JPS63500691A - 標準機械的インタ−フェ−ス装置用のマニピュレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 標準機械的インターフェース装置用のマニュピレータ関連出願の引照 「密封標準インターフェース装置」 発明者エジョージアレンマネー、アンドリュウ　ウィリアムオスリバン、Ｗ、ジ ョージフラコ；出願第６３５．３８４号；出願日：１９８４年７月３０Ｂ。

「ボンクスドア作動保持装置」 発明者：ジョージアレンマネー、アンドリュウ　ウィリアムオスリバン、Ｗ、ジ ョージフラコ；出願第６８６，４４３号；出願日：１９８４年１２月２４日。

又凱立豊見 本発明は粒子汚染を低減させるための標準機械的インターフェース装置用のマニ ピュレータ装置に関し、より詳細には、被加工物を収容したカセットを、粒子汚 染を防ぐために半導体加より（ｆａで使用するのに適した密封容器の中へ、また 容器から搬送する装置に関する。

ウェーハに付着する粒子フラフクスを著しく低減させることによって粒子汚染を 低減するために標Ｙ＄ａｍ的インターフェース（ＳＰ４Ｉ　Ｆ）装置が提案され ている。この目的は、ウェーハの搬送中、貯蔵中および処理中、ウェーハを取巻 （ガス状媒体（例えば、空気または窒素）がウェーハに対して機械的に、本質的 に定常的であるようにすることによって、また粒子が環境の外側の周囲から中間 の内部ウェーハ環境に入らないようにすることによって達成される。

ＶＬＳＩ　（超ＬＳ　Ｉ）回路のコスト上効果的、高収率かつ存利な製造には、 微粒子汚染の抑制が絶対に必要である。設計規則により増々小さくなるラインお よび空間を必要としてきているため、粒子の数を増々強く抑制したり、直径が増 々小さくなる粒子を除去したりすることが必要である。

成る汚染粒子は望ましからぬ電気橋絡を引き起こすライン間の空間での不完全な エツチングのような加工欠陥を引き起こす、このような物理的加工欠陥のほかに 、他の汚染粒子はゲート誘導体または接続部における誘発イオン化または捕獲中 心により電気的故障を引起してしまう。

最近の加工設備は、関係する粒子の粒径が０．０１μ鋼以下から２００μＩ以上 までの範囲になければならない。これらの粒径の粒子は半導体加工では可成りの 損傷をもたらすことがある。代表的な半導体加工法は今日、Ｉ／ＪＩＩ＋以下で ある形状寸法を用いている。０．１μ搦以上を示す形状寸法を有する望ましくな い汚染粒子は形状寸法１μ細の半導体装置に可成り支障をきたす。もちろん、半 導体加工の形状寸法は増々小さくなる傾向がある。

今日、代表的な加工環境では、クリーンルームを設定しており、この際、濾過お よび他の方法により、０．０３μｍ以上の形状寸法を有する粒子を除去しようと する試みが行なわれている。しかしながら、加工環境を改善する必要がある。在 来の「クリーンルーム」を望む程度の無粒子状態に保つことができない。在来の クリーンルームを粒径０．０１μｍ以下の粒子がない状態に保つことは事実上不 可能である。

主な微粒子汚染源は作業者、設備および化学薬品である。作業者が放出した粒子 は環境内を運ばれて物理接触または移動によりウェーハ表面に達する６人は例え ば皮膚片の脱落により実質的な粒子源となり、これらの粒子は容易にイオン化さ れて欠陥を引き起す、クリーンルームの外被は、粒子放出物を減じるが、これら の放出物を完全には収容しない。１分あたり６０００ケはどの多くの粒子が十分 に適した操作者によって隣接した０、　３０５立方メートル（１立方フイート） の空間へ放出されることがわかった。

汚染粒子を抑制するのに、工業界では、ＨＥＰＡおよびＵＬＰＡ再循環空気系を 備えた精巧で高価なりリーンルームをつくる傾向がある。適格な程度の清浄度を 得るのに９９．９９９％の濾過効率および１分あたり１０回の完全空気交換を必 要とする。

加工欠陥を最小にするのに、加工設備製造業者は機械が発生する粒子がウェーハ に達しないようにしなければならず、またガス状および液状化学薬品の販売業者 はより純粋な製品を引渡さなければならない。最も重要なこととしては、ウェー ハの貯蔵中、搬送中および加工設備へ搬送中、ウェーハを粒子から効果的に隔離 する装置を設計しなければならない、この目的を達成するのに標準機械的インタ ーフェース（ＳＭ　Ｉ　Ｆ）装置が提案された。

ＳＭＩＦの概念は、内部粒子源がない場合、少量の静止した無粒子空気がウェー ハにとって最もきれいな可能を環境であるという認識に基づいている。成る１つ の提案装置のなお一層の詳細はソリッドステートテクノロジイ、１９８４年７月 、１１１〜１１５頁のミハーバリク（Ｍｉｈｉｒ　Ｐａｒｉｋｈ）およびアルリ ッチケーンプ（Ｕｌｒｉｃｈ　Ｋａｅｍｐｆ）著の「スミフ：ＶＬＳＴ製造にお けるウェーハカセット移送技術」と称する論文および上記の引照出願に述べられ ている。

この提ＸＳＭＴ　Ｆ装置は３つの主構成要素を有しており、すなわち、（１）ウ ェーへカセントを貯蔵したり搬送したりする最小容積の防塵容器を使用し；（２ ）囲いを加工設備のカセット用ボートを覆って設置し、容器および囲いの内側の 環境が少さいきれいな空間になるようにし、０）容器のドアを設備の囲いのカセ ット用ボートのドアと合うように設計し、２つのドアを同時に開いてドアの外面 についた粒子をこれらのドア間で捕獲する（「閉じ込める」）。

この提ＸＳＭＩＦ装置では、容器を囲いの頂部のカセット用ボートに設置し、ラ ッチにより容器のドアおよび囲いのボートのドアを同時に開放する。機械エレベ ータがカセットを載せて２つのドアを降下させて囲い覆い空間の中へ入れる。マ ニピュレータでカセットを取上げ、カセット用ボート／エレベータまたは設備の 囲い内の他の位置に置く。加工後、逆の操作を行う。

ＳＭＩＦｇ置はクリーンルーム内外の両方で試作型ＳＭＩＦ構成要素を使用した 実験により効果的であるとわかった。このＳＭＩＦ構成はクリーンルーム内での 開放カセットの在来の取扱いより１０倍の改善を達成した。

しかしながら、加工ステージョンの囲い内の制限空間により、囲い内のエレベー タおよびマニピュレータの大きさおよび構成が制限されるはずである。さらに、 被加工物を保持するカセ７）を標準機械的インターフェース容器から取出しかつ この容器を再び密封する設備は、加工ステージョンの囲いの下の制限空間の中で のカセットの取扱い自在性を最大にするために、使用していないときには狭い空 間に閉込めるのが望ましい。

失夙史互！ 本発明は被加工物を保持するカセットを加工ステージョンで支持された容器まで 、また容器から搬送するマニピュレータである。

加工ステージョンは、カセットが中心軸線に沿って移動するとき、カセットを受 入れるカセット用ボートを有しており、中心軸線は加工ステージョンの外側から このカセット用ボートを通って加工ステージョンの中へ延びている。カセットを 支持するプラットホームは、カセットを中心軸線に沿って容器まで、また容器か ら搬送するために軸線に沿って搬送できる。カセットを中心軸線まで、また中心 軸線か″らこれより片寄った位置まで搬送するマニピュレータが設けられており 、それによりプラットホームは軸線に沿ってカセ−／　トを迂回関係で越えて走 行することができる。

本発明の第１面では、マニピュレータは、第１アーム用のピボットを中心軸線と プラットホームの端部のところの軸線からの片寄り点との間に位置決めした構造 で２つのアームを有している。

第１回動アームの長さは、ピボット先端部の位置とともに、カセットをプラット ホームに対して迂回関係で着脱を行うために必要とされる高さを最小にする機構 を確立している。

本発明の第１面はカセットを容器に対して同軸に出入れするのに必要とされる高 さを最小にする。この特徴は、本発明を垂直方向の寸法が小さいことが必要であ るようなりリーンルーム環境におけるＳＭＩＦ加工装置に適用される場合に特に 有用である。

本発明の第２面では、マニピュレータはビボフトをアーム用プラットホームに位 置決めして取付けた構造でアームを有している。

回動アームの長さはアーム用プラットホーム上のピボット先端部の位置とともに 、中心軸線からのリーチを最大にし、それでも力説する機能を確立する。

本発明の第２面はカセット用プラットホームに対して同軸に着脱することができ るカセットの届く範囲を最大にする。アームが長いというこの特徴は、リーチ寸 法が大きいことが必要であるようなりリーンルーム環境におけるＳＭＩＦに適用 する場合に特に有用である。

また、本発明の第１および第２の両面のなお一層の面のために傾動機構を設けて 回動アームの回動中、カセットを傾動させるようにしである。この傾動機構によ りカセット内の棚に位置した被加工物を有利にカセット内の適切な位置へ摺動さ せる。

