(57)【要約】ツールのフロントエンドにおける加工物処理及び／又は検査のための統合システムが開示される。このシステムは、半導体加工に関連したツールの前面に取り付けられる金属プレートのような一体構成の剛性部材からなる。ロードポート組立体と、プリアライナと、加工物処理ロボットとを含むフロントエンド部品をプレートに取り付けて、該フロントエンド部品の互いに精密で、反復的な位置決めをもたらすようにする。
2005520321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物を、加工物のコンテナと加工用ツールとの間で移送するシステムであって、
第１の取付け面と、前記加工用ツールに締結するようにされた第２の取付け面と、前記加工物が通って移動する少なくとも１つの開口部とを有するプレートと、
前記プレートの前記第１の取付け面に取り付けられたロードポート組立体と、
前記加工物を位置合わせするプリアライナと、
各々の加工物を、前記加工物のコンテナと、前記加工用ツールと、前記プリアライナとの間で移送するようにされた加工物処理ロボットと、
前記ロードポート組立体と、前記プリアライナと、前記加工物処理ロボットとを作動関係に制御して連係させるコントローラと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第２の取付け面が前記加工用ツールと気密シールを形成するようになった請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プリアライナが前記第１の取付け面に取り付けられた請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記プリアライナが前記ロードポート組立体に位置させられた請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記加工物処理ロボットが前記第２の取付け面に移動可能に取り付けられた請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第２の取付け面が前記加工用ツールのフロントエンドに取り付けられた請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の取付け面に取り付けられた第１の入力／出力ポートと、第２の加工用ツールに取り付けられた第２の入力／出力ポートとを有する囲いをさらに備え、
前記囲いは前記加工用ツール及び前記第２の加工用ツールと気密シールを形成して維持するようにされており、前記加工物を外側の周囲環境から隔離する一方で、該加工物は前記加工用ツールと前記第２の加工用ツールとの間で搬送されるようになっており、
前記加工物を前記加工用ツールと前記第２の加工用ツールとの間で搬送する前記囲いの中に位置させられたコンベヤシステム、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記プリアライナが同時に１つより多くの加工物を格納することができる請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
加工物を、加工物のコンテナと加工用ツールとの間で移送するシステムであって、
加工物を通す開口部を有し、前記加工用ツールに締結するようにされたプレートと、
前記プレートに取り付けられたロードポート組立体と、
前記加工物を位置合わせするプリアライナと、
前記加工物を前記加工物のコンテナと、前記加工用ツールと、前記プリアライナとの間に移送する加工物処理ロボットと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記ロードポート組立体と、前記プリアライナと、前記加工物処理ロボットとを作動関係に制御して連係させるコントローラをさらに備えた請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プレートが、第１の取付け面と、前記第１の取付け面とは反対側の第２の取付け面とをさらに含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２の取付け面が前記加工用ツールに締結するようにされた請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ロードポート組立体が前記第１の取付け面に取り付けられた請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プリアライナが前記第１の取付け面に取り付けられた請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記加工物処理ロボットが前記第２の取付け面に移動可能に取り付けられた請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プリアライナが前記ロードポート組立体の下に位置させられた請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プリアライナが同時に多数の加工物を支持することができる請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、半導体ウエハのような加工物の加工に関し、特に、半導体加工と関連したツールのフロントエンドにおける加工物処理及び検査のための統合システムに関する。
【０００２】
（背景技術）
ヒュレット−パッカード社によって提案されたＳＭＩＦシステムが、米国特許第４，５３２，９７０号及び第４，５３４，３８９号に開示されている。ＳＭＩＦシステムの目的は、半導体製造工程におけるウエハの格納及び搬送中、半導体ウエハ上への粒子フラックスを減少させることである。この目的は、格納及び搬送中に、ウエハを取り囲む（空気又は窒素のような）ガス状媒体が、本質的にはウエハに対して静止しているようにすることを機械的に確実にすることにより、及び周囲環境からの粒子が直近のウエハ環境に入らないようにすることを確実にすることにより、ある程度は達成される。
ＳＭＩＦシステムは、３つの主要部品、すなわち、（１）ウエハ及び／又はウエハカセットを格納して搬送するのに用いられる最小容積のシールされたポッド、（２）曝されたウエハ及び／又はウエハカセットを加工用ツールの内部に及び該内部から移送することができる小さいクリーンな空間（クリーンな空気で満たされたとき）を提供するための半導体加工用ツール上にある入力／出力（Ｉ／Ｏ）の小環境、及び（３）該ウエハ又はウエハカセットを粒子に曝すことなく、ＳＭＩＦポッドとＳＭＩＦ小環境との間で該ウエハ及び／又はウエハカセットを移送するためのインタフェース、を有する。さらに、１つの提案されたＳＭＩＦシステムの詳細が、１９８４年７月の「ソリッドステート技術」の１１１ページから１１５ページのＭｉｈｉｒ  Ｐａｒｋｈ及びＵｌｒｉｃｈ  Ｋａｅｍｐｆによる「ＳＭＩＦ：ＶＬＳＩ製造におけるウエハカセット移送技術」という名称の論文に記載されている。
【０００３】
上記の種類のシステムは、０．０２ミクロン（μｍ）より下から２００μｍより上までの範囲にわたる粒径に関するものである。これらの粒径を有する粒子は、半導体デバイスを製造するのに用いられる小さな幾何学的形状のため、半導体加工において非常に損傷をもたらす可能性がある。今日の典型的な進歩した半導体加工は、２分の１μｍ以下の幾何学的形状を用いるものである。０．１μｍよりも大きい幾何学的形状を有する望ましくない汚染粒子が、実質的に１μｍの幾何学的形状の半導体デバイスに害を与える。もちろん、今日の研究開発室における傾向は、０．１μｍ以下に近づくますます小さい半導体加工幾何学的形状を有するようにすることである。将来、幾何学的形状は、ますます小さくなり、よってますます小さい汚染粒子及び分子汚染が問題となるであろう。
ＳＭＩＦポッドは、一般に、ウエハを格納して移送することができるシールされた環境を生成するためのポッドシェルと嵌合するポッドドアからなる。所謂「底部開口」のポッドが知られており、ここでは、ポッドドアはポッドの底部に水平方向に設けられ、ウエハは、次いで、該ポッドドア上に支持されることになるカセット内に支持される。さらに、正面開口の一体型ポッド、すなわち、ＦＯＵＰと呼ばれる正面開口のポッドを形成することができ、ここではポッドドアが垂直面にあり、ウエハは、ポッドシェルの中に取り付けられたカセット内にか、又は該ポッドシェルに取り付けられたシェルフのいずれかに支持される。
【０００４】
