(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひとつ以上のアームと、前記ひとつ以上のアームを駆動してワークピースをハンドリングするためのひとつ以上のアクチュエータとを有するロボットアセンブリ用クランプリストであって：
ａ）前記ひとつ以上のアームと枢動可能に結合されたリストハウジング；
ｂ）前記リストハウジングに結合され、相互に離間して取付けられた２つのクランプフィンガ；
ｃ）前記２つのクランプフィンガの間に接続され、前記ワークピースへ前記２つのクランプフィンガを互いに近づくように押付けるための単一の付勢部材；および
ｄ）レバー編成１０９；
を備え、
前記アームは、ワークピース保持部から遠い第１ストラット４４と、ワークピース保持部から近い第２ストラット４５と、から構成され、当該２つのストラットによりアームが伸張又は収縮し、前記第２ストラットは第２変換部材８２を有し、
前記レバー編成は、第１接触パッド１２２と第１変換部材１２５を有する第１レバー１２０、第２接触パッド１３５を有する第２レバー１３０、から構成され、前記第１レバーは第１クランプフィンガと、前記第２レバーは第２クランプフィンガとそれぞれ接続され、前記アームが伸張するとき、
前記第２ストラット４５の第２変換部材８２が、前記第１レバーの前記第１接触パッド１２２を押すことにより前記第１レバーを回動させ、
前記第１レバーの第１変換部材１２５が、前記第２レバーの第２接触パッド１３５を押すことにより前記第２レバーを回動させ、
前記第１レバー及び第２レバーの回動により、前記ワークピースが前記第１クランプフィンガと第２クランプフィンガから離れる、ロボット用クランプリスト。
【請求項２】
ロボットアームの遠端に結合されたワークピースハンドリング部材にワークピースを確保するためのクランプ機構において、
前記ワークピースハンドリング部材は、ワークピース受取り領域とその遠端にある保持部材とを有するハンドリングブレードを備え、前記クランプ機構は：
前記ワークピースの端に接触するようにされて位置決めされる２つのクランプフィンガ；
前記２つのクランプフィンガと前記保持部材との間に前記ワークピースをクランプするよう前記ワークピース受取り領域に前記ワークピースが位置決めされた時に、前記２つのクランプフィンガを互いに近づくように前記ワークピースに押付けるように成され、前記２つのクランプフィンガの間に結合される単一の付勢部材；および
レバー編成１０９；
を備え、
前記アームは、ワークピース保持部から遠い第１ストラット４４と、ワークピース保持部から近い第２ストラット４５と、から構成され、当該２つのストラットによりアームが伸張又は収縮し、前記第２ストラットは第２変換部材８２を有し、
前記レバー編成は、第１接触パッド１２２と第１変換部材１２５を有する第１レバー１２０、第２接触パッド１３５を有する第２レバー１３０、から構成され、前記第１レバーは第１クランプフィンガと、前記第２レバーは第２クランプフィンガとそれぞれ接続され、前記アームが伸張するとき、
前記第２ストラット４５の第２変換部材８２が、前記第１レバーの前記第１接触パッド１２２を押すことにより前記第１レバーを回動させ、
前記第１レバーの第１変換部材１２５が、前記第２レバーの第２接触パッド１３５を押すことにより前記第２レバーを回動させ、
前記第１レバー及び第２レバーの回動により、前記ワークピースが前記第１クランプフィンガと第２クランプフィンガから離れる、クランプ機構。
【請求項３】
ロボットアームアセンブリであって：
一対の「蛙足」型ロボットアームを備え、前記各アームはクランプリストを取付ける遠端を有し；
前記クランプリストは：
前記ロボットアームに枢動可能に結合されたリストハウジング；
前記リストハウジング内に配設された２つのクランプフィンガ；
前記２つのクランプフィンガを互いに近づくようにワークピースに押付けるようにされた前記２つのクランプフィンガの間に結合された単一の付勢部材；および
レバー編成１０９；
を備え、
前記アームは、ワークピース保持部から遠い第１ストラット４４と、ワークピース保持部から近い第２ストラット４５と、から構成され、当該２つのストラットによりアームが伸張又は収縮し、前記第２ストラットは第２変換部材８２を有し、
前記レバー編成は、第１接触パッド１２２と第１変換部材１２５を有する第１レバー１２０、第２接触パッド１３５を有する第２レバー１３０、から構成され、前記第１レバーは第１クランプフィンガと、前記第２レバーは第２クランプフィンガとそれぞれ接続され、前記アームが伸張するとき、
前記第２ストラット４５の第２変換部材８２が、前記第１レバーの前記第１接触パッド１２２を押すことにより前記第１レバーを回動させ、
前記第１レバーの第１変換部材１２５が、前記第２レバーの第２接触パッド１３５を押すことにより前記第２レバーを回動させ、
前記第1レバー及び第2レバーの回動により、前記ワークピースが前記第１クランプフィンガと  第２クランプフィンガから離れる、ロボットアームアセンブリ。
【請求項４】
ロボットであって：
第１軸の周りを回動可能な一対の第１ハブ部材；
前記ハブ部材の各々を駆動するための一対の磁気駆動部材；
それぞれが第１と第２のストラットを備え、前記第１ストラットが前記ハブ部材の一方に取付けられた、一対のロボットアーム；
前記各第２ストラット上に配設された変換部材；そして、
前記一対のロボットアームに枢着されたワークピースハンドリング部材；
を備え、
前記ワークピースハンドリング部材は：
２つのクランプフィンガ；
ワークピースへ前記２つのクランプフィンガを互いに近づくように押付けるようにされた前記２つのクランプフィンガの間に結合される単一の付勢部材；および
レバー編成１０９；
を備え、
前記アームは、ワークピース保持部から遠い第１ストラット４４と、ワークピース保持部から近い第２ストラット４５と、から構成され、当該２つのストラットによりアームが伸張又は収縮し、前記第２ストラットは第２変換部材８２を有し、
前記レバー編成は、第１接触パッド１２２と第１変換部材１２５を有する第１レバー１２０、第２接触パッド１３５を有する第２レバー１３０、から構成され、前記第１レバーは第１クランプフィンガと、前記第２レバーは第２クランプフィンガとそれぞれ接続され、前記アームが伸張するとき、
前記第２ストラット４５の第２変換部材８２が、前記第１レバーの前記第１接触パッド１２２を押すことにより前記第１レバーを回動させ、
前記第１レバーの第１変換部材１２５が、前記第２レバーの第２接触パッド１３５を押すことにより前記第２レバーを回動させ、
前記第１レバー及び第２レバーの回動により、前記ワークピースが前記第１クランプフィンガと第２クランプフィンガから離れる、ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークピースを機械式アームへ確保するクランプ機構に関する。より詳細には、本発明は、ロボットブレードが、回動するために少なくとも部分的に後退する時に、ブレードの前端にある保持部材へ半導体ウェハを偏寄させることによって、半導体ウェハをロボットブレードへ穏やかに確保するクランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最新の半導体処理システムは、高度に制御された処理環境から基板を取り外すことなく数種類の逐次処理ステップを行なうために、多数の処理チャンバを一緒に統合するクラスターツールを含んでいる。これらチャンバには、例えばデガスチャンバ、基板プレコンデショニングチャンバ、冷却チャンバ、移送（トランスファ）チャンバ、化学的気相成長チャンバ、物理蒸着チャンバ、エッチチャンバ等を含めることができる。特定のプロセスレシピおよびプロセスの流れを用いて特定の構造を製作するために、チャンバが運転される際の操作条件とパラメータと同様に、クラスターツール中のチャンバの組合せが選択される。
【０００３】
ひとたびクラスターツールが、特定の処理プロセスを行うためのチャンバと補助設備の必要なセットを使ってセットアップされると、クラスターツールは、一連のチャンバとプロセスステップに基板を通すことにより多数の基板を処理するのが普通である。プロセスレシピとシーケンスは、クラスターツールを通る各基板の処理を指示し、制御し、監視するマイクロプロセッサコントローラにプログラムされるのが普通である。一旦、１カセット分のウェハ全体がクラスターツールにより首尾よく処理されると、そのカセットは、さらに別のクラスターツール、またはケミカルメカニカルポリッシャのようなスタンドアローンへ、更なる処理のために送られることができる。
【０００４】
