(57)【要約】  本発明のストッカ(400)は、水平方向配列に構成された多数のコンテナ貯蔵箇所(412)を有する。貯蔵箇所(412)の水平方向配列は、製造設備の天井から吊下げられてもよいし、製造設備のフロアによって支持されてもよい。ストッカ(400)は、その中でワークコンテナ(2)を移送し及び／又はマテリアル移送システム(50)にワークコンテナ(2)を移送する１つ以上のストッカロボット(410,450)を有している。ストッカ(400)は、コンテナエレベータ(440,448)及びコンベヤループ(80)の構造を有する。
2009514235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロア及び天井を備えた製造設備内においてワークコンテナを貯蔵するストッカであって、
複数の貯蔵箇所を有し、各貯蔵箇所は、ワークコンテナを支持し、
複数の貯蔵箇所は、水平方向配列に構成され、それにより、各貯蔵箇所は、製造設備のフロアから実質的に同じ高さに配置される、ストッカ。
【請求項２】
前記水平方向配列は、少なくとも２列×２列の貯蔵箇所を有する、請求項１に記載のストッカ。
【請求項３】
各貯蔵箇所は、貯蔵棚を有する、請求項１に記載のストッカ。
【請求項４】
貯蔵棚は、整列機能を有する、請求項３に記載のストッカ。
【請求項５】
更に、複数の貯蔵箇所の任意の１つに着座したワークコンテナにアクセスするためのロボットを有する、請求項１に記載のストッカ。
【請求項６】
更に、ワークコンテナをストッカの全体にわたって移送するためのコンベアループを有する、請求項１に記載のストッカ。
【請求項７】
更に、ワークコンテナのエレベータを有する、請求項１に記載のストッカ。
【請求項８】
ワークコンテナのエレベータは、ワークコンテナをストッカとプロセスツールとの間で移送する、請求項７に記載のストッカ。
【請求項９】
ワークコンテナのエレベータは、ワークコンテナをストッカとマテリアル移送システムとの間で移送する、請求項７に記載のストッカ。
【請求項１０】
貯蔵箇所の水平方向配列は、フレームによって固定される、請求項１に記載のストッカ。
【請求項１１】
前記フレームは、製造設備の天井から吊下げられる、請求項１０に記載のストッカ。
【請求項１２】
前記フレームは、製造設備のフロアによって支持される、請求項１０に記載のストッカ。
【請求項１３】
前記ロボットは、ガントリロボットを有する、請求項５に記載のストッカ。
【請求項１４】
更に、貯蔵箇所の間のワークコンテナの移送を調整するコントローラを有する、請求項５に記載のストッカ。
【請求項１５】
フロアと天井との間に持上げられて配置されたマテリアル移送システムを備えた製造設備においてワークコンテナを貯蔵するストッカであって、
複数の貯蔵箇所を有し、各貯蔵箇所はワークコンテナを支持し、
複数の貯蔵箇所は、少なくとも２列×２列の貯蔵箇所を有する水平方向配列に構成され、
更に、入口コンベア及び出口コンベアを備えたコンベアループを有し、入口コンベアは、マテリアル移送システムからワークコンテナを受入れ、出口コンベアは、ストッカ内からマテリアル移送システムにワークコンテナを移送する、ストッカ。
【請求項１６】
コンベアループは、ストッカの中央部を通ってワークコンテナを移送する、請求項１５に記載のストッカ。
【請求項１７】
貯蔵箇所の水平方向配列は、少なくとも２列×２列の貯蔵箇所を有する、請求項１５記載のストッカ。
【請求項１８】
前記各貯蔵箇所は、貯蔵棚を有する、請求項１５に記載のストッカ。
【請求項１９】
前記貯蔵棚は、整列機能を有する、請求項１８に記載のストッカ。
【請求項２０】
更に、ワークコンテナハンドリングロボットを有し、このワークコンテナハンドリングロボットは、ワークコンテナを複数の貯蔵箇所の任意の１つ、コンベアループ、及びマテリアル移送システムの間で移送する、請求項１５に記載のストッカ。
【請求項２１】
更に、複数のワークコンテナハンドリングロボットを有し、複数のワークコンテナハンドリングロボットは、ワークコンテナを複数の貯蔵箇所の任意の１つ、コンベアループ、及びマテリアル移送システムの間で移送する、請求項１５に記載のストッカ。
【請求項２２】
ワークコンテナハンドリングロボットの各々は、ガントリロボットを有する、請求項２１に記載のストッカ。
【請求項２３】
貯蔵箇所の水平方向配列は、フレームによって固定される、請求項１５に記載のストッカ。
【請求項２４】
前記フレームは、製造設備の天井から吊下げられる、請求項２３に記載のストッカ。
【請求項２５】
前記フレームは、製造設備のフロアによって支持される、請求項２３に記載のストッカ。
【請求項２６】
更に、ワークコンテナエレベータを有する、請求項１５に記載のストッカ。
【請求項２７】
ワークコンテナエレベータは、ワークコンテナをストッカとプロセスツールとの間で移送する、請求項２６に記載のストッカ。
【請求項２８】
前記ワークコンテナエレベータは、ワークコンテナをストッカと第２のマテリアル移送システムとの間で移送する、請求項２６に記載のストッカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００５年１０月２７日付米国特許商標庁出願の米国仮特許出願第６０／７３０，６８８号明細書の米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１９条（ｅ）項に規定の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、広くは水平方向配列ストッカ（保管庫）に関し、より詳しくは、ストッカロボットが、ウェーハコンテナをストッカ全体にわたって最小の垂直方向移動で移動させることができるように、例えば単一水平方向レーヤ内のツールベイの上方にウェーハコンテナを貯蔵するストッカに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体製造に使用される従来の自動化されたマテリアルハンドリングシステムは、一般に２つの基本的機能、すなわち（１）加工工程間でのマテリアルの移送、及び（２）貯蔵箇所間及び／又は加工箇所間でのマテリアルの移送を行う。