(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを取り扱う方法であって，
（ａ）第一のロボットでもって，第一のカセットからワークピースを取り出す工程と，
（ｂ）ワークピースを第一のロボットから第二のロボットに直接移送する工程と，
（ｃ）第二のロボットでもって，処理ステーションにあるワークピースホルダー上にワークピースを位置決めする工程と，
（ｄ）処理後に，第一のロボットでもって，ワークピースホルダーから第一のカセットへとワークピースを移送する工程と，
を含み，
ワークピースを位置決めする工程は、基準値に対するワークピースの位置ずれエラーおよび回転エラーを検知手段により検知する工程，およびワークピースの位置ずれエラーおよび回転エラーを補正する工程を含み，
位置ずれエラーおよび回転エラーを補正する工程は，第二のロボットでもってワークピースホルダー上のワークピースの位置を調節することにより位置ずれエラーを補正する工程、およびワークピースホルダーを回転することにより回転エラーを補正する工程を含む，
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
（ｅ）第一のカセット内の残りのワークピースに対して，工程（ａ）ないし（ｄ）を繰り返す工程をさらに含む，請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｆ）第一および第二のロボットが行う工程を入れ換え，第二のカセット内のワークピースに対して，工程（ａ）ないし（ｅ）を繰り返す工程をさらに含む，請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ｃ）が，第一のワークピースが第一のロボットによりワークピースホルダーから取り除かれる前に，第二のロボットによって、第二のワークピースがワークピースホルダーの上方において位置決めされる工程を含む，請求項１に記載の方法。
【請求項５】
位置ずれエラーおよび回転エラーを検知手段により検知する工程が，基準値に対する，位置ずれエラーおよび回転エラーを判定すべく，検知手段によりワークピースの画像を取得し，画像データを与え，画像データを処理する工程を含む，請求項１に記載の方法。
【請求項６】
位置ずれエラーおよび回転エラーを検知手段により検知する工程が，基準値に対する，位置ずれエラーおよび回転エラーを判定すべく，検知手段によりワークピースの測定値を取得し，測定値を処理する取得処理工程を含む，請求項１に記載の方法。
【請求項７】
取得処理工程が，ＲＦ電場検知，磁気共鳴検知，レーザー検知，および光検出器アレーによる検知からなるグループから選択される検知のための検知手段を使用する，請求項６の記載の方法。
【請求項８】
前記第一および第二のロボットがそれぞれ，水平方向および垂直方向に移動可能なエンドエフェクタを有する，請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第一および第二のロボットのエンドエフェクタがそれぞれ，不連続な垂直位置に位置決め可能である，請求項８に記載の方向。
【請求項１０】
工程（ｂ）が，第一のロボットが第二のロボットに設けられたエンドエフェクタの上方にワークピースを位置決めし，第二のロボットが第一のロボットからワークピースを持ち上げる工程を含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
工程（ａ）が，第一のカセット内のワークピースの下方に第一のロボットのエンドエフェクタを伸長する工程，および第一のカセットから第一のロボットのエンドエフェクタを引き戻す工程を含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第二のワークピースがワークピースホルダーの上方において位置決めされる工程が，第一のロボットが第一のロボットに設けられた第一のエンドエフェクタを第一の垂直位置に位置決めし，ワークピースホルダーにある第一のワークピースの下方に第一のエンドエフェクタを伸長させる工程，および第二のロボットが，第二のワークピースを支持する第二のロボットに設けられた第二のエンドエフェクタを第二の垂直位置に位置決めし，ワークピースホルダーの上方に伸長させる工程を含む，請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｂ）が，第一のロボットに設けられた第一のエンドエフェクタと第二のロボットに設けられた第二のエンドエフェクタとが、エンドエフェクタの少なくともひとつが垂直に移動したときに、干渉しないように，第一のロボットが第一のエンドエフェクタを位置決めし，第二のロボットが第二のエンドエンドエフェクタを位置決めする工程を含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ワークピースが半導体ウエハである，請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ワークピース取り扱いシステムであって，
