジュール１０１、２００および処理モジュール１９４０をＥＦＥＭの作動経路の中心線ＣＬ１、ＣＬ２と一直線になるように位置合わせすることができる。図１９Ａに示すように、ＥＦＥＭ１９１０は、１つの移送モジュール１９２５と併せて構成され、移送モジュール１９２５は移送チャンバ１９３５とロードロック１９２０と任意の関連スリット弁または大気弁とを含むことができる。ＥＦＥＭ１９１０に、移送ロボット１９１５を設けて、移送ロボット１９１５が２つのロードポート１９００とロードロック１９２０とにアクセスできるように構成することができる。図１９Ｂは、２つの移送モジュール１９２５と構成したＥＦＥＭ１９１０’を示している。ＥＦＥＭ１９１０’に、移送ロボット１９１５を設けて、移送ロボット１９１５が２つのロードポート１９００と２つのロードロック１９２０とにアクセスできるように構成することができる。図１９Ｃは、３つの移送モジュール１９２５と構成したＥＦＥＭ１９１０’’を示す。ＥＦＥＭ１９１０’’に、移送ロボット１９１５’’を設けて、移送ロボット１９１５’’が３つのロードポート１９００と３つのロードロック１９２０とにアクセスできるように構成することができる。図１９Ｄは、４つの移送モジュール１９２５と構成したＥＦＥＭ１９１０’’’を示す。ＥＦＥＭ１９１０’’’に、移送ロボット１９１５’’’を設けて、この移送ロボット１９１５’’’が４つのロードポート１９００と４つのロードロック１９２０とにアクセスできるように構成することができる。移送モジュール１９２５は、例えば図２０および２１に示すようにロードロック、または例えば図２２および２３に示すようにバッファと構成してもよいことに注意されたい。図１９A-１９Ｄの、移送モジュール１９２５に結合する処理モジュール１９４０は、ＳＥＭＩ仕様の幅７５０ｍｍ未満の幅を有してもよいことに注意されたい。他の例示的実施形態では、複数の処理モジュールを図１９Ｂ−１９Ｄに示したような移送モジュールにそれぞれ結合して、複数の処理チャンバを有する単一処理モジュールの一部とすることもできる。例えば、図１９Ｂの２つの処理モジュール１９４０は単一のダブル処理モジュール（例えば、単一ユニットに２つの処理モジュール）、図１９Ｃの３つの処理モジュール１９４０は単一のトリプル処理モジュール（例えば、単一ユニットに３つの処理モジュール）などであってもよい。
次に図２１および２４Ａを参照して、移送システムの作動例を作動経路ＣＬ２に関連して説明する。初めにロードロック９００ＬＬを通気し、インターフェース１６０の搬送口を開ける（図２４Ａ、ブロック２４００）。フロントエンド搬送機２１２０が作動して、いずれかのロードポート１９００から処理用ロードロック９００ＬＬに基板Ｓを送り出す（図２４Ａ、ブロック２４０５）。搬送口の弁を封止して、ロードロックチャンバ９００ＬＬを真空排気する（図２４Ａ、ブロック２４１０）。プロセス作動真空圧を得ると、スリット弁１０００が開く（図２４Ａ、ブロック２４１５）。移送チャンバ９００ＴＣ（真空に保持されている）に位置する搬送ロボット２１３０が、例えば図１６Ｂに示した搬送軌道経由でこの基板をロードロック９００ＬＬから取り外し、移送チャンバ９００ＴＣ内に搬入する（図２４Ａ、ブロック２４２０）。搬送チャンバとロードロックの間のスリット弁１０００を密閉する（図２４Ａ、ブロック２４２５）。この例では、ロボット２１３０が１つのエンドエフェクタを有してもよいことに注意されたいが、以下はデュアルエンドエフェクタを備えたロボットの作動について記載する。プロセススリット弁９４０Ｖが開く（図２４Ａ、ブロック２４３０）。この時点で、プロセスチャンバ１９４０は空であり、搬送機２１３０はいわゆる開始位置にある。搬送機２１３０は、例えば図１７Ｂに示した搬送軌道経由で平行移動して、完全伸長（または任意の他の適切な伸長）の状態で被処理基板Ｓを搬入する（図２４Ａ、ブロック２４３５）。搬送機２１３０を開始位置に退避させ、プロセス弁９４０Ｖを密封する。その後、基板Ｓはチャンバ１９４０内のプロセスサイクルに入る（図２４Ａ、ブロック２４４０）。処理後に基板Ｓは、上記と実質的に逆の態様で、ロードロック９００ＬＬに戻され、そこでロボット２１２０がこの処理済みの基板を取り上げ、これをロードポート１９００の１つに結合されている搬送カセット内に載置する（図２４Ａ、ブロック２４５５）。システムは、この時点で１つのサイクルを終了し、新しい基板を処理するために新しいサイクルが始まる。実現可能なものとして、ロードロック９００ＬＬにバッファを設けて、処理済みの基板をロードロックに置き、新しい基板を処理するためにロードロックから移送チャンバに搬入することができる。
