(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、
前記ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し傾斜させたプレアライメント装置を更に備える、加工装置。
【請求項２】
少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、
前記バッファステーションが、更に、前記少なくとも１つのウェハの中心を前記測定位置の中心とアライメントさせる中心決めステーションである、加工装置。
【請求項３】
少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、
前記ロボットが、少なくとも２つのウェハを同時に担持する手段を有し、前記バッファステーションが少なくとも２つのウェハを支持する手段を有する、加工装置。
【請求項４】
少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、
前記バッファステーションが、前記ロボット及び前記ウェハハンドリング・システムが互いに略独立的に作動することを可能にする手段を更に備え、
前記バッファステーションが、各々前記ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し出入りするように移動可能である少なくとも２つのバッファ装置を備え、
前記少なくとも２つのバッファ装置が、第一、第二及び第三のバッファ装置を含み、前記第一及び第二のバッファ装置、前記第二及び第三のバッファ装置が所定の距離だけ離間されており、前記ロボットが、前記所定の距離だけ離間された少なくとも２つのアームを備える、加工装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の加工装置において、前記バッファステーションが、前記ロボット及び前記ウェハハンドリング・システムが互いに略独立的に作動することを可能にする手段を更に備える、加工装置。
【請求項６】
請求項２〜４の何れか一項に記載の加工装置において、前記ウェハハンドリング・システムの一般経路内にて移動可能に配置できるプレアライメント装置を更に備える、加工装置。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加工装置において、前記加工ステーションが、化学−機械的ポリシャ、フォトトラック、露光装置、エッチング処理装置、物理蒸着装置及び化学蒸着装置という加工ステーションの型式の１つである、加工装置。
【請求項８】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加工装置において、前記測定装置が一体型の監視装置である、加工装置。
【請求項９】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加工装置において、前記測定装置が独立的な監視装置である、加工装置。
【請求項１０】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加工装置において、前記バッファステーションが１つのバッファ装置を備える、加工装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の加工装置において、前記バッファステーションが、各々前記ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し出入りするように移動可能である少なくとも２つのバッファ装置を備える、加工装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の加工装置において、前記少なくとも２つのバッファ装置が、第一、第二及び第三のバッファ装置を含み、前記第一及び第二のバッファ装置、前記第二及び第三のバッファ装置が所定の距離だけ離間されており、前記ロボットが、前記所定の距離だけ離間された少なくとも２つのアームを備える、加工装置。
【請求項１３】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加工装置において、前記ウェハハンドリング・システムが、ウェハを取り扱うとき、該ハンドリング・システムがそれに沿って移動する一般経路を有し、前記バッファステーションが、それらの間に少なくとも２つのウェハを支持することができ且つ前記ウェハを前記一般経路内に支持し得るように配置された少なくとも一対の支持要素と、第一のモードにおいて、前記支持要素が前記一般経路内にてその上に載せた前記ウェハの任意のものを支持し、第二のモードにおいて、前記支持要素が、前記ハンドリング・システムが１つのウェハを保持するとき、前記ハンドリング・システムの動作を妨害しないように十分に離間されるように前記支持要素に対し相対運動を提供する動作手段とを備える、加工装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の加工装置において、前記支持要素が、少なくとも２つの支持基部を備え、該支持基部の各々が、前記支持要素が前記第一のモードにあるとき、その上に１つのウェハを保持することができる、加工装置。
【請求項１５】