典型的なクラスターツールは、基板を一連の処理チャンバに通すことによりそれら基板を処理する。これらのシステムでは、ロボットが、基板を一連の処理チャンバへ通すために使用される。各処理チャンバは、一度に２枚のウェハを収容し処理できるように構成されている。この方法では、クラスターツールにおける基板のスループットが効果的に倍増する。各処理とハンドリングプロセスとに必要な時間は、単位時間当たりの基板のスループットへ直に影響を及ぼす。集積回路製造システムの正確な設計は複雑になり得るが、製品品質、作業コスト、または設備寿命に悪影響を与えること無く全体のスループットを最大するためにできるだけ速く各プロセスを行なうことは、ほとんどの場合に必ず利益をもたらす。
【０００５】
クラスターツールでの基板スループットは、移送チャンバ内に配置されるウェハハンドリングロボットの速度を増すことによって改良される。図１に示すように、磁気結合されたロボットは、磁気式クランプとウェハブレード間の「蛙足」型接続、つまりアームを備え、固定面内でのロボットブレードのラジアル方向と回動方向の両運動を提供する。半径方向と回動方向の運動は、クラスターツール内のひとつの場所から、別の場所へ、例えばひとつのチャンバから隣のチャンバへ基板を取上げ、移送し、配送するために、調整されたり組合わされる。
【０００６】
別の典型的なロボットを図２に示す。図２は、本発明の基板クランプ装置の実施の形態を備える従来の「極座標」ロボットを示す。図２に示すように、図１の「蛙足」型ロボットと同様、半径方向と回動方向の運動は、クラスターツール内のひとつの場所から、別の場所へ、例えばひとつのチャンバから隣のチャンバへ基板を取上げ、移送し、配送するために、調整されたり組合わされることができる。しかしながら、図１のロボットと異なり、図２に示すロボットはウェハ３０２の変換運動も提供できる。
【０００７】
ロボットの速度と加速度が増加するにつれて、各基板をハンドリングし、各基板を次の行先へ配送するのにかかる時間は減少する。しかし、速度に対する要望は、基板、つまりその上に形成された膜へ損傷を与える可能性とバランスを取るものでなければならない。ロボットが基板を余りに急激に移動させたり、あるいはウェハブレードを余りに速く回動させた場合、ウェハはブレードから滑り落ちてしまい、ウェハとチャンバの両方、またはロボットに損傷を与える可能性がある。さらにウェハブレード上でのウェハの摺動により微粒子汚染物質を発生し、それが基板上に着くと、ひとつ以上のダイを汚染し、基板のダイ歩留りを低下させてしまう。さらに、ウェハブレード上での基板の動きが基板のミスアラインメントを引き起こす可能性があり、その結果、不正確な処理や、後でチャンバ中の支持部材上へ基板を整列させる際に更なる粒子発生さえもたらすかもしれない。
【０００８】
ロボットブレードはウェハブレードの遠端にウェハブリッジを伴って作られ、このウェハブリッジは上方に延在して、ウェハがエッジを越えて滑り出さないように抑えている。しかしながら、ウェハブリッジはブレードの側面周辺までは延在しておらず、ブレード上でのウェハの横方向滑りをほんのわずかしか防止できない。その上、ウェハはブリッジに対して常に好ましく位置決めされるとは限らない。急激な移動や高速回動によりウェハがブリッジに投げつけられて、ウェハに損傷を与えたり、ウェハを、ブリッジから越えさせたりおよび／またはブレードから滑り落としたりする。
【０００９】
ウェハの底面とウェハブレードの上面との間には、ウェハの滑りに抗する特定量の摩擦が存在する。しかしながら、シリコンウェハの底面は非常に滑らかであり、通常はニッケルメッキされたアルミニウム、ステンレス鋼、またはセラミックでできたウェハブレードに対し低い摩擦係数を持つ。さらに、典型的なウェハは軽量なので、摩擦による抵抗は、ブレードが全後退位置にあっても、ロボットの高速回動中に与えられる遠心力に簡単に負けてしまう。しかし通常は、ロボットの回動数を決定する際に、この低い摩擦係数に依存するところが大きい。
【００１０】
本明細書中に援用される、１９９７年９月２２日提出の米国特許出願第０８／９３５、２９３号、発明の名称「基板クランプ装置」は、ロボットブレード上のウェハの滑り問題とウェハの移送速度を高める必要性について論じている。本出願は、移送中にブレード上の基板を保持するクランプ機構を記載する。しかし、本発明は、クランプフィンガを係合し、係合を解くための複雑なレバー／可撓システムに向けられる。
【００１１】
とりわけ、複数の、または単体の基板処理システムにおいて、高められた速度および加速度／減速度でウェハを移送できるロボットに対するニーズがある。より特定的には、１枚のウェハまたは一対のウェハを、ひとつのウェハブレードまたは一対のウェハブレード上で、速い回動と半径方向の動きをする間にウェハの滑りとウェハの損傷を防止するのに十分な力で確保できる、ロボット上のウェハクランプ機構に対するニーズがある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
一局面において、本発明は、ひとつ以上のアームと、アームを駆動してワークピースをハンドリングするためのひとつ以上のアクチュエータとを有するクランプリストに向けられ、クランプリストは：アームへ枢動可能に結合されるリストハウジング；リストハウジング内に配設される少なくともひとつのクランプフィンガ；および、少なくともひとつのクランプフィンガをワークピースへ付勢するための、少なくともひとつのクランプフィンガに結合される付勢部材；を備える。本発明のこの局面での独特な特徴は、変換部材がアームのうちの少なくともひとつに結合されることができ；そして接触パッドがクランプフィンガへ可動に接続されることができるという点である。さらに、クランプフィンガはクランプハウジングに枢着されることができ；そして接触パッドは、ロボットアームが所定伸張量に達した時に、ワークピースからクランプフィンガを遠ざけるべく移動させるようにして位置決めされることができる。さらにひとつのストップ部材がリストハウジングに取着されることができ、ワークピースからクランプフィンガが遠ざかる動きを制限するようにされて位置決めされる。その上さらに、付勢部材は一スプリングであってよく、また２つのクランプフィンガが相互に離間して取りつけられてもよく、そのスプリングがクランプフィンガに取着されてもよい。
【００１３】
別の局面において、変換部材がアームのうちの少なくともひとつに可動に結合されることができ；可撓部材が少なくともひとつのクランプフィンガへ可動に接続されることができ；接触パッドが可撓部材に結合されることができ、かつ少なくともひとつのクランプフィンガに係合するように、そしてロボットアームが所定伸張量に達した時、少なくともひとつのクランプフィンガをワークピースから遠ざけるべく移動させるようにして位置決めされることができる。さらに、２つのクランプフィンガが相互に離間して取り付けられることができ；可撓部材はクランプフィンガに取着されて、変換部材と接触パッドが係合するとクランプフィンガをワークピースから遠ざけるべく移動させるようにされることができる。さらにまた、レバーは、リストハウジングへ枢着されて、変換部材によりレバーが結合されると可撓部材の接触パッドと係合させるようにされて位置決めされることができる。
【００１４】
別の局面において、本発明は、ロボットアームの遠端に結合されたワークピースハンドリング部材へワークピースを確保するためのクランプ機構に向けられ、このワークピースハンドリング部材は、ワークピース受取り領域と、その遠端にある保持部材とを有するウェハハンドリングブレードを備え、この保持部材は、ワークピース端に接触するようになされて位置決めされる少なくともひとつのクランプフィンガと；少なくともひとつのクランプフィンガに結合されて、ワークピースがワークピース受け取り領域上に位置決めされているとき、クランプフィンガをワークピースへ付勢して、クランプフィンガと保持部材との間にワークピースをクランプするように成された付勢部材と；を備える。本発明のこの局面の特徴は、ワークピースハンドリング部材とロボットアームとが伸張されるとき、ワークピースから遠ざかるようにクランプフィンガを移動させるようにされる、クランプフィンガに結合されたレバー編成を、クランプ機構が備えることができるという点である。本発明のこの局面の別の特徴は、レバー編成は、ロボットアームとワークピースハンドリング部材との間の相対的角回動によって係合されるようにできること；クランプフィンガがワークピースハンドリング部材に枢着され得ること；そして、ロボットアームが所定伸張量に達した時に、変換部材はクランプフィンガに係合して、クランプフィンガをワークピースから遠ざけるべく移動させるようにして位置決めされるロボットアームへ取着され得ることである。本発明のこの局面におけるさらに別の特徴は、レバー編成がさらに：クランプフィンへ可動接続される可撓部材と；変換部材との選択的な結合のために可撓部材に結合され、ロボットアームが所定伸張量に達した時、クランプフィンガと係合して少なくともひとつのクランプフィンガをワークピースから遠ざけるべく移動させるように位置決めされる接触パッド；を備え得る点である。本発明のこの局面のさらに別の特徴は、レバー編成がさらに、ワークピースハンドリング部材に枢着されたレバーを備え得る点である。レバーは端部を持つことができ；接触パッドは、変換部材との選択的係合のために端部近傍でレバーに結合されることができ；そして可撓部材の接触パッドは、レバーとの選択的係合のために位置決めされることができ、それにより、変換部材によるレバーの係合は、ロボットアームが所定伸張量に達した時に、クランプフィンガをワークピースから遠ざけるべく移動させるよう、少なくともひとつのクランプフィンガの係合を生じさせる。さらに、２つのクランプフィンガが相互に離間して取りつけられてもよく；そして、可撓部材がクランプフィンガに取付けられて、変換部材が接触パッドに係合するとクランプフィンガを離れるように移動させる。さらにまた、ストップ部材がワークピースハンドリング部材に取着されて、クランプフィンガの少なくともひとつの、ワークピースから離れる動きを制限するようにされて位置決めされることができる。
