(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイス製造プロセスにおいて基板を移動させるシステムであって、
基板を移動させるロボットを備え、前記ロボットがエンドエフェクタを備え、前記エンドエフェクタが、
基部部分と、
前記基部部分上に置かれた少なくとも３つのパッドとを備え、前記パッドがそれぞれ接触表面を含み、少なくとも１つの接触表面が、湾曲した形状および約４５μｉｎＲａ（１．１４３μｍＲａ）〜約６５μｉｎＲａ（１．６５１μｍＲａ）の粗さを有する、システム。
【請求項２】
本質的に３つのパッドからなる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
４つのパッドを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの接触表面が、約０．６４ｍｍ〜約９．５３ｍｍの曲率半径を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記基部部分および前記パッドの少なくとも１つが導電材料から構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
基板を移動させるエンドエフェクタであって、
基部部分と、
前記基部部分上に置かれた３つのパッドとを備え、前記パッドがそれぞれ接触表面を有し、前記接触表面の少なくとも１つが湾曲した形状および約４５μｉｎＲａ（１．１４３μｍＲａ）〜約６５μｉｎＲａ（１．６５１μｍＲａ）の粗さを有する、エンドエフェクタ。
【請求項７】
湾曲した形状を有する前記接触表面が、約０．６４ｍｍ〜約９．５３ｍｍの曲率半径を有する、請求項６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
少なくとも１つのパッドが導電材料から構成される、請求項６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項９】
前記基部部分および前記３つのパッドがＴｉでドープされたアルミナセラミックから構成される請求項６に記載のエンドエフェクタ。
【請求項１０】
電子デバイス製造プロセスにおいて基板を移動させる方法であって、
ロボットアームを備える基板移送ロボットを提供するステップと、
基部部分および前記基部部分上に置かれた少なくとも３つのパッドを備えるエンドエフェクタを前記ロボットアーム上に提供するステップであり、前記パッドがそれぞれ接触表面を備え、前記接触表面の少なくとも１つが、湾曲した形状および約４５μｉｎＲａ（１．１４３μｍＲａ）〜約６５μｉｎＲａ（１．６５１μｍＲａ）の粗さを有する、ステップと、
前記エンドエフェクタに前記基板を接触させるステップと、
前記ロボットアームを移動させるステップとを含む方法。
【請求項１１】
前記エンドエフェクタが、少なくとも０．１３ｇの加速度で移動しながら±０．１３ｍｍの範囲内で基板配置を維持する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記エンドエフェクタが、少なくとも０．１３ｇの加速度で移動しながら±０．０８５ｍｍの範囲内で基板配置を維持する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エンドエフェクタが、少なくとも０．１３ｇの加速度で移動しながら±０．０２ｍｍの範囲内で基板配置を維持する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年１月１１日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＯＶＩＮＧ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ」という名称の米国仮特許出願第６１／１４３，８０５号（代理人整理番号第１３２５２／Ｌ号）に対する優先権を主張する。同出願を、あらゆる目的のために全体として参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、電子デバイスの製造に関し、より詳細には、基板を移動させるシステム、装置、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子デバイスを製造する際、ロボットを含む機械的デバイスによって、製造設備の周りおよび製造機器内で基板（たとえば、シリコンウェーハ、ガラス板など）を移動させることができる。機械的デバイスは、基板とエンドエフェクタを接触させることができる。基板を注意して移動させると、あらゆる最終製品の品質を改善できるため、エンドエフェクタは製造プロセスにおいて重要な構成要素である。
【発明の概要】
【０００４】
第１の態様では、電子デバイス製造プロセスにおいて基板を移動させるシステムが提供される。このシステムは、基板を移動させるロボットを含み、ロボットはエンドエフェクタを含む。エンドエフェクタは、基部部分と、基部部分上に置かれた少なくとも３つのパッドとを含み、パッドはそれぞれ接触表面を含み、少なくとも１つの接触表面は、湾曲した形状および約４５Ｒａ〜約６５Ｒａの粗さを有する。