図２０に示すように、かつ図２４Ｂも参照すると、別の実施形態では、ロボット２１３０’が２つのエンドエフェクタを有しており、これらのエンドエフェクタを差動的に駆動することによって、交互に使用して処理に応じた基板の取り上げまたは載置を行うことができる。第２のエンドエフェクタは、例えば図１６Ｂと１７Ｂに表示したものと類似の軌道を経由して移動することになる。追加のエンドエフェクタによって、バッファ棚の必要なしに基板を収納することが可能になり、それによって上述のように基板の高速スワッピングが可能になり、システムのスループットが向上する。
作動中、エンドエフェクタはどちらも初めに１つの被処理基板を保持することになる（図２４Ｂ、ブロック２４６０）。これらエンドエフェクタのうちの１つが、その保持する基板を処理するため処理チャンバ内に載置する（図２４Ｂ、ブロック２４６５）。処理サイクル終了後に、空のエンドエフェクタが処理済みの基板を取り上げ、処理チャンバから退避する（図２４Ｂ、ブロック２４７０）。処理済みの基板を保持するエンドエフェクタが収納位置へと移動する一方で、差動的に結合したエンドエフェクタが未処理基板を保持しながら前方に移動し、この未処理基板を処理チャンバ内に載置する（図２４Ｂ、ブロック２４７５）（例えば、基板の高速スワッピング）。処理中に、すでに述べたように、ロードロックが通気され、開いて、フロントエンドのロボットが新しい基板を装着することができる。この新しい基板は、搬送機２１３０’のエンドエフェクタが差動的に駆動することによって、ロードロック１００から処理済みの基板と交換（スワップ）することができる。
この方法で、簡易化した、柔軟性の高い、搬送機システムが構成され、個々のプロセスチャンバに用務を供給することができる。一体化搬送機構によって、基板をプロセスチャンバに搬送し、かつその処理サイクル中に次のプロセスサイクルを再生する機構が可能になる。こうして既存するフロントエンドシステムに完全なプロセスモジュールを実装する能力がもたらされ、プロセスモジュールの隣接配置が可能になり、それによって基板の大口径化によって浮上してきたシステムの煩雑化を避けることが可能になる。
理解されるように、基板処理における主なサイクルイベント（cycling event）は、ロードロック９００ＬＬを真空引きするための真空ポンプ１４０の作動である。ポンプ１４０は、プロセスモジュール１９４０および移送チャンバ９００ＴＣ内の真空圧を維持するためにも作動している。圧力センサはロードロック９００ＬＬ内の圧力を感知して、例えばコントローラ３１０にロードロックの圧力指示を行う。ロードロックを真空排気するのに必要な時間は、チャンバ９００ＬＬの容積に左右される。ロードロックチャンバの容積を最小限にするために、基板の搬送、または基板をバッファに収納するために必要のないチャンバ内の全スペースを、チャンバ壁の側部、頂部、底部で埋め尽くして、ロードロック９００ＬＬが保有するガス容積を最小限にすることができる。
次に図２４Ｃを参照すると、例えば、コントローラ３１０に、図２４Ａ、２４Ｂに関連して上述した弁および移送ロボットの操作に適した制御アルゴリズムを含めてもよいことに注意されたい。図２４Ｃに例示したプロセス制御システム２４８０は、上記の様々な機能を達成するのに使用し得るものである。各プロセスモジュールが適切な感知要素を備え、情報をコントローラ３１０にフィードバックし、コントローラ３１０が作動工程のプロセスおよび時間系列の進行を監視する。