【００１５】
さらに別の局面において、本発明はロボットアームアセンブリに向けられることができ、このロボットアームアセンブリは：一対の「蛙足」型ロボットアームであって、各アームが、クランプリストを取着された遠端を有し；ロボットアームへ駆動可能に結合されたリストハウジングを備えるクランプリスト；リストハウジング内に配設された少なくともひとつのクランプフィンガ；少なくともひとつのクランプフィンガに結合され、少なくともひとつのクランプフィンガをワークピースへ付勢する付勢部材；を備える。本発明のこの局面の特徴は、変換部材がロボットアームの遠端へ取着され得ること；そして、レバー編成が少なくともひとつのクランプフィンガに接続されて、ロボットアームが所定伸張量に達した時に、変換部材による係合のために、少なくともひとつのクランプフィンガがワークピースから遠ざかるように移動させるべく成されて位置決めされ得ることである。本発明のこの局面の別の特徴は、少なくともひとつのクランプフィンガがワークピースから離れる動きを制限するように、ストップ部材がリストハウジングに取着され得る点である。
【００１６】
さらに別の局面において、本発明はひとつのロボットに向けられることができる。このロボットは、第１軸の周りを回動可能な一対の第１ハブ部材；各ハブ部材を駆動するための一対の磁気駆動部材；一対のロボットアームであって、各ロボットアームが第１と第２のストラットを備え、第１ストラットは、ひとつのハブ部材に取り付けられ；第２ストラットのそれぞれに配設された変換部材；一対のロボットアームに枢着されたワークピースハンドリング部材であって、少なくともひとつのクランプフィンガを備え；ワークピースへ、少なくともひとつのクランプフィンガを押付けるように成された少なくともひとつのクランプフィンガに結合された付勢部材；取着されたアームアセンブリが所定伸張量に達した時に、変換部材による係合に応答して少なくともひとつのクランプフィンガを係合させるようにされて位置決めされるレバー編成；を備え、このレバー編成は、取着されたアームアセンブリが所定伸張量に達した時、ワークピースから少なくともひとつのクランプフィンガを引き離すように成される。本発明のこの局面の特徴は、付勢部材は少なくともひとつのスプリングであるという点である。本発明のこの局面の別の特徴は、レバーがリストハウジングへ枢着されることができ、ストップ部材がリストハウジングへ取着されて、ワークピースから離れる少なくともひとつのクランプフィンガの動きを制限するようにされて位置決めされ得る点である。本発明のこの局面の別の特徴は、第１と第２のアームの同方向回動を、２つの独立した運動の一方に変換でき、第１と第２のアームの反対方向回動を、２つの独立した運動の他方に変換できることである。
【００１７】
もうひとつの局面において、本発明はロボットアームアセンブリに向けられることができる。このロボットアームアセンブリは：一対の「蛙足」型ロボットアームであって、各アームがひとつのクランプリストを取着された遠端部を有し；ロボットアームへ枢動可能に結合されたリストハウジングを備えるクランプリスト；リストハウジングへ作動可能に接続された複数の対向クランプフィンガ；および、ワークピースへクランプフィンガを押付けるように成され、クランプフィンガに結合される付勢部材；を備える。本発明のこの局面の特徴は、対向クランプフィンガが、第１の近い方のクランプフィンガまたはクランプフィンガのセットと、第２の遠端にあるクランプフィンガまたはクランプフィンガのセットとを備え得る点である。本発明のこの局面の別の特徴は、共通リンクが、対向するクランプフィンガに取着されるか、さもなければ作動可能に接続されて、クランプフィンガに係合したり係合を解くことができるという点である。本発明のこの局面の別の特徴は、共通リンクが、ある長さのワイヤ、セグメントであるバネ鋼、または他の適切な部材でよい点である。
【００１８】
本発明の上記特徴、利点、および目的が達成される方法の詳細が理解されるように、上記で簡単に要約された本発明のより詳細を、付帯図面に図解する実施の形態を参照して説明する。
【００１９】
しかしながら、付帯図面は、本発明の代表的な実施の形態を単に図解するものであり、本発明の範囲を限定するものではないことに注意すべきである。なぜなら、本発明は他の同等で効果的な実施の形態を導くことができるからである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、ウェハをハンドリング用「極座標」ロボットアームの上面略図であり、後退位置でのロボットを示し、想像線により伸張位置でのロボットを示す。ロボット１０は、駆動部材２０へ強固に接続された第１ストラット４４を含む単体ロボットアーム４２を有する。ロボットアーム４２の第２ストラット４５は、エルボーピボット４６を介して第１ストラット４４へ駆動可能に接続され、リストピボット５０を介してワークピースハンドリング部材６０に接続される。ストラット４４と４５およびピボット４６と５０の構造は、ウェハハンドリング部材６０を駆動部材２０に接続する「極座標」ロボットアームを形成する。
【００２１】
「極座標」ロボットの基本動作は従来からのものである。第１ストラット４４は、２種類のモードのひとつで回動運動する。回動モードでは、駆動部材２０と第２ストラット４５と、ウェハハンドリング部材６０との間のリンクが係合を解かれることにより、ロボットアーム全体は、伸縮することなく第１ストラットの回動時に回動する。伸張モードにおいて、駆動部材２０と第２ストラット４５と、ウェハハンドリング部材６０の間のリンクは、例えば第１ストラット４４が時計方向に回動すると、第２ストラット４５は反時計方向に回動し、ウェハハンドリング部材６０は時計方向に回動する。それぞれのストラットが反対方向に回動することより、ロボット１０に対してウェハハンドリング部材６０を伸張させる。駆動部材２０が逆に回動すると、第１と第２のストラット４４、４５およびウェハハンドリング部材６０は反対方向に回動しウェハハンドリング部材６０を後退させる。
【００２２】
図２は、ウェハ３０２をタンデム処理するのに有用な実施例としての統合クラスターツール４００の概略線図を示す。ウェハ３０２はクラスターツール４００に導入されて、クラスターツールからロードロックチャンバ４０２を介して取り出される。一対のウェハハンドリングブレード６４を備えるロボット１０は、クラスターツール４００内に配置されて、基板をロードロックチャンバ４０２と様々な処理チャンバ４０４間を移送する。ロボットアーム４２は後退位置で図解されていて、ロボットアセンブリが移送チャンバ４０６内で自由に回動できるようになっている。図２のクラスターツールの特定な構成は単なる説明のためのものであり、図示のシステムは、２枚のウェハ３０２を同時に処理する能力がある。しかしながら、本発明は１枚のウェハ移送、即ち先に説明し図１に示す「極座標」ロボットのようなロボットアセンブリにも等しく適用できる。本発明の好ましい局面において、製造プロセスシーケンス、クラスターツール内の条件、およびロボット１０の動作を制御するために、マイクロプロセッサコントローラが設けられる。
【００２３】
図２はまた、後退位置にある「蛙足」型磁気結合ロボット１０を図解し、伸張の場合を想像線で示す。ロボット１０は、コンピュータ制御駆動モータへ磁気結合された２個の同心リングを備え、リングを共通軸の周りに回動させる。ロボット１０は一対のロボットアーム４２を含み、各アームは、第１磁気駆動部材２０へ剛体的に接続された第１ストラット４４を有する。ロボットアーム４２の第２ストラット４５は、エルボピボット４６により第１ストラット４４へ、リストピボット５０によりワークピースハンドリング部材６０へ、そして共通の剛性接続部材１９０へ、それぞれ枢動可能に接続される。ストラット４４と４５、およびピボット４６と５０の構造は、ウェハハンドリング部材６０を磁気駆動部材２０に接続する「蛙足」形状をしたロボットアーム４２を形成する。
【００２４】
