JPH06196541A

JPH06196541A - ウエハ搬送装置

Info

Publication number: JPH06196541A
Application number: JP30836992A
Authority: JP
Inventors: Robert D Wooten; デイ．ウッテンロバート; John C Matthews; シー．マシューズジョン; Delroy O Walker; オー．ウォーカーデルロイ; David E Swernofsky; イー．スウェルノフスキーデイビッド; Paul K Koehler; ケイ．ケラーポール
Original assignee: Fusion Systems Corp
Current assignee: Fusion Systems Corp
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1994-07-15
Also published as: DE4238834A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】光検知器を用いてウエハを収納スロットから
処理ステーションに自動的に搬送できる装置を開発す
る。【構成】カセットの各スロット内のウエハの有無を検
証するために、ウエハカセット内のウエハ位置に各々が
対応する個別的にスキャニング可能な複数個の光検知器
からなるアレイと関連して動作可能な光射出手段がロボ
ットウエハ取出し・搬送アーム上に設けられている。２
個のウエハ把持手段を具備する円筒運動ウエハ搬送ロボ
ットが、ウエハボート２００を介して直線的な光検知器
アレイ３００に光を照射する光射出手段を担持してお
り、光検知器から派生する信号を使用してロボットを制
御する。移動可能なボートスタンドが設けられており、
ボートをローディング位置から二つのヘッドを有するロ
ボットの到達距離以内の位置へ移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの自動搬
送技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の製造において、非常に複雑な
製造プロセスのほとんどの期間中、製品は半導体ウエハ
の形態で存在する。製造期間中に、ウエハは順次種々の
特定の処理装置へ送られる。

【０００３】一般的に、ウエハはカセット乃至はボート
として知られるキャリアにおいてバッチ形態で送給され
る。ウエハはボート内において、水平方向に配置して積
み重ねた形態で支持されており、且つボートは、通常、
以後デッキとして呼称する上表面上に配置される。

【０００４】ウエハが可及的に効率的な態様でボートか
ら処理装置へ及びその反対方向に搬送され且つボートが
指定した位置へ信頼性を持ってデッキ上で移動可能であ
ることが重要である。各処理装置において、ウエハが搬
送されるボートから個々のウエハを取出し且つそれらを
処理装置内に配置させるための自動化ロボットが設けら
れている。ウエハはボート内において異なった高さに保
持されているので、ロボットアームか又はボートの何れ
かが上下に移動可能なものでなければならない。

【０００５】従来技術の多くのシステムにおいては、上
下動するのはボートであるが、ロボットアームが上下動
するシステムが好適である。なぜならば、ボートが上下
動するあるシステムにおいては、一つのボートからウエ
ハを取出して反対の順番でそれらを別のボート内に配置
させることが必要だからである。ボート内に同じ順番で
ウエハを維持することはそのインベントリー及び処理制
御を著しく簡単化させる。更に、ボートが静止状態に維
持され且つロボットが上下動するシステムにおいては、
ボートの各々に対する垂直ボート移動ハードウエアの重
複が回避される。

【０００６】ウエハの取出し及び搬送のためのロボット
アームの動作において、ロボットアームがアクセスしよ
うとする特定のボート位置内にウエハが存在するか否か
をロボットアームが知っていることが重要である。ある
処理条件下において、ボート内の位置から一つ又はそれ
以上のウエハが欠落している場合があり得る。更に、ウ
エハが供給される処理装置の利用時間を最大とすること
が望ましい。この目的のためには、処理を完了したウエ
ハが装置から取出されるや否や第二のウエハを処理装置
内に配置させることが可能であることが重要である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一側面によれ
ば、ボート内の特定の位置にウエハが存在することを確
認するために、ウエハ搬送アーム上に光射出手段が配設
されると共に、光センサアレイがボートに配設されてい
る。この光センサアレイは複数個の光検知器からなる垂
直アレイであり、その各々はウエハ位置乃至はスロット
と空間的に一致している。アレイから受取られる信号を
脱多重化するために光検知器アレイに接続してデマルチ
プレクサ（脱多重化器）が設けられており、且つ該デマ
ルチプレクサからの信号を受取り且つウエハ搬送アーム
の制御を維持する制御手段が設けられている。

【０００８】本発明の別の側面によれば、処理装置に対
してのウエハの出し入れ動作を促進させその際に処理装
置の利用時間を効率的なものとさせるために、二つの半
径方向に移動可能なウエハ搬送アームを有するロボット
が設けられている。

【０００９】本発明の更に別の側面によれば、移動可能
なボート積載器によりボートをローディング即ち積載す
ることが可能なデッキ上の位置からボート支持スタンド
内のボートをウエハを取出しそれらを処理装置へ搬送す
るためにロボットのウエハ搬送アームがそれにアクセス
することが可能な別の位置へ移動させるシステムが提供
される。

【００１０】

【実施例】図１を参照すると、円筒座標型の運動ロボッ
ト１００と、積載したウエハボート２００と、光検知器
アレイ３００と、処理ステーション４００とが示されて
いる。ロボット１００は、通常、基礎セクション５０と
上部搬送セクション６０とから構成されている。ロボッ
ト１００は自由度３で移動可能である。それは、横方向
アーム１６を任意の方位方向に指向させるべく基礎セク
ション５０を介して軸回りに回転することが可能であ
る。このことは、ロボット１００が複数個のボート２０
０に到達することを可能とし、それらのボートは装置デ
ッキ４２及び処理ステーション４００上でその回りに配
設することが可能である。横方向アーム１６はボート２
００内の複数個のウエハ位置２０１の各々に到達すべく
上下動させることが可能であり、且つアーム１６は異な
った高さに配置させる場合のある処理ステーション４０
０に到達することも可能である。横方向アーム１６の端
部に設けたウエハグリッパ（把持器）２７は、ウエハ２
０１を配置させ且つ取出すためにボート２００及び処理
ステーション４００に到達するために半径方向に伸長さ
せることが可能である。