真空チャンバーと，
該真空チャンバー内にある処理ステーションと，
第一および第二の分離弁を介して真空チャンバーにそれぞれ，制御可能に連結される第一および第二のロードロック手段と，
該ロードロック手段と処理ステーションとにかつそれらの間に，ワークピースを移送するための，真空チャンバー内にある第一および第二のロボットと，
基準に対する，ワークピースの位置ずれエラーおよび回転エラーを検知し，ワークピースの位置ずれエラーおよび回転エラーを補正するワークピース位置決めシステムと，
第一および第二のロボットを制御する制御器と，
を含み，
第一および第二のロボットはそれぞれ，直接ロボットからロボットへのワークピースの移送を可能にするために，異なる位置に垂直方向に移動可能で，かつ水平方向に移動可能なロボットアームを有し，
前記制御器は，第一のロボットでもって，第一のカセットからワークピースを取り出す手段，第一のロボットから第二のロボットに直接ワークピースを移送する手段，第二のロボットでもって，処理ステーションにあるワークピースホルダーの上方にワークピースを位置決めする手段，および処理後，第一のロボットでもって，ワークピースホルダーから第一のカセットにワークピースに移送する手段を含み，
ワークピース位置決めシステムは，第二のロボットでもって，ワークピースホルダー上のワークピースの位置を調節することにより位置ずれエラーを補正する手段，およびワークピースホルダーを回転することにより回転エラーを補正する手段を含む，
ことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
前記制御器が，第一のカセット内のワークピースを取り扱うための手段をさらに含む，請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記制御器が，第一のロボットおよび第二のロボットが行う工程を入れ換え，第二のカセット内のワークピースを取り扱うための手段をさらに含む，請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
ワークピースをワークピースホルダー上に位置決めする手段が，第一のワークピースがワークピースホルダーから取り除かれる前に，第二のロボットによってワークピースホルダーの上方において第二のワークピースが位置決めされる手段を含む，請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
ワークピース位置決めシステムが，画像データを与えるために，ワークピースの画像を取得し，基準値に対する位置ずれエラーおよび回転エラーを判定するために画像データを処理する映像システムを含む，請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
第一および第二のロボットが半導体ウエハを取り扱う形状となっている，請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，高速で対象物を取り扱うことに関し，特に高い処理スループットのために，真空チャンバー内で半導体ウエハのようなワークピースを移動させる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超小型電子回路の製造のための半導体ウエハの処理は，多数の処理工程を実行するための処理ツールに関連する。処理工程は通常，真空チャンバー内で実行される。処理ツールは典型的に，制御および再現性を最適にするために，一度に一枚を取り扱い，処理する。このような処理ツールは自動化されたウエハ・ハンドリング・システムを使用する。
【０００３】