磁気駆動部材２０が同方向に同角速度で回動する時、ロボット１０は、図の面に直角な回動軸ｚの周りを同方向に同角速度で回動する。磁気駆動部材２０が反対方向へ同角速度で回動する時、ウェハハンドリング部材６０の、伸張位置へまたは伸張位置からの直線半径方向運動を生ずる。両モータが同速度で同方向に回動するモードを用いて、隣接するチャンバとの間のウェハ交換に適する位置から、別のチャンバとの間のウェハ交換に適する位置までロボット１０を回動させることができる。両モータが同速度で反対方向に回動するモードを用いて、ウェハブレードを半径方向にチャンバのひとつへ伸ばして入れてから、そのチャンバからウェハブレードを引出すことができる。モータ回動のその他いくつかの組合せを用いて、ロボットがｘ軸周りを回動するとき、ウェハブレードを伸縮できる。ピボット５０のところで第２ストラット４５とワークピースハンドリング部材６０に取着された接続部材１９０は、２つのワークピースハンドリング部材６０間に延在していて、２つのワークピースハンドリング部材６０とロボットアーム４２とを接続する。接続部材１９０とワークピースハンドリング部材６０との組合せは、集合的にリスト８０と称する。支持体１９０に対する、ひとつのアームアセンブリ４２の動きは、他のアームアセンブリ４２により、接続支持体１９０の同期機構、例えば歯車やベルト機構を用いて対称的な動きとなる。
【００２５】
図３と４は下側カバープレートを部分的に取除いたワークピースハンドリング部材６０の第１の実施の形態の部分底面図を示し、「蛙足」型ロボットでの使用に適したクランプリスト８０の内部作動部品を図解する。図５と６はカバーのないワークピースハンドリング部材６０の第２の実施の形態の部分上面図を示し、「極座標」ロボットでの使用に適するクランプリスト８０の内部作動部品を図解する。図３と５は、伸張位置または開放位置にあるクランプフィンガ９０を示し、その位置でウェハハンドリング部材６０はいっぱいに伸張されるので、クランプフィンガ９０はウェハ３０２のローディングまたはアンローディングのために、ウェハ３０２から係合を解かれる。
【００２６】
各ワークピースハンドリング部材６０は、リストハウジング１９９、ウェハハンドリングブレード６４、およびクランプリスト８０を有する。リストハウジング１９９はワークピースハンドリング部材６０の内部運動部品をカバーする上側カバープレートと下側カバープレートを含んでもよい。ハウジング１９９は実質的に剛体であり、ワークピースハンドリング部材６０の構成部品を保護するように成されている。ハンドリングブレード６４は、その一体部品としてのリストハウジング１９９の前端から延在し、その上でウェハ３０２を受取るように成されている。ブリッジ、つまり保持用部材７０（図１と２に示す）は、ウェハハンドリングブレード６４の遠端でリストハウジング１９９と反対側にウェハブレード端から上方に延長して、ブレード上に置かれたウェハ３０２を支持するために使われる。図１７と１８を参照して、後で検討する代替案はワークピースハンドリング部材６０の遠端に第２セットのクランプフィンガを備えている。
【００２７】
ワークピースハンドリング部材６０のクランプリスト８０は、レバー編成１０９、付勢部材１１４、および一対のクランプフィンガ９０とから構成される。付勢部材１１４は一対のクランプフィンガ９０の間に接続された一本のスプリングであることが好ましい。
【００２８】
対のクランプフィンガ９０は、好ましくは、リストハウジング１９９内へ相互に間隔をあけて枢着され、配設される。２個のクランプフィンガ９０は、好ましくは、付勢部材１１４によって一緒に結合されて、クランプフィンガ９０を略ワークピース即ちウェハ３０２に向く方向へ偏寄する。クランプフィンガ９０は、クランプ機構がクランプ位置にある時、クランプフィンガ９０がウェハ３０２の端に係合するように選択される。クランプフィンガ９０の遠端は、好ましくは、処理された硬質耐磨耗性材料で形成された加工済み先端９４またはローラ９２を含んで、クランプフィンガ９０とウェハ３０２との間の摩擦を最小にし、それによって微粒子発生を最少にする。さらに先端可撓性部材９３は、クランプフィンガ９０の遠端近傍に備えられて、クランプフィンガ９０がウェハ３０２を把持する時、クランプフィンガ９０の力に起因する衝撃を吸収して微粒子発生をさらに少なくし、および／または、クランプフィンガ９０とウェハ３０２間の追加クランプ力を維持する。図１５と１６に示すように、注目されることは、単一のクランプフィンガ９０が、ウェハ３０２との係合のために、複数のチップ端９４またはローラ９２も設けることができる点である。図１５と１６に示す実施の形態において、保持部材７０は、ウェハ３０２をブレード上に確保するために、ウェハハンドリングブレード６４の遠端近くの適当な位置に、ローラ９２またはチップ端９４と対向させて配置することができ、保持部材７０がウェハハンドリングブレード６４の遠端に配置できない場合は、代わりに、ローラ９２または先端９４とほぼ対向している限り、ウェハ３０２の外周に沿うどこに配置してもよい。図１６に示す実施の形態において、単体のクランプフィンガ９０は、クランプリスト８０へ摺動可能に取付けることもできる。
【００２９】
図３と４に示す特定の実施の形態において、レバーアセンブリつまりレバー編成１０９は一般に、対向端を持つ伸張レバーである第１レバー１２０を含む。第１レバー１２０の一端は第１クランプフィンガ９０に固定されるか、あるいは一体接続される。第１レバー１２０の固定端または一体化接続端１２１の反対側に、第１レバー１２０の接触端１２４が、それに関連付けられた比較的平坦な部分を持っていて、その平坦部が接触パッド１２２を画成する。変換部材１２５は、下記の第２レバー１３０の接触パッド１３５と係合するために第１レバー１２０に取着してもよい。図示されていないが、変換部材１２５は、第１レバー１２０の代わりに第２レバー１３０に接続されて第２レバー１３０の接触パッド１３５が第１レバー１２０と接続される第２接触パッドとすることができる点に注意すべきである。レバーアセンブリ、即ちレバー編成１０９は、接続端１３１で第２クランプフィンガ９０へ固定接続されるか一体接続される、伸張レバーであってもよい第２レバー１３０を含むことができ、これはその接続端１３１に対向する接触端１３２を有する。第１と第２のレバー１２０と１３０は角度関係をもって備えられ、第１と第２のクランプフィンガ９０に沿う同一面内でそれぞれ枢動するようにされる。第１レバー１２０の変換部材１２５は、第１レバー１２０とそれに固定された変換部材１２５が前方向に回動する時に、第２レバー１３０の接触端１３２に関連付けられた接触パッド１３５に接触して、その間の接触を保つように成されて位置決めされている。第２レバー１３０の接触パッド１３５と第１レバー１２０の変換部材１２５との間の摩擦と、それによって発生する微粒子を最少にするために、第１レバー１２０の変換部材１２５は好ましくは硬質耐磨耗性材料で形成され、自らへ回動可能に取着された接触ローラ１２６を含むのが好ましい。作動において、第１レバー１２０とそれに接続された変換部材１２５の枢動が、第２レバー１３０の枢動を行なわせる。ロボットアーム４２の第２ストラット４５に取着される変換部材８２は、第１レバー１２０の接触パッド１２２と選択的に係合し、第１クランプフィンガ９０を枢動させ、ロボットアームの所定伸張時にウェハ３０２から離す。
【００３０】
変換部材８２は、ワークピースハンドリング部材６０へ第２ストラット４５を接続するピボット５０近くで第２ストラット４５に固着された剛性長尺部材である。変換レバー８２は、第２ストラット４５から外方に、リストハウジング１９９内へ延在する。変換部材８２の先端へ回動可能に取付けられているのは、実質的な微粒子を発生することなく他の面に接触するように成されたローラ８４である。変換部材８２と接触パッド１２２との間の摩擦を最少にするために、ローラ８４は、硬質耐磨耗性材料で形成されるのが好ましい。変換部材８２は、その先端が回動してウェハ３０２とハンドリングブレード６４に向かって略前方へ移動するとともに、その先端が第１レバー１２０の接触パッド１２２に接触するように成されて位置決めされている。ロボットアーム４２が伸張することにより、変換部材８２の前方向への回動を生じさせる。
【００３１】
変換部材８２がロボットアームの所定伸張位置で第１レバー１２０の接触パッド１２２に係合すると、第１レバー１２０の変換部材１２５は同じように、第２レバー１３０の接触パッド１３５と係合して第２クランプフィンガ９０を、ロボットアームの所定伸張位置で枢動してウェハ３０２から離す。好ましくは、第１レバー１２０の変換部材１２５、第２レバー１３０の接触パッド１３５の輪郭、および第１と第２のクランプフィンガ９０の形状は、第１と第２の両クランプフィンガ９０の回動角がいつでも同じであるように選択する。
【００３２】