次に図２５Ａ−Ｆを参照して、基板搬送システムの別の実施形態を説明する。処理システムは、既に述べた実施形態と実質的に類似の処理システムであってもよい。この例示的実施形態では、移送チャンバ２５２０をロードポートモジュール２５１０に直接結合することができる（ＥＦＥＭを介さずにロードポートモジュールに結合する）。代替の実施形態では、移送チャンバが任意の適切な構成を有することができる。この例では、処理システムが、単一のプロセスモジュールを持つ（ＥＦＥＭなしの）単体の真空システムの構成で示されている。例示的実施形態では、一般に図２０−２１に示したものと類似の１つのアセンブリ（構成体）に処理システムを集合させることができ、ＥＦＥＭを間に入れずに搬送チャンバをロードポートモジュールに直接接続する。移送チャンバ２５２０は、“ワンタッチ”または基板の単一経路の移送（single path transfer）によって、基板をロードポートモジュール２５１０から処理モジュールに直接搬送するように構成することができる（例えば、ロードポートと処理モジュールとの間の移送中に、基板は１つの移送装置によって１度だけ取り扱われる（ハンドリングされる））。例えば、移送ロボットは、ロードポートモジュールから基板を取り上げ、その基板を載置したり別の搬送機に移載したりせずに、処理モジュールにその基板を直接移送することができる。図２５Ａ−Ｆに示したＥＦＥＭなしの真空システムは、真空計測、基板の研究開発、ワンオフ基板生産、さらにシステム実証などを含むが、これらに限定されない応用を可能にする。ＥＦＥＭなしにシステムを作動することによって、低コストの真空システムをもたらすこともできる。
１つの実施形態では、真空システムが、基板カセットエレベータ／インデクサ付きロードポートモジュール２５１０と、ロードロック／搬送チャンバ２５２０と、単一の処理モジュール２５３０を含んでいる。移送チャンバ２５２０には、図１３および１４Ａ−Ｃに関連して上述したコンパクトな２軸デュアルエンドエフェクタロボットと実質的に類似の移送ロボット２５４０を含むことができる。この例では、ロードポートモジュール２５１０がエレベータ／インデクサを含んでいるので、移送ロボット２５４０はＺ軸駆動装置を有してなくてもよい。ロードポートとキャリアとをつなぐインターフェースフランジと搬送チャンバとの間に適切なインターフェイスを設けることによって、基板カセットをキャリアからアンロードし、移送ロボットに対してインデックスすることが可能になる。ロードロック／移送チャンバは、移送モジュール２００の搬送チャンバ部分２００ＴＣ（弁７００と構成する）と実質的に類似のものであってよい。
他の例示的実施形態では、ロードポートモジュール２５１０がエレベータ／インデクサを備えてないので、搬送ロボット２５４０にＺ軸駆動装置を備えてもよい。実現可能なものとして、ロボット２５４０がＺ軸駆動装置を含む場合には、移送チャンバ２５２０が移送チャンバ１００と実質的に類似のものであってよく、この移送チャンバ１００は、図８および９に最良に示すように、移送チャンバ部２００ＴＣの内部容積Ｖ２より大きい内部容積Ｖ１を有することができる。移送チャンバ１００の容積の方が大きいので、移送ロボット２５４０のＺ移動を収容することができる。しかしながら、実現可能なものとして、移送ロボット２５４０とＺ駆動装置を一体化する場合は、このモータの回転子部分を、図１３Ｂに関連して上述したように、真空雰囲気にさらすこともできるが、真空排気のサイクルタイムを増やすことになるかもしれない。代替の実施形態では、Ｚ駆動装置の回転子部分を真空環境から隔離するのに適した封止をすることもできる。図２５Ａ−Ｆに示した処理システムの作動は、図２４Ｂに関連して上述した作動と実質的に類似のものであってよく、この作動では基板がロードポート２５１０の基板ホルダから搬送され、処理モジュール２５３０に直接移送される。
図２５Ｃ−Ｆは、異なる構成のロードポートモジュール２５１０’、２５１０’’を持つ図２５Ａ−Ｂの搬送システムの側面図と等角図を示す。この例示的実施形態では、ロードポートモジュール２５１０’が例えば、底部開口ロードポートモジュールとして示され、基板エレベータ／インデクサを含むことができるが、ロードポートモジュール２５１０’’はエレベータ／インデクサを有することができない。ある実施形態で、例えば、搬送機２５４０にＺ軸駆動装置を備えられない場合、ロードポートモジュール２５１０’はエレベータ／インデクサを含むことができるが、ロードポートモジュール２５１０’’は含まない。ロードポートモジュール２５１０’は、頂部または底部が開口する基板カセットと作動するように構成することができる。