(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体ウェハーを支持するカセットを搬入及び搬出するシステムであって、
装填開口部を有するフレームと、
前記フレームに設けられて展開位置と収納位置との間で移動自在であり、前記展開位置において、前記装填開口部に隣接した水平姿勢を取るとともに、前記カセットを受理すべく前記フレームから突出するプラットフォームと、
前記装填開口部を通る水平方向経路を開閉する前記装填開口部用の可動蓋と、
複数の半導体ウェハーを包含したカセットを離間した場所から搬送して、前記プラットフォームが水平姿勢をとっている場合に前記カセットを前記プラットフォームに提供するか、または前記プラットフォームから前記カセットを除去して前記プラットフォームから離間した位置まで前記カセットを搬送する搬送システムと、
下方収納位置と上方展開位置との間で前記プラットフォームを昇降移動させる昇降搬送機構と、を含み、
前記昇降搬送機構は、前記カセットが前記水平姿勢の位置にある際に前記カセットを前記装填開口部と連結させるために、前記カセットを前記搬送システムから持ち上げることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記搬入及び搬出するシステムは、受入れ領域を有する加工ツールに近接して配置され、前記フレームの前記装填開口部は、前記加工ツールの前記受入れ領域と連通していることを特徴とする請求項１記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項３】
前記プラットフォームが、シャトルステージと上面を有するカセット台とを含み、前記カセット台は、前記プラットフォームが水平姿勢となったときに前記カセットを上面上で受理し、前記装填開口部から離れた引込位置と前記装填開口部に隣接した前進位置との間の一平面で、カセットを載せた状態でシャトルステージ上に往復運動自在に載せられていることを特徴とする請求項１記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項４】
前記引込位置と前記前進位置との間で前記プラットフォームを動かす作動機構を含むことを特徴とする請求項２記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項５】
前記プラットフォームが、前記装填開口部から離れた収納下降位置と前記装填開口部に隣接した展開上昇位置との間で、前記フレームに沿って移動自在となっていることを特徴とする請求項１記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項６】
前記昇降移送装置機構が、
前記フレームに設けられ直立して平行に隔てられた一対の昇降スライドと、
前記フレーム上の一対の昇降スライドの中間部に設けられ長軸まわりに回転する直立駆動ねじと、
前記直立駆動ねじを回転させる駆動手段と、を含み、
前記プラットフォームは、前記直立駆動ねじと螺合せしめられた雌ねじを有するボアと昇降スライドを摺動可能に支持する一対の隔てられたボアとを有し、前記プラットフォームが、前記直立駆動ねじの一方向の回転で上昇せしめられ、前記直立駆動ねじの逆方向の回転によって下降せしめられることを特徴とする請求項１記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項７】
前記プラットフォームが、前記装填開口部に隣接した水平姿勢となる前記展開位置と前記フレームに対して折り畳まれた前記収納位置との間で前記フレームに沿って回転移動可能であることを特徴とする請求項１記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項８】
前記展開位置と前記収納位置との間で前記プラットフォームを動かす作動機構を含むことを特徴とする請求項７記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項９】
前記作動機構が、回転アクチュエータと、前記プラットフォームの回転軸から平行に隔てられている駆動軸まわりに前記回転アクチュエータによって駆動される駆動リンクと、両端部においてそれぞれ回動自在に結合されている結合リンクとを含み、前記結合リンクが、前記プラットフォームの回転軸から隔てられた位置で前記プラットフォームと結合され、前記駆動軸から隔てられた位置で前記駆動リンクと結合されていることを特徴とする請求項７記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項１０】
シャトルステージ上に設けられアクチュエータロッドを有するプラットフォームアクチュエータを含み、前記アクチュエータロッドが前記プラットフォームアクチュエータから離れた位置で前記プラットフォームに固定されており、前記プラットフォームアクチュエータが、前記装填開口部から離れた前記引込位置と前記装填開口部に隣接した前記前進位置との間で前記プラットフォームを動かすことを特徴とする請求項３記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１１】
前記蓋と結合されて第１及び第２の位置の間で前記蓋を動かすアームを含み、前記アームが、互いにある角度を持つ関係にある少なくとも２つの異なる方向に移動可能であり、前記アームの動きによって、前記蓋を前記少なくとも２つの異なる方向に動かすことを特徴とする請求項１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１２】
