(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアドライブアセンブリであって、
テーブルプレートを有する筐体を含み、
前記筺体は、前記テーブルプレートより上にある第１の面において半導体ウエハを保持する第１のエンドエフェクタと、前記第１の面より上にある第２の面において半導体ウエハを保持する第２のエンドエフェクタとを有しており、前記第１および第２のエンドエフェクタは、共通の直線状の軸に沿って独立に動くように構成され、
前記第１および第２のエンドエフェクタのうちのそれぞれ１つのエンドエフェクタは、
前記共通の直線状の軸に沿って駆動されるように構成された中間ステージと、
前記中間ステージを前記テーブルプレート上で滑らせるために前記中間ステージと前記テーブルプレートの間に配置されたメインリニアベアリングと、
前記中間ステージより上に位置するエンドエフェクタステージと、
前記中間ステージを前記エンドエフェクタステージに対して移動させるために前記中間ステージと前記エンドエフェクタステージの間に配置された二次リニアベアリングと、
前記中間ステージに接続された第１のプーリおよび第２のプーリと、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリの周りに接続されたベルトと、によって規定され、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリは、前記中間ステージが駆動されるときに前記中間ステージと共に動き、
前記ベルトに対する第１の接続が前記エンドエフェクタステージに結合され、前記ベルトに対する第２の接続は、前記テーブルプレートに対して固定された取り付け台に結合され、前記ベルトの第１の接続および第２の接続が、前記第１のプーリと前記第２のプーリとの間で行われ、
前記中間ステージは、リニアモータによって駆動され、前記リニアモータは、磁石トラックと、モータコイルを含み、前記リニアモータは、前記中間ステージと一緒に動き、
前記共通の直線状の軸に沿った前記中間ステージの動きは、前記エンドエフェクタステージを前記共通の直線状の軸に沿って動かし、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリならびに前記ベルトは、前記エンドエフェクタステージに、前記テーブルプレート上の前記中間ステージの動きに対する前記エンドエフェクタステージの動きを増幅させ、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリならびに前記ベルトは、前記テーブルプレートに対する前記エンドエフェクタステージの動きが、前記テーブルプレート上の前記中間ステージの動きに対して２倍に増幅されるように寸法設定され、
更に、前記第１のエンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタをインデックス付けされた位置まで垂直方向に動かすように前記筐体内に延在する部材を含む垂直ドライブと、
前記テーブルプレートに接続され、前記第１のエンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタが、０度〜１８０度の間で回転することを可能にする回転ドライブと、
前記第１のエンドエフェクタ、前記第２のエンドエフェクタ、前記回転ドライブおよび前記垂直ドライブの動きを制御する機器コントローラと、を含むリニアドライブアセンブリ。
【請求項２】
前記メインリニアベアリングおよび前記二次リニアベアリングは、前記共通の直線状の軸に沿った前記中間ステージおよび前記エンドエフェクタステージのそれぞれの動きを促進する、請求項１に記載のリニアドライブアセンブリ。
【請求項３】
前記第１および第２のエンドエフェクタの動きは、回転運動、垂直の動きおよび直線状の動きを含む、請求項１に記載のリニアドライブアセンブリ。
【請求項４】
リニアドライブアセンブリであって、
エンドエフェクタを備え、
前記エンドエフェクタは、テーブルプレートより上にある面で半導体ウエハを保持し、共通の直線状の軸に沿って動くように構成され、
前記エンドエフェクタは、
前記共通の直線状の軸に沿って駆動されるように構成された中間ステージと、
前記中間ステージを前記テーブルプレート上で滑らせるために中間ステージと前記テーブルプレートの間に配置されたメインリニアベアリングと、
前記中間ステージより上に位置するエンドエフェクタステージと、
前記中間ステージを前記エンドエフェクタステージに対して移動させるために前記中間ステージと前記エンドエフェクタステージの間に配置された二次リニアベアリングと、
前記中間ステージに接続された第１のプーリおよび第２のプーリと、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリの周りに接続されたベルトと、によって規定され、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリは、前記中間ステージが駆動されるときに前記中間ステージと共に動き、
前記ベルトに対する第１の接続が前記エンドエフェクタステージに結合され、前記ベルトに対する第２の接続は、前記テーブルプレートに対して固定された取り付け台に結合され、前記ベルトの第１の接続および第２の接続が、前記第１のプーリと前記第２のプーリとの間で行われ、
前記中間ステージは、リニアモータによって駆動され、前記リニアモータは、磁石トラックと、モータコイルを含み、前記リニアモータは、前記中間ステージと一緒に動き、
前記共通の直線状の軸に沿った前記中間ステージの動きは、前記エンドエフェクタステージを前記共通の直線状の軸に沿って動かし、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリならびに前記ベルトは、前記エンドエフェクタステージに、前記テーブルプレート上の前記中間ステージの動きに対する前記エンドエフェクタステージの動きを増幅させ、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリならびに前記ベルトは、前記テーブルプレートに対する前記エンドエフェクタステージの動きが、前記テーブルプレート上の前記中間ステージの動きに対して２倍に増幅されるように寸法設定され、
更に、前記第１のエンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタをインデックス付けされた位置まで垂直方向に動かすように前記筐体内に延在する部材を含む垂直ドライブと、
前記テーブルプレートに接続され、前記第１のエンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタが、０度〜１８０度の間で回転することを可能にする回転ドライブと、
前記第１のエンドエフェクタ、前記第２のエンドエフェクタ、前記回転ドライブおよび前記垂直ドライブの動きを制御する機器コントローラと、を含むリニアドライブアセンブリ。
【請求項５】
前記メインリニアベアリングおよび前記二次リニアベアリングは、前記共通の直線状の軸に沿った前記中間ステージおよび前記エンドエフェクタステージのそれぞれの動きを促進する、請求項４に記載のリニアドライブアセンブリ。
【請求項６】
更に、前記テーブルプレートに接続され、前記エンドエフェクタよりも垂直方向上に規定された第２のエンドエフェクタを含み、前記第２のエンドエフェクタは、前記共通の直線状の軸に沿って動くように構成されており、前記エンドエフェクタおよび前記第２のエンドエフェクタのそれぞれが、前記共通の直線状の軸に沿って互いに対向する方向に動く、請求項４に記載のリニアドライブアセンブリ。
【請求項７】
