(57)【要約】【課題】搬送システム又はその他のツールの構成要素に対して再較正を行うことを必要とせずに、湿式化学処理チャンバや、昇降回転ユニット、及びその他のハードウェアを迅速に交換可能であるような、統合ツールを提供する。【解決手段】湿式化学処理チャンバ、昇降回転ユニット、及びその他のハードウェアを迅速に交換することができ、搬送システム又はその他の構成要素を交換物に関して再較正する必要がないような、統合ツール及び自動化された較正システムである。かかるツールは、処理チャンバ及び／又は昇降回転ユニットについての修理又は保守に関連したダウン時間を短縮させるもので、ツールは高いスループットを維持できる。かかるツールにおけるいくつかの観点は、特に性能に対する要件が厳格である用途において有効であるが、というのは、構成要素には、より頻繁な保守が求められ、そうした構成要素の保守に関連したダウン時間が短縮されれば、統合ツールの能力が著しく高められるからである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造ワークピースを湿式化学処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
複数の位置決め要素を備えている取付モジュールと、
取付モジュールに支持された湿式化学処理チャンバであって、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第１の介在部材を有しているような湿式化学処理チャンバと、
ツールの内部にてワークピースを搬送すべく取付モジュールに支持された搬送システムであって、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第２の介在部材を有しているような搬送システムと、を備え、
取付モジュールは、位置決め要素間の相対位置を維持すべく構成されていて、処理チャンバを別の処理チャンバに交換するとき、搬送システムを再較正する必要がないことを特徴とする統合ツール。
【請求項２】
取付モジュールはさらに複数の取付要素を備え、湿式化学処理チャンバは、取付要素のうちのひとつに係合すべき第１の固定具を備え、搬送システムは、取付要素のうちの別のひとつに係合すべき第２の固定具を備えていることを特徴とする請求項１記載のツール。
【請求項３】
取付モジュールはデッキを備え、このデッキが、
堅固な第１のパネルであって、複数の位置決め要素と、複数の取付要素とが設けられているような上記第１のパネルと、
第１のパネルに並置されてなる堅固な第２のパネルと、
第１のパネルと第２のパネルとの間に設けられたブレース材であって、第１のパネルとブレース材と第２のパネルとが、安定した寸法にて互いに固定されるような上記ブレース材と、を備え、
湿式化学処理チャンバがデッキに取り付けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項４】
取付モジュールはデッキを備え、このデッキが、
複数のジョイストと、
ジョイストの片側に取り付けられた堅固な第１のパネルであって、（ａ）複数の位置決め要素と、（ｂ）複数の取付要素とが設けられているような上記第１のパネルと、
第１のパネルに並置され、ジョイストの反対側に取り付けられてなる堅固な第２のパネルと、を備え、
デッキにおける第１のパネルに湿式化学処理チャンバが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項５】
第１のパネルと第２のパネルとジョイストとは、ステンレス鋼から構成されていることを特徴とする請求項４に記載のツール。
【請求項６】
第１のパネルと第２のパネルとジョイストとは、繊維強化材料から構成されていることを特徴とする請求項４に記載のツール。
【請求項７】
取付モジュールがさらに、
プロセスデッキであって、（ａ）複数の位置決め要素と、（ｂ）複数の取付要素とを備えてなる上側パネルと、上側パネルに取り付けられたブレース材と、上側パネルの下方においてブレース材に取り付けられた下側パネルと、を備え、湿式化学処理チャンバにおける第１の介在部材は、プロセスデッキの上側パネルに設けられた対応する位置決め要素に係合するような上記プロセスデッキと、
プラットホームであって、複数の位置決め要素を備え、プロセスデッキに対して固定的にツールに配設されていて、ワークピース搬送機構における第２の介在部材は、プラットホームに設けられた対応する位置決め要素に係合するような上記プラットホームと、
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項８】
デッキはさらに、チャンバ受け部を備えていて、個々のチャンバはチャンバを支える接触領域を有していて、チャンバの外側には流体及び／又は電気のラインを通すことができる膨大部を有していることを特徴とする請求項７に記載のツール。
【請求項９】
デッキはさらに、接触領域と、接触領域同士の間に設けられた膨大部とを有してなるチャンバ受け部を備え、膨大部によって形成されたチャンバ外側の開口を介して、デッキ上方の領域とデッキ下方の領域との間においてガスが流れることを特徴とする請求項７に記載のツール。
【請求項１０】
取付モジュールは、湿式化学処理チャンバを支持すべきデッキと、搬送システムを支持すべきプラットホームとを備え、このツールにおいて、
デッキは、複数のジョイストと、ジョイストの片側に取り付けられて第１組の位置決め要素と第１組の取付要素とを有してなる堅固な第１のパネルと、第１のパネルに並置されてジョイストの反対側に取り付けられてなる堅固な第２のパネルと、を具備していて、
プラットホームは、第２組の位置決め要素と第２組の取付要素とを具備していて、
湿式化学処理ステーションは、デッキによって支持されていて、複数の第１の介在部材と複数の第１の固定具とを備え、第１組の位置決め要素における対応する位置決め要素には第１の介在部材が係合し、第１組の取付要素における対応する取付要素には第１の固定具が係合していて、
搬送システムは、プラットホームによって支持されていて、複数の第２の介在部材と複数の第２の固定具とを備え、第２組の位置決め要素における対応する位置決め要素には第２の介在部材が係合し、第２組の取付要素における対応する取付要素には第２の固定具が係合している、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１１】
湿式化学処理チャンバは、容器と、容器内に設けられた第１の電極と、処理溶液中にワークピースを保持すべく容器に配設されたワークピースホルダと、ワークピースに係合すべくワークピースホルダに支持された第２の電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のツール。
【請求項１２】
湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のツール。