前記アームが、前記フレームと回転自在に結合されていることを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１３】
前記アームが、前記フレームと長軸方向に移動可能に結合されていることを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１４】
複数の方向のうちの第１の方向が、開口部から離れる水平で外向きの方向を含み、前記複数の方向のうちの第２の方向が、前記開口部に出入りする水平経路から離れる方向を含むことを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１５】
前記第２の方向が、下向きの方向であることを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１６】
前記アームと結合され前記アームを複数の方向のうちの第１の方向に動かす第１の駆動装置と、前記アームと結合され前記アームを複数の方向のうちの第２の方向に動かす第２の駆動装置と、を含むことを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１７】
駆動装置のうちの少なくとも１つが、回転運動駆動装置であることを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１８】
駆動装置のうちの少なくとも１つが、直線運動駆動装置であることを特徴とする請求項１１記載の搬入ポートモジュール。
【請求項１９】
複数の半導体ウェハーを支持するカセットを搬入及び搬出するシステムであって、
装填開口部を有するフレームと、
前記フレームに設けられて展開位置と収納位置との間で移動自在であり、離間した平行側面及び前記フレームから離間した前面を含み、前記展開位置において、前記装填開口部に近接して水平姿勢を取るとともに、前記カセットを受理すべく前記フレームから突出するプラットフォームと、
前記装填開口部を通る水平方向経路を開閉する前記装填開口部の可動蓋と、
複数の半導体ウェハーを内包するカセットを離れた位置から搬送して前記カセットを水平姿勢のときに前記プラットフォームに載せることができ、かつ前記カセットを前記プラットフォームから取り去り前記プラットフォームから遠方の位置に運ぶことができる搬送システムと、を含み、
前記搬送システムが、
誘導搬送機と、
複数の隔てられた位置でカセットを支持する支持部材と、を有し、前記支持部材は前記展開位置において前記複数の隔てられた位置の間で前記プラットフォームを受け入れ可能であり、前記カセットが前記支持部材から前記プラットフォームへ、または前記プラットフォームから前記支持部材へ選択的に搬送され得、前記支持部材が、前記プラットフォームの前記側面の間の間隔よりも大きい間隔で離間している一組の平行横向き突出昇降フォークを含み、前記支持部材が前記プラットフォームと水平方向に整列された場合に、前記昇降フォークが前記側面と同一の外延を有し、前記支持部材と前記プラットフォームとの間の前記カセットの前記搬送が可能となることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
前記搬送システムは、前記誘導搬送機に設けられ直立して平行に隔てられた一対のエレベータロッドをさらに含み、前記支持部材は、前記エレベータロッドに沿って垂直方向移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１９記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項２１】
前記支持部材が基部を有し、前記昇降フォークが前記基部から延出しており、前記昇降フォークが前記両側面と同じ位置となったとき、前記基部が前記プラットフォームの前面に隣接して位置することを特徴とする請求項２０記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項２２】
前記誘導搬送機が、前記エレベータロッドの上端どうしを結合するクロス部材と、
一対のエレベータロッドの中間部に位置して上端から下端まで伸びており長軸まわりに回転する直立駆動ねじと、
前記直立駆動ねじを回転させる駆動手段と、を含み、
前記直立駆動ねじは、下端が前記誘導搬送機に回転自在に設けられ、上端が前記クロス部材に回転自在に設けられており、前記支持部材が、前記直立駆動ねじと螺合せしめられた雌ねじを有するボアと、昇降スライドをそれぞれが摺動可能に支持する一対の隔てられたボアとを有し、前記直立駆動ねじの一方向の回転によって前記支持部材を上昇させることができ、かつ前記直立駆動ねじの逆方向の回転によって前記支持部材を下降させることができることを特徴とする請求項２０記載の搬入及び搬出するシステム。
【請求項２３】
複数の半導体を支持するカセットを搬入及び搬出する方法であって、
フレーム上に設けられたプラットフォームを展開位置と収納位置との間で動かすステップであって、前記プラットフォームが前記展開位置において装填開口部に隣接した水平姿勢を取るとともに、前記カセットを受理するべく前記フレームから突出しているステップと、
前記装填開口部を通る水平経路を開閉すべく前記装填開口部において可動蓋を選択的に動作させるステップと、
ある場合は、離れた位置から複数の半導体ウェハーを内包するカセットを搬送し、前記プラットフォームが前記水平姿勢を取るときに前記カセットを前記プラットフォームに供給するステップと、
