JPH10175186A - 物体搬送装置及び方法 - Google Patents

物体搬送装置及び方法

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JPH10175186A
JPH10175186A JP9222909A JP22290997A JPH10175186A JP H10175186 A JPH10175186 A JP H10175186A JP 9222909 A JP9222909 A JP 9222909A JP 22290997 A JP22290997 A JP 22290997A JP H10175186 A JPH10175186 A JP H10175186A
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arm
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blade
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JP9222909A
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Tony Kroeker
クロッカー トニー
Ben Mooring
モーニング ベン
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/106—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with articulated links
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板等の物体を処理システムに搬送するロボ
ット組立体を提供する。 【解決手段】 ロボットリンク装置が、２つのモータに
よって駆動されるマルチプレーンマルチアームロボット
組立体に備えられる。１つの実施例においては、リンク
装置が、２つの磁気保持リングによって駆動される。別
の実施例においては、リンク装置が３つの磁気保持リン
グによって駆動され、そのうちの２つが同じモータに結
合される。両方の実施例が、基板のシャットル動作を可
能にし、搬送中にロボット組立体を回転させることな
く、ただ２つのモータの動作によって、一対の基板を選
択されたチャンバから取り出し、そこに挿入することが
できるシャットル動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路製造にお
ける物体搬送装置に関し、特にプロセスチャンバがアイ
ドリング状態にある時間を減らしつつ、プロセスシステ
ムに基板を搬送するマルチブレード、マルチプレーン(m
ulti-plane) ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の製造においてプロセスシステ
ム全体に基板を搬送するためにロボットを利用する利点
が確立された。現在の実践においては、多チャンバプロ
セスシステム内で装填ポートから種々のプロセスチャン
バに基板を動かすために、ロボットアームが用いられ
る。このロボットアームは基板を特定のプロセスチャン
バから回収し、別のプロセスのために基板を別のチャン
バに移す。基板の処理が終了すると、ロボットアームが
基板を装填ポートに戻し、別の基板が、処理するために
ロボットによってシステムに移される。典型的には、各
プロセスの実行中に複数の基板がこのように処理され、
一回のプロセスサイクル中に多くの基板がシステムをパ
スする。
【０００３】多チャンバプロセスシステムにおいて、そ
れぞれのチャンバで基板を同時に処理することによっ
て、システムの基板処理量を増加するのが望ましい。多
チャンバプロセスシステムにおいて用いられる典型的な
基板処理シーケンスでは、プロセスチャンバから基板を
取り除き、選択された場所に基板を保持し、それから新
しい基板を保持した場所から、最初の基板が取り除かれ
たプロセスチャンバに移す。このシーケンスはシステム
の用途を改善し、改善された処理量を提供するが、ロボ
ットアーム自身は、選択プロセスチャンバ内で基板を単
純に交換するために、かなりの反復動作を行わなければ
ならない。基板の処理効率を向上するために、同時に２
つの基板を処理する能力を有するロボットアームを設け
てもよい。例えば、このような１つのロボットが、支持
部の両端に２つのキャリヤアームを備え、この支持部は
ピボットの回りを回転する。１つのウェハが一方のアー
ム上に置かれ、他方のアームが第２のウェハを回収して
配置するために用いられてもよい。アームはそれから回
転して、保持されたウェハを望ましいように配置する。
第２アーム上のウェハを、第１のウェハが取り除かれた
位置に装填する位置に配置するためには、支持部を 180
°回転しなければならないため、上述した機構は、２つ
のアームが同時に同一プロセスチャンバに存在すること
を許容するものではなく、又、処理済ウェハが取り除か
れた後のプロセスチャンバに新しいウェハをすぐ入れる
こともできない。同様に、処理位置又は保持位置からウ
ェハを配置したり又は取り除いたりするために２つのア
ームを同時に使用することは、この構成では不可能であ
る。
【０００４】別のロボットの構成が２つの対向するアー
ムを有する中心ハブを備え、各アームがハブに対して回
転するように構成され、互いは弧状に固定されている。
ブレードがアームの自由端にリンクされ、ドライブが設
けられて、中心ハブから半径方向にブレードを延ばすた
めに互いに反対方向にアームを回転し、又、中心ハブの
回りでブレードの円運動を生じさせるために同じ方向に
アームを回転する。第２の対のアームが第１の対から反
対に延び、第２のブレードがその端部に接続するのが好
ましい。一方向のアームの逆回転は、第１アームを延ば
し、一方で第２アームを引っ込める。反対方向のアーム
の逆回転は、第１アームを引っ込め、第２アームを伸長
する。同方向にアームを同時に動かすと、ハブの回りの
円形又は楕円形の軌道をブレードがたどる。２つのブレ
