(57)【要約】イオン注入装置、システム、および方法は、真空と大気圧との間において、複数のワークピースを搬送するために提供される。アライメント機構は、複数のワークピースを、複式ワークピースロードロックチャンバに対して略同時に搬送するために、位置合わせするよう機能する。アライメント機構は、評価装置、昇降装置、および、２つのワークピースを支持するための２つの垂直配向ワークピース支持部を備える。第１および第２大気ロボットは、ロードロックチャンバ、アライメント機構、およびＦＯＵＰの間において、一度に２つのワークピースを略同時に搬送するように構成されている。第３および第４真空ロボットは、ロードロックモジュールおよび処理モジュールの間において、一度に１つのワークピースを搬送するように構成されている。
2010512026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワークピースの方位を決定するバッファ機構付アライメント装置であって、
基部；
互いに略垂直に位置合わせされた複数のワークピース載置台を備えるワークピースバッファ装置；
上記基部と動作可能に連結された昇降装置；および、
評価位置に関与する評価装置を備え、
各上記ワークピース載置台は、各バッファ位置において、上記複数のワークピースのうちの各１つを選択的に支持するよう機能し、
上記昇降装置は、各上記バッファ位置から上記評価位置に上記複数のワークピースの各々を独立的に、垂直に平行移動させ、当該昇降装置の軸を中心にして各上記ワークピースを回転させるよう機能し、
上記評価装置は、各上記ワークピースが上記評価位置にあるとき、上記複数のワークピースの各々と関連する１つ以上の特性を検出するよう機能する、バッファ機構付アライメント装置。
【請求項２】
各上記ワークピース載置台は、
上記複数のワークピースの外周に関与する複数のワークピース支持部；および、
上記複数のワークピース支持部と動作可能に連結された水平移動装置を備え、
上記水平移動装置は、引き込み位置と伸展位置との間において、上記複数のワークピース支持部を半径方向に選択的に平行移動させるよう機能し、
上記複数のワークピース支持部は、上記引き込み位置において各上記ワークピースを支持するよう機能し、
各上記ワークピースは、上記伸展位置において上記複数のワークピース支持部に対して垂直に平行移動することが自由にできる、請求項１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項３】
上記複数のワークピース支持部は、２つ以上の弧状支持部材を備える、請求項２に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項４】
上記２つ以上の弧状支持部材の各々は、上記複数のワークピースの上記外周と関与する半径を有する弧状収納部を備え、
上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、各上記ワークピースの上記外周の少なくとも一部は上記弧状収納部上に概して載置され、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記２つ以上の弧状支持部材は概して上記ワークピースの上記外周を超えて配置され、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記昇降装置が上記評価位置に上記ワークピースを垂直に平行移動させることを可能にする、請求項３に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項５】
各上記ワークピース載置台に関して、上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記昇降装置は概して上記複数のワークピース支持部から各上記ワークピースを持ち上げるよう機能し、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記昇降装置は、上記複数のワークピース支持部の面を超えて上記ワークピースを垂直に平行移動させるよう機能する、請求項２に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項６】
上記ワークピース載置台、昇降装置、および評価装置を制御するよう構成された制御装置をさらに備える、請求項１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項７】
上記評価位置は、概して上記バッファ位置の少なくとも１つより下方にある、請求項１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項８】
上記昇降装置は、昇降ワークピース支持部と動作可能に連結された昇降シャフトを備え、
上記昇降シャフトは上記基部と直線的に摺動可能に係合しており、
上記昇降ワークピース支持部は、上記複数のワークピースの各々を選択的に支持するように構成されている、請求項１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項９】
上記昇降シャフトは上記基部と、さらに回転可能に連結されている、請求項８に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１０】
上記昇降シャフトと動作可能に連結されたモーターをさらに備え、
上記モーターは、上記軸を中心に上記昇降シャフトを回転させるよう機能する、請求項９に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１１】
上記モーターはサーボモーターを備え、
上記サーボモーターは、上記基部に対して上記昇降シャフトの回転位置を決定するよう構成されている、請求項１０に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１２】
上記評価装置は光学センサを備え、
各上記ワークピースが上記評価位置にあるとき、上記光学センサは上記複数のワークピースについての１つ以上の特性を検出するよう機能する、請求項１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１３】
上記１つ以上の特性は、上記ワークピースにおけるノッチ、上記ワークピースの位置、および上記ワークピースに関する印のうち、１つ以上を含む、請求項１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１４】
基部；
第１バッファ位置を規定し、かつ第１ワークピースを選択的に支持するように構成されている第１ワークピース載置台；
第２バッファ位置を規定し、かつ第２ワークピースを選択的に支持するように構成されている第２ワークピース載置台；および、
上記基部と動作可能に連結された昇降装置を備え、
上記第１バッファ位置と上記第２バッファ位置とは略垂直に位置合わせされており、
上記昇降装置は、上記第１バッファ位置および上記第２バッファ位置の各々と、評価位置との間において、軸に沿って、上記第１ワークピースおよび上記第２ワークピースの各々を選択的に平行移動させるよう構成されている、バッファ機構付アライメント装置。
【請求項１５】
上記昇降装置は、昇降ワークピース支持部と連結された昇降シャフトを備え、
上記昇降シャフトは、上記軸に沿って、上記基部と直線的に摺動可能に係合し、
上記昇降ワークピース支持部は、上記第１ワークピースおよび上記第２ワークピースの各々を個別に、選択的に支持するよう構成されている、請求項１４に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１６】
上記昇降シャフトは、上記基部と、さらに動作可能に連結されている、請求項１５に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１７】
上記昇降シャフトと動作可能に連結されたモーターをさらに備え、
上記モーターは上記軸を中心にして上記昇降シャフトを回転させるよう機能する、請求項１６に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１８】
上記モーターはサーボモーターを備える、請求項１７に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項１９】
上記第１および第２ワークピースの各々が上記評価位置にあるとき、上記評価装置は、上記第１および第２ワークピースと関連する１つ以上の特性を検出するよう機能する、請求項１６に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２０】
上記評価装置は光学センサを備え、
上記第１および第２ワークピースの各々が上記評価位置にあるとき、上記光学センサは、上記第１および第２ワークピースの１つ以上の視覚的な特性を検出するよう機能する、請求項１９に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２１】
上記１つ以上の視覚的な特性は、上記第１および第２ワークピースの各々の外周におけるノッチ、上記第１および第２ワークピースの各々の配置、ならびに上記第１および第２ワークピースに関連する印のうち、１つ以上を含む、請求項２０に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２２】
上記第１および第２ワークピースの各々の上記配置は、上記基部に対する上記第１および第２ワークピースの回転位置、ならびに上記昇降ワークピース支持部に対する上記第１および第２ワークピースの中心のうち、１つ以上を含む、請求項２１に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２３】