ロードポート２５１０’に使用可能な基板カセットの１例は、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／５５６，５８４号、第１１／５９４，３６５号、および第１１／７８７，９８１号（“ＲＥＤＵＣＥＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ ＣＡＲＲＩＥＲ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ， ＬＯＡＤ ＰＯＲＴ， ＢＵＦＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ（減少した容量のキャリア搬送機、ロードポート、バッファシステム）”の名称で、それぞれ２００６年１１月３日、２００６年１１月７日、２００７年４月１８日に出願）にある。これらの特許の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。別の例示的実施形態では、搬送機２５４０がＺ軸駆動装置を備えており、ロードポートモジュール２５１０’’を、例えばスリット弁または大気弁９６０を介して側部開口基板キャリアと作動するよう構成することもできる（図９Ａ−Ｄを参照）。例えばベローズシールのような任意の適切なシールをロードポートモジュール２５１０と移送チャンバ／ロードロック２６２０との間に有して、ロボット２５２０および／または基板カセットの垂直移動を可能にする一方で、移送チャンバ／ロードロック２５２０の内部雰囲気の漏れを防ぐことができる。
例示した搬送チャンバ２００ＴＣおよび１００の構成とコンパクトなサイズによって、ロードポートモジュールと、移送チャンバ２５２０と、処理モジュール２５３０とを同じ中心線ＣＬに沿って配置することが可能になる。さらにロードロック／移送チャンバの容積削減によって、これらのチャンバの通気および／真空排気にかかる時間も短縮され、その結果スループットが向上する。
次に図２６を参照して、前記の例示的実施形態で利用可能な別の処理構成を示す。１つの実施形態では、移送チャンバ２６００ＴＣが例えば、移送チャンバ１００または９００ＴＣと実質的に類似のものであってよく、２００６年５月２６日に出願した、“ＬＩＮＥＡＲＬＹ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＷＯＲＫＰＩＥＣＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＴＯＯＬ（一線上に並んだ半導体ワークピース処理ツール）"と題する米国特許出願第１１／４４２，５１１号のように、一線上に並んだ処理ツール２６００の中の、１つのモジュールの移送チャンバとして使用することが可能である。前記特許の開示内容全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。移送チャンバ２６００ＴＣには移送ロボット１４００’を含むことができ、この移送ロボット１４００’は図１４Ａ−Ｃに関連して上述した移送ロボット１４００と実質的に類似のものであってもよい。この移送ロボット１４００’は１つのエンドエフェクタを有するように図示されているが、実現可能なものとして、任意の数のエンドエフェクタを有して差動的に駆動することも、差動的に駆動しないこともできる。搬送チャンバ２６００ＴＣは、任意の適切な態様で、移送チャンバ２６０１ＴＣまたは任意の他の基板処理装置２６３０−２６３２のような、他の移送チャンバと接続または結合することができる。これらの他の基板処理装置２６３０−２６３２には、処理モジュール、ロードポート、アライナ、ロードロック、冷却装置、加熱装置、バッファ、およびその他の移送ロボットを含むことができるが、これらに限定されないものとする。移送ロボット１４００’によって基板Ｓを移送ロボットから移送ロボットに、または任意の適切な処理装置２６３０−２６３２との間で移動させることができる。移送チャンバ２６００ＴＣ、２６０１ＴＣはそれぞれ、チャンバの４つの側部に沿って開口部２６１０−２６１３を有し、その他の基板処理装置と連通することができる。移送チャンバ２６００ＴＣ、２６０１ＴＣは４つの側部を有するように図示されているが、代替の実施形態では移送チャンバが任意の適切な数の側部を有することができ、その側部が他の基板処理装置に対して開口していても、開口していなくてもよいことに注意されたい。ある実施形態では、１つまたは複数の開口部２６１０−２６１３に弁を設けて、移送チャンバ２６００ＴＣ、２６０１ＴＣをこれらの移送チャンバに結合する処理装置から隔離することができる。