本発明の更らに他の目的および特徴は、本発明の好適な実施例を図面と関連して 詳細に述べる下記の説明から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は加工ステージョンを簡単に示しである本発明の第１実施例によるマニピ ュレータの斜視図である。

第２図乃至第６図は被加工物を保持するカセットを容器から加工ステージョンへ 取扱う際の説明に使用する本発明の第１実施例によるマニピュレータの側面図で ある。

第７図は本発明の第１実施例の回動アーム用のピボットジヨイントの横断面図で ある。

第８図はプラントホームをシャフトに沿って搬送する装置を示す本発明の第１実 施例によるマニピュレータの背面図である。

第９図は加工ステージョンを簡単に示しである本発明の第２実施例によるマニピ ュレータの斜視図である。

第１Ｏ図乃至第１４図は被加工物を保持するカセットをＳＭＩＦ容器から加工ス テージョンへ取扱う際の説明に使用する本発明の第２実施例によるマニピュレー タの側面図である。

第１５図はプラントホームをシャフトに沿って搬送する装置を示す本発明の第２ 実施例によるマニピュレータの背面図である。

第１６図は可動のピボット先端部が第２プラツトホームのキャリッジにあるマニ ピュレータアームを有する本発明の第２実施例の原理によるマニピュレータの第 １変更実施例の側面図である。

第１７図は第１および第２スプロケツトホイールを示す第１実施例で使用する回 動アームの第１部分立面図である。

第１８図はカム異形部および第１スプロケツトホイールの前方に設けられたカム リンケージの詳細を示す第１７図の回動アームの第２部分立面図である。

第１９図はエムリンケージの詳細を示す第１８図の線１９−１９に沿った部分断 面成立面図である。

第２０図は不連続部分を有するカム異形部を有する第１７図の回動アームととも に使用するのに適したプレートの倒立面図である。

第２１図は第１および第２スプロケツトホイールを示す第２実施例で使用する機 械アームの部分側立面図である。

第２２図はウェーハをカセット、内の棚に載っている場合について示しである傾 動軸線および回動軸線を中心とする２つの傾動段階にある第１７図のカセットの 横断面側立面図である。

用梃星岐班 図面を参照して、本発明の第１および第２の実施例および関連した変更例を以下 に詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例によるマニピュレータの斜視図であり、マニピュレ ータ１を使用する加工ステージョン２を簡単に示しである。この加工ステージョ ン２は加工工程を行うボディ３を有している。例えば、被加工物が半導体ウェー ハである場合、加工ステージョン２はウェーハの表面にフォトレジスト層をＲＷ 加加入ステジョン２はそのボディ３の開放部分を覆う囲い４を有している。この 囲い４は加工ステージョン２内の微粒子汚染を防ぐ。マニピュレータ１は被加工 物６を保持するカセットを、加工ステージョン２上に支持された容器７から取出 すように作動する。加工ステージョン２はカセット５をその中へ受け入れるため のカセット用ボート８を有している。

マニピュレータ１はカセット用ボート８から加工ステージョン２の中へ延びるシ ャフト１０を備えている。好ましくは、このシャフト１０は、カセット用ボート を開けると、重力が働いてカセット５を容器７から降下させるようにカセット用 ポート８から垂直方向下方に延びている。

第２図乃至第６図を参照して第１実施例のマニピュレータ１を詳細に説明する。

マニピュレータ１ば、カセット５を支持し、このカセット５をカセット用ポート ８を通してシャフト１０に沿って加工ステージョン２まで、または加工ステージ ョン２から搬送するための第１装置２０を有している。この第１装置はシャフト １０内に支持される第１プラツトホーム２１を有している。カセット５は第１プ ラツトホーム２１上で支持でき、そのためカセット用ポート８を開くと、カセッ ト５が第１プラツトホーム２１に載るようになっている。好適な実施例では、容 器５の取りはずし可能な側部はカセット用ボート８を開いたとき解放され、第１ プラツトホーム２１上に支持される。カセット５は容器５の取りはずし可能な側 部の頂部で支持できる。カセット５を支持するために、整合ビン２２を第１プラ ントホーム２１または容器５の取りはずし可能な側部に設けてもよいし、あるい はカセット５をプラットホーム２１上に保持する他の手段を使用してもよい、第 １装！２０は、第１プラントホーム２１をその上に支持することのできるカセッ ト５とともにカセット用ポート８に隣接した箇所からシャフト】０内でシャフト １０の下方の位置まで制御自在に動かす装置を有している。かくして、第１プラ ツトホーム２１はカセット用ボートと合致し且つこれをシールするようにシャフ ト１０を上方に移動できる。カセット用ポート８が開くと、カセット５は第１プ ラツトホーム２１に支持される０次いで、プラットホーム２１を第３図乃至第６ 図を参照して説明するようにカセット５を載せてシャフト１０に沿って加工ステ ージョンまで降下させる。

マニピュレータｌは更らに第２装置２５を有しており、この第２装置２５はシャ フト１０内で搬送でき、カセット５を、シャフトｌＯと少なくとも部分的に整合 し且つ、加工ステージョンの内側の少なくとも１つの位置２６まで、またこの位 置２６から搬送したり、第１装置２０がカセット用ボート８から離れている場合 、カセット５を第１装置２０まで、また第１装置２０から搬送することができる 。第２装置２５は矩形のアーム２７または他の支持体を有しており、このアーム ２７または他の支持体は第１装置２０がシャフト内で矩形のアーム２７を通過す ることができるようにシャフト１０の側部を横切りかつこの側部に沿って延びて いる。

矩形アーム２７は、これをシャフトＩＯ内に制御可能に位置決めする装置２９に よってその第１端部が支持されている。矩形アーム２７はその第２端部に回動ア ーム３１をピボットジヨイント９０で支持している。

回動アーム３１は回動端部３２をピボットジヨイント９０のところに有し、かつ 保合端部３３を有している。保合端部３３はカセット５に連結するように作動で きる装置３４を有している。第２装置２５は更らに、回動アーム３１がジヨイン ト１０と直角な平面を中心に回動するときに回動アーム３１の位置を制御するた めの装置（第７図を参照して後述する）を有している。

回動アーム３１の連結端部３３の連結装置３４は被加工物を保持するカセット５ に連結するように作動できる。連結装置３４は好ましくは回動アームの連結端部 ３３に枢着されていて、カセット５を連結装置３４に連結する間、カセット５を 回転配向するための後述の装置を有している。

好適な実施例では、主エレベータ装置３６がカセット５を受入れるようにシャフ ト１０と整合して位置２６に設けられている。

この主エレベータ装置３６は支持プラットホーム３７を有しており、この支持プ ラットホーム３７はウオーム歯車装置４５で垂直に位置決めできる。また、コン ベヤ３８は被加工物をカセット５から持ち上げかつ主エレベータ装置３６から搬 送するように作動できる。

第２図乃至第６図は、第１実施例のマニピュレータｌがカセット５を容器７内か らシャフト１０と整合した主エレベータ装置３６まで搬送するときのこのマニピ ュレータ１の種々の位置を示している。第２図乃至第６図に示すマニピュレータ １の部品は、適切な場合、−貫した参照番号で示しである。

第２図はカセット５を容器７から取出す位置にあるマニピュレータ１を示してい る。カセット５は加工ステージうン２では容器７内にある。第１装置２０の第１ プラントホーム２１は加工ステージョン２のカセット用ボート８に隣接して位置 決めされる。第２装置２５はシャフト１０内で下方に位置決めされているため第 １装置２０によってシャフト１０内で広い範囲で移動できる。カセット用ボート ８がカセット５を解放すると、第１ブラフ］・ホーム２０は、カセット５をその 上に支持したまま第３図に示すようにシャフト１０の中へ降下される。回動アー ム３１は、連結装置３４がカセット５に係合してカセット５を第１プラツトホー ム２１から上昇させるように適所まで回動される。

第４図でわかるように、次いで回動アーム３１を回動させ、それによりカセッｔ −５を揺動させて第１プラツトホーム２１の外側に位置決めし、第１ブラツトホ ームをカセット用ボート８に隣接して再び位置決めするための空間を残す。

第１プラツトホーム２１が上昇して第５図に示すようにカセット用ボート８に係 合すると、次いで回動アーム３１がカセット５を主エレベータ装置３６上の所定 位置まで揺動させる。次いで第６図に示すように、回動アーム３１および矩形ア ーム２７を、被加工物を保持し、主エレベータ装置３６に支持されているカセッ ト５から離れて位置決めする。主エレベータ装置が作動してカセット５を降下さ せ、半導体ウェーハ３９のような被加工物をコンベヤ３８によりカセット５から 取出す０次いで、コンベヤは被加工物を加工ステージョン２へ搬送する。

本発明の第１実施例のマニピュレータ１は処理ステーション２内の最小の空間を 利用するように設計することができる。被加工物を保持するカセット５が高さ約 １２．７０ＣＩＩＣ５インチ）×幅１０、１６■（４インチ）の寸法を有する場 合、マニピユレータ１全体としては、シャフトの長さを約２２．８６ｃｍ（９イ ンチ）、ピボットジヨイント９０から連結端部３３までの回動アーム３１の長さ を約１０．１６０（４インチ）とすることができる、矩形アーである。カセット ５は、回動７−ムが垂直線からシャフトの中心に向って３０度離れるときまで連 結されている。同様に、カセット５は、回動アームがシャフトの内側で第１プラ ツトホーム２１より下方の垂直線から３０度離れていて主エレベータ装置３６に 整合可能であるときにシャフトの中心に整合される。これらの寸法および角度は 、好適な実施例ではカセット５を取扱うための妨げのない運動範囲をもたらし、 マニピュレータ１にとって加工ステージョン２内に必要な空間を最小にするよう に選択する。