【請求項１３】
前記ツールにおいて、
湿式化学処理チャンバは、第１の容器と、処理溶液中にワークピースを保持すべく第１の容器に配設された第１のワークピースホルダと、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの一方に配設された第１のカソード電極と、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの他方に配設された第１のアノード電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていて、
ツールがさらに備えている第２の電気化学処理チャンバは、第２の容器と、処理溶液中にワークピースを保持すべく第２の容器に配設された第２のワークピースホルダと、第２の容器又は第２のワークピースホルダのうちの一方に配設された第２のカソード電極と、第２の容器又は第２のワークピースホルダのうちの他方に配設された第２のアノード電極と、を具備している、
ことを特徴とする請求項１０に記載のツール。
【請求項１４】
湿式化学処理チャンバは、容器と、容器内に設けられた第１の電極と、処理溶液中にワークピースを保持すべく容器に配設されたワークピースホルダと、ワークピースに係合すべくワークピースホルダに支持された第２の電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１５】
湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１６】
前記ツールにおいて、
湿式化学処理チャンバは、第１の容器と、処理溶液中にワークピースを保持すべく第１の容器に配設された第１のワークピースホルダと、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの一方に配設された第１のカソード電極と、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの他方に配設された第１のアノード電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていて、
ツールがさらに備えている第２の湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１７】
取付モジュールは、位置決め要素についての所定の基準位置に対して、０．０２５インチの範囲内に、位置決め要素の位置を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１８】
取付モジュールは、位置決め要素についての所定の基準位置に対して、約０．００５〜０．０１５インチの範囲内に、位置決め要素の位置を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１９】
微細構造ワークピースを湿式化学処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
デッキを備えてなる取付モジュールであって、複数の位置決め要素を備えてなる堅固な外側部材と、外側部材に並置された堅固な内側部材と、外側部材と内側部材との間に設けられたブレーシングとを備え、外側部材とブレーシングと内側部材とは安定した寸法にて互いに固定されるような上記取付モジュールと、
デッキに取り付けられた湿式化学処理ステーションであって、位置決め要素のうちの少なくともひとつに係合すべき第１の介在部材を有しているような湿式化学処理ステーションと、
取付モジュールに取り付けられたワークピース搬送システムと、
を備えていることを特徴とする統合ツール。
【請求項２０】
外側部材は内側部材の上に重ねられていて、デッキがさらに、外側部材をブレーシングの片側に締め付け、内側部材をブレーシングの反対側に締め付けるような、複数のボルトを具備していることを特徴とする請求項１９に記載のツール。
【請求項２１】
ブレーシングは水平なジョイストから構成され、外側部材はジョイストの上側に取り付けられてなる堅固な上面パネルから構成され、内側部材は上面パネルの下側に重ねられて、ジョイストの下側に取り付けられた底面パネルから構成されていて、デッキはさらに、上面パネルと底面パネルとをジョイストに対して締め付けるべく、ブレーシングを貫通してなる複数のボルトを具備していることを特徴とする請求項１９に記載のツール。
【請求項２２】
上面パネルとジョイストと底面パネルとは、位置決め要素についての所定の基準位置に対して、０．０２５インチの範囲内にて、上面パネルにわたって、位置決め要素の位置を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のツール。
【請求項２３】
上面パネルとジョイストと底面パネルとは、位置決め要素についての所定の基準位置に対して、０．０１０インチの範囲内にて、上面パネルにわたって、位置決め要素の位置を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のツール。
【請求項２４】
上面パネルは、ステンレス鋼から構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のツール。
【請求項２５】
上面パネルは、繊維強化複合材料から構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のツール。
【請求項２６】
微細構造ワークピースを湿式化学処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
デッキを備えてなる取付モジュールであって、複数の位置決め要素及び複数の取付要素を備えてなる堅固な上部パネルと、上部パネルの下方に重ねられた堅固な下部パネルと、上部パネルと下部パネルとの間に設けられたブレース材とを備え、上部パネルとブレーシングと下部パネルとは安定した寸法にて互いに固定されるような上記取付モジュールと、
デッキに取り付けられた湿式化学処理ステーションであって、位置決め要素のうちの少なくともひとつに係合すべき第１の介在部材と、取付要素に係合すべき第１の固定具とを有しているような湿式化学処理ステーションと、
取付モジュールに取り付けられたワークピース搬送システムであって、搬送システムは、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第２の介在部材と、取付要素のうちの別のひとつに係合すべき第２の固定具とを備えている、
ことを特徴とする統合ツール。
【請求項２７】
上部パネルは、ステンレス鋼から構成されていることを特徴とする請求項２６に記載のツール。
【請求項２８】
上部パネルは、繊維強化複合材料から構成されていることを特徴とする請求項２６に記載のツール。