半導体ウエハの製造中、ＳＭＩＦポッドは、加工物をウエハファブにおける種々のツール間で搬送するように用いられる。これらのツールには、集積回路パターンをウエハ上に形成する加工用ツールと、該ウエハを試験する計測ツールと、１つ又はそれ以上のＳＭＩＦポッド内の該ウエハをソートして再配置するソータと、該ＳＭＩＦポッドを大量格納するストッカとが含まれる。ツールは、一般的には、２つの構成の一方、すなわち、ベイ及びチェース構成か又はボールルーム構成の一方でウエハファブに配置される。前者の構成では、加工物のＩ／Ｏポートを含むツールの前面だけが、クラス１又はそれ以上のクリーンルーム環境に維持される。ボールルーム構成では、ツールは、ツール全体がクラス１又はそれ以上のクリーンルーム環境に維持された状態で、該ツールが行う作動によってまとめて配置される。
【０００５】
ウエハファブ内のツールは、ポッド間のウエハその他の加工物を該ツールに移送することを可能にして監視する部品を収容するフロントエンドのインタフェースを含む。通常のフロントエンド装置２０が、図１及び図２に示される。一般的には、ツールの製造業者の下で構築され、次いでウエハファブに出荷される装置２０は、ツールの前面に固定される全体的には正方形であるか又は矩形のハウジング２２を含む。フロントエンド装置２０は、一般的には、ハウジング内に取り付けられ、加工物を加工物キャリアとツールその他のフロントエンド部品との間で移送するようにγ、θ、ｚの運動ができる加工物処理ロボット２４を含む。ロボットは、一般的には、装置２０が構築されてツールに固定されると、該ロボットの平面性の調整を可能にする整準ねじによりハウジング内に取り付けられる。
ロボット２４に加えて、フロントエンド装置２０は、一般的には、ウエハの中心の特定、ノッチの方位、及び指示マークの読取りの工程を実行する１つ又はそれ以上のプリアライナ２６を含む。プリアライナ２６は、整準ねじによりハウジング２２内にボルト留めされて、装置２０が構築されてツールに固定されると、該プリアライナの平面性が調整されるようにすることを可能にする。
【０００６】
フロントエンド装置２０はさらに、加工物キャリアを受け取り、該キャリアを開き、該加工物を、該キャリアとプリアライナとツールとの間で移送するロボットに与える１つ又はそれ以上のロードポート組立体２８を含む。３００ｍｍのウエハ加工のために、通常はボックス・オープナ・ローダツール標準インタフェース（すなわち、「ＢＯＬＴＳ」インタフェース）と呼ばれる垂直方向に方位付けられたフレームが、半導体製造装置材料協会（「ＳＥＭＩ」）によって開発された。ＢＯＬＴＳインタフェースは、ツールのフロントエンドに取り付けられるか又は該フロントエンドの一部として形成され、ロードポート組立体のための標準取付け点を設けて、該ツールに取り付けられるようにする。ボノラ他への「傾けて進めるロードポートのインタフェース位置合わせシステム」という名称の米国特許第６，１３８，７２１号は、ロードポート組立体をＢＯＬＴＳインタフェースに隣接する適当な位置に調整し、次いで、該ロードポート組立体を該インタフェースに固定するシステムを開示する。この特許は、本発明の所有者に譲渡され、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
ロボット２４、プリアライナ２６、及びロードポート組立体２８が、ハウジング２２に取り付けられると、フロントエンド装置２０は、ウエハファブに出荷され、該ファブ内のツールに固定される。ツールに適当に固定された後に、フロントエンド部品は、整準ねじによってハウジング２２内で水平にされ、次いで、ロボットは、加工物をロードポート組立体とプリアライナと該ツールとの間で移送するのにアクセスする必要がある獲得及び降下位置を教示される。種々の獲得位置及び降下位置をツールのフロントエンド内のロボットに教示するためのシステムは、「独学ロボット」という名称の米国特許出願第０９／７２９，４６３号に開示されており、この出願は、本出願の所有者に譲渡され、またこの出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。ロボット位置が教示されると、側部パネルがハウジング２２に取り付けられて、該ハウジングは周囲環境に対して実質的にシールされるようになる。
【０００７】
上述のように、通常のツールのフロントエンドは、組み立てられたハウジング内に取り付けられた別々で独立した複数の加工物処理部品を含む。ハウジングは、互いにボルト留めされた、構築されたか又は溶接された構造フレームと、該フレームに固定された複数のパネルとを含む。ハウジングが組み立てられた後に、フロントエンド部品が、種々のパネルに固定される。全体のシステムの許容差が、各々のフレーム部材、パネル、及び部品の連結により増加することは、従来技術のフロントエンドにおける欠点である。その結果、組み立てられたフロントエンド部品が不十分に位置合わせされ、互いに適当な位置に調整されなければならなくなる。ロボットはさらに、フロントエンド部品が互いに相互作用することができるように、該部品の相対的位置を教示されなければならない。この位置合わせ及び教示工程は、１つ又はそれ以上のフロントエンド部品に対する調整がある度に行われなければならない。
従来技術のさらに別の欠点は、フロントエンド部品が異なる供給業者によって作られることが多く、各々が独自のコントローラ及び通信プロトコルを有することである。フロントエンドが組み立てられるとき、各々の部品のコントローラが互いに通信することができ、かつ該部品が互いに相互作用することができるような段階を取らなければならない。別々のコントローラはまた、保守を複雑にし、フロントエンドに設けられる部品及び電気接続を増やす。さらにまた、特にボールルーム構成においては、通常のフロントエンド装置は、空間が限られているクラス１のクリーンルーム環境内で大量の空間を占める。
【０００８】
（発明の開示）
従って、本発明の利点は、フロントエンド部品のすべてを単一装置に統合することである。
本発明の別の利点は、共通で精密な基準表面をすべてのフロントエンド部品に与えることである。
本発明のさらに別の利点は、取付け面の数を減らして、部品の追加又は取り外しにより位置合わせの精度及び反復性の向上をもたらすようにすることである。
本発明のさらに別の利点は、すべてのフロントエンド部品を互いに既知で再現可能な関係で取り付けることである。
本発明のさらに別の利点は、今日ツールのフロントエンドで必要とされる機能のすべてを維持しながら、ツールのフロントエンドに用いられる部品数を減らすことである。
【０００９】
本発明のさらに別の利点は、すべてのフロントエンド作動を制御する単一のフロントエンドコントローラを設けることである。
本発明の別の利点は、ツールの製造業者においてフロントエンド部品を組み立てる必要を無くすことである。
本発明のさらに別の利点は、加工物の獲得位置及び降下位置を加工物処理ロボットに教示する必要性をほとんど無くすことである。
本発明の別の利点は、フロントエンド部品によって必要とされる設置面積を減少させることである。
本発明の別の利点は、冗長な機械的及び電気的ハードウェアを減らすことにより製造コストを削減することである。
【００１０】
本発明のさらに別の利点は、ロードポート組立体のアクセスポートより下の空間を利用することである。
本発明の別の利点は、通常の設計に対する加工物処理ロボットの垂直ストロークを増大させることである。
本発明のさらに別の利点は、加工物をキャリアに移送し戻すことなく、隣接したツール間でのシールされた加工物の移送を提供することである。
本発明の別の利点は、ツール内の劣悪な環境の場合において、漏れに対してフロントエンドをシールすることである。
これらその他の利点は、好ましい実施形態において、ツールのフロントエンドにおける加工物処理及び／又は検査のための統合システムに関する本発明によりもたらされる。このシステムは、半導体加工に関連したツールの前面に取り付けられる金属プレートのような一体構成の剛性部材からなる。プレートを備える実施形態においては、該プレートは、該プレートとツールの間に挟まれたフレームにより該ツールにボルト留めすることができる。
【００１１】
ツールのフロントエンドにあるハウジングに通常の方法で取り付けられた部品は、各々が互いに固定の反復位置でプレートに取り付けられる。好ましい実施形態においては、プレートに取り付けられた部品は、該プレートの前面に固定的にボルト留めされた一対のロードポート組立体を含む。ロードポート組立体を設けて、加工物キャリアを受け取り、該キャリアを開き、加工物を該キャリアとツールとの間で移送するために該キャリア内与えるようにする。さらに、一対のプリアライナをプレートの前面に取り付けることができる。プリアライナを設けて、加工物の中心を特定し、該加工物のノッチを所望の方位に位置づけ、該加工物上の指示マークを読み取るようにする。好ましい実施形態においては、プリアライナは、バッファパドルを含み、ここで加工物をバッファリングして、一般に、該プリアライナ及びフロントエンドシステムの処理能力を高めるようにすることができる。プレートはさらに、該プレートの裏面に垂直方向の並進運動ができるように固定された加工物処理ロボットを含むことが好ましい。ロボットは、加工物をロードポート組立体とプリアライナとツールとの間で移送する。本発明によるフロントエンドシステムはさらに、フロントエンド部品の各々の作動を制御して調整するための単一のコントローラを含む。