上記昇降ワークピース支持部は、上記第１および第２ワークピースの各々を選択的に把持するよう機能する真空チャックを備える、請求項１５に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２４】
上記第１および第２載置台、上記昇降装置、ならびに上記評価装置を制御するよう機能する制御装置をさらに備える、請求項１４に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２５】
上記第１および第２ワークピース載置台の各々は、
規定された弧状収納部をそれぞれ有する複数のワークピース支持部；および、
上記複数のワークピース支持部および上記基部と動作可能に連結された水平移動装置を備え、
上記弧状収納部の半径は、上記第１および第２ワークピースの外周と関連しており、
上記水平移動装置は、引き込み位置と伸展位置との間において、上記軸に対して、上記複数のワークピース支持部を選択的に半径方向に平行移動させるように構成されている、請求項１４に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２６】
上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記複数のワークピース支持部の各々の上記弧状収納部は、上記第１または第２ワークピースの上記外周の少なくとも一部と選択的に係合するよう構成され、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記複数のワークピース支持部の上記弧状収納部間における距離は、上記第１および第２ワークピースの直径よりも大きく、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記第１または第２ワークピースの各々は、上記複数のワークピース支持部に対して垂直に平行移動することが自由にできる、請求項２５に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２７】
上記複数のワークピース支持部が引き込み位置にあるとき、上記昇降装置は、上記第１または第２ワークピース載置台から、上記第１または第２ワークピースの各々を選択的に持ち上げるように構成され、
さらに、上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記昇降装置は、上記評価位置に上記第１または第２ワークピースの各々を選択的に、上記軸に沿って平行移動させるように構成される、請求項２６に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２８】
上記評価位置は、上記第１および第２バッファ位置のうちの１つ以上の下方に略垂直に配置されている、請求項２４に記載のバッファ機構付アライメント装置。
【請求項２９】
ワークピースを位置合わせし、かつバッファリングする方法であって、
第１ワークピース載置台、第２ワークピース載置台、および垂直移動昇降装置を有するアライメント機構を用意する工程であって、当該工程において、上記第１ワークピース載置台は上記第２ワークピース載置台の下方に略垂直に位置合わせされており、上記第１および第２ワークピース載置台の各々は複数のワークピース支持部を備えている工程；
上記第１および第２ワークピース載置台に付随する上記複数のワークピース支持部に、第１および第２ワークピースを略同時に配置する工程；
上記昇降装置を介して、上記第１ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から、上記第１ワークピースを持ち上げる工程；
上記昇降装置を介して、評価位置に上記第１ワークピースを垂直に平行移動させる工程；
上記第１ワークピースを評価する工程；
上記アライメント機構から上記第１ワークピースを搬出する工程；
上記昇降装置を介して、上記第２ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から、上記第２ワークピースを持ち上げる工程；
上記評価位置に上記第２ワークピースを垂直に平行移動させる工程；
上記第２ワークピースを評価する工程；および、
上記アライメント機構から上記第２ワークピースを搬出する工程を含む方法。
【請求項３０】
上記第１および第２ワークピース載置台に付随する上記複数のワークピース支持部が引き込み位置にあるとき、上記複数のワークピース支持部に第１および第２ワークピースを略同時に配置する工程は、上記複数のワークピース支持部上に上記第１および第２ワークピースを降ろす工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
上記第１ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記第１ワークピースは、上記第１ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から持ち上げられる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記評価位置は上記第１ワークピース載置台の略下方にあり、
上記評価位置に上記第１ワークピースを略垂直に平行移動させる工程は、上記引き込み位置から伸展位置に、上記ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部を半径方向に平行移動させる工程、および、上記第１ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部間において、上記評価位置に上記第１ワークピースを平行移動させる工程を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
上記第２ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記第２ワークピースは、上記第２ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から持ち上げられる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
上記評価位置が上記第１ワークピース載置台の略下方にあるとき、
上記評価位置に上記第２ワークピースを垂直に平行移動させる工程は、上記引き込み位置から伸展位置に、上記第１ワークピース載置台および上記第２ワークピース載置台についての上記複数のワークピース支持部を半径方向に平行移動させる工程、および、上記第１ワークピース載置台および上記第２ワークピース載置台についての上記複数のワークピース支持部の間において、上記評価位置に上記第２ワークピースを平行移動させる工程を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
上記評価位置が概して上記第１ワークピース載置台と上記第２ワークピース載置台との間にあるとき、
上記評価位置に上記第２ワークピースを垂直に平行移動させる工程は、上記引き込み位置から伸展位置に、上記第２ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部を半径方向に平行移動させる工程、および上記第２ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部の間において、上記評価位置に上記第２ワークピースを平行移動させる工程を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
上記第１および第２ワークピースを評価する工程は、
上記昇降装置の軸を中心にして上記第１および第２ワークピースの各々を回転させる工程；および、
各上記回転の間、上記第１および第２ワークピースの各々に関連する１つ以上の特性を決定する工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
上記１つ以上の特性を決定する工程は、上記アライメント機構に対する上記第１および第２ワークピースの各々の回転位置、上記軸に対する上記第１および第２ワークピースの各々のオフセット位置、ならびに、上記第１および第２ワークピースの各々に関する印を決定する工程を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
上記第１および第２ワークピースの各々の上記回転位置を決定する工程は、
上記第１および第２ワークピースが上記評価位置にあるとき、上記第１および第２のワークピースの外周に向けられたビームラインを有する光学センサを用意する工程；
各上記回転の間、上記第１および第２ワークピースの各々の上記外周が上記光学センサの上記ビームラインを経由する時に、上記光学センサからシグナルを得る工程；および、
上記光学センサから得られた上記シグナル、およびノッチに関連する寸法情報の知識に基づいて、上記第１および第２ワークピースの各々の上記外周における上記ノッチの位置を決定する工程を含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
上記ノッチの決定された上記位置に基づいて予め定められた回転位置に、上記昇降装置を介して、上記第１および第２ワークピースの各々を回転させる工程をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記軸に対する上記第１および第２ワークピースの各々の上記オフセット位置を決定する工程は、
上記昇降装置の回転位置を決定する工程；および、
