JPH07221170A - 加圧密閉式可搬容器に対応する自動組立／分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 製造ラインで処理するウェーハ１３８、カセ
ット・リザーバ１２３、および単一ウェーハ・ホルダ１
３０を組み立てることである。 【構成】 ウェーハは、入力ロードロック装置８１０を
使ってキャビネット内に投入され、操作員によってテー
ブル８０６上に降ろされる。次に、操作員は、操作グロ
ーブ８０５を使ってそれらの要素をストッカのそれぞれ
のビン８１５に入れる。キャビネットには、積込みロー
ドロック装置８０８での完全組立に移行する前にそれぞ
れのタイプの要素を１つずつ自動的かつ連続的につかむ
ための自動マニピュレータ機構８０７が設けられてい
る。このマニピュレータ機構は、それぞれのハンドリン
グ・グリッパが特定の要素に対応している回転ヘッド８
２２から構成されている。これらの要素を正しく組み立
てて容器を形成した後、容器の内部空間を超高純度の中
性ガスで加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動ハンドリング・シ
ステムに関し、より具体的には加圧密閉式可搬容器に対
応する自動組立／分解装置に関する。このような容器
は、いったん組み立てて加圧すると、外部環境との差圧
がプラスの保護気体環境で加工物（通常は半導体ウェー
ハ）を保管することができる。その結果、容器内への汚
染物質の侵入を防止できる。

【０００２】

【従来の技術】

関連欧州特許出願 １９９２年８月４日出願の特許出願第９２４８０１０
９．５号"Pressurized sealable transportable contai
ners for storing a semiconductor wafer in aprotect
ive gaseous environment"。

【０００３】１９９２年８月４日出願の特許出願第９２
４８０１１１．１号"Pressurized interface apparatus
for transferring a silicon wafer between a pressu
rized sealable transportable container and a proce
ssing equipment"。

【０００４】１９９２年８月４日出願の特許出願第９２
４８０１１０．３号"Dispatching apparatus with a ga
s distribution system for handling and storing pre
ssurized sealable transportable containers"。

【０００５】１９９２年８月４日出願の特許出願第９２
４８０１１２．９号"Fully automated and computerize
d conveyor based manufacturing line architectures
adapted to pressurized sealable transportable cont
ainers"。

【０００６】最初の特許出願第９２４８０１０９．５号
は、一連の加圧密閉式可搬容器に関する。容器（ウェー
ハ・ホルダを備えていることが好ましい）は、外部環境
（たとえば、大気）との差圧がプラスの保護気体環境で
単一の半導体ウェーハを保管する。これは、上記４件の
発明の中で最も重要な発明である。２番目の特許出願第
９２４８０１１１．１号は、容器と処理装置（または工
具）を連結するための一連の加圧インタフェース装置に
関する。このインタフェース装置の役割は、前記保護気
体環境を破壊せずに、処理のために前記ウェーハを容器
と処理装置との間で移送することである。３番目の特許
出願第９２４８０１１０．３号は、前記保護気体環境を
維持しながら、各種処理ステップ間のウェーハ・アイド
ル時間の間、容器を取り扱って保管するための、ガス配
給システムを備えた一連の発送装置に関する。４番目の
特許出願第９２４８０１１２．９号は、コンピュータ統
合生産（ＣＩＭ）環境における連続フロー生産（ＣＦ
Ｍ）の概念に完全に対応したフレキシブルなモジュール
方式の完全自動化コンピュータ化した製造ラインが得ら
れるように、上記の各種要素と、従来のコンベア手段お
よびコンピュータ・システムとを最適統合することを対
象とする。上記の４件の未公開特許出願を、参照により
本明細書に組み込む。

【０００７】上記の諸発明の基礎には３つの重要な原理
が含まれている。

【０００８】第一に、本質的に上記の容器は、単一の半
導体ウェーハを保管するようになっている。先端的半導
体ウェーハ処理の最近の傾向としては、処理の統一性と
品質上の理由から単一ウェーハ処理（ＳＷＴ）に向かっ
て発展している。特に、単一ウェーハ処理装置は、プラ
ズマ・エンハンス化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、反応性イオ
ン・エッチング（ＲＩＥ）、短時間熱アニール（ＲＴ
Ａ）などの各種ステップに広範囲に使用されている。

【０００９】第二に、処理装置内での処理中を除き、半
導体ウェーハが、外部環境の静圧より高い静圧を有する
保護気体環境で永続的に囲まれている。そのため、容器
には純度が極めて高い圧縮中性ガスが充填され、必要に
応じてそのガスが一新される。その結果、容器への汚染
物質の侵入が防止できる。

【００１０】第三に、容器、インタフェース装置、およ
び発送装置は、いずれも従来のコンベアにぴったり合う
ように特別設計されている。従来のコンベアは、メカニ
カル・オートメーションおよびコンピュータ化に完全に
対応した、便利で安価な輸送システムとして広く認めら
れている。

【００１１】したがって、本発明者は、上記に関連して
新しい製造概念を想起し開発した。この概念は基本的
に、汚染なし（COntamination-free）、グローバル・オ
ートメーション（global Automation）、単一加工物／
ウェーハ処理（Single workpiece/wafer Treatment）の
３つのキーワードで表される。以下、この新概念をＣＯ
ＡＳＴという頭字語で示す。

【００１２】半導体ウェーハ（以下、「ウェーハ」と呼
ぶ）は、ＶＬＳＩチップを生産するための基材である。
ウェーハは、通常、キャリアまたはジグに入れて保管さ
れるが、微細な汚れや塵の粒子が付いただけでも次の処
理に使用できなくなるので、ウェーハを取り扱ったり輸
送できるのは、きわめて清浄な環境に限られている。こ
のため、費用効果、歩留まり、利益率が高いＶＬＳＩチ
ップの生産を行うには、微粒子汚染の管理が急務であ
る。設計規則により細線定義の要求が高まっているた
め、粒子数に対する管理を強化し、サイズの小さいもの
でも粒子を取り除くことが必要である。たとえば、この
ような粒子が存在すると、導線間の空間でエッチング不
良を起こし、その結果、最終チップ製品で電気障害が発
生する。微粒子汚染の主な発生源は、人員、機器類、設
備（クリーン・ルームを含む）、および薬品類である
が、おそらく人員およびクリーン・ルーム設備から放出
される粒子が最も重要な汚染源である。これに対して、
いわゆる化学汚染というもう１つの汚染が存在する。大
気中に化合物の分子が存在すると、これも汚染源にな
る。特に、溶剤の分子は、レジスト層に遠紫外線（ＤＵ
Ｖ）を照射している間にそのレジスト層に悪影響を及ぼ
す。

【００１３】現在まで、半導体ウェーハ製造では、クリ
ーン・ルーム（ここですべての処理ステップが行われ
る）が広範囲に使用されている。たとえば、従来のクラ
ス１のクリーン・ルームでは、そのクリーン・ルーム内
のある処理区域から別の処理区域までジグに入れてウェ
ーハを輸送するが、通常、これ以上の保護措置は取らな
い。このため、主に人員が存在するために、輸送そのも
のがウェーハ汚染の第一の原因になる。その結果すべて
の処理装置がクリーン・ルーム内に設置されるため、こ
のようなクリーン・ルームは概して大規模になり、不都
合な点も多い。まず第一に、複雑かつ高価な設備が必要
なので、再循環空気の化学汚染管理は大変な難題であ
る。しかも、このようなクリーン・ルームの開発費と維
持費は本当に高額になる。また、壁、床、コンディショ
ニング・システムなどが存在するため、クリーン・ルー
ムに構築した製造ラインは柔軟性が低いことにも留意さ
れたい。結局のところ、フロア制御システム（ＦＣＳ）
のホスト・コンピュータによって製造ラインで処理中の
ウェーハを追跡し管理するのは難しく、多くの手作業が
必要になる。その結果、クラス１以上の大規模クリーン
・ルームを妥当な費用で建設するのは不可能だと思われ
る。

【００１４】この問題は、ウェーハと処理装置の両方に
関する超清浄ミニ環境（たとえば、クラス１）に基づ
く、いわゆるミニ・クリーン・ルームという概念によ
り、ある程度まで解決されている。基本的に、保管時に
は今でもジグに入れているが、輸送時および短時間の保
管時には改良された清浄なエンクロージャにウェーハを
入れている。超清浄度の要件がミニ環境に限定されてい
るのに対し、クリーン・ルームの他の部分は平均的な清
浄度（たとえば、クラス１０〜１００）である。この方
法により微粒子汚染は大幅に除去されるが、以下に説明
するように、化学汚染の問題への対処はまだ行われてい
ないことに留意されたい。

【００１５】この方法に対して技術的に大きく貢献して
いるものは、標準化機械インタフェース（ＳＭＩＦ）概
念という商標名で知られている。このＳＭＩＦ概念が最
初に記載されたのは、ミチル・パリク（Mihir Parikh）
およびウルリヒ・ケンプ（Ulrich Kaempf）の論文"SMI
F: a technology for wafer cassette transfer in VLS
I manufacturing"、Solid State Technology, July 198
4, pp. 111-115 (Ref.D3)であった。詳細は、ヒューレ
ット・パッカード社に譲渡された米国特許第４５３２９
７０号（Ref. D4）および米国特許第４５３４３８９号
（Ref. D5）に記載されている。ＳＭＩＦ概念の原理に
よると、基本的にこの案では、複数のウェーハの輸送時
および保管時にこれらのウェーハを清浄なエンクロージ
ャ内の静止気体環境で永続的に取り囲む。ウェーハの処
理は、そのアクセスがインタフェース装置によって制御
される処理装置で行われる。ウェーハは清浄な大気で囲
まれた前記インタフェース装置を経て処理装置に投入さ
れる。したがって、ＳＭＩＦ概念の重要な特徴は、ポー
タブル・ウェーハ・ミニ環境と、ミニ環境に密閉された
処理装置用インタフェース装置の２つである。

