(57)【要約】本システムは、半導体ウェハを捕捉するとともに投下するための第１ロボットアームアセンブリと、層間物を捕捉するとともに投下するための第２ロボットアームと、第１および第２ロボットアームを作動させる制御器とを備え、第１および第２ロボットアームは、ほぼ同時に動作する。少なくとも１つのロボットアームは、搬送アームを含むことができ、搬送アームの第１端部に取り付けられた平衡錘および搬送アームの第２端部に取り付けられたエンドエフェクタを含む。２つのロボットアームによって、システムが、ステップをほぼ同時に実行し、したがって、スループットを大幅に増加させることが可能になる。
2005536878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを捕捉するとともに投下するための、少なくとも２自由度を有する第１ロボットアームアセンブリと、
層間物を捕捉するとともに投下するための、少なくとも２自由度を有する第２ロボットアームと、
前記第１および第２ロボットアームを作動させる制御器と、
を備え、該第１および第２ロボットアームはほぼ同時に動作する、システム。
【請求項２】
前記第２ロボットアームは、
第１端部および第２端部を有し、第２アームのベースに搭載される搬送アームと、
該搬送アームの前記第１端部に取り付けられた平衡錘と、
前記チャックアセンブリの下の部分に取り付けられたエンドエフェクタと、
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エンドエフェクタは、前記層間物を捕捉するとともに投下するように、可変圧力を加えるように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記エンドエフェクタは、前記層間物を捕捉するとともに投下するように、負圧と正圧を順次加えるように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記層間物の前記エンドエフェクタとの近接性および係合を検出するセンサをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記センサは、前記層間物の近接性および係合を検出するのに、差圧、反射率、イメージング、キャパシタンス、またはインダクタンスを用いる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記層間物の材料特性を検出するセンサをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記センサは、前記層間物の材料特性を検出するのに、差圧、反射率、イメージング、キャパシタンス、またはインダクタンスを用いる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記エンドエフェクタアームは、前記層間物を捕捉するための静電電荷を与える電極をさらに備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項１０】
前記エンドエフェクタは、前記搬送アームの前記第２端部において、ほぼ垂直方向に摺動可能に設置される、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エンドエフェクタは、前記ベースに独立して垂直に作動するように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ロボットアームの少なくとも１つは空気圧で作動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロボットアームの少なくとも１つは電気サーボモータで作動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記層間物の分離のための空気圧セパレータを含む層間物カセットホルダを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
第１端部および第２端部を有し、第２アームのベースに搭載される搬送アームと、
該搬送アームの前記第１端部に取り付けられた平衡錘と、
前記搬送アームの前記第２端部に取り付けられたチャクアセンブリと、
該チャックアセンブリの下の部分に取り付けられ、基板に正圧と負圧を加えるように構成されたエンドエフェクタと、
を備えるアセンブリ。
【請求項１６】
前記エンドエフェクタは、前記基板に正圧と負圧を順次加えるように構成される、請求項１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記エンドエフェクタに連結すると、前記基板の材料特性を検出するセンサをさらに備える、請求項１５に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
第１および第２ロボットアームを有する処理システムを設けることであって、前記第１ロボットアームは、半導体ウェハを捕捉するとともに投下する第１エンドエフェクタを有し、前記第２ロボットアームは、層間シートを捕捉するとともに投下する第２エンドエフェクタを有する、処理システムを設けること、
前記第２エンドエフェクタが層間シートに近接するように、前記第２ロボットアームを位置決めすること、
最も上の層間シートを残りのシートから分離するように、前記第２エンドエフェクタを通して前記層間シートに正圧を加えること、
前記最も上の層間シートを前記第２エンドエフェクタに接して保持するように、前記第２エンドエフェクタを通して負圧を加えること、
前記最も上の層間シートを第１の場所から第２の場所へ移動させること、および、
前記最も上の層間シートを前記第２エンドエフェクタから投下すること、
を含む方法。
【請求項１９】