【００１２】
フロントエンド部品を単一のプレート上に統合することは、フロントエンドシステムの許容差を大幅に減らし、該フロントエンド部品の互いの位置において精度及び反復性がもたらされるようになる。このことは、次いで、フロントエンドシステムを取り付けるか又は改造するときに要求される調整を大幅に削減することになる。その上、本発明によるフロントエンドシステムにおける部品数は、通常のフロントエンドシステムと比較して削減されているが、同時に、従来技術のシステム機能のすべてを維持している。さらに、部品を単一プレート上に統合することは、組み合わされたフロントエンド及びツールの全体の設置面積を減少させる可能性をもたらす。
フロントエンドシステム部品の各々は、単一のコントローラにより監視されて制御される。従来技術のフロントエンド部品は、各々が独自のコントローラをもった、異なる部品供給業者により製造されていた。単一のコントローラにより作動する統合フロントエンドシステムを実現することは、システム全体のソフトウェア制御を大幅に単純化する。その上、単一のコントローラを有することは、フロントエンド作動に必要な部品数及びケーブル数を削減することになる。このことは、システム制御についてより容易なインストレーション及び保守を可能にする。
【００１３】
（発明を実施するための最良の形態）
ここで図面を参照して、本発明について説明する。
ここで、一般に、ツールのフロントエンドにおける加工物処理及び／又は検査のための統合システムに関する図３ないし図１３を参照して、本発明について説明する。本発明の好ましい実施形態は、３００ｍｍの半導体ウエハ製造に用いられる。しかしながら、本発明を、例えば、レチクル、フラットパネル・ディスプレイ、及び磁気記憶ディスクのような半導体ウエハ以外の加工物の製造に用いることができること、及び本発明を、３００ｍｍよりも大きいか又は小さい、例えば２００ｍｍ及び１５０ｍｍのような加工物の製造に用いることができることが理解される。さらに、本発明は、ＳＭＩＦシステムで作動することが好ましいが、本発明が他の加工物搬送システムで作動できることが理解される。
【００１４】
ここで図３ないし図８を参照すると、本発明によるフロントエンドシステム１００が示される。本発明の一実施形態においては、フロントエンドシステム１００は、一対のロードポート組立体１０４、一対のプリアライナ１０６、及び加工物処理ロボット１０８が固定されたプレート１０２からなる。コントローラ１０９をさらに設けて、ロードポート組立体１０４、プリアライナ１０６、及びロボット１０８の作動を制御して連係させるようにする。
プレート１０２は、半導体加工と関連したツールの前面に取り付ける。ここで用いられるこうしたツールは、この限りではないが、半導体ウエハ上に集積回路パターンを形成する加工用ツールと、種々の加工物特性を試験する計測ツールと、加工物キャリアを大量格納するストッカとを含む。ここで用いられるツールはまた、後で説明されるようなプレートの裏面での加工物処理を囲まれた空間内で実行することができる単純な囲いとすることができる。例えば、本発明によるフロントエンドシステム１００は、１つ又はそれ以上のキャリア内の加工物を配置して移送するソータを含むことができる。或いは、本発明によるフロントエンドシステム１００は、独立型のプリアライナを含むことができる。ソータ及び独立型プリアライナの両方の実施形態において、加工物の工程は、フロントエンドシステム１００によって完全に実行されるが、プレートが取り付けられた囲み用ツールは、該加工物が処理されることになる囲まれたクリーンな環境をもたらす。本発明の実施形態においては、プレートをツールの一部として考えることができる。本発明の他の実施形態においては、プレートは、ツールに固定されるが、該ツールから分離しているものと考えることもできる。
【００１５】
図５及び図６に最も良く見えるように、プレート１０２は、該プレート１０２の外周のフレーム１１０を介してツール１０７に固定される。好ましい実施形態においては、プレート１０２は、該プレート１０２とフレーム１１０との間に形成される第１の弾性シール１０５により該フレーム１１０にボルト留めされ、次いで、該フレーム１１０が、該フレーム１１０とツール１０７との間に形成される第２の弾性シール１０５により該ツール１０７の前面にボルト留めされる。フレーム１１０は、該フレーム１１０を囲むための側部パネル１１１を有することができる。好ましい実施形態においては、プレート１０２は、フレーム１１０の前面に固定される。しかしながら、代替的な実施形態においては、プレート１０２とパネル１１１との位置は、該プレート１０２がツール１０７の前面に対してほぼ垂直に配置されるように交換することができる。
ツールに固定されると、気密シールが、プレート１０２とフレーム１１０と該プレート１０２の外周のツール１０７との間に完成される。一般に、ツールのフロントエンド内の圧力は、ツール１０７及びフロントエンドを取り囲む空気の大気よりも高いレベルで維持されているため、如何なる浮遊粒子又は汚染物質もいずれかの開口部を通って該ツールのフロントエンドの外に吹き出されるようになっている。しかしながら、時として、ツールは、例えば、純窒素環境といったような劣悪な環境で作動することがあり、ツールのフロントエンドをフロントエンド及びツールを取り囲む環境に対してシールすることが必要になる。フレーム及びシールによりツール１０７に取り付けられたプレート１０２によって形成される単一の平坦なインタフェースを備えることは、このようなシールの形成を、通常のフロントエンド設計のものよりも大幅に容易にする。
【００１６】
プレート１０２をツール１０７に対して固定するのに加えて、フレーム１１０は、ロボットが運動することができる空間と、ファン／フィルタ装置を配置することができる空間とを定める。しかしながら、好ましい実施形態においては、フロントエンド部品のすべてが、直接プレート１０２上に取り付けられているので、該プレート１０２及びフレーム１１０は、フロントエンド部品がフロントエンドハウジングの異なる部分に固定されていた従来技術の短所を生じない。
当業者によって理解されるように、代替的な実施形態においては、プレート１０２は、他の周知の締結方式によりツール１０７の前面に固定することができる。例えば、フレーム１１０を省いて、プレート１０２を、該プレート１０２とツール１０７との間に形成される弾性シール１０５により直接ツール１０７にボルト留めすることができる。さらに、代替的な実施形態においては、弾性シール１０５をフレーム１１０の片側から又は両側から省くことができることも理解される。代替的な実施形態においては、プレート１０２をツール１０７の前面に隣接した床及び／又は天井に取り付けることもさらに考えられる。ツール１０７に固定されると、プレート１０２は、該ツール１０７の内部に面する前面１１２と、該ツール１０７を取り囲む環境に面する裏面１１４とを含む。
【００１７】
プレート１０２は、所望の表面の構成に加工するか又は形成することができる剛性部材で形成されることが好ましい。一実施形態においては、プレート１０２は、機械加工された特徴をもつ転圧されたか又は鋳造されたアルミニウムで形成することができる。プレート１０２は、ガス放出を防止するか又は減少させるように陽極処理された表面仕上げを含んでもよい。代替的な実施形態においては、プレート１０２は、鋼で形成してもよいことが理解される。代替的に、プレート１０２は、アルミニウム又は第１の層で形成され、鋼又は第２の層によって補強されてもよい。しかしながら、プレート１０２が１つよりも多い層からなる実施形態においては、精密な位置合わせを必要とするフロントエンド部品は、一体構成の単層に取り付けることが好ましい。ウエハファブ内のツールは寸法が異なり、プレート１０２の寸法は、該プレート１０２が固定されることになる特定のツール１０７に適合するようカスタマイズすることができる。
【００１８】