各上記回転の間、上記第１および第２ワークピースの各々の上記外周が上記光学センサの上記ビームラインを経由する時、上記光学センサから得られた上記シグナルを解析し、かつ得られた上記シグナルの線形性および上記昇降装置の回転位置に基づいて、オフセットベクトルを推定する工程を含む、請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、概して、ワークピースを処理するためのワークピース処理システムおよびその方法に関するものであり、より詳細には、処理量を最大限にされた、ワークピースを処理するためのシステムおよびその方法に関するものである。
【０００２】
〔背景技術〕
半導体プロセスでは、１つのワークピースまたは半導体ウエハに対して、多くの工程が行われる。一般に、ワークピースに対して行なわれる各処理工程は、典型的に、ある特定の順序で行なわれる。すなわち、各工程は、前工程の完了を待つため、ワークピースがその後の処理ステップに使用できるようになる時間に影響を及ぼす。処理場まで至るプロセスの流れが、この処理に関連する連続的な事象によって中断される場合、例えばイオン注入等、真空下で行なわれる比較的短い工程のためのツールの生産性または処理量が、非常に限定されることがある。例えば、輸送担体または記録カセットと処理システムとの間におけるワークピースの交換、大気環境から処理システムの注入チャンバの真空環境までのワークピースの輸送、および、真空環境におけるワークピースの位置合わせ（例えばノッチアライメント）等は、ツールの生産性に対して顕著な影響を与えることがある。
【０００３】
例えば、イオン注入等のワークピースの処理は、典型的には注入チャンバ内の減圧下で行なわれる。すなわち、イオンは通常、ビームラインに沿って加速され、真空の注入チャンバに入り、さらに、所定の方式によってワークピースに突き当たる。典型的には、ワークピースを注入チャンバに案内するために、また同様に、注入チャンバ内においてワークピースをイオンビームに対して適切な位置および方向に合わせるために、注入という結果に至るまでにいくつかの工程が行なわれる。例えば、ワークピースは、ロボットを介して、大気内にあるカセットまたは記憶装置からロードロック室まで搬送される。その後、ロードロック室は、ワークピースをイオン注入機の処理環境中に搬送するために真空になる。カセットまたは記憶装置は、例えば、コンベアシステムまたは他の種類の搬送法を介して、イオン注入機に搬送されてもよい。
【０００４】
ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pods）は、例えば、シリコンワークピースまたはウエハを、あるワークステーションから他の集積回路（ＩＣ）製造設備にまで運ぶための一般的な機構である。これらのＦＯＵＰの様々なバージョンが、Asyst Technologies and Brooks Automationを含む様々な製造元から市販されている。多数積み重ねられたウエハを含んだＦＯＵＰは、例えば、オーバーヘッド輸送などの自動搬送装置によって、あるツールから次に続くツールまで搬送される。オーバーヘッド輸送はロボットの範囲内の場所にポッドを降ろす。これによって、ロボットアームが、処理のために１つ以上のシリコンウエハをポッドから取り出すことができる。
【０００５】
例えば、Sieradzkiに対する米国特許5,486,080号は、真空処理のためにウエハを搬送するためのシステムを詳述する。このシステムは、２つのロードロックから処理ステーションまでウエハを搬送するための、２つのウエハ搬送ロボットを採用している。連続式末端装置に関する追加的な特許としては、米国特許6,350,097号、6,555,825号、および5,003,183号が存在する。さらに、Mitchell et al.に対する公有米国特許7,010,388号は、一度に１つまたは２つのウエハを処理するためのウエハ処理システムを詳述する。
【０００６】
ツールの所有コストを減らすために、ワークピース処理システムが極高生産性を有することは望ましい。これは、新しいワークピースをＦＯＵＰから処理室に搬送し、ＦＯＵＰに戻すために要する時間に比較して、注入の持続時間がとても短い場合におけるイオン注入プロセスにとって特に当てはまる。例えば、低線量注入における実際のワークピースに対するイオン注入にかかる持続時間は短く、注入時間は５秒よりも短いことがある。さらに、イオン注入のための前処理工程の一部として、各ワークピースは、イオンビームに対して適切に位置合わせされなければならない。アライナとして知られる機構は、アライメント工程などのために用いられる。各ワークピースは、連続的に位置合わせされるため、潜在的に生産性を低下させる。
【０００７】
したがって、２つのワークピースの同時配置を可能にすることによって、それに続く連続的な位置合わせのためのアライナにおける大気ウエハ処理ロボットによって、および、アライナ機構によって、高生産性を容易にするためのシステムおよび方法が必要である。２つのウエハが同時に置かれることによって、大気ウエハ処理ロボットは続けて他の仕事をすることができ、ウエハロボットが時間当たりにより多くのウエハを処理することを可能にする。
【０００８】
〔本発明の概要〕
本発明は、大気環境と真空環境との間において、ワークピースを搬送するためのシステム、装置、および方法を提供することによって、先行技術の制限を克服すると共に、スループットを最大限にし、かつ本システムに係る所有コストを最小限にする。さらに具体的には、本発明は、アイドルタイム、または、処理システムが処理されたワークピースを生産する時間だけでなく、これを操作するための時間について、最小限にすることによって、本システムに係る所有コストを減少させるためのシステムおよび方法を提供する。
【０００９】
したがって、以下では、本発明に係るいくつかの態様の基礎的な理解を提供することを目的として、本発明の簡単な概要を説明する。この概要は、本発明の外延的な要約ではなく、本発明の主要または重要な要素を特定したり、本発明の範囲を描いたりするものではない。この概要は、後述にて与えられるより詳細な説明の前置きとして、簡単な形で、本発明に係るいくつかの概念を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、概して、ワークピースを処理するためのワークピース処理システムおよび方法、ならびにアライメント機構およびこれを用いるための方法を対象にしている。本発明の模範的な一態様によれば、ワークピース処理システムは、複数のワークピースを支持するように構成された１つ以上のワークピース輸送コンテナ、および、当該ワークピース輸送コンテナと選択的に係合した前部モジュールを備える。一例を挙げれば、前部モジュールは、第１複式ワークピース処理アームが動作可能に連結された第１ロボット、第２複式ワークピース処理アームが動作可能に連結された第２ロボット、および、これらの間に概して配置されたアライメント機構を備える。アライメント機構は、評価装置、昇降機構、および、複数のワークピースのうちの２つ以上を、個別に、かつ選択的に支持するように構成された２つ以上の垂直に位置合わせされたワークピース支持部を備える。昇降メカニズムは、当該昇降メカニズムの軸を中心にして回転し、また垂直に平行移動するよう機能し、２つ以上のワークピース支持部は、上記軸を中心にして半径方向に平行移動するよう機能する。このため、昇降機構は、各ワークピース支持部から評価位置に向かって、各ワークピースを個別に、かつ垂直に平行移動するよう機能する。ここで、昇降メカニズムは、さらに、評価位置において、評価装置に対するワークピースの回転を介して、各ワークピース回転位置および／または中心など、複数のワークピースの各々についての１つ以上の特性を検出するよう機能する。
【００１１】
本システムは、さらに、第３ロボットおよび第４ロボットが配置された真空チャンバを備える。第３ロボットは、当該第３ロボットと動作可能に連結された第１単式ワークピース処理アームを備え、また第４ロボットは、当該第４ロボットと動作可能に連結された第２単式ワークピース処理アームを備える。処理モジュールは、さらに、イオンビームなどの処理媒体を経由して複数のワークピースを処理するための真空チャンバと、動作可能に連結されている。第１および第２ロードロックモジュールは、前部モジュールと真空チャンバとの両方に動作可能に連結している。第１および第２ロードロックモジュールの各々は、２つ以上のワークピースを個別に、内側に支持するように構成された２つ以上の複式ワークピースロードロックチャンバを備える。例えば、第１、第２、第３、および第４複式ワークピースロードロックチャンバが提供される。第１ロードロックモジュールは、第１および第３ロードロックチャンバを備え、また第２ロードロックモジュールは、第２および第４ロードロックチャンバを備える。第１、第２、第３、および第４ロードロックチャンバは、当該ロードロックチャンバの中に複数のワークピースのうちの２つ以上を支持するように構成される。
【００１２】
模範的な一態様によれば、第１ロボットは、第１複式ワークピース処理アームを介して、ワークピース輸送コンテナ、アライメント機構、および第２ロードロックモジュールの間において、選択的に、１つ以上のワークピースを同時に搬送（例えば、２つのワークピースを並行して同時に搬送）するように構成されている。さらに、第２ロボットは、第２複式ワークピース処理アームを介して、他のワークピース輸送コンテナ、アライメント機構、および第１ロードロックモジュールの間において、選択的に、１つ以上のワークピースを同時に搬送（例えば、２つのワークピースを並行して同時に搬送するように構成されている。第３ロボットは、第１単式ワークピース処理アームを介して、第１ロードロックモジュールおよび処理モジュールの間において、選択的に、一度に１つのワークピースを連続的に搬送するように構成されている。第４ロボットは、第２単式ワークピース処理アームを介して、第２ロードロックモジュールおよび処理モジュールの間において、選択的に、一度に１つのワークピースを連続的に搬送するように構成されている。制御装置がさらに提供され、当該制御装置は、第１、第２、第３、および第４ロボット、アライメント機構、ならびに第１および第２ロードロックモジュールについての制御を介して、ワークピース輸送コンテナ、アライメント機構、第１および第２ロードロックモジュール、ならびに処理モジュールの間において、複数のワークピースを選択的に搬送するように構成されている。