前記層間シートは格納容器内に投下され、前記最も上の層間シートの前記第２エンドエフェクタからの各投下の前に、前記半導体ウェハを第１の場所から捕捉し、該半導体ウェハをウェハ発送容器内の第２の場所へ投下するように、前記第１ロボットアームを位置決めすることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１エンドエフェクタを通して負圧を加えることによって前記半導体ウェハを捕捉すること、および、前記第１エンドエフェクタを通して周囲圧を加えることによって前記ウェハを投下することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の場所から前記第２の場所への完璧なウェハ追跡を行うように、ウェハＩＤを読み取ることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
ラベルプリンタを用いて前記半導体ウェハにラベル印刷するためのデータを記憶し、送出することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
縁部損傷などの欠陥を求めて前記半導体ウェハを検査することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記半導体ウェハを複数の第２の場所へ仕分けすることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一枚の半導体ウェハの処理は、複数の製造設備(facilities)で行われることが多い。基板を、仕分けし、追跡し(tracking)、発送用コンテナ(shipping container)にパッキングし／発送用コンテナからアンパッキングすることが可能なシステムが開発されてきた。こうしたシステムは、半導体ウェハ、ならびに層間材料(interleaf materials) などの他のパッキング材料を、発送用コンテナから出し入れする作業が必要となる。層間材料は、ウェハの間に置かれて、ウェハを保護し、ウェハ間(wafers)にスペースをつくり、各ウェハ間の接触を最小にする。一般に、ウェハおよび層間物(interleaf) は共に、発送用コンテナ内に水平に置かれる。発送用コンテナは通常、基板の直径より少し大きく、１つのコンテナ当たり約２５枚のウェハを支える(support) のに十分な深さがあり、剛性を有する覆いのないコンテナである。
【０００３】
基板材料をパッキングし、アンパッキングするシステムは、バキュームワンドおよび市販のロボットシステムを利用することが多い。こうしたロボットシステムは、特定の基板（たとえば、ウェハまたは層間物）の要求に合うように作られた異なるデザインの複数のエンドエフェクタを保持する１つのロボットアームアセンブリを含むことがある。
【０００４】
水平ウェハ発送用コンテナとして知られる格納容器(enclosure) 内に対して、ウェハをパッキングし、アンパッキングすることは、一度に一つの処理工程として行われる連続的なステップである。ステップ数と、ロボット搬送アームが各ステップを処理できる速度によって、パッキング／アンパッキング速度、およびシステムスループットが決まってくる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明によるシステムおよび方法は、少なくとも１つのロボットアームがベルヌーイエンドエフェクタを含む複数のロボットアームアセンブリの使用によって、少なくとも、層間物搬送の信頼性および汚染制御の改善を可能にする。この構成は、複数のステップを順次ではなくほぼ同時に実施することを可能にし、したがって、システムスループットを大幅に増加させる。１台のロボットアームアセンブリは、シーケンスの各ステップについて、速度およびスループットが向上するように構成されることができる。一実施形態において、１台のロボットアームはウェハのハンドリングに専用であり、別のロボットアームは層間物のみのハンドリングに専用である。第１および第２ロボットアームはそれぞれ、ウェハ、または、層間シートのどちらでもハンドリングするように構成されることができる。
【０００６】
システムは、ウェハ発送容器のパッキングとアンパッキングの両方のために使用されることができる。したがって、同じシステムが、半導体製造設備の出荷と受け取りの両方のエリアに配置されることができる。システムはまた、静電ワンドまたはバキュームワンドを用いた手によるローディングで可能であるよりも速い、半導体ウェハのローディングを可能にし、手によるローディングに比べて、より確実に、かつ、破損を少なく、ウェハをローディングする機能を与える。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔概要〕
本発明は一態様において、半導体ウェハを捕捉するとともに投下するための、少なくとも２自由度を有する第１ロボットアームアセンブリと、層間物を捕捉するとともに投下するための、少なくとも２自由度を有する第２ロボットアームと、第１および第２ロボットアームを作動させる制御器とを特徴とし、当該第１および第２ロボットアームは、ほぼ同時に動作する。
【０００８】
一実施形態において、第２ロボットアームは、第１端部および第２端部を有し、第２アームのベースに搭載される搬送アームと、当該搬送アームの第１端部に取り付けられた平衡錘と、搬送アームの対向する第２端部に取り付けられたエンドエフェクタとを備える。
【０００９】
別の実施形態において、本システムのエンドエフェクタは、層間物を捕捉するとともに投下するように、可変圧力を加えるように構成される。別の実施形態において、本システムのエンドエフェクタは、層間物を捕捉するとともに投下するように、負圧と正圧を順次加えるように構成される。別の実施形態において、本システムは、層間物のエンドエフェクタとの近接性および係合を検出するセンサをさらに備える。さらに別の実施形態において、当該センサは、層間物の近接性および係合を検出するのに、差圧、反射率、イメージング、キャパシタンス、またはインダクタンスを用いる。
【００１０】