【００１６】この清浄なエンクロージャは、通常、ＳＭ
ＩＦボックスと呼ばれ、基本的に、ボックスの下部部分
と密閉式に噛み合って気密シールをもたらすボックスの
上部またはカバー部分を含み、これがウェーハ・ジグを
取り囲む。標準のジグは直径約２０〜２５ｃｍのウェー
ハを収容できる。一般にウェーハはキャリアに入れて保
管され、そのキャリアは汚染保護用の真空密閉プラスチ
ック・ポケットで包み、その状態でウェーハ供給業者か
ら納入される。同様に、ジグとＳＭＩＦボックスも同じ
ようなプラスチック・ポケットで包んでそれぞれの供給
業者から納入される。クリーン・ルーム内でこれらのコ
ンポーネントのプラスチック・ポケットを開梱し、ウェ
ーハをジグに入れて保管し、ジグをＳＭＩＦボックスに
収納する。したがって、ＳＭＩＦボックスは輸送用の箱
の役割を果たす。これらの作業はすべて手作業で行われ
る。したがって、ＳＭＩＦボックス内でウェーハを取り
囲んでいるガス状媒体は、このＳＭＩＦボックス内にウ
ェーハ・ジグが収納された時点で周囲に広がっていた特
定の大気に由来する。その結果、ＳＭＩＦボックス内の
ウェーハは、超高純度の加圧中性ガスに囲まれているＣ
ＯＡＳＴ容器内のウェーハとは異なり、化学汚染物質か
ら十分保護されなくなる。ＣＯＡＳＴ容器に関しては、
マイクロ環境の概念が成立していると言えよう。これで
ＳＭＩＦボックスはいつでも処理できる状態になってい
る。従来、処理装置間または保管ステーションと処理装
置との間のＳＭＩＦボックスの輸送は手作業で行ってい
た。これに対して、標準的なＳＭＩＦシステムは、ワイ
ヤレス・リンクを介してＦＣＳによって制御され、通
常、自動誘導車両（ＡＧＶ）と呼ばれる、自動輸送ハン
ドリング・システム（通常はロボット車両）を含むこと
が好ましいこともある。一般に、標準のＳＭＩＦボック
スを使用した場合、中間ライナが設けられていても、ウ
ェーハが完全に固定されることはなく、多少は移動可能
である。ＡＧＶへの積込み／積卸し作業は衝撃の発生源
になるので、ＳＭＩＦボックスは完全に微粒子汚染から
保護されるわけではない。衝突などでＳＭＩＦボックス
に衝撃が加わると、多くの粒子がウェーハ表面から離
れ、汚染物質候補として飛び出していく。ＳＭＩＦボッ
クスに保管したウェーハの数が最も多いときに、このよ
うな微粒子汚染の発生率が最も高くなることは明らかで
ある。

【００１７】ＳＭＩＦボックスは、一般にその上部にあ
って、気密シールを形成し、「キャノピー」と呼ばれる
インタフェース装置のポートに置かれる。次に、ウェー
ハが入ったジグがＳＭＩＦボックスから引き出され、処
理装置ポート付近までエレベータ／マニピュレータ・ア
センブリによって移送される。次に、ウェーハがジグか
ら抜き取られ、処理装置チャンバに投入される。この作
業は、操作グローブを使って操作員が手作業で行うか、
積込み／積卸しロボットを使用して自動的に行う。

【００１８】したがって、ベースのＳＭＩＦボックス
は、適切な処理装置まで清浄ではない大気中を輸送する
ことができるが、ウェーハは、その処理装置において、
汚染がなく管理された清浄環境で処理され、製造設備全
体を清浄にする必要はない。

【００１９】ＣＯＡＳＴ方法はＳＭＩＦ概念に沿ったも
のであるが、エンクロージャ（現在は超高純度の中性ガ
スで加圧されている）、インタフェース装置またはキャ
ノピー、および保管ステーションに対して大幅な改良が
加えられている。ＣＯＡＳＴ概念によれば、ＡＧＶはコ
ンベア・システムで置き換えられているので、もはや不
要である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
容器の基本要素、すなわち、カセット・リザーバ、ウェ
ーハ・ホルダ、およびウェーハを組み立てる（分解す
る）ことができる、加圧密閉式可搬容器用の自動組立
（分解）装置を提供することにある。

【００２１】本発明の他の目的は、その中にマイクロ環
境を形成できるようになっている手段を含む、単一半導
体ウェーハを保管する加圧密閉式可搬容器用の自動組立
装置を提供することにある。

【００２２】本発明の他の目的は、加圧密閉式可搬容器
を圧縮中性ガス供給設備に接続してその内部空間を加圧
するための手段を含む、単一半導体ウェーハを保管する
加圧密閉式可搬容器用の自動組立装置を提供することに
ある。

【００２３】本発明の他の目的は、ウェーハの化学汚染
を防止するために前記中性ガスが超高純度となってい
る、単一半導体ウェーハを保管する加圧密閉式可搬容器
用の自動組立装置を提供することにある。

【００２４】本発明の他の目的は、完全に自動化されコ
ンピュータ化されたコンベア・ベースの製造ラインに対
応した、単一半導体ウェーハを保管する加圧密閉式可搬
容器用の自動組立（分解）装置を提供することにある。

【００２５】本発明の他の目的は、組立加圧容器を自動
的にコンベアに積み込む（コンベアから降ろす）ことも
可能な、単一半導体ウェーハを保管する加圧密閉式可搬
容器用の自動組立（分解）装置を提供することにある。

【００２６】本発明の他の目的は、ウェーハまたは容器
あるいはその両方に取り付けたデータを無接触で読み取
れるようになっている、単一半導体ウェーハを保管する
加圧密閉式可搬容器用の自動組立（分解）装置を提供す
ることにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】基本的に、本発明は、Ｃ
ＯＡＳＴ概念の教示に従って構築した製造ラインの効率
をさらに高めるための追加装置に関する。前記装置は、
まず、（１）ウェーハ、ウェーハ・ホルダ、カセット・
リザーバなどの重要な容器要素を組み立てて、組立容器
を作成する作業、（２）その容器を加圧する作業、およ
び（３）組立て済みの加圧容器をコンベアに積み込む作
業を自動的に実行できる自動組立装置を含む。この組立
装置は、（３）の積込み作業以前またはその作業と同時
にウェーハまたは容器あるいはその両方を識別し、ＦＣ
Ｓのデータを初期設定するための手段も備えていること
が好ましい。

【００２８】本質的に、組立装置は、仕切り壁によって
区切られた２つの区画を含むキャビネットで構成され
る。キャビネットの内部空間全体に、送風機が発生する
清浄な濾過ガス流を吹き付けて、外部環境よりいくらか
高圧の清浄なガス状ミニ環境を内部に形成する。キャビ
ネットは、まず、十分な数の上記の容器要素を手作業で
安全に充填できるようになっている。これらの要素を含
む未処理コンポーネントは、入力ロードロック装置によ
ってキャビネット内に投入され、操作員によってテーブ
ル上に降ろされる。次に、操作員はこれらの要素をキャ
ビネットから抜き取り、操作グローブを使ってエレベー
タのそれぞれのビンにその要素を入れる。通常、ウェー
ハは、複数ウェーハ・ホルダまたは市販のジグに入れて
運ばれる。キャビネットには、積込みロードロック装置
での完全組立に移行する前にそれぞれのタイプの要素を
１つずつ自動的かつ連続してつかむための自動マニピュ
レータ機構が設けられている。このマニピュレータ機構
は、本質的に、Ｘ、Ｙ、およびＺの各方向に移動可能
で、それぞれ特定の要素に対応している複数のハンドリ
ング・グリッパを備える回転ヘッドから構成されてい
る。これらの要素を正しく組み立てて容器を形成した
後、その内部空間を超高純度の中性ガスで加圧する。ま
た、積込みロードロック装置は、製造ラインのベイ外コ
ンベアのＩＮステーション上に組立済み加圧容器を放出
し、処理の初期設定のためにＦＣＳのホスト・コンピュ
ータに識別データを提供できるようになっている。

【００２９】本発明の装置は、組立済み加圧容器をコン
ベアから降ろし、それを分解して処理済みウェーハ（さ
らに処理するため）と容器の残りの要素を洗浄のために
回収するという逆の作業を自動的に実行できる自動分解
装置も含んでいる。ただし、効率を高め、コストを削減
するために、この組立装置と分解装置を組み合わせて単
一の組立／分解装置にしてもよい。

【００３０】本発明の特徴であると考えられる新規の特
徴は、特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発
明そのものならびに本発明のその他の目的および特徴
は、添付図面と共に実施例に関する以下の詳細な説明を
読めば、最もよく理解されるだろう。

【００３１】

【実施例】

ＣＯＡＳＴ容器 図１は、ＣＯＡＳＴ概念による新規の加圧密閉式可搬容
器１００の重要要素を示す図である。基本的にこの容器
は、通常は解除可能なドア手段（一般にピボット式カバ
ー１２４）でしっかり閉じて気密密閉されるスロット状
のアクセス開口部１０４を備えたハウジング１０２から
本質的に構成される箱形のカセット・リザーバ１２３を
含む。図１から明らかなように、ハウジング底部の外面
には、２つの溝状の位置決めガイド１１３Ａおよび１１
３Ｂが表面全体を横切っている。同様に、ハウジング上
部の外面には、これに対応する２つのレール状の位置決
めガイド１１４Ａおよび１１４Ｂが設けられている。ま
た、ハウジング底部の外面には、２つの心出し穴１１５
Ａおよび１１５Ｂが設けられ、ハウジング上部の外面に
は、これに対応する２つの心出しピン１１６Ａおよび１
１６Ｂが設けられている。これらの穴とピンは、カセッ
ト・リザーバを移動させたり、正しい位置に固定する場
合に非常に便利である。カセット・リザーバの内部空間
は、十分な量の超高純度の加圧中性ガスが充填されてい
る。このガスは、圧縮ガス供給設備から、クイック・コ
ネクトと逆止め弁と高性能フィルタとを含む、ガス噴射
弁手段１２９を介して供給される。カセット・リザーバ
の内部空間の圧力は、汚染を防止するため、外部環境に
対する差圧がプラス（約５０００Ｐａ）になっている。
カセット・リザーバは、プラスチックなど透明で汚染を
発生しない材料でできていることが好ましい。ウェーハ
または容器のいずれかに取り付けた識別データを適切な
読取り装置で直接かつ自動的に読み取って、フロア制御
システムのホスト・コンピュータに転送できるように、
カセット・リザーバにはバー・コード・タグが設けられ
ている。また、カセット・リザーバは、ドリルで穴が設
けられた内壁を含み、その内壁が前記容器の内部空間内
の２つの領域の境界になっている。第一の領域すなわち
リザーバは、前記ガス噴射弁手段に対して、前記リザー
バを適切に形成するような位置関係にあり、第二の領域
すなわちレセプタクルは、ウェーハ・ホルダ１３０を収
容できるようになっている。カセット・リザーバは、そ
の中にホルダをしっかり正しく保持するための手段（た
とえば、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）を含む。ウェ
ーハ・ホルダ１３０は、スロット状のアクセス開口部１
３２を有し、単一ウェーハ１３８を収納するケーシング
１３１で構成されている。ウェーハ・ホルダ１３０は、
ウェーハ処理ステップ・シーケンスの開始時および終了
時に前記アクセス開口部１３２を通って前記レセプタク
ル内に挿入したり、前記レセプタクルから取り外したり
できるようになっている。ケーシング１３１の側面は、
ハウジング１０２の対応する締付け装置（図示せず）と
噛み合って、ケーシング１３１をハウジング１０２の内
部空間に正しく固定するための弾性タブ１４０ａおよび
１４０ｂを含む。タブ１４０ａおよび１４０ｂにはそれ
ぞれ耳が１つずつ設けられているため、移送開口部１３
２から挿入した取外しグリッパを使用して、処理の終了
時にウェーハ・ホルダ１３０をカセット・リザーバ１２
３から取り外すことができる。ウェーハ・ホルダ１３０
の後面には、最初に前記穴を通り、次にこのバイアホー
ルを通ってリザーバからホルダの内部空間に流れるガス
がホルダの内部空間に容易に侵入しないように設計され
た、バイアホールが設けられている。このホルダは、プ
ラスチックや純粋ＳｉＯ₂（石英）など透明で汚染を発
生しない材料でできていることが好ましい。また、この
ホルダは、その中にウェーハを静かにしかししっかりと
保持するための手段を含む。図１のカセット・リザーバ
１２３は、例示のため、ピボット式カバー１２４が定位
置から外れて半開きの状態になっており、ウェーハ・ホ
ルダ１３０がカセット・リザーバに完全に挿入されず、
ウェーハ１３８を部分的に囲んでいる状態で示されてい
る。ウェーハ１３８を完全に囲むホルダ１３０が完全に
前記レセプタクルに挿入され、カバー１２４が閉じて気
密密閉された後、容器１００を加圧し、その後は安全に
輸送または保管することができる。カセット・リザーバ
１２３は、任意選択で上部および下部保護シェルを含ん
でもよい。