処理ツールのスループットは低コストの生産を達成するために重要な要素である。全スループットは，処理時間および自動化されたウエハ取り扱いの効率の両方の関数となる。ウエハの取り扱いは，典型的に，ロードロック手段を介して，カセットまたは他のウエハホルダーにウエハを導入すること，カセットから処理ステーションにウエハを移送すること，処理後カセットにウエハを戻すこと，ロードロック手段からカセットを取り外すことに関する。たとえば，イオン注入のような処理が，処理の間にウエハを特定の向きにすることを必要とする。さらに，ウエハは，ウエハ・ハンドリング・システム内の通常の位置からずれると損傷や破壊が生じる。したがって，ウエハ・ハンドリング・システムはウエハ位置の検知および補正システムを利用する。処理およびウエハ取り扱い動作のいくつかは，効率的な動作および高いスループットを達成するために同時に実行される。したがって，ウエハ・ハンドリング・システムは注意深く設計される必要がある。いろいろなウエハ取り扱い技術が従来から知られている。
【０００４】
特許文献１（Sieradzkiによる，１９９６年１月２３日に発行された米国特許）に開示の従来技術のシステムでは，対となったロボットアームがウエハをカセットから移送ステーションに，そして処理ステーションに移送する。第一のカセット内のウエハが処理された後，ロボットのそれぞれは，行った工程が入れ換えられ，第二のカセット内のウエハの処理を開始する一方，第一のカセットのロードロック手段は排気され，第一のカセットは新しいカセットに交換される。
【特許文献１】
米国特許第5,486,080号明細書
【０００５】
特許文献２（Leavitt等により，２０００年９月５日に発行された米国特許）に開示の他の従来技術のシステムでは，ロボットアームがカセットから処理ステーションへと直接ウエハを移送する。ウエハ位置ずれエラーはカメラで検知され，ずれエラーは，ウエハが処理ステーション内のウエハホルダーに配置されるときに，ロボットアームにより補正される。処理ステーション内にウエハホルダーは回転エラーを補正するために回転する。ウエハは処理後，異なるカセットに移される。
【特許文献２】
米国特許第6,114,705号明細書
【０００６】
最近のウエハ製造処理は典型的に，処理制御の増加のために，処理後同じカセットにウエハを戻すことを必要としている。この条件は高いスループットを達成することをより困難にする。
【０００７】
既知の従来技術のウエハ・ハンドリング・システムは，スループットが低く，コストが高いといったひとつ以上の欠点をもつ。したがって，半導体ウエハのようなワークピースを高速で取り扱う改良された方法および装置の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様にしたがって，ワークピースを取り扱う方法が提供される。本方法は，(a)第一のロボットでもって，第一のカセットからワークピースを取り出す工程と，(b)ワークピースを第一のロボットから第二のロボットに直接移送する工程と，(c)第二のロボットでもって，処理ステーションにあるワークピースホルダー上にワークピースを位置決めする工程と，(d)処理後に，第一のロボットでもって，ワークピースホルダーから第一のカセットへとワークピースを移送する工程とを含む。
【０００９】
本方法は(e)第一のカセット内の残りのワークピースに対して，工程（a）ないし（d）を繰り返す工程をさらに含んでもよい。さらに，本発明は，(f)第一および第二のロボットが行う工程を入れ換え，第二のカセット内のワークピースに対して，工程（a）ないし（e）を繰り返す工程をさらに含んでもよい。本発明は半導体ウエハの取り扱いに利用することができるが，ウエハの取り扱いに限定されない。
【００１０】
本発明は，基準値に対するワークピースの位置ずれエラーおよび回転エラーを検知手段により検知する工程，およびワークピースの位置ずれエラーおよび回転エラーを補正する工程をさらに含んでもよい。位置ずれエラーは第二のロボットでもってワークピースの位置を調節することにより補正され，回転エラーはワークピースホルダーを回転することにより補正されてもよい。位置ずれエラーおよび回転エラーは，検知手段により基準値に対する，位置ずれエラーおよび回転エラーを判定すべく，ワークピースの画像を取得し，画像データを与え，画像データを処理することにより検出されてもよい。
【００１１】
第一および第二のロボットはそれぞれ，水平方向および垂直方向に移動可能なエンドエフェクタを有してもよい。実施例として，第一および第二のロボットのエンドエフェクタはそれぞれ，不連続な垂直位置に位置決めされる。
【００１２】
第一および第二のロボットを不連続な垂直位置に位置決めすることで，第二のロボットは，第一のワークピースが第一のロボットによりワークピースホルダーから取り除かれる前に，第二のワークピースをワークピースホルダーの上方に位置決めすることができる。第一のロボットが第一のロボットからワークピースを持ち上がることで，ワークピースは第一のロボットから第二のロボットに直接に移される。