【請求項２９】
前記ツールにおいて、
湿式化学処理チャンバにおける第１の介在部材は、デッキの上部パネルに設けられた対応する位置決め要素に係合し、
取付モジュールがさらに備えているプラットホームは、複数の位置決め要素を備え、デッキに対して固定的にツールに配設されていて、ワークピース搬送機構における第２の介在部材は、プラットホームに設けられた対応する位置決め要素に係合する、
ことを特徴とする請求項２６に記載のツール。
【請求項３０】
前記ツールにおいて、
ブレース材は複数のジョイストを備え、上部パネルはジョイストの片側に取り付けられて第１組の位置決め要素と第１組の取付要素とを有していて、下部パネルは第１のパネルに並置されてジョイストの反対側に取り付けられていて、
取付モジュールがさらに備えているプラットホームは、第２組の位置決め要素と第２組の取付要素とを具備していて、
湿式化学処理ステーションは、デッキによって支持されていて、複数の第１の介在部材と複数の第１の固定具とを備え、第１組の位置決め要素における対応する位置決め要素には第１の介在部材が係合し、第１組の取付要素における対応する取付要素には第１の固定具が係合していて、
搬送システムは、プラットホームによって支持されていて、複数の第２の介在部材と複数の第２の固定具とを備え、第２組の位置決め要素における対応する位置決め要素には第２の介在部材が係合し、第２組の取付要素における対応する取付要素には第２の固定具が係合している、
ことを特徴とする請求項２６に記載のツール。
【請求項３１】
湿式化学処理チャンバは、容器と、容器内に設けられた第１の電極と、処理溶液中にワークピースを保持すべく容器に配設されたワークピースホルダと、ワークピースに係合すべくワークピースホルダに支持された第２の電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていることを特徴とする請求項３０に記載のツール。
【請求項３２】
湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されていることを特徴とする請求項３０に記載のツール。
【請求項３３】
サブミクロン構造をもつ微細構造ワークピースを湿式化学処理するための統合ツールにおける該ツールの運用方法であって、この方法が、
湿式化学処理チャンバの内部において、微細構造ワークピースを処理流体に接触させて、微細構造ワークピースを処理する段階であって、湿式化学処理チャンバはツールにおける第１処理位置に配置されているような上記段階と、
湿式化学処理チャンバをツールから取り除く段階と、
湿式化学処理チャンバを交換用の湿式化学処理チャンバと交換すべく、ツールにおける第１処理位置に交換用の湿式化学処理チャンバを取り付ける段階と、
湿式化学処理ステーションを交換した後に、自動化されたワークピース搬送機構に対して較正を施すことなく、自動化されたワークピース搬送システムを用いて、交換された湿式化学処理チャンバに、他の微細構造ワークピースをローディングする段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項３４】
湿式化学処理ツールであって、位置決め要素及び取付要素を備えた堅固なデッキから構成されてなる取付モジュールと、対応する位置決め要素に介在部材を係合させると共に対応する取付要素に固定具を係合させる複数の湿式化学処理チャンバと、サブミクロン構造をもつ微細構造ワークピースを、湿式化学処理チャンバとの間にて行き来させるべく、取付モジュールに取り付けられてなるワークピース搬送システムと、から構成されてなる上記湿式化学処理ツールにおける、該ツールの運用方法であって、この方法が、
介在部材を対応する位置決め要素から係脱させ、固定具を対応する取付要素から係脱されて、取付モジュールから湿式化学処理チャンバのひとつを取り除き、プロセスステーションを空にする段階と、
交換用の湿式化学処理チャンバにおける介在部材を空にされたプロセスステーションにおいて対応する位置決め要素に係合させて、介在部材を備えた交換用の湿式化学処理チャンバを空にされたプロセスステーションに取り付ける段階と、
交換用の湿式化学処理チャンバを取り付けた後に、搬送システムに対して較正を施すことなく、搬送システムを動作させて、交換された湿式化学処理チャンバに微細構造ワークピースをローディングする段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項３５】
（ａ）微細構造ワークピースを処理するための、基準系に対して既知の位置にある複数のステーションと、（ｂ）ベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に結合されたアームと、アームに対して回転可能に結合されたエンドエフェクタとを有するロボットを備えてなる、自動化されたワークピース取扱いシステムと、を有するツールにおいて、ロボットを基準系に対して較正するための方法であって、この方法が、
制御装置を動作させ、ツールにおける第１基準軸に対してアームのアーム軸を自動的に整列させるようなコンピュータ動作手段を実行させて、第１基準軸に対して既知の位置に設けられた回転基準センサに、アームにおける第１の端部を接触させ、アーム軸と第１基準軸とがなす第１の角度についての第１の変位値の指標を記録し、回転基準センサに、アームにおける第２の箇所を接触させ、アーム軸と第１基準軸とがなす第２の角度についての第２の変位値の指標を記録し、第１及び第２の変位値に基づき、アーム軸を第１基準軸に対して整列させるべく、アームのオフセット値に従ってアームを移動させる段階、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項３６】
前記方法がさらに、ベースについての初期の軸線位置の値を自動的に精密化させるべく、コンピュータ動作手段によって制御装置を動作させ、アームを第１基準軸に対する基準角度へ回転させ、基準系に対して既知の位置に設けられた軸線センサにアームを接触させて、第１基準軸に沿ってのベースの実際の位置を決定する段階、を備えていることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記方法がさらに、エンドエフェクタを第１基準軸に対して自動的に整列させるべく、コンピュータ動作手段によって制御装置を動作させ、エンドエフェクタに載置されたワークピースにおける第１の側部を回転基準センサに接触させ、第１のエンドエフェクタ変位値を記録し、エンドエフェクタに載置されたワークピースにおける第２の側部を回転基準センサに接触させ、第２のエンドエフェクタ変位値を記録し、第１及び第２のエンドエフェクタ変位値に基づき、エンドエフェクタのオフセット値に従ってエンドエフェクタを移動させる段階、を備えていることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