ードを用いると処理量が増加するが、この装置は、処理
済ウェハをプロセスチャンバから回収しているときに、
同じチャンバに新しいウェハを同時に挿入することはで
きない。更に、第１ウェハが取り除かれた場所に装填す
る位置に第２アーム上のウェハを配置するために、この
支持部は 180°回転しなければならない。
【０００５】処理量をさらに大きくし、ウェハ搬送に伴
うチャンバのアイドリング時間を短くするために、別の
ロボットの構成が、同軸にある少なくとも上部ロボット
と下部ロボットとを有する２つのロボット組立体を備
え、それらは独立して、処理チャンバから第１ウェハを
取り除き、その同じ処理チャンバに新しいウェハを挿入
するように動作することができ、回転してその新しいウ
ェハを回収したりする必要はない。このような組立体の
１つが、1996年２月28日に出願され、Applied Material
s, Inc. に譲渡された米国特許出願第08/608,237号 "Mu
ltiple Independent Robot Assembly and Apparatus fo
r Processing and Transferring Semiconductor Wafer
s" に開示されている。上部ロボットは下部ロボットに
独立して作動し、一平面上の対向するデュアルブレード
ロボットと比較すると、処理量を改善し、ロボット組立
体のウェハ取扱能力を大きくする。上部ロボットは典型
的に下部ロボットの上方に重ねられ、２つのロボットは
同軸に配置されて、素早いウェハ搬送を可能にする。一
方のロボットは、単一ブレードロボットであってもデュ
アルブレードロボットであってもよい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２つの
ロボットの独立した動作を実現するためには、その組立
体は、少なくとも４つの磁気的又は機械的リンク装置
と、同数のドライブモータを必要とし、ｘ−ｙ平面にお
いてロボットブレードを動かす。従来のロボット組立体
と比較すると、このデュアルロボットの構成はかなり複
雑であり、製造コスト及び維持コストがかかり、さらに
典型的には搬送チャンバの上方及び下方に、より多くの
空間を必要とする。処理済基板をプロセスチャンバの外
に送り、新しい基板をそのプロセスチャンバに入れる順
次的な搬送を可能とする、独立した回転を行う上側及び
下側ブレードを利用することは、非常に優れた利点を有
する。例えば、典型的なプロセスチャンバは、第１ウェ
ハがチャンバから取り除かれ、ロボット組立体が回転し
て第２のウェハをチャンバに挿入するまでの時間周期の
間、アイドリング状態になる。シャットル(shuttle) 動
作を行うことのできるデュアルプレーン(dual plane)ブ
レードは、チャンバが動作しない時間を大幅に低減す
る。さらに、ロボットが第１ウェハをチャンバの外に搬
送し、そのチャンバに第２ウェハを挿入する間にスリッ
トバルブが開いていなければならない時間も短くなる。
結果として、チャンバの処理量はかなり大きくなり、チ
ャンバの外部に存在する粒子がチャンバに入り込む時間
を大幅に短くすることができる。
【０００７】しかしながら、基板をプロセスシステムの
中で動かすことができ、最小数のモータで作動すること
ができるマルチプレーンロボットアームを有するロボッ
トに対するニーズも存在する。また、第１ウェハを除去
して第２ウェハを挿入する間のチャンバのアイドリング
時間を短くし、このシーケンスの間にスリットバルブが
開かれる必要がある時間を短くするロボットに関するニ
ーズも存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、物体を搬送す
る装置を提供する。この装置は、回転対称軸の回りで回
転可能な第１回転可能部材に結合される第１モータと、
回転対称軸の回りで回転可能な第２回転可能部材に結合
される第２モータと、互いに垂直方向に離間した複数の
ブレードと、第１及び第２回転可能部材の回転時にブレ
ードの調和した動きを可能とするリンク装置を備える。
１つの実施例において、ブレードの調和した動きは、同
時に伸長したり、引っ込んだりすることを含む。第１及
び第２回転可能部材は同一方向に回転するとブレードが
回転し、反対方向に回転すると、１つのブレードが伸長
し、他方のブレードが引っ込む。本発明は、多くの場所
の間に物体を搬送する装置を提供し、第１平面に位置す
る第１アーム組立体と、第２平面に位置する第２アーム
組立体と、各々のアーム組立体を作動するために第１及
び第２アーム組立体の両方に結合するドライブ部材とを
備える。第１及び第２アーム組立体は、２つのモータに
接続された２又は３の同軸に整列されたハブの回転によ
って作動される。
【０００９】本発明は、容器内の複数の場所の間で物体
を搬送する方法を提供し、第１平面を占めて回転軸の回
りの複数の場所に配置可能な物体支持部を有する第１物
体搬送組立体を提供し、第２平面を占めて回転軸の回り
の複数の場所に配置可能な物体支持部を有する第２物体
搬送組立体を提供し、回転軸の回りに第１及び第２物体
搬送組立体を同軸に配置し、ドライブ組立体を有する複
数のハブを回転することによって第１及び第２物体搬送
組立体を動かすステップを有する。本発明は、容器を通
って物体を搬送する装置であって、中心軸の回りに動く
ことができる第１ドライブアーム、中心軸の回りで動く
ことができる第２ドライブアーム、第１及び第２ドライ
ブアームに動作可能に接続された一対の支柱アーム、及
び一対の支柱アームに回転可能に結合された基板搬送ブ
レードとを備えた第１伸長可能アーム組立体と、中心軸
回りに動くことができる第３ドライブアーム、中心軸回
りに動くことができる第４ドライブアーム、第３及び第
４ドライブアームに動作可能に接続される一対の支柱ア
ーム、及び一対の支柱アームに回転可能に結合された基
板搬送ブレードとを備えた第２伸長可能アーム組立体
と、第１及び第２伸長可能アーム組立体に結合して、ア
ーム組立体に回転運動及び並進運動を行わせるドライブ
組立体とを備える。
【００１０】本発明は、少なくとも２つのマルチプレー