別の場合は、前記プラットフォームから前記カセットを回収し、前記プラットフォームから離れた位置に前記カセットを搬送するステップと、
隔てられた複数の位置でカセットを支持し、それら複数の位置の間で前記展開位置にある前記プラットフォームを受け入れ得る支持部材を含む誘導搬送機を設けるステップと、
ある場合に、前記支持部材から前記プラットフォームへと前記カセットが搬送されるべく、前記プラットフォームに対して前記支持部材を下降せしめるステップと、
別の場合に、前記プラットフォームから前記支持部材へと前記カセットが搬送されるべく、前記プラットフォームに対して前記支持部材を上昇せしめるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記装填開口部から離れた引込位置と前記装填開口部に隣接した前進位置との間の平面上で前記プラットフォームを動かすステップを含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記装填開口部から離れた収納下降位置と前記装填開口部に隣接した展開上昇位置との間で前記プラットフォームを前記フレームに沿って上下に動かすステップを含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記装填開口部に隣接して配置される水平姿勢を取る展開位置と前記フレームに対して折り畳まれた収納位置との間で前記プラットフォームをフレームに沿って回転動作させるステップを含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、閉じることが可能な装填開口部を有する半導体加工装置用の搬入及び搬出ステーションに関する。この装填開口部からは、搬送コンテナに入れられたウェハー状又はディスク状の対象物が、開口部の蓋を外した後に搬入、搬出及び再搬入される、もしくは搬送コンテナが搬入又は搬出され得る。
【０００２】
【発明の背景】
半導体加工装置に材料を投入するために、マガジンコンテナのようないわゆるSMIFボックス（標準機械的インターフェース）を用いることが知られており、このボックスは、ウェハー装填材が貯蔵及び搬送される比較的小さな囲繞された空間を有する。このボックスは、囲繞部の開口機構もしくは１以上の作業ステーションを囲繞するハウジングに配置され、作業ステーションを塵から隔離する。このボックス及び開口機構は、互いに適合されある１つが他の上で同時に開放される複数の閉要素を有し、２つの閉要素とともにウェハー装填材をハウジング内に下ろす際に、この閉要素の外部に残留する塵粒子をそれぞれの要素間に封止する。このボックス自体は、ハウジング内に形成された開口部を囲繞する。
【０００３】
SMIF（標準機械的インターフェース）システムは、ウェハー上の塵粒子フラックスを大幅に減少させることで、粒子による汚れを低減するために考案された。この目的は、ウェハーの搬送、貯蔵及び加工中にウェハーを囲繞するガス状の媒体（空気や窒素など）が、ウェハーに比して本質的に静止しているように機械的に保証すること、及び周囲の外部環境からの粒子が、即座に内部のウェハーの環境に侵入しないよう保証することによって達せられる。
【０００４】
例えば、独国特許第4326309C1号による搬入搬出装置もしくは別の動作順序を有する装置は、搬送コンテナから装填材を取り出し、加工装置に置く。半導体ウェハーが加工された後、この装填材は搬送コンテナに再び戻される。
SMIFボックスの技術は、本質的により小型の半導体ウェハーに適したもので、通常よく用いられる技術である。半導体ウェハーの材料特性の面では、これらのSMIFボックス及び共に用いられるウェハー装填材は、半導体ウェハーの大きさが大きくなるに従って、搬送コンテナには不適となっていく。
【０００５】
装填材の機能を同時に実行する搬送コンテナは、このタイプの半導体ウェハー向けには既に知られている。半導体ウェハーを搬入、搬出及び再搬入する動作は、その半導体ウェハーの表面に対して平行な平面で個別に実施され、搬送コンテナは、搬入及び搬出平面のなす角度で伸長するコンテナカバーによって閉じられ得る。よって、SMIFボックスと比較して、このコンテナカバーは、下向きの方向ではなくむしろ横向きの方向に取り外し及び挿入される。
【０００６】
清浄さに関しては、搬送コンテナはある空間によって囲繞される必要が小さく、SMIF技術で用いられているもののような搬入及び搬出され得る装填材がないので、これらの搬送コンテナから半導体加工装置に材料を装填すること、及びかかる装置から搬送コンテナに材料を搬出することは、いくつかの問題点をもたらす。さらに、この問題点は、多数の搬送コンテナへの任意の搬入出が、ある環境下で保証されなければならず、コンテナ自体が、人間工学上好適な条件下で作業担当者によって供給及び取り外しをされなければならないために、悪化してしまう。
【０００７】
基板を貯蔵、搬送及び挿入する組合せは、EP542793B1号で知られている。この組合せでは、横方向の閉じ蓋を有するカセットが、搬入口の反対側に配置される。このカセットは、一塊の積み重ねられたカセットを載せた持ち上げ板によって、次々と搬入位置に移動される。この位置に配置されると、閉じ蓋が一端で旋回して開き、基板ウェハーがカセットの外部に移動可能な引出しによってクリーンルーム内に挿入される。搬入口から噴き出る空気流は、クリーンルーム内に入る粒子を防御する。なぜなら、空気流が突出したシールとカセットとの間の空隙を通るからである。
【０００８】