ここで、図５と６に示す実施の形態を参照すると、変換部材８２は、第２ストラット４５をワークピースハンドリング部材６０へ接続するピボット５０の近くで第２ストラット４５に固着される。変換部材８２に回動可能に取着されるのは、硬質微粒子を発生することなく他の面に接触するようになされたローラ８４である。ローラ８４は、例えばＰＥＥＫ（ポリエチルエーテルケトン）またはＴＵＦＳＡＭ（テフロン（登録商標）を含浸した電着塗装アルミニウム）のような硬質耐磨耗性材料で形成され、変換部材８２と接触パッド１２２の間の摩擦を最少にするのが好ましい。変換部材８２は、第２ストラット４５とそれに固定された変換部材８２とが、ウェハハンドリング部材６０の全伸張地点またはその付近で、ウェハハンドリング部材６０に対して回動する時、第１レバー１２０の接触パッド１２２に接触するように成されて位置決めされている。ロボットアーム４２の伸張は第１レバー１２０を回動させ、ロボットアームの所定伸張位置で第１クランプフィンガ９０を枢動してウェハ３０２から離す。
【００３３】
変換部材８２がロボットアームの所定伸張位置で第１レバー１２０の接触パッド１２２に係合すると、第１レバー１２０の変換部材１２５は同様に、第２レバー１３０の接触パッド１３５と係合することにより、ロボットアームの所定伸張位置で第２クランプフィンガ９０を枢動してウェハ３０２から離す。好ましくは第１レバー１２０の変換部材１２５、第２レバー１３０の接触パッド１３５の輪郭、および第１と第２のクランプフィンガ９０の形状は、第１と第２の両クランプフィンガ９０の回動角がいつも同じであるように選択する。
【００３４】
図３と４は、下側カバープレート２０２が取外された状態のクランプリスト８０の底面図であり、「蛙足」型ロボットのロボットアーム４２の伸張と後退の各位置におけるクランプリスト８０の作動を示す。同様に図５と６は、カバープレートがない状態のクランプリスト８０の上面図であり、「極座標」ロボットのロボットアーム４２の作動を伸張と後退の各場合について示す。図の比較は、完全伸張時にクランプがどのようにウェハを開放するかを示すのに効果的である。図４と６はリストアセンブリ６０を、それが回動位置にある時のように、ロボットのハブ上の完全後退位置で示す。クランプフィンガ９０は、クランプ位置でウェハ３０２の周囲に係合される。クランプフィンガ９０の係合はウェハ３０２をクランプするだけでなく、ブレード上にウェハを確実かつ正確に位置決めする。ウェハ３０２は正確に位置決めされるので、ハンドリングエラーはほとんど無く、ウェハの中心を探す高度な検知装置を使う必要はない。しかし、その類いの装置は依然として必要になろう。リスト８０が最も後退した時、変換部材８２とそれに係合する第１レバー１２０の接触パッド１２２との間の最短部の距離は最大になる。
【００３５】
図３と５は、チャンバ４０４（図２）の壁４１２内のウェハ移送スロット４１０を通って、クランプ機構が開放される点まで伸張したブレード６４とリスト８０を示す。処理チャンバ（図示せず）のリフトピンのような別の装置によってブレード６４の頂部からウェハが持ち上げられることを可能にする、クランプフィンガ９０のローラ９２とウェハの端部との間のギャップに注意すること。変換部材８２，１２５，レバー１２０、１３０、ストップ部材１５０、１５１（後に説明）、およびスプリングまたは他の付勢部材１１４の相対的位置に注意すると効果的である。この開放位置において、スプリングまたは他の付勢部材１１４が伸張される。スプリングまたは他の付勢部材１１４は、リストアセンブリ６０が、回動位置（図４と６）にある時のように、ロボットのハブ上の完全な後退位置にある時、ウェハ３０２を保持部材７０に係合させて確保するために、ウェハ３０２にほぼ向いた方向に、接触フィンガ９０を常時は偏寄する。しかしながら、変換部材８２の力は、レバー編成１０９と結合している時は、スプリングまたは他の付勢部材１１４の付勢力に逆らって作用することにより、ロボットアームの所定伸張位置で、クランプフィンガ９０をウェハ３０２から切り離す。
【００３６】
外部ストップ部材１５０は、上側カバープレート２００に取着された固定ストップを備え、第１と第２のクランプフィンガ９０の外向きの動きを制限する。ストップ部材１５０は所定位置を超えるクランプフィンガ９０が外向き運動を阻止するように位置決めされている。この位置は、ウェハ３０２を望ましく解放するために、ウェハ３０２から離れるクランプフィンガ９０の必要な行程量によって決定される。ある例では、ロボット１０は不整列のウェハ３０２を回収しなければならず、クランプ機構が、ウェハをハンドリングブレード６４上で把持する時にウェハを整列させるように働らく。従がって、不整列のウェハ３０２をハンドリングブレード６４上へ載置できるように、クランプフィンガ９０は十分に後退しなければならない。好ましい実施の形態では、外側ストップ部材１５０は、クランプフィンガ９０が０．１６インチまで後退できるように位置決めされていて、中心から０．０８０インチまでのウェハのミスアラインメントを受入れることができる。後退量は特定システムの公差を受入れるように調整でき、スプリングまたは他の付勢部材１１４から本来の寿命が得られるように、そして先端可撓部材９３が損傷を受けないように、ひとつの実施の形態では特定的に制限される。しかしながら後退量は、クランプアセンブリが使われる特定のシステムが指定する量にすることができる。同様に内部ストップ部材１５１が、第１と第２のクランプフィンガ９０の内向きの動きを制限するために備えられてもよい。内部ストップ部材１５１は、例えばレバー編成１０９がミスアラインメントを阻止するために、所定位置を超えてクランプフィンガ９０が内側に移動しないようにされて位置決めされる。
【００３７】
図７と８は、下側プレートを部分的に除去してクランプリスト８０の内部作動部品が見えるようにしたワークピースハンドリング部材６０の第３の実施の形態を示し、「蛙足」型ロボットに使用される。図９と１０は、ワークピースハンドリング部材６０のカバーのない「極座標」ロボットに使われるクランプリストの作動部品が見える状態を示す第４の実施の形態を示す。図７と９は、伸張位置つまり開放位置にあるクランプフィンガ９０を示し、この位置でウェハハンドリング部材６０はいっぱいに伸びるので、ウェハ３０２のローディングまたはアンローディングのために、クランプフィンガ９０はウェハ３０２との係合を解かれる。
【００３８】
図７から１０の実施の形態において、レバーアセンブリ、即ちレバー編成１０９は、一般に、対向端を有する長尺レバーである変換レバー２００を含む。変換レバー２００の枢動端はリストハウジング内に取り付けられて配設され、クランプフィンガ９０と同じ面で枢動するようにされる。変換レバー２００はさらに、接触パッド２２０を画成する比較的平坦な変換レバー関連部分を有する。変換部材２０８は下記可撓編成２４５の接触パッド２４０との結合用の変換レバー２００に取着してもよい。変換部材２０８は、例えばＰＥＥＫ（ポリエチルエーテルケトン）またはＴＵＦＳＡＭ（テフロン（登録商標）を含浸した電着塗装アルミニウム）のような、硬質耐磨耗性材料で形成されて、そこへ回動可能に取着された接触ローラ２１０を含むのが好ましい。
【００３９】
可撓編成２４５は、中央接触部２４２を備え、この中央接触部は、可撓セグメント２３０が固定接続される対向端を有し、対向端から可撓セグメント２３０がクランプフィンガ９０の遠端部まで延在して、そこへ固定接続される。
【００４０】
変換レバー２００の変換部材２０８は、変換レバー２００とそれに固定された変換部材２０８とが前進方向へ回動すると、可撓編成２４５の接触部２４２に関連付けられた接触パッド２４０と接触して、その間との接触を維持するようにされて位置決めされている。作動において、変換レバー２００とそれに接続された変換部材２０８の枢動により、可撓編成２４５の接続部２４２と、それに取着された可撓セグメント２３０の関係付けられた可撓部材が前進方向へ移動させられる。可撓セグメント２３０の前進により、それが取着されているクランプフィンガ９０の末端の内側への動きを行なわせ、クランプフィンガ９０の遠端が外側に移動してウェハ３０２から離れるようにするため、クランプフィンガ９０を枢動させる。ロボットアーム４２の第２ストラット４５に取着される変換部材８２は、第１レバー１２０の接触パッド１２２と選択的に係合するようにされて、第１クランプフィンガ９０を、ロボットアームの所定伸張位置で枢動してウェハ３０２から離す。
【００４１】
ここで、図７と８に示す実施の形態を参照すると、変換部材８２は、ワークピースハンドリング部材６０へ第２ストラット４５を接続するピボット５０近くで第２ストラット４５に固定して取着される剛性のある長尺部材である。変換部材８２は第２ストラット４５から外向きに延在してリストハウジング１９９内に至る。変換部材８２の遠端へ枢動可能に取着されているのは、硬質微粒子を発生すること無く他の面に接触するように成されたローラ８４である。ローラ８４は、例えばＰＥＥＫまたはＴＵＦＬＡＭ被覆アルミニウムのような硬質耐磨耗性材料で形成することが、変換部材８２と接触パッド１２２間の摩擦を最小にするために好ましい。変換部材８２は、その遠端が回動しほぼ前方に、即ちウェハ３０２とハンドリングブレード６４にほぼ向かって移動すると、その遠端が変換レバー２００の接触パッド２２０に接触するように成されて位置決めされている。ロボットアーム４２が伸びると、変換部材８２を前方へ回動させる。