ン搬送ブレードに回転運動及び直線運動を行わせるロボ
ットリンク装置であって、一対の支柱アームによって第
１ブレードに結合される第１及び第２ドライブアーム
と、第２の一対の支柱アームによって第２ブレードに結
合される第３及び第４ドライブアームと、第１及び第２
ブレードに回転及び直線運動を行わせるためにドライブ
アームに結合される第１及び第２ドライブハブとを備え
る。このロボットは、更に、第１及び第２ブレードに回
転及び直線運動を行わせる第３ハブを備えてもよい。本
発明は、マルチチャンバシステムであって、ロードロッ
クと、ロードロックに接続される少なくとも１つの搬送
チャンバと、少なくとも１つの搬送チャンバに接続され
る複数のプロセスチャンバと、軸回りに回転する第１回
転可能部材に結合する第１モータ、軸回りに回転する第
２回転可能部材に結合する第２モータ、互いに垂直方向
に離間した複数の物体支持部、及び、第１及び第２回転
可能部材の回転時にブレードの調和した動きを行わせる
リンク装置とを備えたロボットとからなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は、物体の処理量を向上し
て、プロセスチャンバ間の物体の搬送に有用なマルチブ
レードマルチプレーンロボット組立体を全体として提供
する。本発明の１つの態様においては、機械的なリンク
装置が設けられ、プロセスチャンバから１つの基板を取
り除いて、すぐにそのチャンバに新しい基板を搬入し、
典型的にロボット組立体の回転を必要とする基板搬送に
関するチャンバのアイドリング時間を短縮するために、
マルチプレーンロボットブレードが基板のシャットル動
作に調和できるようにする。この機械的リンク装置は、
たった２つのモータにより与えられる回転出力を、プロ
セスシステム内の異なるプレーン上にある複数の搬送ブ
レードの回転運動及び並進運動に結合するのが好まし
い。２つのモータの磁気結合が組立体に２自由度を与
え、可動部分を少なくし、扱いにくい装備を少なくする
単純化したロボット組立体を提供するのが好ましい。本
発明の別の態様においては、ただ２つの自由度を有する
ロボットによって実現できる基板シャットル動作を行う
方法が示される。
【００１２】図１を参照すると、マルチアームマルチプ
レーンロボットリンク装置の実質的な頂面斜視図が示さ
れる。上部アーム１０及び下部アーム１２のデュアルロ
ボットアームが、搬送チャンバ内での回転、又は選択し
たチャンバにアーム１０、１２の１つを延ばすために準
備された引っ込み位置にあるのが示される。上部及び下
部の磁気保持(retaining) リング１４、１６が、この実
施例のロボットリンク装置を駆動し、ロボットアーム１
０、１２の一体的部分を形成する基板支持ブレード３
５、３７及びロボット手首部２７、２９を作動する。磁
気保持リング１４、１６に与えられる運動は、1993年７
月13日に発行され、本願明細書の一部として組み込まれ
ている米国特許第 5,227,708号 "Two-Axis Magneticall
y CoupledRobot"に詳細に説明されている磁気結合を通
じて実現されるのが好ましい。一般に、ロボットアーム
１０、１２の動作は、搬送チャンバの薄壁にわたる真空
環境の外側に配置されるアクチュエータの回転運動を磁
気保持リング１４、１６に磁気的結合することによって
実現される磁気保持リング１４、１６の回転によって与
えられる。磁気保持リング１４、１６が同じ方向に回転
すると、搬送チャンバ内でロボット組立体がその方向に
回転する。磁気保持リングが反対方向に回転すると、磁
気保持リングの回転方向に依存して、ロボットアーム１
０又は１２の１つが延びる。磁気保持リングがその反対
方向に回転すると、他方のロボットアーム１０又は１２
が延びる。このようなロボットアームの動作は該分野に
おいて知られている。該分野において既に知られたもの
とは異なる本発明の態様が以下に詳細に説明される。
【００１３】図１を参照すると、３つのカンチレバーア
ーム１８、２０、２２が、２つの磁気保持リング１４、
１６から延びて、支え(strut) ２４、２６、２８、３
０、手首部(wrist) ２７、２９及びデュアルプレーン基
板支持ブレード３５、３７を支持し、ロボットアーム１
０、１２を形成する。カンチレバーアーム１８は、下部
磁気保持リング１６から半径方向に延び、同心磁気保持
リング１４、１６の上方に横支え３２を支持する上方に
延びる端部１９を備える。横支え３２は、ピボット２５
のところで、支え２８にその下面で回転可能に接続し、
ピボット２３のところで、支え２６にその上面で回転可
能に接続した。横支え３２の厚さは、ブレード２７、２
９間の間隔を定め、最小にするのが好ましい。ピボット
２３、２５は、同心磁気保持リング１４、１６の回転軸
から実質的に等しく離されているのが好ましい。等しい
長さを有する支え２４、２６を用いると、等しい間隔の
ピボット２３、２５は、磁気保持リング１４、１６の回
転時に結合した支え２４、２６の各々が実質的に等しく
延びることを可能とする。しかしながら、ブレードの異
なる角変位が許容されるように、支えの延びが等しくな
らない構成が存在してもよいことは理解されたい。
【００１４】カンチレバーアーム２０が、磁気保持リン
グ１４から半径方向に延び、カンチレバーアーム１８と
横支え３２の垂直方向の間であって端部１９の内側に配
置される。支え３０が、磁気保持リングの回転軸からピ
ボット２３、２５と等しい距離だけ離れたピボットのと
ころで、カンチレバーアーム２０の上面に一端でピボッ
ト可能に結合する。支え２８及び３０は、それによって
互いに同一平面にある関係で配置される。カンチレバー
アーム２２は、磁気保持リング１４からカンチレバーア
ーム１８、３２の反対に半径方向に延び、内向きに延び
る支え取り付け部３３を支持する上向き端部３１を備え
る。支え２４は、一端で取り付け部３３の下面に回転可
能に結合し、他端で支え２４が横支え３２の上面に支持
される支え２６と同じ平面となる関係に配置されるよう
に手首部２７に回転可能に結合する。そのために、支え
２４、２６は、支え２８、３０がそうであるように同じ