前出の概念に関する大幅な改善は、メージス（Mages）らによる米国特許第5,772,386号に開示されており、その内容は本明細書に記載されたものとする。
従来の半導体カセット及びポッドに対する自動材料ハンドリングシステム（AMHS）は、天井（頭上）搬送技術（OHT）または誘導搬送機技術が用いられた。AMHSシステムは、半導体組立設備内の加工ツールまたは検査ツールに材料を往復させる。
【０００９】
OHTシステムは、ツール装填開口部または搬入口の上方に配置されたトラックまたはレール上を進むカートを用いて、材料を搬送する。材料はカートから積み替えられ、カートに搭載された昇降機を用いて搬入口から下される、または持ち上げられる。
誘導搬送機システムは、半導体組立設備のフロア上で動作する搬送機を用いて、材料を搬送する。この誘導搬送機は、フロアに設けられたレール上を進む、もしくはフロア上に形成された溝に沿って移動するか、または、フロア上に埋め込まれたワイヤからのRF信号か、フロアに貼り付けられた光学テープか、位置推測法か、他の適当な指示物かを用いて自己誘導して移動する。材料は誘導搬送機から積み替えられ、搬送機に搭載された多軸ロボットを用いて搬入口から下される、または持ち上げられる。
【００１０】
本発明は、前出の先行技術動向を知り得た上で、着想され実施された。
【００１１】
【発明の概要】
本発明は、半導体ウェハーの搬入及び搬出システムに関する。本発明のシステムは、受入れ領域を有する加工ツールに近接して用いられ得るとともに、加工ツールの受入れ領域と連通した装填開口部を有するフレームと、このフレーム上に設けられて展開位置と収納位置との間を移動可能なプラットフォームと、装填開口部を通って水平方向に開閉を行う開口部の可動蓋と、を含む。この展開位置では、プラットフォームは装填開口部と近傍の水平姿勢をとり、カセットを受け取るフレームから突出している。このカセットは、複数の半導体ウェハーが装填開口部を通過することを支持すべく用いられる。ある実施例では、プラットフォームは、フレーム上の装填開口部に近傍の下部収納位置と開口部から離れた上部展開位置との間で、エレベータの如く移動可能である。別の実施例では、プラットフォームは、装填開口部に近傍の水平姿勢となる展開位置とフレームに対して折り畳まれた収納位置との間で、フレームに沿って回転移動可能である。この搬入及び搬出システムは、遠方位置からカセットを移動させプラットフォームへ届ける搬送システムを含む。この搬送システムは、複数の隔てられた位置でカセットを受理する支持部材を含み、これら複数の位置の間でプラットフォームを受け取ることができる。このとき、カセットは、ある場合は支持部材からプラットフォームへ、別の場合はプラットフォームから支持部材へ、選択的に搬送され得る。
【００１２】
既知の誘導搬送機システムと比較して、本発明は、誘導搬送機に多軸ロボットを搭載する必要が全くなく、組立設備に対して誘導搬送機の動作に必要な空き面積を減らす、またはなくす。本発明は、組立設備の占有領域が非常に高価であることを認識している。OHTシステムと比較すると、本発明は昇降機を必要としない。本発明によるAMHSシステムは、誘導搬送機を用いる。この誘導搬送機は、完全にまたは少なくとも部分的に、ツール装填口または装填開口部の下部に位置する空き領域で稼動し得る。
【００１３】
第１の実施例では、搬入口を囲繞するフレームは、傾斜した駆動装置を有し、この駆動装置は、ツール装填口のFOUP（前面開口部一体型ポッド）プラットフォーム、すなわち受入れ面が、水平搬入面に対して傾斜可能である。先に言及した通り、長い間、半導体ウェハーのような品物をクリーンに保持するために、搬送可能なSMIFボックス、コンテナまたはキャリアを用いることは知られてきた。これは、各々のキャリア内部がほぼ粉塵のない環境に保持されることで達成され、このとき、ウェハーは加工ツールに運ばれるかまたは取り去られる。以前は、カセットを用いてウェハーの間隔を空けることによって、キャリア内の多数のウェハーを搬送することは通例のことであった。この技術を用いて、カセットはウェハーとともに装填され、キャリア内に搬送されて、その後、ウェハーが、装填ロックの配置のために１つずつキャリア内でカセットから取り去られるか、またはカセットが、キャリア、SMIFボックスまたはこれに同等のものとウェハー加工装置との間に存在する清浄な小さな筐体内をウェハーとともに搬送される。SMIFボックスは、底面から搬入するデザインをされており、半径200mmの大きさの基板を運ぶべく用いられた。より最近では、キャリアはFOUPデザインであり、半径300mmの大きさの基板を運ぶことを意図されている。
【００１４】
本発明によるAMHSシステムに話を戻すと、誘導搬送機は、FOUPを受理する支持部材と適合する昇降機を装備しており、このとき、FOUPは組立設備周辺で搬送されている。この誘導搬送機から搬入口へFOUPを搬入すべく、以下のステップが実行される。
(a)FOUPは有しないがFOUPを受理する平面、すなわちプラットフォームが、収納位置に対して傾斜せしめられるステップ。
(b)搬送中にFOUPを受理する支持部材を有する誘導搬送機が、搬入口に配置されるステップ。
(c)FOUPを受理する支持部材が、装填開口部の搬入面の高さまで持ち上げられるステップ。
(d)プラットフォーム、すなわちFOUPを受理している平面が、水平な搬入面に対して傾斜せしめられるステップ。
(e)支持部材及びプラットフォームが直前及び間に配置されて、支持部材がプラットフォーム上で受理されるべきFOUPを搬送しつつ下に下げられ、FOUPがない状態で、支持部材がさらに下げられ続けるステップ。