主エレベータ装置３６はエレベータプラットホーム３７を位置決めするためのウ オーム歯車装置４５を有している。このウオーム歯車装置４５はねじ棒４６およ びこれに係合するベアリング４７を有している。ねじ棒４６はねじ付きであって 、このねじ棒をモータ（図示せず）により囲わすと、プラットホーム３７の位置 が制御されるようになっている。

第２図乃至第６図でわかるように、第１装Ｗ２０および第２装置２５はこれらを シャフト１０に沿って案内するガイド装置５０で支持されている。第８図は第１ 装置２０および第２装置を設けることができるガイド装置５０の背面図を示して いる。このガイド装置５０は第１プラントホーム２１の位置を制御する装置５１ および矩形アーム２７の位置を制御する装置５２を有している。

装置５１は位置を制御するウオーム歯車装置５３および第１プラツトホーム２１ の整合および安定化を行う２つのガイド５４ａ、５４ｂを有している。モータ５ ５がねじ捧５６を制御可能に回わす。かくして、ねじ棒５６とかみ合っているヘ アリング５７は第１装置２０の高さを制御するように働く。ベアリング５８ａ、 ５８ｂは第１装置２０をガイド装置５４ａ、５４ｂに固着するよう１こ働く。

同様に、装置５２は第２装置２５の矩形アーム２７の位置を制御するためのウオ ーム歯車装置６０を有している。このウオーム歯車装置６０はねじ捧６１および これにかみ合うベアリング６２を有している。モータ６３がねじ捧６１を回わし て第２装置２５の位置を制御する。ベアリング６４ａ、６４ｂは第２装置２５を ガイド６５ａ、６５ｂ上で安定化するように働く。

第７図は回動アーム３１の回動端部３２および矩形アーム２７の第２端部にある とポットジヨイント９０を示している。第７図でわかるように、矩形アーム２７ 内には、小型駆動チェーン７１が支承されている。この小型駆動チェーン７１は 回動アーム３１に設けられたスプロケット７２に係合している。回動アーム３］ はベアリング７３で支持されていて、駆動チェーン７１がスプロケット７２を回 転させると、回動アーム３１の角位置が制御されるようになってする。矩形アー ム２７の第２端部２９のところのモータ（図示せず）が小型駆動チェーン７１を 制御する。

回動アーム３１内には、他の小型駆動チェーン７５が支承されており、このチェ ーンは矩形アーム２７に設けられたスプロケット７６に係合している。回動アー ム３１の角位置が矩形アーム２７に対して変わると、小型駆動チェーン７５は回 動アーム３１の位置を回動アーム３１の連結端部３３にある連結装置３４に移す 。

これを利用して連結装置３４と回動アーム３１との整合を制御し、カセット５を 直立状態に保つことができる。

ベアリング７３は加工ステージョンにおけるピボットジヨイント９０からの汚染 を防ぐようにシール７９によって密封されている。スプロケット７２はねじ８１ によって回動アーム３１に支持されている。同様に、ねじ８２がスプロケット７ ６を矩形アーム２７に支持している。

第２図乃至第６図を参照して第１実施例の作動を説明する。矩形アーム２７は中 心軸線Ｘとプラントホーム２１の外端との間に位置決めされたピボット９０を有 している。プラットホーム２】はその縁部が第２図および第４図に示すように中 心軸線Ｘから量り片寄っている。回動アーム３１の有効長さＡば、この回動アー ム３１をいっばいに延ばしたとき、輻Ｗを有するカセット５が軸線ＸからＷＥだ け片寄るほどの長さである。このように、ブラフトホーム２１をカセット５の上 または下のいずれかを迂回して軸線Ｘに沿っていずれかの方向に移すことができ る。

第３図に示すように、アーム３】を回転させて、ブラットボーム２１がボートプ レート８の底部から寸法Ｃ片寄るような位置でアーム３Ｉがカセット５の頂部に 係合している。第４図では、回動アーム３１を回転させて、容器が立去って片寄 りＤによりプラットホームの境界を定め、プラットホーム２１がカセット５を迂 回しかつ第５図に示すように戻ってボート開口部を閉じるように作動する。

また第５図では、アーム３１を反時計方向に更らに回転させてカセット５を今度 はプラットホーム２１の下で軸線Ｘに沿って再び心出ししである。第３図、第４ 図および第５図に示すような容器５の移動は、本発明によれば、まず軸線Ｘ上に 心出しされたカセット５を脱着することができ、第２にカセット５を第４図に示 すようにプラントホーム２１と迂回関係で片寄らすことができ、第３にカセット を第５図に示すように同軸位置まで戻すことができることを実証している。

軸線Ｘとこの軸線からのＤの片寄り点との間にプラントホーム２１の端部のとこ ろで位置決めされた（有効長さＡの回動アーム３１と連結された）ピボット９０ は迂回関係でプラントホーム２１と同軸の着脱を行うために必要とされる高さＦ を最小にする機構をなす、従って、本発明はカセット５を容器７がら同軸に取出 すのに必要とされる高さＦを最小にするのに特に有用である。この特徴は、本発 明を寸法Ｆが出来るだけ小さい必要があるようなりリーンルーム環境における加 工装置に適用する場合に特に有用である。

要約すると、第１実施例は半導体ウェーハのような被加工物を保持するカセット ５を標準の機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）装置の加工ステージョン２に支 持された容器７から取出すためのマニピュレータ１を開示する。容器は加工ステ ージョンの囲いのインターフェースカセット用ボートに支持される。カセット用 ボートより下にシャフトに沿って搬送できる第１プラツトホームはカセット用ボ ートと係合しかつ容器からカセットを受けるように作動できる。第１プラツトホ ームをシャフトに沿って下方に搬送してカセットを容器から取出す、シャフトの 側部に沿って設けられた矩形アームは回動アームを存しており、この回動アーム は揺動してカセットを第１プラツトホームに連結したりカセットを第１プラント ホームから離して支持したりする０次いで、回動アームはカセットを第１プラン トホームよりもっと上の領域から遠ざかる方向に搬送し、第１プラツトホームを 迂回関係でシャフトに沿って上方に戻してカセット用ポートを密封する０次いで 、カセットを回動アームおよび矩形アームによって、シャフトの底部に位置決め された主エレベータに位置決めする９本発明によるマニピュレータは加工ステー ジョン内の小さい垂直空間を占める。

第９図は本発明の第２実施例のマニピュレータ１０ｉの斜視図であり、このマニ ピュレータを使用する加工ステージョン１０２を簡単に示しである。この加工ス テージョン１０２は加工工程を行うボディ１９９を有している。例えば、被加工 物が半導体ウェーハである場合、加工ステージョンはフォトレジスト層をウェー ハの表面に載置するように働くのがよい。もちろん、多くの他の加工工程を行う ことができる。

加工ステージョン１０２はそのボディ１９９の開口部分を覆う囲い１０４を有し ている。この囲い１０４は加工ステージョン１０２の内側に微粒子汚染を防ぐ、 マニピュレータ１０１は、被加工物１０６を保持するカセット１０５を容器１０ ７からカセット用ボート１０８を通して取出し、このカセット１０５を加工ステ ージョンへ搬送するように働く。好適な実施例のカセット用ポート１０８は「ボ ックスドア作動保持装置」と称する上記の先行出願（譲渡済み）に述べられてい る（参照せよ）。

マニピュレータ１０１はカセット用ポート１０８を支持するボートプレート１０ ９と、カセット用ボート１０８から加工ステージョン１０２へ延びる中心軸線１ ０３を有するシャフト１１０とを備えている。変更例として、カセット用ボート １０８を加工ステージョン１０２の囲い１０４に組入れてもよい。好ましくは、 シャフト１１０および中心軸線１０３はカセット用ボート１０８から垂直方向下 方に延びていて、カセット用ポート１０８が開いているとき、重力が働いてカセ ット１０５を容器１０７から降下させるようになっている。

さらに、第２実施例のマニピュレータ１０１は、カセット１０５を支持しかつこ のカセット１０５をカセット用ボート１０８を通してシャフト１１０に沿って加 工ステージョンまで、また加工ステージョンから搬送するための第１装Ｗ、　ｌ 　１１を有している。この第１装置１１１はシャフト１１０に支持される第１プ ラントホーム１１２を有している。カセット１０５は、カセット用ポートトを開 くと、第１プラツトホーム１１２に載るように第１プラツトホームで支持できる 。カセット１０５を支持するのに整合ピン（図示せず）を第１プラツトホーム１ １２に設けてもよいし、あるいはカセット１０５を保持する他の手段を使用して もよい。第１Ｏ図乃至第１４図を参照してより詳細に説明するように、第１装置 は第１プラツトホーム１】２をこれにカセットを支持してボー）１０８に隣接し たところからシャフトの中でその中心軸線１０３に沿って任意の位置まで、また この位置から制御可能移動させる装置を有している。かくして、第１プラツトホ ーム１１２はカセット用ポート１０８と係合してこれを密封するためにシャフト に沿って上方に移動できる。カセット用ボート１０８が開くと、カセ−／　ト１ ０５は第１プラツトホーム１１２で支持される。