平面にある。
【００１５】図９を参照すると、下方支え２８、３０
（図示せず）と同様に上方支え２４、２６の各々が、か
み合い歯車１３２を備える末端（ブレード端部）にピボ
ット１３０を設けられる。この実施例においては、手首
部ハウジング１３４が、支えの端部２４、２６が延びる
位置に設けられる。下方支え２８、３０（図示せず）だ
けでなく、上方支え２４、２６の歯車がかみ合わされ、
手首部２７、２９に接続されるブレード３５、３７の同
一の制御された動きをもたらす。このように、このブレ
ードは、揺れたり、横に傾いたりすることなく、常に半
径方向に延びる。ブレードの同じ制御された動きを提供
する別の方法が、本発明の範囲において利用される。図
１に示された位置においては、２つの磁気リング１４、
１６が同一方向に回転されて、搬送チャンバ内で回転軸
の回りにロボット組立体を回転させる。この位置におい
ては、ロボット組立体が、十分にコンパクトであって、
処理システム上に位置する様々なチャンバにサービスを
提供するために必要な組立体の回転を可能にすることが
できる。
【００１６】図２を参照すると、下方アーム１２の伸び
た状態を示す頂面斜視図が与えられる。図２〜５では、
ロボットアーム１０、１２をより明確に示すために、ブ
レード３５、３７が示されていない。図２に示された構
成においては、下方アーム１２は、磁気リング１６を時
計回り（矢印Ａ）に回転し、磁気リング１４を反時計回
り（矢印Ｂ）に回転することによって延ばされる。この
逆の動きは、カンチレバーアーム２０及び３２の端部を
180°反対の位置から90°に近い位置まで動かし、支え
２８及び３０を延び位置にまで延ばす。カンチレバーア
ーム１８及び２２は同様に 180°反対の位置から、ロボ
ットアーム１２の延びに対して磁気保持リング１４、１
６の背後でほぼ90°の位置まで動かされる。この位置に
おいて、手首部２７が、手首部２９と反対に短い距離を
動き、磁気保持リング１４の上方に位置する。各カンチ
レバーアームの相対的な動作量が、延びる長さを定め、
各アームの位置を、磁気保持リング１４、１６をより多
く又は少なく回転させた場合と同様の結果を実現するよ
うに調節することができる。下方アーム１２を引っ込め
るためには、磁気保持リングの回転を逆にして、カンチ
レバーアーム２０、３２を 180°対向する位置に戻す。
【００１７】同様に、上方アーム１０を延ばすために
は、磁気保持リング１４を反時計回りに回転して、磁気
リング１６を時計回りに回転する。磁気リング１４、１
６の逆の動きが、 180°対向する位置から、より近接し
た関係になるようにカンチレバーアーム１８及び２２の
端部を動かし、それによって支え２４及び２６と、それ
に接続する手首部２７を延ばす。磁気リング１４が時計
回りに動き、磁気リング１６が反時計回りに動くとき、
ロボットアーム１０が引き込まれ、カンチレバーアーム
１８、２２を 180°対向する位置に戻す。図７を参照す
ると、ロボット駆動システムの横断面が示されている。
磁気結合組立体が、磁気保持リング１４、１６を中心軸
Ａの回りに回転するように構成され、システム内で２つ
のブレード３５、３７を回転方向及び直線方向の両方で
作動させる駆動機構を実現する。更に、磁気結合組立体
が、粒子の生成を最小にするために真空容器内の可動部
分と最小に接触して、磁気保持リング１４、１６の回転
運動を提供する。この実施例においては、このロボット
の特徴部は、搬送チャンバの上方又は下方、好ましくは
下方に位置するハウジング内に第１及び第２のステッパ
又はサーボモータを設置し、モータの出力を、モータチ
ャンバ５６の薄壁６０の内側で且つ隣接して配置される
磁気リング組立体に結合することによって与えられる。
この薄壁６０は、シールされた接続部で搬送チャンバ５
８の上方又は下方壁部に接続され、チャンバの外環境か
ら搬送チャンバの内部をシールする。磁気保持リング１
４、１６は、薄壁６０に隣接して囲んでいるチャンバ５
８の真空側に配置される。
【００１８】第１モータ出力５２が、シャフト６４とか
み合い歯車７０とを駆動し、第１保持リング１４に磁気
結合している第１磁気リング組立体７２を回転させる。
第２モータ出力５４が、シャフト７６とかみ合い歯車８
０とを駆動し、第２磁気保持リング１６に磁気結合して
いる第２磁気リング組立体８２を回転させる。モータロ
ータの回転が、磁気保持リング１４、１６に回転出力を
磁気結合する磁気リング組立体７２、８２を回転させ、
それによって、各カンチレバーアームのベースを薄壁６
０の周囲で回転させ、回転方向及び横方向の動きをブレ
ードに与える。上述のカンチレバーアームは、上述され
たように選択された磁気保持リングに接続され、好まし
くは真空環境内で、モータの磁気的に結合された回転出
力を、基板支持ブレードの回転及び横運動に変換する。
【００１９】各磁石リング組立体を、そのそれぞれの磁
気保持リングに結合するために、各磁石リング組立体７
２、８２及び磁気保持リング１４、１６が、互いに壁６
０を通して対になる等しい数の複数の磁石を備えるのが
好ましい。磁気結合の有効性を向上するために、磁石
は、各々の極を垂直に整列させ、極片をそこから、それ
が結合される隣接磁石の方に延ばして、配置される。結
合された磁石は磁気的に動かされ、Ｎ極からＳ極への結
合が、薄壁部分のいずれかの側に配置された極片の各対
において生じる。磁気結合が好ましいが、モータを保持
リングに直接結合することもできる。図３を参照する
と、本発明の別のデュアルプレーンロボット組立体が、
３つの磁気０持リングを備え、図１及び２の横支え３２
を取り除くことによって、（図示していないが、ブレー
ド３５、３７と同様に）手首部２７、２９が互いに間隔
を近づけることができるようになる。この実施例におい
ては、付加的な磁気保持リング３４が、支え２８の動
作、すなわち図１の実施例において横支え３２上のピボ
ット２５により与えられる機能を提供する。
【００２０】図３に示されるロボット組立体は、搬送チ
ャンバ内で回転、又はロボットアーム１０、１２の１つ
を延ばすための引っ込み位置にある。カンチレバーアー