請求項５に記載の加工装置において、前記ウェハハンドリング・システムが、ウェハを取り扱うとき、該ハンドリング・システムがそれに沿って移動する一般経路を有し、前記バッファステーションが、それらの間に少なくとも１つのウェハを各々、支持することができ且つ前記ウェハを前記一般経路内に支持し得るように配置された少なくとも二対の支持要素と、対の支持要素当たり１つの動作手段であって、前記一般経路に対し出入りするようにその関係した対の支持要素を移動させ、前記支持要素が前記一般経路内にあるとき、その関係した対の支持要素に対し相対運動を提供し、第一のモードにおいて、前記支持要素が前記ウェハを前記一般経路内に支持し、第二のモードにおいて、前記支持要素が、前記ハンドリング・システムが１つのウェハを保持するとき、前記ハンドリング・システムの動作を妨害しないように十分に離間するようにする動作手段とを備える、加工装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の加工装置において、前記支持要素の各々が、該支持要素が前記第一のモードにあるとき、各々その上にウェハを保持することのできる少なくとも１つの支持基部を備える、加工装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の加工装置において、前記少なくとも１つの支持基部が２つの支持基部である、加工装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の加工装置において、前記少なくとも二対の支持要素が三対の支持要素である、加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体として、ハンドリング・システム及びロボット式装置、特に、半導体加工制御装置にて使用されるようなハンドリング・システム及びロボット式装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置における従来技術の工程環境１０を示す、図１に関して説明する。一般に、工程環境１０は、化学機械的ポリシャのような加工装置２と、少なくとも１つの装填／荷下ろし（取り出し）カセットステーション４（その２つを図示）と、一体型の計測装置６と、ロボット８とを備えている。
【０００３】
該ロボット８は、加工装置２及びカセットステーション４の双方にウェハを搬送し、またこれらの双方からウェハを搬送する。しかしながら、一体型の計測器６は、測定すべきウェハをロボット８から計測装置６の測定位置まで搬送し、また逆に測定位置からロボットに搬送するため、それ自体のハンドリング・システム（取り扱い装置）を必要とする。
【０００４】
図２、図３、図４、図５、図６、図７には、測定装置１５を有する一体型の計測器と共に作用するように、ハンドリング・システム（取り扱い装置）１６を使用する計測装置６及びロボット８の作動状態が示してある。一例としての加工環境は、イスラエル、レホヴァットのノバ・メジャリング・インスツルメンツ・リミテッド（Ｎｏｖａ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．）から市販されている一体型の計測装置である、ノバスキャン（ＮｏｖａＳｃａｎ）２１０、及びそのハンドリング・システムを使用する。このハンドリング・システム１６は、グリッパ１８に接続された曲げアーム１７から成っている。該グリッパは、ウェハを保持することのできる任意のグリッパでよい。例えば、該グリッパは、真空グリッパとすることができる。
【０００５】
アーム１７は、垂直レール１４の上を垂直方向に摺動し、新たなウェハを測定位置に配置し且つ／又は測定済みのウェハをロボット８に戻すため測定装置１５の上方に到達する。グリッパ１８の最上方位置と測定装置１５の間には、２つの支持ビーム２４、２５から成る支持ステーション１９がある。支持ビームの各々は、支持基部２６を有している。支持ビーム２４、２５は、相対運動装置３２によりレール３０に接続されている。相対運動装置３２は、支持ビーム２４、２５に対し相対的な動作を提供して、これら支持ビームが矢印３４、３６で示すように、互いに向けて動き、また互いに離れるように動くようにする設計とされている。支持ステーション１９は、一体コネクター５４によって測定装置１５に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に図示するように、支持ビーム２４、２５がその最も離間した位置にあるとき、グリッパ１８は、ウェハが装填されている場合であっても、バッファステーション２２を自由に通過することができる。図４に図示するように、支持ビーム２４、２５がその最も接近した位置にあるとき、ウェハは、支持基部２６の各々によって保持され、グリッパ１８は、通過することができない。
【０００７】
作動時、図５に図示するように、ロボット８は、アーム９に新たなウェハＷが装填された一体型の計測器６に到達する。この時点にて、ハンドリング・システム１６は、その最上方位置にて待機している。ロボット８は、ウェハＷを支持基部２６の上に載せ、その後、図６に図示するように、ハンドリング・システム１６は、下降してウェハＷを取り上げる。次に、ロボット８が一体型の計測器６から離れて他の機能を果たし、その間に、ウェハＷが装填されたハンドリング・システム１６は、下降動作を続けて、図６に図示するように、計測装置１５上の測定位置にてウェハを加工面が下向きになるように配置する。典型的に、測定位置は、ウェハをその縁部（図示せず）に支持する支持体を有している。支持ビーム２４、２５は、図面の面に向けて移動し、また図面の面から離れる方向に移動するので、支持ステーション１９は、図７に破線で示してある。
【０００８】
ロボット８は空の状態で計測装置６から離れ、非装填状態にて計測装置６に到達して測定済みのウェハを取り戻し得るようにしなければならないことが分かる。このため、ロボット８は、最適には設計されていない、すなわち、ロボット８は、工程環境１０（図１）にて「障害」となることを考えると１つの不利益な点がある。
【０００９】