【００１３】
本発明の他の態様にしたがって，ワークピース・ハンドリング・システムが提供される。ワークピース・ハンドリング・システムは，真空チャンバーと，該真空チャンバー内にある処理ステーションと，第一および第二の分離弁を介して真空チャンバーにそれぞれ，制御可能に連結される第一および第二のロードロック手段と，該ロードロック手段と処理ステーションとに，かつそれらの間に，ワークピースを移送するための，真空チャンバー内にある第一および第二のロボットと含む。第一および第二のロボットはそれぞれ，ワークピースを直接ロボットからロボットへのワークピースの移送を可能にするために，異なる位置に垂直に移動可能で，かつ水平方向に移動可能なロボットアームを有する。ワークピース・ハンドリング・システムは半導体ウエハを取り扱うために使用することできるが，ウエハの取り扱いに限定されない。
【００１４】
本発明のよりよい理解のために、図面が添付されている。
【００１５】
特許文献１に開示の従来技術のウエハ・ハンドリング・システムが図１に示されている。真空チャンバー１０が第一のロボット１２，第二のロボット１４，移送ステーション１６および処理ステーション１８を含む。ロードロック手段２０および２２は，それぞれ分離弁２４および２６を介して真空チャンバー１０に連通している。カセット３０および３２（それぞれは複数の半導体ウエハを保持する）がロードロック手段２０および２２にそれぞれ配置される。
【００１６】
動作は次の通りである。ウエハが第一のロボット１２によりカセット３０から，そして移送ステーション１６に移される。移送ステーション１６はウエハ支持部および位置センター（センサーは基準値に関しての位置ずれのエラーおよび回転エラーを決定する）を含む。位置の検出には典型的に，センサーに関してウエハを回転させることが必要である。回転エラーは移送ステーション１６内でウエハ支持部を適切に回転させることにより補正される。ウエハはつぎに，位置ずれエラーをなくすために，ウエハの位置が調節されながら第二のロボット１４により処理ステーション１８に移送される。処理後，ウエハは第一のロボット１２によりカセット３０に戻される。
【００１７】
図２Ａに，本発明の実施例にしたがったワークピース・ハンドリング・システムの平面図が示されている。ワークピース・ハンドリング・システムは半導体ウエハを取り扱うに適しているが，ウエハの取り扱いに限定されない。以下，システムは“ウエハ・ハンドリング・システム”という。
【００１８】
ウエハ・ハンドリング・システムは真空チャンバー６０内に配置された第一のロボット６２，第二のロボット６４および処理ステーション６８を含む。ウエハ・ハンドリング・システムはさらに，分離弁７４および７６を介して真空チェンバー６０と連通するロードロック手段７０および７２を含む。カセット８０および８２（それぞれは複数の半導体ウエハを保持する）がそれぞれロードロック手段７０および７２に配置される。種々のタイプのウエハホルダーが本発明の範囲内で利用できることは理解されよう。ロードロック手段７０および７２は，ロボット６２および６４に関して，昇降してカセット８０および８２を，それぞれ位置づけるエレベータ８４および８６を備える。
【００１９】
ロボット６２および６４のそれぞれは，固定ベース１００，第一のアーム部１０２，第二のアーム部１０４，およびエンドエフェクタ１１０を含む。エンドエフェクタ１１０は特定の直径をもつ半導体ウエハを支持する大きさをもつＵ字形要素であってもよい。アーム部１０２および１０４，ならびにエンドエフェクタ１１０は互いにかつベース１００に回動自在に取り付けられ，エンドエフェクタの水平方向の移動ならびに伸長・引き戻しを可能にする。ロボット６２のアーム部１０２および１０４ならびにエンドエフェクタ１１０はロボットアーム１１２を構成する。ロボット６４の同様の要素がロボットアーム１１６を構成する。
【００２０】
ロボットアーム１１２および１１６は典型的に，多数の不連続な位置またはレベルに垂直移動可能である。図２Aの実施例では，各ロボットアームが三カ所の位置のひとつへと垂直方向に移動可能である。しかし，本発明はこれら三カ所の位置に限定されず，多くの位置を使用することができる。
【００２１】
ロボット６２および６４は真空チャンバー６０内に配置され，ロードロック手段７０および７２にそれぞれ接近可能で，さらに処理ステーション６８に接近可能である。ウエハ・ハンドリング・システムは図７に関連して下述するように，ウエハ位置決めシステム１３０（図９）を含む。
【００２２】