【００３２】実際には、半導体製造の将来において非常
に個別化された処理を行う場合、ウェーハの直接読取り
が重要になる可能性がある。その後の処理ステップで、
さらにはチップ作成後に、たとえば保守のために現場で
考慮できるように、一部の一般的処理パラメータがウェ
ーハに直接書き込まれることは容易に想像できることで
ある。そのため、カセット・リザーバ１２３の一部の部
品、すなわち、ハウジング１０２、ホルダ１３０、およ
び保護シェル（設けられている場合）がステンレス・ス
チールなどの不透明な材料でできている場合は、ウェー
ハ識別データを直接読み取るために透明の窓を設けて対
応してもよい。

【００３３】本質的に、容器１００の主な特徴は、短時
間の輸送期間を除き、ウェーハ・ホルダ１３０（ウェー
ハを収納しているかどうかにかかわらず）が入っている
内部空間に対して永続的に圧力をかけ続け、最大限の安
全性を確保するために超高純度の圧縮中性ガス供給設備
に系統的に接続することである。Ｎ２などの超高純度の
中性ガスは、ガス噴射弁手段１２９（図１を参照）のク
イック・コネクト・シール・プラグにガス・インジェク
タ（前記ガス供給設備に接続されている）を挿入するこ
とにより、従来通り、ホルダ内に投入される。このガス
・インジェクタは、前記ガス噴射弁手段に対応した格納
式ノズルで構成される。理論的には、カセット・リザー
バ１２３は、ウェーハ・ホルダ１３０を使用しなくて
も、容易に加圧保護環境に単一ウェーハを保管できるよ
うになるはずである。しかし、高価なウェーハ製品（た
とえば、６４Ｍビット以上のＤＲＡＭチップ、ＶＬＳＩ
およびＵＬＳＩバイポーラ・チップ）を生産する限り、
ウェーハ・ホルダの使用は不可欠と思われる。

【００３４】単一ウェーハ処理法はＣＯＡＳＴ概念の本
質であり、輝かしい前途があるように見えるが、ＧａＡ
ｓウェーハ（シリコン・ウェーハに比べ、直径が小さい
もの）または洗浄、熱処理などの特定の処理ステップの
場合には、バッチ処理のために複数のウェーハを取り扱
うことが今後も引き続き要求される可能性がある。現在
まで、多くのウェーハ供給業者は未処理ウェーハをキャ
リアに入れて保管し、そのキャリアを真空密閉のプラス
チック・ポケットで包んで納入している。図１に関して
説明したような容器１００は、単一ウェーハの保管、輸
送、および取扱いに申し分なく適しているが、複数ウェ
ーハ・ホルダが必要な場合には、複数のウェーハを収容
できるようにすることも容易である。したがって、複数
ウェーハのバッチ処理に対応した変形態様について、図
２を参照して説明する。

【００３５】図２と図３を合わせて１組の図を構成して
いるが、図２では、図３の複数ウェーハ・ホルダ１３
０'を収容できるようにするために図１のカセット・リ
ザーバ１２３（図２では１２３'）から直接誘導される
本質的な要素の概略を示す。この複数ウェーハ・ホルダ
１３０'は、図１のウェーハ・ホルダ１３０から直接誘
導したものである。対応する要素には対応する参照番号
を付けてある。アクセス開口部１０４'のサイズが比較
的大きいため、ハウジング・ボックス１０２'の両側に
１つではなく２つのガス噴出弁手段１２９'を使用する
と効果的な場合もあることに留意されたい。

【００３６】図３は対応するウェーハ・ホルダ１３０'
を示す図で、そのケーシング１３１'は複数のウェーハ
１３８を保管できるようになっている。簡略化のため、
ハウジング１０２'とケーシング１３１'の細部は図３に
示していない。この場合の移送開口部１３２'は、内部
側面に典型的な溝状形状を付与する一連のスロットを含
んでいる。図３のウェーハ・ホルダ１３０'にも、前記
スロットに対応して１組のバイアホール（図示せず）が
設けられている。最後に、カバー１２４'（図２）の内
面には、カバー１２４'を閉じるとすぐにウェーハをホ
ルダ１３１'（容器１００'に挿入した場合）内に固定し
て保持できるように、ウレタンフォームなどの柔らかく
汚染を発生しない材料（図示せず）が貼り付けられてい
る。

【００３７】図３から明らかなように、小幅な調整（実
質的にはサイズの変更に限定されている）だけが必要に
なる。しかし、一部の処理装置には、ＦＬＵＯＲＯＷＡ
ＲＥ社設計製造の周知のＨバー・モデルなど、市販の複
数ウェーハ・キャリアを収容できるように設計されてい
るものもある。この場合は、カセット・リザーバ１２
３'をそれに対応させるだけで十分である。

【００３８】ＣＯＡＳＴ製造ライン 図４は、規定の処理区域１０専用設備の一部の概略斜視
図で、容器、加圧インタフェース装置、および発送装置
というＣＯＡＳＴ概念の３つの革新的な主要基本構成要
素を示している。図４には、複数の容器１００と、２つ
のインタフェース装置２００と、１つの発送装置３００
が図示されている。フレキシブルなベイ内ベルト・コン
ベア・システム４０１によって、前記処理区域１０内で
処理装置５００（各種様々である可能性がある）間の容
器輸送が確実に行われる。従来のコンピュータ・システ
ム６００は、汎用ホスト・コンピュータまたはワーク・
ステーション６０１と、ローカル・エリア・ネットワー
ク（ＬＡＮ）６０２と、全体的な動作制御のためにこの
処理区域１０専用のマイクロコントローラ６０３とを含
む。このようなコンピュータ・システム６００は、フロ
ア・コンピュータ・システム（ＦＣＳ）と呼ばれる場合
もある。マイクロコントローラ６０３は、各種処理装
置、発送装置３００などに分散されたローカル・インテ
リジェンスとのインタフェースを取る。図４には、複数
のタグ・バー・コード・リーダ（全体を参照番号６０４
で示す）も図示されている。最後に、図４には、超高純
度の圧縮中性ガス供給源（参照番号７０１で示す）と、
マニホールド７０３、内面が電解研磨仕上げになってい
る高品質のステンレス・パイプ網、およびガス流を調節
して供給するための十分な数の電磁弁と圧力調整器／圧
力調節器からなる配給ブロック７０２とを含むガス供給
設備７００も図示されている。超高純度の中性ガスを使
用することにより、ウェーハの微粒子汚染と化学汚染が
完全に防止される。ただし、簡略化のため、全体的な動
作制御に必要なガス供給網と電線網が図４に図示されて
いないことに留意されたい。このため、図４は、一般的
に半導体ウェーハ処理に使用する、完全に自動化されコ
ンピュータ化されたコンベア・ベースの製造ラインの部
分概略図を示していると見なしてもよい。また、処理区
域１０に対応するため、バイパス・ステーション４０２
Ａを備えたベイ外コンベア４０２が発送装置３００に対
応するために追加されている。この発送装置は、本質的
には、ハンドリング・ロボット３０１と、そのサポート
がガス供給設備に接続されている垂直ストッカ３０２と
から構成されている。コンベア４０１と４０２は、それ
ぞれコンベア輸送システム４００のベイ内要素とベイ外
要素である。

【００３９】図４に示す部分製造ラインの動作の概要は
以下の通りである。ベイ外コンベア４０２のメイン・ベ
ルトから矢印１２の方向に輸送されてきた到着容器１０
０の流れの中で、ホスト・コンピュータ６０１が指定の
容器１００をバイパス・ステーション４０２Ａに移動す
ることを決定したと想定していただきたい。この容器が
バイパス・ステーション４０２Ａの入力ポートに達する
と、ティルト・レバーまたはピストン（図示せず）がこ
の容器をその中に押し込み、容器は、レバーが容器を停
止する中央入出力ポート域に達するまでバイパス・ステ
ーション４０２Ａの補助ベルトによって移動される。次
に、ハンドラ３０１のハンドリング・ロボットが容器を
つかみ、垂直ストッカ３０２の未使用サポート・ステー
ションに容器を入れる。これは、前記ガス・インジェク
タ手段（図示せず）を介して前記ガス供給設備にただち
に接続される。