図３ないし図８に示される実施形態においては、一対のロードポート組立体１０４は、前面１１２に固定的にボルト留めされており、加工物キャリアを受け取り、該キャリアを開き、加工物を該キャリアとプリアライナ１０６とツール１０７との間に移送するために該キャリア内に与えることができるようになっている。ロードポート組立体１０４は、各々がプレート１０２に別々に取り付けられた２つの組立部品で構成される。第１の組立部品は、前面１１２に取り付けられ、キャリアを受け取り、該キャリアをプレート１０２に進める、前進プレート組立体からなる。第２の組立部品は、裏面１１４に取り付けられ、キャリアドアと嵌合し、該ドアを取り外すポートドア組立部品１０４からなる。このようなロードポート組立体１０４の１つについて以下で説明するが、次の説明は、両方のロードポート組立体１０４に当てはまる。
【００１９】
加工物をキャリアとツール１０７との間で移送するために、該キャリアは、該キャリアの前面がポートドア組立部品のポートドア１１８の前面に面するように、前進プレート組立体のポッド前進プレート１１６上に手動で又は自動的に載せられる。ポートドア１１８は、キャリアドア内に取り付けられたドア係止用組立体における対応する一対のスロットに受け取られる一対の係止用キーを含む。このような係止用キーを受け取り、該キーにより作動するようにされたキャリアドア内のドア係止用組立体の一例が、ボノラ他への「改善された係止用機構を有するシール可能で搬送可能コンテナ」という名称の米国特許第４，９９５，４３０号に開示されており、この特許は、本発明の所有者に譲渡され、またこの特許は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。キャリアドアをキャリアシェルから分離させることに加えて、係止用キーの回転はさらに、該キーをそれぞれのキャリアドアのスロットの中にロックして、これにより該キャリアドアがポートドアに連結されるようになる。典型的には、２つの係止用キーとスロットとの対があり、これらの対の各々は、互いに構造的にかつ作動的に同一である。
【００２０】
ポッド前進プレート１１６は、典型的には、３つの運動ピン、又は幾つかの他の位置合わせ特徴を含み、これらが、キャリアの底面上の対応するスロットに嵌合して、前進プレート及びロードポート組立体１０４上に、固定の反復可能な該キャリアの底面の位置を定めるようにする。ポッドがロードポート組立体１０４内のセンサによりポッド前進プレート１１６上で検知されると、該ポッドは、キャリアドアがポートドア１１８と接触するまで又は該ドアの近くに位置するまで、ロードポートの方向に進められる。それぞれのドアの前面を互いに接触させるようにして、微粒子をトラップし、ポッドドアキー用スロット内のポートドア係止用キーの緊密な嵌合を確実にするようにすることが望ましい。ローゼンクイスト他による「ポートドアに対するポッドドア保持システム」という名称の米国特許出願第０９／１１５，４１４号、及びフォスナイト他による「ポートドアに対するポッド保持及び排気システム」という名称の米国特許出願第０９／１３０，２５４号が、キャリアとポートドアとの間の緊密でクリーンなインタフェースを確実にするシステムを開示している。これらの出願は、本発明の所有者に譲渡され、両方とも引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【００２１】
キャリアとポートドアとが連結されると、ロードポート組立体内の線形及び／又は回転駆動装置は、該キャリア及び該ポートドアを互いにフロントエンドシステムの内部に移動させ、次いで、該ロードポートから離れる方向に移動させて、その後、加工物が該ロードポートを通って、該キャリアと該ツールとの間で移送されるようにすることができる。図７に示すように、一実施形態においては、ポートドア１１８は、回転駆動装置１２２に取り付けられたアーム１２０に固定される。そして次に、駆動装置１２２は、線形スライド１２１上に取り付けられる。キャリア及びポートドアが互いに固定されると、コントローラ１０９がスライド１２１を作動させて、該キャリア及びポートドアをポートから後方に並進運動させるようにする。次に、コントローラは、駆動装置１２２を作動させて、キャリア及びポートドアをプレート１０２に対してほぼ垂直に側部にはずれるように回転させる。図示される線形スライド及び回転駆動装置の構成は、周知の構成からなり、該線形スライドは、例えば、カム又は親ねじをもったモータを備えることができ、該回転駆動装置は、歯車モータとすることができる。
【００２２】
キャリア及びポートドアをロードポートから離れるように移動させた後に、ロボット１０８は、格納されたキャリア及びポートドアから干渉されることなく、後で説明されるように、ツールのフロントエンド内の加工物を移送させることができる。ツールにおける加工物ロット上での工程が完了し、該加工物がキャリアに戻されると、コントローラは、再度、駆動装置１２２及びスライド１２１を作動させて、ドアをロードポートの中に戻すように移動させるようにし、その結果、該キャリアドアはキャリアに戻るように移動することになる。
側部に外れるように回転させる代わりに、キャリア及びポートドアを、ロードポートから離れるように後方に移動させ、かつ、ロボット１０８による加工物移送の干渉を受けない他の位置に移動させることもできることが理解される。例えば、図８に示すように、水平方向の線形スライド１２１によりロードポートから後退させられると、キャリア及びポートドアは、水平駆動装置が取り付けられた垂直駆動装置により上方に上げることができる。さらに、プリアライナを含まないか、又はロードポート組立体より下にある他の部品を含まない本発明の実施形態においては、キャリア及びポートドアは、最初に、ロードポートから後退させられ、次いで、該ロードポートから離れるように下に下げることができる。さらに、ロボット１０８が開口部にアクセスできるのに十分な距離だけ、キャリア及びロードポートを、前進プレート組立体より下であるが、下げられたキャリア及びポートドアより上に、下方に移動させることが考えられる。このような実施形態は、以下に説明されるように、前面１１２上の一対のプリアライナ１０６により作動することができる。
【００２３】
好ましい実施形態においては、２つのロードポート組立体１０４は、床から９００ｍｍのＳＥＭＩ標準高さで、固定された既知の位置で並列にプレート１０２にボルト留めされる。代替的な実施形態においては、単一のロードポード又は２つよりも多いロードポートがあってもよい。さらに、１つ又はそれ以上のロードポート組立体を、９００ｍｍよりも高く又は低く取り付けてもよい。例えば、ロードポートを、一方を他方の上部に垂直に積み重ねて、プレートの設置面積を減少させるようにすることができる。この積み重ね構成は、以下に説明されるように、ロボット１０８の垂直ストロークの増大によって可能になる。さらに、格納シェルフ（図示せず）をプレート１０２の前面１１２に設けて、オペレータがキャリアを手動で配置し、一時的に格納するようにすることができる。
【００２４】
キャリアドアがキャリアシェルから分離され、ロードポート内に移動させられ、かつ該ロードポートから離れるように移動させられると、キャリア内の加工物は、ロボット１０８により移送される。ロボット１０８は、Ｚ軸に沿った並進運動のために、プレート１０２の裏面１１４、ロードポートの下及び該ロードポートの側部に取り付けられる。並進運動のために、プレート１０２に固定的に取り付けられると、ロボット１０８は、該プレート１０２に対して精密で反復可能な動きで垂直に移動する。
当業者において周知のように、親ねじ（図示せず）を、プレート１０２上の軌道１２３内に、ロードポートの側部に取り付けることができ、該親ねじは、コントローラ１０９により制御されるブラシレス多極モータのような駆動機構の電機子に取り付けられる。キャリッジ（図示せず）は、駆動機構により親ねじが回転したとき、該キャリッジがＺ軸に沿って駆動されるように、該親ねじの周りに取り付けられる。駆動機構及び／又は親ねじは、エンコーダ及び／又は該親ねじの位置及び角回転を感知する周知の構成の他の感知装置を含むことができる。軌道１２３上の垂直並進運動のためにロボットを取り付けることは、通常のマストを含むロボットと比較して、床からロボットアームが取り付けられた部分まで延びるロボットの潜在的なＺストロークを増加させることになる。
【００２５】
スタンチョン１２４は、プレート１０２上の軌道１２３内のキャリッジに固定的にボルト留めされ、かつ該キャリッジと共に並進運動する。ロードポート組立体の下に設けられたロボット１０８のＺストローク取付け位置により、最低Ｚ高さにおいて、ロボット１０８が加工物をプリアライナ１０６の最低位置に移送できるように、及び最高Ｚ高さにおいて、該ロボット１０８が加工物を最高位置に移送できるように、スタンチョンは上方に或る角度だけ傾斜されている。スタンチョン１２４はさらに、ロボット１０８の回転軸が、２つのロードポート組立体１０４間のほぼ中心にあるように、プレートの中心に対して内向きに傾斜されている。垂直駆動装置をプレート１０２の側部ではなく、該プレート１０２の中央に取り付けることもでき、この場合、スタンチョン１２４は、内向きには傾斜されないことが理解される。