処理ステーションはウエハホルダー１２０を含む。たとえば，ウエハホルダー１２０は従来から知られているように静電的なウエハクランプ（止め付け器）を含むことができ，クランプ（止め付け）表面の上方にウエハを持ち上げるためのウエハリフトピン１２２を含むことができる。ウエハリフトピン１２２は，ロボット６２および６４によりウエハをウエハホルダー１２０上に配置させることができ，処理に続いてウエハホルダー１２０から取り除くことができる。ウエハホルダー１２０はさらに，下述するように回転エラーを除去するために，ウエハを回転させる回転機構を含むことができる。処理ステーション６８はたとえば，イオン注入システムの一部であってもよい。この実施例では，ウエハホルダー１２０はイオン注入のために，ウエハを垂直に回転させてもよい。しかし，ここで説明するウエハ・ハンドリング・システムはイオン注入に限定されず，種々のタイプの処理システムとともに使用することができる。
【００２３】
ロードロック手段７０および７２は真空チャンバー６０を大気圧に戻すことなく，カセット８０および８２を真空チャンバー６０に連通させることができる。特に，分離弁７４および７６のそれぞれが閉じるとロードロック手段７０および７２は真空チャンバー６０から分離される。ロードロック手段７０および７２は大気圧に戻すことができ，カセット８０および８２はシステムの操作者により，またはロボット（図示せず）により交換することができる。ロードロック手段７０および７２は密閉され，排気されると，分離弁は開き，真空チャンバー６０への連通が可能となる。典型的に，ひとつのカセットが処理される間に，処理されたウエハをもつ他のカセットが未処理のウエハをもつカセットと交換される。ウエハ・ハンドリング・システムは真空チャンバー６０ならびにロードロック手段７０および７２の圧力レベルを制御するための真空ポンプシステム９０（図９）を含んでもよい。
【００２４】
図９に示されているように，ウエハ・ハンドリング・システムはウエハ・ハンドリング・システムの要素を制御する制御器１４０を含む。制御器１４０は，適切な制御バス１４２により，または個々の連結手段により，ロボット６２および６４，エレベータ８４および８６，分離弁７４および７６，真空ポンプシステム９０，ウエハホルダー１２０ならびにウエハ位置決めシステム１３０に連結することができる。制御器１４０はパーソナルコンピュータ（PC）のような汎用コンピュータまたは専用の制御器でもよい。制御器１４０はここで説明するウエハの取り扱いを実行するために，ウエハ・ハンドリング・システムの要素を制御する。
【００２５】
図２Aないし図６Eは下述するウエハ・ハンドリング・システムの基本的な動作を示す。基本的な動作および他の動作は，図８Aおよび図８Bに示され，説明されるようにウエハの取り扱い処理の例を示すために関連付けられる。
【００２６】
図２Aないし図２C，図３は第一のロボット６２によるカセット８０からのウエハ１５０の取り出しを示す。図２Aおよび図２Bに示されているように，ロボット６２のロボットアーム１１２が必要に応じて，最も低い垂直位置へと移動し，エンドエフェクタ１１０がカセット８０のウエハ１５０の下へと伸びる。ロボットアーム１１２は，カセット８０からウエハ１５０を持ち上げるようにして，図２Cに示されているように，中間の垂直位置へと上昇し，ウエハ１５０を支承するエンドエフェクタ１１０は図３に示されているように，カット８０から引き出される。ウエハ１５０をカセット８０へと戻すために，上記動作が逆にして実行される。すなわち，ウエハ１５０を支承するロボットアーム１１２は必要に応じて，中間の位置へと移動し，ウエハ１５０を支承するエンドエフェクタ１１０はカセット８０へと伸長する。ロボットアーム１１２は図２Bに示されているように最も低い位置へと移動し，エンドエフェクタ１１０は，ウエハ１５０がカセット８０に残るようにカセットから引き戻される。垂直移動可能なロボットアーム１１２および１１６の使用により，ウエハをカセット８０および８２から引き出し，そこに戻すために，カセットエレベータ８４および８６をいろいろに位置決めする必要性をなくすことができる。しかし，位置決めすることができるカセットエレベータが必要であれば利用することができる。
【００２７】