【００１１】図１に示したロボットの実施例の詳細につ
いて説明する。上下運動機構はステッパモータ１により
駆動される。ステッパモータ１は直接的にプーリ２へ結
合されており、プーリ２は駆動ベルト３を介してシャフ
トプーリ４へ結合されている。シャフトプーリ４は直接
的に垂直方向に指向されたボールスクリューシャフト５
に結合されており、シャフト５はボールスクリュー螺子
セクション５Ａを有している。ボールスクリュー機構７
がボールスクリューシャフト５へ動作結合されており、
且つ内側ストラット７Ａを介して上部横方向アーム１６
へ固定されている。ストラットセクション５０は上部メ
インストラット４０と下部メインストラット４１を有し
ている。これらの二つは、下部メインストラット４１上
に固着されたリニアガイド９及び本装置の上部部分に固
着されたガイド担持体８を介して接続されている。ボー
ルスクリュー機構は、横方向セクション６０をリフトさ
せる力を与え、一方ガイド９は横方向セクション６０の
正確な位置決めを確保する。

【００１２】回転機構は、同様に、ステッパモータ１０
により駆動される。ステッパモータ１０は直接的にプー
リ１１へ結合されており、プーリ１１は駆動ベルト１２
を介して第四プーリ１３へ結合されており、第四プーリ
１３は下部メインストラット４１の底部に装着されてい
る。回転玉軸受セット１４が下部メインストラット４１
とベース４３との間に介挿されている。ベース４３は処
理装置のデッキ４２に固定されている。ステッパモータ
１０が回転すると、基礎セクション５０及び上部横方向
アーム６０を包含するロボットの上部セクション全体が
回転される。この特定の実施例においては、ロボットの
回転はロボットの高さに影響を与える。このことは、コ
ントローラの制御プログラムを介して考慮され且つ補償
される。半径方向運動機構は、逆回転可能なＤＣモータ
１７によりリニアなサンギア手段を介して駆動される。
ＤＣモータ１７は横方向アーム１６上に装着されてい
る。横方向アーム上には更にリニアガイド５８が設けら
れている。ウエハグリッパ（把持器）２７はその下側表
面上にガイド担持体４４が設けられており、従ってリニ
アガイド５８の上に載置されている。モータ１７は第一
ベベルギア１８を駆動し、それは、第一クランク４５の
第一端部４５ａに取付けられている第二ベベルギア１９
を駆動し、且つ第二ベベルギア１８の軸「Ａ」の回りに
第一クランク４５を回動させる。固定した（非回転型
の）サンプーリ２２が第二ベベルギア１９と同心円状に
装着されている。第一クランク４５の第二端部４５ｂは
第二クランクの第一端部へリンクされている。サンプー
リ２２の歯数の半分の数の歯を有する第二プーリ２４は
第二クランク２５の第一端部２５Ａへ駆動接続されてお
り、従って第一シャフト４５の第二端部４５ｂの回りに
それと共に回転する。サンプーリ２２及び第二プーリ２
４はベルト２３により接続されている。図示していない
が、第一シャフト４５の中間に装着したアイドラをベル
トに張力を与えるために設けることが可能である。この
機構の動作において、モータ１７の回転は第二クランク
２５の第二端部２５ｂを直線に沿って移動させる。この
機構は、上部横方向アーム１６上に装着されており、従
ってその直線はリニアガイド５８と平行である。第二ク
ランク２５の第二端部２５ｂはピン２６によりウエハグ
リッパ（把持器）２７へ接続されている。従って、第二
クランク２５の第二端部２５ｂの運動は、ウエハグリッ
パ２７をガイド５８に沿って移動させる。リミットスイ
ッチ（不図示）が設けられており、それらは、半径方向
運動機構がその運動の限界位置においてトリガされる。
これらのスイッチは、ウエハグリッパを往復運動させる
ためにモータの駆動を逆とさせるために使用される。

【００１３】上述した如く、半径方向運動機構はＤＣモ
ータにより駆動される。これは、半径方向運動機構がそ
の限界位置の間で移動される場合には適したものであ
る。それが中間位置に到達することが所望される場合に
は、ＤＣモータの代わりにステップモータを置換させる
ことが可能である。

【００１４】真空源３０がコイル状の真空ライン３１を
介してウエハグリッパ２７へ接続されている。ライン３
１はウエハグリッパ２７の上表面上のポート（図面中に
は示されていない）と連通している。制御ソレノイド４
６も設けられており、且つ真空が選択的に付与されてウ
エハグリッパ２７上のウエハ上に保持用の力を与える。

【００１５】光射出手段２８が横方向アーム１６の前部
上のコリメータ２９に装着されている。このコリメータ
は、横方向アームがボートに面した場合に、光射出手段
からの光がボート３００内のウエハ位置の中間を介して
対角線上に指向されるように配向されている。

【００１６】図１ａを参照すると、光射出手段２８及び
コリメータ２９が示されている。この光射出手段は長尺
状の箱形状であるコリメータの第一端部内に挿入されて
いる。狭い水平のスロット６１がコリメータの反対側に
面した端部に設けられている。スキャニングされるウエ
ハ位置以外の位置においてのウエハからの反射を回避す
るためにコリメータ２９を使用することが重要である。
このコリメーションにより、射出手段２８をロボット上
のボートから離れたところに配置することを可能として
いる。更に、ボートに向かって延在するロボットの一部
の上に射出手段を装着することは必要ではない。このコ
リメーションにより、ウエハの存在を決定するために離
れた位置からウエハの位置をスキャニングすることが可
能である。このことは、ロボットウエハ搬送アームを使
用するシステムにおいてウエハの存在の検査を与える重
要な側面である。