別の実施形態において、本システムは、層間物の材料特性を検出するセンサを備える。別の実施形態において、本システムのセンサは、層間物の材料特性を検出するのに、差圧、反射率、イメージング、キャパシタンス、またはインダクタンスを用いる。別の実施形態において、エンドエフェクタアームは、層間物を捕捉するための静電電荷を与える電極をさらに備える。別の実施形態において、エンドエフェクタは、搬送アームの第２端部において、ほぼ垂直方向に摺動可能に設置される。別の実施形態において、エンドエフェクタは、ベースに独立して垂直に作動するように構成される。ロボットアームは、たとえば空気圧で作動するか、あるいは電気サーボモータで作動することができる。一実施形態において、本システムは、層間物の分離のための空気圧セパレータを含む層間物カセットホルダを備える。
【００１１】
別の態様において、アセンブリは、第１端部および第２端部を有し、第２アームのベースに搭載される搬送アームと、当該搬送アームの第１端部に取り付けられた平衡錘と、搬送アームの対向する第２端部に取り付けられ、基板に正圧と負圧を加えるように構成されたエンドエフェクタとを備える。一実施形態において、本システムのエンドエフェクタは、基板に正圧と負圧を順次加えるように構成される。ロボットアームアセンブリはまた、エンドエフェクタに連結すると、基板の材料特性を検出するセンサを備えることができる。
【００１２】
本発明は別の態様において、第１および第２ロボットアームを有する処理システムを設けることであって、当該第１ロボットアームは、半導体ウェハを捕捉するとともに投下する第１エンドエフェクタを有し、第２ロボットアームは、層間シートを捕捉するとともに投下する第２エンドエフェクタを有する、処理システムを設けること、当該第２エンドエフェクタが層間シートに近接するように、第２ロボットアームを位置決めすること、最も上の層間シートを残りのシートから分離するように、第２エンドエフェクタを通して層間シートに正圧を加えること、最も上の層間シートを第２エンドエフェクタに接して保持するように、第２エンドエフェクタを通して負圧を加えること、最も上の層間シートを第１の場所から第２の場所へ移動させること、および、当該最も上の層間シートを第２エンドエフェクタから投下することを含む方法を特徴とする。
【００１３】
一実施形態において、層間シートは格納容器内に投下され、上記方法は、最も上の層間
シートの第２エンドエフェクタからの各投下の前に、半導体ウェハを第１の場所から捕捉し、当該半導体ウェハをウェハ発送容器内の第２の場所へ投下するように、第１ロボットアームを位置決めすることをさらに含む。別の実施形態において、本方法は、第１エンドエフェクタを通して負圧を加えることによって半導体ウェハを捕捉すること、および、第１エンドエフェクタを通して周囲圧を加えることによってウェハを投下することを含む。
【００１４】
本発明によるシステムおよび方法は、少なくとも１つのロボットアームがベルヌーイエンドエフェクタを含む複数のロボットアームアセンブリの使用によって、少なくとも、層間物搬送の信頼性および汚染制御の改善を可能にする。この構成は、複数のステップを順次ではなくほぼ同時に実施することを可能にし、したがって、システムスループットを大幅に増加させる。１台のロボットアームアセンブリは、シーケンスの各ステップについて、速度およびスループットが向上するように構成されることができる。一実施形態において、１台のロボットアームはウェハのハンドリングに専用であり、別のロボットアームは層間物のみのハンドリングに専用である。第１および第２ロボットアームはそれぞれ、ウェハ、または、層間シートのどちらでもハンドリングするように構成されることができる。
【００１５】
システムは、ウェハ発送容器のパッキングとアンパッキングの両方のために使用されることができる。したがって、同じシステムが、半導体製造設備の出荷と受け取りの両方のエリアに配置されることができる。システムはまた、静電ワンドまたはバキュームワンドを用いた手によるローディングで可能であるよりも速い、半導体ウェハのローディングを可能にし、手によるローディングに比べて、より確実に、かつ、破損を少なく、ウェハをローディングする機能を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔詳細な説明〕
種々の図において同じ参照符号は同じ構成要素（部材）を示す。
図１を参照すると、処理システム１０は、格納容器１５、ならびに、たとえば、半導体ウェハ２５および層間シート３０を含む基板材料を処理するための動作エリア２０を含む。格納容器１５は、システムコンピュータ（図示せず）へのユーザ入力のための、キーボードおよびグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を有するフラットパネルディスプレイシステム用の引き出し３３を含むことができる。格納容器１５はまた、たとえば、電源、コンピュータ、空気圧ポンプおよび制御器、およびストレージ（図示せず）を含むいくつかの付属構成部品を収容することができる。一例において、システム１０は、複数の製造設備(facilities)を通して経路指定される半導体ウェハ２５を完全に処理するように構成される。半導体ウェハ２５はますます大きく、薄くなってきたため、ウェハ２５のローディングおよびアンローディングは、それに伴って厳密な注意を必要とするようになってきた。薄いウェハをデザインする際における重要な考慮事項は、ウェハ２５が可撓性を有し、容易に平坦にでき、かつ移動することができることである。
【００１７】
図２および図３を参照すると、動作エリア２０は、関節式ロボットアーム（ウェハアーム）３５、搬送アーム４０、ユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂ、層間物ホルダ５０、水平ウェハ発送容器５５、およびプリアライナ５７を含む。ウェハアーム３５は、たとえば、Ｍｏｔｏｍａｎ  ＥＲＣロボット制御器によって制御されることができる。一例において、プリアライナ５７は、集積化ダイナミクスエンジニア(Integrate dynamics Engineer) ＳＰＡ  ３１０プリアライナ（ソータ版）であり、プリアライナ制御器（図示せず）を含む。プリアライナ５７はまた、Ｃｏｇｎｅｘ  Ｉｎｓｉｇｈｔ  １７００ビジョンシステムなどの検査機能、または、ウェハ２５の表面上の欠陥を検出する検査ステーションを含むことができる。ビジョンシステムは、ウェハ２５の異なる直径に自動的に調整することができる。一例において、システム１０は、ウェハスキャナ（図示せず）を含む。水