従来技術の装置は、この問題点を種々の方法にて解決している。一例としてのロボットは、米国、カリフォルニア州、マウンテン・ビューのエクイップ・テクノロジーズ（Ｅｑｕｉｐｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）のＤＢＭ２４００シリーズである。このロボットは、２つの別個のアームを有している。第二の例のロボットは、米国、カリフォルニア州、サニーヴェールのサイベック・システムズ（Ｃｙｂｅｑ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）のパーマー（ＰｅｒＭｅｒ）６１００ロボットである。このロボットは、そのアームの各側部に１つずつ、２つのウェハを保持することができ、ウェハを切り換えるためアームを１８０°回転させる。双方の従来技術の装置に対して、ロボットは、新たなウェハが装填された状態で支持ステーションに到達し、自由アーム又は側部が支持ステーションの方を向く。自由アーム（側部）は、支持ステーションから加工済みのウェハを取り上げて、その後、新たなウェハを有するアーム（側部）を、支持ステーションに装填する。次に、ロボットは、加工済みのウェハが装填された状態で復帰する。
【００１０】
これらの解決策は、その作動中、２つのアーム（側部）には、新たなウェハ及び加工済みのウェハの双方が装填されるから、追加的なスペースを必要とすることが理解されよう。このことは、場所がふさがれた工程環境にて短所となる可能性がある。
【００１１】
このため、本発明の１つの目的は、従来技術の上述した欠点を解決することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の１つの好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、前記ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し傾斜させたプレアライメント装置を更に備える、加工装置が提供される。
【００１３】
これと代替的に、本発明の１つの好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、前記バッファステーションが、更に、前記少なくとも１つのウェハの中心を前記測定位置の中心とアライメントさせる中心決めステーションである、加工装置が提供される。
【００１４】
本発明の更に別の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、前記ロボットが、少なくとも２つのウェハを同時に担持する手段を有し、前記バッファステーションが少なくとも２つのウェハを支持する手段を有する、加工装置が提供される。
【００１５】
本発明の更に別の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの半導体ウェハを加工する加工装置であって、前記少なくとも１つのウェハを加工する加工ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを測定する測定ステーションと、前記少なくとも１つのウェハを前記加工ステーションと測定ステーションとの間で移動させるロボットと、前記測定ステーションと協働して作動し、前記少なくとも１つのウェハを前記測定装置における測定位置に対し出入りするように移動させるウェハハンドリング・システムと、測定済みのウェハ及び測定前のウェハを受け取り、前記ロボットが少なくとも１つのウェハを有する状態で前記測定ステーションに到達し、該測定ステーションから離れることができるように前記ウェハハンドリング・システムと関係付けられたバッファステーションとを備え、前記バッファステーションが、前記ロボット及び前記ウェハハンドリング・システムが互いに略独立的に作動することを可能にする手段を更に備え、前記バッファステーションが、各々前記ウェハハンドリング・システムの一般経路に対し出入りするように移動可能である少なくとも２つのバッファ装置を備え、前記少なくとも２つのバッファ装置が、第一、第二及び第三のバッファ装置を含み、前記第一及び第二のバッファ装置、前記第二及び第三のバッファ装置が所定の距離だけ離間されており、前記ロボットが、前記所定の距離だけ離間された少なくとも２つのアームを備える、加工装置が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
添付図面と共に、以下の詳細な説明を参照することにより、本発明は一層良く理解されよう。
【００２２】
本発明は、バッファステーションを有する一体型の監視装置に対するハンドリング・システムを提供するものである。このため、ロボットの作動は、一体型の監視装置の作動に依存する程度が少なくなり、又はその作動と独立的とさえなって、全体として、処理量が増大する結果となる。
【００２３】
本発明は、任意の型式の一体型の監視装置に適用可能である。本明細書で使用する「一体型の監視装置」という語は、処理装置内に物理的に取り付けられ、又は該処理装置に取り付けられることが好ましい監視用（例えば、計測、検査用）装置を意味するものとする。しかしながら、該監視装置は、必要に応じて、処理装置から離間させることもできる。該監視装置は、通常、特定の処理装置に専用とされ、ウェハは、処理装置に作用するのと同一のロボットにより装置まで搬送されることが好ましい。上述したように、一例としての一体型の監視装置は、ノバスキャン２１０であるが、本発明は、その他の任意の一体型の監視装置も採用可能である。
【００２４】
更に、本発明は、ある位置（例えば、独立型の計測器具又は検査器具）にてロボットによりウェハを荷下ろしし（取り出し）、その位置から、同一のウェハを同一又は別のロボットにより後で荷下ろし（取り出し）する必要がある、任意の工程環境に適用可能である。
【００２５】