次いで、第１プラツトホーム１１２をこれにカセット１０５を載せてシャフト１ １０に沿って加工ステージョン１０２へ降下させることができる。

更らに、第２実施例のマニピュレータ１０１は、シャフト１１０の中を搬送でき 、カセット１０５をシャフト１１０から少なくとも１つの位置１１４まで、また この位置から搬送するための、また第１装置１１１がカセット用ポート１０８か ら離れている場合、カセット１０５をこの第１装置１１１まで、またこの第１装 置から搬送するための第２装置１１３を有している。

この第２装置１１３はシャツ）１１０で支持された第２プラツトホーム１１５を 有している。更らに、この第２プラツトホーム１１５には、機械アーム１．１６ が枢着されている。この機械アーム１１６は第１端部１１７および第２端部１１ ８を有している。

第１端部１１７は第２プラツトホーム１１５に枢着されていて、シャフト１１０ と直角な平面内で第１端部のまわりを回動するように作動できる。

機械アーム１１６の第２端部１１８には、被加工物１０６を保持するカセット１ ０５に連結可能な連結袋Ｗ、　１１９が設けられている。連結装置１１９は好ま しくは機械アーム１１７６の第２端部に枢着され、そしてこの連結装置は、カセ ソ）１０５がこれに連結されている間、カセット１０５の傾動を制御する後述の 機構を有する。

更らに、第２装置１１３は第２プラントホーム１１５をシャツ１−　］、　１０ の中を同心に移動させる装置を有している。また、機械アーム１１６の第２端部 １１８の位置を制御する装置１２０、例えば、第２プラントホーム１１５に設け られる段モータまたはベルト駆動ギヤボックスが設けられている。機械アーム１ １６の第２端部１１８の位置を制御する装置１２０は連結装置１１９と協力して 作動し、カセット１０５を支持してシャフト１１０の中心軸線１０３と直角な平 面に沿って加工ステージョン１０２内の少なくとも１つの位置から第１装置まで 、また第１装置から上記位置まで鉛送することができる。

第１Ｏ図乃至第１４図を参照して本発明による第２実施例のマニピュレータ２０ １の好適な具体例を更らに詳細に説明する。第１０図乃至第１４図は、マニピュ レータ１０１がカセソｌ−１０５を容器１０７内から第１３図および第１４図に 示す位置まで搬送するときのマニピュレータ１０１の種々の位置を示している。

第１０図乃至第１４図に示すマニピュレータ１０１の諸部品には、適切である場 合、第９図に示す図と一貫した参照番号を付しである。

第１０図はカセット１０５を容器１０７から取出すための位置にあるマニピュレ ータ１０１を示している。カセット１０５は加工ステージョン１０２にある容器 １０７に入ったままである。第１装置１１１の第１プラツトホーム１１２はボー トプレート１０９にカセット用ボート１０８に隣接して位置決めされている。第 ２装置１１３はシャフト１１０内下方に位置決めされていて第１装置１１１によ ってシャフト１１０内を広い範囲で移動自在である。

カセット用ボート１０８がカセット１０５を解放すると、第１プラツトホーム１ １２を第１１図に示すようにシャフト１１０の中へ降下させる６第２装置１１３ の第２プラツトホーム１１５をわずかに上昇させ、段モータ１２０を使用してＲ 械アーム１１６を位置決めして連結装置１１９をカセ−／　Ｉ・］、　０５」二 に整合させ、第１プラントホーム１１２で支持する。

次いで、第２装置１１３を降下させて連結装置１１９をカセット１０５に連結さ せるゆそして第２装置１１３を第１２図に示すように上昇させてカセット１０５ を第１プラツトホーム１１２から上昇させ、機械アーム１０６によりカセット１ ０５をシャフト１１０からその中心軸線１０３と直角な平面に沿って回動させる 。

これにより第１装置１１１を第２装置１１３より上でシャフトに沿って移動させ 、カセット用ボート１０８上の容器１０７を第１装置１１１の第１プラツトホー ム１１２によって閉じる。

第１３図に示すように、第１プラットホーム１１２をカセット用ボート１０８に 隣接して位置決めして容器１０７を密封する。

機械アーム１１６がシャフト１１０と直角な平面に沿って揺動してカセットを加 工ステージョン１０２の内側の位置１１４に位置決めすると、段モータ１２０お よび機械アームの第１端部１１７を支持する第２プラツトホーム１１５はシャフ ト１１０に沿って位置決めされる。位置１１４は最大で中心からアームの長さＬ ａに等しい変位ＯＡだけずれている。

第１４図で示すように、第２装置１１３が作動して第２プラツトホーム１１５を シャフト１１０の中へ降下させ、この際、機械アーム１１６を揺動させて第１プ ラツトホーム１１２の下方でシャフト１１０の中心軸線１０３と整合させる。こ のようにして、機械アーム１１６は隙間距離ＸＡをもってシャツｌ−１１０内に コンパクトに位置決めされ、これによりカセット１０５を容器１０７に対して同 軸で出入れすることができる（第１１図も参照）、カセ−／　ト１０５は移動し 、処理ステーション１０２で行なわれるいずれの取扱いをも干渉することがない 。

わかるように、マニピュレータ１０１はカセット１０５を第１装置１１１の第１ プラツトホーム１１２まで、また第１プラツトホーム１１２から搬送するように 作動でき、またカセット１０５が第１プラントホーム１１２にある間、マニピュ レータ１０１はカセ７　（Ｉ　Ｏ５をカセット用ボート１０日に設けられた容器 １０７に対して出入れするように作動できる。これらの機能は、加工ステージョ ン１０２の内側の最小量の空間で達成される。

第１４図はシャフト１１０に沿って設けられ、第１プラントホーム１１２および 第２プラツトホーム１１５をシャフトに沿って搬送する装置機構構造を隔離する 粒子シールド１３０を示している。第１装置１１１および第２装置１１３をシャ フト１１０に沿って搬送するとき、隔離シールド１３０がそのままであるように 、この隔離シールド１３０はマイラー（Ｊｎｙｌａｒ）または他の材料のような アコーディオン状折畳みプラスチックで製造するのがよい。

もちろん、第１プラツトホーム１１２および第２プラットホーム１１５を移動さ せる装置の機構構造を隔離する他の手段をユーザに合うように利用し得る。

ｊａ械アーム１１６、連結装置１１９、カセット用ボート１０８、およびカセッ ト１０５を第１プラツトホーム１１２に保持する装置を作動する制御信号はずべ て第１ＷＩＩＩＩの支持体１３１および第２装Ｗ　１１３の支持体１３１を介し てまたはこれらの支持体に沿って制御装置、例えばコンピュータまたは他の信号 処理装置（図示せず）に伝送される。

第１Ｏ図乃至第１４図でわかるように、第１装置１１１および第２装置１１３は シャフト１１．０に設けられたガイド装置１３５で支持されている。第１５図は 第１装置１１１および第２装置１１３を設けたガイド装置１３５の背面図を示し ている。

ガイド装置］３５はシャフト１１０内の第２プラツトホーム１１５の位置を制御 する装Ｗ　１３６およびシャフト１１０内の第１プラツトホーム１１２の位置を 制御する装置１３７を有している。装置１３６はねじ棒１４０で構成されたウオ ーム歯車装置１５１およびねじ棒１４０を制御回転させるモータ１４１を備えて いる。また、ベアリング１４３．１４４のような第２装’ＦＬ　１１３を第１ガ イド１３８および第２ガイド１３９に支持する装置も備えられている。また、第 ２装置１１３はねじシャフト１４０とかみ合う歯車ベアリング１４５を有してお り、ねじシャフト１４０をモータ１４１により回転させると、シャフトにおける 第２装置１１３の位置が制御される。

シャフト１１０における第１プラントホーム１１２の位置を制御する装置１３７ は装置１３６と同じ構造のものである。かくして、第１装置には、これを支持す るベアリング１４８およびベアリング１４９が夫々第１ガイド１３８および第２ ガイド１３９と整合して設けられている。第１装Ｗｌｌｌには歯車ベアリング１ ４６が設けられており、このベアリング１４６はシャフト１１０に沿う第１装置 １１１の移動を制御するように作動するウオーム歯車装置１５２のねしシャフト １５１とかみ合っている。ねじシャフト１５０はモータ１５３によって制御可能 に回転されて第１装置１１】を制御可能に位置決めする。

第１装Ｗ　１１１の整合を保つベアリング１４８、’１４９および第２装置１１ ３の整合を保つベアリング１４３．１４４は第１装置１１１および第２装置１１ ３の安定な位置決めを行なわなければならない。かくして、これらのベアリング の代わりに３点支持装置（図示せず）を設けるか、あるいはガイド１３８．１３ ９およびこれらとかみ合うベアリングが横方向の支持を行うようにしてもよい。