【０００５】
別の態様では、基板を移動させるエンドエフェクタが提供される。エンドエフェクタは、基部部分と、基部部分上に置かれた３つのパッドとを含み、パッドはそれぞれ接触表面を有し、接触表面の少なくとも１つは湾曲した形状を有する。
【０００６】
別の態様では、基板を移動させるエンドエフェクタが提供される。エンドエフェクタは、Ｔｉでドープされたアルミナセラミックを含む基部部分と、基部部分上に置かれたＴｉでドープされたアルミナセラミックを含む３つのパッドと、３つそれぞれのパッド上の接触表面とを含み、接触表面はそれぞれ、約０．６４ｍｍ〜約９．５３ｍｍの曲率半径および約４５Ｒａ〜約６５Ｒａの粗さをもつ湾曲した形状を有する。
【０００７】
別の態様では、基板を移動させるエンドエフェクタが提供される。エンドエフェクタは、基部部分と、基部部分上に置かれた少なくとも３つのパッドとを含み、パッドはそれぞれ接触表面を有し、接触表面の少なくとも１つは、湾曲した形状および約４５Ｒａ〜約６５Ｒａの粗さを有する。
【０００８】
方法の態様では、電子デバイス製造プロセスにおいて基板を移動させる方法が提供される。この方法は、ロボットアームを含む基板移送ロボットを提供することと、基部部分および基部部分上に置かれた少なくとも３つのパッドを含むエンドエフェクタをロボットアーム上に提供することであって、ここでパッドの各々が接触表面を含み、接触表面の少なくとも１つが湾曲した形状および約４５Ｒａ〜約６５Ｒａの粗さを有することと、エンドエフェクタに基板を接触させることと、ロボットアームを移動させることとを含む。
【０００９】
本発明の他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、付随する特許請求の範囲、および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態によって提供される例示的な電子デバイス製造加工器具の概略上面図である。
【図２】本発明の実施形態によって提供される例示的なエンドエフェクタの斜視図である。
【図２ａ】本発明の実施形態によって提供される図２の例示的なエンドエフェクタの側面図である。
【図３】本発明の実施形態によって提供される別の例示的なエンドエフェクタの斜視図である。
【図３ａ】本発明の実施形態によって提供される図３の例示的なエンドエフェクタの側面図である。
【図４】本発明の実施形態によって提供される例示的なパッドが基部部分上に置かれたエンドエフェクタの拡大部分断面側面図である。
【図５】本発明の実施形態によって提供される例示的なパッドが基部部分上に置かれた別のエンドエフェクタの拡大部分断面側面図である。
【図６】本発明の実施形態によって提供される例示的なパッドに接触する基板の側面図である。
【図６ａ】本発明の実施形態によって提供される例示的なパッドに接触する曲がった基板の側面図である。
【図７】本発明の実施形態によって提供される基板を移動させる例示的な方法の流れ図である。
【図８】４００μｍの曲がった半導体ウェーハを用いた基板（ウェーハ）配置試験の結果のグラフである。
【図９】１５０μｍの曲がった半導体ウェーハを用いた基板（ウェーハ）配置試験の結果のグラフである。
【図１０】半導体ウェーハを反転させた基板（ウェーハ）配置試験の結果のグラフである。
【図１１】ウェーハを支持するパッド上にシリコンダストが配置された後に半導体ウェーハを移動させた基板（ウェーハ）配置試験の結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
電子デバイスを製造する際、多くの場合ロボットデバイスを介して、複数の製造ステップによって基板（たとえば、シリコンウェーハ、ガラス板など）が移動される。基板を迅速に移動させることで、処理量を増大させることができ、したがって製造コストを低減させることができる。しかし、基板は、完成される前でも、相当な価値を有することがある。したがって、基板が製造ステップを進むとき、基板の落下または他の損傷を回避するために、注意を払わなければならない。また、基板上の粒子は、製造を複雑にすることがある。粒子の生成は、とりわけ基板が表面上を摺動するとき、増大することがある。したがって、基板が摺動するのを最小にすることが好ましい。
【００１２】
本発明の実施形態は、比較的滑らない特性をもつエンドエフェクタを含む。エンドエフェクタは、基部部分を含むことができ、基部部分上に少なくとも３つのパッドが置かれる。各パッドは接触表面を有することができ、接触表面上に基板を配置することができ、また少なくとも１つの接触表面を湾曲させることができる。パッドには基板を接触させることができ、またエンドエフェクタによって、たとえば様々な製造ステップまたは位置との間で基板を移動させることができる。いくつかの実施形態では、パッドの１つまたは複数は、基板が摺動する可能性をさらに低減できる特定の表面粗さをもつ接触表面を有することができる。さらに、パッドは、エンドエフェクタの滑らない特性に寄与できる構成で基部部分上に構成することができる。したがって、エンドエフェクタから落下する可能性を低減させ、摺動を最小にして基板配置をより繰返し可能で精密にし、かつ／または粒子の生成を最小にして、基板を比較的迅速に移動させることができると有利である。一態様では、エンドエフェクタは、完全に成形されていない可能性のあるもの、たとえば曲がったものを含めて、様々な基板を収容することができる。