一体型の監視装置が取り付けられる処理装置は、製造装置における任意の処理装置とすることができる。例えば、該処理装置は、全てアメリカである、カリフォルニア州、サン・ルイス・オビスポのストラスバウ・インコーポレーテッド（Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ  Ｉｎｃ．）、カリフォルニア州、サンタ・クララのアプライド・マテリアルズ・インコーポレーテッド（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．）が製造するような化学機械的ポリシャ、カリフォルニア州、サン・ジョゼのエスブイジー・シリコン・バレー・グループ（ＳＶＧ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｇｒｏｕｐ）、又はミネソタ州、チャスカのエフエスアイ・インターナショナル（ＦＳＩ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）が製造するフォトトラックとすることができる。この加工装置は、またエッチング処理装置、物理蒸着装置、又は化学蒸着装置としてもよい。
【００２６】
本発明の１つの好適な実施の形態に従った構造及び作用可能とされた、一体型の器具に対するハンドリング・システム２０と、該ハンドリング・システム２０の一部を構成するバッファステーション２２とをそれぞれ図示する図８及び図９に関して説明する。図８は、ハンドリング・システムの等角図であり、図９は、バッファステーション２２の概略図的な正面図である。また、図８、図９には、上述した要素も図示されており、従って、同様の要素は同様の参照番号で表示する。
【００２７】
ハンドリング・システム２０は、図２、図３、図４、図５、図６、図７に関して説明したものと同様であり、従って、本明細書にて更に詳細には説明しない。バッファステーション２２は、支持ステーション１９と同様であり、２つの支持ビーム２４、２５を備えている。しかしながら、本発明の１つの好適な実施の形態によれば、バッファステーション２２は、従来技術におけるように、単一の基部２６ではなくて、図９に詳細に図示した２つの支持基部２６、２７を有している。このことは、バッファステーション２２がウェハを一時的に保管することを可能にし、標準的な１つのアーム付き（すなわち、単一の端部エフェクタ）ロボットは、従来技術におけるように空の状態で到達したり、戻ることなく、新たなウェハと共に到達し且つ処理済みのウェハと共に戻ることができる。
【００２８】
支持ステーション１９と同様に、支持ビーム２４、２５は、相対運動装置３２によりレール３０に接続されている。該動作装置３２は、矢印３４、３６で示すように、支持ビーム２４、２５が互いに向けて移動し、また互いに離れるように移動することを可能にする。
【００２９】
ロボット８を有する図８、図９のハンドリング・システム２０の概略図的な側面図であり、その組み合わさった動作状態を示す、図１０、図１１、図１２に関して説明する。
【００３０】
図１０に図示するように、測定済みのウェハＷ１は、バッファステーション２２にて下方支持基部２７の上に存在している。これと同時に、ロボット８は測定装置１５により測定すべきウェハＷ２と共に到達し（又は既に待機している）、そのウェハを上方支持基部２６に載せる。
【００３１】
この時点から、ロボット８及びハンドリング・システム２０は、図１１に図示するように、独立的に作用可能である。ハンドリング・システム２０は、上方支持基部２６から新たなウェハＷ２を装填する。ロボット８が測定済みのウェハＷ１を装填し終わる前に、ハンドリング・システム２０は、以下に更に詳細に説明するように、ウェハＷ２の中心決め及び／又はプレアライメントを開始することができる。略同時に、ロボット８は、下方支持基部２７から測定済みのウェハＷ１をそのアーム９上に装填する。図１２に図示した次の段階にて、ハンドリング・システム２０が新たなウェハＷ２をこのときは開放しているバッファステーション２２の支持ビーム２４、２５を介して測定装置１５に向けて且つ該測定装置まで下降させる間に、ロボット８は、測定済みのウェハＷ１と共に装置６から離れる。図１２において、支持ビーム２４、２５は、図面の面に向けて且つ図面の面から離れる方向に移動しているため、バッファステーション２２は破線で示してある。
【００３２】
バッファステーション２２は、次のような利点を提供することが理解されよう；
１）バッファステーションは、一体型の装置６に作動（到達）する毎に、測定すべきウェハを荷下ろしし（取り出し）且つ測定済みのウェハを装填することを可能にする。このことは、ロボットの移動を最小にし、従って時間を節減する；２）バッファステーション２２は、ハンドリング・システム２０上に取り付けられているため、バッファステーション２２に対し更なる設置床面積は一切不要である。しかしながら、設置床面積の制約が全く存在しないならば、本発明のバッファステーションは、グリッパ移動面の外に配置することができることを理解すべきである。このためには、グリッパはバッファステーションに到達するためには、更なる並進機構（図示せず）を備えることが必要である。
【００３３】
当該出願人は、バッファステーション２２は、バッファ作用に加えて、ウェハを測定装置１５に載せる前に、ウェハを中心決めする能力を提供することを知見した。このことは、図１３、図１４に示してある。これら図面に関して以下に説明する。
【００３４】
図１３には、ロボット８がウェハＷを支持基部２７の上に載せた後であるが、支持ビーム２４、２５がその最も接近した位置に到達する前の支持ビーム２４、２５が図示されている。典型的に、ロボット８は、ウェハＷを正確には配置せず、このため、ウェハＷの中心Оは、その所望の測定又は加工位置から距離Ｄだけずれる。典型的に、ロボット８は、ウェハＷを不均一に配置し、このため、ウェハＷの縁部と支持ビーム２４、２５との間には、典型的に、それぞれ隙間ｘ、ｙがある。すなわち、