ム１８、２０、２２及び３８は、ロボットアームを回転
運動又は直線運動で動作させるように保持リング１４、
１６及び３４から半径方向に延びる。カンチレバーアー
ム１８は、保持リング１６から半径方向に延び、内側に
延びる支え取り付け部分７３が支持される上向きに延び
る端部７１を備える。支え２６は、一端で取り付け部分
７３の下面に、他端で手首部２７に回転可能に結合す
る。カンチレバーアーム２２は、磁気保持リングから半
径方向に延び、支え取り付け部分８３を支持して部分８
３が内向きに延びる上向き端部９１を備える。支え２４
は、一端で支え取り付け部分８３の下面に、他端で手首
部２７に回転可能に結合する。内向きに延びる取り付け
部分８３、７３の両方が、その下面にピボット７５、７
７をそれぞれ備え、支え２４、２６を同じ平面に配置す
る。
【００２１】カンチレバーアーム２０は磁気保持リング
１４からアーム２２の反対に半径方向に延び、上向きに
角度をもって曲がり、その端部で支え取り付け面７９を
提供する。下方ロボットアーム１２の支持支え３０は、
一端でアーム２０の取り付け面７９に、他端で手首部２
９に回転可能に結合する。カンチレバーアーム３８は、
磁気保持リング３４からカンチレバーアーム２０の反対
側に半径方向に延び、カンチレバーアーム２０上の支え
取り付け面７９と同一平面にある支え取付面８１を有す
る。下方ロボットアーム１２の支持支え２８は、一端で
アーム３８の取付面８１に、他端で手首部２９に回転可
能に結合する。下方ロボットアーム１２を延ばすこと
は、磁気保持リング１４及び３４を反対方向に回転する
ことによって行われる。
【００２２】動作中、保持リング１４が、保持リング１
６及び３４の両方と調和して、図４に示すように、それ
ぞれロボットアーム１０、１２を駆動する。ロボットア
ーム１０は、保持リング１６及び１４が反対方向に回転
する際に作動され、一方でロボットアーム１２は、保持
リング１４及び３４が反対方向に回転する際に作動され
る。図４の構成をみると、保持リング１８が時計回り
に、保持リング２２が反時計回りに回転して、アーム１
８、２２を互いに近づける関係に動かし、それによって
同一平面にある支え２４、２６を、手首部２７とともに
延びた位置に駆動することによって、アーム１０が延ば
される。手首部２７は、ピボット１０１、１０３で支え
２４、２６の端部に回転可能に接続されているのが好ま
しい。アーム１０が延ばされると、ロボットアーム１２
の支え２８、３０は、反対方向に動かされ、手首部２９
が、磁気保持リング３４の上方の位置にまで動かされ
る。手首部を引っ込めるためには、磁気保持リング１
４、１６の回転方向を逆にして、アーム１８、２２を 1
80°対向する位置に動かし、それによって支え２４、２
６及び手首部２７を引っ込める。
【００２３】図５を参照すると、磁気保持リング１４を
時計回りに、磁気保持リング３８を反時計回りに回転し
て、カンチレバーアーム２０、３８が互いに近づいた位
置に動かされると、同一面にある支え２８、３０を、ピ
ボット結合された手首部２９とともに延びた位置に駆動
して、アーム１２が延びる。手首部２９が延ばされる
と、手首部２７が反対方向に僅かに動いて、磁気保持リ
ング３４の上方に手首部２７を配置する。アーム１２を
引っ込めるためには、磁気保持リング１４、３８の回転
を逆にする。手首部及び／又はブレードが互いに整列す
る場所を通って、この方向の回転を続けると、それから
手首部２７は延びて、手首部２７及びブレード３５が磁
気保持リング３４の上方に動かされる。このようにし
て、以下に説明される基板シャットル動作を実現するこ
とができる。
【００２４】図６は、円筒形モータチャンバ５６から、
半径方向に円筒形モータチャンバを囲んでいる搬送チャ
ンバ５８に１つ以上のモータ５２、５４を磁気的に結合
するのに適した磁気カプラを示している。この実施例に
おいては、モータ５２、５４は電気モータであるのが好
ましいが、空力モータ、ガス源モータ、又は回転運動を
生じさせるいかなるモータをも使用することができる。
薄い側壁６０が、モータチャンバ５６の半径方向の大き
さを定め、頂壁６１が、モータチャンバ５６の垂直方向
の大きさを定めて、チャンバ５６と５８との間に圧力差
が存在することを可能にする。この実施例においては、
チャンバ５６は、搬送チャンバの円周回りに配置される
一組の反応チャンバに、又はそこから基板を搬送するた
めに用いるロボット搬送チャンバである。選択されたチ
ャンバへの搬送又はそこからの搬送は、ロボットアーム
を選択されたチャンバに直線的に半径方向に延ばして入
れたり引っ込めたりすることによって実現される。
【００２５】モータ５２は、出力シャフト６２に連結し
て、ロボットにパワーを供給する。出力シャフト６２
は、第１及び第２ベルト又は歯車駆動６８、７０によっ
て２つの同心出力シャフト６４、６６に結合される。同
心出力シャフト６４、６６は、それぞれが側壁６０に近
接している複数の磁石７４を保持する磁石クランプ７２
に各々結合される。モータ５４は、同様に、ベルト又は
歯車駆動８０によって同心シャフト７８に結合される出
力シャフト７６に結合される。同心シャフト７８は、各
々が側壁６０に近接している複数の磁石８４を保持する
磁石クランプ８２に取り付けられる。ベルト又は歯車駆
動は、アクチュエータの動きを同心シャフト６４、６
６、７８に伝達するのに好ましいが、別のタイプの歯車
又は動作組立体が用いられてもよい。
【００２６】磁気保持リング１４、１６及び３４が、側
壁６０の搬送チャンバ側に配置され、モータチャンバ５
６内に配置される磁石７４、８４の平面内に複数の磁石
８６を保持する。一組のベアリングが、磁石保持リング
１４、１６及び３４が軸Ａ上のモータハウジングの回り
で回転することを可能にする。磁気保持リング１６、３
４が、両方ともモータ５２に結合され、それらが同じ方
向に回転する。シャフト６２の回転は、シャフト６４、
６６と、それらの端部に配置される磁石７４とを回転す
る。磁石７４の回転は、モータ５２の回転を磁気保持リ
ング１６、３４に磁気的に結合する。同様に、シャフト
の回転は、その端部に配置される磁石８４を回転させ