【００４０】ここでは、垂直ストッカ３０２に保管され
たこの容器１００を、対応するインタフェース装置２０
０を介して処理区域１０の処理装置５００で処理しなけ
ればならないと想定する。容器はまず前記ガスインジェ
クタ手段から放出される。次に、ハンドリング・ロボッ
トが容器のサイズを決定し、容器を降ろすベイ内コンベ
ア４０１のバイパス・ステーション４０１Ａの中央入出
力ポート域に容器を移動する。次に、レバー（図示せ
ず）が容器１００をコンベア４０１のメイン・ベルトの
方へ押し出す。次に、容器は、対応するインタフェース
装置２００の前にあるバイパス・ステーション４０１Ｂ
の入力ポートに達するまで、（図４の容器１００によっ
て例示する通り）矢印１３が示す方向に輸送される。次
に、容器はティルト・レバー（図示せず）を使用して前
記入力ポートに押し込まれ、加圧インタフェース装置２
００のＩＮセクションの静止域の方へ移動される。容器
がインタフェース装置２００のＩＮセクションの静止域
に到着するまで、容器は一対の制御クランプ・アクチュ
エータ装置によって捕捉されると同時に、超高純度の前
記中性ガス供給設備７００の出口７０４に接続される。
処理装置５００がホスト・コンピュータの制御下で使用
可能になるまで、容器はそのままＩＮセクションの静止
域に停止している。この間、容器の内部空間内では公称
圧力が維持される。通常の動作条件では、前記静止域で
の待機時間はきわめて限られている。ホスト・コンピュ
ータの要求に従って、容器はＩＮセクションのポート域
の方へ移動される。移動が終了すると、まずインタフェ
ース装置のポートの蓋が上がり、容器１００のＵ形ピボ
ット式カバー１２４（図１）が開き、カバーの側面がイ
ンタフェース装置のハウジングに形成したスロットにス
ライド式にはめ込まれる。このステップの間、容器とイ
ンタフェース装置の両方の内部空間内のガス圧が瞬間的
に上昇し、内部に汚染物質が侵入するのを防止するのに
効果的なガスのカーテンを形成する。このステップが終
了すると、容器のアクセス開口部がＩＮセクションのポ
ートの窓に気密状態で押し当てられて両者の間に気密シ
ールを形成し、それにより、２つの内部空間の間に完全
な連続性を確保する。ＣＯＡＳＴ概念によれば、容器の
内部空間とインタフェース装置の内部空間はどちらも加
圧されるので、この予備ステップが終わるまで外部から
の汚染がウェーハに影響する可能性はない。必要な場合
は、移送ロボットによってウェーハを容器から降ろし、
処理装置５００（通常はその前処理（または積込み）ス
テーション）に移送し、さらに処理装置チャンバで処理
する。この処理が終了すると、ウェーハは処理装置５０
０の後処理（または積卸し）ステーションに出て、それ
からインタフェース装置のポート域にもう一度移送さ
れ、その後、容器に積み込まれる。ウェーハ処理中は空
の容器がＩＮセクションからＯＵＴセクションに移送さ
れる。容器がＯＵＴセクションのポートの窓に押し当て
られて、その窓との間に気密シールを形成するまで、第
二の対の制御クランプ・アクチュエータ装置によって上
記と同じ手順が行われる。別の移送ロボットが処理装置
の後処理ステーションからウェーハを拾い上げ、容器に
移送する。ここで、前記第二の対の制御クランプ・アク
チュエータ装置がＯＵＴセクションの静止域に容器を戻
す。この場合も、上記と同じ理由で保護環境が破壊され
ることはない。ポートの蓋が閉じ、次に容器のピボット
式カバーが（引戻しバネによって）自動的に閉じ、さら
にロックされて、それにより容器の内部空間を気密密閉
する。その中に収納されたウェーハは、加圧保護ガス環
境でもう一度囲まれる。最後に、ホスト・コンピュータ
６０１による要求に応じて、容器１００はバイパス・ス
テーション４０１Ｂの出力ポートに戻され、コンベア４
０１に押し込まれてさらに処理されるか、発送装置３０
０の垂直ストッカ３０２で再度保管される。

【００４１】図５に移って説明すると、同図には、ＣＯ
ＡＳＴ概念に対応し、図１に示したような上記の基本構
成要素を処理区域１０周辺に含む、一般的な製造ライン
構成（参照番号１５で示す）の概略が示されている。こ
れは、スループットを高めるためにブリッジを設けたル
ープ状のベイ外コンベア４０２の周囲に構成されてい
る。処理区域１０は、４０２−Ａなどのバイパス・ステ
ーションを介して容器１００を適切な処理装置５００に
輸送および分配するベイ外コンベア４０２の外側に配置
されている。簡略化のため、図５にはベイ内コンベア４
０１の一部だけが図示されている。同様に、他の処理区
域は点線で示されている。図１のバー・コード・タグ・
リーダはベイ外コンベアとベイ内コンベアの重要箇所に
設置されているが、図５には示されていない。

【００４２】処理区域１０が関連付けられている発送装
置３００は、上記の調整役を果たすもので、特に、容器
を保管し、コンベア４０２および４０１間で容器を移送
する役割を果たす。生産シミュレーションに応じてスル
ープットを高めるために処理区域１０のベイ外コンベア
４０２に対応するものとして、任意で追加の発送装置
（入出力発送装置と呼ぶ）を設置することもできる。通
常、このような発送装置には操作員が手作業で積込みを
行う。容器の各種要素を組み立てる作業は、ＳＭＩＦボ
ックスの組立に関して前述した作業によく似ている。組
み立てた容器は、ストッカの空いているビンにスライド
式にはめ込まれ、ただちに加圧される。

【００４３】このように、容器の各種要素を組み立てて
組立容器を作成する作業と、その容器を分解する逆の作
業は、操作員による手作業で行われている。本発明の主
な目的は、これらの作業を自動的に行うことである。本
質的に、本発明の自動組立装置は、組立作業だけでな
く、加圧作業および組立加圧容器をコンベアに積み込む
作業もＦＣＳのホスト・コンピュータの制御下で自動的
に行えるようになっている。逆の作業も分解装置によっ
て自動的に行われる。図５では、この組立装置と分解装
置の概略を点線で示し、それぞれ参照番号８００および
８００'で示す。これらの装置はそれぞれコンベア４０
２のＩＮステーション４０２−ＩとＯＵＴステーション
４０２−Ｏに関連付けられている。

【００４４】ＣＯＡＳＴ自動組立／分解装置 したがって、本発明の自動容器組立／分解（Ａ／Ｄ）装
置の主な目的は、図１に示した容器１００を構成する各
種要素または少なくとも容器１００の重要部品、すなわ
ち、製造ラインで処理すべきウェーハ１３８、カセット
・リザーバ１２３、および単一ウェーハ・ホルダ１３０
を組み立てる／分解することである。前述の通り、高品
質レベルの半導体処理では、単一ウェーハ・ホルダを使
用する方が好ましい。保護シェルなど、容器のその他の
任意要素も扱うことができる。

【００４５】機能的に見ると、組立装置の役割は４重に
なっている。まず第一に、十分な数の上記の各種要素、
すなわち、ウェーハ、カセット・リザーバ、および単一
ウェーハ・ホルダを手作業で安全に充填できるようにな
っている。第二に、完全組立に移行する前に、カセット
・リザーバ１２３、次に単一ウェーハ・ホルダ１３０、
最後に処理対象のウェーハ１３８というようにそれぞれ
のタイプの要素を１つずつ、自動的かつ連続的につかむ
ための手段を含んでいる。第三に、これらの要素を正し
く組み立てて容器を完成した後、超高純度の中性ガス
（通常は窒素）で前記容器の内部空間を加圧するための
手段をさらに含んでいる。第四に、組立加圧容器を放出
してベイ外コンベア４０２のＩＮステーション４０２−
Ｉに乗せると同時に、データの初期設定のためにＦＣＳ
のホスト・コンピュータ（図４の６０１）に対し、識別
済みの容器／ウェーハがいつでも生産サイクルに入れる
状態になっていることを通知する。同様の理論が分解装
置に適用され、分解装置は、前記各種要素を分解するた
めにコンベアから容器を拾い上げるために、全く逆のス
テップを実行する。処理済みの半導体ウェーハはジグに
入れて保管されるが、その他の要素、すなわち、ウェー
ハ・ホルダとカセット・リザーバは、後で洗浄するため
に回収される。この段階では、処理済みウェーハは汚染
に対してあまり敏感ではない。その結果、ＣＯＡＳＴ概
念により要求されるウェーハの完全保護は、製造ライン
でウェーハにそれ以降の処理を施すために、組立加圧容
器が分解装置の外に放出されるとすぐに達成され、分解
のために分解装置に拾い上げられるまで持続する。

【００４６】前述の通り、通常、供給業者は未処理ウェ
ーハをキャリアに入れて保管した状態で納入する。この
キャリアが本出願の図３に示した複数ウェーハ・ホルダ
１３０'であると想定していただきたい。この複数ウェ
ーハ・ホルダは輸送用の箱に収納され、その箱は汚染保
護のために真空密閉のプラスチック・ポケットに包まれ
ている。今後予想されるようにウェーハの直径が現在の
２０ｃｍを超えている場合、複数ウェーハではなく、単
一ウェーハを単一ウェーハ・キャリアに入れて保管する
方法が標準的な納入方法になる可能性がある。そのた
め、組立装置８００に最初に投入する要素は、複数のウ
ェーハを保管する１つ（または複数）の複数ウェーハ・
ホルダと、それに対応する数の単一ウェーハ・ホルダお
よびカセット・リザーバになる。カセット・リザーバと
単一ウェーハ・ホルダも、同様の真空密閉プラスチック
・ポケットに包んだ状態で納入される。

【００４７】次に図６に移って説明すると、同図には、
ベイ外コンベア４０２に対応するために使用する組立装
置と分解装置の概要が示されている。図６の左側に示す
組立装置８００は、基本的に、（１）組立作業、すなわ
ち、各種要素をつかみ、それらを適切に取り付けて、い
わゆる組立容器を作成する作業、（２）組立容器を加圧
する作業、および（３）積込み作業、すなわち、組立加
圧容器を放出してコンベア上に乗せる作業の３つの作業
専用である。後で説明するように、これらの作業はいず
れも清浄なミニ環境で行われるため、ウェーハは、微粒
子汚染または化学汚染からほぼ完全に保護される。積み
込む前に、容器／ウェーハは、組立装置によって識別さ
れ、データの初期設定のためにＦＣＳに通知される。図
６の右側に示す分解装置８００'は、積卸しと分解とい
う逆の作業専用である。組立装置８００と分解装置８０
０'はほぼ同じである。両方の装置間に存在するあまり
重要ではない違いについては、後で詳しく説明する。そ
の点に関しては、主に組立装置８００を参照した共通の
説明によって、両方の装置を説明する。

【００４８】まず、組立装置８００は、４つの側壁８０
１Ａ〜８０１Ｄと、任意で上部プレートおよび底部プレ
ートとを含み、図６の分解図に部分的に示されている各
種機構を収納するキャビネット８０１で構成されてい
る。キャビネットの内部を一部示すために、図示のた
め、上部カバー・プレートは外されている。高純度フィ
ルタが設けられた送風シーリングをキャビネット８０１
の上に設ける場合には、上部プレートと底部プレートが
不要な場合もある。キャビネット８０１の内部空間全体
に、送風機（図示せず）が発生した十分な湿度の清浄な
濾過ガス流を当て、外部環境よりいくらか圧力が高い清
浄なガス状ミニ環境が内部にできるようにすることが好
ましい。基本的に、キャビネット８０１は、仕切り壁８
０３で区切られた２つの区画８０２Ａおよび８０２Ｂを
含む。この点については、分解装置８００'も同じ構成
になっている。例示のため、分解装置８００'につい
て、より具体的に検討する。キャビネット８０１'の第
一の分解図部分により図６に概要を示すように、区画８
０２'Ａは、それぞれが一対の操作グローブ８０５'に面
している３つの隣接するエレベータを含むエレベータ構
造８０４'を含んでいる。これらは、以下に説明するよ
うに形成された区画８０２'Ａの清浄なミニ環境内で操
作員が対象物を操作できるようにするために、手作業ポ
ートとして使用される。そのため、キャビネット８０
１'は、作業テーブル８０６'と、透明の窓（図示せず）
とをさらに含んでいる。ただし、操作員用の特殊な作業
服は不要であることにも留意されたい。次に、組立装置
８００を参照することにより、図６のもう１つの分解図
部分に移って説明すると、区画８０２Ｂ内に自動マニピ
ュレータ機構８０７が示されている。この機構の役割
は、容器の各種要素をつかむことである。この部分には
ロードロック装置８０８も示されているが、以下、これ
を積込みロードロック装置と呼ぶ。これは、組立装置８
００の重要部分なので、比較的複雑な機構が設けられて
いる。ロードロック装置は、まず、マニピュレータ機構
８０７と共同して容器の各種要素を組み立てる。次に、
この装置は、組み立てられた容器を加圧できるようにな
っている。最後に、この装置は、積込みロードロック装
置８０８からベイ外コンベア４０２のＩＮステーション
（図示せず）に容器を放出する前に、ＦＣＳのホスト・
コンピュータのために容器／ウェーハを識別する役割も
果たす。そのため、ロードロック装置８０８には、キャ
ビネット８０１の区画８０２Ｂの内部空間と、ＩＮステ
ーションのすぐ上にある外部環境との間の連絡を可能に
するための移送開口部が設けられている。最後に、ウェ
ーハの方向付けと、ウェーハ上に記載されている情報の
読取りを行うことができるウェーハ方向付け／識別装置
８０９も示されている。組立装置８００では、キャビネ
ット８０１の右側、すなわち、側壁８０１Ｂ上に、入力
ロードロック装置８１０というもう１つのロードロック
装置が取り付けられている。この装置の構造は、積込み
ロードロック装置８０８ほど複雑ではない。外部環境
（操作員が立っている場所）と、作業テーブル８０６の
すぐ上にあるキャビネット８０１の区画８０２Ａの内部
空間との間の連絡を可能にするための移送開口部が同じ
ように設けられている。操作員はこの入力ロードロック
装置を使用して、容器の各種要素をキャビネット８０１
の区画８０２Ａの内部に投入し、そこで前記作業テーブ
ル上に各種要素を乗せることができる。前述の通り、容
器を形成する各種要素はただちに使用できるわけではな
く、真空密閉プラスチック・ポケットに包んで供給され
ている。