歴史的に、貯蔵機能は、貯蔵箇所の「垂直方向配列」を形成すべく、あたかもフラットで垂直な壁に取付けられるようにして、貯蔵棚の水平方向配列を垂直にスタッキングし、次に、各棚の箇所に移動して、この棚の箇所にウェーハキャリヤを置くか棚の箇所からウェーハキャリヤを取出すことができる多軸ロボットを用意することにより行われてきた。ロボットの使用を増大させるため、棚の第２壁は、しばしば、ロボットに関して第１壁とは反対側に設けられ、これにより、ロボットは両方向の貯蔵箇所にアクセスできる。マテリアル移送システムに干渉しないようにするため、一般に、これらの棚の壁内には幾つかの入口ポート及び出口ポートが設けられる。これらの各々は、一般に、幾つかの棚に代わる２次ロボットからなり、該２次ロボットは、１次ストッカロボットからウェーハキャリヤを受入れて、このウェーハキャリヤを、棚の壁を通して外部位置（この位置には移送システムがアクセスできる）に移動させることができる。
【０００４】
図１は、半導体ウェーハ１２を貯蔵ビン１６のカセット１４内に貯蔵する従来のストッカ１０の一実施形態を示す。ストッカ１０は、貯蔵ビン１６の複数の垂直方向列１８を有し、各垂直方向列１８には、キャリジ２４が垂直移動できるように取付けられた回転可能なエレベータ２２を備えた移送機構２０がアクセスできる。キャリジ２４は、カセット１４のサイドリップ２８の下でカセット１４に係合する水平方向移動可能な移送アーム２６を支持している。貯蔵ビン１６の各垂直方向列１８は、それぞれの垂直方向分配システム３０を通して供給される加圧無塵空気の供給源を有している。このようなストッカは、Asyst Technologies, Inc.社が所有し且つ「物品の無塵貯蔵」と題する米国特許第５，０５９，０７９号明細書（特許文献１）に開示されており、この米国特許の全体を本明細書に援用する。
【０００５】
この従来のストッカ構造は幾つかの欠点を有している。第１の欠点は、大きい移動質量及び大きい垂直移動範囲を有するロボットを必要とし、このため、重くて高価な支持構造及び駆動システムを必要とすることである。第２の欠点は、この大きい質量のため、ロボットの移動速度が制限され、従ってロボットがウェーハキャリヤに貯蔵し又はウェーハキャリヤから取出す速度が制限されることである。第３の欠点は、ロボットのベース及び棚構造の大きい質量のため、一般に、これらはクリーンルームのフロア上に取付ける必要があり、従って所与の製造設備生産量に対して必要とされるクリーンルームの全フロアスペースを増大させてしまうことである。クリーンルームのこの追加スペースのコストは、しばしば、ストッカ自体のコストに近いものになる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，０５９，０７９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４９４，３０８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３０８，８１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、ストッカロボットの質量を低減させ且つロボット及びキャリヤの質量を移動させるべき所要垂直方向距離を低減させるべく、ウェーハコンテナを水平方向配列に貯蔵すること、ウェーハキャリヤの貯蔵の目的でクリーンルームの付加フロアスペースを設ける必要性をなくすこと、及びストッカに多数の入口ポート及び出口ポートを設けることが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、製造設備でのストッカのフットプリント（踏面積）を縮小し及び／又は排除する。本発明の一実施形態では、水平方向配列ストッカがツールベイの上方に設置され且つ製造設備の天井から支持される。かくして、水平方向配列ストッカが製造設備のフロア上にいかなるスペースも占めない。他の実施形態では、ストッカが製造設備のフロアによって支持される。
【０００９】
本発明の他の態様は、ストッカ自体とマテリアル移送システムとの間でコンテナを直接移送できるストッカを提供する。一実施形態では、ストッカは、その中でコンテナを移送し且つストッカとインターベイマテリアル移送システムとの間でコンテナを直接移送するロボットを有している。
【００１０】
本発明の更に別の態様は、ストッカと、プロセスツールのロード（載せ）ポートとの間でコンテナを移送できるストッカを提供する。一実施形態では、ストッカは、このストッカとその下に配置されたプロセスツールのロードポートとの間でコンテナを直接移送するための１つ以上のコンテナエレベータを有している。他の実施形態では、ストッカは更に、ストッカとその下に配置されたマテリアル移送システムとの間でコンテナを直接移送する１つ以上のコンテナエレベータを有している。
【００１１】
本発明の他の態様は、従来のストッカロボットの複雑さを緩和する。本発明の一実施形態では、ストッカロボットは、従来のガントリ（橋形又は門形）ロボットを有している。ガントリロボットは、最初に、Ｚ軸に沿う最小の移動で、Ｘ方向及びＹ方向に沿って水平方向に移動する。ストッカロボットが必要とすＺ軸方向の移動は、ＦＯＵＰをストッカ内に貯蔵された他のＦＯＵＰの上方に持上げて衝突を回避することを必要とするに過ぎない。
【００１２】
本発明の更に別の態様は、従来のストッカより多くのストッカ入口／出口ポイントを備えたストッカを提供する。本発明の一実施形態では、入口／出口ポートは、ツールベイの長さに沿って分散配置されており、より速い配送時間及びより効率的なバッファリングを可能にする。
【００１３】