【００１３】
システム、装置、および方法の上記その他の実施形態について、図１〜１１を参照して以下に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態によって提供される例示的な電子デバイス加工器具１００を示す。図１を参照すると、加工器具１００は、搬送チャンバ１０４に結合された複数の加工チャンバ１０２を含むことができる。搬送チャンバ１０４は、搬送チャンバ（ＴＣ）ロボット１０６を収納することができる。ＴＣロボット１０６は、第１のアーム１０８を有することができ、第１のアーム１０８は、第１のリンク機構１１２でロボット基部１１０に接続され、第２のリンク機構１１６で第２のアーム１１４に接続される。第２のアーム１１４には、第２のリンク機構１１６から遠位部にエンドエフェクタ１１８（図面では部分的に隠れている）を取り付けることができる。エンドエフェクタ１１８は、基板１２０（たとえば、半導体ウェーハ、ガラス板など）に接触（たとえば、移送）することができる。
【００１５】
加工器具１００の搬送チャンバ１０４は、ロードロックチャンバ１２２を介してファクトリインタフェース１２４へ接続することができる。ファクトリインタフェース１２４は、ファクトリインタフェース（ＦＩ）ロボット１２６を収納することができる。ＦＩロボット１２６は、第１のアーム１２８を有することができ、第１のアーム１２８は、第１のリンク機構１３２でロボット基部１３０に接続され、第２のリンク機構１３６で第２のアーム１３４に接続される。第２のアーム１３４には、第２のリンク機構１３６から遠位部にエンドエフェクタ１３８（図面では部分的に隠れている）を取り付けることができる。エンドエフェクタ１３８は、基板１４０に接触（たとえば、移送）することができる。
【００１６】
ＦＩロボット１２６は、トラック（図示せず）上に位置することができ、それによってＦＩロボット１２６は、Ｘ方向に沿って前後にクリーンルーム壁１４２と平行な経路内を移動することができる。ファクトリインタフェース１２４は、クリーンルーム壁の第１の側面１４４に隣接することができる。
【００１７】
基板キャリア１４６は、脱着式とすることができ、クリーンルーム壁の第２の側面１４８に取外し可能に接続でき、クリーンルーム壁内の開口（図示せず）を通ってファクトリインタフェースの内部空間１５０と接続することができる。加工チャンバ１０２、ロードロックチャンバ１２２、および基板キャリア１４６内には、可能な基板位置１５２を破線で示す。
【００１８】
加工器具１００は、制御装置１５４に結合することができる。制御装置１５４は、基板の移動および加工を制御することができる。制御装置１５４は、たとえば中央演算処理装置（ＣＰＵ）１５６、支持回路１５８、およびメモリ１６０を含むことができる。ＣＰＵ１５６は、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するための産業用の設定で使用できる任意の形式のコンピュータ処理装置の１つとすることができる。メモリ１６０は、ＣＰＵ１５６に結合することができる。メモリ１６０は、コンピュータ可読媒体とすることができ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、または任意の他の形式のローカルもしくは遠隔のデジタル記憶域など、容易に入手可能なメモリの１つまたは複数とすることができる。支持回路１５８は、任意の従来の形でＣＰＵ１５６を支持するために、ＣＰＵ１５６に結合することができる。支持回路１５８は、キャッシュ、電源、クロック回路、入出力回路、サブシステムなどを含むことができる。
【００１９】
加工器具は、様々な構成で構成することができ、たとえばＳＣＡＲＡロボット、４リンクロボットなど、様々なロボットを異なる構成で使用することができる。各ロボットは、基板に接触するための少なくとも１つのエンドエフェクタ（ブレードと呼ばれることもある）を有するが、２つ以上を有することもできる。エンドエフェクタは、たとえば重力エンドエフェクタ、真空エンドエフェクタ、および／または静電エンドエフェクタとすることができる。搬送チャンバ内部空間１６２および／または加工チャンバ内部空間１６４は、非常に低い圧力または真空で保つことができる。真空エンドエフェクタは、基板をエンドエフェクタに付着させるための差圧を生成するのが困難または不可能なことがあるため、これらの環境で常に適しているとは限らない。したがって、たとえば重力エンドエフェクタは、少なくとも低圧または真空の環境で特に適しているであろう。
【００２０】