【００４２】
変換部材８２が、変換レバー２００の接触パッド２２０とロボットの所定伸張位置で係合すると、変換レバー２００の変換部材２０８は同じように、接触部２４２の接触パッド２４０と係合して可撓編成をウェハ３０２に向かって前方に移動させ、それによってクランプフィンガ９０を枢動させ、ロボットアームの所定伸張位置でウェハ３０２から離れる。好ましくは、変換レバー２００の変換部材２０８、変換レバー２００の接触パッド２２０の輪郭、可撓編成２４５の接触パッド２４０の輪郭、およびクランプフィンガ９０の形状は、クランプフィンガ９０の回動角がいつも同じになるように選択される。
【００４３】
ここで、図９と１０に示す実施の形態を参照すると、変換部材８２は、第２ストラット４５をワークピースハンドリング部材６０に接続するピボット５０近くで第２ストラット４５へ固定して取着されている。ローラ８４は、硬質微粒子を発生させないように、他の面と接触するようになっている。ローラ８４は、変換部材８２と接触パッド１２２間の摩擦を最小にするために、例えばＰＥＥＫまたはＴＵＦＬＡＭ被覆したアルミニウムのような、硬質耐磨耗性材料でできているのが好ましい。変換部材８２は、第２ストラット４５とそれに固定された変換部材８２が、ウェハハンドリング部材６０の全伸張位置近くで、ウェハハンドリング部材６０に対して回動すると、第１レバー１２０の接触パッド１２２に接触するようにされて位置決めされる。ロボットアーム４２が伸びると、変換部材８２が回動させられる。
【００４４】
変換部材８２が第１の接触パッド１２２とロボットアームの所定伸張位置で係合すると、第１レバー１２０の変換部材１２５は同じように、第２レバーの接触パッド１３５と係合して、第２クランプフィンガ９０を枢動させ、ロボットアームの所定伸張位置でウェハ３０２から離す。好ましくは、第１レバー１２０の変換部材１２５、第２レバー１３０の接触パッド１３５の輪郭、および第１と第２のクランプフィンガ９０の形状は、それら両フィンガの回動角度がいつも同じであるように選択される。
【００４５】
図７と８は、クランプリスト８０の、下側カバープレート２０２を取外した状態の底面図であり、後退位置と伸張位置にある「蛙足」型ロボットのロボットアーム４２によるクランプリスト８０の動作をそれぞれ示す。同様に、図９と１０は、クランプリスト８０のカバープレートがない状態の上面図であり、後退位置と伸張位置にある「極座標」ロボットのロボットアーム４２によるクランプリスト４２の動作をそれぞれ示す。クランプ機構が全伸張位置でどのようにウェハを開放するかを示すには、図を比較するのが有効である。図８と１０は、リストアセンブリ６０が回動位置にある時のように、ロボットのハブ上の全伸張位置にあるリストアセンブリ６０を示す。クランプフィンガ９０は、クランプ位置でウェハ３０２の外周に係合されることに注意すること。クランプフィンガ９０の係合は単にウェハ３０２をクランプするだけでなく、ブレード６４上へウェハをいつも正確に位置決めする。ウェハ３０２は正確に位置決めされるので、ハンドリング誤差がもっと少なくなり、優れたウェハ中心検出装置を使う必要はないが、この類いの装置は依然として使うことになろう。また、リスト８０の後退時に、変換部材８２と変換レバー２００の係合用接触パッド間の最短距離が最大になることに注意すること。同様に、変換レバー２００の変換部材２０８と可撓編成２４５の係合用接触パッド２４０の最短距離が最大になる。
【００４６】
図７と９は、チャンバ４０４（図２）の壁４１２内のウェハ移送スロット４１０を通って、クランプ機構が開放される地点まで延ばされたブレード６４とリスト８０を示す。ウェハ３０２が、処理チャンバ（図示せず）のリフトピンのような別の装置によってブレード６４の頂部から持ち上げられるのを可能にする、ウェハ３０２の端部とクランプフィンガ９０との間の間隙に注意すること。変換部材８２と２０８、変換レバー２００、可撓編成２４５、可撓セグメント２３０、ストップ部材１５０、１５１、およびスプリングまたは他の付勢部材１１４、の相対位置に注意する。この開放位置で、スプリングまたは他の付勢部材１１４は伸ばされている。スプリングまたは他の付勢部材１１４は、接触フィンガ９０を、ほぼウェハ３０２の方向に偏寄して、リストアセンブリ６０が回動位置にある時（図８と１０）のように、ロボットのハブ上方の全後退位置にリストアセンブリ６０があるとき、ウェハ３０２と係合して保持部材７０に確保する。しかしながら、変換レバー２００と係合する際の変換部材８２の力と、可撓編成２４５と係合する際の変換レバー２００の合力は、スプリングまたは他の付勢部材１１４の付勢力に逆らって作用し、ロボットアームの所定伸張位置で、ウェハ３０２からクランプフィンガ９０の係合を解く。
【００４７】
外側ストップ部材１５０は、上側カバープレート２００に取着された固定ストップを備え、第１と第２のクランプフィンガ９０の外向きの動きを制限する。ストップ部材１５０は、クランプフィンガ９０が決められた位置を越えて外側に移動しないようになされて位置決めされている。この位置は、クランプフィンガ９０がウェハ３０２を要望通り開放するために必要なウェハ３０２からの移動量によって決定される。例えば、ロボット１０は不整列ウェハを回収しなければならない。クランプ機構は、このようなウェハ３０２をハンドリングブレード６４上に把持する時にウェハを整列させる働らきをする。従がって、クランプフィンガ９０は、ウェハハンドリングブレード６４上へ不整列ウェハ３０２が載せられるようにするのに十分なだけ後退されなければならない。好ましい実施の形態では、外側ストップ部材１５０は、クランプフィンガ９０が０．１６０インチまで後退できるように位置決めされていて、中心から０．０８０インチまでのウェハのミスアラインメントを修正できる。後退量は特定システムの公差を受入れるように調整でき、スプリングまたは他の付勢部材１１４から本来の寿命が得られるように、ひとつの実施の形態では、特定の制限がなされて先端可撓部材９３への損傷を阻止する。しかしながら後退量はクランプアセンブリが使われる特定のシステムが指定する量とすることができる。同様に、内部ストップ部材１５１が、第１と第２のクランプフィンガ９０の内向きの動きを制限するために備えられてよい。内部ストップ部材１５１は、例えばレバー編成１０９のミスアラインメントを阻止するために、予め決められた位置を越えるクランプフィンガ９０の内向きの動きを阻止するようになされて位置決めされる。
【００４８】
図１１と１２は、複数のウェハ支持部材７４を有するウェハブレード６４の上面図と側断面図である。ウェハ支持部材７４はウェハブレード６４に係合されるか、または一体形成され、ウェハブレード６４の上面がウェハ３０２の下面に接触しないように、ウェハブレード６４の上面より上へ十分な距離だけ延在するウェハ接触面７６を有する。このようにして、ウェハ支持部材７４は、ウェハ３０２の下面が接触したり擦られたりする程度を減らし、それによって微粒子発生および／またはウェハ損傷の可能性または程度を減らす。
【００４９】
ウェハ３０２はわずか３個のウェハ支持部材７４で支持できるであろうが、ウェハブレード６４は少なくとも４個の支持部材７４を備えるのが好ましい。またウェハ３０２がクランプされる時に、更なる安定性が与えられる場合であっても、上に受取られたウェハ３０２へ安定性を提供するために、ウェハ支持部材７４は実用的な範囲の距離分広がっていることが一般的には好ましい。好ましくは大きな半径の凸面を持つ複数の支持部材７４は、ウェハ３０２の下面との接触圧力を減らし、それによって微粒子発生の可能性をさらに減らすことになる。さらに、ロボットのブレードは、ウェハがブレードとエッジだけで接触するように傾斜を持たせることができることに注意されたい。これは、ウェハとブレードとの間の摩擦を減らす働らきをすることができ、それによってウェハを所定位置まで押すのに必要な力を減らす。
【００５０】
支持部材７４は任意の材料で製作してもよいが、一般的には、処理環境で腐食や侵食をせず、それによる微粒子を発生しない、そしてウェハ表面に損傷を与えない材料を選ぶのが望ましい。支持部材としての使用するに好ましい材料にはアルミナ、ブルーサファイヤ、ジルコニア、窒化ケイ素、およびシリコンカーバイドがある。支持部材７４はまた、セラミック、サファイヤ、またはダイアモンドを上に被覆堆積した機械加工金属で作ってもよい。
【００５１】
図１３Ａは、図９に示すウェハブレード６４とウェハ支持部材７４の部分拡大断面図である。図１３Ａの支持部材７４は、支持面７８内で回動可能なボールベアリングとして示される。このベアリングは回動も転がりもできるので部材７４とウェハ３０２間の摩擦の程度はさらに減らされるか解消されることができる。
【００５２】