（ａ）微細構造ワークピースを処理するための複数のステーションと、（ｂ）ベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に結合されたアームと、アームに対して回転可能に結合されたエンドエフェクタとを有するロボットを備えてなる、自動化されたワークピース取扱いシステムと、（ｃ）ワークピース取扱いツールに対して機能的に結合されてなる制御装置と、を有するツールにおいて、ロボットを基準系に対して較正するための方法であって、この方法が、
コンピュータ動作手段を実行させるべく制御装置を動作させる段階であって、
（ａ）基準系における第１軸に対してアーム軸を自動的に整列させるべく、アームを回転基準センサに接触させて、第１軸に対するアームのオフセット値を得て、アーム軸を第１軸に対して位置決めすべく、アームのオフセット値に従ってアームを移動させる段階と、
（ｂ）エンドエフェクタを第１軸に対して自動的に整列させるべく、エンドエフェクタに載置されたワークピースにおける第１の側部を回転基準センサに接触させ、第１のエンドエフェクタ変位値を記録し、エンドエフェクタに載置されたワークピースにおける第２の側部を回転基準センサに接触させ、第２のエンドエフェクタ変位値を記録し、第１及び第２のエンドエフェクタ変位値に基づき、エンドエフェクタのオフセット値に従ってエンドエフェクタを移動させる段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項３９】
（ａ）寸法的に安定した取付モジュールと、（ｂ）微細構造ワークピースを処理するための、取付モジュールに対して既知の位置にある複数のステーションと、（ｃ）ワークピースを保持するための、取付モジュールに対して既知の位置にあるカセットと、（ｄ）取付モジュールに対して既知の位置にある回転センサと、（ｅ）取付モジュールに取り付けられたベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に結合されたアームと、アームに対して回転可能に結合されたエンドエフェクタとを有するロボットを備えてなる、自動化されたワークピース取扱いシステムと、（ｆ）ワークピース取扱いツールに対して機能的に結合されてなる制御装置と、を有するツールにおいて、エンドエフェクタのハンド軸を、取付モジュールの基準系における第１基準軸に対して較正するための方法であって、この方法が、
エンドエフェクタ上にワークピースを載置する段階と、
制御装置を動作させ、コンピュータ動作手段を実行させて、ロボットを自動的に移動させ、ワークピースにおける第１の側部を回転基準センサに接触させ、第１のエンドエフェクタ変位値を記録し、ロボットを移動させて、ワークピースにおける第２の側部を回転基準センサに接触させ、第２のエンドエフェクタ変位値を記録し、エンドエフェクタのハンド軸と基準系における第１基準軸とがなすオフセット角度の指標である、エンドエフェクタのオフセット値を決定し、ハンド軸を第１基準軸に対して整列させるべく、エンドエフェクタのオフセット値に従ってエンドエフェクタを移動させる段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項４０】
基準系に対して既知の位置に設けられた複数の処理チャンバと、基準系に対して既知の位置に設けられたカセットとを備えているような統合処理ツールにおいて、微細構造ワークピースを取り扱うためのワークピース取扱いシステムであって、この取扱いシステムが、
ツールにおけるベースと、ベースに対して回転可能に取り付けられたアームと、アームに対して回転可能に取り付けられたエンドエフェクタとを有するロボットと、
コンピュータ動作手段を有する制御装置であって、基準系の第１軸に対してアーム軸を自動的に整列させるべく、装置が格納している命令によって、回転基準センサにアームを接触させ、第１軸に対するアームのオフセット値を記録し、アーム軸を第１軸に対して整列させるべく、アームのオフセット値に従ってアームを再配置するような、上記制御装置と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項４１】
コンピュータ動作手段はさらに、エンドエフェクタを第１軸に対して自動的に整列させるべく、エンドエフェクタに載置されたワークピースにおける第１の側部を回転基準センサに接触させるようにエンドエフェクタを移動させ、第１のエンドエフェクタ変位値を記録し、エンドエフェクタに載置されたワークピースにおける第２の側部を回転基準センサに接触させるようにエンドエフェクタを移動させ、第２のエンドエフェクタ変位値を記録し、第１及び第２のエンドエフェクタ変位値に基づき、エンドエフェクタのオフセット値に従ってエンドエフェクタを再配置する段階と、を備えていることを特徴とする請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
微細構造ワークピースを処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
第１基準軸をもった基準系を形成するような、寸法的に安定した取付モジュールと、
既知の位置において取付モジュールに取り付けられた複数の処理ステーションと、
自動化されたワークピース取扱いシステムであって、取付モジュールに取り付けられて、基準系における第１基準軸に対して整列された軌道と、軌道に沿って並進すべく軌道に取り付けられたベースユニットと、ベースに対して回転可能に結合されたアームと、アームによって回転可能に支えられたエンドエフェクタとような、上記自動化されたワークピース取扱いシステムと、
取付モジュールの基準系に対して既知の位置に設けられた回転センサを有してなるセンサユニットと、
自動化されたワークピース取扱いシステムとセンサユニットとに機能的に結合されてなる制御装置であって、制御装置が有するコンピュータ動作手段が格納している命令によって、（ａ）第１基準軸に対する原点位置へとアームのアーム軸を自動的に位置決めし、（ｂ）第１軸に対する原点位置へとエンドエフェクタのハンド軸を自動的に位置決めするような、上記制御装置と、
を備えていることを特徴とする統合ツール。
【請求項４３】
取付モジュールはさらに、所定の基準位置に設けた複数の位置決め要素と取付要素とを備えてなるデッキから構成されていることを特徴とする請求項４２に記載のツール。
【請求項４４】
前記デッキが、
複数の位置決め要素と複数の取付要素を備えてなる堅固な外側部材と、
外側部材に並置された堅固な内側部材と、
外側部材と内側部材との間に設けられたブレーシングであって、外側部材とブレーシングと内側部材とは互いに固定されるような上記ブレーシングと、
を備えていることを特徴とする請求項４３に記載のツール。
【請求項４５】