【００１７】再度図１を参照すると、処理ステーション
４００が装置デッキ上に位置されている。それは、ウエ
ハエントリ開口４０１及びウエハ支持表面４０２を有し
ている。ウエハ支持表面４０２から上方に延在するピン
を設けることが可能である。これらのピンは、その動作
がコントローラにより制御され、僅かなインクリメント
即ち増分だけプラットホームからウエハを上昇させるた
めに使用され（例えば、５ｍｍ）、従ってウエハグリッ
パ２７は、ウエハを抽出するために処理ステーション４
００内のウエハの下側を通過することが可能である。

【００１８】ウエハボート２００は装置デッキ上に位置
されている。ボート内においてウエハ２０１は上下に積
み重ねられた状態で保持されている。ボートは、処理ス
テーション４００のウエハエントリ開口４０１と同じ高
さであるか、それより高いか又は低い位置とさせること
が可能である。図１においては、簡単化のために、１個
のウエハボートと１個の処理ステーションが示されてい
るが、好適には、ロボット１００の回りに円周方向に離
隔させて二つのウエハボートを設けるものである。一
方、より多数のボート２００及び複数個の処理ステーシ
ョンをロボット１００の回りに円周方向に離隔させて設
けることが可能である。

【００１９】図１に示したロボットウエハ搬送アーム１
００においては、１個のグリッパ（把持器）２７を具備
する一つの半径方向運動機構が設けられているが、互い
に平行であるが反対方向に面した状態でこの様な二つの
機構を両方とも横方向アーム１６上に装着させることも
可能である。２個以上のウエハボートが存在する場合に
は、この様な二つの半径方向運動機構を設けることが望
ましい。この様な二つの運動機構を設けることにより、
処理室の利用度が最大とされる。ウエハが処理された後
に、それはウエハグリッパのうちの一つにより取出さ
れ、ロボットが１８０度回転され、且つ第二グリッパ上
に既にロード即ち積載されているウエハが処理室内に挿
入される。

【００２０】ウエハボート２００の後側には光検知器ア
レイ３００が設けられている。個々の検知器ウインドが
ウエハ位置から上方に指向されたコリメータ２７からの
光を集光すべく配列されている。

【００２１】図１ｂは、光検知器アレイ３００の一部を
示している。光検知器ウインド３０９は、ずらした状態
のパターンに配列されており、その場合、奇数番目のウ
インド３０９は一つのラインに配列されており且つ偶数
番目のウインド３１０はそれに隣接する別のラインに配
列されており、且つ各奇数番目のウインドは二つの偶数
番目のウインドの間の高さに位置している。光検知器の
寸法のために、それらを交互に互い違いに配置したパタ
ーンとすることが望ましい。

【００２２】図２ａを参照すると、光検知器アレイ３０
０用のスキャナ乃至はデマルチプレクサの特定の実施例
が示されている。集積回路チップＵ１乃至Ｕ４は標準的
な／４０５１８対１アナログ信号デマルチプレクサ回
路とすることが可能である。光検知器Ｑ１乃至Ｑ７は回
路Ｕ１へ入力を供給し、光検知器Ｑ８乃至Ｑ１５は回路
Ｕ２へ入力を与え、且つ光検知器Ｕ１６乃至Ｕ２４は回
路Ｕ３へ入力を与える。選択線Ａ，Ｂ，Ｃは全て回路Ｕ
１乃至Ｕ３の各々の選択ピンへ入力を供給する。Ｕ１，
Ｕ２，Ｕ３の各出力は回路Ｕ４の別々の入力ピンへ入力
を与える。光検知器Ｑ２５は回路Ｕ４の別の入力端へ入
力を与える。選択線Ｄ及びＥは回路Ｕ４の二つの別の選
択ピンへ入力を与える。選択線Ａ−Ｅは標準的なバスコ
ンピュータ５２からのアドレス線である。選択線Ａ−Ｅ
上の５ビット値は、光検知器Ｑ１乃至Ｑ２５の出力のう
ちの何れが回路Ｕ４の出力端上に表われるかを決定す
る。回路Ｕ４の出力端はトランジスタＱ２６のベースへ
接続されており、且つ抵抗Ｒ１５を介して接地接続され
ている。抵抗Ｒ１５は、トランジスタＱ２６に到達する
信号が低状態である場合には、トランジスタＱ２６のベ
ース・エミッタ容量を放電させるべく作用する。トラン
ジスタＱ２６のコレクタは抵抗Ｒ２１を介して＋５Ｖ電
源へ接続されており、一方そのエミッタは接地接続され
ている。トランジスタＱ２６は、光検知器からの電流信
号を電圧信号ＳＩＧへ変換すべく作用する。

【００２３】本発明の１側面によれば、光射出手段によ
り射出された光エネルギ信号が所定の周波数及びデュー
ティサイクルを有するパルス上の信号とされる。このこ
とは、光射出手段の加熱を減少させると共に、ピークの
光照射エネルギを与え、且つ検知信号を検証するための
手段を与える。