平ウェハ発送容器５５は、「コインパック」（ＣＰ）カセットまたは「ジャー」としても知られる。一例において、ウェハアーム３５は、エクステンダ６５の端部に取り付けられたウェハエンドエフェクタ６０を含む。一例において、ウェハアーム３５はロボットＲＯＢ３１０であり、ウェハエンドエフェクタ６０はフリッパ型エンドエフェクタである。
【００１８】
システム１０はまた、層間物ホルダ５０に隣接する動作エリア２０上に設置されるイオン化リフラ９５、または、水平ウェハ発送容器５５に隣接して設置されるイオン化リフラ９７を含むことができる。層間物再利用ビン９８（図１）が、ウェハ発送容器５５のアンパッキング中に層間物を廃棄するために、層間物ホルダ５０および水平ウェハ発送容器５５に隣接して格納容器１５に取り付けられることができる。
【００１９】
一例において、ウェハアーム３５は、ウェハエンドエフェクタ６０を延ばして、半導体ウェハ２５の裏側７５に係合することによって、たとえば、ウェハ２５を、ウェハ発送容器５５へ移動させるために保持する負圧を用いて、２つのユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂのいずれかから半導体ウェハ２５を取り外す。一例において、搬送アーム４０は、負圧と正圧の組み合わせを用いて、ウェハ発送容器５５へ移動させるために、層間物ホルダ５０から層間シート３０を取り出す。
【００２０】
動作時、ウェハ２５の識別情報の読み取りが必要とされる場合、ウェハアーム３５は、２つのユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂのいずれかからのウェハ２５を把持し、プリアライナ５７上にウェハ２５を置く。例によっては、ウェハ２５は、２つのユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂのいずれかのウェハ発送容器５５内に、所定の向きで置かれる。例によっては、ウェハ２５は、非対称であり、プリアライナ５７は、ウェハ２５を回転させている間にこの非対称性を検出する。プリアライナ５７は、その後、非対称性に応じて、ウェハ２５を所定の向きに回転させることができる。ウェハアーム３５は、ウェハエンドエフェクタ６０に負圧を加えることによってウェハ２５をピックアップし、ウェハ２５を逆さまに裏返し、ウェハ２５をウェハ発送容器５５の上に移動させる。ウェハアーム３５は、その後、ウェハ２５を投下して、ウェハ２５が、ウェハ発送容器５５内のウェハ２５の積層体の上にゆっくりと浮動降下することを可能にする。センサ（図示せず）を設けて、ウェハ２５がウェハ発送容器５５内に投下される前に、層間シート３０が間違いなく存在することをチェックすることができる。
【００２１】
センサは、ウェハ２５および層間シート３０の積層体をローディングされたウェハ発送容器５５を走査して、積層体の高さを提供する。ウェハアーム３５は、ウェハ２５の方に降下して、ウェハ２５の裏側７５に近づく時に、所定のステップを有するスローモードに移行する。リフラ９７の作動によって、圧縮空気が、リフラのいくつかの開口から流れ、一番上のウェハ２５を分離し、ウェハエンドエフェクタ６０に接するように浮上させ、その結果、ウェハエンドエフェクタ６０とウェハ２５間に真空が生じた時に、ウェハアーム３５は、上に移動し、引っ込み、それによって、ウェハが取り出されるであろう。
【００２２】
システム１０のいくつかの例は、ウェハ２５に対する損傷を防止するために、ウェハ発送容器５５のローディングまたはアンローディング中の警告システムを含むことができる。たとえば、ウェハか、層間物のいずれかのエンドエフェクタ６０、８０が、積層体の上部に押し付けられ、真空流の検出可能な変化を生じない場合、ウェハか、搬送のいずれかのアーム３５、４０が下がり続けることで、ウェハ２５を損傷する、すなわち、破損する可能性があり、ウェハ２５の積層体を一緒に結合させて、ウェハ２５を取り外すことを難しくする可能性もある。一実施形態において、それぞれのウェハ２５および／または層間シート３０がアンローディングされるたびにデクリメントされるカウンタ（図示せず）、すなわち、各基板の残りの高さを決めるのに使用可能なカウントを用いて、この警戒条件が回避される。
【００２３】
ウェハ２５を出荷容器５５から持ち上げる時に、ウェハアーム３５の移動に可変休止を組み込むことができて、任意の２枚のウェハの持ち上げが、静電荷がウェハ２５から流れ去った後に戻される(drift back)ことを可能にする。例によっては、これは、リフラ９７を利用する時でさえもとられる予防処置である。一例において、ウェハアーム３５は、休止する前にわずかの距離だけウェハ２５を持ち上げるだけである。一例において、ウェハアーム３５が積層体に近づく時に、任意のウェハ２５が、ウェハ発送容器５５から外に変位することを防止するために、ウェハエンドエフェクタ６０がウェハ２５上の約２ｍｍになると、リフラ９７が作動する。
【００２４】
層間シート３０は、その後、ウェハアーム３５または搬送アーム４０を用いてウェハ発送容器５５内に置かれる。ウェハ２５と層間シート３０の両方についての取得シーケンスは同じである。しかし、ウェハ２５と層間シート３０のハンドリングの差は、ウェハ２５をウェハ発送容器５５に置くか、または、ウェハ５５をカセット４５ａ、４５ｂに戻す前に、ウェハ２５の中間的な空気搬送の必要があることである。アンパッキング動作は、シーケンスが逆になるが、先に述べたものと同じである。