【００１３】
前述の末端およびこれに関連する末端を完成するために、本発明は、後述にて十分に説明され、かつ請求項において具体的に指摘される特徴を備える。以下の説明および添付された図面は、本発明のある実施形態を詳細に説明する。また一方、これらの実施形態は、本発明の原理が採用された様々な方法のいくつかについて示している。本発明についての他の目的、利点、および新規な特徴は、図面とともに参照される以下の本発明の詳細な説明によって明らかとなるだろう。
【００１４】
〔図面の簡単な説明〕
図１Ａは、本発明の一態様に係る模範的なワークピース処理システムの構成図である。
【００１５】
図１Ｂは、図１Ａの模範的なワークピース処理システムの有する逆向きのワークピースの流れを示す図である。
【００１６】
図２は、本発明の他の態様に係る模範的なワークピース処理システムを示す図である。
【００１７】
図３Ａは、本発明の他の態様に係る模範的なアライメント機構を示す斜視図である。
【００１８】
図３Ｂは、図３Ａの模範的なアライメント機構を示す平面図である。
【００１９】
図４Ａは、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【００２０】
図４Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【００２１】
図４Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【００２２】
図４Ｄは、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【００２３】
図４Ｅは、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【００２４】
図４Ｆは、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【００２５】
図５は、図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構を示す部分断面図である。
【００２６】
図６は、模範的なアライメント機構のワークピース支持部における模範的なワークピースを示す平面図である。
【００２７】
図７は、本発明の他の模範的な実施形態に係るワークピース支持部の回転可能な位置に対比した、ワークピースの感度位置のプロットである。
【００２８】
図８は、本発明の他の態様に係る模範的なロードロックモジュールを示す斜視図である。
【００２９】
図９は、本発明の他の態様に係る他の模範的なワークピース処理システムを示す図である。
【００３０】
図１０Ａは、図９の模範的な複式ワークピース処理ロボットを示す底面図である。
【００３１】
図１０Ｂは、図１０Ａの模範的な複式ワークピース処理ロボットを示す正面図である。
【００３２】
図１１は、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースを処理するためのブロックチャートである。
【００３３】
図１２は、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースを処理するための模範的な方法を示すブロック図である。
【００３４】
図１３は、本発明の他の態様に係るワークピースを処理するための図１２の模範的な方法の続きを示すブロック図である。
【００３５】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、概して、半導体プロセスのためのワークピース処理を対象にしており、特には、アライメントおよびワークピースへのイオン注入などの連続的な工程を実行している間に、２つ以上のワークピースを略同時にシステムに搬送することができる処理システムを対象にしている。ついては、本発明について図面を参照して以下に説明する。本明細書中、類似の参照番号は類似の要素を言及して使用される。これらの実施形態の説明は、単に一例に過ぎず、意味を限定して解釈されるべきではないことは明らかであろう。以下の記述において、説明のために、多数の具体的な詳細が、本発明の十分な理解を提供するために示される。当業者にとって明らかであるが、本発明はこれらの詳細な説明なしに実施されてもよい。
【００３６】
以下、図面を参照すると、図１Ａおよび図１Ｂは本発明の模範的な一態様に係る模範的なワークピース処理システム１００を示す図である。ワークピース処理システム１００は、例えば、前部モジュール１０２を備えている。前部モジュール１０２は、１つ以上のワークピース輸送コンテナ１０６Ａ〜１０６Ｄを支えるよう機能する１つ以上のロードポート１０４Ａ〜１０４Ｄを備える。ロードポート１０４Ａ〜１０４Ｄの各々は、例えば、個別のワークピース輸送コンテナ１０６Ａ〜１０６Ｄと前部モジュール１０２との間に、選択的経路を提供するよう機能するドア１０７Ａ〜１０７Ｄを備える。ワークピース輸送コンテナ１０６Ａ〜１０６Ｄは、例えば、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pods）１０８を備える。ＦＯＵＰ１０８の各々は、前部モジュール１０２と連結することができる。前部モジュール１０２の内部環境１０９は、例えば、略大気圧であるか、または大気圧に近い。
【００３７】
前部モジュール１０２は、第１ロボット１１０および第２ロボット１１２を備えている。例えば、第１ロボット１１０は、複数のワークピース１１４（例えば３００ｍｍ半導体ウエハ）をワークピース輸送コンテナ１０６Ａおよび１０６Ｂから搬入（ロード）および搬出（アンロード）するよう機能する。また、第２ロボット１１２は、複数のワークピースをワークピース輸送コンテナ１０６Ｃおよび１０６Ｄから搬送および搬出するよう機能する。第１ロボット１１０および第２ロボット１１２の各々は、例えば、垂直運動、半径方向運動、および方位角運動を含む多自由度の動きができる。
【００３８】
図２においてより詳細に示すように、本発明に係る第１ロボット１１０は、これと動作可能に連結した第１複式ワークピース処理アーム１１６を備える。第１複式ワークピース処理アーム１１６は、例えば、１つまたは複数のワークピース１１４を支持するよう機能する第１複式支持部１１８を備える。例えば、第１複式ワークピース処理アーム１１６は、第１ロボット１１０の制御を介して、複数のワークピース１１４のうちの２つを同時に、または略同時に、ワークピース輸送コンテナ１０６Ａおよび１０６Ｂから取り出し、また入れ替えるように構成されている。例えば、第１複式ワークピース処理アーム１１６は、複数のワークピースを支持することとは対照的に、１つのワークピース１１４を支持するよう機能してもよい。第２ロボット１１２は、例えば、これと動作可能に連結した第２複式ワークピース処理アーム１２０を備える。第２複式ワークピース処理アーム１２０は、同様に、第２ロボットの制御を介して、複数のワークピース１１４のうちの２つを同時にワークピース輸送コンテナ１０６Ｃおよび１０６Ｄから取り出し、またそこに入れ替えるように構成されている。例えば、第２複式ワークピース処理アーム１２０は、１つまたは複数のワークピース１１４を支持するよう機能する第２複式支持部１２１を備える。第２複式ワークピース処理アーム１２０は、第１複式ワークピース処理アーム１１６と同じように、複数のワークピースを支持することとは対照的に、１つのワークピース１１４を支持するよう機能してもよい。
【００３９】
本発明に係る前部モジュール１０２は、図１Ａ〜図１Ｂ、および図２に示すように、第１ロボット１１０と第２ロボット１１２との間に概して配置されたアライメント機構（アライナ）１２２をさらに備える。アライメント機構１２２は、複数のワークピース１１４の１つ以上の特性を検出するよう機能する。図３Ａは、模範的なアライメント機構１２２を示す斜視図である。アライメント機構１２２には、２つ以上の垂直に位置合わせされたワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂが備えられ、また、各載置台は、これに付随する２つ以上のワークピース支持部１２６をさらに備える。各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂに付随する２つ以上のワークピース支持部１２６は、例えば、図３Ｂにおけるアライメント機構１２２の上面図１２７において点線で示されるように、各ワークピース１１４を支持するよう機能する。さらに、図３Ａにおける２つ以上のワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂは、例えば２つ以上の個別のバッファ位置１２８Ａおよび１２８Ｂを概して規定する。２つ以上のバッファ位置１２８Ａおよび１２８Ｂは、後述にて詳細に説明するように、アライメント機構１２２を介して、図１Ａ〜図１Ｂおよび図２における複数のワークピース１１４にバッファ、または順番待ちの列を規定する。アライメント機構１２２が、２つ以上のワークピース載置台１２４およびバッファ位置１２８を備えることは留意すべきであり、このようなワークピース載置台およびバッファ位置は本発明の範囲に含まれるとして意図される。
【００４０】
本実施形態において、さらに図３Ｂに示すように、各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂに付随する各ワークピース支持部１２６は、複数のワークピース１１４の周辺または外周１３０に関与する。例えば、複数のワークピース支持部１２６は、略弧状であり、そこに形成された収納部１３１を有している。収納部１３１は、概して、外周１３０の少なくとも一部についてワークピース１１４を支持するように構成されている。複数のワークピース支持部１２６は、支柱または突起物（図示しない）など、様々な他の形状と取替えられてもよい。したがって、ワークピース１１４を支持するよう機能する任意の部材は、本発明に範囲に含まれるとして意図される。