【００２４】再度図２ａを参照すると、デマルチプレク
サからの選択された光検知器信号ＳＩＧは直接的にコン
トローラへ入力させることが可能であるが、その信号の
真実性を検証するために、その信号のタイミングを測定
することが望ましい。上述した如く、光射出手段駆動信
号は予め選択したデューティサイクル及び周波数を有し
ている。これらの値をチェックして、その信号が真実性
のあるものか否かを確認する。注意すべきことである
が、光検知器からの信号のデューティサイクルは、少な
くとも部分的に、光検知器のエミッタ・ベース容量に起
因して、光射出手段の波形のデューティサイクルよりも
多少高い（数％）ものである場合がある。その信号を検
証することの利点は、ウエハ処理装置の近傍におけるそ
の他の光射出エネルギ源により発生される場合のあるノ
イズを取除くことである。

【００２５】パルス発生回路は、一般的に、所定の周波
数及びデューティサイクルのパルスで光射出手段を駆動
するために公知であり、その様な好適な回路を図２ｂに
示してある。信号検証回路は、パルスの高い部分とパル
スの低い部分の両方が所定の限界内にあるということを
検証するためにタイミング回路を使用する。その場合
に、信号が検証され、且つコントローラへ供給される。
このことを実施するために適した回路を図２ｃに示して
ある。

【００２６】図２ｂ及び２ｃの回路について以下に説明
する。図２ｂは光射出手段２８用の駆動回路を示してい
る。図２ｂの左側から開始して説明すると、正電圧（例
えば、＋５Ｖ）を抵抗Ｒ９、ダイオードＤ１、コンデン
サＣ６を介して接地へ印加する。集積回路ＩＣ１ ’５
５５タイマーのピン２及び６はダイオードＤ１とコンデ
ンサＣ６との間の接続部に接続されている。コンデンサ
Ｃ６と抵抗Ｒ９とにより形成されるＲＣ回路の時定数
は、’５５５タイマーの出力信号パルスが高状態である
時間を決定する。コンデンサＣ６とダイオードＤ１との
間で検知される電圧を使用して、タイマーＩＣ１をトリ
ガし放電ピン７を低状態とさせる。この時点において、
コンデンサＣ６は、抵抗Ｒ１０及び放電ピン７を介して
放電される。抵抗Ｒ１０及びコンデンサＣ６のＲＣ定数
は、’５５５タイマーの出力信号が低状態である時間の
長さを決定する。

【００２７】デューティサイクル及び周波数は、抵抗Ｒ
９，Ｒ１０の値を変化させることにより制御することが
可能である。デューティサイクルは、高いピークの光エ
ネルギ出力を得ながら光射出手段２８の加熱を減少させ
るために制限された所定の値に設定されている。以下に
説明する如く、デューティサイクル及び周波数の予め選
択した値は、受取った信号の資格付けを行なうために光
検知器回路内においてチェックされるという点におい
て、本発明の１側面に基づいて重要なものである。

【００２８】ピン４及び８は＋５Ｖ電源へ接続されてお
り且つコンデンサＣ４により過渡的状態の電圧から保護
されている。ピン５は接地接続されており且つコンデン
サＣ５により過渡的な電圧から保護されている。出力信
号はピン３から得られ、且つ電流制限用抵抗を介して駆
動トランジスタＱ２のベースへ印加される。正の２４Ｖ
供給電圧が光射出手段２８を介して印加される。この光
射出器は電流制限用抵抗Ｒ７及びトランジスタＱ２を介
して接地されている。

【００２９】図２ｃは信号検証回路を示している。この
回路は、光検知器信号ＳＩＧの高状態の期間及び低状態
の期間が所定の限界内にあることを確認する。その信号
は抵抗Ｒ１２を介して接地接続されたコンデンサＣ７及
びシュミットトリガ５３へ印加される。抵抗Ｒ１２及び
コンデンサＣ７は、その信号から信号フィルタ過渡的状
態を平滑化すべく作用する。シュミットトリガ５３は信
号を方形波形状とすべく作用し、即ち高レベルと低レベ
ルとの間の遷移をよりシャープなものとさせる。このタ
イミング回路の心臓部は２個の７４ＨＣＴ７４集積回路
Ｕ５及びＵ６である。データピンＤ上の信号は、それが
高レベルであるか又は低レベルであるかに拘らず、クリ
アピンＣＬＲが最初に低状態とされない限り、クロック
ピンＣＬＫが高状態とされると、出力ピン６上に反映さ
れる。

【００３０】機能に従って、この回路の一部を幾つかの
セクションへ分割することが可能である。抵抗Ｒ１３、
ダイオードＤ１、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ７、オペアン
プ５４からなるセクションは、パルスが高状態である時
間が少なくとも第一の予め選択した値であることをテス
トすることを目的としている。抵抗Ｒ１３、ダイオード
Ｄ２、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ８、オペアンプ５５から
なるセクションは、パルスが高状態である時間が第二の
予め選択した値を超えるものではないことをテストする
ことを目的としている。同様に、抵抗Ｒ１５及びＲ１６
を一部とするセクションは、パルスが低状態である時間
がそれぞれある最小値及び最大値の範囲内であることを
テストすることを目的としている。抵抗Ｒ１乃至Ｒ４
は、それらを介して接地接続されるそれぞれのコンデン
サＣ７−Ｃ１０に関連するＲＣ定数を決定すべく選択さ
れた値を有している。選択されたＲＣ定数は、信号の高
状態部分及び低状態部分に対する最大時間及び最小時間
に対応している。