【００２５】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、搬送アーム４０および層間物ホルダ５０が示される。搬送アーム４０は、それぞれ、垂直運動および回転運動を可能にする、２つの運動軸Ｚｉおよびθｉを規定する。層間物エンドエフェクタ８０は、ウェハ２５と層間シート３０の両方を搬送するのに用いることができる。層間物エンドエフェクタ８０は、垂直に可動であり(deployed)、搬送される基板の上面と接触する。層間物エンドエフェクタ８０は、搬送される基板の重量より大きいあるタイプの把持力を加える。層間物エンドエフェクタ８０において把持力を生成するのに用いられる技法は、ハンドリングされる基板のタイプに応じていくつかの異なる方法で達成されることができる。
【００２６】
一例において、搬送アーム４０は、エクステンダ８３の第１端部に取り付けられた層間物エンドエフェクタ８０を含み、平衡錘８８が、エクステンダ８３の対向する第２端部に取り付けられる。搬送アーム４０はまた、層間シート３０に係合し、落下させるのを容易にするために、エンドエフェクタ８０の独立した垂直移動を可能にするリニアベアリング９０を含むことができる。搬送アーム４０は、Ｚｉおよびθｉ方向の移動を可能にするアクチュエータベース９３を含むことができる。アクチュエータベース９３は、システムコンピュータ（図示せず）にリンクした制御器９４に接続される。種々の実施形態において、アクチュエータベース９３は、空気圧で作動するか、あるいは、搬送アーム４０に対して、ダイレクトドライブか、または、トランスミッション連結を有する電気サーボモータを利用する。
【００２７】
通常、システム１０は、ウェハアーム３５および／または搬送アーム４０と連結し、システムコンピュータへの入力として受け取られ、システムコンピュータによって制御される位置フィードバックセンサおよび／またはスイッチ（図示せず）を含む。一例において、搬送アーム４０は、クッションを備えており、θｉ方向に１３５°の弧にわたって回転し、Ｚｉ方向に約３．５インチの垂直移動を行うことができる。搬送アーム４０についての他の動的パラメータを用いることができる。
【００２８】
一例において、センサを用いて、層間物エンドエフェクタ８０に加えられる真空の変化が検出される。したがって、動作中、層間物エンドエフェクタ８０が層間シート３０の方に下がる時に、負圧レベルのある大きさの変化の検出によって、層間物エンドエフェクタ８０が積層体の一番上の層間物３０に接触したことを指示していると認識する。真空の変化のこの検出によって、システムコンピュータにおいて割り込みが生じ、割り込みによって、その後、システムコンピュータが、エンドエフェクタ８０を持ち上げて層間物の積層
体３０から離し、搬送アーム４０が、層間シート３０を１枚だけ取り出し、保持することを可能にする。こうして、真空の変化は、エンドエフェクタ８０が、層間シート３０を一緒に押し付けるのを防止し、複数の層間シート３０間の静電気結合の生成を最少にする。層間シート３０をピックアップするこの方法は、「フェザータッチモード」材料ハンドリングと呼ばれる。システム１０はまた、層間シート３０を搬送アーム４０の層間物エンドエフェクタ８０からはずすのを促進するために、搬送アーム４０がゆっくりと層間物積層体３０の方に降下して、比較的素早く上昇するように構成されることができる。
【００２９】
層間物３０およびウェハ２５などの基板をハンドリングする時の困難さは、静電的力によって引き起こされる、連続する基板間で生ずる可能性がある付着である。先に述べた「フェザータッチモード」と共に、層間シート３０およびウェハ２５を分離するのにイオン化リフラ９５、９７を用いることは、これらの静電的付着力を減ずるのに有効である可能性がある。リフラ９５、９７は、リフラ９５、９７のいくつかの穴を通して、ウェハ２５および基板３０に、全体に半径内側方向に、たとえば、流れ、すなわち、加圧ガス、空気を供給する。
【００３０】
一例において、層間物エンドエフェクタ８０は、層間シート３０をさらに分離させ、層間シート３０間の静電結合を減らすために、層間物３０のわずかの変形をもたらすように構成されることができる。これは、たとえば、層間物エンドエフェクタ８０に取り付けられた拡散器１１０に曲率を形成することによって、かつ／または、層間物エンドエフェクタ８０による捕捉に続いて層間物３０を曲げるアウトリガ１１２を付加することによって、達成されることができる。アウトリガ１１２は、拡散器１１０の円周面に沿って半径の外側方向で下方向に延びて、層間物エンドエフェクタ８０と係合した層間シート３０を曲げる。
【００３１】
層間シート３０の一定の物理的特性はハンドリングを難しくする可能性がある。具体的には、層間シート３０の多孔性は、層間物エンドエフェクタ８０の有効性を減ずる。この場合、層間シート３０を通して真空が流れ出るため、一度に２枚以上の層間シート３０を故意でなくピックアップする可能性がある。層間シート３０の多孔性が広い範囲で変動することによって、制御された真空の流れを使用して、１枚の層間シート３０をピックアップすること、および、真空センサを使用して、２枚以上の層間シート３０が取り上げられたことを指示することができなくなる。１つの例は、リフラ９５の使用と共にベロウ型（図示せず）ピックアップエンドエフェクタ８０を用いて、層間シート３０の多孔性に対処することである。このようにして、リフリング作用を用いて、降下する層間物エンドエフェクタ８０に対して層間物積層体３０の一番上のシートを上に「浮遊させ」、それによって、エンドエフェクタ８０を一番上の層間シート３０を越えて下げる必要なしに（すなわち、一番上の層間シート３０を層間物積層体３０の下のシートに押し付けることなく）、浮遊している層間シート３０をピックアップすることが可能である。
【００３２】
さらに、層間シート３０は、一般に、著しく薄く、かつ、可撓性があり、近接検出をより難しくする。したがって、システム１０は、エンドエフェクタ８０を通して所定のシーケンスで、層間シート３０に正圧と負圧（真空）の両方を加えるように構成された層間物エンドエフェクタ８０を含むことができる。これは、層間物エンドエフェクタ８０と層間シート３０間の非常に容易に調整可能な相互作用力（圧力）を可能にする。層間物エンドエフェクタ８０が、しばしば動的に変化する形状の層間シート３０と相互作用することができるように構成される場合、このことが特に当てはまる。好ましい例において、搬送アーム４０のエンドエフェクタ８０は、最初に、正圧を一番上の層間シート３０に加える。エンドエフェクタ８０からの正圧は、一番上の層間シート３０上に持ち上げ力を生成し、それによって、一番上の層間シート３０は、層間物積層体３０から分離し、上昇して、エンドエフェクタ８０の拡散器１１０と係合する。層間物エンドエフェクタ８０によって加