本発明の他の態様は、ＦＯＵＰ、ＳＭＩＦポッド、単一ウェーハコンテナ、ＪＤＥＣトレー等の種々の形式のキャリヤ／コンテナを貯蔵するのに使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
半導体機器及び材料協会（Semiconductor Equipment and Materials Institute：ＳＥＭＩ）は、ワーク（例えば半導体ウェーハ）貯蔵コンテナについての規格を定めている。ワーク貯蔵コンテナの２つの例として、３００ｍｍウェーハを貯蔵するフロント開口統一ポッド（Front Opening Unified Pod：ＦＯＵＰ）と、２００ｍｍウェーハを貯蔵する標準メカニカルインターフェース（Standard Mechanical Interface：ＳＭＩＦ）ポッドとがある。他の形式のワーク貯蔵コンテナも存在し、ＳＭＩＦポッド及び／又はＦＯＵＰは、任意数のウェーハ及び種々の寸法（例えば、１５０ｍｍウェーハ、４５０ｍｍウェーハ等）のウェーハを貯蔵できる寸法を有している。
【００１５】
一般に、半導体産業では、水平方向配列ストッカは考えられていなかった。一実施形態では、平らな水平方向格子内にＦＯＵＰ貯蔵箇所を配置することにより、ストッカの全高を１ｍよりも小さくできる。このように高さを低くすることにより、水平方向配列ストッカを、最も高いプロセスツール（一般に３ｍ）と製造設備の天井（一般に４ｍ）との間の現在使用されていないスペース内に配置することが可能になる。
【００１６】
本発明を説明する目的から、本願では、ＦＯＵＰについてのみ参照する。例示に過ぎないが、本発明の種々の実施形態は、ＳＭＩＦポッド、レチクルコンテナ、フラットパネルディスプレイ移送デバイス又は他の任意のコンテナ又はプロセスツールを取扱うシステムに使用でき及び／又は適用できる。コンテナは、半導体基板（但し、これに限定されない）を含む物品を支持する任意の形式の構造体として定義される。例示に過ぎないが、コンテナは、物品にアクセス（例えばＦＰＤ移送）できる開放空間を有する構造又は機械的に開くことができるドア（例えば、底が開くＳＭＩＦ及びＦＯＵＰ）を備えたコンテナを含む。
【００１７】
一実施形態では、ＦＯＵＰの水平方向配列は、４００ｍｍ×４５０ｍｍの空間の連続格子内に収容され且つ貯蔵される。しかしながら、貯蔵箇所の形態は、この実施形態に限定されない。各貯蔵箇所の寸法は、水平方向配列ストッカ内に貯蔵されるコンテナの種類に依存するのがよい。
【００１８】
図２は、マテリアルハンドリングシステム５０と組合わされて作動する水平方向配列ストッカ１００を示す。図２に示すマテリアルハンドリングシステム５０は、数ある中で特に、第１インターベイ（interbay）コンベア５２及び第２インターベイコンベア５４を有している。Asyst Technologies, Inc.が所有し且つ「一体形ローラ移送ポッド及び非同期コンベア」と題する米国特許第６，４９４，３０８号明細書（特許文献２）は、コンベアの一例を開示し、この米国特許の全体を本明細書に援用する。
【００１９】
ストッカ１００は、フレーム１０２を有し、フレーム１０２は、この実施形態では、互いに間隔を隔てた１２個の支持レール１０８ａ〜１０８ｌによって連結された１対のガイドレール１０４、１０６を有している。ストッカ１００はまた、コンテナ移送ロボット１１０を有している。フレーム１０２とロボット１１０との組合せは、ストッカ１００内で及びストッカ１００とマテリアルハンドリングシステム５０との間の両方でＦＯＵＰ２を貯蔵し且つ移送するためのガントリ（橋形又は門形）構造を構成する。後でより詳細に説明するように、ストッカ１００及びマテリアル移送システム５０は、製造設備のフロアから同じ高さに配置されることが好ましいが、ストッカ１００とマテリアル移送システム５０とが異なる高さに配置されていてもよい。
【００２０】
図２は、１２個の支持レール１０８の各々が６つの貯蔵箇所１１２を有していることを示している．各支持レール１０８が同数の貯蔵箇所をもつ必要はない。また、各支持レール１０８がガイドレール１０４、１０６に対して垂直な真直ぐな構造をなしていることが示されている。ストッカ１００の支持レール１０８の個数及び支持レール１０８の貯蔵箇所１１２の個数は任意に定められる。例えば、支持レール１０８ａは、６つの貯蔵箇所１１２を有し、支持レール１０８ｂは、４つの貯蔵箇所１１２を有し、支持レール１０８ｃは、６つの貯蔵箇所を有する等である。ストッカ１００は、任意の数の支持レール１０８を有していてもよい。換言すれば、ストッカ１００は、モジュラーコンテナ貯蔵システムを構成する。
【００２１】
貯蔵箇所１１２は、多くの異なる構造を有していてもよい。図２は、例えば位置合わせ機能を有する運動プレート（kinematic-like plate）を備えた貯蔵箇所１１２の一実施形態を示す。ＦＯＵＰ２は、ストッカ１００内に貯蔵されている間、運動プレート上に載置される。貯蔵箇所１１２は、他の構造を有していてもよい。各貯蔵箇所１１２が支持レール１０８に一体化されること、又は、各貯蔵箇所１１２が、支持レール１０８に取付けられた別の構成要素を有することも本発明の範囲内に含まれる。
【００２２】
ストッカ１００は、貯蔵箇所１１２の６ＦＯＵＰ×１２ＦＯＵＰの水平方向配列を有している。各支持箇所、即ち、支持棚１１２は、支持レール１０８に沿って幅Ｗだけ間隔を隔てている。各支持レール１０８は、ピッチＰだけ間隔を隔てている。貯蔵箇所１１２同士の間の幅Ｗ及び支持レール１０８同士間のピッチＰを変化させてもよい。貯蔵箇所１１２同士の間の幅Ｗは、互いに隣接して着座した２つのＦＯＵＰ２が互いに接触することを防止するのに充分な幅でなくてはならない。同様に、支持レール１０８同士の間のピッチＰは、２つの隣接したＦＯＵＰ２が互いに接触することを防止するのに充分な大きさでなくてはならない。
【００２３】