図１３Ｂと１３Ｃは、図１３Ａに示す支持部材７４の代替、またはそれと組合せて使われる代替支持部材７４の部分断面図である。図１３Ｂの支持部材７４は、ブレード６４の穴内に堅固に受容されたポストと、ウェハ３０２と接触する上面７６を形成する半球状ボタンを備える。図１３Ｃの支持部材７４は、ブレードの穴内に堅固に確保されたボールつまり球であるので、上面７６はブレード６４の上面６６よりわずかに上まで延びている。図１３Ａ、１３Ｂ、および１３Ｃの各設計またはそれらと等価な設計は、単独かまたは組合わせて使用され、ウェハ３０２の支持を提供する。
【００５３】
作動方法
作動において、ロボット１０は、移送チャンバ４０６内で自らの軸周りを回動することにより、ウェハハンドリング部材６０と、移送チャンバ４０６に取着された様々なチャンバ４０４とを整列させる。チャンバ４０２と４０４とがひとたび整列されると、ロボットアーム４２は第１と第２のストラット４４と４５の相対回動によって伸張し、ウェハハンドリング部材６０とその上に置かれているウェハ３０２とを、チャンバ４０４中へ移送のために移動させる。ウェハ３０２の、チャンバ４０４との間でのより速い移動を促進するために、ウェハ３０２は、ウェハハンドリング部材６０上で、そこに留まっている時にクランプされる。このクランピングを促進するのに使われるクランプリスト８０は、以下のように作動する。以下の説明は、説明を容易にするために、それぞれ単体のロボットアーム４２、クランプリスト８０、およびワークピースハンドリングブレード６４を引用しているが、デュアルブレードは、各ブレードとも同じように作動していることが理解されるはずである。
【００５４】
ウェハハンドリング部材６０でウェハを移送中、スプリング、または他の付勢部材１１４がクランプフィンガ９０をクランプ位置に偏寄する。スプリングまたは他の付勢部材１１４に十分な力が加わった時だけ、クランプフィンガ９０は外向きに移動してウェハ３０２から離される。好ましい実施の形態では、スプリングまたは他の付勢部材１１４は、ウェハ上に約０．１４ポンド、すなわちウェハ質量の１．２倍のクランプ力を及ぼす。ウェハ３０２の寸法は実質的に一定であるので、クランプフィンガ９０のクランプ位置を変える必要はない。従がって、クランプリスト８０はクランプフィンガ９０の内向きと外向きの動きを制限する。各ウェハ３０２に関連する２つの接触フィンガ９０を接続する先に記載の装置を使って、クランプフィンガ９０の両方をひとつのロボットアーム４２の動きを使って後退させることができる。
【００５５】
従がって、スプリングまたは他の付勢部材１１４は、クランプフィンガ９０を内側へ、つまりウェハハンドリングブレード６４上のウェハ３０２と接触する位置へ偏寄させる。しかし、ウェハ３０２をウェハハンドリングブレード６４の上に載置し、そこからウェハ３０２を取外すためには、クランプ動作を解除してクランプフィンガ９０を後退しなければならない。ウェハ３０２がブレード６４上にある時間の大半は、ロボット１０がウェハ３０２を動かしている。ロボット移送の効率を最大にするには、ロボット１０が、ウェハ３０２をより速く動かすべく、より高い速度とより大きな加速度と減速度を利用することができるように、ウェハ３０２は、それがハンドリングブレード６４上にある間はできるだけ長くクランプされる。従がって、クランプ力は、ウェハハンドリングブレード６４とチャンバ４０４間のウェハの移送を達成するだけのために開放される。このようにして、クランプ力それ自体は、ロボットアーム４２がチャンバ４０４中に伸ばされて移送を完了するときにだけ開放される。
【００５６】
ロボットアーム４２がチャンバ４０４の中に伸びて、ロボット１０とチャンバ４０４との間の移送を完了すると、ストラット４４と４５は、ワークピースハンドリング部材６０に対して回動する。第２ストラット４８のこの回動により、それにしっかり固定されて取着された変換部材８２の相対回動が生ずる。変換部材８２は、第２ストラット４５が、ロボットアーム４２の所定伸張量へ変換される決められた回動量に達する時、変換部材８２の遠端に取着されたローラ８４は第１レバー１２０の接触パッド１２２と接触し、ロボットアームの継続する伸びとともに第１レバー１２０に枢動を行わせる。従がって、変換レバー８２は、ロボットアーム４２の伸張運動と、ストラット４４と４５の回動運動とを、第１レバー１２０の前方向回動へ変換する。第１レバー１２０の変換部材１２５は、その後第２レバー１３０の接触パッド１３５に係合し、それがまた第２レバー１３０を前方に偏寄して、第２レバー１３０の前方向回動を生ずる。第１のレバー１２０と第２のレバー１３０が前方に回動すると、両者は取着された接触フィンガ９０がウェハ３０２とハンドリングブレード６４から遠ざかるように動かす。次いで、ウェハ３０２をウェハハンドリングブレード６４から取外すことができる。ロボットアーム４２が引き続き交代すると、変換部材８２が第１レバー１２０との係合を解き、スプリングまたは他の付勢部材１１４が、クランプフィンガ９０をクランプ位置に戻して、クランプフィンガ９０がウェハハンドリングブレード６４上に載るウェハ３０２の端とに係合させ、それによって、ウェハ３０２を保持部材７０に押付ける。スプリングまたは他の付勢部材１１４は、このようにしてワークピースハンドリング部材６０をクランプ位置へ偏寄する。ウェハ３０２を、ハンドリングブレード６４に固定した保持部材７０へ偏寄することにより、クランプフィンガ９０は、ウェハ３０２がハンドリング部材６４の上に置かれる度にウェハ３０２を同じ位置へ整列させ、それによって装置の再現性を高める。
【００５７】
クランプフィンガ９０が後退する位置に到達する前は、ロボットの動きは遅くされ、ウェハハンドリングブレード６４上のウェハ３０２のどのような動きも回避する。しかし、クランプされているとき、ロボットの動きの速度、加速度、および減速度は、ロボットの運動ケイパビリティによってのみ制限される。
【００５８】
本発明の重要な設計上の考慮のひとつは、図２に示すような幾つかのクラスターツール４００において、処理チャンバ４０４とロードロックチャンバ４０２は、ロボット１０の軸xから同一の距離であってもよいか否かという点である。本発明はストップ部材１５０を使用することでこの差に対応する。スプリングまたは他の付勢部材１１４は、接触フィンガ９０を外向きに偏寄させ、決められた外側位置に達すると、接触フィンガ９０がストップ部材１５０に接触し、それにより、接触フィンガ９０のそれ以上の外方への移動するのを阻止する。特定の実施の形態において、レバー編成１０９は少なくともひとつの可撓部分を含んでもよく、それは図６〜７および図１３〜１４に示す実施の形態の可撓セグメント２３０を含んで、ロボットアーム４５のそれ以上の移動による「ロストモーション」を吸収するようにしてもよい。
【００５９】
クランプ機構がウェハ３０２を開放する正確な位置は、様々な構成要素の相対的サイズと位置決めに依存し、かつ決められるだろう。例えば、変換部材８２が第２ストラット４５にｃ取着される角度と接触パッド１２２の相対位置は、それらが相互に接触する相対位置を決定する。ストラット４４と４５の相対長さは、第２ストラット４５の、ワークピースハンドリング部材６０に対する相対回動量を決定する。クランプフィンガ９０は、第２ストラット４５とワークピースハンドリング部材６０間の相対角度で開放するので、ストラット４４と４５の長さは、ロボットアーム４２が伸張された時にだけ当該角度に到達するようにしなければならない。クランプフィンガ９０が後退する点に影響する他の要因には、スプリング１１４の張力と、第１レバー１２０、第２レバー１３０、および第２レバー１３０の接触パッド１３５の相対位置が含まれる。好ましい実施の形態では、これ等の構成要素は、ウェハハンドリングブレード６４が変換位置（例えば全伸張位置）の１〜３インチ以内にある時に、クランプフィンガ９０が後退するようになされる。
【００６０】
クランプフィンガ９０がウェハ３０２を係合する時、ウェハ３０２はフィンガ９０と保持部材７０との間にしっかり確保され、次いでクランフィンガ９０との係合によりウェハ３０２は保持部材７０に抗して移動するまで押すことになる。ウェハ３０２の底面がウェハ支持部材７４のウェハとの接触面による何らかの摩擦力に遭遇するのは、ウェハブレード６４に対するウェハ３０２のこの移動の間である。しかし、大きな面積にわたってウェハ３０２に接触する従来ブレードの支持部材と異なり、本発明の支持部材は、その間の接触と摩擦の程度を減らすか最少にし、それによってウェハ損傷や微粒子発生を減少または解消する。その結果、本発明のウェハ支持部材７４は、摩擦を提供するために依存されるのではなくて、ウェハ３０２に対する摩擦や損傷を減らすために依存されている。ブレード６４の移動中に、ウェハ３０２を所定位置で保持するのが、本発明のクランプ動作である。
【００６１】