【００４１】
本実施形態の複数のワークピース支持部１２６は、さらに、アライメント機構１２２の基部１３２と選択的に連結する。ここで、複数のワークピース支持部１２６は、さらに、ワークピース１１４および基部１３２に対して半径方向に（矢印１３４によって示すように）平行移動することができる。したがって、各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂの複数のワークピース支持部１２６は、（図４Ａに示すワークピース載置台１２４Ａに対する）引き込み位置１３６から、（図４Ｃに示すワークピース載置台１２４Ａに対する）伸展位置１３７にかけて、平行移動することができる。ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂは、それらの個別のワークピース支持部１２６が、ワークピース１１４を支持するように配置されるか、または、ワークピース支持部に対してワークピースを略垂直に自由移動させることができるよう配置されるかについて、選択的に配置されるように個々に構成される。したがって、さらに後述にて説明するように、複数のワークピース支持部の各々が引き込み位置１３６または伸展位置１３７にあることに基づいて、複数のワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂは、図４Ａ〜図４Ｆに示される各ワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂを選択的に支持することができる。
【００４２】
図３Ａに示すように、アライメント機構１２２は、さらに、基部１３２と動作可能に連結された昇降装置１３８を備える。昇降装置１３８は、ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂに関与する２つ以上のワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂ（図４Ａ〜図４Ｆに示す）の各々を個別に、垂直に平行移動するように構成される。図３Ａのアライメント機構１２２および昇降装置１３８は、さらに、図５における断面図１２９中に示される。図５において、模範的な昇降装置１３８は、昇降ワークピース支持部１４２と動作可能に連結された昇降シャフト１４０を備える。昇降シャフト１４０は、例えば、基部１３２と直線的に摺動可能に係合している。したがって、昇降ワークピース支持部１４２は、複数のワークピースの有無、および各載置台１２４Ａおよび１２４Ｂのワークピース支持部１２６の位置に基づいて、複数のワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂの各々（例えば図４Ａ〜図４Ｆに示す）を選択的に支持するよう機能する。
【００４３】
昇降ワークピース支持部１４２は、図３Ａ、図３Ｂ、および図５に示すように、例えば、真空チャック１４４を備える。１つ以上の導管１４５は、各ワークピース１１４を選択的に把持するための真空チャック１４４の表面１４６に対して選択的に吸引をかけることができる。あるいは、昇降ワークピース支持部１４２は、ピン（図示しない）、または、図４Ａ〜図４Ｆの複数のワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂの各々を選択的に個別に支持するよう機能する他の機構を備えてもよい。
【００４４】
図５に示すように、昇降シャフト１４０は、当該昇降シャフトの軸１４７に沿って直線的に平行移動するよう構成されている。例えば、昇降シャフト１４０は、ピストンおよびシリンダアセンブリ１４８と動作可能に連結されている。ピストンおよびシリンダアセンブリ１４８は、例えば、圧力源（図示しない）と流通するように連結されており、当業者にとって明らかなように、空気圧等によって選択的に駆動され得る。あるいは、昇降シャフト１４０は、リニアモーター（図示しない）と動作可能に連結してもよく、または、他の機構が昇降シャフトを選択的に垂直に平行移動する機能を有していてもよい。
【００４５】
本発明の昇降装置１３８の模範的な機能は、図４Ａ〜図４Ｆにおいて示されており、昇降装置１３８は、各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂに関連する個別のバッファ位置１２８Ａおよび１２８Ｂから、個別のワークピース評価に関連する評価位置１５０（例えば図４Ｄに示す）にかけて、２つ以上のワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂを個別に平行移動するよう機能する。各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂから２つ以上のワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂを平行移動するために、概して、個別のワークピース載置台が図４Ａの引き込み位置１３６にあるとき、各ワークピースはワークピース支持部１２６から持ち上げられる。ここで、例えば図４Ｃおよび図４Ｆにおいて示すように、各載置台のワークピース支持部が、概して伸展位置１３７に半径方向に平行移動することが可能になる。各載置台１２４Ａおよび／または１２４Ｂが伸展位置１３７になった時点で、ワークピース１２４Ａまたは１２４Ｂは、評価位置１５０に向かって、昇降装置１３８を介して、垂直に平行移動してもよい。
【００４６】
実施例によると、図５に示される水平移動装置１５２は、各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂの各ワークピース支持部１２６と動作可能に連結されている。水平移動装置１５２は、図４Ａ〜図４Ｆの引き込み位置１３６から伸展位置１３７にかけて、各ワークピース支持部１２６を選択的に、半径方向に平行移動するよう機能する。ワークピース載置台１２４に関連する図４Ｃに示される伸展位置１３７は、例えば、ワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂの外周１３０を越えて配置される。したがって、各ワークピース載置台１２４Ａおよび１２４Ｂが伸展位置１３７にあるとき、昇降装置１３８は、各ワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂを単独で支持し、垂直に平行移動することができる。
【００４７】
再び図４Ａを参照すると、ワークピース１１４Ａは、概して、ワークピース載置台１２４Ａのワークピース支持部１２６上に存在するように示されている。本発明によれば、昇降装置１３８は、軸１４７に沿って昇降ワークピース支持部１４２を直線的に平行移動するよう機能し、そこで図４Ｂに示すように、ワークピース載置台１２４Ａからワークピース１１４Ａを持ち上げて支持する。載置台１２４Ａの複数のワークピース支持部１２６から持ち上げられると、ワークピース支持部は、図４Ｃに示すように、水平移動装置１５２を介して、ワークピース１１４Ａの外周１３０を超えて伸展位置１３７に向かって伸展されてもよい。その後、ワークピース１１４Ａは、１つ以上の評価装置１５４を介して評価されるために、図４Ｄに示すように評価位置１５０に平行移動（例えば軸１４７に沿って上昇または下降）される。
【００４８】
本実施例における図４Ｃおよび図４Ｆに示される評価位置１５０は、概してバッファ位置１２８Ａの下側に示される。したがって、ワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂの両方を連続的に評価するために、１つの評価装置１５４を利用することができる。このような場合、評価位置１５０は、バッファ位置の下側のどこにでも存在し得る。しかしながら、追加的な評価装置（図示しない）が実装されてもよいことは、さらに留意されるべきである。例えば、複数の評価位置は、バッファ位置１２８Ａおよび１２８Ｂの下側および上側に位置することができ、ここでワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂが評価されてもよい。このような全ての評価位置および評価装置の数は、本発明の範囲に含まれることが意図される。
【００４９】
１つ以上の評価装置１５４は、例えば各ワークピースが評価位置１５０にあるとき、複数のワークピース１１４についての１つ以上の特性を検出するよう機能する。評価装置１５４は、１つ以上の光学センサ１５６、カメラ１５７（図３ｂに示す）、または、他の多様な検出装置を備えていてもよい。ここで、１つ以上の評価装置１５４は、各ワークピースが図４Ｄおよび図４Ｆの評価位置１５０にあるとき、複数のワークピース１１４についての１つ以上の特性を検出するよう機能する。光学センサ１５６は、後述にて詳細に説明するように、例えばワークピース（図６に示す）におけるノッチ１５８を検出するよう機能する。１つ以上の特性は、昇降ワークピース支持部１４２に対するワークピース１１４の位置、ロット番号等のワークピースに関連する様々な印（図示しない）、または、ワークピースに関連する他の様々な印もしくは特性を含んでいてもよい。
【００５０】