前記エンドエフェクタの前記動きは、回転運動、垂直の動きおよび直線状の水平方向の動きを含む、請求項４に記載のリニアドライブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は概して、半導体製造機器に関し、特に、分散された動きを有するモジュラクラスタツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板処理は通常、基板を複数の逐次プロセスの下に置いて、デバイス、導体、および絶縁体を基板上に作成することによって実行される。半導体製造プロセスは概して、生産プロセスの単一のステップを実行するように構成されたプロセッシングチャンバにおいて実行される。一連の処理ステップを効率的に完了するために、多くのプロセッシングチャンバが通常、中央移送チャンバに結合され、該中央移送チャンバは、１つの中央に位置するロボットを収容して、プロセッシングチャンバ間の基板の移送を容易にする。この構成を有する半導体プロセッシングプラットフォームは概して、クラスタツールとして公知であり、この例は、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能であるＣＥＮＴＵＲＡ．ＲＴＭ．およびＥＮＤＵＲＡ．ＲＴＭ．プロセッシングプラットフォームのファミリーである。
【０００３】
一般的に、クラスタツールは、その中に配置された１つ以上のロボットを有する中央移送チャンバから成る。移送チャンバは通常、１つ以上のプロセッシングチャンバ、および少なくとも１つのロードロックチャンバによって取り囲まれる。プロセッシングチャンバは概して基板の処理のために利用され、例えばエッチング、物理的蒸着、化学的蒸着など、様々な処理ステップを実行する。処理された基板および未処理の基板は、ＦＯＵＰとしても公知である基板ストレージカセットに収納され、該基板ストレージカセットは、ロードロックチャンバに結合された工場インターフェースに配置される。
【０００４】
ロードロックチャンバは、工場インターフェースおよび移送チャンバからスリット弁によって隔離されている。基板は、一度に１つずつロードロックを通って、基板ストレージカセットから移送チャンバに入る。基板は、カセットから取り出された後、最初にロードロックの中に置かれる。ロードロックは次に、基板移送チャンバの動作圧力と整合するように、シールされ、ポンプダウンされる。ロードロックと移送チャンバとの間のスリット弁が次に開かれ、基板移送ロボットがロードロックに置かれた基板にアクセスすることを可能にする。この方法で、基板は、各基板がロードロックまたはプロセッシングチャンバを通過した後に、移送チャンバの真空レベルを繰り返し再確立する必要なく、移送チャンバに出し入れされ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
モジュラクラスタツールが開示される。一実施形態に従って、システムはウエハ移送ステーションを備え、該ウエハ移送ステーションは、複数の半導体ウエハを格納する第１の真空チャンバを含む。システムはまた、機器フロントエンドモジュールインターフェース、および２つ以上のシャトルロックインターフェースを含む。
【０００６】
本発明の利点は、以下の記述において一部分述べられ、かつ、一部分は記述から明らかであるか、または本発明の実行によって習得され得る。本発明の目的および利点は、添付された請求項および均等物において特に指摘された要素および組み合わせによって実現され、達成される。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
システムであって、
複数の半導体ウエハを格納する第１の真空チャンバと、機器フロントエンドモジュールインターフェースと、２つ以上のシャトルロックインターフェースとを含む、ウエハ移送ステーションを備えている、システム。
（項目２）
２つ以上のシャトルロックであって、該２つ以上のシャトルロックの各々は、上記２つ以上のシャトルロックインターフェースを使用して上記ウエハ移送ステーションに接続されたリニアウエハドライブと、垂直ドライブと、回転メカニズムと、プロセッシングチャンバインターフェースと、機器コントローラとを有する、２つ以上のシャトルロックと、
搬送モジュールコントローラであって、上記複数の半導体ウエハを移送するように各機器コントローラを制御する、搬送モジュールコントローラと
をさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記搬送モジュールコントローラは、クラスタツールコントローラからコマンドを受信する、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記プロセスチャンバインターフェースを使用して上記２つ以上のシャトルロックの各シャトルロックに接続されたプロセッシングチャンバをさらに備える項目２に記載のシステムであって、各シャトルロックは、上記ウエハ移送ステーションと該プロセッシングチャンバとの間に位置する、システム。
（項目５）
各プロセッシングチャンバインターフェースおよび上記２つ以上のシャトルロックインターフェースのシャトルロックインターフェースは、ゲート弁を含む、項目２に記載のシステム。
（項目６）
各シャトルロックは、真空ポンプを含む、項目４に記載のシステム。
（項目７）
上記リニアウエハドライブは、２つのエンドエフェクタを含み、該２つのエンドエフェクタの各エンドエフェクタは、独立して共通の直線方向に動く、項目２に記載のシステム。
（項目８）
上記機器コントローラは、上記リニアウエハドライブの動きであって、回転の動き、垂直の動き、および直線の水平の動きを含む、動き、ならびにスロット弁および窒素の流れの制御を制御する、項目２に記載のシステム。
（項目９）
ウエハホルダの２つ以上の層をさらに備える、項目１に記載のシステムであって、該ウエハホルダの各ウエハホルダは３つのウエハを保持する、システム。
（項目１０）
複数の空気弁をさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
上記ウエハ移送ステーション内の圧力を制御するために使用される複数の窒素弁をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
回転ドライブの周りに強磁性流体シールをさらに備える、項目１に記載のシステムであって、該回転ドライブは、２つ以上の層を指標を付された位置へと動かす、システム。
（項目１３）
垂直の支持柱の回りにローリングダイアフラムシールをさらに備えて、垂直軸真空シールを可能にし、かつ指標を付された位置への垂直の動きをもたらす、項目１に記載のシステム。
（項目１４）
システムであって、該システムは、
ロボットと移送チャンバインターフェースとを含む機器フロントエンドモジュールと、
該移送チャンバインターフェースを使用して該機器フロントエンドモジュールに接続される移送チャンバであって、シャトルロックインターフェースを含む、移送チャンバと、
該シャトルロックインターフェースを使用して該移送チャンバに接続されるシャトルロックであって、プロセスチャンバインターフェースとリニアウエハドライブとを含む、シャトルロックと、
プロセッシングチャンバインターフェースを使用して該シャトルロックに接続されるプロセッシングチャンバとを備え、
該リニアウエハドライブは、該移送チャンバと該プロセッシングチャンバとの間でウエハを動かす、
システム。
（項目１５）
上記シャトルロックは、垂直ドライブと、回転メカニズムと、機器コントローラとをさらに含む、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
上記機器コントローラは、上記リニアウエハドライブの動きであって、回転の動き、垂直の動き、および直線の水平の動きを含む、動き、ならびに真空隔離弁、複数のゲート弁、および窒素の流れの制御を制御する、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
装置であって、
ベースプレートを有する真空筐体と、
第１のエンドエフェクタであって、第１の半導体ウエハを該ベースプレートより上の第１の平面に保持する、第１のエンドエフェクタと、
第２のエンドエフェクタであって、該第２のエンドエフェクタは、第２の半導体ウエハを該第１の平面より上の第２の平面に保持し、該第１のエンドエフェクタおよび該第２のエンドエフェクタは、独立して共通の直線方向に動く、第２のエンドエフェクタと