動作の際には、ＴＣロボット１０６は、第１のリンク機構１１２と第２のリンク機構１１６での回転を組み合わせて、第２のアーム１１４およびエンドエフェクタ１１８を所望の位置へ位置決めして延ばすことができるように構成することができる。ＴＣロボット１０６は、たとえば加工チャンバ１０２とロードロックチャンバ１２２の間、または異なる加工チャンバ１０２間で、基板を移動させることができる。同様に、ＦＩロボット１２６もまた、第１のリンク機構１３２と第２のリンク機構１３６での回転を組み合わせて、第２のアーム１３４およびエンドエフェクタ１３８を所望の位置へ位置決めして延ばすように構成することができる。ＦＩロボット１２６は、たとえばロードロックチャンバ１２２と基板キャリア１４６の間で基板を移動させることができる。そのために、ＦＩロボットは、トラック（図示せず）に沿ってＸ方向に前後に進むことができ、したがってＦＩロボット１２６は、複数の基板キャリア１４６にアクセスすることができる。
【００２１】
製造プロセスが進むとき、協働するＦＩロボット１２６およびＴＣロボット１０６は、基板キャリア１４６と加工チャンバ１０２の間で基板を移動させることができる。加工チャンバ１０２内では、様々な電子デバイス製作プロセス、たとえば酸化、薄膜堆積、エッチング、熱処理、脱ガス処理、冷却などの半導体デバイス製造プロセスを行うことができる。
【００２２】
基板を可能な限り迅速に移動させて製造プロセスを速め、したがって製造コストを低減させることが望ましいであろう。しかし、ＦＩロボット１２６および／またはＴＣロボット１０６によって（あるいは本明細書で議論しない、または図１に図示しない他のロボットによって）基板を移動させるとき、エンドエフェクタの比較的急速な加速および減速からのｇ力が増大するため、エンドエフェクタ１１８、１３８の１つまたは複数の上で基板が摺動する可能性が増大する。摺動は、特に重力エンドエフェクタで発生することがある。摺動により、基板はエンドエフェクタから落下することがあり、したがって基板を回収する間にシステム動作を遅延させる必要があることがある。基板が落下すると製造プロセスを遅らせることがあり、さらにその結果、基板を損傷することがある。したがって、少なくとも基板が摺動する可能性を低減させるエンドエフェクタを使用して、基板がエンドエフェクタから落下するのを防止することが望ましいであろう。
【００２３】
また、エンドエフェクタ上での摺動は、基板がエンドエフェクタから落下しないときでも、製造プロセスに悪影響を及ぼすことがある。たとえば、基板のうちエンドエフェクタの方を向いている側面（すなわち、基板の「裏面」）は、とりわけ基板がエンドエフェクタ上を摺動するとき、粒子（すなわち、「裏面粒子」）を蓄積させることがある（「粒子」は「アダー」とも呼ばれる）。たとえば、摺動により基板の表面を引っ掻いて粒子を形成することがあり、それらの粒子が基板の裏面に付着することがある。これらの粒子は、基板の側面に達することもある。さらに、引っ掻きだけでもあらゆる最終製品の品質を低減させることがあるため、基板が引っ掻かれる可能性があるのは望ましくない。さらに、粒子の生成は、それによって他の基板も汚染されることがあるため、全体として有害になることがある。さらに、摺動の結果、加工チャンバ内に基板を適切に位置決めすることができなくなり、それによって場合によっては適切な加工ができなくなることがある。
【００２４】
裏面粒子および／または基板の引っ掻きは、基板が摺動するのを低減または解消することによって低減または解消できるため、電子デバイスの製造では、摺動の低減または解消を助けるエンドエフェクタが非常に有益であろう。より具体的には、裏面粒子の蓄積および／または引っ掻きもしくは他の損傷を受けることなく基板が比較的高いｇ力を受けることができるように、基板が摺動するのを低減または解消すると有益であろう。基板が比較的高いｇ力を受けることができると、プロセス間のサイクル時間を低減させ、したがって全体的なシステム処理量を増大させて、製造ステップを進めることができる。
【００２５】
エンドエフェクタが様々な形状の基板を収容することも重要であろう。たとえば、大部分の基板は平坦、または本質的に平坦であるが、場合によっては、基板が曲がっている（たとえば、凹面または凸面である）ことがある。基板の形状は、基板がどのようにしてかつどこでエンドエフェクタに接触するかに影響を及ぼすことがあり、したがって基板が摺動する可能性に影響を及ぼすことがある。さらに、基板は、少なくとも基板組成などのため、異なる形で摺動することがある。また、ある製造環境では、エンドエフェクタ上に、様々な粒子、たとえばシリコンダストが堆積することがある。これらの粒子は、基板が摺動する可能性を増大させることがある。
【００２６】
図２は、エンドエフェクタ２００の例示的な実施形態を示す。エンドエフェクタ２００は、基部部分２０２を備えることができ、基部部分２０２上に、第１のパッド２０４、第２のパッド２０６、および第３のパッド２０８が置かれる。基部部分２０２は、基部部分の近位端部２１０および基部部分の遠位端部２１２を含むことができる。近位端部２１０は、エンドエフェクタ２００が使用されるとき、ロボットアーム（図示せず）に最も近付けることができ、またはロボットアームに取り付けることができる。エンドエフェクタ２００は、たとえばねじ、ボルト、クランプなどによってロボットアームに固定できるように構成することができる。各パッド２０４、２０６、２０８は、基板がエンドエフェクタ２００と接触すると基板（図示せず）に接触するように適合できる接触表面２１４を有することができる。第１のパッド２０４、第２のパッド２０６、および第３のパッド２０８の１つまたは複数は、たとえば湾曲した形状をもつ接触表面２１４を有することができる。また基部部分２０２上には保護レール２１６を置いて、基板がエンドエフェクタ２００から摺動できないことをさらに保証することもできる。