る。磁石８４の回転は、モータ５４の回転を磁気保持リ
ング１４に磁気的に結合する。上述したリンク機構は、
基板シャットル動作に役立つものとして用いることがで
き、むだ時間を減らして、処理量を大きくする。この利
点を得るために、ロボット組立体は回転して、アーム１
０、１２を選択されたチャンバに整列して配置すること
ができる。新しい基板が、下方又は上方ブレード３５、
３７のいずれかに配置される。空いたブレードが選択さ
れたチャンバに挿入され、チャンバ内で処理された基板
が、チャンバから取り除くためにブレード上に配置され
る。処理された基板は、チャンバから取り除かれる。新
しい基板が置かれたロボットアームは、チャンバ内に延
びて、処理するために配置されるべき支持部材の上方に
その新しい基板を配置する。基板シャットル動作が実行
されると、処理された基板は処理システム内の別の場所
に動かされ、別の基板はシステム内を輸送するために回
収される。
【００２７】図８を参照すると、ロボットを備えた処理
システム１１０の概念的な頂面図が示される。本発明の
ロボット１１４は、クラスターツールのうちの搬送チャ
ンバ１１８に組み込まれて、ある場所から別の場所への
ウェハ１１６の速やかな搬送を可能にする。現在の半導
体処理システムは、多くのプロセスチャンバを統合した
クラスターツールを備え、基板を高度に制御した処理環
境から取り除くことなく、複数の連続した処理ステップ
を実行する。これらのチャンバは、例えば、ガス抜きチ
ャンバ、基板前処理チャンバ、冷却用チャンバ、搬送チ
ャンバ、化学気相成長チャンバ、物理気相成長チャン
バ、及びエッチングチャンバを備えてもよい。クラスタ
ーツールにおけるチャンバの組合せは、これらのチャン
バが起動する動作環境及びパラメータと同様に、特別な
処理方法及び処理の流れを用いて特定の構造を製造する
ように選択される。
【００２８】所望のチャンバ群、及びある特定の処理ス
テップを実行するための補助装置を用いてクラスターツ
ールをセットアップすると、このクラスターツールは、
同一の一連のチャンバ又は処理ステップを１つずつ連続
して流すことによって、多くの基板を処理するのが典型
的である。この処理方法及び順番は、クラスターツール
を通る各基板の処理を目的とし、制御してモニタするマ
イクロプロセッサコントローラにプログラミングされる
のが典型的である。ウェハのカセットが完全にクラスタ
ーツールを通じて首尾よく処理されると、このカセット
は続いて処理するために、別のクラスターツールか、化
学的、機械的ポリッシャ等の独立ツールに送られる。図
８を参照すると、一体型クラスターツール１１０の概念
的な図が例示されている。基板１１６は、カセットロー
ドロック１１２を通じて、クラスターツール１１０に導
入されたり、そこから引っ込められたりする。上方ブレ
ード３５を備えた本発明のロボット１１４はクラスター
ツール１１０内に配置されて、基板をあるチャンバから
別のチャンバへ、例えば、カセットロードロック１１
２、ガス抜きウェハ方向付けチャンバ１２０、前洗浄チ
ャンバ１２４、PVD TiN チャンバ１２２及び冷却チャン
バ１２６に搬送する。ロボットブレード３５が、チャン
バ１８内で自由に回転する引っ込み位置にある状態が例
示されている。
【００２９】第２ロボット１３０が搬送チャンバ１３４
内に配置され、冷却チャンバ１２６、PVD Tiチャンバ１
２８、PVD TiN チャンバ１３０、CVD Alチャンバ１３
２、及びPVD AlCuチャンバ１３４等の様々なチャンバ間
で基板を搬送する。図８のチャンバの特別な構成は、単
なる例示であって、単一のクラスターツール内でＣＶＤ
及びＰＶＤの両方の処理を可能にする一体型処理システ
ムを備える。本発明の好適な態様においては、マイクロ
プロセッサコントローラが、製造処理シーケンス、クラ
スターツール内の環境、及びロボットの動作を制御する
ために設けられる。前述したものは本発明の好適な実施
例であって、本発明の別の及び更なる実施例を、その基
本的な範囲を逸脱せずに得ることが可能である。本発明
の範囲は、特許請求の範囲に記載した事項によって定め
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】引っ込み位置にあるロボットアームを示す本発
明の１つの実施例の頂面斜視図である。
【図２】延びた位置にある図１の実施例の下方ロボット
アームを示す頂面斜視図である。
【図３】引っ込み位置にあるロボットアームを示す本発
明の別の実施例の頂面斜視図である。
【図４】延びた位置にある上方ロボットアームを示す図
３に示された実施例の頂面斜視図である。
【図５】延びた位置にある下方ロボットアームを示す図
３及び４の実施例の頂面斜視図である。
【図６】図３〜５に例示された実施例の、回転を３つの
磁気保持リングに磁気的に結合する磁気リンク装置の概
略横断面を示す。
【図７】図１及び２に示される実施例の、回転を２つの
磁気保持リングに磁気的に結合する磁石組立体の概略横
断面を示す。
【図８】ロボットを含む処理システムの概略頂面図を示
す。
【図９】かみ合い歯車を有するロボット手首部の頂面図
を示す。
フロントページの続き (72)発明者 ベン モーニング アメリカ合衆国 テキサス州 78750 オ ースティン キーストン ベンド 10712

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体を搬送する装置であって、 回転軸の回りを回転可能な第１回転可能部材に結合され
    る第１モータと、 回転軸の回りを回転可能な第２回転可能部材に結合され
    る第２モータと、 互いに垂直方向に間隔を開けた複数のブレードと、 第１及び第２回転可能部材の回転に調和したブレードの
    動きを可能とするリンク装置とを備えた装置。
  2. 【請求項２】 ブレードの調和した動きが、同時に、延
    ばす動きと、引き込む動きとを含むことを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 第１及び第２回転可能部材が同じ方向に