を備えている、装置。
（項目１８）
上記真空筐体の第１の側面に第１のゲート弁と、該真空筐体の第２の側面に第２のゲート弁とをさらに備えている、項目１７に記載の装置。
（項目１９）
上記第２の側面は、上記第１の側面の反対側にある、項目１８に記載の装置。
（項目２０）
上記ベースプレートに接続された第１のベアリングレールアセンブリをさらに備える、項目１７に記載の装置であって、上記第１のエンドエフェクタは、該第１のベアリングレールアセンブリに接続されて、該第１のエンドエフェクタは、上記直線方向に移動することが可能となり、かつ第１のゲート弁を通して上記第１のウエハを移送することが可能となる、装置。
（項目２１）
上記ベースプレートに接続された第２のベアリングレールアセンブリをさらに備える、項目２０に記載の装置であって、上記第２のエンドエフェクタは、該第２のベアリングレールアセンブリに接続されて、該第２のエンドエフェクタは、上記直線方向に移動することが可能となり、かつ第１のゲート弁を通して上記第２のウエハを移送することが可能となる、装置。
（項目２２）
上記第１のエンドエフェクタおよび上記第２のエンドエフェクタが、ゼロ度と１８０度との間で回転することを可能にする回転ドライブをさらに備えている、項目２０に記載の装置。
（項目２３）
垂直ドライブをさらに備える、項目１７に記載の装置であって、該垂直ドライブは部材を含み、該部材は、上記真空筐体内に延在して、上記第１のエンドエフェクタおよび上記第２のエンドエフェクタを指標を付された位置へと垂直に動かす、装置。
（項目２４）
機器コントローラをさらに備える、項目１７に記載の装置であって、該機器コントローラは、上記第１のエンドエフェクタ、上記第２のエンドエフェクタ、回転ドライブ、および垂直ドライブの動きを制御し、該動きは、回転の動き、垂直の動き、および直線の水平の動きを含む、装置。
（項目２５）
上記機器コントローラは、スロット弁、窒素弁、第１のゲート弁、および第２のゲート弁をさらに制御する、項目２４に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書の一部分として含まれる添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上に与えられた一般的な記述および下に与えられた実施形態の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明、教示することに役立つ。
【図１】図１は、一実施形態による、例示的なモジュラ半導体クラスタツールのブロック図を示す。
【図２】図２は、一実施形態による、モジュラクラスタツールシステムの例示的な階層的アーキテクチャを示す。
【図３ａ】図３（ａ）は、一実施形態による、例示的なリニアウエハドライブのブロック図を示す。
【図３ｂ】図３（ｂ）は、一実施形態による、例示的なリニアウエハドライブを示す。
【図４】図４は、一実施形態による、例示的な単一のリニアドライブの概略図を示す。
【図５ａ】図５（ａ）および図５（ｂ）は、一実施形態による、例示的なウエハ移送ステーションを示す。
【図５ｂ】図５（ａ）および図５（ｂ）は、一実施形態による、例示的なウエハ移送ステーションを示す。
【図６ａ】図６（ａ）および図６（ｂ）は、一実施形態による、例示的な機器コントローラのブロック図を示す。
【図６ｂ】図６（ａ）および図６（ｂ）は、一実施形態による、例示的な機器コントローラのブロック図を示す。
【図７】図７は、一実施形態による、モジュラクラスタツールシステムを構成するために使用される例示的なサブシステムまたはコンポーネントを示す。
【図８】図８は、一実施形態による、１つよりも多くのコンポーネントを組み込む例示的なモジュラクラスタツールシステムを示す。
【図９】図９は、一実施形態による、二重ウエハロードロックおよびリニアウエハドライブを組み込む例示的なモジュラクラスタツールシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（詳細な説明）
モジュラクラスタツールが開示される。一実施形態に従って、システムはウエハ移送ステーションを備え、該ウエハ移送ステーションは、複数の半導体ウエハを格納する第１の真空チャンバを含む。システムはまた、機器フロントエンドモジュールインターフェース、および２つ以上のシャトルロックインターフェースを含む。
【０００９】
以下の記述において、説明の目的で、特定の専門用語が、本発明の完全な理解を提供するために使用される。しかしながら、これらの特定の詳細は、本発明を実行するためには必要とされないことが当業者には明らかである。
【００１０】
以下の詳細な記述の一部分は、コンピュータメモリ内のデータビットでの動作のアルゴリズムおよびシンボリック表現の観点から提示される。これらのアルゴリズム記述および表現は、他の当業者に自分たちの仕事の実質を最も効果的に伝えるために、データ処理分野の当業者によって使用される手段である。アルゴリズムは、本明細書において、かつ一般的に、所望の結果につながる首尾一貫した一連のステップと考えられている。これらのステップは、物理量の物理的な操作を必要とするステップである。必ずしもというわけではないが、通常、これらの量は、格納され、移送され、組み合わされ、比較され、また他の方法で処理されることができる、電気信号または磁気信号の形を取る。主として普通に使用されるという理由で、これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数、コマンドなどと称することが、時として便利に行なわれている。
【００１１】
しかしながら、これらのおよび同様な用語のすべては、適切な物理量と関連付けられるべきであり、これらの量に適用される単に便利なラベルに過ぎないことが留意されるべきである。以下の論議から明らかなように、特に断りがない限り、記述全体を通して、例えば「処理」、「演算」、「計算」、「決定」、「表示」などの用語を用いる論議は、コンピュータシステム、または同様な電子計算デバイスの作用およびプロセスをさし、該コンピュータシステム、または同様な電子計算デバイスは、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内で物理（電子）量として表現されたデータを操作し、そしてこれをコンピュータシステムメモリもしくはレジスタまたは他のかかる情報格納、送信もしくは表示デバイス内で同様に物理量として表現される、他のデータに変換することが理解される。
【００１２】
本発明はまた、本明細書における動作を実行するための装置に関する。この装置は、必要とされる目的に対して特別に構成され得るか、またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に作動させられるか、または再構成される汎用コンピュータを備え得る。かかるコンピュータプログラムは、これに限定されるものではないが、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光学ディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気カードもしくは光学カードを含む任意のタイプのディスク、または電子インストラクションを格納するために適切な任意のタイプの媒体などのコンピュータ読取可能ストレージ媒体に格納され得、各々は、コンピュータシステムバスに結合される。
【００１３】
本明細書に提示されるアルゴリズムおよび表示は本来的に、何らかの特定のコンピュータまたは他の装置と関連するものではない。様々な汎用システムが、本明細書における教示に従うプログラムと共に使用され得るか、または必要とされる方法ステップを実行するために、さらに専用化された装置を構成することが便利であることが判明し得る。様々なこれらのシステムに対して必要とされる構造は、下記から明らかとなる。さらに、本発明は、何らかの特定のプログラミング言語を参照して記述されていない。本明細書に記述されるように、本発明の教示を実装するために、様々なプログラミング言語が使用され得ることが理解される。