【００２７】
基部部分２０２は、パッド２０４、２０６、２０８に接触する基板をピン（図示せず）によってエンドエフェクタ２００から持ち上げることができるように成形することができる。たとえば、エンドエフェクタ２００に対してピンを立ち上げることができ、またはピンを静止させたままエンドエフェクタ２００を下げることができ、あるいはピンとエンドエフェクタ２００の両方を同時に移動させることができる。Ａ、Ｂ、およびＣは、たとえば基板がピン上の定位置に配置されるときにたとえばピンが位置できる位置を示す。基部部分の遠位端部２１２は、たとえばエンドエフェクタ２００に対してたとえば位置Ａでピンを立ち上げることができるように成形することができる。たとえば遠位端部２１２には、図示のように切り込みを入れることができる。
【００２８】
第１のパッド２０４と第２のパッド２０６は、（基部部分２０２の寸法を考慮して許容しうる程度に）互いから比較的遠くに離して隔置することができる。第１のパッド２０４は、基部部分の第１の縁部２１８に比較的近接して、ならびに基部部分の遠位端部２１２に比較的近接して位置決めすることができる。第２のパッド２０６は、基部部分の第２の縁部２２０に比較的近接して、ならびに基部部分の遠位端部２１２に比較的近接して位置決めすることができる。第１のパッド２０４および第２のパッド２０６と比較すると、第３のパッド２０８は、基部部分の近位端部２１０に比較的近接して位置決めすることができ、また基部部分の第１の縁部２１８と基部部分の第２の縁部２２０の間のほぼ中間に位置することができる。
【００２９】
図２ａは、図２に示すエンドエフェクタ２００の側面図を、保護レールなしで示す。パッド２０６、２０８、および２０４（図２ａには図示せず）は、エンドエフェクタに接触している基板に接触するように基部部分２０２上に置くことができる。
【００３０】
図３は、エンドエフェクタ３００の別の例示的な実施形態を示す。図２に示すエンドエフェクタの場合と同様に、図３に示すエンドエフェクタ３００は、基部部分３０２と、基部部分３０２上に置かれた第１のパッド３０４、第２のパッド３０６、および第３のパッド３０８とを備えることができる。各パッドは、接触表面３１０を有することができる。パッド３０４、３０６、３０８は、図２に示す実施形態と同様に位置決めすることができる。第１の保護レール３１２と第２の保護レール３１４はどちらも、基部部分の遠位端部３１６に位置決めされており、図２に示す実施形態に示した保護レールより比較的大きくすることができる。保護レール３１２、３１４は、基部部分３０２の突起した領域から構成することができる。同じく基部部分３０２の突起した領域から構成できる第３の保護レール３１８は、第３のパッド３０８より基部部分の近位端部３２０に近接して位置決めすることができる。保護レール３１２、３１４、３１８の１つまたは複数は、基板の円周の丸い形状に近似するように、エンドエフェクタ３００の水平面上で丸くすることができる。
【００３１】
図３ａは、図３に示すエンドエフェクタ３００の側面図を示す。この図は、基部部分３０２の突起した部分として第２の保護レール３１４および第３の保護レール３１８を示す。パッド３０６、３０８、および３０４（図３ａには図示せず）は、エンドエフェクタに接触している基板に接触するように基部部分３０２上に置くことができる。
【００３２】
図４は、例示的なパッド４００が基部部分４０２上に置かれたエンドエフェクタの拡大部分断面側面図を示す。パッド４００は、基板（図示せず）に接触できる接触表面４０４を有する。接触表面４０４は、湾曲させることができる。この実施形態の接触表面４０４は、約０．３７５インチ（９．５３ｍｍ）の曲率半径（Ｒ）を有することができる。接触表面４０４の粗さは、ＡＳＭＥ  Ｙ１４．３６Ｍ−１９９６規格に基づいて指定される約４５Ｒａ〜約６５Ｒａとすることができる。基部部分４０２からパッド接触表面４０４上の最も高い点で測定されるパッド４００の高さ（ｈ）は、たとえば約０．０７５インチ（１．９ｍｍ）とすることができる。パッド４００は、平坦な基板に加えて、曲がった基板が基部部分４０２に接触しないで複数のパッドに接触できるのに十分な高さ（ｈ）を有することができる。以下に論じるように、湾曲した接触表面４０４は、平坦であるかそれとも曲がっているかにかかわらず、基板が接触表面４０４に安定して接触できることを確実にすることができる。パッドの直径は、約０．３１３インチ（７．９５ｍｍ）とすることができる。図４に示す実施形態では、パッド４００と基部部分４０２は１片の固体材料であり、すなわちパッド４００と基部部分４０２はどちらも、同じ材料片から機械加工される。
【００３３】