ステップ(a)及び(b)は、連続的に実行される。FOUPをプラットフォームから搬出し、これを支持部材に搬送するには、逆のステップの流れを実行すれば良い。
【００１５】
第２の実施例では、搬入口を囲繞するフレームは、昇降機駆動装置を備えており、この駆動装置は、ツール搬入口のFOUPプラットフォームすなわち受入れ面が水平搬入平面から下に下げられるようになっている。誘導搬送機は、FOUPを受理する一対の間隔を設けられたフォークを含む支持部材を備えており、この間FOUPは、組立設備周辺で搬送されている。昇降機駆動装置が低い位置にあるとき、搬入口のFOUP受入れ面すなわちプラットフォームは、フォークの下側に位置する。誘導搬送機から搬入口へFOUPを搬入すべく、以下のステップが実行される。
(a)プラットフォーム、すなわちFOUPを受理する予定の面が、下部位置に下げられる、または既に下げられているステップ。
(b)誘導搬送機が、搬入口に配置されるステップ。
(c)FOUPを支持している支持部材が、持ち上げられるステップ。
(d)誘導搬送機が、搬入口から外されるステップ。
【００１６】
FOUPを搬入口から搬出し誘導搬送機に戻すべく、以下のステップが実行される。
(a)誘導搬送機が、搬入口に配置されるステップ。
(b)FOUPを有する支持部材が、下に下げられるステップ。
(c)誘導搬送機が、搬入口から外されるステップ。
(d)昇降機が、下げられた位置から上げられるもしくは離れるステップ。
【００１７】
そして、本発明の主要な特徴は、閉じることが可能な装填開口部を有する半導体加工装置用の搬入及び搬出システムを与えることである。この装填開口部からは、搬送コンテナに入れられたウェハー状又はディスク状の対象物が、開口部の蓋を外した後に搬入、搬出及び再搬入される、もしくは搬送コンテナが搬入又は搬出され得る。
【００１８】
本発明の別の特徴は、装填開口部を囲繞するフレームに搭載されたプラットフォームと一体化したシステムを与えることである。このプラットフォームは、展開位置と収納位置との間で移動可能である。展開位置でのプラットフォームは、装填開口部と近傍の水平姿勢をとり、複数の半導体ウェハーを内包するカセットを受け取るフレームから突出している。
【００１９】
本発明のさらに別の特徴は、プラットフォームが、カセットを受け取るための上面を有するシャトルステージ及びカセット台を含むシステムを与えることである。このとき、プラットフォームは、装填開口部から離れた回収された位置と開口部近傍の前進した位置との間の平面で水平姿勢をり、カセットを有するシャトルステージ上に往復運動自在に搭載される。
本発明のさらに別の特徴は、プラットフォームが、装填開口部に近接して配置される水平姿勢をとる展開位置とフレームに対して折り畳まれた収納位置との間のフレーム上で回転可能であるシステムを与えることである。
【００２０】
本発明のさらに別の特徴は、搬送システムが、離れた位置から複数の半導体ウェハーを収容したカセットを前進させ、かつプラットフォームが水平姿勢を取っている場合にカセットをプラットフォーム上に運搬するために用いられるシステムを与えることである。
本発明のさらに別の特徴は、搬送システムが、収納位置においてプラットフォームのある間隔を置かれた複数の位置でカセットを受理できる支持部材を含むシステムを与えることである。このときカセットは、ある例では支持部材からプラットフォームへ、別の例ではプラットフォームから支持部材へと選択的に搬送され得る。
【００２１】
本発明のさらに別の特徴、利点及び利益は、後続の図面に関連してなされる以下の説明で明らかになるだろう。前述の概要と後述の詳細説明とが、発明を説明するための例示的なものであり、発明内容を限定すべきものではないことは、理解されるべきである。本発明に組み込まれてその一部を構成している添付の図面は、発明の実施例の中の１つであり、後述の説明とともに、発明の原理を一般的な用語で表している。同じ番号（符号）は、開示されたものすべてについて同じ部分（もの）を示している。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず図１を参照すると、半導体ウェハーに対して動作する本発明の特徴を組み込まれた加工ツール20の平面図が示されている。本発明は添付図面に示されている実施例に関して説明されているが、本発明がいくつもの実施例で実施し得ることは理解されるべきである。さらに、任意の適切な大きさ、形状またはタイプの要素もしくは材料が用いられ得る。
【００２３】
図示されているように、加工ツール20は、加工されるべきウェハーを最初に受ける装填ロック22または受入れ領域46と、ウェハーの表面に処理を施す複数の独立ウェハー加工ステーション24とを含む。この加工は、イメージング、プラズマエッチング等である。加工ステーション24が、一点鎖線26で示されるような閉じた円に沿って配列されることは一般的である。搬送チャンバ28は、装填ロック22及び加工ステーション24の内側の同心上に設けられ、装填ロックと１以上の加工ステーションとの間で処理前後のウェハーを別々に搬送する。複数の分離弁30が、いくつかの加工ステーション24と搬送チャンバ28との中間面、及び装填ロック22と搬送チャンバ28との間に、個別に設けられている。
【００２４】