【００１４】
図１は、一実施形態による、例示的なモジュラ半導体クラスタツールのブロック図を示す。４つのリニアウエハドライブ１１１ａ〜１１１ｄおよびＥＦＥＭ１１５は、スロット弁１２２ａ〜１２２ｅを介して、ウエハ移送ステーション１０１に接続される。各リニアウエハドライブ１１１ａ〜１１１ｄはまた、スロット弁１２３を介して、プロセッシングモジュール１１２に接続される。一実施形態に従って、リニアウエハドライバは、各プロセスモジュールに対して専用とされる。リニアウエハドライブ１１１は、接続されたプロセッシングモジュール１１２およびウエハ移送ステーション１０１の外部にあり、かつこれらから隔離されている。プロセッシングモジュール１１２は、例えばエッチング、物理的蒸着、化学的蒸着、急速熱処理、および洗浄など、ウエハを処理するために利用される。ＥＦＥＭ１１５は、ウエハのセットをロードし、それをスロット弁１２２ｅを介してウエハ移送ステーション１０１の中に移送する。ウエハのセットがウエハ移送ステーション１０１の中にロードされた後に、スロット弁１２２ｅは閉じられ、ウエハ移送ステーション１０１のチャンバ内の空気は、所望の真空レベルに達するように、ポンプで排出される。ウエハ移送ステーション１０１の真空レベルとは異なる真空レベルにあるリニアウエハドライブ１１１のスロット弁１２２は、真空レベルが特定のレベルに達するまで、閉じられたままである。別の実施形態に従って、プロセッシングモジュール１２２は、異なる真空レベル、処理回数、および処理順序を必要とし得る。一旦、所望の真空レベルに達すると、１つ以上のスロット弁１２２が開かれて、１つ以上のリニアウエハドライブ１１１ａ〜１１１ｄの中にウエハを移送する。特定の状況のもとで、ウエハ処理の性質に依存してクロス汚染問題が生じるときには、ただ１つのリニアウエハドライブが開かれて、ウエハ移送ステーション１０１にアクセスする。ウエハはその後に、プロセッシングモジュールおよびリニアウエハドライブの真空レベルが整合した後に、１つ以上のプロセッシングモジュール１１２ａ〜１１２ｄに移送される。他の環境条件、例えば温度、湿度、およびダスト濃度も満たされ得る。
【００１５】
一旦、ウエハの移送動作が実行されると、スロット弁１２２および１２３は閉じられて、プロセッシングモジュール１１２の動作を開始する。プロセッシングモジュール１１２が動作している間、リニアウエハドライブ１１１は、次の処理に対して準備し得るか、またはウエハ移送ステーション１０１に向かって伸びて、他のウエハをロード／アンロードし得る。
【００１６】
一実施形態に従って、リニアウエハドライブ１１１、スロット弁１２２および１２３、ならびにウエハ移送ステーション１０１は、搬送モジュールコントローラ１３１によって制御され、その一方では、プロセッシングモジュール１１２およびＥＦＥＭ１１５の動作は、クラスタツールコントローラ１１６によって制御される。
【００１７】
一実施形態に従って、プロセッシングモジュール１１２ｂからリニアウエハドライブ１１１ｂへウエハ＃１を移送するコマンドが、クラスタツールコントローラ１１６によって開始される。コマンドが、ネットワーク１３３を介して、搬送モジュールコントローラ１３１に送達される。コマンドと関連付けられたモーション要求が生成され、搬送モジュールコントローラ１３１の入コマンド待ち行列の中に置かれる。各入コマンドはコマンド待ち行列に格納され、その重大度および緊急度に依存して、優先順位がつけられる。コマンドの優先順位はまた、クラスタツールの現在の状態に依存し、例えば、プロセッシングモジュール１１２ｂおよびリニアウエハドライブ１１１ｂの真空レベルが等しくない場合には、真空制御コマンドがモーション要求の前に挿入されて、２つの真空チャンバ間での安全なウエハ移送を保証する。真空レベルがクロスチェックされた場合においても、モーションコマンドは、続行するか、または続行しないことがあり得る。例えば、リニアウエハドライブ１１１ｂまたはプロセッシングモジュール１１２ｂの真空センサに機能不良が生じることがあり得には、この場合には、モーション要求は結局時間切れとなり、システムエラーが掲示されて、さらなる動作を止め、そしてオペレータに警告する。エラーが回復可能であると特定された場合には、安全チェックが実行され、搬送モジュールコントローラ１３１は、人の干渉なしでエラーを回復しようと試みる。システムエラーの重大度に依存して、次のモーションコマンドが実行されるか、または実行されないことがあり得る。一実施形態に従って、システム状態が、向上した安全手段のために、搬送モジュールコントローラ１３１のモーションコマンドからの別個のスレッドでチェックされる。モーション要求が実行された後に、状態は更新され、搬送モジュールコントローラ１３１からクラスタツールコントローラ１１６へ中継される。
【００１８】
一実施形態に従って、ネットワーク１３３は、システム１００のコンポーネント、すなわち機器コントローラ１２１、搬送モジュールコントローラ１３１、ＥＦＥＭ１１５、およびクラスタツールコントローラ１１６を接続するイーサネット（登録商標）ネットワークである。別の実施形態に従って、ネットワーク１３３は、分散型ネットワーク、各ネットワークコンポーネント間の通信を可能にするバスネットワークである。例えば、ネットワーク１３３は、イーサネット（登録商標）ベースのネットワークなどであり、これは、ネットワークスイッチを使用することによって、ネットワークコンポーネントを接続する。かかるパケットベースのネットワークにおいては、各ネットワークコンポーネントは、指示子とコマンドパケットを送受信するノードとして構成される。指示子が、受信ノードのネットワークノードＩＤと整合するとき、コマンドは傍受され、そして処理される。指示子が見当らないか、またはパケット内のコマンドが不明の場合には、エラーがネットワークに掲示される。
【００１９】
一実施形態に従って、搬送モジュールコントローラ１３１はブラウザ１３２を作動させて、システムのオペレータと対話式に通信する。ブラウザ１３２は、システム１００のオペレータが、必要な場合には、システムの状態を構成し、モニタし、かつチェックするように、ユーザインターフェース（ＵＩ）を提示する。構成メニューは、リニアドライブの数；リニアドライブに接続されたプロセッシングモジュールのタイプ、Ｉ／Ｏのタイプおよび数；プロセッシングモジュールに対する環境上の拘束、エラーロギング能力；回転ドライブおよびリニアドライブの教示ポイント；モーションプロフィールの加速度、減速度および速度、を構成するために使用され得る。ＵＩはまた、システムコンポーネントおよびセンサの詳細な状態を提供する。
【００２０】
図１のクラスタツールシステム１００は、中央ロボットを必要としないモジュラであるので、ウエハ移送ステーション１０１およびリニアウエハドライブ１１１は、カスタムシステムを構成するためのビルディングブロックとして使用される。システムソフトウエアは、システムソフトウエアによって提供された構成ツールを使用して、システムの拡張または再構成を可能にする。回転ドライブおよびリニアドライブは、ウエハ移送ステーションおよびリニアウエハドライブの中で分離され、その結果として、モーション制御は、ピックアンドプレースコンフリクトを低減することによってより単純になる。さらに、本モジュラ設計は、複数のウエハ待ち行列を有する複数のリニアウエハドライブへ、したがって同時に複数のプロセッシングチャンバへのアクセスを可能にすることによって、システム１００のスループットを大きく増加させる。
【００２１】
本システムのモジュラ設計は、さらなる利点を提供する。現場でのアップグレードはより容易である。なぜならば、モジュールは、現場において、交換可能かつ再構成可能であるように設計されているからである。したがって、日常のメンテナンス、修理、またはアップグレードの間のシステムダウン時間は、より短くなる。
【００２２】
ドライブのモーションプロフィールおよび制御アルゴリズムは、安定性およびロバストネスを犠牲にすることなく、最速のスループットに対して最適化される。コアドライブは、ドライブメカニズム全体を設計し直すことなく交換され得、これは、モーション軸が共に結合されるＳＣＡＲＡロボットまたは任意の他のウエハ取り扱いロボットに対しては不可能である。