Ｄ≦ｘ＋ｙとなる。
【００３５】
しかしながら、支持ビーム２４、２５は、図１４に図示したその最も接近した位置に向けて移動するとき、これら支持ビームはウェハＷをその間に押し込む。支持基部２６、２７により画成された円の中心が測定位置の中心とアライメントするようにバッファ体２２がハンドリング・システム２０に取り付けられているため、支持ビーム２４、２５が一度びその最終位置に到達したならば、ウェハＷの中心Ｏは所望の位置となる。これは図１４に図示されている。
【００３６】
本発明の１つの代替的な実施の形態において、プレアライメントとして公知の別の型式のウェハの方向決めをバッファステーション２２の付近で行うことができるが、これは追加的な装置を必要とする。次に、２つの異なる状態におけるこの代替的な形態を図示する図１５及び図１６、図１５及び図１６の実施の形態の作用の理解に有効な図１７及び図１８、プレアライメント装置の１つの代替的な実施の形態を提供する図１９及び図２０に関して説明する。
【００３７】
本発明の実施の形態において、ハンドリング・システムは、グリッパ１８の経路に沿って配置されたプレアライメント装置１１２を更に備えている。図１５及び図１６において、プレアライメント装置１１２は、バッファステーション２２と測定装置１５との間に配置されている。プレアライメント装置１１２は、１９９８年３月５日付けで出願され且つ本発明と同一の譲受人に譲渡され、また、引用して本明細書に含めた、イスラエル国特許出願第１２３５７５号に記載されたものと同様である。従って、プレアライメント装置１１２の作用の詳細に関して本明細書では説明しない。
【００３８】
イスラエル国特許出願第１２３５７５号に記載されているように、プレアライメント装置１１２は、ウェハに標準的に存在するマーカの存在を検出する。かかるマーカは、ウェハの縁部を横断する平坦な直線（「平坦部」）及び切欠きとすることができ、ウェハの基準軸線を画成するために使用される。
【００３９】
プレアライメント装置１１２は、ウェハＷの縁部上に収束された可動の光カプル検出器であり、この検出器は、光放出ダイオード（ＬＥＤ）のような点照射器１１６と、単一のフォトダイオード１１８と、フォトダイオードレンズ１１９と、矢印１２１で示した並進機構とを備えている。該並進機構は、プレアライメント装置１１２を保持し、該プレアライメント装置をウェハ縁部の上方の所定位置に対して出入りするように動かす。
【００４０】
図１５には、ウェハの縁部領域６０を取り囲む、第一の位置たる検出位置にあるプレアライメント装置１１２が図示され、また、図１６には、グリッパ１８の経路から離れた第二の位置たる非検出位置にあるプレアライメント装置１１２が図示されている。
【００４１】
バッファステーション２２がその開放位置にある間に、グリッパ１８は、ウェハＷをプレアライメント装置１１２の高さに保持する。次に、プレアライメント装置１１２は、図１５に図示した第一の位置に移動する。図１７には、ウェハＷの当初の随意的な方向が図示されている。図１７の矢印１２０に示すように、グリッパ１８は、マーカ１００（例えば、平坦部又は切欠き部）がプレアライメント装置１１２を通過する迄、ウェハＷを回転させる。次に、そのプレアライメント装置は、そのマーカが通過したことを一体型の監視装置の制御装置（図示せず）に対して指示する。
【００４２】
具体的には、点照射器１１６は、ウェハＷの縁部領域６０の底側部を照射する一方、単一のフォトダイオード１１８は、縁部領域６０の上方にて信号を検出する。マーカがプレアライメント装置１１２の要素の間に配置されていないとき、所定の閾値レベルの上方にて点照射器１１６からの光がフォトダイオード１１８に到達することはない。しかしながら、フォトダイオード１１８が有意義な信号を一度び検出したならば、すなわち、検出器１１２の要素の間にマーカが存在するならば、制御装置はグリッパ１８の回転を停止させる。このとき、ウェハＷは、図１８に図示した検出器１１２に近い、ほぼ既知の位置にあるが、その正確な方向は、依然として不明である。
【００４３】
次に、プレアライメント装置１１２は、図１６に図示するように、側部に戻り、典型的に、グリッパ１８は、このときはプレアライメントされたウェハＷを測定装置１５まで移動させる。
【００４４】
図１９及び図２０には、グリッパ１８の並進経路に対して出入りするようにプレアライメント装置１１２を挿入したり、除去することを不要にする、プレアライメント装置１１２の別の好適な実施の形態が図示されている。図１９には、バッファステーション２２が測定装置１５とプレアライメント装置１１２との間に配置される形態が図示されている。プレアライメント装置１１２は、傾斜させ且つグリッパ１８の最上方位置よりも上方の位置に配置される。この位置は、測定装置１５から最も遠い位置である。
【００４５】
グリッパ１８は、最初に、上方支持基部２６からウェハＷ（一般的には測定前のウェハ）を取り上げて、そのウェハをプレアライメント装置１１２内に搬送する。プレアライメント装置１１２は、その下側半体がグリッパ１８の経路から離れるように傾斜するため、ウェハＷは、この操作中に、ぶつかることがない。
【００４６】
グリッパ１８がその最上方位置にあるとき、点照射器１１６がウェハＷの縁部領域６０の底側部を照射する一方、フォトダイオード１１８は、縁部領域６０の上方にて信号を検出する。プレアライメントが完了すると、グリッパ１８は、このときには開放しているバッファステーション２２を通って、ウェハを、プレアライメント装置１１２から図２０に図示するように、測定装置１５まで下降させる。この場合にも、プレアライメント装置１１２は傾斜しているため、プレアライメント装置１１２を動かさずに、グリッパ１８はウェハＷを装置１１２に対して出し入れさせることができる。