微細構造ワークピースを処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
基準系を形成するような、寸法的に安定した取付モジュールと、
既知の位置において取付モジュールに取り付けられた複数の処理ステーションと、
自動化されたワークピース取扱いシステムであって、取付モジュールに支持されたベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に支持されたアームと、アームに対して回転可能に支持されたエンドエフェクタとを有し、エンドエフェクタは、本体と、本体の片端に設けられた第１の保持要素と、本体の他端に設けられた能動保持組立体とを具備し、能動保持組立体は、第１及び第２のローラと、第１及び第２のローラに対して機能的に結合させていて第１の保持要素へ向けて該ローラを動かすような、上記自動化されたワークピース取扱いシステムと、
を備えていることを特徴とする統合ツール。
【請求項４６】
微細構造ワークピースを処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
第１基準軸をもった基準系を形成するような、寸法的に安定した取付モジュールと、
既知の位置において取付モジュールに取り付けられた複数の処理ステーションと、
自動化されたワークピース取扱いシステムであって、取付モジュールに支持されたベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に支持されたアームと、アームに対して回転可能に支持されたエンドエフェクタとを有し、エンドエフェクタは、本体と、本体の片端に設けられた第１の保持要素と、本体の他端に設けられた能動保持組立体とを具備し、能動保持組立体は、第１及び第２のローラと、第１及び第２のローラに対して機能的に結合させていて第１の保持要素へ向けて該ローラを動かすような、上記自動化されたワークピース取扱いシステムと、
取付モジュールの基準系に対して既知の位置に設けられた回転センサを有してなるセンサユニットと、
自動化されたワークピース取扱いシステムとセンサユニットとに機能的に結合されてなる制御装置であって、制御装置が有するコンピュータ動作手段が格納している命令によって、（ａ）第１基準軸に対する原点位置へとアームのアーム軸を自動的に位置決めし、（ｂ）第１軸に対する原点位置へとエンドエフェクタのハンド軸を自動的に位置決めするような、上記制御装置と、
を備えていることを特徴とする統合ツール。
【請求項４７】
微細構造ワークピースを取り扱うための装置であって、この装置が、
処理中の微細構造ワークピースを支持すべく構成されてなる微細構造ワークピース支持部であって、被駆動部分を備えているような上記微細構造ワークピース支持部と、
被駆動部分との介在具にて微細構造ワークピース支持部に結合された駆動ユニットであって、第１の端部位置から、第１の端部位置に対して間隔を隔てられた第２の端部位置へと介在具が移動すると、略直線状である並進軸線に沿って微細構造ワークピース支持部を並進させるような上記駆動ユニットと、
微細構造ワークピース支持部に結合された取付部分であって、取付部分は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応する面に合致すべく配置されてなる取付面を有し、取付面は、第１の端部位置と第２の端部位置との間の並進軸線に対して交差することがないようなアライメント平面に配置されている、上記取付部分と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４８】
第１の端部位置は、並進軸線に沿った第１の方向における介在具の極限位置であり、第２の端部位置は、並進軸線に沿った第２の方向における介在具の極限位置であり、第２の方向は、第１の方向に対して反対方向になっていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
駆動ユニットは第１の駆動ユニットから構成され、装置はさらに、回転軸を中心として微細構造ワークピース支持部を回転させるべく、微細構造ワークピース支持部に対して機能的に結合された第２の駆動ユニットを備えていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
装置はさらに、電気ラインと流体ラインとの両方を収容する第１のコネクタ組立体を備え、この組立体は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応する第２のコネクタ組立体に対して結合可能になっていて、これらを結合させるには、少なくとも一方のコネクタ組立体を他方のコネクタ組立体に対して単一の軸線に沿って相対的に動かすようになっていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５１】
微細構造ワークピース支持部は、処理液に接触している微細構造ワークピースを支えるように構成されていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５２】
駆動ユニットは、リードネジに結合されたアクチュータを備えていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５３】
取付部分も、取付部分と駆動ユニットとの間に結合されるあらゆる構造部分も、対応する表面に対して微細構造ワークピース支持部を位置決めすべく設けられるべき調節可能な機構装置を備えていないことを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５４】
微細構造ワークピース処理ツールをさらに備えていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５５】
装置はさらに、微細構造ワークピース処理ツールを備え、微細構造ワークピース処理ツールは、微細構造ワークピース支持部の近くに配設されてなる処理チャンバを備え、処理チャンバは、微細構造ワークピース支持部によって運ばれた微細構造ワークピースを受け取るように配置された処理位置を備え、微細構造ワークピース処理ツールはさらに、微細構造ワークピースを微細構造ワークピース支持部に対して行き来させる搬送装置を備えていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５６】
装置がさらに、略直線状である並進軸線のまわりに配置されてなるフレキシブルなベローズを備えていることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５７】
微細構造ワークピースを取り扱うための装置であって、この装置が、
処理中の微細構造ワークピースを支持すべく構成されてなる微細構造ワークピース支持部と、