【００２３】
一実施形態に従って、リニアドライブ１１１は、隣接する処理の結果をテストし、さらなる分析のための統計データを収集するために、インサイチュ計測テスタを装着され得る。テスト結果は、収量管理システムにフィードバックされ、そこで障害または向上のパターンがモニタ、分析され、必要な場合には、結果は、システムパラメータを微調整して、プロセッシングモジュールの性能を向上させるために使用される。
【００２４】
図２は、一実施形態に従った、モジュラクラスタツールシステム１００の例示的な階層的アーキテクチャを示す。半導体工場自動化コントローラ２０１は、クラスタツールを集めたもの、ストッカー、無人搬送車、テスト機器および製造機器を含む製造工場における半導体機器の切れ目のない動作を担当する。半導体工場の自動化規格の大多数は、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｍｕｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＳＥＭＩ）によって発行されている。これらの規格は、ＳＥＭＩ  ＳＥＣＳ／ＧＥＭ規格として普通に知られている。
【００２５】
クラスタツールコントローラ１１６は、ウエハカセットをロード／アンロードする１つ以上のＥＦＥＭ１１５の動作、およびウエハをクラスタツールの中に入れる１つ以上の搬送モジュールコントローラ１３１の動作を担当する。ＥＦＥＭ１１５は、様々なプロセッシング機器およびバックエンドシステム、通常はウエハローディング／アンローディングステーションとインターフェースするように設計される。搬送モジュールコントローラ１３１は、モジュラクラスタツールシステム１００の１つ以上の機器コントローラ１２１の動作を制御する。一実施形態に従って、各機器コントローラ１２１は、ウエハ移送ステーション１０１またはリニアウエハドライブ１１１のいずれかを制御する。
【００２６】
本モジュラクラスタツールシステム１００は、新しいサブシステムとしてまたは既存のクラスタツールの交換品として、既存の製造工場の中に統合され得る。搬送モジュールコントローラ１３１は、クラスタツールコントローラ１１６からスケジューリングコマンドを受信し、そしてネットワーク１３３を介して接続された複数の機器コントローラ１２１にコマンドを配分する。機器コントローラ１２１の各々は、例えばウエハ移送ステーション１０１またはリニアウエハドライバ１１１のようなモジュラクラスタツールコンポーネントを制御する。同様な方法で、各機器コントローラ１２１の状態は、搬送モジュールコントローラ１３１にもどし報告される。搬送モジュールコントローラ１３１は、新しく到着したコマンドに照らして、それに接続された機器コントローラの状態を分析、処理し、そしてクラスタツールコントローラ１１６にまとめて報告する。例えば、未処理ウエハをプロセッシングモジュール１１２ａへ動かすコマンドが到着した場合には、搬送モジュールコントローラ１３１は、取り付けられたリニアウエハドライバ１１１ａの状態をチェックして、プロセッシングモジュール１１２ａが新しいウエハを処理する準備ができた状態にあることを保証する。スリット弁１２２ａおよび１２３ａの状態と、リニアウエハドライブ１１１ａの真空レベルとがクロスチェックされて、リニアウエハドライブ１１１ａがまた新しいウエハを受け入れる準備ができた状態にあるかどうかを調べる。コマンドが直ちに処理され得ない場合には、リニアウエハドライブ１１１ａの状態は、「進行中」として報告され、コマンドは、後での処理のために待ち行列に入れられる。コマンドを処理して状態を報告するための搬送モジュールコントローラ１３１の実際のソフトウエア実装は、本発明の範囲から逸脱することなく変化し得ることが留意される。搬送モジュールコントローラ１３１と、ＥＦＥＭ１１５およびプロセッシングモジュール１１２から報告された状態情報とを使用して、クラスタツールコントローラ１１６は、各個別のモジュラクラスタツールコンポーネントの動作を調べ、そしてシステムレベルからそれらを制御して、モジュラクラスタツールシステム１００の全体的性能を高める。
【００２７】
一実施形態に従って、搬送モジュールコントローラ１３１は、クラスタツールコントローラ１１６が従う工場自動化プロトコルと互換性を有する。新しいクラスタツールシステム１００を既存の製造工場の中に統合することは、搬送モジュールコントローラ１３１を構成することによって助長される。なぜならば、既存のクラスタツールコントローラ１１６と複数の機器コントローラ１２１との間の通信はすべて、搬送モジュールコントローラ１３１を通るからである。このようにして、各機器コントローラ１２１に存在するファームウエアおよび／またはソフトウエアは、クラスタツールコントローラ１１６と通信するために構成し直される必要はなく、クラスタツールコントローラ１１６の通信プロトコルは、製造工場毎にかつ／またはクライアント毎に変化し得る。
【００２８】
別の実施形態に従って、物理的な搬送モジュールコントローラ１３１は存在しない。その代わりに、搬送モジュールコントローラ１３１の機能性は、クラスタツールコントローラ１１６または個別機器コントローラ１２１のいずれかの中に含まれる。さらに別の実施形態に従って、搬送モジュールコントローラ１３１は、クライアントによって提供され、各機器コントローラ１２１は、ある程度、搬送モジュールコントローラ１３１と共に作動するための構成を必要とする。いずれの構成においても統合を容易にするために、搬送モジュールコントローラ１３１のファームウエア（またはソフトウエア）は、機器コントローラ１２１またはクラスタツールコントローラ１１６のファームウエア（またはソフトウエア）と容易に統合され得るフォーマットで提供され得る。例えば、搬送モジュールコントローラ１３１または機器コントローラ１２１のソフトウエアは、マイクロソフトウインドウズアプリケーションである。搬送モジュールコントローラ１３１がない場合、搬送モジュールコントローラ１３１のファームウエアの一部分またはその全部が、余分のモジュールとして、機器コントローラ１２１の中にロードされる。あるいは、搬送モジュールコントローラ１３１のファームウエアの一部分またはその全部が、クラスタツールコントローラ１１６の中にロードされ得る。
【００２９】
リニアウエハドライブ１１１は、プロセッシングモジュール１１２およびウエハ移送ステーション１０１とウエハを同時にやり取りし、それによってシステムのスループットを上げるために、二重の独立したリニアドライブを有する。一実施形態に従って、二重の独立したリニアドライブは、圧電モータである。別の実施形態に従って、二重の独立したリニアドライブは、設計の仕様に依存して、ＤＣリニアモータ、ステップモータ、などである。一部の用途に対しては、圧電超音波モータ（ＰＵＭ）としても公知である圧電モータが、他のリニアドライブメカニズムよりも有利である。なぜならば、デザインが単純であり、したがって軽量であり、フォームファクタは、コンパクトな設計の中に装着するために十分小さいからである。圧電モータは、高精度の制御を提供しながら、本質的に安定しており、したがってより単純ではあるがロバストなモーション制御スキームが採用され得る。圧電モータは、動いていないときには大きな摩擦力を有し、したがって圧電モータは、供給電圧が閾値電圧より低下すると、自然の機械的ブレーキとしての機能を含む。より単純な減速モーションプロフィールが、モーションサイクルの終端においてモーションを止めるために利用され得る。本実施形態は、特定のタイプのリニアドライブに限定されないことが理解される。
【００３０】