【００３１】信号ＳＩＧが高状態となると、電流が抵抗
Ｒ４を介して導通されてコンデンサＣ７を充電する。オ
ペアンプ５４の非反転入力端は抵抗Ｒ４とコンデンサＣ
７との接続点に接続されている。コンデンサＣ７上の電
圧に比例するオペアンプ５４の出力は集積回路Ｕ５のデ
ータピンへ印加される。従って、パルスの高状態部分に
対する最小の許容可能な時間に対応するある時間の後、
集積回路Ｕ５のデータピンは高状態とされる。信号ＳＩ
Ｇもシュミットトリガ５５（これは信号を反転させる）
を介して集積回路Ｕ５のクロックピンへ印加される。従
って、高パルスの終了時に、クロックピンは活性状態に
ある高信号を受取り、且つデータピンＤ上の高信号は出
力ピンＱ上に反映される。一方、信号ＳＩＧがオペアン
プ５４をフリップさせるのに十分なレベルにコンデンサ
Ｃ７を充電するのに十分に長い間高状態にない場合に
は、該信号が低状態となる時にデータピンは低状態であ
り、且つ出力ピンＱ上には低状態が反映される。

【００３２】同時に、その信号は抵抗Ｒ１を介してコン
デンサＣ８を充電する。抵抗Ｒ１の値は抵抗Ｒ４の値よ
りも一層大きく、且つ抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ８のＲ
Ｃ時定数は信号ＳＩＧが高状態にある場合の最大時間に
対応する。その信号が十分に長い間高状態であると、コ
ンデンサＣ８は、それが接続されている（反転入力端に
おいて）オペアンプ５５の出力を低状態とさせる電圧へ
充電される。集積回路Ｕ５のクリアピンはオペアンプ５
５の出力端へ接続されている。従って、オペアンプの出
力が低状態となると、集積回路Ｕ５はリセットされ、且
つデータピン上の値は出力ピン上に反映されることはな
い。従って、高パルスが最小条件を満足し且つデータピ
ン上に高状態の値を設定するのに十分に長いものであっ
たとしても（なぜならば、そのパルスが長すぎるもので
あったために）、その信号は適性に適ったものではな
く、且つ高信号が集積回路Ｕ５の出力信号上において反
映されることはない。該信号が低状態となると、コンデ
ンサＣ７，Ｃ８はダイオードＤ１，Ｄ２及び比較的低い
抵抗値の抵抗Ｒ４，Ｒ１を介してそれぞれ放電され、そ
れらをリセットして次の高パルスを測定する。

【００３３】信号ＳＩＧの低レベル期間を測定する抵抗
Ｒ１５及びＲ１６を包含するセクションは、オペアンプ
５６，５７の出力が、信号ＳＩＧによりコンデンサＣ１
０，Ｃ９の放電によって活性状態へ反転されるという点
を除いて同様な構成を有している。オペアンプ５６，５
７は、ちょうどオペアンプ５４，５５が集積回路Ｕ５へ
接続されているように、集積回路Ｕ６へ接続されてい
る。光検知器信号ＳＩＧは、それが集積回路Ｕ６のクロ
ックピンＳＬＫへ印加される前に反転されることはな
い。なぜならば、集積回路Ｕ６は信号ＳＩＧの低レベル
部分を測定することに関するものだからである。又、コ
ンデンサＣ９，Ｃ１０は、信号ＳＩＧの低レベル期間中
に放電されるのではなく、むしろ、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６
及びダイオードＤ３，Ｄ４を介して、信号ＳＩＧの高レ
ベル期間中に充電される。

【００３４】オペアンプ５４及び５６の反転入力端及び
オペアンプ５５及び５７の非反転入力端は、ＲＣ回路へ
接続されている入力端ではなく、＋５Ｖ電圧が供給され
る抵抗Ｒ６及びＲ７から構成される分圧器により駆動さ
れる。集積回路Ｕ５及びＵ６のそれぞれの出力ピンＱ及
びＱ′はＡＮＤゲート５８の入力端へ印加される。従っ
て、四つの条件、即ち光検知器信号の高レベル期間及び
低レベル期間の最大及び最小が、ＡＮＤゲートの出力が
アクティブ低となるために充足されねばならない。この
ＡＮＤゲートの出力は標準的なバスコンピュータへ印加
される。

【００３５】標準的なバスコンピュータとしてはコント
ローラ５２が示されているが、例えば、マイクロプロセ
サ、マイクロコントローラ、又はＴＴＬなどに基づくコ
ントローラに基づいたその他のコントローラと置換する
ことが可能である。標準的なバスコンピュータの場合に
は、それは、好適には、インテル８０８８又は同様のプ
ロセサと、メモリ及びデータ及びアドレスバッファから
構成することが可能である。

【００３６】本ウエハ搬送システムの動作においては、
コントローラは、コリメータ２９及びウエハグリッパ２
７がウエハを抽出するウエハ位置に面するようにロボッ
トが移動されるべくプログラムされている。従って、そ
のウエハ位置に対応するアレイ内の特定の光検知器から
の信号はコントローラ（標準的なバスコンピュータ）内
に読込まれる。その値はチェックされて、光射出手段か
らの信号がその光検知器に到達したか否かを決定し、そ
のことはウエハが存在するか否かを表わす。従って、ガ
イド５８に沿ってウエハグリッパ２７がボート内に移動
される。次いで、アームが上昇されて、ボートの内壁上
の溝の底部からウエハを持上げる。その時に、標準的な
バスコンピュータからの信号が真空制御ソレノイド４６
へ印加され、真空ライン３３を介してウエハグリッパ２
７の上表面に真空を付与しウエハをグリップ即ち把持状
態とする。次いで、ウエハグリッパが後退され、且つウ
エハを処理ステーション内に移動させることが可能であ
る。