この実施形態では、ストッカのロボット１１０は、ガントリロボットを有する。ロボット１１０は、１対の可動支持部１２２の間を延びる水平方向支持部１２０と、把持機構１２４とを有している。この実施形態では、可動支持部１２２は、ロボット１１０をガイドレール１０４、１０６に沿って移動できるように支持する車輪１２６を有している。図２には、各可動支持部１２２のベースが同じ幅ではないことが示されている。ガイドレール１０６に沿って移動する可動支持部１２２のベースは、ガイドレール１０４に沿って移動する可動支持部１２２のベースよりも大きい幅を有する。幅広の可動支持部１２２は、ロボット１１０に安定性を与え、第２のベース１２２は、主として案内のためのものである。かくして、より小さい即ち狭い可動支持部１２２は、材料コストを節約する。把持機構１２４は、水平方向レール１２０に沿って移動し、好ましい実施形態では、シータ軸を中心に回転できる。この形式のガントリロボットは当業界において既知であり、これ以上の説明は不要である。ガイドレール１０４、１０６と平行な運動を、Ｙ軸方向運動と称し、水平方向レール１２０と平行な運動をＸ軸方向運動と称する。
【００２４】
ロボット１１０を作動させることができる駆動システムには多くの異なる形式がある。単なる例示に過ぎないが、ロボット１００の駆動システムとして、摩擦駆動アクチュエータ、ラックアンドピニオンアクチュエータ又はベルト駆動アクチュエータがある。他の駆動システムもロボット業界において知られており、それらを本発明に採用してもよい。また、ロボット１１０は、単一の駆動装置を有していてもよいし、駆動装置を両支持部に有していてもよい。２つの駆動装置を用いる場合、各支持部１２２のＹ軸方向運動を調整するコントローラをロボットに設けることが好ましい。
【００２５】
Ｘ軸に沿う運動とＹ軸に沿う運動とを組合せることにより、ロボット１１０は、把持部１２４を、ストッカ１００内の任意の貯蔵箇所１１２に位置決めできる。この時点で把持部１２４を下降（Ｚ軸方向運動）させて、貯蔵箇所１１２に着座しているＦＯＵＰ２に係合させることができる。ＦＯＵＰ２を、その上部ハンドル、横ハンドル又は当業界で知られているその他の手段を把持することによって固定する。次に、把持部１２４を上昇させ、ＦＯＵＰ２を貯蔵箇所１１２から持上げる。把持されたＦＯＵＰをＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させる前に、ＦＯＵＰ２を、その他の着座しているＦＯＵＰの頂部の高さよりも高く上昇させなくてはならない。さもなければ、把持されたＦＯＵＰが、着座しているＦＯＵＰに接触するであろう。かくして、水平方向レール１２０は、好ましくは、把持部１２４がＦＯＵＰ２をこのような高さに上昇させることを可能にする高さに位置決めされる。
【００２６】
ロボット１１０はまた、ＦＯＵＰ２を貯蔵箇所１１２とマテリアル移送システム５０との間で移動させることができる。この実施形態では、ストッカのフレーム１０２のガイドレール１０４、１０６は、２つのコンベア５２、５４の上に延びており、従って、ストッカのロボット１１０は、２つのコンベア５２、５４のいずれかの上を移動して、把持部１２４を位置決めする。ＦＯＵＰ２を貯蔵箇所１１２から持上げることと同様、ロボット１１０は、把持部１２４を２つのコンベアの一方の上に位置決めし、次に、把持部１２４を下降させてＦＯＵＰ２に係合させ且つそれを把持する。次に、把持１２４部を上昇させて、ＦＯＵＰ２をコンベアから特定高さまで持上げたら、次に、ロボット１１０をガイドレール１０４、１０６に沿って移動させ、ＦＯＵＰ２を貯蔵箇所１１２上に位置決めする。次に、ロボット１１０により、把持部１２４を下降させ、ＦＯＵＰ２を貯蔵箇所１１２上に着座させる。図２の実施形態では、ストッカのロボット１１０は、２つのガイドレール１０４、１０６の間に配置されたコンベア５０又は５２（隠れ線で示す）に沿う任意の箇所で、ＦＯＵＰ２を持上げたり且つ下降させたりすることができる。
【００２７】
２つのコンベア５２、５４が貯蔵箇所１１２と同様の高さに配置されている場合には、ロボット１１０は、ＦＯＵＰがストッカ１００内に配置されているか、いずれか一方のコンベア５２又は５４上に配置されているかにかかわりなく、ＦＯＵＰを同じ垂直方向距離だけ移動させて、ＦＯＵＰを持上げたり且つ降ろしたりする。もちろん、コンベア５２、５４を、貯蔵箇所１１２と同じ高さに配置する必要はない。ロボット１１０は、ストッカ１００内に配置されたＦＯＵＰを持上げたり降ろしたりするときに所定の垂直方向距離だけ移動し、且つ、マテリアル移送システム５０内に配置されたＦＯＵＰを持上げたり降ろしたりするときに第２の所定の垂直方向距離だけ移動するようにプログラムされる。
【００２８】
図３には、マテリアルハンドリングシステム３０と協働しているストッカ１００が示されている。マテリアルハンドリングシステム３０は、第１コンベア５２と、第２コンベア５４と、４つの方向変換器又はディレクタＤと、頭上移送（ＯＨＴ：overhead transport）システム３４とを有している。このようなディレクタは、Asyst Technologies, Inc.社が所有し且つ「一体形移送キャリヤ及びディレクタを備えた移送システム」と題する米国特許第６，３０８，８１８号明細書（特許文献３）に開示され、この米国特許の全体を本明細書に援用する。ＯＨＴシステム３４は、ＯＨＴシャトル３２を備え、ＦＯＵＰ２を持上げて、それを第２コンベア５４上に降ろす。図３において、ストッカ１００のガイドレール１０４、１０６は、第１コンベア５２の上にだけ延びている。一実施形態では、ストッカロボット１１０は、ＦＯＵＰ２を持上げたり、それを隠れ線で示す指示領域内の第１コンベア５２の上にだけ降ろしたりする。他の実施形態では、ＯＨＴシャトル３２は、ＦＯＵＰ２をロボット１１０に直接移送する能力を有する側面搭載装置を有している。
【００２９】