微細構造ワークピース支持部に結合された駆動ユニットであって、第１の位置から、第１の位置に対して間隔を隔てられた第２の位置へと、微細構造ワークピース支持部を移動させるような上記駆動ユニットと、
単一の第１のコネクタ組立体であって、少なくともひとつの電気連通ラインと少なくともひとつの流体連通ラインとを支持しており、第１のコネクタ組立体は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応する第２のコネクタ組立体に対して結合可能になっていて、これらを結合させるには、少なくとも一方のコネクタ組立体を他方のコネクタ組立体に対して単一の軸線に沿って相対的に動かすようになっている、上記第１のコネクタ組立体と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項５８】
装置がさらに、第２のコネクタ組立体を備えていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項５９】
少なくともひとつの流体連通ラインは、少なくともひとつの圧力ラインと、少なくともひとつの真空ラインとを備えていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６０】
前記装置がさらに、
第２のコネクタ組立体と、
片方のコネクタ組立体に支持されて他方のコネクタ組立体に螺入すべく構成されたネジ部材であって、ネジ部材を第１の方向へ回転させると、コネクタ組立体同士を単一の軸線に沿って互いに引き寄せ、ネジ部材を第１の方向とは反対方向である第２の方向へ回転させると、コネクタ組立体同士を単一の軸線に沿って互いに離間させるような上記ネジ部材と、
を備えていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６１】
微細構造ワークピース処理ツールをさらに備えていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６２】
装置はさらに、微細構造ワークピース処理ツールを備え、微細構造ワークピース処理ツールは、微細構造ワークピース支持部の近くに配設されてなる処理チャンバを備え、処理チャンバは、微細構造ワークピース支持部によって運ばれた微細構造ワークピースを受け取るように配置された処理位置を備え、微細構造ワークピース処理ツールはさらに、微細構造ワークピースを微細構造ワークピース支持部に対して行き来させる搬送装置を備えていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６３】
駆動ユニットは、微細構造ワークピース支持部に結合されて、略直線状である並進軸線に沿って微細構造ワークピース支持部を並進させるような第１の駆動ユニットから構成されていて、装置はさらに、回転軸を中心として微細構造ワークピース支持部を回転させるべく、微細構造ワークピース支持部に結合された第２の駆動ユニットを備えていることを特徴とする請求項５７に記載の装置。
【請求項６４】
微細構造ワークピースを取り扱うための装置であって、この装置が、
チャンバ開口を有しているアライメント平面に、第１のアライメント面を有するようなデバイス支持部と、
チャンバ開口の中に受け入れられる処理チャンバであって、少なくともひとつの処理液を受け入れるように構成されてなる処理チャンバと、
処理チャンバの近くに配設されたワークピース取扱い装置であって、このワークピース取扱い装置が、
処理チャンバにおける処理位置に微細構造ワークピースを支えるように配置されてなる微細構造ワークピース支持部と、
微細構造ワークピース支持部に結合された駆動ユニットであって、処理チャンバに対し、略直線状である移動軸線に沿って、微細構造ワークピース支持部を並進させるような上記駆動ユニットと、
微細構造ワークピース支持部に結合された取付部分であって、第１のアライメント面に対して着脱可能に合致するような第２のアライメント面を備え、ここで、ワークピース取扱い装置は、アライメント平面にて又は同平面の上方にて、デバイス支持部に対して支持されるような上記取付部分と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項６５】
ワークピース取扱い装置は、電気及び流体の連通ラインを収容して支持している単一のコネクタ組立体を備えていて、このコネクタ組立体は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応するコネクタ組立体に対して結合可能になっていることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】
駆動ユニットは第１の駆動ユニットから構成され、装置はさらに、回転軸を中心として微細構造ワークピース支持部を回転させるべく、微細構造ワークピース支持部に対して機能的に結合された第２の駆動ユニットを備えていることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６７】
電気化学処理液、無電解処理液、エッチング液、及び洗浄水のうちの少なくともひとつを受け入れるように処理チャンバが構成されていることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６８】
チャンバは、アライメント平面の下方へと延在していることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項６９】
アライメント平面は、第１のアライメント平面であり、駆動ユニットは、微細構造ワークピース支持部を第１の端部位置と第２の端部位置との間にて並進させ、第２のアライメント面は、第１の位置と第２の位置との間の並進軸線に対して交差することがないような第２のアライメント平面に配置されていることを特徴とする請求項６４に記載の装置。
【請求項７０】
微細構造ワークピースを取り扱うための装置であって、この装置が、
処理チャンバを支持するデバイス支持手段であって、チャンバ開口を有しているアライメント平面に、第１のアライメント面を有するようなデバイス支持手段と、
微細構造ワークピースを処理するチャンバ手段であって、チャンバ開口の中に受け入れられるような上記処理チャンバと、
ワークピース取扱い手段であって、このワークピース取扱い手段が、
処理チャンバにおける処理位置に微細構造ワークピースを支えるように配置されてなる微細構造ワークピース支持手段と、
略直線状である移動軸線に沿って、支持手段を並進させるような駆動手段と、
デバイス支持手段に対してワークピース取扱い手段を支持する取付手段であって、第１のアライメント面に対して着脱可能に合致するような第２のアライメント面を備え、ここで、ワークピース取扱い装置は、アライメント平面にて又は同平面の上方にて、デバイス支持部に対して支持されるような上記取付手段と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項７１】