図５は、例示的なパッド５００が基部部分５０２上に置かれた別のエンドエフェクタの拡大部分断面側面図を示す。パッド５００は、基板（図示せず）に接触できる接触表面５０４を有する。接触表面５０４は、湾曲させることができ、０．０２５インチ（０．６４ｍｍ）の曲率半径（Ｒ）を有することができる。接触表面５０４の粗さは、約４５Ｒａ〜約６５Ｒａとすることができる。基部部分５０２からパッド接触表面５０４上の最も高い点で測定されるパッド５００の高さ（ｈ）は、たとえば約０．０７５インチ（１．９ｍｍ）とすることができる。パッド５００は、平坦な基板に加えて、曲がった基板が基部部分５０２に接触しないで複数のパッドに接触できるのに十分な高さを有することができる。以下に論じるように、湾曲した接触表面５０４は、平坦であるかそれとも曲がっているかにかかわらず、基板が接触表面５０４に安定して接触できることを確実にすることができる。パッドの直径は、約０．３１３インチ（７．９５ｍｍ）とすることができる。図５に示す実施形態では、パッド５００と基部部分５０２は別個に製造され、その後パッド５００は、たとえばエポキシなどの接着剤および／またはボルトもしくはねじを用いて、基部部分５０２に固定される。
【００３４】
図６は、基部部分６０２上に置かれた２つの例示的なパッド６００を示す。各パッド６００は、本質的に平坦な基板６０６に接触する接触表面６０４を有する。図６ａは、図６に示すのと同じ例示的なパッド６００の接触表面６０４に接触する曲がった基板６０８を示す。図６ａは、湾曲した接触表面６０４がどのようにして曲がった基板６０８にも比較的良好に接触するのかを示す。
【００３５】
図６ａでは、曲がった基板の中心部分６１０は、曲がった基板の外側部分６１２と比較すると、基部部分６０２に比較的近接している。したがって、曲がった基板６０８は、接触表面の内側部分６１４に接触する。たとえば、曲がった基板の中心部分６１０が、曲がった基板の外側部分６１２と比較すると基部部分６０２から比較的遠い場合（図示せず）、曲がった基板６０８は接触表面の外側部分６１６に接触するはずである。
【００３６】
いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、基部部分と、基部部分上に置かれた少なくとも３つのパッドとから構成することができる。パッドはそれぞれ、接触表面を有することができ、パッドの少なくとも１つの上の接触表面の少なくとも１つは、湾曲した形状を有することができる。湾曲した形状をもつパッドは、少なくとも１つの側方の角度から見ると、凸面プロファイルを有することができる（たとえば、図４および５参照）。いくつかの実施形態では、接触表面は、１つもしくは複数またはさらにはすべての側方の角度から見ると対称である凸面の湾曲した形状を有することができる。たとえば、接触表面は、任意の側方から見ると、接触表面に対称の凸面の外観、すなわちドーム状などを与える対称の湾曲した形状を有することができる。しかし、接触表面は非対称とすることもできる。任意の接触表面を、接触表面の異なる点において異なる曲率半径で湾曲させることができ、すなわち接触表面は、１つもしくは複数の位置で湾曲させることができ、または表面全体にわたって均等もしくは不均等に湾曲させることができる。少なくとも１つのパッドは、基板がエンドエフェクタに接触するときに基板に接触する湾曲した表面を有することができる。パッドおよび／またはパッド接触表面は、たとえば概ね円筒形、立方体、円錐形、または他の形状を有することができる。各パッドは、異なる形で成形することができ、または各パッドは、他のパッドと同様に成形することができる。
【００３７】
エンドエフェクタでは、３つだけのパッド、３つより多いパッド（たとえば、４つのパッド）、または４つより多いパッドを基部部分上に置くことができる。３つのパッドを用いる実施形態では、これらのパッドは、必ずしも必要ではないが、図２および３に示すように構成することができる。４つ以上のパッドを用いる実施形態では、２つのパッドは、基部部分の遠位端部２１２上に示すパッドと同様に、基部部分の近位端部上で互いから比較的遠くに離して構成することができる（図２参照）。
【００３８】
基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールはたとえば、熱伝導率が比較的低く、剛性と重量の比が比較的高く、かつ熱膨張係数が比較的低い材料から構成することができる。基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールはたとえば、約３．９６ｇ／ｃｃの密度、および／または約３７０ＧＰａの弾性係数、および／または約７．４μｍ／ｍ−℃の熱膨張係数、および／または約２０００℃の動作温度限界をもつ材料から構成することができる。
【００３９】
エンドエフェクタはたとえば、約０．４４（０．２ｋｇ）〜約０．５３ｌｂｓ（０．２４ｋｇ）の重量、および／または約０．０１３（０．３３ｍｍ）〜約０．０１５インチ（０．３８ｍｍ）の垂下（自身の重量を受けてエンドエフェクタの末端部がゆがむこと）、および／または約４７．９Ｈｚ〜約４９．３Ｈｚの第１の固有周波数を有することができる。
【００４０】