貯蔵箇所１１２の水平方向配列により幾つかの長所が得られる。水平方向配列ストッカ内でのストッカロボット１１０の主要な長距離移動は、水平なＸ方向及びＹ方向（図２参照）である。ＦＯＵＰ２を配置し又はそれを貯蔵箇所１１２から持上げた後、ストッカのロボット１１０をＸ方向及びＹ方向に移動させ、ＦＯＵＰ２をストッカ１００内で移動させることにより、従来のストッカにおいて必要とされていた、ストッカロボット１１０及びＦＯＵＰ２の両者の質量を重力（例えばＺ方向）に抗して垂直方向に加速させることを回避する。これにより、ＦＯＵＰ２をストッカ１００内で又はストッカ１００とマテリアル移送システムとの間で移送するのに、例えば、ストッカ１００が従来のガントリロボットを使用することが可能になる。
【００３０】
例えばＦＯＵＰ２を貯蔵箇所１１２から持上げて、ＦＯＵＰ２の底面が他の貯蔵箇所に着座しているＦＯＵＰの上面よりも高い位置に配置するのに、ガントリロボットは、Ｚ方向に沿って極めて小さい垂直方向移動しか必要としない。このため、ロボット１１０によって移送されるＦＯＵＰ２が、ストッカ１００内に着座している他のＦＯＵＰ２と衝突しない。一実施形態では、ストッカロボット１１０は、Asyst社のFastload（登録商標）ロボットに使用されている把持機構と同様な単軸フェールセーフ把持部を有している。しかしながら、ＦＯＵＰハンドルに係合させるのに必要な運動は、ロボットをＸ方向又はＹ方向のいずれかに移動させることによって達成され、別の軸線又は把持部自体によって達成されるのではないので、ストッカのロボットは更に簡単化される。
【００３１】
ストッカ１００の他の長所は、ストッカ１００の周囲に位置する各貯蔵箇所１１２が入口／出口ポートとして機能することである。これとは異なり、従来のストッカの入口／出口ポートは、典型的には、少数のロード（載せ）ポートに制限される。これらの追加の入口／出口ポートは、水平方向コンベア部分又は垂直方向コンベア部分（例えばエレベータ）とのインターフェースを容易に構成する。
【００３２】
水平方向配列ストッカの１つの可能な箇所は、ツールベイの上方である。この箇所における水平方向配列ストッカは、例えば、ツールフロント間（例えば、ツールロードポート及びセンターアイルの両者に亘る間；図７参照）を延びると共に、且つツールベイの長さ方向の一部に沿って延びる。水平方向配列ストッカの長さは、ＦＯＵＰ貯蔵箇所１１２の個数に依存する。この箇所にストッカを置くことにより、ストッカ１００とツールベイコンベア（又は、その他のマテリアル移送システム）との間の移送時間を短縮し、従来の垂直方向配列ストッカよりも有効なバッファ機能が得られる。この形態では、水平方向配列ストッカは、従来の垂直方向配列ストッカよりも多くの、例えば２〜３倍のＦＯＵＰを容易に貯蔵することができる。水平方向配列ストッカはまた、製造フロア空間を全く占めない。
【００３３】
図４には、マテリアル移送システム５０と協働しているストッカ２００が示されている。この実施形態では、マテリアル移送システム５０は、第１コンベア５２と、第２コンベア５４と、４つの方向変換器又はディレクタＤとを有している。ストッカ２００はフレーム２０２を有し、フレーム２０２は、第１レール２０４と、第２レール２０６と、支持レール２０８ａ〜２０８ｌとを備えている。ストッカ２００はまた、その中でＦＯＵＰ２を移動させる第１ロボット２１０及び第２ロボット２５０を有している。第１ロボット２１０及び第２ロボット２５０は両方とも、ロボット１１０について上述した仕方と同様の仕方で作動する。
【００３４】
ストッカ２００は、マテリアル移送システム５０に連結するコンベアループ８０を有している。コンベアループ８０は、第１コンベア５２からＦＯＵＰを受入れる入口コンベア８６と、ＦＯＵＰをストッカ２００内から第１コンベア５２に移動させる出口コンベア８８と、ＦＯＵＰ２を入口コンベア８６及び出口コンベア８８と２つの方向変換器又はディレクタＤとの間で移動させるコンベア９０とを有している。ＦＯＵＰ２がマテリアル移送システム５０とコンベアループ８０との間を途切れることなく移動できるようにするため、第１コンベア５２及び第２コンベヤ５４は、コンベアループ８０と同じ高さに配置されることが好ましい。
【００３５】
この実施形態では、入口コンベア８６及び出口コンベア８８は、ストッカ２００の中央部分を通って移動する。コンベアループ８０は、ストッカ２００内の貯蔵空間の大きさを減少させる。ストッカ２００は、入口コンベア８６、出口コンベア８８及び２つの方向変換器又はディレクタＤのための部屋を構成するために、少しの貯蔵箇所２１２しか有していない。例えば、支持レール２０８ｂ〜２０８ｌは、４つの支持箇所２１２しか有さず、支持レール２０８ａのみが６つの支持箇所２１２を有している。かくして、ストッカ２００は、一度に４６個までのＦＯＵＰしか貯蔵できず、図３のストッカ１００の構造では、一度に７２個までのＦＯＵＰを貯蔵できる。
【００３６】
各支持レール２０８ｂ〜２０８ｌは、コンベアループ８０の下を移動するように示され、このため、入口コンベア８６、出口コンベア８８又はコンベア９０上を移動するＦＯＵＰ２を妨害する支持レール２０８ｂ〜２０８ｌはない。支持レール２０８ｂ〜２０８ｌがコンベアループ８０の下、コンベアループの上、又はコンベアループの支持構造体の中を通るように配置することも、本発明の範囲内に包含される。
【００３７】
図４に示すストッカ２００は、２つのロボット２１０、２５０を有している。ストッカ２００を説明する目的から、ロボット２１０の作動についてのみ説明する。ストッカのロボット２１０は、前述したロボット１１０と同様のガントリロボットを有し、水平方向レール２２０と、１対の可動支持部２２２と、把持機構２２４とを有している。可動支持部２２２は、ガイドレール２０４、２０６に沿って移動する車輪２２６を有している。把持機構２２４は、水平方向レール２２０に沿って移動する。この種類のガントリロボット２００は当業界で知られており、これ以上の説明は不要である。ロボット２５０は、ロボット２１０と同様に構成されてよいし、そのように構成されなくてもよい。
【００３８】