【００３７】図３は光学系を示した概略図である。光射
出手段２８が多数の方向に光を射出する。アパーチャ６
１乃至はコリメータ２９が、ある発散角を有する幅狭の
ペンシル光Ｐ１を形成すべく作用する。このペンシル光
Ｐ１はボート２００の複数個のウエハ位置における一組
のウエハ２０１のうちの一つのウエハ２０３に対して指
向される。そのコリメータは横方向アーム１６上に装着
されており、ペンシル光Ｐ１がウエハ２０３の中心に入
射すると、ウエハグリッパ２７がウエハ２０３の下側の
垂直方向に正しい位置に位置決めされる。もしもウエハ
が存在しない場合には、ペンシル光Ｐ１は延長部分Ｐ２
として継続し、且つ光検知器アレイ３００内の光検知器
セット３０９の脱多重化された光検知器３１０へ入射す
る。

【００３８】図４は、装置デッキ４２の概略斜視図であ
る。二つのボート基礎部分２０２，２０２′がこのデッ
キ上に設けられている。一方のボート基礎部分２０２は
ウエハ２０１を収容するボート２００を支持した状態で
示されている。ウエハエントリスロット４０１、ウエハ
支持プラットホーム４０２、ウエハリフトピン４０３を
包含する処理室４００もデッキ４２上に設けられてい
る。横方向セクション６０及び基礎セクション５０を包
含するロボット搬送アームが、ボート基礎部分２０２，
２０２′と処理ステーション４０２との間においてデッ
キ４２上に設けられている。

【００３９】図示した如く、図４に示したロボット１０
０′は、前述した如き二つの半径方向運動機構を有して
いる。この図面は、二つのウエハグリッパ２７，２７′
及び二つのガイドレール５８，５８′を示している。全
ての部品が示されているわけではないが、図１に関連し
て説明した全ての部品がグリッパ２７，２７′の半径方
向移動のために設けられている。

【００４０】このロボットは種々の態様で動作させるこ
とが可能であるが、以下において好適な動作態様につい
て説明する。複数個のボートの一つからの全てのウエハ
が処理され、次いで他のボートにおける全てのウエハが
処理される。これらのウエハは、それらが取出されたス
ロットへ帰還される。本ロボットはボートの底部から開
始する。横方向アームが底部のウエハのレベルに下降さ
れる。上述したウエハ光検知システムを使用して、ウエ
ハが存在するか否かをチェックする。底部スロット内に
ウエハが存在しない場合には、横方向アームが次のスロ
ット位置へ上昇され、次いでそのスロット位置において
ウエハが存在するか否かをチェックする。ウエハが検知
される場合には、前述した如くにしてウエハが取出され
る。次いで、ロボットは処理ステーション４０１に面す
るように回転される。

【００４１】次いで、グリッパが処理ステーション４０
０のエントリスロット４０１を介して延長される。グリ
ッパ２７が僅かに下降されて、そのウエハをウエハ支持
ピン４０３上に載置し、次いでグリッパ２７が後退され
る。これらのピンは、ウエハを支持プラットホーム４０
２上に載置するために下降させることが可能である。ウ
エハが処理ステーション内に配置されると、ボート２０
０から別のウエハがグリッパ２７，２７′の一つの上に
ロード即ち積載される。処理が進行中において、これら
のグリッパのうちの一つは自由な状態にある。処理ステ
ーションにおけるウエハの処理が完了すると、ピン４０
３がウエハを持上げる。自由な状態にあるグリッパを使
用して処理ステーションからそのウエハを取出す。次い
で、ロボット搬送アームを１８０度回転させ、且つボー
トからローディングされたウエハを処理室４０１内にロ
ーディングする。次いで、処理されたウエハを標準的な
バスコンピュータ５２のメモリ内に記録されているその
元のスロットへ帰還させる。二つのウエハグリッパを設
けることにより、相継ぐウエハの処理の間の時間を最小
とさせることが可能である。処理室において作業が進行
している間に、ウエハをボートから取出し且つボートへ
帰還させることが可能である。ウエハがボート内に存在
することが判別され且つボートとの間でやりとりする間
に、処理が中断されることはない。更に、このロボット
の特定の構成のために、それを上下動させることは必要
ではなく、単に回転させることが必要であるに過ぎな
い。

【００４２】図５を参照すると、処理装置のデッキ４２
のレイアウトが示されている。ロボット搬送アーム１０
０はデッキ４２上の中心に位置されている。アーム１０
０の一方の側部において、ウエハ処理ステーション４０
０が設けられている。反対側には、二つのウエハカセッ
トが設けられており、それらは実線で示されると共に、
参照番号２００，２００′で示されており、互いに並置
され且つ本ロボットに関して幾分外広がりに配置されて
いる。この外広がりの状態は、その各々がロボット搬送
アーム１００に対面し且つその到達範囲内に位置させる
ためである。両方のグリッパ２７，２７′はこれらのボ
ートのうちの何れか及び処理ステーションに到達するこ
とが可能である。ボート２００，２００′は回転可能な
スタンドの上に支持されている。上部ボート２００，２
００′は図面中においてそれぞれＥ及びＤで示した軸の
回りに回転可能である。ボート２００，２００′は、そ
れぞれ参照番号２００Ａ及び２００Ａ′で示した想像線
で示した位置に回転可能である。想像線２００Ａ，２０
０Ａ′で示した位置は、ほぼ正方形の形状であり、装置
の前部に位置しており、且つ移動可能なボート搬送器に
よりボートのスタンド上から除去したりその上に配置す
ることを容易とすべく構成されている。従って、これら
のボートスタンドは、移動可能なボート搬送器によりそ
れらに到達可能な位置から装置のデッキ上のロボットウ
エハ搬送アームにより到達可能な位置へ移動させること
が可能である。