ここで、図１７と１８を参照すると、本発明のいずれの実施の形態も、対向するクランプフィンガ９０、６９０、またはセットのクランプフィンガ９０、６９０を含むことができる点に気付くはずであり、それは、ウェハ３０２の対向する両側に配置された、中央の第1クランプフィンガのセット９０と、遠端の第2クランプフィンガのセット６９０を含むであろう。図１７と１８はカバープレートのないワークピースハンドリング部材６０の実施の形態の部分上面図を示し、クランプリスト８０内部の作動構成部品を図解する。図１７と１８に示す実施の形態は「蛙足」型ロボットでの使用に適するが、対向するクランプフィンガ９０と６９０のセットは、ここに記載の何れの他の実施の形態でも使うことができるであろうことに注意されたい。図１７は伸張位置、即ち開放位置のクランプフィンガ９０、６９０を示し、そこではウェハハンドリング部材６０はいっぱいに伸びているので、クランプフィンガ９０、６９０はローディングまたはアンローディングのためにウェハ３０２との係合が解かれる。
【００６２】
図１７と１８に示す実施の形態では、保持部材７０（図１と２に示す）は使われない。代わりに、ウェハ３０２は対向するクランプフィンガ９０、６９０によってどちらかの側で接触される。好ましくは、対向する．クランプフィンガ９０、６９０のセットは、長さのあるワイヤ、バネ鋼のセグメント、またはその他の適当な部材であってもよい共通リンクにより作動可能に接続される。
【００６３】
図１７と１８に示す実施の形態の作動において、ロボット１０は移送チャンバ４０６内で自らの軸の周りを回動することにより、ウェハハンドリング部材６０を、移送チャンバ４０６に取着された様々なチャンバ４０４と整列させる。一旦チャンバ４０２に４０４が整列されると、ロボットアーム４２が伸びて、第１と第２のストラット４４と４５の相対回動によって、ウェハハンドリング部材６０と、その上に載っているウェハ３０２とが、移送のためにチャンバ４０４に入る。チャンバ４０４との間でウェハ３０２のより速い移送を容易にするために、ウェハ３０２は、ウェハハンドリング部材６０上にあるとき、その上でクランプされる。このクランプ動作を促進するために使われるクランプリスト８０は以下のように作動する。以下の説明は、説明を簡単にするために、それぞれ単体のロボットアーム４２、クランプリスト８０、およびワークピースハンドリングブレード６４だけを引用しているが、デュアルブレードの動作は、各ブレードで同じように起こることが理解されるはずである。
【００６４】
ウェハハンドリング部材６０でのウェハの移送中、スプリングまたは他の付勢部材１１４は共通リンク部材９８を偏寄し、共通リンク部材がクランプフィンガ９０と６９０を、クランプ位置に偏寄する。スプリングまたは他の付勢部材１１４に十分な力がかけられた時のみ、取着されたクランプフィンガ９０、６９０が外側に動いてウェハ３０２から離れる。クランプフィンガ６９０は任意の個数をブレード６４の遠端に設けることができる。好ましくは、２個のクランプフィンガ６９０を使用して、それらがブレード６４に対して枢動することにより、そこに取着されたローラ６９２を、リンク部材９８の軸方向の動きに応じてウェハ３０２に向かって回動し、かつウェハから離れる。
【００６５】
ロボットアーム４２がチャンバ４０４内に伸びて、ロボット１０とチャンバとの間の移送が完了すると、ストラット４４と４５はワークピースハンドリング部材６０に対して回動する。第２ストラット４５のこの回動により、そこに固定されて取着された変換部材８２が相対的に回動させられる。第２ストラット４５が、ロボットアーム４２の与えられた伸張量へ変換する決められた回動量に達した時、変換部材８２の先端に取着されたローラ８４が第１レバー１２０の接触パッド１２２に接触し、ロボットアーム４２の引き続く伸張に伴って第１レバー１２０の枢動を生じさせるように、変換部材８２が位置決めされる。従がって、変換部材８２はロボットアーム４２の伸張運動とストラット４４と４５の回動運動とを、第１レバー１２０の後向きの回動運動に変換する。第１レバー１２０の変換部材１２５は、次いでリンク部材９８の接触パッド１３５に係合し、その接触部材はまた、またリンク部材９８を後方に偏寄する。リンク部材９８が後方に移動すると、作動可能に係合される接触フィンガ９０、６９０をウェハ３０２とハンドリングブレード６４から離れさせる。次いで、ウェハ３０２は、ウェハハンドリングブレード６４から外されてもよい。ロボットアーム４２の引き続く後退により、変換部材８２は第１レバー１２０との係合を解かれ、スプリングまたは他の付勢部材１１４がクランプフィンガ９０と６９０をクランプ位置に戻すことを可能にし、クランプフィンガ９０がウェハハンドリングブレード６４上に載っているウェハ３０２の端と係合させ、それによってウェハ３０２を保持部材７０へ押し付ける。
【００６６】
以上は本発明の好ましい実施の形態に関するが、本発明の他のまたは更なる実施の形態は、その基本範囲から離れることなく考慮されるだろうし、その範囲は特許請求の範囲により決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェハをハンドリング用「極座標」ロボットアームの上面略図であり、後退位置でのロボットを示し、想像線により伸張位置でのロボットを示す。
【図２】ウェハをハンドリング用「蛙足」型ロボットを有するクラスターツールの上面略図であり、後退位置でのロボットを示し、想像線により伸張位置でのロボットを示す。
【図３】下側カバープレートを一部除去した「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの底面図であり、全伸張位置近くにある本発明のレバー編成の第１の実施の形態を示す。
【図４】下側カバープレートを一部除去した「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの底面図であり、部分的に後退されてクランプされた位置における本発明のレバー編成の第１の実施の形態を示す。
【図５】カバープレートのない「極座標」ロボットのクランプ装置の上面図であり、全伸張位置近くにある本発明のレバー編成の第２の実施の形態を示す。
【図６】カバープレートのない「極座標」ロボットのクランプ装置の上面図であり、部分的に後退されてクランプされた位置における本発明のレバー編成の第２の実施の形態を示す。
【図７】下側カバープレートを一部取り外した「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの底面図であり、全伸張位置近くにある本発明のレバー編成の第３の実施の形態を示す。
【図８】下側カバープレートを一部取り外した「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの底面図であり、部分的に後退されてクランプされた位置における本発明のレバー編成の第３の実施の形態を示す。
【図９】カバープレートのない「極座標」ロボットのクランプリストの上面図であり、全伸張位置近くにおける本発明のレバー編成の第４の実施の形態を示す。
【図１０】カバープレートのない「極座標」式ロボットのクランプリストの上面図であり、部分的に後退されてクランプされた位置における本発明のレバー編成の第４の実施の形態を示す。
【図１１】複数のウェハ支持部材を有するウェハブレードの上面図と断面図である。
【図１２】複数のウェハ支持部材を有するウェハブレードの上面図と断面図である。
【図１３】図１３Ａは、図９に示すウェハブレードとウェハ支持部材の部分拡大断面図、図１３Ｂは、ウェハ支持部材の代わりに、またはそれと組合せて使用できる代替のウェハ支持部材の部分拡大断面図、図１３Ｃは、ウェハ支持部材の代わりに、またはそれと組合せて使用できる代替のウェハ支持部材の部分拡大断面図である。
【図１４】クランプフィンガ９０の実施の形態の部分図であり、ローラに代わる、機械加工された先端部を示す。
【図１５】ウェハハンドリング用「極座標」ロボットの上面略図であり、単体のクランプフィンガを使って、後退位置にあるロボットと、想像線による伸張位置にあるロボットを示す。
【図１６】カバープレートのない「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの上面図であり、単体のクランプフィンガを使った実施の形態を示す。
【図１７】カバープレートのない「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの上面図であり、ウェハの対向側面の対向するクランプフィンガのセットを用いて、ほぼ全伸張位置にある本発明のレバー編成の実施の形態を示す。
【図１８】カバープレートのない「蛙足」型ロボットのクランプリストアセンブリの上面図であり、ウェハの対向側面の対向するクランプフィンガのセットを用いて、部分的に後退されてクランプされた位置における本発明のレバー編成の実施の形態を示す。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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