【００２６】
ロボットはさらに、スタンチョン１２４の上方端部に回転するように取り付けられた第１のアーム１２６と、該第１のアーム１２６に回転するように取り付けられた第２のアーム１２８とを含む。第１のアーム１２６は、スタンチョン１２４のＺ軸移動に対して垂直な第１のＸ−Ｙ平面における該スタンチョン１２４上で回転するように、軸受により取り付けられる。第２のアーム１２８は、第１のＸ−Ｙ平面に対して平行な第２のＸ−Ｙ平面における第１のアーム１２６上で回転するように、軸受により取り付けられる。第１のアーム１２６及び第２のアーム１２８は、例えば、陽極処理された表面仕上げを有するアルミニウムのような低いガス放出特性を有する軽量で耐久性のある金属で形成されることが好ましい。加工物処理ロボット１０８の作動は、コントローラ１０９により制御される。本発明によるシステムは、加工物を移送するための他の周知のロボット移送装置と併せて用いることもできることが理解される。このようなロボットシステムは、二重アームをもったロボット、線形摺動ロボット、所謂「カエル足」リンク機構式ロボット、及び６軸の産業用ロボットを含む。これらのロボットシステムの各々が、当業者に周知である。
【００２７】
加工物処理ロボット１０８はさらに、第１のアーム１２６の反対側にある第２のアーム１２８の端部にピボット運動可能に取り付けられたエンドエフェクタ１３０のような加工物支持ツールを含む。エンドエフェクタ１３０は、第１及び第２のＸ−Ｙ平面に対して平行な第３のＸ−Ｙ平面内における第２のアーム１２８上の取付け点の周りをピボット運動することができる。好ましい実施形態においては、エンドエフェクタ１３０は、加工物の並行処理を可能にする独立して作動させられる一対のパドルを含むことができる。加工物の並行処理のためのシステムが、バッブズ他への「加工物の並行処理のためのシステム」という名称の米国特許出願第０９／５４７，５５１号に開示されており、この出願は、本発明の所有者に譲渡され、またこの出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。このような実施形態においては、ロボット１０８は、第２のアーム１２８の端部に回転可能に連結された下方パドルと、該下方パドルに回転可能に連結された上方パドルとを含む二重パドルのエンドエフェクタを含む。この実施形態による加工物の加工については以下に説明する。さらに、エンドエフェクタ１３０は単一パドルからなることができることも理解される。
【００２８】
一実施形態においては、第１のアーム１２６、第２のアーム１２８、及びエンドエフェクタ１３０のピボット位置は、コントローラ１０９と機械的リンク機構との組合せによって互いに制御されており、該エンドエフェクタの下方パドルは、スタンチョン１２４上の該第１のアーム１２６のＺ軸の回転から生じる放射部に沿って移動するように制約されている。別の実施形態においては、ロボットアーム及びエンドエフェクタを制御して、当業者に周知の所謂「経路計画アルゴリズム」に従って動くようにすることができる。代替的な実施形態においては、他のロボット運動が考えられることが理解される。
【００２９】
加工物を移送するために、エンドエフェクタ１３０は、移送されるべき加工物の下に水平移動し、次いで、その静止位置から該加工物を上昇させるために（親ねじに沿って進むキャリッジの結果として）上向きに移動する。当業者に周知のように、エンドエフェクタ１３０は、その縁部において加工物を支持するための縁部グリップを含むことができる。縁部グリップの位置は、加工物がエンドエフェクタとプリアライナとの間で移送される間に、該プリアライナ１０６の縁部グリップ（以下に説明される）を妨害しないように定められる。或いは、エンドエフェクタ１３０は、その底面により加工物を支持するブレード式のエンドエフェクタとすることができる。このような実施形態においては、真空源（図示せず）は、プレート１０２に固定されてもよいし又は該プレートから遠方にあってもよく、これにより、可撓性のある真空チューブを介して、加工物処理ロボットを通ってエンドエフェクタのブレード面に伝達される負圧が生成される。真空源が作動させられると、負圧がエンドエフェクタのブレード面に形成されて、加工物をその上にしっかりと保持することができる吸引が生成されるようになる。さらに、周知の構成の真空センサ（図示せず）をロボットに設けて、加工物がエンドエフェクタと係合されたことを検知して、真空チューブを通る空気の吸引を制限する真空システムと関連させるようにすることができる。本発明は、上述のエンドエフェクタに制限されるものではなく、しかも該エンドエフェクタが加工物を上昇させかつ降ろす能力を有する限り、種々のエンドエフェクタの設計を用いることができることが理解される。
【００３０】
本発明に用いるのに適した加工物処理ロボットの一例は、スタンチョン１２４を含むように改造されたカリフォルニア州フレモント所在のアシストテクノロジーズ社から入手可能な通常のＡＸＹＳ−４０７シリーズのロボットである。しかしながら、本発明の実施形態は、加工物をワークステーション上のキャリアから取り出し、該加工物を所望の位置に再位置決めすることができる種々のシステムにより作動できることが理解される。
【００３１】
ロードポート組立体１０４又はロボット１０８は、加工物マッピング工程を実行して、キャリア内の該加工物の位置を求めるようにし、及び／又は、交差スロットが付けられた二重加工物をチェックするようにすることができる。キャリアドアと連結した後に外向きに揺れるポートドアにより作動する本発明の実施形態において、又は、上向き、下向き、又は側部に移動するポートドアを含む本発明の実施形態においては、加工物のマッピングは、ロボット１０８により達成することができる。このような実施形態の１つにおいては、周知の構成の光学センサをエンドエフェクタ１３０に取り付けることができる。加工物をマップするために、キャリア及びポートドアがロードポートから移動させられた後に、センサが並進運動する際に該キャリア内の加工物を走査する状態で、プレート１０２内の親ねじを回転させて、エンドエフェクタ１３０をＺ軸に沿って、該キャリアの上部から底部に又はその逆に移動させるようにする。図９に示すように、センサ１２５をエンドエフェクタ１３０の最も前方の先端１２７に取り付けて、一方の先端から他方にビームを透過するようにすることができる。このような実施形態においては、センサ１２５は、通常の遮断ビーム型センサとすることができる。エンドエフェクタ１３０が垂直方向に移動すると、ビームは加工物Ｗによって遮断されて、該加工物の前に垂直ストロークが完了したときには、キャリアにおける各々の加工物の位置が分かるようになる。ビームが遮断されたときのエンドエフェクタ１３０の位置、及びビームが遮断される時間の長さもまた、交差スロットが付けられた二重加工物を示すことになる。
【００３２】
図９に示されるものに対する代替的な実施形態においては、センサ１２５は、エンドエフェクタ１３０の後部に取り付けることができる。この実施形態においては、エンドエフェクタ１３０は、加工物のマッピングのために、１８０°回転させられて、センサを含む該エンドエフェクタの後部がキャリアに面するようになる。この実施形態によるセンサは、加工物の縁部から反射され、該センサにおけるレシーバに反射し戻されるビームを発する伝送器を含むことができる。代替的な実施形態においては、この種類の反射システムをエンドエフェクタ１３０の前側に含むことができ、しかも、図９に関して説明された遮断ビーム型センサを該エンドエフェクタ１３０の後側に含むことができることが理解される。他の既知の検知方法が、加工物をマッピングすること及び交差スロットが付けられた二重加工物を検知することにおいて考えられる。
【００３３】
ツールの中に移動し、次いで垂直方向に上下移動するポートドアを含む本発明の実施形態においては、ウエハのマッピングは、代替的に、該ポートドアの上部（該ドアが下向きに移動する場合）に取り付けられたか又は該ポートドアの底部（該ドアが上向きに移動する場合）に取り付けられたフィンガに固定される既知の設計の光学センサにより達成することができる。本実施形態においては、加工物は、ポートドアが上向きに又は下向きに移動する際に、キャリアの中に延びるフィンガ上のセンサによりマップされる。センサ及びフィンガに関する詳細、並びにポート及びキャリアドアが上向きに又は下向きに移動する際に加工物をマップするさらに別の実施形態が、ローゼンクイスト他への「ウエハのマッピングシステム」という名称の米国特許第６，１８８，３２３号に開示されており、この特許は、本発明の所有者に譲渡され、またこの特許は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