図３（ａ）は、一実施形態に従った、例示的なリニアウエハドライブ１１１のブロック図を示す。一実施形態に従って、リニアウエハドライブ１１１は、シャトルロック内に存在し得る。リニアウエハドライブ１１１は、チャンバ３０１を有し、チャンバ３０１は、上部延長３１０および下部延長３１１、Ｚドライブ３１２、回転ドライブ３１３ならびに真空隔離ユニット３１４を収納する。リニアドライブチャンバ３０１は、例えばプロセッシングモジュールまたはウエハ移送ステーションのような取り付けられたモジュールとの間で、スロット弁１２２および１２３を通してウエハ３０２をやり取りする間に、真空状態を提供する。上部延長３１０および下部延長３１１は、２つの独立した線型自由度を提供する。上部延長３１０および下部延長３１１は独立的に制御され、かつ作動させられるので、リニアドライブ１１１は、ウエハ３０２ｂの位置および動作によって影響されることなくウエハ３０２ａを移送し得、この逆も同じである。それらは、Ｚドライブ３１２および回転ドライブ３１３のアセンブリの上に載せられ、これによって、１８０°の回転自由度のみならず、Ｚ方向の動きが提供される。取り付けられたモジュール上のウエハ３０２に対するインターフェースは、様々な高さに固定され得るので、Ｚドライブ３１２は、ウエハ３０２にアクセスするとき、二重の延長３１０および３１１の高さを調節することが必要とされる。一実施形態に従って、上部延長３１０および下部延長３１１は、腕を一方向にのみ延ばし、したがって、一側面からのみウエハにアクセスし得る。他方の側面でウエハにアクセスするときには、回転ドライブ３１３は、二重延長３１０および３１１を１８０度だけ回転させ、ウエハへのアクセスを提供する。一実施形態に従って、二重延長３１０および３１１は、ウエハ３０２に到達するために、取り付けられたモジュールとの間で、様々なストローク長さおよび／またはアクセス高さを必要とし得る。既に記述されたシステムの構成の間に、構成に依存するセットアップの微調節がなされる。例えば、モーションの経路における教示（またはインデックス）ポイント、臨界点は、リニアドライブ１１１のこの構成プロセスの間に、教示される必要がある。教示ポイントは通常、モーションの開始と終わりを画定するリニアストロークにおける終端点と、例えば旋回点、推移点のような正確な位置制御を必要とする複雑なモーションを画定、制御するための一部の中間点とを含む。機器コントローラ１２１は、一実施形態に従って、４つの軸までを、すなわち上部延長３１０、下部延長３１１、Ｚドライブ３１２および回転ドライブ３１３を制御し得る。リニアドライブチャンバ３０１は真空チャンバである。チャンバ３０１内の真空状態は、機器コントローラ１２１によって制御される真空隔離弁３１４によって制御される。
【００３１】
回転軸およびＺ軸は、機械的に互いから分離されているので、各軸に対するモーション制御は、回転ドライブとＺドライブの両方を組み合わせる従来のウエハ取り扱いロボットと比較して比較的単純である。一実施形態に従って、Ｚドライブ３１２および回転ドライブ３１３は、リニアドライブチャンバ３０１の外側に配置される。強磁性流体シールまたは任意の他のタイプのシールが、リニアドライブチャンバ３０１を大気圧ならびに取り付けられたプロセッシングモジュール１１２およびウエハ移送ステーション１０１から隔離するために、Ｚドライブ３１２の垂直軸の周りに使用され得る。Ｚドライブ３１２および回転ドライブ３１３をリニアドライブチャンバ３０１の外側に配置することは、リニアドライブチャンバ３０１がより小さくなり、その結果として、チャンバ３０１の圧力を調整する時間が短縮され、かつより少ない粒子がチャンバ内で生成される、など多くの点で有利である。リニアドライブチャンバ３０１の寸法は低減されるので、リニアウエハドライブ１１１を構築する費用の面で、利点が達成される。
【００３２】
図３（ｂ）は、一実施形態による、例示的なリニアウエハドライブを示す。二重ウエハ延長３１０および３１１は、リニアドライブチャンバ３０１の内側に位置し、その一方で、Ｚドライブ３１２および回転ドライブ３１３は、上に論議された理由のために、リニアドライブチャンバ３０１の外側に配置される。リニアドライブチャンバ３０１は、リニアドライブチャンバ３０１の内側へのアクセスを容易にするために、チャンバカバー３２０によってシールされた開口部を上側に有する。上側開口部は、リニアドライブチャンバ３０１に対する真空シールを閉じるために、蓋（図示されず）によって覆われる。
【００３３】
図４は、一実施形態による、例示的な単一のリニアドライブの概略図である。リニアドライブ１１１の上部延長３１０および下部延長３１１は、単一のリニアドライブ４００を利用し得るが、これに限定されない。単一のリニアドライブ４００は連接型メカニズムであり、それによって、エンドエフェクタステージ４１１のモーションは、中間ステージ４１０のモーションの２倍に増幅される。増幅は、２つのプーリ４２４と４２５との間に張られたベルト４２０を介して、中間ステージ４１０を動かすことによって達成される。この連接運動設計は、それぞれＸおよびＲ座標で表される中間ステージ４１０およびエンドエフェクタステージ４１１のモーション間で、１：２の比率を保証する。一実施形態に従って、中間ステージ４１０は、マグネットトラック４２１およびモータコイル４２２で表されるリニアモータによって駆動される。リニアモータは、中間ステージ４１０の上に載せられ、したがってそれと共に動く。中間ステージ４１０は、メインリニアベアリング４０１により、テーブルプレート４２３の上を滑るように動く。二次リニアベアリング４０２は、エンドエフェクタステージ４１１に連接モーションを与え、エンドエフェクタステージ４１１は、二次ベアリングレールに乗る２つのベアリングブロックのセットに取り付けられる。リニアエンコーダ（図示されず）が、モーション制御に対する位置フィードバックを提供するために、中間ステージ４１０に取り付けられる。補助エンコーダが、より高い分解能の適用のために、エンドエフェクタステージ４１１に取り付けられ得る。
【００３４】
一実施形態に従って、ウエハ移送ステーション１０１は、ロードロックとして、またウエハバッファとして機能する。ウエハ移送ステーション１０１は、複数のウエハを同時に保持し、複数のリニアウエハドライブ１１１および／または別のウエハ移送ステーションとやり取りする。図５（ａ）および図５（ｂ）は、一実施形態に従って、例示的なウエハ移送ステーションを示す。例示的なウエハ移送ステーション１０１は、４つのリニアウエハドライブ１１１および１つのＥＦＥＭとインターフェースするチャンバを有する。図示の目的のために、ウエハ移送ステーション１０１は、回転ドライブメカニズムの上に６つまでのウエハを保持する。６つのウエハは、ウエハトレイ５０１の２つの層の上に積み重ねられ、各ウエハトレイ５０１は、３つのウエハを保持し、その結果として、３つのウエハ、すなわちウエハ＃１、ウエハ＃２、およびウエハ＃３を含む上層だけが視認される。一実施形態に従って、システム構成および要件に依存して、より多くの層におけるより多くのウエハ（例えば、３つの層における４つのウエハトレイ）が考えられ得る。例えば、取り付けられたプロセッシングモジュール１１２の、リニアウエハドライブ１１１を介するウエハ移送ステーション１０１への処理時間は、最適のウエハの数およびウエハの層を決定する。処理時間が比較的長いときには、システムのスループットを上げるために、より多くのウエハおよび層が、ウエハ移送ステーション１０１内に積み重ねられ得、待ち行列に入れられ得る。ウエハ移送ステーション１０１はまた、４０１を介してＥＦＥＭとインターフェースし、ウエハカセットに格納されたウエハをロード、アンロードする。ウエハ移送ステーション１０１はまた、複数のスロット弁１２２と、真空隔離弁５１１とを含み、チャンバの真空レベルを制御する。
【００３５】
ウエハ移送ステーション１０１は、Ｚドライブおよび回転ドライブ（両方とも図示されず）を含み、回転自由度とＺ方向とにおいて、指標付きの位置決めを提供する。Ｚドライブおよび回転ドライブを使用して、ウエハ移送ステーション１０１は、それに取り付けられた任意のリニアウエハドライブ１１１とインターフェースするように各ウエハを配置し得る。一実施形態に従って、Ｚドライブおよび回転ドライブは、ウエハ移送ステーション１０１の外側に配置され、アセンブリを作るように結合される。強磁性流体シールまたは任意の他のタイプのシールが、ウエハ移送ステーション１０１のチャンバを大気圧および取り付けられたリニアウエハドライブ１１１から隔離するために、アセンブリの垂直軸の周りに使用され得る。Ｚドライブおよび回転ドライブをウエハ移送ステーション１０１の外側に配置することは、ウエハ移送ステーション１０１のチャンバが小さくなり、その結果として、チャンバの圧力を調整する時間が短縮される、およびより少ない粒子がチャンバ内で生成される、など多くの点で有利である。