【００４７】
バッファステーション２２は、一体型の監視装置と共に使用することができ、この場合、測定装置は、ハンドリング・システムの上方に配置されることが理解される。しかしながら、この代替的な実施の形態の場合、支持手段２４、２５は、その支持基部２６、２７が、前述した実施の形態よりはむしろ測定装置に面するように配置する必要がある。次に、プレアライメント装置１１２は、測定装置１５から最も離れた位置たる、バッファステーション２２の下方にある。
【００４８】
二対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂを有するバッファステーションを備える、本発明の別の好適な実施の形態によるハンドリング・システム６０を示す図２１に関して説明する。同様の要素は同様の参照番号で表示する。また、ハンドリング・システム６０、バッファステーション６２Ａ、６２Ｂ、ロボット８の組み合わさった動作状態を示す、図２２、図２３、図２４に関しても説明する。
【００４９】
前述した実施の形態と同様に、対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂを測定装置１５の上方に配置することができ、また、典型的に、これらの支持アームは、バッファステーション２２の要素と同様の要素を有している。しかしながら、この実施の形態において、各対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂは、矢印６３で示すように、典型的に、モータ（図示せず）により制御される側部レール６４により、グリッパ１８の経路から離れるように別個に可動である。このように、図２１には、アーム６２Ｂが経路外にあるとき、グリッパ１８の経路内にあるアーム６２Ａが図示されている。前述した実施の形態におけるように、各対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂは、グリッパ１８が貫通するのを許容するのに十分なだけ、支持ビーム２４、２５を離間させる相対運動機構３２を有している。
【００５０】
この実施の形態において、各側部レール６４は、一体コネクター７４に取り付けられ、また、側部レール６４は該レールと関係する側部並進装置６３を有している。各対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂは、側部並進装置６３を介して側部レール６４に沿って摺動する。しかしながら、一対の支持アームがグリッパ１８の経路（また、任意の中間点）に対して出入りする動作は、例えば、回転といった、任意の他の適当な、直線状でない動作により実現することができることに留意すべきである。
【００５１】
１つの好適な実施の形態によれば、支持アームの各々は、単一の支持基部２６を有すれば十分である。しかしながら、図２１には、以下に説明するように、バッファステーションのバッファ能力（一時保管能力）を増大させる、２つの支持基部２６、２７を有する各支持アーム２４、２５が図示されている。
【００５２】
図２２、図２３及び図２４には、ハンドリング・システム６０の動作状態が図示されている。図２２に図示するように、対の支持アーム６２Ａはグリッパ１８の経路内の開放位置にある一方、対の支持アーム６２Ｂは、グリッパ１８の経路外の閉じた位置にある。
【００５３】
測定済みのウェハＷ１は、対の支持アーム６２Ｂの下側支持基部２７Ｂ上に存在する一方、第二のウェハＷ２は、グリッパ１８により取り扱われる、例えば、測定され又は測定装置１５上の測定位置に配置される。略同時に、ロボット８は、測定すべき第三のウェハＷ３と共に到達し、そのウェハを対の支持アーム６２Ｂの最上方の支持基部に載せる。
【００５４】
図２３に図示するように、ロボット８が新たなウェハＷ３を上側支持基部２６Ｂに載せ終わると、ロボット８は、測定済みのウェハＷ１を下側支持基部２７Ｂから取り上げて、他の機能を果たすように復帰する。略同時に、対の支持アーム６２Ａは、閉じて、グリッパ１８は、新たな測定済みの第二のウェハＷ２を支持基部２７Ａに載せる。
【００５５】
図２４に図示するように、対の支持アーム６２Ａ、６２Ｂは、位置を変更し、新たなウェハＷ３を有する対の支持アーム６２Ｂは、グリッパ１８の経路に入る一方、測定済みのウェハＷ２を有する対の支持アーム６２Ａは、グリッパ１８の経路外に移動する。このとき、グリッパ１８は、第三のウェハＷ３を上側支持基部２６Ｂから装填し、対の支持アーム６２Ｂが一度び開放したならば、新たなウェハＷ３を測定装置１５に載せることができる。この第三のウェハＷ３の測定が終わると、このウェハは、グリッパ１８によって支持基部２７Ｂに載せられ、バッファサイクル（一時保管サイクル）が続行する。尚、ロボット８は、測定済みのウェハＷ２を装填することができる。
【００５６】
このように、このバッファ方法は、ロボット８が測定すべき新たなウェハを荷下ろし（取り出し）、また一般には、第三のウェハがハンドリング・システム２０によって取り扱われている間に、測定済みのウェハを装填することを可能にする。このように、ロボット８及びハンドリング・システム１６は、この実施の形態において、互いに相対的に独立している。
【００５７】
更なるハンドリング・システム７０及びその動作をそれぞれ図示する図２５、図２６、図２７、図２８に関して説明する。この実施の形態において、ハンドリング・システム７０は、三対の支持アーム７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを備えており、これらの支持アームの各々は、前述した実施の形態の対の支持アーム６２と同様の方法で形成される。同様の構成要素は同様の参照番号で表示する。このように、各対の支持アーム７２は、支持ビーム２４、２５を有し、各対の支持アーム７２は、グリッパ１８に対する経路内位置及び経路外位置の間を移動する。典型的に、一対の支持アーム７２のみが任意の所定の時点にて経路内に位置にある。