ロードポート組立体１０４を直接プレート１０２の前面に対して９０ｍｍのところにボルト留めすることは、該前面１１２上の該ロードポート組立体１０４より下の空間を、付加的な部品のために利用できるようにする。本発明の好ましい実施形態においては、一対のプリアライナ１０６が、ロードポート組立体１０４より下のプレート１０２の前面１１２に対して定位置にボルト留めされる。プリアライナ１０６は、加工物の中心を識別し、該加工物のノッチを所望の方位に配置し、及び該加工物上の指示マークを読取るために設けられる。このようなプリアライナ１０６の１つが、以下に説明されるが、次の説明は、両方のプリアライナに当てはまるものである。
【００３４】
プリアライナ１０６は、ロボット１０８からの加工物を受け取る縁部接触式アライナ１３２を有する回転支持プラットフォームを含む。加工物がアライナ１３２内に受け取られると、傾斜の付けられた側部が、自動的に加工物を中心に置く。このことは、半径方向の振れの測定段階を省略することを可能にする。代替的には、加工物を通常の真空チャック上に受け取ることができ、この場合には、半径方向の振れの測定段階が必要になる。モータは、縁部接触式アライナ１３２を回転させて、加工物のノッチ位置を求めるようにする。特に、加工物が回転させられると、該加工物の縁部は、該加工物上のノッチ位置を求めることができるアナログセンサを通過する。指示マークは、ノッチから既知の距離にあって、該ノッチが求められると、該加工物をチャック上で回転させて、電荷結合ディスプレイ（ＣＣＤ）カメラのようなカメラの下での読取りのために該指示マークを位置決めするようになっている。
【００３５】
好ましい実施形態においては、プリアライナ１０６はさらに、加工物バファリング機能を含む。このようなプリアライナは、コーディ他による「ウエハの方位付け及び読取り機構」という名称の米国特許出願第０９／４５２，０５９号に開示されており、この出願は、本発明の所有者に譲渡され、またこの出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。一般に、このようなプリアライナは、バッファパドル１３６と、該バッファパドル１３６を垂直方向に並進運動させる駆動機構１３８とを含む。作動においては、加工物は、ロボット１０８によってキャリアからプレート１０２の裏側に移送され、降下され、次いで、該プレート１０２における開口部１３６を通って該プレート１０２の前側にあるプリアライナ１０６のチャックに移送される。フィンガの各々においては示されていないが、プレートの前側にあるプリアライナ１０６は、該プレート１０２に固定された囲いに収容されて、該プレートの後ろの環境を共有するようにされる。この囲いをプレキシガラスのような透明な材料で形成して、オペレータがプリアライナ１０６上の作動を見ることができるようすることができる。代替的な実施形態においては、この囲いを他の材料で形成することができる。
【００３６】
第１の加工物がチャック上に載せられると、プリアライナ１０６は、ノッチの位置を特定し、位置決めし、及び指示マークを読取り及び／又は加工物の半径方向の振れを求める。その後、バッファパドルが、第１の加工物をチャックから上昇させる。プリアライナ１０６におけるこうした作動が行われている間、ロボット１０８は、キャリアに戻って第２の加工物を獲得し、該プリアライナ１０６に戻る。次に、ロボット１０８は、第２の加工物をチャック上に置いて加工し、中央に置かれた位置にあるバッファパドルから第１の加工物を獲得する。ロボット１０８は、次に、第１の加工物をキャリアに戻すか、又は該加工物をツール１０７の中に移送する。
【００３７】
第１の加工物がプリアライナ１０６から運び出された後で、第２の加工物上の加工が行われている間に、ロボット１０８は、第３の加工物を加工物キャリアから獲得し、該プリアライナ１０６に戻る。この時点では、バッファパドル１３６は、チャック上に定置された第２の加工物の上に位置決めされる。エンドエフェクタ１３０は、第３の加工物をバッファパドル上に置き、第２の加工物をチャックから獲得し、これをプリアライナ１０６から移動させる。その後、この上に第３の加工物をもったバッファパドルは、下方移動して、該第３の加工物をチャック上に置き、ノッチ位置が特定されると、指示マークが読み取られ、半径方向の振れが求められるようになる。プリアライナ１０６は、キャリア内の加工物の各々が加工されるまで、上記の段階を繰り返す。
【００３８】
上述のような２つのプリアライナ１０６は、二重パドルのエンドエフェクタ１３０と併せて、加工物の並行処理を可能にする。本発明の並行処理の一実施形態においては、ロボット１０８は、まず、加工物キャリア内の隣接したシェルフから一対の加工物を獲得することができる。キャリアから引き出された後に、エンドエフェクタ１３０上のそれぞれのパドルは、扇形に広がり、加工物をそれぞれのプリアライナ１０６（図３に示すような）のアライナ１３２に移送することができる。プリアライナ１０６上の加工物の加工が完了した後に、扇形に広げられたエンドエフェクタのパドル１３０は、該加工物を再び獲得することができ、上方パドルは、下方パドルのすぐ上に位置決めされた定位置に戻り、次いで、加工された加工物をその元のキャリア、新しいキャリア又はツールに戻すようにすることができる。この方法による加工物の並行処理は、改善された処理能力をもたらす。並行処理は、バファリング機能を備えているか、又は備えていないプリアライナ１０６を含む本発明の実施形態において行うことができる。
【００３９】
プリアライナ１０６の好ましい実施形態について上で説明したが、代替的な実施形態においては、該プリアライナ１０６が、上で説明されたものと異なることがあることが理解される。例えば、代替的な実施形態においては、プリアライナ１０６は、プレート１０２の裏面１１４に取り付けられることが考えられる。さらに、プリアライナ１０６は、バファリング機能をもつ必要はない。
代替的な実施形態においては、プリアライナ１０６の機能は、主としてエンドエフェクタ１３０により実行することができる。特に、ウエハの位置合わせ及びＩＤ読取り機構は、エンドエフェクタ１３０の中に組み込むことができ、この実施形態においては、該エンドエフェクタは、加工物を把持することができる溝付きホイールを含む。１つ又はそれ以上のこれらのホイールを駆動して、加工物を方位付けるようにすることができる。加工物をエンドエフェクタ１３０において回転させて、ノッチが、透過ビーム型の光学センサ（又はＩＤ読取りカメラ自体を含む様々なセンサの種類）により位置付けられるようにすることができる。カメラは、エンドエフェクタ上に取り付けるか、又はロボット上の他の場所に、又はＩＤマークを読取るシステム内の他の場所に取り付けることができる。
【００４０】
通常、ツールのフロントエンドに含まれる種々の他の部品もまた、代替的な実施形態においては、プレート１０２に固定的に取り付けることができることが理解される。例えば、ツールのフロントエンドは、通常は、クリーンな空気又は他の気体を該ツールのフロントエンドを通して循環させ、かつ該ツールのフロントエンドからの浮遊粒子及び汚染物質を除去するファン／フィルタ装置を含む。周知の構成のファン／フィルタ装置は、プレート１０２の上部に、又はフレーム１１０にボルト留めすることができる。ファン／フィルタ装置は、プレートに対して垂直な方位に、該プレートに対して平行な方位に、又は該プレートに対して中間の任意の角度に、該プレートにボルト留めすることができる。
【００４１】
フロントエンドシステム１００はさらに、次の周知の部品のいずれかを含むことができる。
フロントエンド部品とツールコントローラとの間の通信を制御する「スマート−コム」多重化装置。
ＲＦ／ＩＲ識別装置、すなわち、キャリア内のＲＦピル又はＩＲタグから信号を受信する受信機及び／又は電源装置。ＲＦピル及びＩＲタグは、加工物に関する情報を送るものである。このようなＲＦピル及びこれらを利用するシステムは、例えば、ロッシ他への米国特許第４，８２７，１１０号及び第４，８８８，４７３号、並びにシンドレー他への米国特許第５，３３９，０７４号に記載されている。このようなＩＲタグ及びこれらを利用するシステムは、例えば、マネー他への米国特許第５，０９７，４２１号、第４，９７４，１６６号、及び第５，１６６，８８４号に記載されている。上記の特許の各々が、本発明の所有者に譲渡され、また各々が、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