第１６図は本発明の別の実施例によるマニピュレータの側面図を示している。詳 細には、マニピュレータアーム１１６の第２端部１１８の位置を制御する装置１ ２０は更らに第２プラツトホーム１１５にキャリッジ／レール組立体１９０を有 している。上記のように、段モータまたはギヤボックスには、マニピュレータア ーム１１６の第２端部の回動先端部１９１が設けられている。段モータまたはギ ヤボックスは第２プラツトホーム１１５に設けられたキャリフジ１１９に設けら れている。第２プラントホーム１１５はキャリッジ】１９をシャフト］１０と直 角な方向１９３をなす軸線に沿って案内するレール１９３を有している。キャリ ッジ／レール組立体１９０は、係合装置１１９に設けられるカセットを加工ステ ージョン１０２内に位置決めする際に融通性を更らにもたらすためにマニピュレ ータアーム１１６の回動先端部１９１を位置決めする装置をなす。キャリフジの 位置は当業界でよく知られているようなモータまたはベルト駆動装置により制御 される。

要約すると、半導体ウェーハのような被加工物を保持するカセットを容器から標 準機械インターフェース（ＳＭＩＦ）装置の加工ステージョンへ取出すためのマ ニピュレータを開示する。容器は加工ステージョンのマニピュレータのカセット 用ボートで支持される。第１プラントホームはカセット用ボートの下方でシャフ トに沿って椴送でき、かつカセット用ボートと係合してカセットを容器から受け るように作動できる。第１プラツトホームをシャフトに沿って下方に搬送してカ セットを容器から取出す。シャフト内に設けられた第２プラントホームはマニピ ュレータアームを存しており、このマニピュレータアームは揺動してカセットを 第１プラントホームに係合させたり、これを支持して第１ブラフトホーＬから退 かせたりする。次いで、マニピュレータアームは回動してカセットをシャフトか ら離れた加工ステージョンの位置まで搬送する。次に、第１プラツトホームをシ ャフトに沿って上方に敢送してカセット用ボートトまで戻し、それにより容器を 密封して微粒子汚染を防ぐ。カセットをシャフトから離れた加工ステージョンの 位置に置いた後、マニピュレータおよび第２プラツトホームは、マニピュレータ が加工ステージョンで占める空間を最小にするように、完全にシャフトの内側に 位置できる。

第１７図、第Ｘ８図および第１９図は第１図乃至第８図を参照して上で述べた本 発明の第１実施例に組入れるのに適した機構の詳細を示している。これらの機構 は、回動アーム２３１が回動軸線３００を中心に回転するにつれてカセット２０ ５を傾動させるのに使用される。より詳細には、第１７図の説明図を参照すると 、回動アーム２３１、矩形アーム２２７およびカセット２０５に連結された連結 装置２３４の部分図が示されている。回動アーム２３１は回動端部２３２および 連結端部２３３を有している。回動端部２３２は、回動アーム２３１が回動端部 ２３２を通って延びかつ矩形アーム２２７と直角な回動軸線３００を中心に回転 することができるように矩形アーム２２７に回転可能に固着されている。連結装 置２３４は連結端部２３３に隣接して回動アーム２３１に連結されて、連結装Ｒ ２３４およびこれに連結されたカセット２０５が、連結端部２３３を通りかつ回 動輪線３００と実質的に平行である傾動軸線３０２を中心に回動することができ るようになっている。

回動アーム２３１には、第１および第２スプロケツトホイール３０６．３０８が 夫々の回動アームカバー３０４内に設けられている。夫々の第１および第２スプ ロケツトホイール３０６．３０Ｂは一致して回転するようにスプロケットチェー ン３１０によって互いに連結されている。第１スプロケツトホイール３０６は回 動軸線３００を中心に回転可能に設けられており、第２スプロケツトホイール３ ０８は傾動！力線３０２を中心に回転可能に設けられている。しかも、第２スプ ロケツトホイール３０８はこれと連結装Ｍ２３４が一致して傾動軸線３０２を中 心に回転するように連結装置２３４に固着されている。

そのうえ、第１スプロケツトホイール３０６は、回動アーム２３１が回動軸線３ ００を中心に回転すると、第１スブロケント３０６もまた回動軸線３００を中心 に回動アーム２３１と相対的に回転することができるように第２端部２３２に隣 接して回動アーム２３１に回動可能に取付けられている。第１スプロケツトの相 対回転はスプロケットチェーン３１０によって第２スプロケツト３０８に伝えら れ、従って連結’Ａ　置２３４およびこれに連結されたカセット２０５に伝えら れる。

第１スプロケツトホイール３０６および回動アーム２３１が相対回転すると、連 結装置２３４およびこれに連結されたカセ−／　）２０５が外部の地平面３１２ に対して傾動する。仮想線２３４′は、回動アーム２３１が回動軸線３００を中 心とするその回転の次々の段階を運動するときの連結装置２３４　（および関係 的に、これに連結されたカセット２０５）の傾動を示している。仮想線２３４′ は回動アーム２３１０回転中、連結装置２３４が傾動するのを示しており、上記 回転のうちの一部の間、第１側部３２４（仮想線の図では２３４′を付しである ）が地平面３１２に対して、対向して配置された第２側部（仮想図で３２６′を 付しである）より高く上昇される。

第２２図の説明図に示すように、連結装置２３４およびこれに連結されたカセッ ト２０５の傾動により、カセット２０５内の棚２５２に載っている半導体ウェー ハ２５０を重力により有利に摺動させてカセッＩ−２０５内の棚２５２の適切な 収容位置に戻す。

より詳細には、第２２図は、回動アーム２３１が第１７図および第１８図に示ず ように回動軸線３００を中心に回転しかつ連結装置が傾動軸線３０２に対して回 転するとき、地平面３１２に対する異なる傾動段階でカセット２０５および連結 装置２３４を示している。第２２図の説明図かられかるように、支持用の棚２５ ２の縁部をはみ出しているウェーハ２５０はカセット２０５および連結装置２３ ４の傾動により適所へ摺動される。かくして、この傾動の結果、半導体ウェーハ ２５０はカセット２０５内の棚２５２に適切に位置する。

第１８図の説明図を参照すると、回動アーム２３１の内部をさらに詳細に示す部 分図を示している。回動アームカバー３０４は、ボルト３２０によって回動アー ム２３１に固着された円形プレート３１８を現わすように部分的に切取られてい る。プレート３１８は回動アーム２３１と一致して回動軸線３００を中心に回転 するように回動アーム２３１の回動端部２３２に隣接して固着されている。

プレート３１８には楕円形のカム異形部３２２が形成されている。このカム異形 部３２２は実質的に円形の部分３′２８および楕円形部分３３０を有している。

カム異形部３２２は実質的に円形の部分３２８および楕円形部分３３０を含む経 路を形成する連続した閉鎮溝を備えている。プレート３１８はアーム２３１とと もに回動軸線３００を中心に回転するようにアーム２３１に固着されているので 、カム異形部３２２もまた回動アーム２３１と一致して回動軸線３００を中心に 回転する。

後でより十分に説明するように、第１スプロケツトホイール３０６はプレート３ １８に形成されたカム異形部３２２に対して回転することができるようにプレー ト３１８の背後に回転可能に固着されている。第１スプロケツトホイール３０６ には、第１楕円形カムリンケージ３３２が第１スプロケツトホイール３０６と一 致して回転するように固着されている。第１楕円形カムリンケージ３３２には、 第２カムリンケージ３３４が第１カム回動軸線３３６を中心に回動することがで きるように枢着されている。この第２カムリンケージ３３４は第３カムリンケー ジ３３４の一端に枢着されて第２カム回動軸線３４０を中心に第３カムリンケー ジ３３８に対して回動することができるようになっている。第１および第２カム 回動軸線３３６．３４０夫々は回動軸線３００および傾動軸線３０２夫々に平行 に延びている。第３カムリンケージ３３８は他端がジャーナル３４２により回動 アームカバー３０４に回転可能に固着されている。

第１９図の説明図を参照すると、カムリンケージ３３２．３３４．３３８および 第１スプロケソＩ・ホイール３０６の詳細を示す部分図が示されている。第１楕 円形カムリンケージ３３２はアーム部分３４４および円形横断面をもつ支持部分 ３４６を有している。

この支持部分３４６は部分横断面で部分的に示すブレー）３１８に回転可能に設 けられていて、第１楕円形カムリンケージ３３２がプレート３１８とは別個に回 転することができるようになっている。支持部分３４６は第１スプロケツトホイ ール３０６に固定されており、従って第１楕円形カムリンケージ３３２は第１ス プロケツトホイール３０６と一致して回動軸線３００を中心に回転する。

しかも、第１カムリンケージ３３２はジャーナル３４８によって第２カムリンケ ージ３３４に回転可能に固着されており、従って第１楕円形カムリンケージ３３ ２および第２カムリンケージ３３４夫々は第１カム回動軸線３３６を中心に回転 することができる。また、第２カムリンケージ３３４はジャーナル３５０によっ て第３カムリンケージ３３８に回転可能に固着されているので、第２および第３ カムリンケージ３３４．３３８夫々は第２カム回動軸線３４０を中心に回転する ことができる。最後に、第３カムリンケージ３３８はジャーナル３４２によって 回動アームカバー３０４に固着されていて、第３カム回動軸線３４１を中心に回 転することができるようになっている。