図４Ｄを再び参照すると、ワークピース１１４Ａの評価後、（例えば、図１Ａ、図１Ｂ、または図２の第１ロボットまたは第２ロボットを介して）アライメント機構１２２からワークピース１１４Ａを搬出することができる。その後、図４Ｅに示すように、昇降装置１３８は、概して、ワークピース載置台１２４Ｂの複数のワークピース支持部からワークピース１１４Ｂを持ち上げ、支持することができる。載置台１２４Ｂの複数のワークピース支持部１２６から持ち上げられると、ワークピース支持部は、同様に、ワークピース１１４Ｂの外周１３０を超えて図４Ｆの伸展位置１３７に向かって伸展してもよい。その後、ワークピース１１４Ｂを、その評価のために、評価位置１５０に平行移動（例えば降下）することができる。その後、ワークピース１１４Ｂは、次のプロセスのために、図１Ａ〜図１Ｂまたは図２の第１ロボット１１０または第２ロボット１１２を介して、アライメント機構１２２から搬出されてもよい。
【００５１】
本発明の他の模範的な実施例によると、図３Ｂに示すように、昇降装置１３８は、さらに、基部１３２と回転可能に連結している。ここで、アライメント機構は、図５の昇降シャフト１４０の軸１４７を中心にして、複数のワークピース１１４を個別に回転するよう機能する。例えば、サーボモーター等の回転装置１６０が、昇降シャフト１４０と動作可能に連結していてもよい。ここで、回転装置１６０は、軸１４７に対して昇降シャフトを回転するよう機能する（例えば図３Ｂにおける弓形の矢印として示す）。図５の回転装置１６０は、例えば、昇降シャフト１４０（またワークピース１１４）の回転位置をさらに決定する。さらにアライメント機構１２２は、例えばアライメント機構に対するワークピースの位置合わせのために、光学センサ１５６のビームライン１６２を経由するワークピースの回転を介して、ノッチ１５８の位置を決定するように構成される（図３Ｂに示す）。ノッチ１５８の決定された位置は、例えば次のプロセスのために、昇降シャフトのさらなる回転を介して、アライメント機構１２２に対してワークピース１１４を方向付けするために利用されてもよい。
【００５２】
評価装置１５４（例えば図５の光学センサ１５６）は、さらに、図６に示されるように、回転１６１中における評価装置からの出力の分析を介して、昇降ワークピース支持部１４２の回転軸１４７に対するワークピース１１４の中心１６３を決定するために用いられてもよい。例えば、図７は、光学センサ１５６からのセンサシグナル１６６と対比した、図５の昇降シャフト１４０および昇降ワークピース支持部１４２についての（例えば回転装置１６０のサーボモーターによって提供される）回転位置１６５のプロット１６４を示す。ここで、ビームライン１６２を経由するノッチ１５８の通過を示す出力シグナルカーブ（センサシグナル１６６）、および、ノッチの寸法の知識から、ワークピース１１４の中心１６３を推定することができる。したがって、ワークピース１１４の中心１６３に関するオフセットベクトル値は、図１Ａ、図１Ｂ、および図２の第１ロボットおよび／または第２ロボットに提供され得る。本実施形態において、第２ロボットは、オフセットベクトル値に基づいて、アライメント機構１２２からワークピース１１４を把持するように構成される。また、ワークピースは、アライメント機構から把持されたとき、第２複式支持部１２１に対して、ほぼ中心になっている。さらに、図７のセンサシグナル１６６から、ワークピース１１４の回転位置が決定されることができ、ワークピースは、図１Ａ、図１Ｂ、および図２の第１ロボットまたは第２ロボットによって把持されるより前に、アライメント機構１２２に対して回転位置を合わせられることができる。
【００５３】
図１Ａおよび図１Ｂを再び参照すると、本発明の他の実施例によれば、ワークピース処理システム１００は、さらに、前部モジュール１０２と動作可能に連結された第１ロードロックモジュール１６８および第２ロードロックモジュール１７０を備える。複数のワークピース１１４は、前部モジュールと第１または第２ロードロックモジュールとの間において、連続的に、または並行して搬送されてもよい。さらに例えば、第１ロードロックチャンバ１７１、第２ロードロックチャンバ１７２、第３ロードロックチャンバ１７３、および第４ロードロックチャンバ１７４が提供される。本実施形態において、第１ロードロックモジュール１６８は、第１ロードロックチャンバおよび第３ロードロックチャンバを備えており、第１および第３ロードロックチャンバは、図８に示すように、互いに略垂直に積層されている。さらに同様に、図１Ａ〜図１Ｂの第２ロードロックモジュール１７０は、第２ロードロックチャンバ１７２および第４ロードロックチャンバ１７４を備えており、第２および第４ロードロックチャンバは、互いに略垂直に積層されている。図８に示す第１ロードロックモジュール１６８は、さらに、図１Ａ〜図１Ｂの第２ロードロックモジュール１７０を代表して構成されることができ、同様の特徴が第１および第２ロードロックモジュールに存在してもよいことには留意されるべきである。
【００５４】
本発明によれば、さらに、第１ロードロックチャンバ１７１、第２ロードロックチャンバ１７２、第３ロードロックチャンバ１７３、および第４ロードロックチャンバ１７４の各々は、その内側に２つ以上のワークピース１１４を支持するよう機能する。第１ロードロックチャンバ１７１、第２ロードロックチャンバ１７２、第３ロードロックチャンバ１７３、および第４ロードロックチャンバ１７４の各々は、前部モジュール１０２と関連する第１遮断弁１７５を備える。第１遮断弁１７５は、前部モジュールの内部環境１０９に対して、各ロードロックチャンバの内部空間１７６を選択的に流通するように連結する。さらに、本発明の模範的な一実施例によると、第１ロードロックチャンバ１７１、第２ロードロックチャンバ１７２、第３ロードロックチャンバ１７３、および第４ロードロックチャンバ１７４の個別の内部空間１７６は、図８の模範的な第１ロードロックモジュール１６８において示されるように、概して第１空間１７７Ａおよび第２空間１７７Ｂに分けられる。例えば、機械的隔離板（図示しない）が、概して第１空間１７７Ａと第２空間１７７Ｂとの間に配置される。第１空間１７７Ａは、概して複数のワークピース１１４Ａのうちの１つを収容するよう構成される。また第２空間は、概して複数のワークピース１１４Ｂのうちの１つを収容するよう構成される。機械的隔離板（図示しない）は、例えば、概して個別の内部空間１７６内における第１空間１７７Ａと第２空間１７７Ｂとの間のクロスコンタミネーション（交差混交）を防止する。
【００５５】
本発明に係る図１Ａ〜図１Ｂのワークピース処理システム１００は、第１ロードロックモジュール１６８および第２ロードロックモジュール１７０と動作可能に連結した真空モジュール１８０をさらに備える。真空モジュール１８０は、概して、内部に真空環境１８１を含む。例えば、１つ以上の高真空ポンプ（図示しない）が、真空モジュール１８０と動作可能に連結されて、真空モジュールがラフに真空引きされてもよい（低真空にされてもよい）。さらに、第１ロードロックチャンバ１７１、第２ロードロックチャンバ１７２、第３ロードロックチャンバ１７３、および第４ロードロックチャンバ１７４の各々は真空モジュール１８０と関連する第２遮断弁１８２を備える（例えば第１ロードロックモジュール１６８に関しては図８に示す）。第２遮断弁１８２は、各ロードロックチャンバの内部空間１７６を、真空モジュールの内部の真空環境１８１と選択的に流通するように連結する。
【００５６】
図１Ａ〜図１Ｂに示す真空モジュール１８０は、さらに、イオンビーム１８６を形成するよう機能するイオン注入機１８５などの処理モジュール１８４と動作可能に連結する。処理モジュール１８４は、例えば、内部に配置された静電チャック１８８を備えていてもよく、静電チャック１８８は、１つ以上のワークピース１１４を個別に、選択的に支持するように構成されている。処理モジュール１８４は、さらに、例えば複数のワークピース１１４にイオンを注入するためのイオン注入機１８６からのイオンビーム１８６等のプロセス媒体１９２を経由して静電チャック１８８を平行移動させるように構成された処理ロボット１９０を備えていてもよい。処理モジュール１８４は、さらに、線量測定システム（図示しない）を備えていてもよい。
【００５７】
本発明の他の実施例によれば、真空モジュール１８０は、例えば、内部に配置された第３ロボット１９４および第４ロボット１９６を備えていてもよい。第３ロボット１９４および第４ロボット１９６の各々は、例えば、垂直運動、半径方向運動、および方位角運動を含む多自由度の動きができる。例えば図２に示すように、第３ロボット１９４は、当該第３ロボットと動作可能に連結された第１単独ワークピース処理アーム１９８を備えており、また第４ロボット１９６は、当該第４ロボットと動作可能に連結された第２単独ワークピース処理アーム２００を備えている。第１および第２単独ワークピース処理アームは、それぞれ１つのワークピース１１４を支持するよう機能する。
【００５８】
したがって、ワークピース処理システム１００は、図１Ａ〜図１Ｂに示すように、本システムを通るワークピースの所望の流れに基づいて、一度に１つずつ、または連続的に（例えば破線の矢印２０４に示す）のみならず、並行して（例えば実線の矢印２０６に示す）、複数のワークピース１１４のうちの２つ以上を搬送するように選択的に構成される。第１ロボット１１０は、例えば、第１複式ワークピース処理アーム１１６を介して、ワークピース輸送コンテナ１０６Ａおよび１０６Ｂ、アライメント機構１２２、ならびに第２ロードロックモジュール１７０の間において、同時に２つ以上のワークピース１１４を選択的に搬送するように構成されている。さらに、第２ロボット１１２は、第２複式ワークピース処理アーム１２０を介して、ワークピース輸送コンテナ１０６Ｃおよび１０６Ｄ、アライメント機構１２２、ならびに第１ロードロックモジュール１６８の間において、２つ以上のワークピースを選択的に搬送するように構成される。さらに、第２複式ワークピース処理アーム１２０は、例えばアライメント機構１２２から（例えば図５Ｄおよび図５Ｆの評価位置１５０から）ワークピース１１４Ａおよび１１４Ｂを連続的に把持し、その後、両ワークピースを並行して第２ロードロックモジュール１７０に搬送するように構成される。例えば、ワークピース輸送コンテナ１０６Ｃおよび１０６Ｄを使用可能にして、本システム１００を通るワークピース１１４の流れを逆転することができる。ここで、当業者によって明らかなように、概して第１ロボット１１０と第２ロボット１１２とは機能を交換し、また第３ロボット１９４と第４ロボット１９６とは同様に機能を交換する。図１Ａは、例えば、ワークピース輸送コンテナ１０６Ａおよび１０６Ｂを使用可能にするための逆時計回りの流れを示しており、一方、図１Ｂは、ワークピース輸送コンテナ１０６Ｃおよび１０６Ｄを使用可能にするための時計回りの流れを示している。