移送チャンバ２６００ＴＣ、２６０１ＴＣのコンパクトなサイズおよび移送ロボット１４００’のリーチに対する格納容積の比率（containment to reach ratio）の最大化によって、一線上に並ぶ処理ツールのフットプリントを削減することができる。移送チャンバの容積を最小限にすることによって、その移送チャンバのポンプダウンサイクルのサイクルタイムを短縮することもできる。実現しうるものとして、移送チャンバ２６００ＴＣ、２６０１ＴＣに関連して上述したものと実質的に類似の態様によってロードロック１１０および９００ＬＬのようなロードロックを一線上に並べる処理ツールに利用することも可能である。
次に図２７Ａ−２７Ｃを参照して、別の例示的基板移送システムを示す。この例では、移送システムが大気移送モジュール２７１０と、ロードポートモジュール１９００と、処理モジュール１９４０とを含む。これらの図には２つのロードポートモジュール１９００と１つの処理モジュール１９４０が示されているが、任意の適切な数のロードポートモジュールと処理モジュールを移送モジュール２７１０に結合してもよいことを認識されたい。この例では、移送モジュール２７１０を、（図１のＥＦＥＭ１５０と類似の）ＥＦＥＭと実質的に類似の大気モジュールとして構成することができる。移送モジュール２７１０には移送ロボット２７００を含むことができ、この移送ロボット２７００は、例えば大気環境内で作動する構成の、上述のロボット１４００と実質的に類似のものであってもよい。移送ロボット２７１０は、ロボット２７００が矢印２７３０の方向に平行移動できるようにトラック２７２０上に取り付けることによって、この移送モジュール２７１０に結合する様々なモジュール内での基板の取り上げ／取り付けを実現することができる。例示のみを目的としたものであるが、移送装置に実装したトラックの適切な例が、２００２年５月２９日に出願した“Ｄｕａｌ Ａｒｍ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓ（デュアルアーム基板搬送装置）"と題する米国特許出願第１０／１５９，７２６号に示されている。
実現可能なものとして、この移送ロボット２７００の動作プロファイルは、図１６Ｂに関連して上述したものと実質的に類似のものであってよい。例えば、エンドエフェクタ２７５０に位置する基板Ｓは、移送モジュール２７１０の内部では実質的にアーチ形またはＵ形の経路で、経路１６７０と実質的に類似の経路を辿るが、移送モジュール２７１０の外部（すなわち、ロードロック／バッファ、処理モジュール、またはロードポート内）では、実質的に直線または線状の経路で、経路１６８０と実質的に類似の経路を辿る。ある例では、実質的に直線または線状の経路がステーション中央線ＳＣＬ１、ＳＣＬ２に沿ったものであってよく、これらのステーション中央線ＳＣＬ１、ＳＣＬ２は移送モジュール２７１０の作動経路であってもよい。
この例では、ロードポート１９００と処理モジュール１９４０との間の基板移送を上述したように“ワンタッチ”で行うために、移送モジュール２７１０をロードポートモジュール１９００と処理モジュール１９４０とに直接結合して図示している。他の例示的実施形態では、この移送モジュールを、例えば図１Ｂおよび２Ｂで示したように、ロードポートおよびロードロックと結合してもよい。代替の実施形態では、移送モジュール２７１０をロードロック、ロードポート、および処理モジュールの組み合わせに直接結合することができる。
本明細書内で記載した例示的実施形態は、個別に使用することも、その任意の組み合わせでも使用できることを理解されたい。また、上記の説明は、これら実施形態の単なる実施例であると理解されたい。様々な代用手段および変形が、当業者によって本発明から逸脱することなく考案され得る。従って、本実施形態は、添付の特許請求の範囲内に入る、全てのそのような代用手段、変形、および派生物の包含を意図するものである。

Claims (11)

  1. 基板搬送システムであって、
    基板を基板容器から移送するように構成されるフロントエンドユニットと、
    前記フロントエンドユニットに接合する移送モジュールと、
    前記フロントエンドユニットから基板を移送するために、前記フロントエンドユニットの搬送経路に沿って前記移送モジュールと実質的にインライン配列を有するように前記移送モジュールに結合された基板処理チャンバと、
    駆動部を含む基板搬送機と、を含み、