【００４９】図６の分解装置８００'では、出力ロード
ロック装置８１０'が左側の側壁８０１'Ｄに取り付けら
れている。この装置は、区画８０２'Ｂで容器を分解し
た後で容器の各種要素を抜き取るために操作員が使用す
る。分解装置８００'の側壁８０１'Ｂには、積卸しロー
ドロック装置（図示せず）が取り付けられている。これ
は、ウェーハがその製造サイクルを完了したときに、ベ
イ外コンベア４０２のＯＵＴステーション（図示せず）
と区画８０２'Ｂとの間の連絡を可能にするものであ
る。このサイクルが終了すると、分解作業に回される前
の積卸し作業時に容器が拾い上げられる。組立装置／分
解装置のキャビネット構造の詳細については図７に関連
して示すが、同図は、組立装置８００の実施例の背面図
である。

【００５０】次に図７に移って説明するが、入力ロード
ロック装置８１０は基本的に、その前面および背面に２
つの移送開口部を設けた側壁８０１Ｂ（図示せず）に取
り付けられた箱形のケーシング８１１で構成されてい
る。これらの移送開口部は、外部環境と区画８０２Ａの
内部空間との間の連絡を確立するものである。これらの
移送開口部は、手作業で制御されるそれぞれのアクチュ
エータ８１３Ａおよび８１３Ｂの制御下で、ドア８１２
Ａおよび８１２Ｂによってそれぞれ閉じられる。入力ロ
ードロック装置８１０内には、清浄な空気流を吹き付け
て、各種要素を包むプラスチック・ポケットに付着して
いる可能性のあるダストを吹き払うための送風機（図示
せず）と、ダストを取り除くための真空掃除機（図示せ
ず）が設けられている。送風機と真空掃除機は、入力ロ
ードロック装置８１０にコンポーネントが投入されると
ただちに作動する。入力ロードロック装置８１０は、容
器組立作業に必要な各種要素を、操作員が立っている外
部環境から、組立装置８００の内部空間まで移送できる
ように設計されている。前述の通り、これらの要素は、
少なくとも１つの複数ウェーハ・ホルダ１３０'と、十
分な数のカセット・リザーバ１２３および単一ウェーハ
・ホルダ１３０とを含む。プラスチック・ポケットは、
すべてキャビネット８０１内部で操作員によって取り除
かれる。図７から明らかなように、エレベータ構造８０
４は、それぞれの要素に１つずつ対応している３つの独
立した垂直エレベータ８０４Ａ〜８０４Ｃで構成されて
いる。カセット・リザーバおよび単一ウェーハ・ホルダ
の数は、複数ウェーハ・ホルダ１３０'によって運ばれ
る組立対象ウェーハの数に対応する。それぞれのエレベ
ータは、生産シミュレーション、複数ウェーハ・ホルダ
の容量などが要求する数のサポート・ステーションまた
はビン（全体を参照番号８１５で示す）を支持するチュ
ーブ８１４でできたステンレス・スチール・フレームで
構成されている。それぞれのエレベータは特定の要素の
取扱い専用なので、その要素に対応したものになってい
る。また、ビンは、要素のサイズに応じてビン同士の間
に適切な間隔をあけて、縦に重ねられている。中央エレ
ベータ８０４Ｂのビン８１５Ｂ同士の間隔は、カセット
・リザーバ１２３を収容できる大きさになっており、右
端のエレベータ８０４Ｃのビン８１５Ｃ同士の間隔は、
単一ウェーハ・ホルダ１３０を収容できる大きさになっ
ている。例示のため、複数ウェーハ・ホルダ１３０'を
支持するビン８１５Ａは図７に１つだけ示されている。
ただし、供給業者から納入されるウェーハの直径が大き
い（たとえば、３０ｃｍ）場合は、エレベータ８０４Ａ
を改造する必要があるかもしれない。ビン８１５Ａは不
要かもしれないが、（図３に示した複数ウェーハ・ホル
ダ１３０'のスロットのように）ウェーハを収容するた
めにチューブ８１４の内面にスロットを設けてもよい。
エレベータ８０４Ｂおよび８０４Ｃの段差は、それぞれ
の間隔によって決まる。これに対して、エレベータ８０
４Ａの段差は、複数ウェーハ・ホルダ１３０'内の２枚
のウェーハ間の間隔になる。一方、各列のビンには、そ
れぞれの要素を中心に置いて安全に保持するための適切
な手段が設けられている。たとえば、カセット・リザー
バ１２３用のレセプタクルであるビン８１５Ｂには、ピ
ン８１６ａおよび８１６ｂが設けられている。操作員が
２つの重なっている隣接ビン８１５Ｂの間にカセット・
リザーバをスライド式にはめ込んで、カセット・リザー
バの穴１１５Ａおよび１１５Ｂが前記ピン８１６ａおよ
び８１６ｂに対して正しく位置合わせされ、心出しされ
るようにしたら、カセット・リザーバを降ろして、その
ビン上にカセット・リザーバを固定する。同様に、複数
ウェーハ・ホルダ１３０'および単一ウェーハ・ホルダ
１３０も、適切な手段を使用して正しく挿入し、それぞ
れのビン上に固定される。たとえば、複数ウェーハ・ホ
ルダ１３０'は、ケーシング底部の外面に設けた３つの
下部パッド（図１の単一ウェーハ・ホルダの場合は参照
番号１３６ａ〜１３６ｃ）に対応するへこみをビン８１
５Ａに設けることで固定することができる。３つのエレ
ベータは、図７に示す典型的な壁状構成になるように隣
接配置されている。また、作業テーブル８０６は、後で
説明するように、必要な何らかの手作業を操作員が行え
るようにするものである。

【００５１】自動マニピュレータ機構８０７は、基本的
に、ＸＹステージによって支持され、Ｚ方向にも移動可
能な回転ハンドラ・ツール８１７で構成されている。こ
の回転ハンドラ・ツールは、２本のレール８１９ａおよ
び８１９ｂに沿ってＸ方向に移動可能なカートまたはテ
ーブル８１８を含む。カート８１８は、２本のレール８
２１ａおよび８２１ｂに沿ってＹ方向に移動可能なもう
１つのカート８２０を支持している。回転ハンドラ・ツ
ール８１７は、基本的に、３種類の移送ハンドラ８２２
Ａ〜８２２Ｃを備え、回転可能で、Ｚ方向に移動可能な
回転ヘッド８２２で構成されている。これらの移送ハン
ドラは互いに１２０°の角度に配置され、各ハンドラ
は、それぞれの要素、すなわち、ウェーハ、カセット・
リザーバ、および単一ウェーハ・ホルダを安全かつ正確
に扱えるようになっている。

【００５２】図７は、ＩＮステーション４０２−Ｉに放
出する前の積込み作業時に容器１００を形成する各種要
素を内部で組み立てられるように設計された積込みロー
ドロック装置８０８も示している。積込み／積卸しロー
ドロック装置８０８は、基本的に、それぞれのドア８２
５Ａおよび８２５Ｂによって閉じられる前面および背面
移送開口部８２４Ａおよび８２４Ｂが設けられた箱形の
ケーシング８２３で構成されている。これらのドアは、
ホスト・コンピュータの制御下でジャッキ８２６Ａおよ
び８２６Ｂによって自動的に作動する。ケーシングはさ
らにモータ８２７を含むが、その役割については後で説
明する。最後に、図７には、方向付け装置８２８および
読取り装置８２９（おそらく書込み装置も含む）を含む
ウェーハ方向付け／識別装置８０９も示されている。回
転ハンドラ・ツール８１７および積込み／積卸しロード
ロック装置８０８の詳細な構造については、図８に関連
して説明するが、同図は一部分解した図７の拡大図であ
る。