    回転すると、ブレードが回転することを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 第１及び第２回転可能部材が反対方向に
    回転すると、一方のブレードは延びて、他方のブレード
    は引っ込むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 回転可能部材が、共通の軸を有すること
    を特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 回転可能部材が反対方向に回転すると、
    ブレードが延ばされ、引っ込められることを特徴とする
    請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 リンク装置が、第１アーム組立体と第２
    アーム組立体を備え、前記アーム組立体は、第１及び第
    ２モータに結合されることを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
  8. 【請求項８】 前記アーム組立体は、第１及び第２モー
    タに磁気的に結合されることを特徴とする請求項７に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 前記アーム組立体は、ブレードに回転可
    能に結合される第１及び第２支えを備えることを特徴と
    する請求項７に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第１支えが第１回転可能部材により駆
    動され、第２支えが第２回転可能部材により駆動される
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記リンク装置が、 第１回転可能部材から延び、回転軸の一方の側に第１ピ
    ボットを、他方の側に第２ピボットを備えた横支えを支
    持する第１駆動部材と、 第２回転可能部材から延び、各々が第３及び第４ピボッ
    トを備えた第２及び第３駆動部材とを有することを特徴
    とする請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 横支えが、ピボットで各アーム組立体
    の支えに回転可能に結合され、第２及び第３駆動部材
    が、アーム組立体の他の支えに回転可能に結合されるこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 第２回転可能部材が、第１回転可能部
    材と同じ回転軸の回りを回転可能であることを特徴とす
    る請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 複数の位置の間で物体を搬送する装置
    であって、 ａ）第１プレーンに配置する第１アーム組立体と、 ｂ）第２プレーンに配置する第２アーム組立体と、 ｃ）各アーム組立体を作動するために、第１及び第２ア
    ーム組立体の各々に結合される駆動部材とを有する装
    置。
  15. 【請求項１５】 第１及び第２アーム組立体が、同軸に
    整列する２つのハブが回転することによって作動される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 第１及び第２アーム組立体が、同軸に
    整列する３つのハブが回転することによって作動される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 同軸に整列する３つのハブが、２つの
    モータにより作動されることを特徴とする請求項１６に
    記載の装置。
  18. 【請求項１８】 駆動部材が２つのモータを含むことを
    特徴とする請求項１４に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 ２つのモータのうちの一方が、第１ア
    ーム組立体に磁気的に結合し、２つのモータのうちの他
    方が、第２アーム組立体に磁気的に結合することを特徴
    とする請求項１８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 同軸に整列する３つのハブが、頂部ハ
    ブ、中間ハブ及び底部ハブを含み、頂部ハブ及び底部ハ
    ブが、同一モータにより作動されることを特徴とする請
    求項１６に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 頂部ハブ及び底部ハブが、必ず同一方
    向に回転することを特徴とする請求項２０に記載の装
    置。
  22. 【請求項２２】 容器内の複数の位置の間で物体を搬送
    する方法であって、 ａ）第１プレーンにあり、回転軸の回りで複数の位置に
    配置可能な物体支持部を備えた第１物体搬送組立体を提
    供し、 ｂ）第２プレーンにあり、回転軸の回りで複数の位置に
    配置可能な物体支持部を備えた第２物体搬送組立体を提
    供し、 ｃ）第１及び第２物体搬送組立体を回転軸の回りで同軸
    に配置し、 ｄ）駆動組立体を用いて複数のハブを回転することによ
    って、第１及び第２物体搬送組立体を動かすステップを
    含む方法。
  23. 【請求項２３】 第１及び第２物体搬送組立体を動かす
    ステップが、第１及び第２モータによって第１及び第２
    組立体を駆動することを含むことを特徴とする請求項２
    ２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 容器の中で物体を搬送する装置であっ
    て、 中心軸の回りを可動な第１駆動アーム、中心軸の回りを
    可動な第２駆動アーム、第１及び第２駆動アームに可動
    に結合される一対の支えアーム、一対の支えアームに回
    転可能に結合される基板搬送ブレードとを備えた第１延
    伸可能アーム組立体と、 中心軸の回りを可動な第３駆動アーム、中心軸の回りを