    前記駆動部は、前記基板搬送機と前記移送モジュールとを結合し、前記駆動部の位置が前記フレーム、前記２つのアームリンク及び少なくとも１つのエンドエフェクタに対して移動せず、
    前記２つのアームリンク及び前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、前記移送モジュール内に配されかつ互いに直列に結合され、
    前記２つのアームリンクは、各々第１のアームリンク及び第２のアームリンクであり、
    前記第１のアームリンクは、前記移送モジュールのハウジングに第１のアームリンク回転軸周りに枢動可能に接続されており、
    前記第２のアームリンクは、前記第１のアームリンクに第２のアームリンク回転軸周りに枢動可能に接続され、
    前記基板搬送機は、前記基板搬送機の前記２つのアームリンク及び前記少なくとも１つのエンドエフェクタの前記第１のアームリンク回転軸周りに回転するユニットとしての共同の同時の同一回転方向の回転無しに、前記２つのアームリンク及び前記少なくとも１つのエンドエフェクタを直線経路に沿った２方向に伸展して、前記基板搬送機の前記２つのアームリンク及び前記エンドエフェクタが前記移送モジュールを通り抜けて前記移送モジュールを跨いだ両側に存在し、直線でありかつ前記移送モジュールを通って互いにアラインメントされている前記直線経路に沿った連続した直線動作を行って、前記処理チャンバと前記フロントエンドユニットとの間の前記直線経路に沿って基板を搬送するように構成され、
    前記直線経路は、前記移送モジュールの各々を通って伸長しかつ前記移送モジュールの各々の中心に近接した中心線軸を有し、
    前記第１のアームリンクは、第１の端部において前記の移送モジュールの前記ハウジングに前記第１のアームリンク回転軸周りに枢動可能に接合され、前記第１のアームリンクは第１の長さを有し、
    前記第２のアームリンクの第１の端部は、前記第１のアームリンクの第２端部に前記第２のアームリンク回転軸周りに枢動可能に結合され、前記第２のアームリンクは前記第１の長さとは異なる第２の長さを有し、前記第２のアームリンクの回転は前記第１のアームリンクの回転に従属し、
    前記少なくとも１つのエンドエフェクタは、前記第２のアームリンクの第２端部に枢動可能に接合され、少なくとも１つの基板を保持するように構成され、前記第１および第２リンクと別々に回転できるように駆動されることを特徴とするシステム。
  2. 前記フロントエンドユニットがそれぞれ実質的に平行な複数の作業経路を備え、移送モジュールが前記の複数作業経路のそれぞれに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送システム。
  3. 前記移送モジュールが、少なくとも１つの基板をバッファするためのバッファ部と、前記基板搬送機の少なくとも一部を格納する搬送部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送システム。
  4. 前記移送モジュールが、前記バッファ部を前記搬送部から隔離可能な雰囲気を有するロードロックに転換するよう構成される着脱自在の弁インサートをさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送システム。
  5. 前記バッファ部および搬送部が、前記処理チャンバおよびフロントエンドユニットから選択可能に隔離可能な単一のチャンバ単体を形成していることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送システム。
  6. 前記移送モジュールに少なくとも１つの基板バッファと、基板冷却装置と、基板アライナとを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送システム。
  7. 基板処理装置であって、
    基板を収納および搬送するために少なくとも１つの基板容器を保持するように構成されるフロントエンドモジュールと、
    少なくとも１つの基板処理チャンバと、
    中に隔離された雰囲気を保持することができ、前記雰囲気内で前記の少なくとも１つの基板処理チャンバのそれぞれと前記フロントエンドモジュールに結合するよう構成されるフレームを有する少なくとも１つの隔離可能な移送チャンバと、