加工物キャリアの複数の性能特性を監視するキャリア監視システム。このようなシステムに関する詳細は、レイモンドＳ．マーチンへの米国特許出願第０９／６４１，０３２号に開示されており、この出願は、本発明の所有者に譲渡され、またこの出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
種々の指示部及び警告灯を含む前面１１２にあるライトタワー。
フロントエンド部品及びツールのオペレータ監視及び制御を可能にする前面１１２にあるグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）及びキーボード。
全フロントエンド及びツールの作動を緊急停止する前面１１２にある緊急オン／オフ・スイッチ。
静電気の蓄積を防止するためにプレート１０２の後ろの環境をイオン化する裏面１１４にあるイオン化バー。
前面１１２にあるライトカーテン及びオペレータ／搬送安全システム。このようなシステムに関する詳細は、フォスナイト他への米国特許出願第０９／７７６，２２７号に開示されており、この出願は、本発明の所有者に譲渡され、またこの出願は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
電荷結合ディスプレイカメラ（ＣＣＤ）のような加工物ＩＤ読取りカメラ、及び加工物の照明系。
フロントエンドにおける加工物を検査する前面１１２又は裏面１１４にある計測モジュール。このようなシステムに関する詳細が、ノーレンバーグへの米国特許第４，８９３，９３２号及びノーレンバーグ他への米国特許第５，４９３，１２３号に開示されており、これらの両方が、本発明の所有者に譲渡され、またこれらの両方が、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
人誘導型車輌（ＰＧＶ）のための通信ポート、すなわち、ＰＧＶドッキングとロードポート組立体１０６との適切な位置合わせを示すＩＲポート。
【００４２】
さらに、通常の方法で、ツールのフロントエンド内に形成された他の周知の部品をプレート１０２の前面１１２又は裏面１１４に固定することができることが理解される。
本発明においては、フロントエンド部品の各々は、定位置においてプレート１０２に取り付けられる（ロボット１０８は、周知の経路に沿って垂直方向に並進運動できるようにプレートに固定される）。このようにフロントエンド部品を統合することには、幾つかの利点がある。第１に、すべてのフロントエンド部品は、単一の参照プレートから参照される。従来技術のフロントエンド装置においては、部品は、異なる支持機構に固定されていた。このことは、システムが構築されたときに許容差を増加させ、ツールのフロントエンドが取り付けられるか又はその後に改造される度に、かなりの位置合わせ手順を必要とした。各々の部品を単一の参照プレートに取り付けておくことは、フロントエンドシステムの許容差を大幅に小さくし、フロントエンド部品の互いの位置について、かなりの程度の精度及び反復性をもたらすことになる。このことは、逆に、フロントエンドシステムを取り付けるか又は改造する場合に要求される調整を大幅に削減することになる。第２に、単一の製造業者によって作られた単一システムの中に部品のすべてを統合することは、該部品の相互運用性を改善することになる。第３に、本発明によるフロントエンドシステム内の部品数は、通常のフロントエンドシステムと比較して減らされているが、同時に、従来技術のシステム機能のすべてが維持されている。第４に、部品を単一プレート上に統合することは、組み合わされたフロントエンド及びツールの全体の設置面積を減少させる可能性をもたらすことになる。
【００４３】
さらに別の利点が、フロントエンドシステム１００内の部品の各々が、単一のコントローラ１０９によって監視されて制御されるという点で本発明により提供される。好ましい実施形態においては、コントローラ１０９は、ロードポート組立体１０４、プリアライナ１０６、ロボット１０８、及び場合によっては、ＲＳ２３２インタフェースを介する付加的なフロントエンド部品が連結された複数のシリアルポートを含むコンピュータその他のプログラム可能な計算装置である。コントローラ１０９は、プレート１０２の前面又は裏面上のシェルフに固定することができ、さらに、遠隔サーバへのイーサネット接続を含んでもよい。コントローラ１０９は、代替的には、プレート１０２から離れて配置されてもよい。グラフィック・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）（図示せず）がさらに、コントローラ１０９の一部として設けられて、オペレータ・インタフェースをフロントエンドシステム１００に与えるようにすることができる。
【００４４】
従来技術のフロントエンド部品は、異なる部品供給業者により製造され、各々が独自のコントローラ、独自のソフトウェア、及び独自のシリアル及びパラレル通信線を備えていた。ハードウェアの複製に加えて、カスタマイズされたソフトウェアプロトコルが、異なる供給業者からの種々のコントローラと部品との間の適切な通信を確実にするために開発されなければならなかった。単一のコントローラにより作動する統合フロントエンドシステムを設けることは、システム全体のソフトウェア制御を大幅に単純化する。さらに、単一のコントローラを有することは、フロントエンド作動に必要な部品及びケーブル数を減少させる。このことは、より容易な取り付け及びシステム制御の保守を可能にする。
【００４５】
フロントエンドシステム１００の好ましい構成が図示されかつ上述されているが、他のフロントエンド構成も考えられる。例えば、好ましくはないが、決してフロントエンド部品のすべてをフロントエンドシステム１００に統合することができるわけではない。例えば、図１０及び図１１に示すように、ロードポート組立部品、つまり、前進プレート組立体及びポートドア組立部品をプレート１０２に取り付けることができる。この実施形態においては、ロボット１０８及び／又はプリアライナ１０６は、例えば、プレート１０２から離れた支持構造体に取り付けられることにより、又は支持構造体に取り付けられ、すなわち次いで該プレート１０２に取り付けられることにより、該プレートから離れて取り付けられる。ロードポート組立体１０４に加えて、ロボット１０８又はプリアライナ１０６のいずれかがプレート１０２に取り付けられ、残りの部品が該プレート１０２から離れて取り付けられることも、さらに考えられる。
【００４６】
さらに代替的な実施形態においては、フロントエンドシステムは、３つ、４つ、又はそれ以上の並列ロードポート組立体１０４からなることができる。このような実施形態においては、周知の構成の水平線形スライド（軌道１２３と同様な軌道を含むような）をプレート１０２に取り付けることができ、周知の構成の垂直線形スライドを該水平スライドの真上に取り付けることができる。第１のアーム１２６及び第２のアーム１２８は、水平スライドの真上に取り付けられることになる。このような実施形態においては、水平スライド及び垂直スライドは、エンドエフェクタ１３０が種々のロードポート組立体１０４において加工物を上昇させかつ降ろすことができるように、アームを所望のＸ位置及びＹ位置に位置決めすることができる。２つよりも多い並列ロードポート組立体を含むさらに別の代替的な実施形態においては、上述のような第２のロボット１０８を、裏面１１４上に及び第１のロボット１０８が固定されたプレート１０２の側面と反対の該プレート１０２の側面に取り付けることができる。このような実施形態においては、第１のロボット１０８は、ロードポート及びプリアライナをプレート１０２の第１の側面に与え、第２のロボット１０８は、該ロードポート及びプリアライナを、該プレートの第２の反対側面に与えることができる。効率的な設計ではないが、上述のようなスタンチョン１２４に取り付けられた水平線形スライドを含むロボット１０８又は上述のような第２のロボットを、２つだけのロードポート組立体１０４を含むフロントエンドシステム１００の実施形態に用いることが考えられる。
【００４７】