ロボット６２からロボット６４への移送が図４Aないし図４Cに示されている。移送はロボット６２と６４との間の位置で行われる。図４Bに示されているように，ロボット６２のエンドエフェクタ１１０はウエハを，ロボット６４のエンドエフェクタ１１４上に差し出す。エンドエフェクタ１１０および１１４は，各エンドエフェクタが互いに干渉することなく垂直方向に移動できるように，形状付けられ，位置決めされる。図４Aの実施例では，Ｕ字形のエンドエフェクタ１１０および１１４は同じ大きさ，形状をもち，制限なく垂直方向に移動できるように，水平方向にずらされている。この実施例では，ウエハ１５０はエンドエフェクタ１１０および１１４の一方または両方の中心にはない。他の実施例では，それぞれのエンドエフェクタの中心にウエハ１５０がくるように，異なる形状および／または大きさをもってもよい。たとえば，Ｕ字形のエンドエフェクタの脚部の間の間隔が，両方のエンドエフェクタ１１０，１１４が干渉することなく，ウエハ１５０に下に位置できるように，エンドエフェクタ１１０，１１４において異なってもよい。
【００２８】
動作は次の通りである。ロボット６２のロボットアーム１１２は中間の垂直位置に位置し，ロボット６４のロボットアーム１１６は最も低い垂直位置に位置する。ロボット６２のロボットアーム１１２はロボット６４のエンドエフェクタ１１４の上方に，ウエハ１５０を配置するように伸長する。ロボット６４のロボットアーム１１６は図４Cに示されているように最も高い垂直位置まで上昇し，エンドエフェクタ１１４はウエハ１５０をエンドエフェクタ１１０から持ち上げる。そして移送が完了する。ロボットアーム１１２は他の動作のために引き込み，ロボットアーム１１６はウエハ１５０を処理ステーション６８へと移動することができる。
【００２９】
ロボットからロボットへのウエハ移送を利用することにより，ウエハ・ハンドリング・システムは移送ステーションの必要性をなくす。ウエハ位置決めシステムが利用される場合，移送ステーションを必要とせずに，ウエハ位置検出および修正を行える。適切なウエハ位置決めシステムは下述する。
【００３０】
ロボット６４によるウエハホルダー１２０へのウエハ１５０の移送，カセット８０からの他のウエハの取り出しなどの他の基本的な動作が図４Aないし図４Cに示されている。図５Bに示されているように，ロボット６４のロボットアーム１１６は最も高い垂直位置に位置し，ウエハ１５０はウエハホルダー１２０の上方に位置する。ウエハホルダー１２０のリフトピンは，ウエハ１５０を受け取るプラテン表面の上方まで上昇する。リフトピンは，ロボットアーム１１６の昇降の際に，エンドエフェクタ１１４との干渉を避けるために，ウエハホルダー１２０に位置している。ロボットアーム１１６は図５Cに示されているように，最も低い垂直位置へと移動し，これによりウエハ１５０はウエハホルダー１２０のリフトピンへと移動する。ロボットアーム１１６はウエハホルダー１２０から引き戻り，リフトピンは下降し，ウエハ１５０はウエハホルダー１２０のウエハ止め付け表面上に位置することになる。
【００３１】
ウエハ１５０がウエハホルダー１２０上に位置決めされると同時に，ロボット６２はカセット８０から第二のウエハ１５２を取り出すことになる。図５Bに示されているように，ロボットアーム１１２は最も低い垂直位置へ移動し，エンドエンドエフェクタ１１０はウエハ１５２の下方に位置する。ロボットアーム１１２は，図５Cに示されているように，中間の垂直位置へと上昇し，ウエハ１５２はカセット８０から取り出される。
【００３２】
ウエハホルダー１２０上のウエハの交換は図６Aないし図６Eに示されている。ロボット６２は処理の後，ウエハ１５０をウエハホルダー１２０から移動させ，ウエハ１５２を処理するためにウエハホルダー１２０上に配置する。図６Bに示されているように，ロボット６２のロボットアーム１１２は最も低い垂直位置に位置決めされ，ウエハ１５２を支承するロボットアーム１１６は最も高い垂直位置に位置決めされる。ウエハホルダー１２０のリフトピンは上昇し，これによりウエハ１５０はウエハホルダー１２０の止め付け表面から持ち上げられる。ロボット６２のロボットアーム１１２はウエハ１５０とウエハホルダー１２０の止め付け表面との間にエンドエフェクタ１１０を配置するように伸長し，ロボット６４のロボットアーム１１６は，図６Cに示されているように，ウエハ１５２をウエハホルダー１２０の上方に位置決めするように伸長する。ロボットアーム１１２は，ウエハ１５０をウエハホルダー１２０から取り除くために引き戻る。ウエハ１５０がウエハホルダー１２０から取り除かれると，ロボット６４のロボットアーム１２０は最も低い垂直位置に下降し，ウエハ１５２は図６Dに示されているように，ウエハホルダー１２０のリフトピン上に配置される。ロボット６４のロボットアーム１１６は戻り，ウエハホルダー１２０のリフトピンは下降し，ウエハ１５２はウエハホルダー１２０の止め付け表面上に位置決めされる。かくして，ウエハの交換が完了する。
【００３３】