【００４３】参照符号Ｒで示した円は、ロボットウエハ
搬送アームのアクセス範囲を表わしている。図面に示し
た如く、参照番号２００及び２００′で示した位置にお
ける処理ステーション４００及びボートは円Ｒ上に位置
している。

【００４４】図６を参照すると、ボートスタンドの詳細
が示されている。図５に関して説明した如く、このボー
トスタンドは軸Ｅの回りを回動自在である。ジャーナル
２０４がスタンド２０２の本体から垂下している。軸受
２０５がジャーナルと装置デッキとの間に設けられてお
り、プラットホームを支持すると共にプラットホームの
回転運動を与えている。孔を具備するボス２０６がジャ
ーナル２０４の円筒壁上に設けられている。対応する孔
を有する伸張可能なストラット２１３の分岐端部２０８
がロールピン２０７を介してボス２０６へ接続されてい
る。この伸張可能なアームは、互いに螺合された外部に
螺子が設けられたシャフト２１０と内部に螺子が設けら
れた管２０９とから構成されている。モータ２１１が内
部に螺子が設けられたシャフト２０９内に螺合されてい
ない外部に螺子が設けられたシャフト２１０の端部に直
接結合されている。モータ２１１は、第二ロールピン２
１２を介して装置デッキへ回転可能に接続されている。
モータ２１１が回転すると、シャフト２１０と管２０９
との間で螺子作用が発生し、ボス２０６上に牽引又は押
圧力が付与され、それにより全ボートスタンド２０２と
共に、ジャーナル部材２０４が回転される。

【００４５】光検知器アレイハウジング３００がボート
スタンド２０２に取付けられている。ハウジング３００
は、ピローブロック３０７によりロールピン３０８を介
して回転自在に支持されている。このハウジングは、更
に、ロールピン３０１により、伸張可能なシャフト３０
２の内部に螺子が設けられた管の第一端部へ接続されて
いる。内部に螺子が設けられた管３０２の第二端部は外
部に螺子が設けられたシャフト３０４の第一端部へ接続
されている。外部に螺子が設けられたシャフトの第二端
部はモータ３０５のシャフトへ直接結合されている。こ
のモータのハウジングは、ピン３０８を介して、ピロー
ブロック３０６により回転自在に支持されている。従っ
て、モータが作用すると、ピン３０８回りに光検知器ハ
ウジング３００上にモーメントが付与される。ハウジン
グ３００は、その垂直作業位置から、それがボートスタ
ンド２０２の上部下側に位置する水平位置へ移動させる
ことが可能である。下降した位置において、それはスタ
ンド上のボートの配置動作の障害となることはない。ボ
ートが移動可能なボート搬送器によりスタンド上に配置
される場合には、このことは特に重要である。

【００４６】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくロボットウエハ搬送アーム、
ウエハカセット、処理室、ウエハ存在検知手段を具備す
るウエハ処理装置を示した概略図。

【図１ａ】本発明に関連して使用する光射出手段を示
した概略図。

【図１ｂ】本発明に関連して使用される検知器アレイ
を示した概略図。

【図２ａ】光検知器アレイ脱多重化回路を示した概略
図。

【図２ｂ】光射出手段用のパルス駆動回路を示した概
略図。

【図２ｃ】光検知器パルス検証回路を示した概略図。

【図３】光学系の配置状態を示した概略図。

【図４】装置デッキを示した概略斜視図。

【図５】装置デッキのレイアウトを示した概略図。

【図６】ウエハ支持スタンド及び光学的検知器アレイ
を示した概略図。

【符号の説明】

１ステッパモータ２プーリ３駆動ベルト４シャフトプーリ５ボールスクリューシャフト７ボールスクリュー機構１０ステッパモータ１６横方向アーム１７ＤＣモータ２７ウエハグリッパ（把持器）４２装置デッキ５０基礎セクション６０上部搬送セクション１００ロボット２００ウエハボート３００光検知器アレイ４００処理ステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジョンシー．マシューズアメリカ合衆国，メリーランド 20878, ゲチスバーグ，スーレーン 17015 (72)発明者デルロイオー．ウォーカーアメリカ合衆国，メリーランド 20787, ハイアッツビル，ハミルトンストリート 5504 (72)発明者デイビッドイー．スウェルノフスキーアメリカ合衆国，メリーランド 20866, バートンズビル，アジィーロード 14808 (72)発明者ポールケイ．ケラーアメリカ合衆国，メリーランド 20878, ゲチスバーグ，レイジーハロードライブ 220