【００５８】
図２６、図２７及び図２８には、ハンドリング・システム７０の動作状態が図示されている。この実施の形態は、高処理能力を有する工程環境に特に適しており、このため、ロボット８及び装置６の動作を互いに十分に独立的であることを可能にするため大きいバッファ能力が必要とされる。
【００５９】
図２６には、経路外にある対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃの下側支持基部２７Ｂ、２７Ｃの上に２つの測定済みウェハＷ１、Ｗ２が、それぞれ既に存在する時点の状態が図示されている。これと同時に、別のウェハＷ４がグリッパ１８により取り扱われる（例えば、該ウェハは、測定され又は測定装置１５に装填し又は測定装置から排出される）。従って、対の支持アーム７２Ａは経路内の位置にて開放している。図２６には、対の支持アーム７２Ｂの上方基部２６Ｂの上に新たなウェハＷ３を装填するロボット８も図示されている。
【００６０】
図２７に図示するように、ロボット８が新たなウェハＷ３の荷下ろし（取り出し）を終えて配置したとき、該ロボットは、測定済みのウェハＷ１を対の支持アーム７２Ｂの下側支持基部２７Ｂから取り上げて、その他の機能のために復帰する。この好適な実施の形態によれば、ロボット８は、図２８に図示するように、新たなウェハＷ５と共に略直ちに復帰し、そのウェハを基部２７Ｃのような任意の利用可能な支持基部に載せることができる。
【００６１】
ロボット８がその機能を果たす間に、測定過程の全体を通じてグリッパ１８がウェハＷ４を移動させる。このように、グリッパは、図２７にて測定装置１５の上にあり、図２８にて閉じた対の支持アーム７２Ａの支持基部２７Ａの上にある状態で示してある。
【００６２】
一般に、ハンドリング・システムのバッファ能力を増し得るように対の支持アームを追加することができることが理解される。各対の支持アームのステーションに対して２つの支持基部が図示されているが、必要に応じてその数を増減することが可能であることが理解されよう。
【００６３】
本発明は、２つ以上のウェハ（例えば、半ウェハ又は完全ウェハのカセット）を同時に担持することのできるロボット８０と共に動作可能であることが理解されよう。これは、図２９及び図３０に図示されており、これら図面に関して以下に説明する。図２９及び図３０の実施の形態は、図２５のハンドリング・システム７０を使用し、このため、同様の構成要素は同様の参照番号で表示する。
【００６４】
この実施の形態において、ロボット８０は、そのウェハの全てを該当するバッファステーションに同時に供給し得なければならず、例えば、ウェハの各々を異なる支持基部に載せなければならない。このため、図２９に図示するように、２つの測定済みウェハＷ１、Ｗ２が下側支持基部２７Ｂ、２７Ｃの上にそれぞれ存在する一方、対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃは経路外の位置にある。これと同時に、別のウェハＷ３は、グリッパ１８により取り扱われる一方、対の支持アーム７２Ａは経路内の位置にある。略同時に、ロボット８０は、その２つのアーム９Ａ、９Ｂの上に２つの新たなウェハＷ４、Ｗ５をそれぞれ担持する。
【００６５】
対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃの上側支持基部２７Ｂ、２７Ｃの間の高さの差ｄ１は、ロボット８０のアーム９Ａ、９Ｂに担持されたウェハＷ４、Ｗ５の高さの差ｄ２に略等しいことが分かる。ロボット８０が対の支持アーム７２Ｂ、７２Ｃに到達すると、該ロボットは、ウェハＷ４、Ｗ５を共に上側支持基部２６Ｂ、２６Ｃに荷下ろしし、次に、測定後のウェハＷ１、Ｗ２を共に下側支持基部２７Ｂ、２７Ｃから装填し、その後、ロボットは、図３０に図示するように、その他の機能に復帰することができる。
【００６６】
本明細書に記載した実施の形態の各々は、また、プレアライメント装置１１２（図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０）を備えており、図１３、図１４に図示した中心決め機能を果たすことが可能であることが理解されよう。
【００６７】
本発明は、上記に具体的に記載し且つ説明した事項にのみ限定されるものでないことが当業者に理解されよう。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体製造装置における従来技術の工程環境の概略図である。
【図２】ロボットにて従来技術が作動する間、一体型の計測器具及びそのハンドリング・システムの概略図である。
【図３】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング・システムの別の作動状態の概略図である。
【図４】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング・システムの別の作動状態の概略図である。
【図５】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング・システムの別の作動状態の概略図である。
【図６】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング・システムの別の作動状態の概略図である。
【図７】図２の一体型の計測器具及びそのハンドリング・システムの別の作動状態の概略図である。