本発明の別の特徴は、部品の各々が単一プレート上に統合させられると、フロントエンドシステム１００が第１のツールから容易に切り離され、異なるツールまでまとめて運ばれ、新しいツールに固定されることができるようになるということである。ツールのフロントエンド全体のこのような移送は、従来技術においては達成できないものであった。本発明によるフロントエンドシステム１００がツール１０７から取り外されているか、或いは該ツール１０７に取り付けられていない場合には、ブランクプレートをツールの前面に固定することができる。フロントエンドシステム１００をツール１０７に固定するのに用いられるようなフレーム１１０を用いて、ブランクプレートをツール１０７に固定するようにすることができる。本発明の実施形態においては、幾つかの又はすべてのフロントエンド部品を含む部品は、これらが容易にフレーム１１０若しくはそれに類するものか、又はツール１０７に取り付けられ、これから取り外され、ツール間で移動させることができるように、プレート１０２に取り付けることができる。単一装置としてのフロントエンドシステムの移動性に関する本発明の実施形態においては、それぞれの支持部材が互いに取り付けられている状態で、フロントエンド部品を１つよりも多い支持部材に固定することができることが理解される。
【００４８】
本発明によるフロントエンドシステム１００は、一体構成の剛性部材からなり、フロントエンド部品は、固定の反復位置で該剛性部材に取り付けられる（ロボットは、該剛性部材に対して固定的に並進運動できるように該剛性部材に取り付けられる）。この時点までは、剛性部材は、ツール１０７の前面に固定された垂直プレート１０２として述べられた。代替的な実施形態においては、フロントエンド部品の各々が取り付けられた剛性部材は、垂直である必要はなく、かつこれはプレートである必要もない。
【００４９】
例えば、このような代替的な実施形態の１つにおいては、剛性部材は、ツール１０７のフロントエンド内に取り付けられた水平プレートとすることができる。このような実施形態においては、ロードポート組立体、プリアライナ１０６、及びロボット１０８を、互いに固定の反復可能な関係でプレートの上部に取り付けることができる。本実施形態においては、垂直パネルを参照プレートの上及び／又は下に取り付けて、ツール１０７のフロントエンドをシールするようにすることができる。垂直パネルは、ロードポート組立体１０４が該垂直パネルの前側の参照プレートに取り付けられ、ロボット１０８が該垂直パネルの裏側の参照プレートに取り付けられるように、水平参照プレートを交差することになる。プリアライナ１０６は、垂直パネルの前側又は裏側の参照プレートに取り付けることができる。
【００５０】
前述のように、単一の参照プレートからのフロントエンド部品のすべてを統合することは、該プレートの前面１１２上のロードポート組立体１０４より下の空間を開放する。この空間は、通常のフロントエンドシステムにおいては使用されていなかった。この空間を、前述のようにプリアライナ１０６のために用いることができる。これに付加する形で又はこれに代わり、これを、加工物キャリアから独立した隣接するツール間で個々の加工物を移送するために用いることもできる。このような実施形態が、図１２及び図１３に示される。本実施形態においては、ポート１４０を、ロードポートより下のプレート１０２に設けることができ、該ポートが、シールされたトンネル１４２に連結する。トンネル１４２は、コンベヤ１４６上の２つ又はそれ以上のツール１０７間で搬送される１つ又はそれ以上の加工物カセット１４４を収容することができる（図１３は、ポート１４０、カセット１４４、及びコンベヤ１４６を示すようにトンネル１４２の一部が切り取られた図１２の拡大図である）。コンベヤ１４６は、ベルト移送組立体のような周知の移送システムとすることができる。トンネル１４２は、その反対側の端部を第２のフロントエンド装置１００のポート１４０に連結するか、又は複数のフロントエンド装置１００に連結することができる。トンネル１４２の上部は、好ましくは、床からおよそ２’から３’とすることができる。従って、通路及び他の機械を設けて、オペレータがトンネル１４２を乗り越え、ツール間を歩いて移動できるようにすることができる。
【００５１】
作動において、ロボット１０８は、ポート１４０を介して１つの加工物又は少数の加工物を待機している加工物カセットまで移送する。次に、コンベヤ１４６が、トンネル１４２を介して、カセット１４４を行先のフロントエンド装置まで移送し、ここで該コンベヤ１４６は止まり、次の装置のロボット１０８が加工物をそのフロントエンド装置の中に移送する。このようなシステムは、従来のツール間搬送機又はシールされた加工物キャリアの関与を要することなく、近くのツール間で１つの加工物又は少数の加工物を迅速に移動させることを可能にする。さらに、トンネル移送システムは、従来のツール間搬送及び加工物キャリアシステムの側に沿って及びこれと同時に作動することができる。いずれも他方の作動を妨げることはない。
【００５２】
図１２及び図１３に示される実施形態においては、それぞれのツール１０７は、互いから離して配設される。ツールが互いに並列接触することは、ファブにおいてはよく起こることである。このようなツールの場合には、加工物のツール間搬送は、図１２及び図１３に示される実施形態によって、つまり、プレート１０２の前側で行うことができる。或いは、互いに接触している並列のツールにおいては、該ツールの隣接するパネル１１１を省くこともできるし、又はシール可能なポートを用いて形成することもでき、それぞれのツールのロボットが、加工物をプレート１０２の後ろの該ツール間で引き渡すことができるようになっている。このような実施形態においては、引き渡し用のシェルフ（図示せず）を一方の又は両方のツールに設けて、移送されるべき加工物を受け取るようにすることができる。このシェルフは、両方のツールからのロボットによってアクセス可能となる。引き渡しシェルフは、加工物を縁部で支持することが好ましく、能動的な又は受動的な加工物支持機構を含むことができる。
【００５３】
加工物は、そこで加工が行われた後に、検査を必要とすることが多い。例えば、加工用ツールにおいて半導体ウエハが加工された後に、加工物は、加工物キャリアに戻され、次いで、該キャリアは、試験及び検査のために計測ツールに移送される。図１２及び図１３に示される実施形態においては、加工物の加工及び検査は、トンネル１４２によって加工用ツールと計測ツールとを接合することにより能率化することができる。通常の作業の流れを中断させることなく、単一のウエハをウエハロットからサンプリングすることができる。計測ツールを、同様に、多数の加工用ツールに接合することができ、逆もまた同様である。加工用ツール及び計測ツールに加えて、非常に多くの他種のツールも、同様に、トンネル１４２又は上述のような加工物の並列の引き渡しによってリンクすることができることが理解される。
【００５４】
図１２及び図１３のシステムは、通常は、加工物キャリア内の加工物の「ポッディング・アップ」を必要とする幾つかの異なる工程段階をリンクし、ツール間搬送システムを用いる方法を提供する。多くの場合、ファブは、少ない量の、単一の又は非常に少ない枚数のウエハだけによって満たすことができる非常に緊急の注文を受け入れるものである。図１２及び図１３の実施形態は、この作業を達成するための迅速な、クリーンで効率的な方法を提供するものである。
本発明は本明細書において詳細に説明されているが、本発明が本明細書において開示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって説明され、定められる本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、本発明に種々の変更、代用及び修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来技術によるフロントエンド組立体の斜視図である。
【図２】従来技術によるフロントエンド組立体の平面図である。
【図３】本発明によるフロントエンドシステムの前面の斜視図である。
【図４】本発明によるフロントエンドシステムの背面の斜視図である。
【図５】ツールを備えた本発明によるフロントエンドシステムの分解斜視図である。
【図６】ツールに固定された本発明によるフロントエンドシステムの斜視図である。
【図７】本発明によるフロントエンドシステムの左側面図である。
【図８】代替的な実施形態によるポートドアを含む本発明によるフロントエンドシステムの背面の斜視図である。
【図９】キャリア内における加工物をマップするセンサを含むエンドエフェクタの平面図である。
【図１０】本発明によるフロントエンドシステムの代替的な実施形態の背面の斜視図である。
【図１１】図１０に示される本発明の代替的な実施形態の平面図である。
【図１２】本発明のさらに別の代替的な実施形態によるフロントエンドシステムの斜視図である。
【図１３】図１２に示される代替的な実施形態によるフロントエンドシステムの拡大斜視図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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