ストッカ２００は、ストッカ１００に勝る幾つかの長所を有している。１つの長所は、ストッカ２００がＦＯＵＰをストッカ１００よりも効率的に移動させることができることである。ストッカ１００は、ロボット１００が一度に１つのＦＯＵＰを移送できる速さでしか、ＦＯＵＰをマテリアル移送システム５０からストッカ１００内に移動させない。ストッカ２００は、コンベアループ８０の速度と同じ程度で、マテリアル移送システム５０内で移動するＦＯＵＰを受入れる。例えば、入口コンベア８６はＦＯＵＰ２を第１コンベア５２から受入れて、直ぐに、ＦＯＵＰ２をストッカ２００の後部に向かって移送する。直ぐにそのようにすることにより、他のＦＯＵＰ２をマテリアル移送システム５０から受入れる余裕を入口コンベア８６に形成する。第２のＦＯＵＰが入口コンベア８６に移動しているとき、第１ロボット２１０が第１のＦＯＵＰを貯蔵箇所２１２に配置する。ストッカ２００は、他のＦＯＵＰをストッカ内に持っていくために、ロボット２１０が利用できるようになるまで連続的に待機する必要はない。
【００３９】
ストッカ２００の他の長所は、好ましい作動方法において、ストッカロボットがＦＯＵＰ２を４以上の箇所で水平方向に移動させる必要がないことである。例えば、入口コンベア８６上を移動するＦＯＵＰ２を、好ましくは、入口コンベア８６とガイドレール２０６との間に位置する貯蔵箇所２１２に着座させる。同様に、出口コンベア８８上を移動するＦＯＵＰ２を、好ましくは、出口コンベア８８とガイドレール２０４との間に位置する貯蔵箇所２１２に着座させる。このような状況では、ロボット２１０、２５０がＦＯＵＰ２をＸ軸に沿って４つ以上のスペースに、例えば入口コンベア８６からガイドレール２０６に隣接する貯蔵箇所２１２まで、移動させる必要はない。ＦＯＵＰを短い距離で移動させることによって、ＦＯＵＰ移送時間を最小に保つ。
【００４０】
第１ロボット２１０と第２ロボット２５０との間の衝突を回避するために、ストッカの各ロボットの作動を調整しなければならない。一実施形態では、各ロボット２１０、２５０は、ＦＯＵＰ２を配置したりそれを入口コンベア８６及び出口コンベヤ８８から持上げたりする指定領域（隠れ線で示す）を有している。各ロボット２１０、２５０のための指定された持上げ及び降ろし領域により、ストッカ２００がその中でＦＯＵＰ２を迅速に且つ効率的に移動させることを可能にする。ストッカのコントローラは、ロボット２１０、２５０の間の移動を調整し、特に、両ロボット２１０、２５０が互いに衝突することを防止すると共に、貯蔵箇所２１２と特定のロボットとの間のＦＯＵＰの移動を調整する。
【００４１】
図５は、水平方向配列ストッカ３００を示す。ストッカ３００は、第１コンベア５２及び第２コンベア５４を備えたマテリアル移送システム５０と協働するように示されている。ストッカ３００は、２つの外レール３０４、３０６を備えたフレーム３０２を有している。外レール３０４、３０６は、８つの支持レール３０８ａ〜３０８ｈによって連結されている。４つの追加の支持レール３０８ｉ〜３０８ｌが各々、フレーム３０２の前部と支持レール３０８ｈとの間を連結している。好ましい実施形態では、４つの追加の支持レール３０８ｉ〜３０８ｌは、これらの支持レール３０８ｉ〜３０８ｌの各々の上の貯蔵箇所３１２に着座しているＦＯＵＰと、ストッカ３００内に貯蔵されている他のＦＯＵＰとが（Ｘ軸及びＹ軸に沿って）一直線になるように整列している。
【００４２】
ストッカ３００は８つのコンテナエレベータ３４０を有している。各コンテナエレベータ３４０は、ストッカのロボット３１０がアクセス可能な、ストッカ３００内の任意の位置に配置される。８つのコンテナエレベータ３４０は、４つのエレベータを２列設けた構成を有し、各列は、外レール３０４、３０６に沿ってストッカ３００の前部に配置されている。各コンテナエレベータ３４０は、ＦＯＵＰ２をストッカ３００とその下に位置するコンベア（図示せず）との間で移送する。ＦＯＵＰ２をコンテナエレベータ３４０によってストッカ３００内に持って来るとき、ＦＯＵＰ２を、貯蔵箇所３１２の１つに着座しているＦＯＵＰ２と同じ高さに配置されることが好ましい。
【００４３】
全てのＦＯＵＰ２をストッカ３００内で同じ高さに維持することが好ましい。ロボット３１０の１つの側面は、ストッカ３００内のＦＯＵＰを貯蔵箇所３１２とエレベータ３４０との間で移送することである。ストッカ３００内の全てのＦＯＵＰを同じ高さに配置すれば、ＦＯＵＰ２が貯蔵箇所３１２に着座しているか又はエレベータ上に着座しているかにかかわらず、ロボット３１０をストッカ３００内に貯蔵された任意のＦＯＵＰに係合させる均一な垂直方向距離だけ移動させるように、ロボット３１０をプログラムすればよい。
【００４４】
ストッカ３００の外レール３０４、３０６は、第１コンベア５２及び第２コンベア５４の上に延びている。従って、ロボット３１０は、ＦＯＵＰ２をストッカ３００内で移動させることに加え、ＦＯＵＰ２をストッカ３００とマテリアル移送システム５０との間で移送する。外レール３０４、３０６は、必ずしも２つのコンベア５２、５４の上に延ばす必要はなく、例えば、第１コンベア５２の上のみに延ばしてもよい。
【００４５】
図６は、ストッカ３００の他の構成を示す。図６の実施形態では、ストッカ３００は、コンベアループ８０と、６つのコンテナエレベータ３４０とを有している。コンベアループ８０は、マテリアル移送システム５０に連結され、マテリアル移送システム５０は、第１コンベア５２、第２コンベア５４及び４つの方向変換器又はディレクタＤ１〜Ｄ４を有している。コンベアループ８０は、入口コンベア８６と、出口コンベア８８と、２つの方向変換器又はディレクタＤとを有している。ディレクタＤは、好ましくは、ＦＯＵＰ２のドアが常に移動方向を向くようにＦＯＵＰを回転させる。ストッカ３００はフレーム３０２を有し、フレーム３０２は、ガイドレール３０４、３０６と、ガイドレール３０４、３０６を連結する支持レール３０８ａ〜３０８ｉとを備えている。支持レール３０８ａ〜３０８ｉは、好ましくは、入口コンベア８６及び出口コンベア８８の下に配置される。ストッカ３００の貯蔵容量を最大にするために、４つの貯蔵箇所３１２が、それがなければ空きスペースになる箇所に追加されている。支持レール３０８ｊ〜３０８ｍは、単一支持箇所３１２を支持するための短い支持レールをフレーム３０２内に有している。例えば、支持レール３０８ｍは、１つの支持箇所３１２を有し且つ支持レール３０８ａと支持レール３０８ｂとの間を延びている。