基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、アークの発生を防止するために、そして放電のための接地経路を提供するために、導電材料から形成することができる。たとえば、基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、たとえばステンレス鋼、アルミナ、ニッケルでめっきされたアルミニウムなどから構成することができる。基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、セラミック、たとえばジルコニア、炭化シリコン、またはＴｉでドープされたセラミックから形成することができる。基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、約９９．５％のアルミナから作られたＴｉでドープされたセラミックから形成することができる。いくつかの実施形態では、基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、約１×１０６〜約１×１０１３オーム／ｃｍの表面抵抗率範囲をもつ材料から形成することができる。基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、同じ材料から作っても、異なる材料から作ってもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、基部部分、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールは、１つの材料片、たとえば単一のブロックから基部部分とともに機械加工することができる。したがって、たとえば基部部分、すべてのパッド、およびすべての保護レールを、１つの固体材料片として機械加工することができる。他の実施形態では、基部部分上に置かれたパッドの１つもしくは複数、および／または基部部分上に置かれた保護レールの１つもしくは複数を別個に製造して、たとえばエポキシなどの接着剤、および／または１つもしくは複数のねじ、プレス嵌めなどを用いて、基部部分に固定することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、パッドは、基板の表面積に対して十分なパッド間の距離を提供するために、互いから比較的遠くまで広げることができる。パッドは、たとえば２つ以上のパッドが基部部分の遠位端部の方へ位置決めされ、１つまたは複数のパッドが基部部分の近位端部の方へ位置決めされるように位置決めすることができる（図２参照）。パッドは、たとえば２つ以上のパッドが基部部分の近位端部の方へ位置決めされ、１つまたは複数のパッドが基部部分の遠位端部の方へ位置決めされるように位置決めすることもできる。エンドエフェクタは、必ずしも必要ではないが、保護レールを含むことができる。
【００４３】
基部部分は、２つ以上の材料片から製造しても、１つの固体材料片から製造してもよい。基部部分が２片以上である場合、基部部分の各片は、パッドを収めなくても、１つまたは複数のパッドを収めてもよく、基部部分の各片は、基部部分の他の片（複数可）、および／または１つもしくは複数のパッド、および／または１つもしくは複数の保護レールと同じ材料から製造しても、異なる材料から製造してもよい。
【００４４】
本発明の実施形態は、重力エンドエフェクタ、真空エンドエフェクタ、および／または静電エンドエフェクタなどの電気エンドエフェクタとして利用することができる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態では、パッドは、たとえば約０．０２５インチ（０．６４ｍｍ）〜約０．３７５インチ（９．５３ｍｍ）の範囲内の接触表面の曲率半径（Ｒ）を有することができる（図４および５参照）。基板は、少なくとも基板の形状および接触表面の形状に応じて、パッド接触表面上の異なる位置で１つまたは複数のパッドに接触することができる。
【００４６】
本発明の実施形態では、１つまたは複数のパッド接触表面は、約４５Ｒａ〜約６５Ｒａの表面粗さを有することができる。１つまたは複数のパッドは、たとえば約０．０５０インチ（１．３ｍｍ）〜約０．１インチ（３ｍｍ）の高さ（ｈ）を有することができる（たとえば、図４および５参照）。１つまたは複数のパッドは、約０．０７５インチ（１．９ｍｍ）の高さを有することができる。各パッドの高さ（ｈ）は、基部部分上に置かれた他のパッドの高さ（ｈ）と同一にすることができるが、同一でないこともある。いくつかの実施形態では、各パッドの高さは、曲がった基板がエンドエフェクタの基部部分に接触するのを防止するのに十分なものとすることができる。任意のパッドは、パッド接触表面を含めて、たとえば１つの均質または本質的に均質の材料から構成することができる。１つまたは複数のパッドは、約０．２〜約０．５インチ、またいくつかの実施形態では約０．３１３インチの直径を有することができる。
【００４７】
基板は、エンドエフェクタ上に載せ、または配置（すなわち、エンドエフェクタの上面上に配置）することができ、重力によって定位置で維持することができる。しかし、本発明の実施形態は、重力に加えて、または重力以外の方法で、基板に接触して付着できる静電、真空、または他のタイプのエンドエフェクタを含むことができる。したがって、本発明の実施形態は、エンドエフェクタが基板の底面または裏面ではなく基板の上面に接触する状況に適用ことができる。たとえば、基板が接触しているエンドエフェクタより下に基板を位置決めすることができる。