えられた正圧に応答して、一番上の層間シート３０上に生成される持ち上げ力は、流線に沿う流体流についてのベルヌーイの式で記述される。層間物エンドエフェクタ８０からで、かつ、層間物３０の上面上の空気流量が、層間物３０の下面にわたる空気流量より多いため、層間物３０の下面での平均圧力は、層間物３０の上面上での平均圧力より大きい。したがって、正味の上方向の力すなわち持ち上げ力Ｆ（図５Ａ）が生ずる。
【００３３】
層間シート３０が、エンドエフェクタ８０に達して係合すると、センサが、搬送アーム４０への圧力低下を判定し、システム１０は、次に、移動のために、層間シート３０に真空を加えて、層間シートがエンドエフェクタ８０に固定される。この層間物エンドエフェクタ８０の使用によって、層間シート３０の多孔性および幾何形状と無関係に、非常に信頼性の高い層間物搬送機構がもたらされる。
【００３４】
動作時、層間シート３０をウェハ発送容器５５に移動させる搬送アーム４０の動作が、次の通り述べられる。層間シート３０をピックアップした後、搬送アーム４０は、ウェハ発送容器５５上で回転し、層間シート３０を投下して、層間シート３０が、ウェハ発送容器５５内にゆっくりと浮動降下することを可能にする。ウェハ発送容器５５に隣接して（または、アーム３５、４０の一方の上に）位置するセンサを用いて、層間シート３０を投下する前に、ウェハ発送容器５５内にウェハ２５が存在するかどうかを検出することができる。層間シート３０をアンローディングすることは、層間物再利用ビン９８（図１）内に投下されるように、搬送アーム４０を回転させることによって達成されることができる。一例において、ウェハ発送容器５５のアンローディング中に、リフラ９７を用いて、層間シート３０をウェハ２５から分離することができる。
【００３５】
図５Ａを参照すると、搬送アーム４０は、Ｚｉおよびθｉ（図４Ａおよび図４Ｂ）方向で、その移動範囲の端の位置の一方に移動し、それによって、システム１０の座標系に関して搬送アーム４０の位置を設定するホームスイッチ（図示せず）が検知される。搬送アーム４０は、その後、「層間物ピックアップ位置」に回転する。この時点で、搬送アーム４０は、層間シート３０の垂直位置を検知する。搬送アーム４０は、その後、さらなるコマンドを待つ。搬送アーム４０は、層間物３０を取り出すように命令される。これによって、層間物エンドエフェクタ８０は、下の層間物ホルダ５０内に移動する。層間物エンドエフェクタ８０が、次の層間物３０のピックアップ地点へ移動する時に、把持力のタイプに応じて、力が使用可能になる。
【００３６】
図５Ｂを参照すると、フィードバック検知によって、層間物３０がエンドエフェクタ８０によって確実に捕捉されており、ウェハ発送容器５５に搬送されることができるという確認を与える。図５Ｃを参照すると、搬送アーム４０は、その後、安全なＺｉの高さに引っ込み、その後、ウェハ発送容器５５の方へ回転し、層間シート３０をウェハ発送容器５５内に降ろす。その後、把持力が取り除かれ、層間物３０は出荷容器５５へ搬送される。搬送アーム４０の層間物エンドエフェクタ８０は、たとえば、差圧、反射率、イメージング、キャパシタンス、またはインダクタンスを用いて、層間シート３０の材料特性を検出するセンサ（図示せず）を含むことができる。
【００３７】
図６Ａに示すように、層間物エンドエフェクタ８０は、負圧または正圧を層間シート３０に与える、大きく開いた拡散器１１０を含むことができる。別法として、図６Ｂに示すように、層間物エンドエフェクタ８０は、層間シート３０の最適化された捕捉および投下のための構成で配列したいくつかの開口１１５を含むことができる。図６Ｃに示す、さらなる例において、層間物エンドエフェクタ８０は、層間シート３０を捕捉するために静電電荷を与えるいくつかの電極１２０を含む。層間物エンドエフェクタ８０は、層間シート３０の操作のために、圧力（負および正の）と静電力の両方を加える、開口１１５と電極１２０の両方を含むことができる。
【００３８】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、多数の半導体ウェハ２５が、ウェハ発送容器５５内に注意深く積層され、ウェハ２５がウェハ発送容器５５内に積層される時に、層間シート３０が、それぞれのウェハ２５間に置かれる。層間物３０は、ローディング、アンローディング、または、移動中に起こるであろう物理的か、または、静電的な損傷からウェハ２５を保護する。通常、層間物３０は、炭素繊維マトリクスなどの帯電防止材料、すなわち、たとえば、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）（「Ｔｙｖａｃ」と呼ばれることもある）でできている。ウェハ２５は、通常、ウェハアーム３５による真空ハンドリングに対処するために、ウェハ発送容器５５内に表側を下にして置かれる。ウェハエンドエフェクタ６０は、ハンドリングされる各ウェハ２５の上面を損傷するのを避けるために、ウェハ２５の裏側（すなわち、底部）７５に真空を加える。ウェハ２５は、基板積層体の上部および／または底部にある、連続気泡発泡体の上部および底部層８５ａ、８５ｂでさらに保護されることができる。ローディングされたウェハ発送容器５５の構成部品のそれぞれ、すなわち、ウェハ２５、層間シート３０、および発泡体層８５は、移動のために、カバー１２５（図７Ｂ）がウェハ発送容器５５の上部に固定される前に、特定の順序で置かれる。
【００３９】