【００３６】
ウエハ移送ステーション１０１の設計は、ＳＣＡＲＡロボットによって駆動される従来のウエハ移送メカニズムと比較して、システムのスループットを有意に向上させる。従来のウエハ移送ステーションは、１つ以上のＳＣＡＲＡロボットを装備し、ウエハをＥＦＥＭとやり取りする。ＳＣＡＲＡロボットは、一度にただ１つのウエハのみを移送し得るアームを有するので、クラスタツールのスループットは、クラスタツールの他の改善にも関わらず、かかる制限のために低迷したままである。これとは対照的に、ウエハ移送ステーション１０１は、リニアドライブおよび回転ドライブの独立した動作により、複数のリニアウエハドライブに同時にアクセスし得、それによって、クラスタツールのスループットを向上させ得る。
【００３７】
一実施形態に従って、ウエハ移送ステーション１０１は、複数のサブモジュール、すなわち、フレームアセンブリ５２１、チャンバアセンブリ５２２、回転メカニズム、ウエハハブアセンブリ、Ｎ２分配システム５２３、クリアドライエア（ｃｌｅａｒ  ｄｒｙ  ａｉｒ）（ＣＤＡ）分配システム、電力分配システム５１１、真空分配システム、および機器コントローラ１２１を含む制御システムからなる。
【００３８】
一実施形態に従って、フレームアセンブリは、設備インターフェース、ならびに他のサブモジュールのアセンブリを助長する構造的支持および取り付け機能を備える、溶接され粉体塗装された管状のスチールフレームからなる。真空チャンバは、ウエハを移送するために、半径方向の５つの位置においてトンネル形状を有する、機械加工されたアルミニウムブロックである。丸い耐圧カバーが、上部表面の開口部をシールし、内側のメカニズムへのサービスアクセスを提供する。さらに、回転メカニズム、感圧ユニット、および真空分配システムのために底部に開口部がある。チャンバの一側面には、２つのウエハ存在センサのための光フィードスルーポートがある。回転メカニズムおよびウエハハブアセンブリは、２層×３列アレイのウエハ格納場所を有するシータ回転バッファリングステーションを提供する。Ｎ２分配システムは、ウエハ移送ステーション１０１、および任意のリニアウエハドライブ１１１に対する専用の窒素通気ガスを提供する別個のマニホルドに通気するための、窒素ガスの制御された流れを提供し、これらは接続され得る。ＣＤＡ分配システムは、ウエハ移送ステーション１０１とリニアウエハドライブ１１１の両方において使用される空気制御式弁を操作するための、圧縮空気の供給および制御を提供する。電力分配システム５１１は、工場電気入力電圧（例えば、２０８ＶＡＣ、３８０ＶＡＣ）を、ウエハ移送ステーション１０１、リニアウエハドライブ１１１、およびクラスタツールの他の電気コンポーネントのために制御されたＤＣ電圧（例えば、１２ＶＤＣ、２４ＶＤＣ）に変換する。真空分配システムは、ウエハ移送ステーション１０１と、任意の接続されたリニアウエハドライブ１１１の両方に対する真空への制御されたアクセスを提供する。ウエハ移送ステーション１０１およびリニアウエハドライブ１１１への真空ラインは、最適な動作のため、およびクロスカップリングの回避のために、相互に隔離される。制御システムは、機器コントローラ１２１ｅおよび搬送モジュールコントローラ１３１からなり、それは、取り付けられたリニアウエハドライブ１１１を制御する他の機器コントローラの動作を制御する。
【００３９】
一実施形態に従って、ウエハ移送ステーション１０１は、四角形の形状である。しかしながら、ウエハ移送ステーションの構成は、かかる構成に限定されず、三角形、長方形、六角形の形状などが可能であり、本実施形態は限定されないことが理解される。
【００４０】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、一実施形態による、例示的な機器コントローラのブロック図を示す。一実施形態に従って、ウエハ移送ステーション１０１またはリニアウエハドライブ１１１を制御する機器コントローラ１２１は、コスト節約および向上した保全性のために、設計において同一である。機器コントローラ１２１は、構成ソフトウエアまたはＤＩＰスイッチによって容易に構成され得、所望のとおり機能し得る。
【００４１】
図６（ａ）は、例示的な機器コントローラ１２１を示し、例示的な機器コントローラ１２１は、シングルボードコンピュータ５０１と、Ｉ／Ｏインターフェースボード５０２と、モータインターフェース５０３とを含む。シングルボードコンピュータ５０１は、マイクロプロセッサと、メモリ５１０およびストレージ５１１に対するスロットとを含む。ストレージ５１１は、ＳＤカード、マイクロＳＤカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、メモリスティック、マイクロハードドライブ、または任意の他のタイプのストレージ媒体であり得る。ストレージ５１１は、ブートローダ、ブートアップで自動的に作動するリーンソフトウエアプログラム、ブートローダの別の画像、システムに特有のレシピ、プロプライエタリ（ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）システム構成データ、ライセンス、診断用のユーティリティ、または製造者もしくはシステムユーザによって提供されるユーザ側で編集可能なプログラムを格納し得る。元のブートローダが汚染されているか、または損傷を受けている場合には、ブートローダの別の画像は、工場リセットを提供する。Ｉ／Ｏインターフェースボード５０２は、数多くの通信プロトコルを介して、様々なタイプの入力デバイスおよび出力デバイスを接続する。例えば空気Ｉ／Ｏ５２０、アナログＩ／Ｏ５２１、およびデジタルＩ／Ｏ５２２のようなＩ／Ｏインターフェースがまた、シングルボードコンピュータ５０１で作動するメインプログラムによって制御される。例えばＩＥＥＥ１３９４ファイアワイア５２３、ＪＴＡＧ５２４、イーサネット（登録商標）５２５、ＲＳ２３２  ５２６、ＵＳＢ５２７、およびシリアルポート５２８のような様々な通信ポートが支持される。ＩＥＥＥ１１４９．１スタンダードとしても知られているＪＴＡＧ５２４は、機器コントローラ１２１のデバッギングおよび診断を実行するときには、特に有用である。機器コントローラ１２１は、一実施形態に従って、イーサネット（登録商標）５２５を介して搬送モジュールコントローラ１３１に接続する。キーボード／モニタインターフェース５２９は、開発サイクルの間にデバッギングするとき、および現場においてシステムを診断するときには、特に有用である。シングルボードコンピュータ５１０は、Ｉ／Ｏインターフェースボード５０２に接続して、Ｉ／Ｏおよび通信デバイスにアクセスするか、または、シングルボードコンピュータ５０１の設計次第では、内部構成によってＩ／Ｏおよび通信デバイスに直接的にアクセスし得る。モータインターフェースボード５０３は、機器コントローラ１２１に取り付けられた軸の４つまでを制御する。モータ５５０〜５５３は、内部エンコーダまたは外部エンコーダを装備され得る。モータ５５０〜５５３からのエンコーダ信号は、モータインターフェースボード５３１にフィードバックされ、次に、メインプログラムにフィードバックされて、モータのフィードバック制御を提供する。増幅器５４０は、充分なトルクを生成するために必要とされる電流をモータ５５０〜５５３に提供する。安全メカニズムが、モータインターフェースボードの中に統合され得るか、またはシングルボードコンピュータ５０１で作動するメイン制御プログラムによって制御���れる。
【００４２】
Ｉ／Ｏおよび通信ポート／デバイスの数のタイプが、例示の目的だけのために示され、したがって、機器コントローラ１２１の実際の設計は、設計次第で、これらのデバイスを含むか、または含まないことがあり得る。それでもなお、Ｉ／Ｏおよび通信デバイスのタイプならびに数は、構成可能である。