【００４６】
ストッカ３００は６つのコンテナエレベータ３４０を有している。２つのコンテナエレベータ３４０Ｆは、ストッカ３００の前部の近くに配置され、２つのコンテナエレベータ３４０Ｍは、ストッカの中間に配置され、２つのコンテナエレベータ３４０Ｒは、ストッカ３００の後部の近くに配置されている。各コンテナエレベータ２４０は、外レールに隣接して配置されている。ストッカ３００内におけるコンテナエレベータ３４０の間隔を隔てることにより、幾つかの長所が得られる。１つの長所は、ＦＯＵＰ２をエレベータ３４０に到達させるために、ロボット３１０が各ＦＯＵＰ２をストッカ３００の前部に移動させる必要がないことであり、このことは、図５のストッカの形態において必要である。ＦＯＵＰ２が支持レール３０８ａに沿って着座している場合、ロボット３１０は、ＦＯＵＰ２をエレベータ２４０Ｒのいずれかに移送する。同様に、ロボット３１０は、支持レール３０８ｄに沿って着座しているＦＯＵＰ２をエレベータ３４０Ｍのいずれかに移送する。従って、図６のストッカ３００の形態は、図５のストッカの実施形態よりも効率的である。
【００４７】
図６には、ストッカ３００が２つのストッカロボット３１０、３５０を有していることが示されている。ストッカ３００が単一ロボットのみを備えていることも本発明の範囲内に含まれる。ストッカ３００の効率を更に高めるために、ストッカ３００は２つのセクション（例えば、前セクション及び後セクション）に分割され、ロボット３１０、３５０はＦＯＵＰを特定のセクション内でのみ移動させる。例えば、ロボット３１０は、支持レール３０８ａ〜３０８ｄに沿って配置された貯蔵箇所３１２及びそれと同じ範囲内にあるエレベータ３４０及びコンベア８６、８８の間で、ＦＯＵＰを移動させることを担当する。また、ロボット３５０は、残りの貯蔵箇所３１２、エレベータ３４０及びコンベア８６、８８のセクションの間でＦＯＵＰを移動させることを担当する。ロボット３１０、３５０は両方とも、エレベータ３４０Ｍにアクセスすることができてもよい。この場合、コントローラは、作動中にロボットが衝突しないように、ロボット３１０、３５０の運動を調整するのが好ましい。
【００４８】
図７は、マテリアル移送システム５０と協働している水平方向配列ストッカ４００を示す。この実施形態では、ストッカ４００は、フレーム４０２と、支持レール４０８と、貯蔵箇所４１２と、エレベータ４４０、４４８と、第１ロボット４１０と、第２ロボット４５０と、コンベアループ８０とを有している。ストッカ４００は、その中央部に配置された２ＦＯＵＰ×１２ＦＯＵＰの配列の貯蔵箇所４１２を有している。コンベアループ８０は、入口コンベア８６及び出口コンベア８８を備え、ＦＯＵＰ２が中央の２×１２配列の貯蔵箇所４１２の周りを移動することを可能にする。好ましい実施形態では、入口コンベア８６、出口コンベア８８及びマテリアル移送システム５０のコンベア５２、５４は、実質的に同じ高さに配置されている。このため、ＦＯＵＰ２を２つの異なる高さに配置されたシステム間でロボットによって移動させる必要なしに、ＦＯＵＰ２は、ストッカ４００とマテリアル移送システム５０との間を移動する。
【００４９】
図７は、水平方向配列ストッカ４００が、製造設備の利用できる任意の頭上スペース内のツールベイ内に配置又は設置されてもよいことを示している。例えば、利用できる頭上スペースは、ツールベイの中、プロセスツールの上、廊下、通路等に存在する。高い天井（例えば４ｍより高い天井）を有する製造設備において、ストッカが単一のワークコンテナ（例えば、レチクルポッド、単一ウェーハポッド、ＪＤＥＣトレー等）を貯蔵するためのものである場合、多数の水平方向ストッカ配列を頭上スペース内に配置することができ、かくして、現在利用されているスペース内に、より多くのＦＯＵＰを貯蔵することができる。
【００５０】
エレベータ４４０、４４８及び追加の貯蔵箇所４１２は、ストッカ４００の周りに沿って配置されている。例えば、ストッカ４００の貯蔵容量を増大させるための追加の貯蔵箇所４１２が、レール４０４と出口コンベア８８との間、及び、レール４０６と入口コンベア８８との間に配置されている。ストッカ４００は、貯蔵箇所４１２の間に散在させた幾つかのコンテナエレベータ４４０、４４８を有している。図７の実施形態では、水平方向配列ストッカ４００は、幾つかのコンテナエレベータ４４０が各プロセスツール１０のロード（載せ）ポート１２の上に配置されるようにツールベイ内に配置されている。水平方向配列ストッカ４００は、各プロセスツール１０の間及びコンテナエレベータ４４８の間に配置された貯蔵箇所４１２を有することによって、ツールベイの上の貯蔵スペースを最大にする。レール４０４と出口コンベア８８との間に配置されたエレベータ４４０は、例えば、ストッカ４００とその下に配置されたフロアベースマテリアル移送システム（図示せず）との間でＦＯＵＰ２を直接移送することができ、フロアベースマテリアル移送システムは、マテリアル移送技術分野で知られているコンベア、自動移送車両、レール案内形車両、及びその他の任意の移送システムを含む。レール４０６と入口コンベア８６との間に配置されたエレベータ４４８は、例えば、ストッカ４００とその下に配置されたツールロード（載せ）ポート１２との間でＦＯＵＰ２を直接移送する。
【００５１】