微細構造ワークピース処理ツールを保守するための方法であって、この方法が、
ワークピース処理ツールから第１のワークピース取扱い装置を取り除く段階であって、第１のワークピース取扱い装置は、第１の微細構造ワークピース支持部と、第１の微細構造ワークピース支持部に機能的に結合されて、略直線状である第１の並進軸線に沿って第１の微細構造ワークピース支持部を並進させる第１の駆動ユニットを備えているような上記取り除く段階と、
第１のワークピース取扱い装置を第２のワークピース取扱い装置と交換する段階であって、第２のワークピース取扱い装置は、第２の微細構造ワークピース支持部と、第２の微細構造ワークピース支持部に機能的に結合されて、略直線状である第２の並進軸線に沿って第２の微細構造ワークピース支持部を並進させる第２の駆動ユニットを備えているような上記取り除く段階と、
第１のワークピース取扱い装置から交換した後に、第２のワークピース取扱い装置に対して較正を施すことなく、第１のワークピース取扱い装置と交換された後の第２のワークピース取扱い装置に対して、微細構造ワークピースを行き来させる段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項７２】
微細構造ワークピース処理ツールを保守するための方法であって、この方法が、
処理ツールにおける第１のワークピース取扱い装置につながる電気及び流体の両方の連通を係脱させるべく、ツールに結合された第１のコネクタ組立体と第１のワークピース取扱いツールに結合された第２のコネクタ組立体とのうちの少なくとも一方を、単一の軸線に沿って第１の方向へ相対的に動かす段階と、
第２のワークピース取扱い装置につながる電気及び流体の両方の連通を結合させるべく、第１のコネクタ組立体と第２のワークピース取扱いツールに結合された第３のコネクタ組立体とのうちの少なくとも一方を、単一の軸線に沿って第１の方向とは反対方向である第２の方向へ相対的に動かす段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項７３】
電気及び流体の両方の連通を係脱させる段階は、第１のコネクタと第２のコネクタとの間に結合されてなるネジ部材を回転させる段階を具備していることを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
流体の連通を係脱させる段階は、圧力ライン及び真空ラインのうちの少なくともひとつを係脱させる段階を具備していることを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第６０／４７６，７８６号、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第６０／４７６，３３３号、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第６０／４７６，８８１号、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第６０／４７６，７７６号、及び、２００３年９月９日に出願された米国特許出願第６０／５０１，５６６号、を基礎とする優先権を主張し、これらの出願の全体をここに参照によって引用する。
本発明は、複数の微細デバイスがワークピースの内部及び／又は表面に統合されているような、微細構造ワークピースを処理するための装置及び方法に関する。微細デバイスは、サブミクロンの構造を有している。本発明の特有の観点は、湿式処理の構成要素を据え付けるための汎用的な特徴を備えてなる、寸法的に安定したデッキを備えたツールに関する。本発明の追加的な観点は、寸法的に安定した取付モジュールに対して、ロボット搬送システムを位置決めするための、自動化された較正システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細デバイスの製造においては、単一の基板上に、数種類の材料層を堆積させたり加工したりして、多数の個別素子を生産している。例えば、フォトレジストや、導体材料、及び絶縁材料の層を堆積させ、パターニングし、現像し、エッチングし、平坦化し、さらにその他の操作を施して、基板の内部及び／又は表面に構造物を形成している。構造物の配列によって、集積回路や、超小型流体装置、及びその他の構造体が形成される。
微細構造ワークピース上に構造物を形成するには、湿式化学処理が一般的に用いられている。一般に、湿式化学処理を行う湿式化学処理ツールは、複数の独立した処理チャンバを備えていて、これらのチャンバはそれぞれ、洗浄、エッチング、材料の電気化学堆積、又はこれらの処理の組み合わせを実行する。図１は、１又は複数の湿式化学処理を実行可能であるような、統合ツール１０を模式的に示している。ツール１０は、プラットホーム２２を備えたハウジングないしキャビネット２０と、キャビネット２０に取り付けられた複数の湿式処理チャンバ３０と、搬送システム４０とを具備している。また、ツール１０は、ワークピースＷをローディング／アンローディングするために、各処理チャンバ３０に結合された昇降回転ユニット３２を具備している。処理チャンバ３０は、洗浄／乾燥チャンバや、クリーニング・カプセル、エッチング・カプセル、電気化学堆積チャンバ、又はその他のタイプの湿式化学処理容器である。搬送システム４０は、直線状の軌道４２と、軌道４２上を移動するロボット４４とを備えていて、ツール１０内において個々のワークピースＷを搬送する。統合ツール１０はさらに、ワークピースＷを保持する複数のコンテナ６２を備えてなる、ワークピース貯蔵ユニット６０を具備している。装置の運用動作時には、ツール１０の所定の作業手順に従って、ロボット４４が、ワークピースを、コンテナ６２と処理チャンバ３０との間にて行き来させて搬送する。
【０００３】
ワークピースの自動化された取扱いは、半導体処理ツールにおける重要な性能の観点である。図１に示す如く、ロボット４４は、６つの処理チャンバ３０と２つのコンテナ６２との箇所にて、ワークピースを正確に搬送して位置決めしなければならない。ロボット４４は、処理チャンバ３０及びコンテナ６２にあるワークピースＷを移動させるべく、軌道４２に沿って動き、いくつかのピボット点を中心として回転し、ワークピースＷを昇降させるという、様々な複雑な動作を行う。