【００４３】
図６（ｂ）は、一実施形態に従った、別の例示的な機器コントローラ１２１を示す。シングルボードコンピュータ５０１は、モーションコントローラ５０２とインターフェースし、モーションコントローラ５０２は多くの機能、例えば、モータインターフェースボード５０３による多軸モーション制御と、Ｉ／Ｏインターリンク５０４およびＩ／Ｏインターフェース５０２を組み込む。開発コストの節約および設計の拡張性のために、モーションコントローラ５０２は、商業的に入手可能なモーションコントローラ、例えば、Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ、Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｌｉｎｃｏｌｎ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓによって製造されているＰＭＤプロディジィー（Ｐｒｏｄｉｇｙ）であり得る。
【００４４】
図７は、一実施形態に従って、モジュラクラスタツールシステム１００、８００または９００を構成するために使用される例示的なサブシステムまたはコンポーネントを示す。リニアウエハドライブ１１１およびウエハ搬送ステーション１０１は、ウエハを搬送するそれらの能力により、能動コンポーネントとしての特徴を有する。二重ウエハロードロック７０１およびマルチウエハバッファ７０２は、１つ以上の能動コンポーネントを接続するために使用される受動コンポーネントである。受動コンポーネントは、能動ウエハ搬送メカニズムを含まないことを特徴とするが、しかし、例えばロードロックまたはウエハバッファのような、ウエハ搬送メカニズムを必要としない機能を実行することができる。二重ウエハロードロック７０１は、構成においてリニアウエハドライブ１１１に類似するが、ウエハドライブメカニズムを有する能動コンポーネントに結合され、その結果として、ウエハは、二重ウエハロードロック７０１に出し入れされ得る。例えば図７に示されるサブシステムのような有限の数のサブシステムを使用して、モジュラクラスタツールシステムは、システムの要求および要件を満たすように容易に再構成され得る。
【００４５】
図８は、一実施形態に従った、１つよりも多くのコンポーネントを組み込む例示的なモジュラクラスタツールシステム８００を示す。ＦＯＵＰ８０３の中のウエハは、ＥＦＥＭ１１５を介してモジュラクラスタツールシステム８００の中にロードされる。ウエハはその後、マルチウエハバッファ７０２に入る前に、トラックロボット８０１を介して大気プロセスモジュール８０２へ搬送され、処理される。大気プロセスが、モジュラクラスタツールシステム８００に統合されていない場合には、トラックロボット８０１は、ウエハ移送ステーション１０１ａまたは１０１ｂによって置換され得る。マルチウエハバッファ７０２は、その中に複数のウエハを積み重ねるロードロックである。ウエハが、マルチウエハバッファ７０２の中に積み重ねられた後に、スリット弁８０４は閉じられ、マルチウエハバッファ７０２のチャンバは、所望の真空レベルにポンプダウンされる。所望の真空レベルに到達した後に、マルチウエハバッファ７０２は、スリット弁８０４ｂを開いて、ウエハを３つの隣接するリニアウエハドライブ１１１に移送する。隣接するリニアウエハドライブ１１１における真空レベルは、リニアウエハドライブ１１１とウエハプロセッシングモジュール１１２との間に位置するスリット弁８０５を開く前に、さらに制御され得る。
【００４６】
モジュラクラスタツールシステム８００は、従来のクラスタツールよりも有利である。なぜならば、複数のウエハの搬送が、複数のウエハドライブメカニズムによって分散されているからである。たとえ１つのリニアウエハドライブ１１１が故障した場合でも、他のリニアウエハドライブ１１１がなおも動作して、それに接続されたプロセッシングモジュール１１２へウエハを搬送する。これとは対照的に、中央ロボットが、クラスタツールシステムに入るウエハすべてを分配するために使用される場合には、中央ロボットの故障は、その中にあるウエハの搬送を完全に止める。さらに、クラスタツールシステムの中に統合されるプロセッシングモジュール１１２が多ければ多いほど、クラスタツールシステムのスループットは、不相応な影響を受ける。なぜならば、中央ロボットは、所与の時間に限られた数のウエハしか取り扱うことができないからである。これとは対照的に、モジュラクラスタツールシステム８００は、複数のリニアウエハドライブ１１１にウエハ搬送のロードを分散し、このようにして、スループットは、より多くのプロセッシングモジュールに比例して増加する。一実施形態において、各リニアウエハドライブ１１１は、各プロセッシングモジュール１１２に結合される。プロセッシングモジュール１１２の中へのウエハの搬送は、結合されたリニアウエハドライブ１１１に依存する。既に説明されたように、二重のリニアウエハドライブメカニズム３１０により、スループットはさらに増加する。モジュラクラスタツールシステム８００の例示的な構成は、複数のプロセッシングモジュール１１２の独立した動作を達成し、その結果として、システムの全体的なスループットを増加させる。例えば、リニアウエハドライブ１１１ｂが故障した場合には、ウエハは、プロセッシングモジュール１１２ｂにおいて処理され得ないが、なおも他のプロセッシングモジュール１１２ａおよび１１２ｃにおいて処理され得る。
【００４７】
図９は、一実施形態に従った、二重のウエハロードロックおよびリニアウエハドライブを組み込む例示的なモジュラクラスタツールシステム９００を示す。例示的なモジュラクラスタツールシステム９００は、１つ以上の能動コンポーネントに接続された受動コンポーネントの使用を示す。ＥＦＥＭの中のウエハ取り扱いロボット９０１、およびリニアウエハドライブ８０２は、各側面で二重ウエハロードロック７０１に接続される。ウエハは最初に、ウエハ取り扱いロボット９０１から二重ウエハロードロック７０１の中に搬送され、二重ウエハロードロック７０１のチャンバは、所望の真空レベルにポンプダウンされる。次に、二重ウエハロードロック７０１とリニアウエハドライブ１１１とを接続するスリット弁９０２が開き、リニアウエハドライブ１１１のリニア延長が、二重ウエハロードロック７０１の内側に到達し、ウエハを把持して、それをプロセッシングチャンバ１１２の中に搬送する。例えば二重ウエハロードロック７０１のようなモジュラクラスタツールシステム９００の受動コンポーネントは、その中にウエハドライブメカニズムを組み込まないが、しかし、例えばリニアウエハドライブ１１１またはウエハ取り扱いロボット９０１のような１つ以上の能動コンポーネントを接続するために有用である。
【００４８】
モジュラクラスタツールシステム９００は、半導体処理の開発のために使用され得る。通常の処理開発システムは、半導体生産ラインにおいて使用される本格的な半導体クラスタツールシステムを必要としない。その代わりに、図７に示されるような再構成可能なサブシステムが、プロセッサ開発業者の要求に応じて調整されたカスタム処理開発システムを構成するために使用され得る。再構成可能なサブシステムによってモジュラクラスタツールを構築し、そして要求に基いてモジュラクラスタツールを再構成することによって、半導体処理開発に対するコスト節約が期待される。
【００４９】
モジュラクラスタツールコンポーネントの様々な設計または構成が、本主題の範囲から逸脱することなく考えられ得ることが留意される。本方法およびシステムは、能動コンポーネントと受動コンポーネントの両方を含むモジュラクラスタツールコンポーネントを提供して、様々な構成および設計でモジュラクラスタツールを構築する。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図５ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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