第２および第３カムリンケージ３３４．３３８夫々が互いに回転可能に固着され ている領域に隣接して、摺動可能な支持部材３５２が第２カムリンケージ３３４ から垂下している。第１８図および第１９図を参照すると、支持部材３５２がカ ム異形部３２２内にあることがわかるであろう。カム異形部３３２の楕円形形状 により、また第３カムリンケージ３３８が回動アームカバー３０４に回転可能に 固着されていることにより、連結装置２３４およびこれに連結されたカセット２ ０５は、支持部材３５２がカム異形部３２２の実質的に円形の部分３２８内にあ るとき、第１カムリンケージ３３２によって地平面３１２に対して実質的に一定 の配向を保つ。しかしながら、カム異形部３２２の楕円形部分３３０内にあると き、連結装置２３４およびこれに連結されたカセット２０５は地平面３１２に対 して傾動される。

かくして、スプロケ７）チェーン３１０および第１、第２、第３カムリンケージ ３３２．３３４．３３８を上記のように連結したカム異形部３２２とともに第１ および第２スプロケツトホイール３０６を有利に使用して連結装置２３４および これに連結されたカセット２０５を第１７図に仮想線２３４′で示すように傾動 させることができることはわかるであろう。有利なことに、連結装置２３４およ びカセット２０５の傾動により、第２２図に示すようにカセット内の棚２５２に 載っている半導体ウェーハ２５０をカセット２０５内の棚に適切に位置させる。

しかも、連結装置２３４およびカセット２０５の傾動量および回動アーム２３１ により形成される回転弧の傾動の起る部分を、回動アーム２３１に対するカム異 形部３２２の形状または配向を変更することによって変えることができることは わかるであろう。

第２０図の説明図を参照すると、第１７図乃至第１９図について上述した回動ア ームに組入れるのに適した別のカム異形部３２２′の詳細が示されている。より 詳細には、これらの図は第１７図、第１８図および第１９図に関して上述した回 動アーム２３１と同じ回動アーム（図示せず）にしっかり固着するのに適した円 形プレー）３１８’の詳細を示している。第１７図乃至第１８図について述べた プレート３１８と同様に、プレート３１８’はこれを回動アームに固着するボル ト３２０′を有している。プレート３１８′にはカム異形部３２２′が形成され ている。このカム異形部３２２′は実質的に円形の部分３２８′および楕円形部 分３３０′を有している。

また、カム異形部は不連続部分３５４を有している。この不連続部分３５４によ り、第１９図示す支持部材３５２と同様な支持部材（図示せず）は、支持部材が 不連続部分３５４を通るとき、カム異形部３２２′内にある間、その移動方向を 急に変える。この急な方向度えは第１７図および第１８図に示す連結装置２３４ およびこれに連結されたカセット２０５の傾動配向の急変化に変えられる。有利 なことに、この傾動配向の急変化によりカセット２０５内の棚に載っているウェ ーハを揺らして、これらのウェーハは静摩擦力に打勝ち、摺動してカセット２０ ５内の適切な位置になる。

第２１図の説明図を参照すると、第９図乃至第１６図の第２実施例に組入れるの に適した機構の詳細が示されている。これらの機構ば、機械アーム４１６がその 第１端部４１７を通ってその長さと直角な方向に延びる回動軸線５００を中心に 回転するとき、カセット２０５を傾動させるのに使用される。より詳細には、第 １端部４１７は第２プラントホーム４１５に枢着されていて、機械アーム４１６ は第２プラントホーム４１５およびこれに設けられた機械アーム４１６が移動す ることができる垂直なガイド装置４３５と実質的に直角の平面内で回動軸線５０ ０を中心に回動できるようになっている。機械アーム４１６には、連結装置４１ ９がこのアーム４１６の第２端部４１８に隣接して回転可能に固着されている。

この連結装置４１９は、これとカセッＩ−４０５が一致して移動するようにカセ ット４０５に連結されるようになっている。

第２１図の図面には、機械アーム４１６は、第１および第２スプロケツトホイー ル５０６．５０８夫々およびこれらのホイールを互いに連結するスプロケットチ ェーン５１０を現わすために外側アームカバーを取除いて示されている。第１ス プロケツトホイール５０６は、第２プラツトホーム４１５とともに垂直方向に移 動しかつ機械アーム４１６に対して回動軸線５００を中心に回転するように第２ プラツトホーム４１５に回転可能に固着されている。第２スプロケツトアーム５ ０８は機械アーム４１６に対して傾動軸線５０２を中心に回転することができる ように機械アーム４１６にその第２端部４１８に隣接して回転可能に固着されて いる。傾動軸線５０２は機械アームの第２端部４１８隣接して回動軸線５００と 実質的に平行に機械アーム４１６を通って延びている。そのうえ、連結装置４１ ９は第２スプロケツトホイール５０８にしっかり固着されて、連結装置４１９お よびこれに連結されたカセット４０５は第２スプロケツトホイール５０８と一致 して回転するようになっている。

第２プラツトホーム４１５には、傾動側Ｊ’ｆＤ　’Ａ装５１６が取付けられて いる。この傾動制御装置５１６は機械アーム４１６の第１端部４１７に対する回 転運動を第１スブロケントホイール５０６に与える。第１スプロケツトホイール ５０６の相対回転運動はスプロケットチェーン５１０によって第２スプロケツト ホイール５０８に伝えられて、第１および第２スプロケツトホイール５０６゜５ ０８夫々が一致して回転する。連結装置４１９およびカセット４０５はＭ２スプ ロケットホイール５０８と一致して傾動軸線５０２を中心に回転するので、第１ スプロケツトホイール５０６の回転は連結装置４】９およびカセット４０５の回 転に変えられる。

傾動側？１１装置５１６は、例えば、回動軸ｖＡ５００に対する機械アーム４１ ６の回転配向により決まる所定量だけ第１スプロケツトアーム５０６を機械アー ム４１６の第１端部に対して回転させるようにプログラミングすることができる マイクロプロセッサ制御モータ（図示せず）よりなるのがよい。例えば、弧５１ ８は機械アーム４１６が回動軸線５００を中心に回転するときのこのアームの第 ２端部４１８の回転運動を表わしている。さらに、仮想線４１９′は機械アーム ４１６の回転弧における異なる段階での地平面５１２に対する連結装置（および これに連結されたカセット４０５）の傾動を示している。回転弧の異なる段階で 、連結装置（仮想線図で５２４′を付しである）の第１側部５２４は対向配置さ れた第２側部（仮想線図で５２６′を付しである）より高く上昇される。

有利なことに、機械アーム４１６の回転中、連結装置４１９およびこれに取付け られたカセット４０５が傾動することにより、この傾動中、カセット４０５内の 棚（図示せず）に残っている半導体ウェーハ（図示せず）を摺動させてカセット ４０５内の適切な位置にすることはわかるであろう、その結果、有利なことに、 ここに述べた傾動機構を使用して半導体ウェーハをカセット内に適切に位置させ ることができ、ウェーハに物理的に接触する必要がない。

傾動側２ｎ装置Ｗ　５１６は、連結装置４１９およびこれに連結されたカセット ４０５の傾動角度を変えたり、傾動が起る機械アーム４１６の回転段階を変えた りするように調整することができる。

これは、当業者にはわかる方法でマイクロプロセッサ制御モータ（図示せず）を 適切にプログラミングすることによって達成することができる。さらに、連結装 置およびこれに連結されたカセット４０５の傾動が地平面５】２に対するその傾 動角度を変える速度を変えてカセット４０５内の半導体ウェーハ（図示せず）に 急速運動を与え、これによりウェーハは静摩擦力に打ち勝ち、カセット４０５内 の適切な位置へ移動することができる。カセット内の棚に残っているウェーハを カセットの傾動によりカセット内の適切な位置へ摺動させる第２図に示す原理も ここに適用される。

本発明の好適な実施例の上記説明は例示のためのものである。

かかる説明は網羅的なものではなく、本発明をまさにその開示形態に限定しよう とするものではなく、明らかに多くの変更例および変形例が上記教示をかんがみ て可能である。かくして、本発明のなお一層の面を明細書、図面および請求の範 囲の考察によって確認することができる。本発明の範囲は添付した請求の範囲に よって規定するものである。

本発明をその好適な実施例について詳細に示しかつ発明したが、本発明の精神お よび範囲を逸脱することなしに、形態および細部の上記変更および他の変更を行 うことができることは当業者にはわかるであろう。