【図８】本発明の１つの好適な実施の形態に従った構造及び作用可能とされた一体型の監視装置及びハンドリング・システムの概略図である。
【図９】図８のハンドリング・システムの一部を形成するバッファステーションの概略図である。
【図１０】図８の装置の作用状態を示す概略図である。
【図１１】図８の装置の別の作用状態を示す概略図である。
【図１２】図８の装置の別の作用状態を示す概略図である。
【図１３】図８の装置の中心決め作用状態を示す概略図である。
【図１４】図１３と同様の中心決め作用状態を示す概略図である。
【図１５】２つの異なる作動段階において、プレアライメント装置を有する本発明の一体型の監視装置の１つの実施の形態の概略図である。
【図１６】図１５と同様の実施の形態の概略図である。
【図１７】図１５のプレアライメント装置の作用の理解に有効な色々なアライメント段階におけるウェハの概略図である。
【図１８】図１６のプレアライメント装置の作用の理解に有効な色々なアライメント段階におけるウェハの概略図である。
【図１９】作用段階におけるプレアライメント装置の代替的な実施の形態の理解に有効な概略図である。
【図２０】異なる作用状態におけるプレアライメント装置の代替的な実施の形態の理解に有効な概略図である。
【図２１】本発明の１つの代替的な実施の形態に従った構造及び作用可能とされた２つのバッファステーションを有する一体型の監視装置及びハンドリング・システムの概略図である。
【図２２】図２１の装置の作用状態を示す概略図である。
【図２３】図２２と同様の作用状態を示す概略図である。
【図２４】図２２と同様の作用状態を示す概略図である。
【図２５】本発明の更に好適な実施の形態に従った構造及び作用可能とされた３つのバッファステーションを有する一体型の監視装置及びハンドリング・システムの概略図である。
【図２６】図２５の装置の第一の作用状態を示す概略図である。
【図２７】図２６と同様の第一の作用状態を示す概略図である。
【図２８】図２６と同様の第一の作用状態を示す概略図である。
【図２９】ロボットが２つのアームを有する、図２５の装置の第二の作用状態を示す概略図である。
【図３０】図２９と同様の装置の第二の作用状態を示す概略図である。
【符号の説明】
６  一体型の監視装置            ８  ロボット
９、９Ａ、９Ｂ  アーム          １５  測定装置
１８  グリッパ                  １９  支持ステーション
２０  ウェハハンドリング・システム        ２２  バッファステーション／バッファ体
２４、２５  支持ビーム          ２６、２７  支持基部
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ  支持基部
３２  相対的動作機構
６０  ウェハの縁部領域／ハンドリング・システム
６２、６２Ａ、６２Ｂ  支持アーム／バッファステーション
６３  並進装置                  ６４  側部レール
７０  ウェハハンドリング・システム
７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ  支持アーム
７４  確実接続具                ８０  ロボット
１００  マーカ                  １１２  プレアライメント装置／検出器
１１６  点照射器                １１８  フォトダイオード
１１９  フォトダイオードレンズ
Ｄ  距離                        О  ウェハの中心
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５  ウェハ
【図１】
0004431224.tif 000002
【図２】
0004431224.tif 000003
【図３】
0004431224.tif 000004
【図４】
0004431224.tif 000005
【図５】
0004431224.tif 000006
【図６】
0004431224.tif 000007
【図７】
0004431224.tif 000008
【図８】
0004431224.tif 000009
【図９】
0004431224.tif 000010
【図１０】
0004431224.tif 000011
【図１１】
0004431224.tif 000012
【図１２】
0004431224.tif 000013
【図１３】
0004431224.tif 000014
【図１４】
0004431224.tif 000015
【図１５】
0004431224.tif 000016
【図１６】
0004431224.tif 000017
【図１７】
0004431224.tif 000018
【図１８】
0004431224.tif 000019
【図１９】
0004431224.tif 000020
【図２０】
0004431224.tif 000021
【図２１】
0004431224.tif 000022
【図２２】
0004431224.tif 000023
【図２３】
0004431224.tif 000024
【図２４】
0004431224.tif 000025
【図２５】
0004431224.tif 000026
【図２６】
0004431224.tif 000027
【図２７】
0004431224.tif 000028
【図２８】
0004431224.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
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