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個のウエハ収納スロットを具備する
ウエハボート、ウエハ処理ステーション、前記スロット
の各々と前記処理ステーションとの間でウエハを移動す
ることが可能であり前記ウエハ収納スロットの各々に到
達すべく移動可能なコンポーネントを具備するロボット
ウエハ搬送手段、前記移動可能なコンポーネントに取付
けた光射出手段、前記スロットを横切る前記光射出手段
からの光を受取るべく位置されており前記ウエハ収納ス
ロットの各々に対応する位置に各々が配設されている個
々にアドレス可能な複数個の光検知器からなるアレイ、
前記移動可能のウエハ搬送コンポーネント上の前記光射
出手段により光が付与されるスロット内にウエハが存在
するか否かを決定するために前記個々にアドレス可能な
複数個の光検知器をスキャニングする手段、を有するこ
とを特徴とするウエハ取扱装置。
【請求項２】請求項１において、前記ロボットウエハ
搬送手段が、ベース及び前記移動可能なコンポーネント
が配設された横方向アームを有しており、前記移動可能
のコンポーネントは、前記ベースに関して高さ、半径方
向距離、及び方位角において移動可能なウエハレシーバ
を具備しており、前記ウエハレシーバは、前記横方向ア
ームに関して第一方向からウエハを受取るべく配設され
ており、前記横方向アームは高さ及び方位角において移
動可能であり、前記ウエハレシーバは前記横方向アーム
上で半径方向に移動すべく配設されており、前記光射出
手段は概略前記第一方向に向いて前記横方向アーム上に
装着されていることを特徴とする装置。
【請求項３】請求項１において、更に、前記スキャニ
ング手段がウエハが特定のスロット内に存在するという
ことを決定するか否かに依存して前記ウエハ搬送アーム
上の前記移動可能なコンポーネントの運動を制御するコ
ントローラ手段が設けられていることを特徴とする装
置。
【請求項４】請求項３において、更に、所定の周波数
及びデューティサイクルの光エネルギパルスを与えるた
めに前記光射出手段を駆動するドライバ手段が設けられ
ていることを特徴とする装置。
【請求項５】請求項４において、更に、光検知器から
受取った信号パターンが前記所定の周波数及びデューテ
ィサイクルに対応することを検証する検証手段が設けら
れていることを特徴とする装置。
【請求項６】円筒運動ウエハ搬送装置において、反対
方向に面した第一及び第二のウエハ把持器、前記第一及
び第二把持器を上昇及び下降するための垂直移動機構、
前記第一及び第二ウエハ把持器の方位角方向を変化させ
る回転運動機構、前記第一ウエハ把持器を半径方向に移
動させる第一半径方向運動機構、前記第二ウエハ把持器
を半径方向に移動させる第二半径方向運動機構、を有す
ることを特徴とする装置。
【請求項７】請求項６において、前記第一及び第二ウ
エハ把持器及び前記第一及び第二半径方向運動機構は、
前記回転運動機構により回転され且つ前記垂直運動機構
により上昇及び下降される共通構成体上に支持されてい
ることを特徴とする装置。
【請求項８】請求項７において、前記垂直運動機構
が、ボールスクリュー、及び駆動モータに動作結合され
たボールスクリューシャフト、及びリニアガイド及び前
記第一及び第二把持器の位置を固定するリニアガイド担
持体を有することを特徴とする装置。
【請求項９】請求項７において、前記第一及び第二半
径方向運動機構の各々が、半径方向に延在しており前記
共通構成体上に装着したリニアガイドと、前記ウエハ把
持器に取付けたガイド担持体と、固定プーリ、駆動モー
タ、前記固定プーリの中心と一致して前記第一端部近傍
の軸の回りに前記駆動モータにより回転されるように第
一端部において前記駆動モータに結合された第一クラン
クと、前記固定プーリの歯の数の半分の数を有する第二
プーリへ駆動接続されており且つ前記第一クランクの第
二端部へ第一端部において回転接続された第二クランク
と、前記固定プーリと前記第二プーリとを駆動接続する
ベルトとを有しており、前記第二クランクが第二端部に
おいて前記ウエハ把持器へ接続されていることを特徴と
する装置。
【請求項１０】請求項７に記載した搬送装置を有する
ウエハ処理装置において、前記搬送アームが位置された
装置デッキと、前記搬送装置の到達半径以内で前記デッ
キ上の処理ステーションと、前記搬送装置の前記到達半
径内へ移動可能な少なくとも１個のウエハボートスタン
ドとを有することを特徴とするウエハ処理装置。
【請求項１１】請求項１０において、更に、前記共通
構成体上に担持された光射出手段と、前記ウエハボート
の後側に配設した複数個の光検知器からなるアレイと、
前記各光検知器は前記ボート内のウエハ位置に対応する
位置に位置決めされており、前記光検知器は前記光射出
手段からの信号を受取るべく配設されており、前記複数
個の光検知器の選択した一つからの信号を出力するため
に前記アレイへ動作接続された脱多重化器と、前記信号
を受取り且つ前記搬送アーム機構を制御すべく配設され
た制御手段とを有することを特徴とするウエハ処理装
置。
【請求項１２】ウエハ処理装置において、デッキ、前
記デッキ上のウエハ処理ステーション、前記処理装置に
ウエハを配置させるか又はそれからウエハを取除くため
に前記処理ステーションに到達することの可能な前記デ
ッキ上に設けたロボットウエハ搬送手段と、前記スタン
ド上に保持されたボートに前記ロボットウエハ搬送手段
が到達することの可能な第一位置からボートのローディ
ング及びアンローディングが容易とされる第二位置へ移
動可能な一つ又はそれ以上のウエハボート支持スタンド
を有することを特徴とするウエハ処理装置。
【請求項１３】請求項１２において、前記第一位置と
第二位置との間の差が前記装置デッキの面内における運
動であることを特徴とする装置。
【請求項１４】請求項１２において、前記第一位置及
び第二位置における差異は、前記装置デッキに対して垂
直な軸に関しての回転であることを特徴とする装置。
【請求項１５】請求項１４において、前記軸が前記ス
タンドの空間内にあることを特徴とする装置。
【請求項１６】請求項１４において、前記ボートスタ
ンドはベアリングにより前記装置デッキへ接続されてお
り且つ回転手段により回転されるジャーナルにより支持
されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】請求項１４において、更に、垂直位置
から水平位置へ前記スタンドに関して回転可能な前記ボ
ートスタンド上に支持されている光検知器ハウジングを
有することを特徴とする装置。
【請求項１８】請求項１６において、前記光検知器ハ
ウジングはピンを介して前記ボートスタンド上に装着さ
れているピローブロックへ結合されており、且つモータ
駆動型の伸長可能なシャフトが一端部が前記ボートスタ
ンドへ且つ第二端部が前記光検知器ハウジングへ接続さ
れていることを特徴とする装置。