ＦＩＧ、−９ ＦＩＧ、−１５ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．被加工物を保持するカセットが中心軸線に沿って移動するととき、カセット を受入れるカセット用ポートを加工ステーションに設け、中心軸線が加工ステー ションの外側からカセット用ポートを通って加工ステーションの中へ延びている 、カセットを加工ステーションで支持された容器まで、また容器から搬送する装 置において、 実質的に上記中心軸線に沿って搬送でき、カセットを実質的に上記中心軸線に沿 って容器まで、また容器から搬送するためのカセット用プラットホームを有する プラットホーム装置と；上記中心軸線に対して実質的に直角に延びる第１部材を 有するマニピュレータ装置とを備え、第１部材は第１部分および第２部分を有し ており； 回動部分および連結部分を有する回動アームを備え、回動部分は第１部材の第２ 部分に隣接して枢着されており、回動アームは実質的に回動部分を通りかつ中心 軸線に対して実質的に直角に延びる回動軸線を中心に回動するように作動でき； カセットに連結可能な連結装置を回動アームの連結部分に隣接して設けたことを 特徴とする装置。 ２．上記プラットホームは、更らに、上記カセット用プラットホームに取付けら れ、カセット用プラットホームおよびカセットを実質的に中心軸線に沿って位置 決めするための主エレベータ装置を有していることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の装置。 ３．上記回動アームによる回動中、連結装置およびこれに連結されたカセットを 傾動させる傾動装置をさらに備え、上記回動中、カセットが中心軸線に対して傾 動するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。 ４．上記プラットホーム装置は、カセットを支持可能にして上記カセット用プラ ットホームの位置を実質的に中心軸線に沿って制御する装置を有しており； 上記マニピュレータ装置は上記第１部材の位置を実質的に中心軸線に沿って制御 する装置を有しており；実質的に回動軸線を中心に搬送中、上記連結装置がカセ ットを支持するように、連結部分の位置を制御する装置を設けたことを特徴とす る請求の範囲第１項または第３項に記載の装置。 ５．上記カセット用プラットホームは実質的に中心軸線に沿って第１長さ走行し 、上記回動アームはこれを上記中心軸線と平行に位置決めし得るように上記第１ 長さより短かい第２長さを有していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載 の装置。 ６．微粒子汚染物が上記カセット用プラットホームの位置を制御する装置および 上記第１部材の位置を制御する装置から加工ステーションに流入しないようにす る装置をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 ７．上記カセット用プラットホームは、これをカセット用ポートに隣接して位置 決めするとき、カセット用ポートを密封する装置を有することを特徴とする請求 の範囲第４項に記載の装置。 ８．上記カセット用プラットホームの位置を制御する上記装置は第１ウォーム歯 車装置を有しており、上記第１部材の位置を制御する上記装置は第２ウォーム歯 車装置を有していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。 ９．上記連結部分の位置を制御する上記装置は更らに上記第１部材の第２部分に 隣接して設けられた上記回動部分の位置を上記中心軸線に対して実質的に直角な 軸線に沿って制御する装置を有していることを特徴とする請求の範囲第４項に記 載の装置。 １０．上記傾動装置は、上記回動アームによる回動の少なくとも一部の間、上記 連結装置およびこれに連結されたカセットの傾動変化の速度を急に変えることを 特徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。 １１．被加工物を保持するカセットが中心軸線に沿って移動するとき、カセット を受入れるカセット用ポートを加工ステーションに設け、被加工物がカセット内 の棚に支持され、中心軸線が加工ステーションの外側からカセット用ポートを通 って加工ステーションの中へ延びている、標準機械的インターフェース装置にお ける、カセットを加工ステーションで支持された容器まで、また容器から搬送す る装置において、 実質的に上記中心軸線に沿って搬送でき、かつカセット用ポートに隣接して位置 決めされると、カセット用ポートを密封するようになっていて、カセットを支持 するカセット用プラットホームと； 上記カセット用プラットホームの位置を実質的に上記中心軸線に沿って制御する カセット搬送装置と；上記中心軸線に沿って搬送できるアーム用プラットホーム と；第１部分と第２部分との間がアーム長さ延びる機械アームとを備え、上記第 １部分に上記アーム用プラットホームに枢着されていて、上記中心軸線と直角な 平面内で回動するように作動でき、それにより上記アームは上記中心軸線と上記 アーム長さとの間を上記中心軸線から回動できるようになっており；カセットに 係合可能な連結装置を上記機械アームの上記第２部分に取付け； 上記アーム用プラットホームの位置を上記シャフトに沿って制御するアーム搬送 装置と； 上記第２部分の位置を制御する装置とを備え、上記連結装置がカセットを支持し てこのカセットを上記軸線と直角な上記平面に沿って加工ステーション内の上記 少なくとも１つの位置から上記カセット用プラットホームまで、また上記カセツ ト用プラットホームから上記位置まで搬送することができるようにしたことを特 徴とする装置。 １２．上記機械アームによる回動中、連結装置およびこれに連結されたカセット を傾動させる傾動装置を更らに備え、上記回動中、カセットが中心軸線に対して 傾動し、それにより、傾動中、棚に支持された被加工物をカセット内の収容位置 へ移動させるようにしたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３．上記カセット用プラットホームは上記中心軸線に沿って第１長さ走行し、 上記機械アームは上記第１長さより短かい第２長さを有しており、上記第２部分 が上記中心軸線に沿って上記機械アームを位置決めすることができるようにした ことを特徴とする請求の範囲第１１項または第１２項に記載の装置。 １４．微粒子汚染物が上記カセット用プラットホームの位置を制御する上記装置 および上記アーム用プラットホームの位置を制御する上記装置から加工ステーシ ョンに流入しないようにする装置をさらに備えていることを特徴とする請求の範 囲第１１項または第１２項に記載の装置。 １５．上記被処理物は半導体材料を含むことを特徴とする請求の範囲第１１項ま たは第１２項に記載の装置。 １６．上記カセット用プラットホームの位置を制御する上記装置は第１ウォーム 歯車装置を有しており；上記アーム用プラットホームの位置を制御する上記装置 は第２ウォーム歯車装置を有していることを特徴とする請求の範囲第１１項また は第１２項に記載の装置。 １７．上記第２部分の位置を制御する上記装置は更らに上記アーム用プテットホ ーム上の上記第１部分の位置を上記中心軸線に対して実質的に直角な軸線に沿っ て制御する装置を有していることを特徴とする請求の範囲第１１項または第１２ 項に記載の装置。 １８．上記傾動装置は更らに第１および第２の回転可能なホイールと、これらの 第１および第２ホィールが実質的に一致して回転するように上記第１および第２ ホイールを連結するためのベルト部分とを備えていることを特徴とする請求の範 囲第１２項に記載の装置。 １９．被加工物を保持するカセットが中心軸線に沿って移動するとき、カセット を受入れるカセット用ポートを加工ステーションに設け、中心軸線が加工ステー ションの外側からカセット用ポートを通って加工ステーションの中へ延びている 、カセットを加工ステーションで支持された容器まで、また容器から搬送する装 置において、 実質的に上記中心軸線に沿って搬送でき、カセットを実質的に上記中心軸線に沿 って容器まで、また容器から搬送するカセット用プラットホームを有するプラッ トホーム装置と；上記中心軸線に対して実質的に直角に延びる第１部を有するマ ニピュレータ装置とを備え、第１部材は第１部分および第２部分を有しており； 回動部分および連結部分を有する回動アームを備え、回動部分は第１部材の第２ 部分に隣接して枢着されており、回動アームは実質的に回動部分を通って中心軸 線に対して実質的に直角に延びている回動軸線を中心に回動するように作動でき ；カセットに連結可能な連結装置を回動アームの連結部分に設け；第１部材の軸 方向部分を中心軸線に対して制御する装置を第１部材の第１部分に隣接して設け ； カセット用プラットホームの軸方向位置を中心軸線に対して制御する装置と； 回動アームの回転位置を制御する装置とを備えたことを特徴とする装置。 ２０．上記回動アームによる回動中、連結装置およびこれに連結されたカセツト を傾動させる傾動装置を更らに備え、上記回動中、カセットが中心軸線に対して 傾動するようにしたことを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１．上記傾動装置は更らに第１および第２の回転可能なホイールと、これらの ホィールが実質的に一致して回転するように上記第１および第２ホイールを連結 するベルト部分とを備えていることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の装 置。 ２２．上記回動アームと実質的に一致して回転し、上記第１ホイールに連結され た楕円形カム部材をさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第２１項に記 載の装置。 ２３．上記楕円形カム部材を上記第１ホイールに連結する少なくとも１つのカム リンケージを更らに備えていることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の装 置。 ２４．上記プラットホーム装置は、更らに、カセット用プラットホームに取付け られ、カセット用プラットホームおよびカセットを中心軸線に沿って位置決めす るための主エレベータ装置を有していることを特徴とする請求の範囲第１．９項 または第２０項に記載の装置。 ２５．上記被加工物は半導体ウェーハを含むことを特徴とする請求の範囲第１９ 項または第２０項に記載の装置。 ２６．