    可動な第４駆動アーム、第３及び第４駆動アームに可動
    に結合される一対の支えアーム、一対の支えアームに回
    転可能に結合される基板搬送ブレードとを備えた第２延
    伸可能アーム組立体と、 第１及び第２延伸可能アーム組立体に結合して、そのア
    ーム組立体に回転運動及び並進運動を行わせる駆動組立
    体とを有する装置。
  25. 【請求項２５】 駆動組立体が２つのモータを含むこと
    を特徴とする請求項２４に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 ２つのモータが、駆動アームを支持す
    る複数の駆動ハブに磁気的に結合することを特徴とする
    請求項２５に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 ２つのモータの回転運動をブレードに
    磁気的に結合する２つの駆動ハブを備えることを特徴と
    する請求項２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 ２つのモータの回転運動をブレードに
    磁気的に結合する３つの駆動ハブを備えることを特徴と
    する請求項２６に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 少なくとも２つのマルチプレーン搬送
    ブレードに回転運動及び直線運動を行わせるロボットリ
    ンク装置であって、 ａ）第１の支えアーム対によって第１ブレードに結合さ
    れる第１及び第２駆動アームと、 ｂ）第２の支えアーム対によって第２ブレードに結合さ
    れる第３及び第４駆動アームと、 ｃ）駆動アームに結合され、第１及び第２ブレードに回
    転運動及び直線運動を行わせる第１及び第２駆動ハブと
    を有する装置。
  30. 【請求項３０】 第１及び第２ブレードに回転運動及び
    直線運動を行わせる第３ハブを有することを特徴とする
    請求項２９に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 ２つのハブが結合されていることを特
    徴とする請求項３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 マルチチャンバプロセスシステムであ
    って、 ａ）少なくとも１つの搬送チャンバと、 ｂ）少なくとも１つの搬送チャンバに結合される複数の
    処理チャンバと、 ｃ）ｉ）軸回りに回転可能な第１回転可能部材に結合さ
    れる第１モータと、 ii）軸回りに回転可能な第２回転可能部材に結合される
    第２モータと、 iii）互いに垂直方向に間隔を開けられた複数の物体支
    持部と、第１及び第２回転可能部材の回転に調和したブ
    レードの動きを可能とするリンク装置とを備えたロボッ
    ト、とを有するシステム。
  33. 【請求項３３】 調和したブレードの動きが、同時に、
    延ばす動きと、引き込む動きとを含むことを特徴とする
    請求項３２に記載のシステム。
  34. 【請求項３４】 第１及び第２回転可能部材が同一方向
    に回転することによって、ブレードが回転することを特
    徴とする請求項３２に記載のシステム。
  35. 【請求項３５】 第１及び第２回転可能部材が反対方向
    に回転することによって、一方のブレードが延び、他方
    のブレードが引っ込むことを特徴とする請求項３２に記
    載のシステム。
  36. 【請求項３６】 回転可能部材が共通の軸を有すること
    を特徴とする請求項３２に記載のシステム。
  37. 【請求項３７】 回転可能部材が反対方向に回転する
    と、ブレードが延びて、引っ込むことを特徴とする請求
    項３２に記載のシステム。
  38. 【請求項３８】 リンク装置が第１アーム組立体と第２
    アーム組立体を備え、前記アーム組立体が第１及び第２
    モータに結合していることを特徴とする請求項３２に記
    載のシステム。
  39. 【請求項３９】 前記アーム組立体が、第１及び第２モ
    ータに磁気的に結合することを特徴とする請求項３８に
    記載のシステム。
  40. 【請求項４０】 前記アーム組立体が、ブレードに回転
    可能に結合する第１及び第２支えを備えることを特徴と
    する請求項３８に記載のシステム。
  41. 【請求項４１】 第１支えが、第１回転可能部材によっ
    て駆動され、第２支えが、第２回転可能部材によって駆
    動されることを特徴とする請求項４０に記載のシステ
    ム。
  42. 【請求項４２】 リンク装置が、 第１回転可能部材から延び、回転軸の一方の側に第１ピ
    ボットを、他方の側に第２ピボットを備えた横支えを支
    持する第１駆動部材と、 第２回転可能部材から延び、各々がピボットを備える第
    ２及び第３駆動部材とを有することを特徴とする請求項
    ３２に記載のシステム。
  43. 【請求項４３】 横支えが、ピボットで各アーム組立体
    の支えに回転可能に結合され、第２及び第３駆動部材
    が、アーム組立体の他の支えに回転可能に結合されるこ
    とを特徴とする、請求項４２に記載のシステム。
  44. 【請求項４４】 第２回転可能部材が、第１回転可能部
    材と同じ回転軸の回りで回転可能であることを特徴とす
    る請求項３２に記載のシステム。
  45. 【請求項４５】 物体を搬送する装置であって、 第１モータを第１回転可能部材に磁気的に結合する第１
    磁気カップリングと、 第２モータを第２回転可能部材に磁気的に結合する第２
    磁気カップリングと、 互いに垂直方向に間隔を開けた複数のブレードと、 第１及び第２回転可能部材の回転に調和したブレードの
    動きを可能にするリンク装置を有する装置。
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