【００４８】
動作の際には、基板を、パッド接触表面に接触するようにエンドエフェクタに接触させることができる。状況によっては、曲がった基板を、パッド接触表面に接触するようにエンドエフェクタに接触させることができる。エンドエフェクタは、比較的高いｇ力で加速および／または減速することができ、基板は摺動せず、または別法として比較的取るに足りない距離だけ摺動する。したがって、引っ掻きを引き起こすことがあり、または基板をエンドエフェクタから落下させることがある摺動による基板のあらゆる損傷は、著しく低減される。摺動を低減できるため、パッドおよび／または基板からの粒子の生成および蓄積も低減させることができる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、エンドエフェクタは、少なくとも０．１３ｇの加速度で移動しながら、約±０．００５インチ（０．１３ｍｍ）、または約±０．００４４インチ（０．１１ｍｍ）、またはさらには約±０．００３３５インチ（０．０８５ｍｍ）の範囲内で基板配置を維持することができる。さらなる実施形態では、エンドエフェクタは、少なくとも０．１３ｇの加速度で移動しながら、約±０．００２９インチ（０．０７４ｍｍ）またはさらには約±０．０００９インチ（０．０２ｍｍ）の範囲内で基板配置を維持することができる。
【００５０】
図７は、基板を移動させるために本発明のエンドエフェクタを具備するロボットを利用する製造方法の例示的な流れ図である。方法７００によれば、ステップ７０２で、基板を移送するのに適したアームとともに構成されたロボットが提供される。ステップ７０４で、ロボットアーム上に、ロボットアームに適した取付け具によって、湾曲した形状を有する接触表面を含む少なくとも１つのパッドを有する本発明のエンドエフェクタが提供される。パッドは、上記の表面粗さをさらに含むことができる。ステップ７０６で、エンドエフェクタのパッドに基板を接触させる。ステップ７０８で、エンドエフェクタおよびエンドエフェクタに接触する基板を移動させるように、ロボットアームを移動させる。上記のプロセスは、様々なエンドエフェクタおよび基板を用いて任意の回数だけ繰り返すことができる。
【００５１】
図８〜１１は、本発明のエンドエフェクタを用いて０．１３Ｇで基板を移動させるときの所期の配置位置からの配置偏差を示すデータの様々なグラフを示す。すべての試験は、同一のセラミック材料から構成されたドーム状のパッドをもつＴｉでドープされた９９．５％アルミナセラミックのエンドエフェクタを用いて行った。
【００５２】
図８で試験された基板は、約４００ミクロンの圧縮性の湾曲部を有する大きく曲がったウェーハである。図８は、ほぼ５００サイクルにわたって０．１３ｇの横方向の加速度で±２．９ミルの最大配置偏差（インチ単位）を示す。したがって、このグラフは、ドーム状パッドを含む本発明が、比較的高いｇ条件で曲がった基板上の配置偏差を制御するのに非常に効果的であることを示す。
【００５３】
図９は、約１５０ミクロンの張力のある湾曲部を有するあまり曲がっていないシリコンウェーハである、エンドエフェクタによって移送される基板を示す。図９は、ほぼ２５０サイクルにわたって０．１３ｇの横方向の加速度で±２．９ミルの最大配置偏差（インチ単位）を示す。このグラフは、ドーム状パッドを含む本発明が、比較的高いｇ条件で張力のある曲がったウェーハ上でも配置偏差を制御するのに非常に効果的であることを示す。
【００５４】
図１０は、低摩擦の表面条件（μ＝０．１１〜０．１３）を有する曲がったシリコンウェーハである基板に対する試験データを示す。図１０は、ほぼ４５０サイクルにわたって０．１３ｇの横方向の加速度で±４．４ミルの最大配置偏差（インチ単位）を示す。このグラフは、ドーム状パッドを含む本発明が、低摩擦のウェーハ上でも比較的高いｇ条件で配置偏差を制御するのに非常に効果的であることを示す。
【００５５】
図１１は、パッドにシリコンダストが大量に散乱して可能な使用中条件が無効になったシリコンウェーハである基板に対する試験データを示す。図１１は、ほぼ５５０サイクルにわたって０．１３ｇの横方向の加速度で±３．３５ミルの最大配置偏差（インチ単位）を示す。このグラフは、ドーム状パッドを含む本発明が、パッドがシリコンダストに露出されたときでも比較的高いｇ条件で配置偏差を制御するのに非常に効果的であることを示す。
【００５６】
上記の説明は、本発明の例示的な実施形態のみを開示する。本発明の範囲内に入る上記で開示したシステム、装置、および方法の修正形態は、当業者には容易に明らかになるであろう。たとえば、正確なパッド配置および使用されるパッド数は、本発明の異なる実施形態では変更することができる。
【００５７】
したがって、本発明について本発明の例示的な実施形態に関連して開示したが、以下の特許請求の範囲に定める本発明の精神および範囲内に、他の実施形態も入りうることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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