本発明によれば、FOUPデザインの変更された移送用キャリア32は、ほぼ塵のない環境に、それぞれ隔てられた関係を有する複数のウェハー（図示せず）を支持し搬送するように設けられる。従来の方式では、キャリアは複数の台部材を有し、垂直方向に隔てられた位置関係でウェハーをほぼ水平に保持する。同様に、本発明によれば、隔離ハウジングすなわち小さな筐体34は、装填ロック22または受入れ領域46及びキャリア32の内部を周囲の雰囲気からシールして隔離し、ウェハーを加工ツールに搬送するように設けられる。このキャリアは、離れた位置からいくつかの適当な方式（後述する）で運ばれ、フレーム38上に搭載されたプラットフォーム36に載せられる。このプラットフォームは、小さな筐体34の一部をなし、加工ツール20から離れる方向に突出する。ただし、プラットフォーム36及びフレーム38は、説明された装置の他にも広範囲の装置に用い得ることが認識される。
【００２５】
本発明の第１の実施例を説明すべく、まず図２、図３Ａ〜３Ｈ、及び図４を参照する。すなわち、本発明の第１の実施例はカセットまたはキャリア32を搬入及び搬出するシステム40であり、保護された雰囲気内で複数の半導体ウェハーを支持すべく設けられる。システム40は、装填開口部44を有するフレーム38を含む。上述のように、システム40は、受入れ領域46を有する加工ツール20の近傍に配置され、フレーム38の装填開口部は、加工ツールの受入れ領域と連通している。しかしながら、加工システム40は、多数の他のタイプの設備と組合せて用いられ得る。
【００２６】
プラットフォーム36はフレーム38に設けられ、展開位置（図４Ａ）と収納位置（図４Ｄ）との間で移動可能である。図４Ｂ及び図４Ｃは、その途中の位置を示している。展開位置では、プラットフォーム36は、装填開口部44に近接してほぼ水平姿勢をとり、フレーム38から突出しカセット32を受ける。可動蓋48（図２）が、装填開口部44を通る水平経路を開閉するために設けられる。この可動蓋48は、搬送コンテナのドアを施錠及び開錠する機構を備えても良い。さらに、搬送システム50が、複数の半導体ウェハーを内包するカセット32を離れた位置から搬送し、このカセットをほぼ水平姿勢でプラットフォーム36へ移すように設けられ、その後、プラットフォームからカセットを取り去り離れた位置へと運ぶことができる。
【００２７】
この実施例では、プラットフォーム36は、フレーム38の横方向に延出した軸51（図５）まわりに回転移動可能である。この可動範囲は、装填開口部に近接して配置されほぼ水平姿勢を有する展開位置（図３Ａ、３Ｂ、３Ｅ〜３Ｈ及び４Ａ）と、フレームに対して折り畳まれた収納位置（図３Ｃ、３Ｄ及び４Ｄ）との間である。
【００２８】
図５で特に明瞭に示されているように、作動機構52が、プラットフォーム36を動かすのに用いられている。この作動機構の動作範囲は、展開位置（点線）から中間位置（実線）を介して収納位置（中心線）までである。作動機構52は、回転アクチュエータ54と、プラットフォーム36の回転軸51から平行に隔てられた駆動軸58まわりにこの回転アクチュエータによって駆動される駆動リンク56と、結合リンク60とを含み、結合リンク60は、その両端で、回転軸51から隔てられた位置でプラットフォームと、駆動軸から隔てられた位置で駆動リンクと、それぞれ回動自在に結合されている。
【００２９】
上述の構造のために、作動機構52は、駆動リンク56が180度アーチ状に動く回転に対応して、プラットフォーム36を展開位置と収納位置との間で90度のアーチ状に動かすことができる。もちろん、プラットフォーム及び駆動リンクのアーチ状挙動が異なる角度範囲となり得ること、が理解されるだろう。さらに、作動機構52は、上述の構造ではなく、回転アクチュエータと直列に別の回転アクチュエータ、または当業者が入手可能なリンク機構を用いて構成され得る。いずれにせよ、本機構の動作は、サーボ機構制御を必要とせず、ほぼ一定な速度駆動を用いて、傾斜動作に対して正弦波状の加減速を与える。これにより、図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄに連続的に示されているような、特に円滑な動作が得られる。
【００３０】
前述された搬送システム50は、搬送機運転システムを有する誘導搬送機62を含む。この搬送機の適切な例としては、米国マサチューセッツ州サドベリーのマグネモーションインク社によって製造されているものがある。この誘導搬送機は、離れた位置からフレーム38（より具体的には、フレーム38よりむしろ装填開口部44の近傍）の近傍位置まで移動可能なトラック66に配置される。代替例として、トラックは、離れた位置とフレーム38の近傍位置との間で別の方法で誘導されて動く誘導搬送機を用いれば、必要ない。
【００３１】
典型的なデザインでは、エレベータロッド64から平行に隔てられた一対の支柱が、誘導搬送機のベースハウジング68に設けられている。支持部材70が、エレベータロッド64を上下方向移動できるように設けられており、この支持部材は、基部74から横方向に突出している一対の平行な昇降フォーク72を含んでいる。また誘導搬送機62は、エレベータロッド64及び直立駆動ねじ78の上端を結合するクロス部材を含み、直立駆動ねじ78が、一対のエレベータロッド64の中間部に上端から下端まで設けられている。駆動ねじ78は、上側及び下側のベアリング80、82によって垂直軸方向にそれぞれ回転自在に設けられており、下側ベアリングはベースハウジング68に、上側ベアリングはクロス部材76に、それぞれ設けられている。適当な駆動モータが、ベースハウジング内部に設けられ、直立駆動ねじを回転せしめる。さらに、支持部材70の基部74が、直立駆動ねじ78と螺合せしめられた雌ねじを有するボア84と、昇降スライドを支持し得る一対の隔てられたクリアランスボア86とをそれぞれ有し、直立駆動ねじの一方向の回転によって支持部材が上昇し、直立駆動ねじの逆方向の回転によって支持部材が下降する。