【００５３】次に図８に移って説明すると、移送ハンド
ラ８２２Ａは、ウェーハを優しく扱うために汚染を発生
しないプラスチック・パッドが設けられた、標準的な真
空作動のフォーク状グリッパ８２３で構成されている。
移送ハンドラ８２２Ｂは、カセット・リザーバ１２３の
対応するピン１１５Ａおよび１１５Ｂ（図１を参照）を
受け入れるようになっている２つの穴８３１ａおよび８
３１ｂが設けられたプレート８３０と、パイプ８３３ａ
および８３３ｂを介して真空源に接続され、必要なとき
はいつでもカセット・リザーバをしっかり保持するため
の吸引装置８３２とで構成されている。最後の移送ハン
ドラ８２２Ｃは、真空作動のパドル８３４と、単一ウェ
ーハ・ホルダのアクセス開口部に挿入できるようになっ
ているリップ８３６ａおよび８３６ｂに一体形成された
２つの側面スラスト８３５ａおよび８３５ｂとを含む。
リップには、分解作業時にカセット・リザーバから単一
ウェーハ・ホルダを抜き取りやすくするための取外し手
段８３７ａおよび８３７ｂが取り付けられている。この
取外し手段は、横方向に移動可能な、固いプラスチック
製のＬ形スライドで構成されている。取外し手段８３７
ａおよび８３７ｂをスライドさせて対応する弾性タブ１
４０ａおよび１４０ｂを曲げるのに必要な各種の動き
は、図１の拡大図から理解できるだろう。図８では、積
込みロードロック装置８０８の内部も示している。装置
の前面および背面には２本の心出しレール８３８ａおよ
び８３８ｂが取り付けられている。このレールは、容器
１００の溝状の位置決めガイド１１３Ａおよび１１３Ｂ
に対応するもので、ロードロック装置８０８内部の中心
に容器を配置するのに使用する。２本のタイミング・ベ
ルト８３９ａおよび８３９ｂは、モータ・シャフト８４
０、アイドリング・シャフト８４１、ギア８４２ａおよ
び８４２ｂ、ならびにプーリ８４３ａおよび８４３ｂを
介してモータ８２７によって駆動される。タイミング・
ベルトの目的は、組み立てた容器１００を出力移送開口
部８４９Ｂを通って移動させることである。そのため、
タイミング・ベルト８３９ａおよび８３９ｂには、それ
ぞれフィンガ８４４ａおよび８４４ｂが設けられてい
る。アクチュエータ装置８４５は、標準通り、シリンダ
とピストン８４６によって形成されたジャッキで構成さ
れている。２つのボタンまたはピン８４８ａおよび８４
８ｂを有する金属プレート８４７（図８に示すものより
大きい）がピストンに固定されている。ボタン８４８ａ
および８４８ｂは、カセット・リザーバ１２３の底部外
面に形成された対応する穴１１５Ａおよび１１５Ｂ（図
１を参照）にはめ込まれる。金属プレート８４７には、
制御された真空源（図示せず）に接続された真空パッド
８４９ａおよび８４９ｂが設けられている。アクチュエ
ータ装置８４５は、金属プレート８４７を垂直方向であ
るＺ方向に上下に動かすものである。積込みロードロッ
ク装置８０８は、ホスト・コンピュータの制御下で作動
される２つの小さいジャッキ８５０ａおよび８５０ｂを
さらに含むが、これらのジャッキの役割は、単一ウェー
ハ・ホルダ１３０とウェーハ１３８を内部に挿入する前
にカセット・リザーバのカバー１２４のベアリング１２
８ａおよび１２８ｂを押すことによってカバー１２４を
開くことである。そのため、ジャッキ８５０ａおよび８
５０ｂのそれぞれのピストンの終端には、スキッド状の
小片８５１ａおよび８５１ｂが付いており、その輪郭は
ベアリング１２８ａおよび１２８ｂ（図１）に必要な動
きを提供できるようになっている。このような小片によ
るハンマ状の終端部分の具体例を、図８の部分拡大図の
一方に示す。また、積込みロードロック装置８０８は、
ノズル８５３、シリンダ８５４、およびホース８５５で
構成された格納式ガス供給システム８５２も含む。最後
に、積込みロードロック装置８０８は、後部ドア８２５
Ｂの背面に取り付けられた識別システム８５６を含んで
いる。

【００５４】キャビネット８０１および８０１'と関連
機構はこのようにほぼ同一であるので、ロードロック装
置とそれに関連する移送開口部だけが対称的な位置に実
現されている。また、入力ロードロック装置８１０に実
現された送風機と真空掃除機はもはや不要なので、出力
ロードロック装置８１０'は入力ロードロック装置８１
０とは異なる構造でもよい。組立装置８００および分解
装置８００'は、平均的な清浄度の部屋（この例では、
清浄なミニ環境を形成するには、キャビネット８０１上
に送風機と高純度フィルタが必要である）またはクリー
ン・ルームのいずれかに配置される。

【００５５】一般的な組立作業については、図６ないし
図８に関連して説明する。

【００５６】ここでは、すべてのビンに要素が乗ってい
ないものと想定する。したがって、予備ステップは、各
種ビンにそれぞれの要素を乗せることになる。まず、操
作員は入力ロードロック装置８１０の前部ドア８１２Ａ
を開け（後部ドア８１２Ｂは閉じられている）、複数の
ウェーハを収容した複数ウェーハ・ホルダ１３０'を投
入し、前部ドア８１２Ａを閉じる。前述の通り、複数ウ
ェーハ・ホルダ１３０'は通常、輸送用の箱に収納さ
れ、その箱は真空密閉のプラスチック・ポケットに包ま
れている。このプラスチック・ポケットは、ガス抜きお
よびＥＳＤ効果を排除する特殊な材料でできている。ド
ア８１２Ａを開けたらただちに送風機を作動して、プラ
スチック・ポケットに付着している可能性のある汚れを
洗い落とすようにすることが好ましい。次に、操作員は
送風機を停止し、後部ドア８１２Ｂを開け、プラスチッ
クで包んだ輸送用の箱を操作グローブ８０５でつかみ、
それを作業テーブル８０６に乗せる。次に、プラスチッ
ク・ポケットを開梱するが、プラスチック・ポケットは
作業テーブル８０６に設けられた穴（図示せず）から投
げ捨てられ、くず入れ（図示せず）に回収される。使用
済みのプラスチック・ポケットをすべて回収するこのく
ず入れは、側壁８０１Ａに設けたドア（図示せず）から
アクセスできる。輸送用の箱も、前記の穴から取り除
く。最後に、操作員は、エレベータ８０４Ａの空いてい
るビン８１５Ａに複数ウェーハ・ホルダ１３０'を挿入
する（図７にはビン８１５Ａは１つしか示されていな
い）。複数の複数ウェーハ・ホルダが必要な場合はこの
手順を繰り返すことができるが、その場合、エレベータ
８０４Ａには十分な数のビン８１５Ａが用意されている
はずである。３つのエレベータが十分いっぱいになるま
で、ビン８１５Ｂおよび８１５Ｃに乗せる残りの要素に
ついて同じ作業を繰り返す。空のビンが正面に来るよう
に操作員が指令を出すと、それぞれのエレベータは１段
ずつ上昇する。たとえば、操作員は、キャビネットの底
部にあるペダルを踏んで、必要な動きを自動的に指示す
る。

【００５７】組立装置のそれぞれのビンに各種要素が保
管された後、上記の３種類の作業を（１）それぞれのタ
イプの容器要素を１つずつつかむステップ、（２）これ
らの要素を組み立てて組立済み容器を作成するステッ
プ、（３）容器を加圧するステップ、（４）ＦＣＳのホ
スト・コンピュータ内のウェーハ／容器データを初期設
定するステップ、最後に（５）ベイ外コンベアのＩＮス
テーションに組立済み加圧容器を積み込むステップの諸
ステップで構成してもよい。

【００５８】ここで、上記の一連のステップについて詳
しく説明する。まず、回転ハンドラ・ツール８２２Ｂを
エレベータ８０４Ｂのビン８１５Ｂの正面に配置するた
めにヘッド８２２を回転させる。ヘッド８２２はＺ軸上
の「上」の位置にあるので、ハンドラ８２２Ｂの上昇
は、カセット・リザーバの上部と、捕捉対象のカセット
・リザーバのすぐ上にあるビンの底部との間隔に対応す
るようになる。ヘッド８２２がエレベータ８０４Ｂの正
面に来て、上記間隔に面するまで、レール８１９ａおよ
び８１９ｂ上でカート８１８をＸ方向に移動させる。同
時に、ハンドラ８２２Ｂのプレート８３０がカセット・
リザーバの上に来て、穴８３１ａおよび８３１ｂ（図
８）がカセット・リザーバ１２３のピン１１６Ａおよび
１１６Ｂの位置に合うまで、レール８２１ａおよび８２
１ｂ上でカート８２０をＹ方向に移動させる。ここで、
ヘッド８２２に対して下降指令を出し、吸引装置８３２
を作動してカセット・リザーバを吸引する。カセット・
リザーバをつかむと、ヘッド８２２が「上」の位置に上
昇し、ピン８１６ａおよび８１６ｂからカセット・リザ
ーバを解放する。カート８２０が後方に移動し、カート
８１８が前方に移動する間に、ヘッド８２２は９０°回
転し、カセット・リザーバを積込みロードロック装置８
０８のドア８２５Ａの正面に向け、ドアから間隔をあけ
た位置に配置する。ドア８２５Ａが開き、カート８１８
がＸ方向に作動するので、カセット・リザーバは移送開
口部８２４Ａを通ってドア８２５Ａから適切な距離まで
投入され、位置合わせが完全になるように心出しレール
８３８ａおよび８３８ｂ上に正しく配置される。ヘッド
８２２の下降運動によってカセット・リザーバが前記心
出しレール８３８ａおよび８３８ｂ上に静かに降ろされ
る。その後（または同時に）、プレート８４７がカセッ
ト・リザーバの底部に接触して、ピン８４８ａおよび８
４８ｂがカセット・リザーバ１２３の穴１１５Ａおよび
１１５Ｂにはめ込まれるまで、アクチュエータ装置８４
５によってアクチュエータ・ピストン８４６が「上」方
向に押し上げられる。次に吸引パッド８３２を空中に向
けることでカセット・リザーバを放出し、プレート８４
７の２つの真空パッド８４９ａおよび８４９ｂはカセッ
ト・リザーバを吸引するように動作させる。これで、カ
セット・リザーバは、ピン８４８ａおよび８４８ｂによ
る締付けと、真空パッド８４９ａおよび８４９ｂによる
吸引効果との合成作用によって、レール８３８ａおよび
８３８ｂ上に保持される。２つの小さいジャッキ８５０
ａおよび８５０ｂを作動してカバー１２４のベアリング
１２８ａおよび１２８ｂを押し上げ、カバーを開ける。
ヘッド８２２を「上」の位置にしてプレート８３０の穴
８３１ａおよび８３１ｂをピン１１６Ａおよび１１６Ｂ
から解放し、カート８１８をＸ方向に後退させる。マニ
ピュレータ機構８０７は、上記の処理を繰り返し、単一
ウェーハ・ホルダとウェーハをこの順序で対応するグリ
ッパを使って連続挿入できる状態になっている。１つの
要素をつかむたびに、対応するエレベータが１段上昇
し、別の要素を自動マニピュレータ機構８０７に渡す。
単一ウェーハ・ホルダ１３０をつかみ、カセット・リザ
ーバ内部に挿入し、その中に固定する。最後にウェーハ
１３８を拾い上げ、方向付け装置８２８に乗せてから、
データの読取りのために正しく識別装置８２９に渡し、
単一ウェーハ・ホルダの内部空間に挿入する。ウェーハ
の識別データはホスト・コンピュータに送られる。これ
で、容器を構成する各種要素がすべて組み立てられてい
る。容器のドア１２４はまだ開いているが、カセット・
リザーバが投入され固定されると、ただちに格納式供給
システム８５２のノズル８５３が容器のガス噴射弁手段
１２９のクイック・コネクトに挿入され、約０．３５ｍ
／ｓの超高純度の中性ガス流が内部に供給されて、保護
環境にウェーハを収納することに留意されたい。ヘッド
８２２は後退し、ジャッキ８５０ａおよび８５０ｂが制
御方式で起動され、スキッド状の小片８５１ａおよび８
５１ｂの作用を受けて容器のドア１２４を円滑に閉じ
る。次に、ジャッキ８２６Ａを起動することで、前部ド
ア８２５Ａが閉じる。これで、容器を構成するすべての
要素が組み立てられ、その内部空間が加圧され、容器の
データが識別装置８５６によって読み取られるので、ウ
ェーハの製造サイクルを初期設定するために最終的なウ
ェーハ／容器のデータがホスト・コンピュータに入力さ
れる。最後に、組立加圧容器はコンベア４０２のＩＮス
テーション４０２−Ｉに放出できる状態になっている。