【００５９】
他の実施例によれば、第３ロボット１９４および第４ロボット１９６は、例えば、処理モジュール１８４と、第１ロードロックモジュール１６８および第２ロードロックモジュール１７０の各々との間において、一度に１つのワークピース１１４を連続的に搬送するよう機能する。第１ロードロックチャンバ１７１、第２ロードロックチャンバ１７２、第３ロードロックチャンバ１７３、および第４ロードロックチャンバ１７４の各々に関連する第１遮断弁１７５および第２遮断弁１８２は、独立して開閉するよう機能する。すなわち、第１ロードロックモジュール１６８について、第１ロードロックチャンバ１７１に存在する２つのワークピース１１４は、例えば真空引きされ、または大気に開放（ベント）されてもよく、一方、第３ロードロックチャンバ１７３における他の２つのワークピースは独立して、大気に開放され、または真空引きされてもよい。同様に、第２ロードロックモジュール１７０について、例えば第２ロードロックチャンバ１７２に存在する２つのワークピース１１４は、真空引きされ、または大気に開放されてもよく、一方、第４ロードロックチャンバ１７４における他の２つのワークピースは独立して、大気に開放され、または真空引きされてもよい。したがって、本発明の新規なアライメント機構１２２と連動して、複数のワークピース１１４についてのアライメント等の連続的な工程、およびプロセス媒体１９２を通るワークピースの処理が行なわれ、一方、複数のワークピースについての他の並行的な（例えば同時的な）搬送は、本システムにおる他の場所で同時に行なわれる。
【００６０】
図１Ａ〜図１Ｂに示すように、本システム１００を通るワークピースのシークエンスを制御するために、また、ワークピース処理および操作における、始動、停止、ならびに機械的動作および環境的動作の総合的調整を制御するために、制御装置２１２がさらに提供される。例えば制御装置は、前部モジュール１０２、第１ロードロックモジュール１６８、第２ロードロックモジュール１７０、真空モジュール１８０、処理モジュール１８４、ならびにこれらに関係する全ての要素および環境的動作を、制御するように構成されている。環境的動作は、例えば、各ロードロックチャンバ１７１、１７２、１７３、および１７４に対する大気への開放および真空引きの制御、および真空モジュール１８０における真空環境１８１の制御を含んでもよい。機械的動作は、例えば、アライメント機構１２２、ワークピース輸送コンテナ１０６、第１ロボット１１０、第２ロボット１１２、第３ロボット１９４、および第４ロボット１９６を支持すること、ならびに、本システム１００に関係する各種の他のワークピース処理および各種の機械装置の制御を含んでもよい。制御装置２１２は、例えば、本システムの各種要素と関係するマルチな個別の制御装置（図示しない）を備えていてもよく、あるいはシステム１００全体のための単一の制御装置であってもよく、これら全ての制御装置は本発明の範囲に含まれるとして意図される。
【００６１】
図９は、本発明の別の模範的なシステム２１３を示している。ここで、第１ロボット１１０に付随する第１複式ワークピース処理アーム１１６は、一対の第１多関節アーム２１４Ａおよび２１４Ｂを構成しており、一対の第１多関節アームの各々は、１つのワークピース１１４を支持するように構成された第１単式支持部２１６を備えている。例えばさらに、第２ロボット１１２に付随する第２複式ワークピース処理アーム１２０は、一対の第２多関節アーム２１８Ａおよび２１８Ｂを構成しており、一対の第２多関節アームの各々は、１つのワークピース１１４を支持するように構成された第２単式支持部２２０を備えている。一対の第１多関節アーム２１４Ａおよび２１４Ｂは、図１Ａ〜図１Ｂの第１複式ワークピース支持部材１１６と同様に、例えば、ワークピース輸送コンテナ１０６Ａおよび１０６Ｂ、第２ロードロックモジュール１７０、ならびにアライメント機構１２２の間において、２つ以上のワークピース１１４を、独立して（例えば連続的に）または同時に（例えば並行して）搬送するように構成され得る。同じく、図９における一対の第２多関節アーム２１８Ａおよび２１８Ｂは、図１Ａ〜図１Ｂの第２複式ワークピース支持部材１２０と同様に、例えば、ワークピース輸送コンテナ１０６Ｃおよび１０６Ｄ、第１ロードロックモジュール１６８、ならびにアライメント機構１２２の間において、２つ以上のワークピース１１４を、独立して、または同時に搬送するように構成され得る。図１０Ａおよび図１０Ｂは、模範的なロボット２２２を示す各種の図である。例えば、図１Ａ〜図１Ｂ、図２、および／または図９における第１ロボット１１０および／または第２ロボット１１２は、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて示されるロボット２２２を構成している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ロボット２２２は、多関節アーム２２４Ａおよび２２４Ｂを備えており、各他関節アームは、それぞれと動作可能に連結された単式支持部２２６Ａおよび２２６Ｂを備えている。したがって、ロボット２２２は、上述するように、ワークピースの所望の搬送に基づいて、独立的に、または同時的に、単式支持部２２６Ａおよび２２６Ｂを平行移動するよう機能する。
【００６２】
本発明の他の実施例によれば、図１１は、イオン注入システムを伴うワークピース処理システムにおいて、複数のワークピース（例えば８つのワークピース）を搬送するために、模範的なタイミングチャートを示す。図１Ａ、図１Ｂ、および図２において示されるシステム１００、ならびに図９において示されるシステム２１３は、図１１のタイミングチャート３００と関連して機能することができる。図１１において、上記システムを経由する第１および第２のワークピース（それぞれワークピース「Ａ」およびワークピース「Ｂ」とする）について模範的な流れが明らかとなる。第１の網掛け３０２は、第１ワークピースおよび第２ワークピースの両者が同時に行うことに関係した工程を表す。第２の網掛け３０３は、第１のワークピースのみに関する（例えば連続的な）工程を表す。第３の網掛け３０４は、第２のワークピースのみ関する（例えば連続的な）工程を表す。他のワークピースに対して行なわれる工程は網掛けされずに示されており、このような工程は、第１および／または第２のワークピースに関する工程と、同時に（並行して）、または連続的に、行なわれることができることは留意されたい。さらに、半導体処理システムにおけるワークピース処理のための方法３０５は図１２に示されており、ここでは、図１１のタイミングチャート３００がさらに参照される。模範的な方法は、一連の工程または事象として、本明細書中に示されて説明されることに留意すべきであるが、本発明はこれらの工程または事象の示された順序によって限定されないことは明らかである。すなわち、本発明によれば、いくつかのステップは、異なる順序で行われてもよいし、さらに／あるいは、本明細書において示され、かつ説明されたもとは別のステップと同時に行われてもよい。加えて、本発明によれば、ここで示されたステップの全てが、方法を実施するために要求されなくてもよい。さらに、本方法は、本明細書において示され、かつ説明された本システムと関連して行われてもよいし、また同様に、本明細書において示されていない別のシステムと関連して行われてもよいことは明らかであるだろう。
【００６３】
図１２に示すように、方法３０５はステップ３１０から始まり、第１のワークピースおよび第２のワークピースは、第１ロボットによって第１ワークピースー輸送コンテナから、略同時に搬出される（例えば並行して搬出される）。その後、ステップ３１２において、第１および第２のワークピースは、第１ロボットを介して、略同時にアライメント機構に配置される。その後、ステップ３１４において、第１のワークピースは、アライメントおよび／または評価をされる。例えば、第１のワークピースは、昇降装置を介して、アライメント機構の第１ワークピース支持部から上昇される。さらに、第１のワークピースは、評価位置に垂直に平行移動される。ここで、第１のワークピースは、概して、当該ワークピースにおけるノッチの位置の検出、ワークピースの同定、および／またはアライメント機構に対するワークピースの空間的定位の検出等、評価を行なわれる。その後、ステップ３１６において、第１のワークピースは、第２ロボットを介して、アライメント機構から搬出される。
【００６４】
その後、ステップ３１８において、第２のワークピースは、アライメントおよび／または評価をされる。例えば、第２のワークピースは、昇降装置を介して、アライメント機構の第２ワークピース支持部から上昇され、その後、第２のワークピースは、評価位置に平行移動される。ここで、第２のワークピースは評価される。その後、ステップ３２０において、第２のワークピースは、第２ロボットを介して、アライメント機構から搬出される。このとき第２ロボットは、概して、第１および第２のワークピースを支持している。ステップ３２２において、第１および第２のワークピースは、第２ロボットを介して並行的に第１ロードロックチャンバに搬入される。ステップ３２４において、第１ロードロックチャンバはラフに真空引きされる。
【００６５】