ウェハ発送容器５５にウェハ２５および層間シート３０をローディングした後、積層体カバー１２５（図７Ｂ）がウェハ発送容器５５に取り付けられ、数個のウェハ発送容器５５が、まとめて発送するために、発送用コンテナ（図示せず）内に置かれることができる。システム１０の方法の１つの利点は、ウェハ２５の破損を減らす可能性があること、および、通常のウェハ出荷ボックスと比較して出荷容積が減る（場合によっては、約４分の１だけ出荷容積の軽減を提供する）ことである。他の例において、ウェハ２５および層間シート３０のハンドリングは、先に述べたように、自動化アーム３５、４０を用いて扱われるが、ウェハ発送容器５５およびそれぞれのカバー１２５のハンドリングは手で行われる。
【００４０】
例によっては、１つまたは複数のスキャナがシステム１０に含まれる。たとえば、ウェハアーム３５上に設置されたスキャナ（図示せず）を用いて、ウェハ、十字溝付き、および、２重溝付きウェハの位置を求めてウェハ発送容器５５を走査することができる。スキャナは、ウェハ発送容器５５のパッキング／ローディング前に、発泡体層８５ａ、８５ｂが存在するかどうかをチェックするために、ウェハ発送容器５５に対して予備走査を行う。スキャナを用いて、基板積層体の高さを記憶することができる。スキャナは、層間シート３０の高さをチェックし、たとえば、１つのカセット４５ａまたは４５ｂを実行することを可能にする「ロー」警告、さらに１ロットのウェハ２５を実行するには十分に存在しないほどにカセット４５ａ、４５ｂが使い尽くされている「アウト」警告、および、レベルが高い場合の「ＯＫ」などの、警告イベントを提供することができる。警告イベントは記憶されることができ、必要に応じて、こうした走査でカウントがデクリメントされるであろう。
【００４１】
一例において、搬送アーム４０およびウェハアーム３５は、非同期で実行されることができ、この時、搬送アーム４０は、層間シート３０を投下する前に状態をチェックし、ウェハアーム３５は、ウェハ発送容器５５の上に移動する前に状態をチェックする。この例において、搬送アーム４０は、ウェハ発送容器５５の上であるが、ウェハアーム３５の投下位置より高いところで揺動するように構成される。一例において、システムソフトウェアは、ウェハアーム３５と搬送アーム４０の衝突の可能性をなくすために、ウェハアーム３５および搬送アーム４０の位置スイッチをチェックするように構成されることができる。
【００４２】
図８を参照すると、ウェハ発送容器５５をパッキングするプロセス１３０は、動作エリア２０上に、ウェハ発送容器５５、層間シート３０を収容する層間物ホルダ５５、および
ウェハ２５を収容するウェハカセット４５ａ、４５ｂを置くこと（１３５）を含む。所望の場合、操作者（図示せず）は、出荷容器を基板２５、３０で満たす前に、ウェハ発送容器５５のベースエリア内にパッキング発泡体層８５ｂを挿入することができる。例によっては、上記材料をホルダにローディングした後に、システム制御器ディスプレイ（図示せず）は、ローディング前にウェハ発送容器５５内に置く発泡体のタイプおよび／または厚み、ならびに、ローディング後で、かつ、出荷のためにウェハ発送容器５５上にカバー（図７Ｂ）を置く前に基板２５、３０の一番上に置く発泡体のタイプおよび／または厚みを指示する。例によっては、システム制御器ディスプレイは、必要とされる発泡体パッキング材料８５ａ、８５ｂの色に対応するカラーコードを指示することができる。
【００４３】
プロセス１３０は、ロット番号および／または他の関連する情報をシステム１０にロードし（１４０）、ウェハ２５、ウェハ発送容器５５、および層間シートのサイズが一貫していることをチェックする（１４５）。プロセス１３０は、前述のステップが終了すると、たとえば、格納容器１５上の引き出し３３（図１）内に設置されたフラットパネルディスプレイ上で照明される実行ボタンを押す（１５０）。プロセス１３０は、溝なし(filled slots)ウェハ、十字溝付きウェハ、および２重溝付きウェハを識別するために、ウェハアーム３５でユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂを走査する（１５５）。プロセス１３０は、ウェハ発送容器５５の高さを走査し、発泡体層８５ｂが適所にある状態でのベース高さに関する記憶情報を基準にしてベースラインをチェックし（１６０）、層間物ホルダ５０内の層間シート３０の高さを走査する（１６５）。この情報は、ウェハ発送容器５５を走査することによって、システム１０のセットアップ時に得ることができる。スキャナは、層間物ホルダ５０内の層間シート３０の高さをチェックする。搬送アーム４０は、層間物ホルダ５０上で揺動し、降下し、層間シート３０をピックアップする。全てのシステムが警告状態になる。
【００４４】
プロセス１３０は、搬送アーム４０を用いて、層間物ホルダ５０から層間シート３０を取り出す（１７０）。搬送アーム１４０は、層間物ホルダ５０上で回転し、降下し、層間物エンドエフェクタ８０を用いて層間シート３０を取り出す。プロセス１３０は、ウェハ発送容器５５内に浮動降下するように、エンドエフェクタから層間シート３０を投下する（１７５）。搬送アーム４０は、次の層間シート３０のためにシーケンスを繰り返す。
【００４５】
ほぼ同時に、プロセス１３０は、ウェハアーム２５を用いてユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂからウェハ２５を取り出し（１８０）、（ウェハＩＤが必要とされる場合、）ウェハ２５をプリアライナ５７上に置くことによって、ウェハ２５を位置合わせする（１８５）。プリアライナ５７は、ウェハ２５を位置合わせし、ウェハＩＤが読み取られる。遠隔カメラを用いる場合、ウェハＩＤのロボットによる解釈が行われる。ウェハアーム３５は、プリアライナ５７からウェハ２５をピックアップし、プリアライナ５７から引っ込む。
【００４６】
プロセス１３０は、プリアライナ５７においてウェハ２５を検査する（１９０）。欠陥を有するとわかったウェハ２５は、自動的に分類され、排除カセット（図示せず）に移されるか、または、手で分類され、システム１０のスループットに対してある程度の影響を与えると思われる続行または排除決定が行われる。
【００４７】