【００３２】
複数の昇降フォーク72は、プラットフォーム36の両側面88同士の間隔よりやや広く隔てられており、支持部材70がプラットフォームと横方向に整列し（概して図３Ａ〜３Ｈの左側から右側へ）プラットフォームと同一平面高さまで上げられたとき、昇降フォークは両側面88と同じ位置となり、基部74はプラットフォームの前面90に最も近くなる。支持部材70とプラットフォーム36との間におけるカセット32の移動は、支持部材がプラットフォームのある面まで上げられるか、またはプラットフォームのある面まで下げられたか、の場合に可能となる。従って、支持部材がプラットフォームのある面まで上げられたとき、プラットフォームに予め載せられていたカセットは支持部材に移動せしめられ、支持部材がプラットフォームのある面まで下げられたとき、支持部材に予め載せられていたカセットはプラットフォームに移動せしめられる。
【００３３】
図２を見ると、プラットフォーム36は、シャトルステージ92と、上面96を有するカセット台94を含むように示されており、このカセット台は、プラットフォームがほぼ水平姿勢となったときにカセットを台上で支持する。カセット台94は、装填開口部44から離れた引込位置と装填開口部に近傍の前進位置との間で、カセット32とともにシャトルステージ92上に往復運動自在に載せられている。引込位置と前進位置との間でプラットフォームを動かすための作動機構98が、図７に示されている。作動機構98は、シャトルステージ92上に設けられたプラットフォームアクチュエータ100を含み、このプラットフォームアクチュエータから離れた位置でプラットフォームに固定されたアクチュエータロッド102を有する。アクチュエータロッド102は、装填開口部44から離れた引込位置と装填開口部に近傍の前進位置との間でプラットフォームを動かす。シャトルステージ92に固定された一対の平行ガイドロッド104が、プラットフォーム36と一体化した２つの穴を有するガイドスリーブ106と摺動自在に結合されており、プラットフォームが前進位置と引込位置との間で動く際の適切な方向への移動を保証する。
【００３４】
別の実施例を説明すべく図８Ａ〜８Ｄ及び図９を参照する。この実施例では、変更されたプラットフォーム36Ａが、変更されたフレーム38Ａの装填開口部44から離れた収納下降位置（図８Ａ）と装填開口部に近傍の展開上昇位置（図８Ｄ）との間で移動自在となっている。図９で特に明瞭に示されているように、昇降移送装置機構108がフレーム38Ａに設けられており、プラットフォームを収納下降位置と展開上昇位置との間で動かす。昇降移送装置機構108は、フレーム38Ａに設けられた昇降スライド110から平行に隔てられた一対の支柱を含む。直立駆動ねじ112が、上側及び下側ベアリングを用いてフレームに設けられており、これは垂直軸まわりに回転するように一対の昇降スライド110の中間に位置する。モータ118または別の適当な駆動機構が、フレーム38Ａに設けられ、直立駆動ねじ112を回転させる。プラットフォーム36Ａは、直立駆動ねじ112と螺合せしめられた雌ねじを有するボア120と、昇降スライド110を支持し得る一対の隔てられたクリアランスボア112とをそれぞれ有し、直立駆動ねじの一方向の回転によってプラットフォームが上昇し、直立駆動ねじの逆方向の回転によってプラットフォームが下降する。
【００３５】
もちろん、昇降移送装置機構108が、上述の構造ではなく、アクチュエータと直列に配置される別のもの、または当業者が入手可能なリンク機構を用いて構成され得ること、が理解されるだろう。
この例では、図８Ｄを見ると、カセット32が、プラットフォーム36上でフレーム38Ａの近傍に配置され、装填開口部44と連続的な位置関係となる。これらの関係は、変更された誘導搬送機62Ａがトラック66上でカセット及びプラットフォームと横方向に整列された場合でも保たれる。前出の実施例とは異なり、この例では、誘導搬送機は、平行かつ横方向に突出した一対の変更された昇降フォーク72Ａをさらに含む変更された支持部材70Ａを含む。複数の昇降フォーク72Ａは、プラットフォームの両側面の間隔よりやや広く隔てられており、支持部材がプラットフォームと横方向に整列し、昇降フォークが両側面と同じ位置に達したとき、支持部材とプラットフォームとの間におけるカセットの移動が可能となる。しかしながら、この昇降フォークは、誘導搬送機62Ａの変更されたベースハウジング68Ａと固定されており、前述の実施例と同様の昇降はできない。
【００３６】
カセット32を受理するプラットフォーム36Ａが下部位置（図８Ａ）にあるとき、上面96Ａは、昇降フォーク72Ａの高さより低い位置となる。そこで、誘導搬送機62Ａは、支持部材がプラットフォーム36Ａ及びカセット32と横方向に整列せしめられるまで（図８Ｂ）、横方向に動かされる。プラットフォーム36Ａは、支持部材からカセット32を持ち上げつつプラットフォーム自身も持ち上げられ、カセットが装填開口部44と高さが整列するまで（図８Ｃ）上昇を続ける。その後、カセットは、装填開口部44と整列されて連続的な位置関係をとなるまで、フレーム38Ａの方向に動かされる。
【００３７】