上記カセット用プラットホームは、カセット用ポートに隣接して位置決め されると、カセット用ポートを密封するようになっていることを特徴とする請求 の範囲第１９項または第２０項に記載の装置。 ２７．第１部材の軸方向位置を制御する上記装置は第１ウォーム歯車装置を有し ており；カセット用プラットホームの軸方向位置を制御する上記装置は第２ウォ ーム歯車装置を有していることを特徴とする請求の範囲第１９項または第２０項 に記載の装置。 ２８．回動軸線は第１部材に対して実質的に直角に延びていることを特徴とする 請求の範囲第１９項または第２０項に記載の装置。 ２９．上記回動アームは、カセットがカセット用プラットホームで支持されてい ると、このプラットホームを実質的に中心軸線に沿って搬送するとき、上記カセ ツトが上記連結装置を実質的に迂回して第１回転位置まで回動軸線を中心に回転 することができることを特徴とする請求の範囲第１９項または第２０項に記載の 装置。 ３０．上記回動アームは、上記連結装置がカセット用ポートと第１部材との間に 配置されかつカセットを容器の外でカセット用プラットホームで支持するとき、 上記連結装置がカセットに連結することができる第２回転位置まで回動軸線を中 心に回転することができることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の装置。 ３１．上記回動アームは、第１部材がカセット用ポートと上記連結装置との間に 配置され、かつ上記連結装置がカセットに連結することができる第３回転位置ま で回動軸線を中心に回転することができることを特徴とする請求の範囲第３０項 に記載の装置。 ３２．上記回動アームが第２回転位置にあるときではなく、上記回動アームが第 ３回転位置にあるとき、プラットホームの軸方向位置を制御する上記装置により プラットホームをカセット用ポートに接近して配置させることを特徴とする請求 の範囲第３１項に記載の装置。 ３３．上記回動アームが第２回転位置にあるときではなく、上記回動アームが第 ３回転位置にあるとき、第１部材の軸方向位置を制御する上記装置により第１部 材をカセット用ポートに接近して配置させることを特徴とする請求の範囲第３２ 項に記載の装置。 ３４．上記回動アームが第２回転位置又は第３回転位置のいずれかにありかつ連 結装置がカセットに連結しているとき、カセットはカセット用ポートと実質的に 同軸に配置されることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の装置。 ３５．回動アームは、上記連結装置がカセットに連結している間、第２回転位置 と第３回転位置との間をほぼ１８０°と２７０°との間の弧で回転することがで き、回動アームは、これが上記弧で回転しているうち、カセットがプラットホー ムを迂回するのに十分に長い長さ寸法を有していることを特徴とする請求の範囲 第３４項に記載の装置。 ３６．弧がほぼ２４０°であることを特徴とする請求の範囲第３５項に記載の装 置。 ３７．上記傾動装置は、上記回動アームによる回動の少なくとも一部の間、上記 連結装置およびこれに連結されたカセットの傾動変化速度を急に変えることを特 徴とする請求の範囲第２０項に記載の装置。 ３８．標準機械的インターフェース装置における、棚に支持された被加工物を保 持するカセットを、これを受入れるカセット用ポートを有する加工ステーション で支持された容器まで、また容器から搬送する装置において、 加工ステーシヨンのカセット用ポートから第１軸線に沿って加工ステーションの 中へ延びるシャフトと；上記シャフトで支持され、カセット用ポートに面する第 １側部を有する第１プラットホームとを備え、カセットは上記第１プラットホー ムの上記第１側部に支持でき；カセットが支持できる上記第１プラットホームの 軸方向位置を上記シャフト内の第１軸線に対して制御する装置と；上記シャフト を実質的に直角に横切って延びかつ上記シャフトに沿って移動できる第１アーム とを備え、該第１アームは第１部分および第２部分を有しており； 上記シャフト内の上記第１アームの軸方向位置を制御する装置を上記第１アーム の上記第２部分に隣接して設け；回動部分および連結部分を有する回動アームを 備え、上記回動部分は上記第１アームの上記第２部分に隣接して枢着されていて 、実質的に回動部を通って第１軸線に対して実質的に直角に延びる回動軸線を中 心に回動するように作動でき；カセットに連結可能な連結装置を上記回動アーム の上記連結部分に隣接して設け； 被加工物を保持するカセットを加工ステーション内に位置決めする主エレベータ 装置を上記シャフト内に設け；カセットを上記第１プラットホームの上記第１側 部から上記主エレベータまで、また上記主エレベータ装置から上記第１側部まで 搬送するために上記回動アームの回転位置を制御する装置を備えたことを特徴と する装置。 ３９．上記回動アームによる回動中、連結装置およびこれに連結されたカセット を傾動する傾動装置を更らに備え、上記回動中、カセットは中心軸線に対して傾 動し、それにより、傾動中、棚に支持された被加工物をカセット内の収容位置へ 移動させるようにしたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載の装置。 ４０．被加工物は半導体材料を含むことを特徴とする請求の範囲第３８項又は第 ３９項に記載の装置。 ４１．上記第１プラットホームは、カセット用ポートに隣接して位置決めされる と、カセット用ポートを密封するようになっていることを特徴とする請求の範囲 第３８項または第３９項に記載の装置。 ４２．上記第１プラットホームの軸方向位置を制御する上記装置は第１ウォーム 歯車装置を有しており；上記第１アームの軸方向位置を制御する上記装置は第２ ウォーム歯車装置を有していることを特徴とする請求の範囲第３８項または第３ ９項に記載の装置。 ４３．被加工物を保持するカセットが中心軸線に沿って移動するとき、カセット を受入れるカセット用ポートを加工ステーションに設け、中心軸線が加工ステー ションの外側からカセット用ポートを通って加工ステーションの中へ延びている 、カセットを加工ステーションで支持された容器まで、また容器から搬送する装 置において、 実質的に上記中心軸線に沿って搬送でき、カセットを実質的に上記中心軸線に沿 って容器まで、また容器から搬送するためのカセット用プラットホームを有する プラットホーム装置と；上記中心軸線に対して実質的に直角に延びる第１部材を 有するマニピュレータとを備え、第１部材は第１部分および第２部分を有してお り； 回動部分および連結部分を有する回動アームを備え、回動部分は第１部材の第２ 部分に隣接して枢着されており、回動アームは実質的に回動部分を通って中心軸 線に対して実質的に直角に延びる回動軸線を中心に回動するように作動でき；カ セットに連結可能な連結装置を回動アームの連結部分に設け；上記回動アームに よる回動中、連結装置およびこれに連結されたカセットを傾動させる傾動装置を 備え、上記回動中、カセットが中心軸線に対して傾動するようにしたことを特徴 とする装置。 ４４．被加工物を保持するカセットが中心軸線に沿って移動するとき、カセット を受入れるカセット用ポートを加工ステーションに設け、中心軸線が加工ステー ションの外側からカセット用ポートを通って加工ステーションの中へ延びている 、標準機械的インターフェース装置における、カセットを加工ステーションで支 持された容器まで、また容器から搬送する装置において、実質的に上記中心軸線 に沿って搬送でき、かつカセット用ポートに隣接して位置決めされると、カセッ ト用ポートを密封するようになっていて、カセットを支持するためのカセット用 プラットホームと； 軸線カセット用プラットホームの位置を実質的に上記中心軸線に沿って制御する カセット搬送装置と；上記中心軸線に沿って搬送できるアーム用プラットホーム と；第１部分と第２部分との間がアーム長さ延びている機械アームとを備え、上 記第１部分は上記アーム用プラットホームに枢著されていて、上記中心軸線と直 角な平面内で回動するように作動でき、それにより上記アームは上記中心軸線と 上記アーム長さとの間を上記中心軸線から回動でき； カセットに係合可能な連結装置を上記機械アームの上記第２部分に設け； 上記アーム用プラットホームの位置を上記軸線に沿って制御するアーム搬送装置 を備え； 上記第２部分の位置を制御する装置を設けて、上記連結装置がカセットを支持し 、このカセットを上記軸線と直角な上記平面に沿って加工ステーション内の上記 少なくとも１つの位置から上記カセット用プラットホームまで、また上記カセッ ト用プラットホームから上記位置まで搬送することができ；上記回動アームによ る回動中、連結装置およびこれに連結されたカセットを傾動させる傾動装置を備 え、上記回動中、カセットが中心軸線に対して傾動するようにしたことを特徴と する装置。 ４６．標準機械的インターフェース装置における、被加工物を保持するカセット を、これを受入れるカセット用ポートを有する加工ステーションで支持された容 器まで、また容器から搬送する装置において、 加工ステーションのカセット用ポートから第１軸線に沿って加工ステーションの 中へ延びるシャフトと；上記シャフト内に支持され、カセット用ポートに面する 第１側部を有する第１プラットホームとを備え、カセットは上記第１プラットホ ームの上記第１側部で支持でき；上記第１プラットホームの軸方向位置を、カセ ットを支持可能にして上記シャフト内で上記第１軸線に対して制御する装置と； 上記シャフトを実質的に直角に横切って延び、上記シャフトに沿って移動できる 第１アームとを備え、該第１アームは第１部分および第２部分を有しており； 上記シャフト内の上記第１アームの軸方向位置を制御する装置を上記第１アーム の上記第２部分に隣接して設け；回動部分および連結部分を有する回動アームを 上記第１アームの上記第２部分に隣接して枢着し、上記回動アームは実質的に回 動部分を通って第１軸線に対して実質的に直角に延びる回動軸線を中心に回動す るように作動でき； カセットに連結可能な連結装置を上記回動アームの上記連結部分に隣接して設け ； 被加工物を保持するカセットを加工ステーションの内側に位置決めする主エレベ ータ装置を上記シャフト内に設け；カセットを上記主エレベータ装置から上記第 １プラットホームの上記第１側部まで、また該第１側部から上記主エレベータ装 置まで搬送可能に上記回動アームの回転位置を制御する装置と；上記回動アーム による回動中、連結装置およびこれに連結されたカセットを傾動させる傾動装置 とを備え、上記回動中、カセットか中心軸線に対して傾動するようにしたことを 特徴とする装置。