プロセス１３０は、ウェハアーム３５を回転させることによって、１８０°ウェハ２５を裏返し（１９５）、ウェハ２５をウェハ発送容器５５の方に移動させる。システム１０は、アーム３５、４０のシーケンスおよび層間物／ウェハセンサをチェックする。プロセス１３０は、ウェハ発送容器５５の上の所定高さのところにウェハアーム３５を移動させ（２００）、ウェハ発送容器５５内に浮動降下するようにウェハ２５を投下する（２０５）。プロセス１３０は、ローディング（１４０）中に取り出す情報、ならびに、取り出さ
れた（１８０）ウェハの数および投下された（２０５）ウェハの数に基づいて、ウェハ２５が全て、ウェハ発送容器５５内にローディングされたかどうかをチェックする（２１０）。取り出し（１７０）から投下（２０５）までのシーケンスは、ユニバーサルカセット４５ａ、４５ｂ内の全てのウェハ２５が、ウェハ発送容器５５内にローディングされるまで繰り返される。
【００４８】
ウェハ発送容器５５をローディングした後、プロセス１３０は、ウェハアーム２５を用いて基板２５、３０および発泡体層８５ａ、８５ｂの高さを走査し（２１５）、全高を測定する。システム１０は、測定した高さと理論的な圧縮された積層体高さを比較する。プロセス１３０は、基板積層体を完成させるために、発泡体層８５ａ（図７Ａ、図７Ｂ）の必須の厚みを計算し（２２０）、発泡体層８５ａに対応するカラーコードを表示する（２２５）。プロセス１３０は、ウェハ発送容器５５が、カバー１２５（図７Ｂ）で閉じられ、動作エリア２０から取り除かれることを可能にするために、ウェハアーム３５および搬送アーム４０を安全な場所に移動させる（２３０）。一体型か、または、遠隔のプリンタ（図示せず）がシステム１０に装備される場合、プロセス１３０は、ウェハ発送容器５５に貼り付けられる粘着性ラベル（図示せず）上にウェハのロット番号および／または他のデータを印刷する（２３５）。
【００４９】
アンローディングは、一般に、ローディングの逆であり、この時の例外として行われることは、ウェハ２５がウェハ発送容器５５から持ち上げられる時、先に説明したように、アンローディングサイクルを続ける前に、静電気がウェハ２５から流れ去ることを可能にする可変休止を設ける可能性があることである。層間シート３０をウェハ発送容器５５からアンパッキングすることは、層間シート３０が層間物ホルダ５０へ戻される点で、ローディングの逆である。層間シート３０はまた、搬送アーム４０がウェハ発送容器５５から層間シート３０を取り除いた後に、再利用ビン９８（図１）に投棄されることができる。
【００５０】
搬送アーム４０は、システム１０のスループットを向上させる。搬送アーム４０がウェハアーム３５の移動とちょうど歩調が合っている時に、レート制限シナリオが起こる可能性がある。ウェハアーム３５および搬送アーム４０は、機械的に同調させることができ、唯一ソフトウェアが必要なものとして、次の動作の前に、特に、アーム３５、４０のＺ方向におけるセンサを読み取ることを必要とする。すなわち、回転する前に、システムはＺ方向の位置をチェックする。Ｚ位置センサの照会は、遅延を最少にし、システム１０のスループットを維持するように計画されることができる。層間シート３０の実際の取り出しは、ハードウェア割り込みによって達成される。ウェハ発送容器５５内のウェハ２５および層間シート３０を検出するセンサが作動中であり、故障が発生すると、警告および停止動作を可能にするであろう。
【００５１】
ウェハアーム３５のローディング位置は、搬送アーム４０の下であり、したがって、システム１０は、ウェハアーム３５が、ウェハ発送容器５５上にウェハ２５を延ばそうとする時点まで非同期であることができ、その時点で、ウェハ２５のローディングに進む前に、層間シート３０の存在を求めるために、層間物／ウェハセンサと対照して搬送アーム４０の位置および層間物真空状態がチェックされる。
【００５２】
いくつかの例が述べられた。しかし、システムの精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができることが理解されるであろう。たとえば、ウェハアーム３５および／または搬送アーム４０は、３自由度関節式ロボットアームであることができる（たとえば、Ｚ、θ、およびＲ方向の動きが可能である）。ウェハアーム３５および搬送アーム４０の設置を、いくつかの構成について、動作エリア２０上で変更することができる。たとえば、ウェハエンドエフェクタ６０は、層間シート３０に係合し、処理するように構成されることができ、層間物エンドエフェクタ８０は、ウェハ２５に係合し、処理す
るように構成されることができる。したがって、他の例は添付特許請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】ウェハ処理システムの斜視図。
【図２】図１のシステムの上部部分の斜視図。
【図３】図１のシステムの平面図。
【図４Ａ】層間物カセットに近接して位置する、図１に示すシステムのエンドエフェクタを含む搬送アームの側面図。
【図４Ｂ】層間物のカセットに係合する、図４Ａの搬送アームの側面図。
【図５Ａ】層間物に係合する搬送アームのエンドエフェクタの詳細を示す断面図。
【図５Ｂ】カセットから層間物を引き出す、図５Ａのエンドエフェクタの詳細を示す断面図。
【図５Ｃ】層間物を保持する、図５Ａのエンドエフェクタの詳細を示す側面図。
【図６Ａ】搬送アームのエンドエフェクタの一方の端部についての種々の実施形態の１つの概略を示す底面図。
【図６Ｂ】搬送アームのエンドエフェクタの一方の端部についての種々の実施形態の１つの概略を示す底面図。
【図６Ｃ】搬送アームのエンドエフェクタの一方の端部についての種々の実施形態の１つの概略を示す底面図。
【図７Ａ】ウェハ発送容器の詳細を示す断面図。
【図７Ｂ】ウェハ発送容器の詳細を示す断面図。
【図８】図１のシステムのための、例示的なプロセスステップを示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【国際調査報告】
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