ステップ３２６において、第１ワークピースは、第３ロボットを介して、第１ロードロックチャンバから搬出され、処理チャンバに搬入される（例えば処理チャンバ内における静電チャック上に配置される）。ステップ３２８において、第１ワークピースは、イオン注入機によるイオンビームなどのプロセス媒体を受け、イオンが第１ワークピースに注入される。イオン注入が完了すると、ステップ３３０において、第１のワークピースは、第４ロボットを介して、処理チャンバから搬出され、第２ロードロックチャンバに搬入される。ステップ３３０と少なくとも部分的に同時に、ステップ３３２において、第２のワークピースは、第３ロボットを介して、第１ロードロックチャンバから搬出され、処理チャンバに搬入される。ステップ３３４では、第２のワークピースがイオン注入される。第２のワークピースに対するイオン注入が完了すると、ステップ３３６において、第２のワークピースは、第４ロボットを介して処理チャンバから搬出され、第２ロードロックチャンバに搬入される。したがって、第１および第２のワークピースは、第３ロボットによって、処理のために第１ロードロックチャンバから処理チャンバに連続的に搬送され、また、第４ロボットによって、処理チャンバから第２ロードロックチャンバに連続的に搬送される。
【００６６】
ステップ３３８において、第２ロードロックチャンバは略大気圧に通気され、ステップ３４０において、第１および第２ワークピースは、第３ロボットを介して、第２ロードロックチャンバから並行して搬出される。ステップ３４２において、第１および第２のワークピースは、第２ワークピース輸送コンテナに搬入される。別の方法として、第１ワークピース輸送コンテナおよび第２ワークピース輸送コンテナが、同じワークピース輸送コンテナであってもよい。
【００６７】
ステップ３１０からステップ３４２は、図１１のタイミングチャート３００に示されるように、第３および第４ワークピース、第５および第６ワークピース等、その他のワークピースのためにさらに繰り返される。例えば、図１３は、図１２の方法３０５の続きを示しており、第３および第４ワークピースは、図１２のステップ３２２と少なくとも部分的に同時に、ステップ３４４おいて第１ロボットを介して第１ワークピース輸送コンテナから略同時に搬出される。その後、図１３のステップ３４６において、第３および第４ワークピースは、第１ロボットを介してアライメント機構上に並行して配置される。第３ワークピースは、その後、ステップ３４８においてアライメントされ、ステップ３５０において第２ロボットを介してアライメント機構から搬出される。第４ワークピースは、その後、ステップ３５２においてアライメントされ、そして、ステップ３５４において第２ロボットを介してアライメント機構から搬出される。ここで、第２ロボットは、概して第３および第４ワークピースを支持している。ステップ３５６において、第３および第４ワークピースは、第２ロボットを介して、第３ロードロックチャンバ内に並行して配置される。ステップ３５８において、第３ロードロックチャンバは、ラフに真空引きされる。ステップ３６０において、第３ワークピースは、第３ロボットを介して第３ロードロックチャンバから搬出され、第３ロボットを介して処理チャンバに搬入される。その後、ステップ３６２において、第３ワークピースにイオンが注入され、ステップ３６４において、第３ワークピースは、第４ロボットを介して処理チャンバから搬出され、第４ロードロックチャンバに搬入される。ステップ３３６において、ステップ３６４と少なくとも部分的に同時に、第４のワークピースは、第３ロボットを介して、第３ロードロックチャンバから搬出され、処理チャンバに搬入される。ステップ３６８では、第４のワークピースがイオン注入される。第４のワークピースに対するイオン注入が完了すると、ステップ３７０において、第４のワークピースは、第４ロボットを介して処理チャンバから搬出され、第４ロードロックチャンバに搬入される。したがって、第３および第４のワークピースは、第３ロボットによって、処理のために第３ロードロックチャンバから処理チャンバに連続的に搬送され、また、第４ロボットによって、処理チャンバから第４ロードロックチャンバに連続的に搬送される。
【００６８】
ステップ３７２において、第４ロードロックチャンバは略大気圧に開放され、ステップ３７４において、第３および第４ワークピースは、第１ロボットを介して、第４ロードロックチャンバから並行して搬出される。ステップ３７６において、第３および第４のワークピースは、第１ワークピース輸送コンテナまたは第２ワークピース輸送コンテナに搬入される。
【００６９】
図１１のタイミングチャートに示されるように、各種のステップは、他のステップと少なくとも部分的に同時に行なわれる。例えば、図１３におけるステップ３４８、３５０、３５２、３５４、および３７６は、図１２におけるステップ３２４と少なくとも部分的に同時に行なわれる。さらに、ステップ３２６、３２８、３３０、および３３２は、図１３のステップ３５４および３５８と少なくとも部分的に同時に行なわれる。図１２のステップ３１８、３２０、および３２２は、例えば、図１３のステップ３４４、３４６、および３７２と少なくとも部分的に同時に行うことができ、さらにステップ３５２、３６４、３６６、および３６８は、ステップ３３８と少なくとも部分的に同時に行うことができる。さらに、より多くのワークピースが処理されるとき、より多くのステップが同時に行われてもよく、また、これら同時並行性の全ては、本発明の範囲に含まれることが意図される。
【００７０】
ワークピース並行処理は、本システムの生産性を有利に向上させる。例えば、任意の時点で、あるロードロックが真空モジュールに対して開いており、あるロードロックチャンバが前部モジュールに対して開いており、あるロードロックチャンバが大気に開放されており、また、あるロードロックチャンバが真空引きされているというように、ロードロックチャンバは連続的な順序で動作してもよい。したがって、第１、第２、第３、および第４ロードロックチャンバの各々は、ほぼ同じ間隔で、動作サイクルを再び開始することによって、一連の工程を繰り返して行なう。
【００７１】
したがって、本発明は、大気圧環境と真空環境との間においてワークピースを効率的に搬送することによって、処理システム（例えばイオン注入システム）の所有コストを減少することを提供する。本発明はある好ましい実施形態に関して示され、かつ説明されているが、この明細書および添付された図面を読んで理解した当業者にとって、同等の代替および改良が想到されるだろうことは明らかである。具体的には、上述にて説明された要素（アセンブリ、装置、回路など）によって実施される様々な機能に関して、このような要素を説明するために用いた用語（手段への言及を含む）は、他に指示がない限り、ここで記載された本発明の模範的な実施形態における機能を実施する公知な構造と構造的には同等でないとしても、説明された要素の特定の機能を実施する（例えば機能的に同等な）任意の要素に相当することが意図されている。追加して、本発明の特定の特徴は、いくつかの実施形態のうちのただ１つに対して開示されていてもよい。このような特徴は、必要に応じて、また、任意または特定の用途に有利である場合に、他の実施形態の１つ以上の他の特徴と組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１Ａ】本発明の一態様に係る模範的なワークピース処理システムの構成図である。
【図１Ｂ】図１Ａの模範的なワークピース処理システムの有する逆向きのワークピースの流れを示す図である。
【図２】本発明の他の態様に係る模範的なワークピース処理システムを示す図である。
【図３Ａ】本発明の他の態様に係る模範的なアライメント機構を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの模範的なアライメント機構を示す平面図である。
【図４Ａ】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【図４Ｂ】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【図４Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【図４Ｄ】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【図４Ｅ】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【図４Ｆ】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
【図５】図３Ａおよび図３Ｂの模範的なアライメント機構を示す部分断面図である。
【図６】模範的なアライメント機構のワークピース支持部における模範的なワークピースを示す平面図である。
【図７】本発明の他の模範的な実施形態に係るワークピース支持部の回転可能な位置に対比した、ワークピースの感度位置のプロットである。
【図８】本発明の他の態様に係る模範的なロードロックモジュールを示す斜視図である。
【図９】本発明の他の態様に係る他の模範的なワークピース処理システムを示す図である。
【図１０Ａ】図９の模範的な複式ワークピース処理ロボットを示す底面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの模範的な複式ワークピース処理ロボットを示す正面図である。
【図１１】本発明の他の模範的な態様に係るワークピースを処理するためのブロックチャートである。
【図１２】本発明の他の模範的な態様に係るワークピースを処理するための模範的な方法を示すブロック図である。
【図１３】本発明の他の態様に係るワークピースを処理するための図１２の模範的な方法の続きを示すブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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