イオン注入は典型的に，チャネリング効果を制御するために，イオンビームに関するウエハの方向付けを必要とする。カセット内のウエハの位置は厳密に制御されておらず，ウエハ・ハンドリング・システムは，ウエハがカセットから処理ステーションに移送されたとき，望ましくないウエハの移動を生じさせかねないことから，ウエハ位置決めシステムがウエハの位置エラーを検出し補正するために使用されている。このような位置エラーには，所望の位置からの位置ずれエラー（偏心）および回転エラーが含まれる。
【００３４】
図２Aのウエハ・ハンドリング・システムへの使用に適したウエハ位置決めシステム１３０の実施例が図７に示されている。カメラ１８０がロボット６４のエンドエフェクタ１５０を撮影する。任意の光源１８４が下からウエハ１５０を照らす。他の実施例では，光源（図示せず）が上からウエハ１５０を照らしてもよい。カメラ１８０からの画像データがウエハ・ハンドリング・システムの制御器１４０に与えられる。制御器１４０の画像解析の解析ソフトが画像データを解析し，エンドエフェクタ１１４上の所望の位置に対するウエハ１５０の位置ずれエラー，および所望の回転位置に対するウエハ１５０の回転エラーを判定する。制御器は，ウエハ１５０がウエハホルダー１２０上に位置したときに検出した位置ずれエラーを補正するために，ロボット６４のモータ１８６に制御信号を与える。特に，ウエハホルダー１２０上のウエハ１５０の配置は検出された位置ずれエラーに対して補償するように調節される。さらに，制御器１４０はウエハホルダー１２０のモータ１８８に制御信号を与える。ウエハ１５０がウエハホルダー１２０上に配置されると，ウエハホルダー１２０は検出した回転エラーを補償するようにモータ１８８により回転する。ウエハ位置決めシステムの詳細は特許文献２（ここに参考文献として組み込まれる）に開示されている。また，ウエハ１５０がロボット６２上に位置している間，ウエハ１５０が撮影される。しかし，ロボットからロボットのウエハ移送の間，およびその後のウエハ１５０の滑りずれは，位置補正処理では考慮されていない。
【００３５】
ウエハ位置決めシステムはウエハ位置エラーを画像で検知することに限定されない。限定的ではないが，ＲＦ電場検知，磁気共鳴検知，レーザー走査，光検出器アレーでの検知を含む検知技術が位置検知のために使用し得る。さらに，ある処理システムは位置エラーに寛容なものもあり，ウエハ位置決めシステムの使用を必要としていないもののある。さらに，半導体ウエハ以外のワークピースを取り扱うシステムが，ワークピースの正確な位置決めを必要とする場合もあり，そうでない場合もあり，さらにワークピース位置決めシステムを必要とする場合もあり，そうでない場合もある。
【００３６】
カセット８０および８２のウエハを取り扱うプロセスの例のフローチャートが図８Aおよび図８Bに示されている。そのプロセスは制御器１４０のソフトウエアにより制御することができる。プロセスは，図２Aないし図２C，図３，図４Aないし図４C，図５Aないし図５C，図６Aないし図６E，図７に示され，上述された基本動作を含む。工程２００では，第一のウエハがカセット８０から処理ステーション６８へと移送される。工程２００での第一のウエハの移送は，（１）図２Aないし図２C，図３に示され，上述されたカセット８０からのウエハの取り出し，（２）図４Aないし図４Cに示され，上述された，ロボット６２からロボット６４へのロボット間の移送，（３）図７に関連して記述したウエハの位置検知および補正，（４）図５Aないし図５Cに関連して記述した，ロボット６４による，ウエハホルダー１２０へのウエハの移送に関する。
【００３７】
第一のウエハが処理ステーション６８に移送したとき，処理が工程２０２に進む。工程２０２では，ロボット６２が図２Aないし図２C，図３に示され，上述したようにカセット８０からウエハn（nはウエハナンバーまたはインデックス）を取り出す。工程２０４では，ロボット６２は図４Aないし図４Cに示され，上述したようにウエハnをロボット６４に移送する。工程２０４ではまた，ウエハ位置決めシステム１３０が，図７に関連して記述したように，ウエハの位置ずれエラーおよび回転エラーを検知する。工程２０６では，図６Aないし図６Cに関連して記述したように，ウエハホルダー１２０からウエハn-1を取り除く。工程２０８では，図６A，図６Cおよび図６Eに関連して記述したように，ロボット６４がウエハホルダー１２０上にウエハnを配置し，この配置は，図７に関連して記述したように，検知したウエハnの位置ずれエラーを補正するために調節される。ウエハホルダー１２０は図７に関連して記述したように，検知したウエハnの回転エラーを補正するために回転する。