【００５９】ここでは、積込みの最終ステップについて
詳しく説明する。ＦＣＳが容器１００をＩＮステーショ
ン４０２−Ｉに放出するための指令を出すと、ノズル８
５３が切断され、後部ドア８２５Ｂが開く。後部ドア８
２５Ｂが開くと、ただちにガス供給システム８５２が起
動され、積込みロードロック装置８０８の内部空間内に
わずかな圧力超過状態を作り、内部に汚染物質が侵入で
きないようにする。同時に、ピン８４８ａおよび８４８
ｂを引っ込めるために金属プレート８４７が下降すると
ともに、パッド８４９ａおよび８４９ｂに加えた真空が
切断され、モータ８２７に電源が投入される。タイミン
グ・ベルト８３８ａおよび８３８ｂを起動すると、それ
ぞれのフィンガ８４４ａおよび８４４ｂが容器１００を
コンベア４０２のＩＮステーション４０２−Ｉに押し込
む。容器１００が放出されると、ジャッキ８２６Ｂを起
動することで後部ドア８２５Ｂが閉じる。容器１００が
ＩＮステーション４０２−Ｉに放出されると、ただちに
別の組立作業を行うことができる。

【００６０】ウェーハが製造サイクルの最後のステップ
を終了すると、ＦＣＳは容器１００をコンベア４０２の
ＯＵＴステーション４０２−Ｏに送って積み降ろすため
の指令を出す。組立装置８００に保管されているのと同
じ容量の空の複数ウェーハ・ホルダを支持しているビン
８１５'Ａを除く、分解装置８００'のすべてのビンは空
き状態になっている。ＦＣＳの要求に応じて、容器は、
すでに開いていた後部ドア８２５'Ｂを通って積卸しロ
ードロック装置８０８'の内部空間にレバー（図示せ
ず）によって押し込まれる。次に、後部ドア８２５'Ｂ
が閉じ、容器の各種要素を自動的に抜き取るために容器
の分解作業が行われる。この分解作業は、基本的に、前
記組立作業の逆のステップで構成される。まず、ウェー
ハをつかんで、前記の空の複数ウェーハ・ホルダに保管
する。次に、上記と同じ取外し手段を使って単一ウェー
ハ・ホルダを抜き取る。最後に、カセット・リザーバも
つかむ。カセット・リザーバと単一ウェーハ・ホルダは
エレベータ８０４'のそれぞれのビン８１５'Ｂおよび８
１５'Ｃに保管する。圧抜きステップは不要なので、積
卸しロードロック装置８０８'にはガス供給システム８
５２が設けられていないという点が積込みロードロック
装置８０８とは異なっていることに留意されたい。複数
ウェーハ・ホルダ１３０'がいっぱいになると、操作員
は操作グローブ８０５'を使ってそのホルダをプラスチ
ック・ポケットで包む。次に、操作員は出力ロードロッ
ク装置８１０'を介して分解装置８００'からプラスチッ
ク・ポケットを抜き取る。これで、ホルダに収容されて
いる処理済みウェーハは、チップ試験、ダイシング、ピ
ッキングなどの製造ライン外の追加の処理ステップ（あ
る場合）に回せる状態になる。同様に、カセット・リザ
ーバと単一ウェーハ・ホルダは、後で洗浄するために操
作員がくず入れに回収する。

【００６１】当然のことながら、ＦＣＳ制御下で製造ラ
インを完全自動操業するには、今後、処理装置は必要な
すべてのデータ／情報をＦＣＳが使用できる形式で提供
でき、しかも反対にそのデータ／情報に応答できるよう
にならなければならない。このようなデータとしては、
ウェーハ処理中に収集するパラメトリック処理データ、
装置可用性データ（停止中、ウェーハ待ち、処理完了、
処理中など）、現場制御データ、セットアップ・データ
などがある。

【００６２】これ以外に必要なのは、アイドル時間を除
去するかまたは少なくとも大幅に削減するため、ＣＦＭ
概念に準拠するため、および最後に「定時」管理モード
で操業するための動的に制御された動きである。ＦＣＳ
は、工場内のウェーハ、装置類、液体類など、すべての
介在物の活動記録識別データおよび状況を把握する必要
がある。ＦＣＳは、可用性およびウェーハ処理スケジュ
ールに基づいて、正確な時間に容器をコンベアに移動
し、さらにウェーハを処理するために各種装置まで移動
する。ＦＣＳは特性がリアル・タイムのものでなければ
ならず、歩留まりを下げる主な原因である処理エラーを
防止するために人間の介入なしで動作するものでなけれ
ばならない。処理対象のウェーハを待って装置が長期間
休止状態になったり、処理後にウェーハが装置から取り
除かれていないような状況は、製造時の連続作業の流れ
の効率を損なう原因になる。自律リアルタイム自動化Ｆ
ＣＳを達成するには、このような情報をすべて電子的に
捕捉しなければならない。

【００６３】図５のＣＯＡＳＴ製造ライン１５を本発明
の組立／分解装置で実現すると、この製造ラインは、未
処理ウェーハ段階である最初から完全に自動化されコン
ピュータ化される。しかも、ＦＣＳの識別および初期設
定は、組立装置８００によってウェーハがコンベアに積
み込まれるとただちに完了する。各容器には識別タグが
設けられ、コンベアには適切な読取り装置が正しく設置
されているので、容器／ウェーハの物理的な位置および
状況はいつでも決定される。その結果、コンベアで輸送
されているか、発送装置に保管されているか、処理装置
で処理されているかにかかわらず、容器はＦＣＳによっ
て永続的に追跡され識別される。新規の容器は、ウェー
ハ・データを直接識別して読み取るのに十分適している
ことに留意されたい。

【００６４】ＣＯＡＳＴ概念の応用の可能性 まず、主な応用例は明らかに半導体デバイス製造に見ら
れるが、上記のチップ製造だけでなく、この業界で広範
囲に使用される未処理ウェーハ、フォトマスク、レチク
ルなどの製造および取扱いにも見られる。また、ＣＯＡ
ＳＴ概念は、セラミック基板、オーディオ用またはＲＯ
Ｍ用コンパクト・ディスク（ＣＤ）、磁気ディスクな
ど、その他の技術分野でも明白かつ直接的な応用例が可
能である。

【００６５】より一般的には、新規の加圧密閉式可搬容
器、新規の加圧インタフェース装置、ガス配給システム
を備えた新規の発送装置、最後に、それから派生した新
規の完全に自動化されコンピュータ化されたコンベア・
ベースの製造ラインは、汚染のない加工物製造が要求さ
れるところであればどこでも応用できることは言うまで
もない。言い換えれば、大規模なクリーン・ルーム設備
や莫大な関連投資を必要とせず、超清浄設備に適した条
件下での加工物の製造が必要な分野である。たとえば、
医薬品、食品、薬品などを製造するためにＣＯＡＳＴ概
念を拡張し、遺伝子工学、ウイルス学などの分野にその
概念を使用することも可能である。

【００６６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００６７】（１）ＣＯＡＳＴ容器（１００）の重要要
素、すなわちカセット・リザーバ（１２３）と単一ウェ
ーハ・ホルダ（１３０）と半導体ウェーハ（１３８）を
自動的に組み立て、製造ライン（１５）のコンベア（４
０２）に放出する前に組立済み容器を加圧するための、
平均的な清浄度の部屋で動作可能な組立装置（８００）
において、少なくとも１つの区画（８０２）を画定する
前面壁と後部壁と２つの側壁とを含むキャビネット（８
０１）と、キャビネット内部に取り付けられ、各種のビ
ン（８１５）を備え、それぞれのビンが適切にサポート
するために上記の要素の１つのタイプに対応している垂
直ストッカ手段（８０４）と、前記要素を外側からキャ
ビネット内に投入するための入力ロードロック手段（８
１０）と、前記要素をキャビネット内部で操作し、特
に、前記要素を前記ストッカ手段のそれぞれのビンに正
確に入れるための操作手段（８０５）と、キャビネット
内部に取り付けられ、前記コンベアの付近でキャビネッ
トの外側とのインタフェースを取る積込みロードロック
機構（８０８）と、キャビネット内部にあって、それぞ
れのタイプの要素を前記ストッカ手段のそれぞれのビン
から上記の順序で１つずつつかみ、自動組立のために前
記積込みロードロック機構と協働し、最終的に前記積込
みロードロック機構内で組立済み容器を作成するための
自動マニピュレータ機構（８０７）と、前記積込みロー
ドロック機構に接続され、組立容器を加圧できるように
なっている超高純度の圧縮中性ガス供給手段（８５２）
と、前記積込みロードロック機構の内部から前記コンベ
アのＩＮステーション（４０２−Ｉ）まで組立済み加圧
容器を輸送するための輸送機構（８２７、８３９）と、
外部環境よりいくらか圧力が高い清浄なミニ環境を作る
ためにキャビネットの上部から底部まで清浄な空気を吹
き付けるための空気循環手段とを含む組立装置。 （２）前記空気循環手段が、キャビネットの天井に格納
された送風機アセンブリと、フィルタと、湿度制御手段
とを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の組立装
置。 （３）前記ウェーハに記録された識別データを読み取る
ために、キャビネット内部にウェーハ方向付け識別手段
（８０９）をさらに含むことを特徴とする、上記（１）
または（２）に記載の組立装置。 （４）前記識別手段が、前記ウェーハに書き込むための
手段をさらに含むことを特徴とする、上記（３）に記載
の組立装置。 （５）キャビネットの内部空間に投入されたときに前記
要素を支持するための作業テーブル（８０６）をさらに
含むことを特徴とする、上記（１）ないし（４）のいず
れかに記載の組立装置。 （６）前記操作手段が、前記作業テーブル上で操作員が
前記要素を扱えるようにするための複数の操作グローブ
を含むことを特徴とする、上記（５）に記載の組立装
置。 （７）前記ストッカが３つのエレベータ（８０４Ａ、８
０４Ｂ、８０４Ｃ）を含み、そのそれぞれに上下に重ね
られた複数のビンを備え、そのビンの間隔およびデザイ
ンが１種類の要素に対応していることを特徴とする、上
記（１）ないし（６）のいずれかに記載の組立装置。 （８）前記エレベータを、操作員の制御下で段階的に下
方向または上方向に移動できることを特徴とする、上記
（７）に記載の組立装置。 （９）前記垂直ストッカと共同して、キャビネット内部
に２つの区画（８０２Ａおよび８０２Ｂ）を画定する仕
切り壁をさらに含むことを特徴とする、上記（１）ない
し（８）のいずれかに記載の組立装置。 （１０）前記積込みロードロック機構が、処理の初期設
定のために製造ラインを制御するホスト・コンピュータ
との連絡手段をさらに含むことを特徴とする、上記
（１）ないし（９）のいずれかに記載の組立装置。 （１１）前記マニピュレータ機構が、基本的に、Ｘ、
Ｙ、およびＺの各方向に移動可能で、複数のハンドリン
グ・グリッパ（８２２Ａ、８２２Ｂ、８２２Ｃ）を備え
る回転ヘッド（８２２）を含み、それぞれのハンドリン
グ・グリッパが、要素を安全につかんで扱えるようにな
っていることを特徴とする、上記（１）ないし（１０）
のいずれかに記載の組立装置。 （１２）製造ライン（１５）のコンベア（４０２）に乗
っている加圧組立ＣＯＡＳＴ容器（１００）をその重要
要素、すなわち半導体ウェーハ（１３８）とカセット・
リザーバ（１２３）と単一ウェーハ・ホルダ（１３０）
に自動的に分解するための、平均的な清浄度の部屋で動
作可能な分解装置（８００'）において、少なくとも１
つの区画（８０２'）を画定する前面壁と後部壁と２つ
の側壁とを含むキャビネット（８０１'）と、前記コン
ベアの付近でキャビネットの外部とのインタフェースを
取り、前記コンベアのＩＮステーション（４０２−Ｉ）
からその内部に組立済み加圧容器を輸送するための輸送
機構（８２７'、８３９'）を備える積卸しロードロック
機構（８０８'）と、キャビネット内部に取り付けら
れ、各種のビン（８１５'）を備え、それぞれのビンが
適切にサポートするために上記の要素の１つのタイプに
対応している垂直ストッカ手段（８０４'）と、キャビ
ネット内部にあって、前記容器を自動的に分解するため
に前記積卸しロードロック機構と協働し、ストッカ手段
のそれぞれのビンに乗せる前に上記の順序でそれぞれの
タイプの要素を１つずつ連続してつかむようになってい
る自動マニピュレータ機構（８０７'）と、前記要素を
キャビネット内部で操作し、特に、前記要素を前記スト
ッカ手段のそれぞれのビンから取り除くための操作手段
（８０５）と、外部環境よりいくらか圧力が高い清浄な
ミニ環境を作るためにキャビネットの上部から底部まで
清浄な空気を吹き付けるための空気循環手段と、前記要
素をキャビネットの内部から抜き取るための出力ロード
ロック手段（８１０'）とを含む分解装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＯＡＳＴ概念による容器の基本要素、すなわ
ち、カセット・リザーバ、ウェーハ・ホルダ、およびウ
ェーハの概略分解斜視図である。