可動蓋48がシステム40に設けられ、装填開口部44を通る水平方向経路を開閉することは、図２に関して前述した。ここで、本目的に対しての適当な機構の簡単な説明が、図２Ａ、10及び11を参照して行われる。フレーム38は、蓋48上に設けられたアーム124（図10）を含む。アーム124は、図２及び２Ａにそれぞれ示される位置の間で蓋48を動かす操作が可能である。さらに、アーム124は、互いにある角度を持つ関係にある少なくとも２つの異なる方向に動作可能であり、蓋を少なくとも２つの異なる方向に移動し得る。さらに具体的には、ある例では、アーム124は、図中の両方向矢印128で示されるような上下方向に、支柱126を縦にスライド移動可能である。この構成を用いると、アームは、フレーム38と垂直方向移動自在に結合されていると言って良い。
【００３８】
さらに、ベース130の支柱126は、ブロック部材134に対する旋回軸位置132のように、回動自在にヒンジ結合されており、この結合部は、フレーム38の下部域と適当な方法で締結されている。この構成を用いると、別の例では、アーム124はフレーム38と回転自在に結合されていると言うことができ、またこの構成によって、アームが図中の両方向矢印137に示される態様で、図中の横軸136に対して旋回することが可能となる。
【００３９】
昇降アクチュエータ138は、支柱139に固定されており、関連するアクチュエータロッド140を介して、蓋48の閉鎖ドア48Ａを上げ下げする。この動作は、図２及び２Ａで示される各々の位置の間で、両方向矢印108で示される態様で行われる。振動アクチュエータ142は、フレーム38に支柱139と動作自在に結合される適当な態様で固定されており、軸136に対して支柱とこれに設けられたアーム124との回転を、両方向矢印137で示される態様で可能にする。アクチュエータ138、142は、蓋48が図２の位置から図２Ａの位置へ動くように組合せた態様で動作し、この蓋は持ち上げられるだけでなく、装填開口部44を囲繞するフレーム38の開口部位置と連続的な位置関係となるように動かされる。この構成と動作を用いると、加工ツール20内部の健全性が保証される。
【００４０】
前述の説明が発明の単なる例証であることは、理解されるべきである。様々な代替物及び変更が、発明から外れることなく、当業者によって実施され得る。よって、本発明は、かかるすべての代替物、変更及び変化を包含するよう意図されており、これらの代替物、変更及び変化は、添付の特許請求の範囲内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を利用し得るタイプのウェハー加工システムの平面図である。
【図２】  本発明を具現化した搬入及び搬出ステーションのフレームの側面図である。
【図２Ａ】  図２とは作動部材の位置が異なる、本発明を具現化した搬入及び搬出ステーションのフレームの側面図である。
【図３Ａ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの一位置を示す斜視図である。
【図３Ｂ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図３Ｃ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図３Ｄ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図３Ｅ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図３Ｆ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図３Ｇ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図３Ｈ】  本発明のある実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図４Ａ】  図３Ａ〜３Ｈで示された部品の連続的な動作位置のうちの一位置を示す側面図である。
【図４Ｂ】  図３Ａ〜３Ｈで示された部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す側面図である。
【図４Ｃ】  図３Ａ〜３Ｈで示された部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す側面図である。
【図４Ｄ】  図３Ａ〜３Ｈで示された部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す側面図である。
【図５】  図４Ａ〜４Ｄで示された部品の詳細側面図である。
【図６】  本発明で用いられる誘導搬送機の一部の詳細正面図である。
【図７】  図７で示されたカセットプラットフォームの下面の斜視図である。
【図８Ａ】  本発明の別の実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの一位置を示す斜視図である。
【図８Ｂ】  本発明の別の実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図８Ｃ】  本発明の別の実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図８Ｄ】  本発明の別の実施例を含む部品の連続的な動作位置のうちの別の位置を示す斜視図である。
【図９】  本発明のある実施例に対する動作機構の詳細正面図である。
【図１０】  装填開口部を有し装填開口部を通る水平経路の開閉を行う可動蓋を備えたフレームの背面図である。
【図１１】  図11で示された部品の詳細斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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