工程２１２では，ロボット６２は図２Aないし図２Cに関連して記述したように，カセット８０にウエハn-1を戻す。工程２１６では，ウエハnがカセット内の最後のものがどうか（n= n max）が決定される。ウエハnが最後のウエハでないとき，ウエハインデックスnは工程２１８で増やされ，エレベータ８４はつぎのウエハにアクセスできるように，カセット８０を位置づけする。プロセスはカセット８０からつぎのウエハを取り出すために工程２０２に戻る。つぎのウエハが同様にして処理される。工程２１６において，ウエハn（ウエハホルダー上にあるもの）が最後のウエハであると判定されると，ウエハnは処理ステーション６８から取り出され，工程２０６および２１２に関連して記述したように，工程２２０においてカセット８０に戻される。
【００３８】
工程２２０の処理の完了で，カセット８０内の全ウエハが処理されカセット８０に戻される。工程２３０では，ロボット６２および６４が行う工程は，カセット８２内のウエハの処理を可能とするように，ウエハ・ハンドリング処理において入れ換えられる。工程２３２では，工程２００−２２０の処理がカセット８２に対して繰り返され，カセット８０は未処理のウエハをもつ新しいカセットに交換される。かくして，プロセスは，他のカセットについて続行し，ウエハは取り出されたカセットに戻される。
【００３９】
ここで記述してワークピース・ハンドリング・システムは半導体ウエハおよび他のディスク状のワークピースを取り扱うために都合良く使用することができる。しかし，本発明はこれに限定されず，他のタイプのワークピースの取り扱いにも，ワークピースの支持および移送のシステム要素について適切な修正を行って利用することができる。
【００４０】
本発明の少なくとも一つの実施例のさまざまな態様を記述してきたが，いろいろな変更，修正，改良をなし得ることは当業者には理解されよう。これら変更，修正，改良は本開示の一部であり，本発明の思想，範囲内のものである。したがって，上記開示および図面は単なる例示にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は従来技術のウエハ・ハンドリング・システムの略示平面図である。
【図２】図２Aは，カセットからのウエハの移動を示す，本発明の実施例にしたがったウエハ・ハンドリング・システムの略示平面図である。  図２Bおよび図２Cは，カセットからのウエハの移動を示す，図２Aのウエハ・ハンドリング・システムの第一および第二のロボットの略示側面図である。
【図３】図３は，カセットからのウエハの移動を示す，図２Aのウエハ・ハンドリング・システムの平面略示図である。
【図４】図４Aは，ロボットからロボットへのウエハ移送を示す，図２Aのウエハ・ハンドリング・システムの略示平面図である。  図４Bおよび図４Cは，ロボットからロボットへのウエハ移送を示す，図４Aの第一および第二のロボットの側面図である。
【図５】図５Aは，図２Aのウエハ・ハンドリング・システムの略示平面図であって，処理ステーションのウエハホルダーへのウエハの載置およびカセットからの第二のウエハの移動を示す。  図５Bおよび図５Cは，第一および第二のロボットの略示側面図であって，処理ステーションのウエハホルダーへのウエハの載置およびカセットからのウエハの移動を示す。
【図６Ａ】図６Aは，図２Aのウエハ・ハンドリング・システムの略示ブロック図であって，第一のロボットによるウエハホルダーからのウエハの移動および第二のロボットによるウエハホルダーへのウエハの載置を示す。
【図６Ｂ】図６Bは，ウエハホルダーのウエハの交換を示す，第一および第二のロボットの側面図である。
【図６Ｃ】図６Cは，ウエハホルダーのウエハの交換を示す，第一および第二のロボットの側面図である。
【図６Ｄ】図６Dは，ウエハホルダーのウエハの交換を示す，第一および第二のロボットの側面図である。
【図６Ｅ】図６Eは，ウエハホルダーのウエハの交換を示す，第一および第二のロボットの側面図である。
【図７】図７は，図２Aのウエハ・ハンドリング・システムに利用することができるウエハ位置決めシステムの実施例の略示ブロック図である。
【図８Ａ】図８Aは本発明の実施例にしたがったウエハ・ハンドリング処理のフローチャートを示す。
【図８Ｂ】図８Bは本発明の実施例にしたがったウエハ・ハンドリング処理のフローチャートを示す。
【図９】図９は図２Ａのウエハ・ハンドリング・システムの略示ブロック図である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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