    前記の少なくとも１つの移送チャンバのそれぞれに結合されている基板搬送機と、を備え、
    前記基板搬送機は、駆動部を含み、前記駆動部が搬送機と前記搬送チャンバの各々とを結合して、前記駆動部の位置が前記フレームに対して移動せず、
    前記基板搬送機は、前記搬送チャンバの各々内に配されかつ少なくとも１つの基板を支持するように構成される長さの異なる複数のアームリンクを有するＳＣＡＲＡアームを有し、
    前記ＳＣＡＲＡアームは、互いに直列に接続されている第１のアームリンク、第２のアームリンク及び少なくとも１つの基板ホルダを含み、前記第２のアームリンクの回転が前記第１のアームリンクの回転に従属し、少なくとも１つの基板を前記フロントエンドモジュールと前記処理チャンバの間で搬送するように構成され、
    前記フロントエンドモジュール、少なくとも１つの基板処理チャンバ、および少なくとも１つの隔離可能な移送チャンバが、互いから雰囲気の隔離が可能な独立した経路に沿って前記フロントエンドモジュールと前記の少なくとも１つの基板処理チャンバのそれぞれとの間で基板を搬送するように配置されており、
    前記ＳＣＡＲＡアームは、前記基板搬送機の前記第１のアームリンク、前記第２のアームリンク及び前記少なくとも１つの基板ホルダの前記ＳＣＡＲＡアームの肩部回転軸回りに回転するユニットとしての同一回転方向の回転無しに、前記第１のアームリンク、前記第２のアームリンク及び前記少なくとも１つの基板ホルダを直線経路に沿って２方向に伸展して、前記第１のアームリンク、前記第２のアームリンク及び前記少なくとも１つの基板ホルダが移送チャンバの各々の両側部を通過する前記直線経路に沿った連続的な直線動作をなして前記直線経路に沿って前記少なくとも１つの基板を搬送し、前記隔離可能な移送チャンバの各々を跨いだ両側に存在する前記直線経路は、直線でありかつ前記隔離可能な移送チャンバの各々を通って互いにアラインメントされており、前記直線経路は、前記移送チャンバの各々を通って伸長しかつ前記移送チャンバの各々の中心に近接した中心線軸を有することを特徴とする基板処理装置。
  8. 請求項７に記載の基板処理装置であって、前記駆動部が前記第１の回転軸及び第２の回転軸を有し、前記の少なくとも１つの長さが異なるＳＣＡＲＡアームが、
    肩関節部を中心に回転可能に第１端部で駆動部の前記第１の回転軸に結合される前記第１のアームリンクと、
    第１端部で前記第１のアームリンクの第２端部に肘関節部を中心に回転可能に結合され、前記第１のアームリンクに従属制御され、長さが前記第１のアームリンクの長さと異なっている前記第２のアームリンクと、
    それぞれが少なくとも１つの基板を保持するように構成され、手首関節部で前記第２のアームリンクの第２端部に回転可能に結合される、少なくとも２つの基板ホルダと、を備え、
    前記手首関節部では、前記の少なくとも２つの基板ホルダは、前記の少なくとも２つの基板ホルダが互いに対して実質的に等しい逆の回転をするために、差動的に前記駆動部の第２の回転軸のみに結合され、前記第２の回転軸が前記少なくとも２つの基板ホルダの両方に共通の回転軸となり、前記搬送機は前記の少なくとも２つの基板ホルダが前記肩関節部に対して双方向的に伸長するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
  9. 前記直線経路を含む経路に沿った連続的な動作における前記２方向への前記ＳＣＡＲＡアームの伸展が基板の移送をもたらし、前記長さの異なるＳＣＡＲＡアームが前記フレーム内では実質的に曲線状の経路に沿って基板を搬送し、前記フレーム外では前記基板搬送機の中心線に沿った実質的に直線の経路に沿って基板を搬送することを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
  10. 前記駆動部が少なくとも１つのリニア動作軸を含むことを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
  11. 前記基板搬送アームおよび駆動部が、大気または真空環境で作動するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
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