【図２】図１のカセット・リザーバが複数のウェーハを
収容できるようになっている場合を示す図である。

【図３】図１のウェーハ・ホルダが複数のウェーハを収
容できるようになっている場合を示す図である。

【図４】ＣＯＡＳＴ概念による３つの革新的基本構成要
素、すなわち、加圧密閉式可搬容器、加圧インタフェー
ス装置、および、標準のインテリジェント・フレキシブ
ル・ベイ内／ベイ外コンベア・システムおよびフロア・
コンピュータ・システム（ＦＣＳ）と統合して製造ライ
ンの一部を形成するガス配給システムを備えた発送装置
の概略斜視図である。

【図５】ＣＯＡＳＴ概念による、完全に自動化されコン
ピュータ化されたコンベア・ベースの製造ラインの一般
的な構成の概略を示す図である。

【図６】本発明の自動組立／分解装置の概略斜視図であ
る。

【図７】図６の自動組立装置の概略部分分解斜視図であ
る。

【図８】図７の自動マニピュレータおよび積込み／積卸
しロードロック装置の概略部分分解拡大図である。

【符号の説明】

１００ 容器 １２３ カセット・リザーバ １３０ 単一ウェーハ・ホルダ １３０' 複数ウェーハ・ホルダ １３８ ウェーハ ４０２ コンベア ４０２−Ｉ ＩＮステーション ８００ 組立装置 ８００' 分解装置 ８０１ 側壁 ８０２ 区画 ８０３ 仕切り壁 ８０４ エレベータ ８０５ 操作グローブ ８０６ 作業テーブル ８０７ 自動マニピュレータ機構 ８０８ 積込みロードロック装置 ８０８' 積卸しロードロック装置 ８０９ ウェーハ方向付け／識別装置 ８１０ 入力ロードロック装置 ８１０' 出力ロードロック装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＣＯＡＳＴ容器（１００）の重要要素、す
   なわちカセット・リザーバ（１２３）と単一ウェーハ・
   ホルダ（１３０）と半導体ウェーハ（１３８）を自動的
   に組み立て、製造ライン（１５）のコンベア（４０２）
   に放出する前に組立済み容器を加圧するための、平均的
   な清浄度の部屋で動作可能な組立装置（８００）におい
   て、 少なくとも１つの区画（８０２）を画定する前面壁と後
   部壁と２つの側壁とを含むキャビネット（８０１）と、 キャビネット内部に取り付けられ、各種のビン（８１
   ５）を備え、それぞれのビンが適切にサポートするため
   に上記の要素の１つのタイプに対応している垂直ストッ
   カ手段（８０４）と、 前記要素を外側からキャビネット内に投入するための入
   力ロードロック手段（８１０）と、 前記要素をキャビネット内部で操作し、特に、前記要素
   を前記ストッカ手段のそれぞれのビンに正確に入れるた
   めの操作手段（８０５）と、 キャビネット内部に取り付けられ、前記コンベアの付近
   でキャビネットの外側とのインタフェースを取る積込み
   ロードロック機構（８０８）と、 キャビネット内部にあって、それぞれのタイプの要素を
   前記ストッカ手段のそれぞれのビンから上記の順序で１
   つずつつかみ、自動組立のために前記積込みロードロッ
   ク機構と協働し、最終的に前記積込みロードロック機構
   内で組立済み容器を作成するための自動マニピュレータ
   機構（８０７）と、 前記積込みロードロック機構に接続され、組立容器を加
   圧できるようになっている超高純度の圧縮中性ガス供給
   手段（８５２）と、 前記積込みロードロック機構の内部から前記コンベアの
   ＩＮステーション（４０２−Ｉ）まで組立済み加圧容器
   を輸送するための輸送機構（８２７、８３９）と、 外部環境よりいくらか圧力が高い清浄なミニ環境を作る
   ためにキャビネットの上部から底部まで清浄な空気を吹
   き付けるための空気循環手段とを含む組立装置。
2. 【請求項２】前記空気循環手段が、キャビネットの天井
   に格納された送風機アセンブリと、フィルタと、湿度制
   御手段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の組
   立装置。
3. 【請求項３】前記ウェーハに記録された識別データを読
   み取るために、キャビネット内部にウェーハ方向付け識
   別手段（８０９）をさらに含むことを特徴とする、請求
   項１または２に記載の組立装置。
4. 【請求項４】前記識別手段が、前記ウェーハに書き込む
   ための手段をさらに含むことを特徴とする、請求項３に
   記載の組立装置。
5. 【請求項５】キャビネットの内部空間に投入されたとき
   に前記要素を支持するための作業テーブル（８０６）を
   さらに含むことを特徴とする、請求項１ないし４のいず
   れかに記載の組立装置。
6. 【請求項６】前記操作手段が、前記作業テーブル上で操
   作員が前記要素を扱えるようにするための複数の操作グ
   ローブを含むことを特徴とする、請求項５に記載の組立
   装置。
7. 【請求項７】前記ストッカが３つのエレベータ（８０４
   Ａ、８０４Ｂ、８０４Ｃ）を含み、そのそれぞれに上下
   に重ねられた複数のビンを備え、そのビンの間隔および
   デザインが１種類の要素に対応していることを特徴とす
   る、請求項１ないし６のいずれかに記載の組立装置。
8. 【請求項８】前記エレベータを、操作員の制御下で段階
   的に下方向または上方向に移動できることを特徴とす
   る、請求項７に記載の組立装置。
9. 【請求項９】前記垂直ストッカと共同して、キャビネッ
   ト内部に２つの区画（８０２Ａおよび８０２Ｂ）を画定
   する仕切り壁をさらに含むことを特徴とする、請求項１
   ないし８のいずれかに記載の組立装置。
10. 【請求項１０】前記積込みロードロック機構が、処理の
    初期設定のために製造ラインを制御するホスト・コンピ
    ュータとの連絡手段をさらに含むことを特徴とする、請
    求項１ないし９のいずれかに記載の組立装置。
11. 【請求項１１】前記マニピュレータ機構が、基本的に、
    Ｘ、Ｙ、およびＺの各方向に移動可能で、複数のハンド
    リング・グリッパ（８２２Ａ、８２２Ｂ、８２２Ｃ）を
    備える回転ヘッド（８２２）を含み、それぞれのハンド
    リング・グリッパが、要素を安全につかんで扱えるよう
    になっていることを特徴とする、請求項１ないし１０の
    いずれかに記載の組立装置。
12. 【請求項１２】製造ライン（１５）のコンベア（４０
    ２）に乗っている加圧組立ＣＯＡＳＴ容器（１００）を
    その重要要素、すなわち半導体ウェーハ（１３８）とカ
    セット・リザーバ（１２３）と単一ウェーハ・ホルダ
    （１３０）に自動的に分解するための、平均的な清浄度
    の部屋で動作可能な分解装置（８００'）において、 少なくとも１つの区画（８０２'）を画定する前面壁と
    後部壁と２つの側壁とを含むキャビネット（８０１'）
    と、 前記コンベアの付近でキャビネットの外部とのインタフ
    ェースを取り、前記コンベアのＩＮステーション（４０
    ２−Ｉ）からその内部に組立済み加圧容器を輸送するた
    めの輸送機構（８２７'、８３９'）を備える積卸しロー
    ドロック機構（８０８'）と、 キャビネット内部に取り付けられ、各種のビン（８１
    ５'）を備え、それぞれのビンが適切にサポートするた
    めに上記の要素の１つのタイプに対応している垂直スト
    ッカ手段（８０４'）と、 キャビネット内部にあって、前記容器を自動的に分解す
    るために前記積卸しロードロック機構と協働し、ストッ
    カ手段のそれぞれのビンに乗せる前に上記の順序でそれ
    ぞれのタイプの要素を１つずつ連続してつかむようにな
    っている自動マニピュレータ機構（８０７'）と、 前記要素をキャビネット内部で操作し、特に、前記要素
    を前記ストッカ手段のそれぞれのビンから取り除くため
    の操作手段（８０５）と、 外部環境よりいくらか圧力が高い清浄なミニ環境を作る
    ためにキャビネットの上部から底部まで清浄な空気を吹
    き付けるための空気循環手段と、 前記要素をキャビネットの内部から抜き取るための出力
    ロードロック手段（８１０'）とを含む分解装置。