図７は、水平方向配列ストッカ４００が２つのストッカロボット４１０、４５０を有していることを示している。ストッカのロボット４１０、４５０は、ストッカ４００内において、ＦＯＵＰ２を貯蔵箇所４１２、エレベータ４４０、４４８、入口コンベア８６、出口コンベア８８、及びコンベア９０の間で移送する。１つ以上のコントローラが、ロボット４１０、４５０、コンベアループ８０及びエレベータ４４０、４４８の作動を調整する。一実施形態では、２つのロボット間の衝突を回避するために、各ロボットは、ＦＯＵＰをコンベアから持上げたりコンベヤの上に降ろしたりするための指定領域を有している。前述したように、水平方向配列ストッカ４００が単一のストッカロボットだけを有することも本発明の範囲内に含まれる。
【００５２】
図８は、ストッカが別個の貯蔵領域を有する例を示す。例えば、ストッカ１００の後方セクションＣ（例えば、マテリアル移送システム５０から最も離れたセクション）は、長期貯蔵用としてＦＯＵＰ２を貯蔵するのに使用される。ストッカ１００の前方セクションＡ（例えば、マテリアル移送システム５０に最も近いセクション）は、加工中のウェーハの貯蔵領域として極めて短い時間だけＦＯＵＰ２を貯蔵するのに使用される。図８に示すように、ストッカ１００が単一のストッカロボット１００のみを有している状況では、ストッカ１００の後方セクションＣ内に貯蔵されたＦＯＵＰは、ストッカ内から第１コンベア５２上の降ろし／持上げポート（隠れ線で示す）まで移送するのに長時間を要する。この実施形態では、ストッカ１００の第１列、即ち、セクションＡは、ＦＯＵＰへの迅速且つ容易なアクセスを行うべく、加工されたばかりのロットの取出しを行うために用意されている。図２〜図８に示した任意の特徴をこの水平方向配列ストッカに取入れてもよいことはもちろんである。
【００５３】
前述したように（図４及び図６）、水平方向配列ストッカは、多ガントリロボットを用いてストッカ内に貯蔵されたＦＯＵＰにアクセスすることによって、異なる領域に細分化されてもよい。多くのストッカロボットと組合される多くの入口／出口ポートを追加することにより、ツールベイの任意の場所において必要とされる加工中のウェーハ（wafers-in-process：ＷＩＰ）への迅速なアクセスを行う。ストッカロボットが、単一の貯蔵箇所又は入口／出口箇所でＦＯＵＰを迅速に交換するための１つ以上の把持部及び／又はＺアームを有していてもよいことはもちろんである。
【００５４】
前述のように、ストッカ内の各ＦＯＵＰの貯蔵箇所は、そのロットの優先性により定められる。例えば、ストッカ１００は、ＦＯＵＰ２を予期される最短滞留時間でストッカ１００内の貯蔵箇所１１２に置くことができ、且つ予期される最短移送時間で、ＦＯＵＰ２を移送するマテリアル移送システムに連結されている出口ポートに移送する。図８の実施形態では、このようなＦＯＵＰ２は、セクションＡ内の貯蔵箇所１１２内に置かれる。セクションＡ内に着座しているＦＯＵＰ２は、ストッカ１００から及び／又はマテリアル移送システム５０へと迅速に移送される。図７の実施形態では、このようなＦＯＵＰ２は、ストッカ１００内の幾つかの異なる貯蔵箇所４１２に置かれる。ストッカ４００は、幾つかの出口ポート、すなわち、ＦＯＵＰ２を直接プロセスツール１０に移送するためのエレベータ４４０に隣接する貯蔵箇所４１２と、ＦＯＵＰ２をストッカ１００の下に配置されたマテリアル移送システムに移送するためのエレベータ４４０に隣接した貯蔵箇所４１２と、ストッカ４００の前部近くに配置され且つマテリアル移送システム５０に迅速に移送できる貯蔵箇所４１２とを有している。
【００５５】
ロットの優先性により貯蔵箇所を選択する概念が、ストッカ内の貯蔵箇所から近くのプロセスツールへと迅速に移送される構成の水平方向配列ストッカに、ＦＯＵＰがエレベータ又は他のローカルマテリアル移送システムによって適用される場合、水平方向配列ストッカは、個々のプロセスツール又はツール群の局所的なバッファリングを行うのにも適用される。このような形態において重要なことは、水平方向配列ストッカが、バルク貯蔵機能及び局所的なツールバッファリング機能の両方を同時に遂行することである。この能力は、現在使用されている他のいかなるＦＯＵＰ貯蔵解決方法によっても首尾よく得ることができない。
【００５６】
垂直方向配列ストッカにおいて他の種類のキャリヤを貯蔵するために貯蔵箇所の間隔（従って使用される体積）を変えるには、ストッカ構造の設計を大きく変える必要がある。しかしながら、水平方向配列ストッカは、貯蔵格子及び整列位置を変えるだけで、バックエンド半導体加工に使用されるレチクルポッド又はＪＤＥＣトレーのような種々の形式のキャリヤに適合できる。
【００５７】
ストッカの上記実施形態は単に例示を目的とするに過ぎず、従って本発明はこれにより制限されるものではないことは理解されよう。ストッカの好ましい実施形態を上述したことから、当業者ならばシステムの或る長所を達成できることは明白である。また、本発明の範囲及び精神内で、本発明の種々の変更、適用及び他の実施形態を行い得ることも明白である。例えば、ストッカは半導体製造設備に使用することを説明したが、本発明の上記概念の多くは、半導体製造以外の用途にも使用できることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来技術による在来のストッカを示す斜視図である。
【図２】水平方向配列ストッカの一実施形態を示す概略図である。
【図３】水平方向配列ストッカの他の実施形態を示す概略図である。
【図４】水平方向配列ストッカの更に別の実施形態を示す概略図である。
【図５】水平方向配列ストッカの更に別の実施形態を示す概略図である。
【図６】水平方向配列ストッカの更に別の実施形態を示す概略図である。
【図７】水平方向配列ストッカの更に別の実施形態を示す概略図である。
【図８】ストッカの貯蔵領域を示す、図２の実施形態による水平方向配列ストッカの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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