自動化されたワークピースの取扱いにおいて、困難であるとされる点は、処理チャンバ３０とコンテナ６２との間を正確に行き来するように、搬送システム４０における様々な構成要素を適切に較正することである。搬送システム４０を較正するには、ロボット４４に対して、チャンバ３０及びコンテナ６２についての特定の位置を“ティーチング”する。従来の工程においては、ロボット４４にティーチングする場合、各チャンバ３０及び各コンテナ６２に対する所望の位置に対して、手作業でロボット４４を位置決めしていた。これらの各構成要素におけるロボット位置に対応するエンコーダの値を記憶し、プログラムの値として入力していた。ツール内の特定位置をロボットにティーチングするのに加えて、ロボットにおけるアーム及びエンドエフェクタを基準系に対して整列させて、チャンバ３０及びコンテナ６２に対して処理を行うプログラム値を記憶していた。ロボットの構成要素を手作業で基準系に対して整列させ、ロボットに各処理チャンバ３０及びコンテナ６２の位置を手作業でティーチングすることは、搬送システム４０をセットアップするために受認できる工程ではあるけれども、かかる工程は、極めて時間を要すると共に、オペレータ・エラーの影響を受けるものであった。例えば、デュアル・エンドエフェクタ式のロボットの場合、ロボットの構成要素を基準系に対して整列させ、ロボットに１０個のチャンバと２つのコンテナとの位置をティーチングするには、６〜８時間を要する。さらに、１又は複数のチャンバ３０又はコンテナ６２に対してロボットを精密に位置決めすることは通常は困難であるため、それぞれの入力値品質はオペレータ・エラーの影響を受ける。
【０００４】
統合された湿式化学処理ツールを運用する上での別の難点は、処理チャンバについての修理及び／又は保守である。例えば、電気化学堆積チャンバにおいては、電極と電解液との間の反応によって電極が腐食分解するので、消耗品である電極は時間と共に劣化する。消耗電極の形状が変化すると、電場には変動が生じる。その結果、ワークピースにわたる堆積パラメータを所望の値に維持するには、定期的に消耗電極を交換しなければならない。ワークピースに接触する電気接点もまた、定期的に洗浄又は交換しなければならない。電気化学堆積チャンバを保守又は修理するには代表的に、それらのチャンバをツール１０から取り外して、予備のチャンバと交換する。
既存の湿式化学処理チャンバの修理又は保守に関するひとつの問題点は、ツール１０から処理チャンバ３０を取り外して交換するために、ツールを長時間にわたってオフライン状態にしなければならないことである。処理チャンバ３０をツール１０から取り外したならば、プラットホーム２２における空のステーションに、事前に保守された処理チャンバ３０を取り付けて、新たな処理チャンバに対して動作できるように、昇降回転ユニット３２を再較正する。次に、新たな位置にある昇降回転ユニット３２に対して動作できるように、ロボット４４に再度のティーチングを行う。これは時間を要する作業工程であって、理由は上に述べたように、処理チャンバを修理又は保守するためのダウン時間は長くなる。その結果、ツール１０においてひとつだけの処理チャンバ３０が仕様を満たさなくなった場合にあっては、ひとつの処理チャンバ３０の修理のためにツールを停止させことはせずに、２以上の処理チャンバが性能仕様を満たさなくなるまで、ツール１０の運用を継続する方がしばしば効率的である。すなわち、単一の処理チャンバ３０に起因するスループットの損失は、１個の処理チャンバ３０を修理又は保守するためにツール１０をオフライン状態にする場合のスループットの損失ほどには大きくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、少なくとも２つの処理チャンバ３０が仕様を満たさなくなるまで、ツール１０の運用動作を続けるという実務は、ツール１０のスループットに厳しい影響を与える。例えば、少なくとも２〜３の処理チャンバ３０が仕様を満たさなくなるまで、ツール１０に対して修理又は保守を行わないとするならば、ツールは、保守のためにオフライン状態にされるまでの期間、ツールの全能力のうちの一部の能力だけにて運転動作することになる。このことはツール１０の運転コストを高騰させるが、というのは、スループットは、ただ単に、ツール１０をオフライン状態にして、湿式処理チャンバ３０を交換し、ロボット４４に対して再度のティーチングを行う間に低下するのみならず、ツールのオンライン状態にあっても、全能力のうちの一部の能力によって運転動作することのために低下する。さらに、構造物のサイズが小さくなると、電気化学堆積チャンバ３０は、はるかに高度な性能仕様を一貫して満足する必要が生じる。このため、処理チャンバ３０は、より早く、仕様を満たさなくなり、ツールは、より頻繁にシャット・ダウンすることになる。従って、搬送システムの較正と、電気化学堆積チャンバの修理／保守とに関連したダウン時間は、湿式化学処理ツールの運用コストを相当に高騰させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、搬送システム又はその他のツールの構成要素に対して再較正を行うことを必要とせずに、湿式化学処理チャンバや、昇降回転ユニット、及びその他のハードウェアを迅速に交換可能であるような、統合ツールに関する。これによれば、処理チャンバ及び／又は昇降回転ユニットの修理又は保守に関連したダウン時間を短縮し、利用可能な運用時間のうちの大きな割合にわたって、ツールをオンライン状態に保つことを期待できる。さらに、保守のためのダウン時間を短縮することで、２以上のチャンバが仕様を満たさなくなるまで待つことなく、必要に応じて、各チャンバを修理するため、より経済的になる。本発明のいくつかの観点は、とりわけ最も厳しい性能要件をもつ用途において有効であるが、というのは、処理チャンバはより頻繁に保守を求めることになるだろうし、そうした構成要素を頻繁に保守することに伴うダウン時間を短縮できるならば、統合ツールのスループットを大いに高められることになろう。
【０００７】
ひとつの実施形態による、微細構造ワークピースのための湿式化学処理統合ツールは、取付モジュールと、取付モジュールに支持された湿式化学処理チャンバと、取付モジュールに支持された搬送システムとを具備している。取付モジュールは、複数の位置決め要素と複数の取付要素とを備えている。ひとつの実施形態においては、取付モジュールは、位置決め要素同士間の相対的な位置関係をある範囲内に維持するように構成されていて、このため、処理チャンバを修理又は保守のために交換したとき、搬送システムに対して再較正を行う必要がなくなる。取付モジュールは、例えば、堅固な外側パネルと、該外側パネルに隣接する堅固な内側パネルと、外側パネルと内側パネルとの間に配置される、ジョイスト又はその他のタイプのブレーシングとから構成されてなるデッキである。外側パネルとブレーシングと内側パネルとは互いに固定されると、撓んだり、反ったり、又はその他の寸法変化を生じることのない構造体を形成して、デッキ上にある位置決め要素同士間の相対的な位置関係を維持する。
【０００８】
湿式化学処理チャンバは、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第１の介在部材と、取付要素のうちのひとつに係合すべき第１の固定具とを具備する。同様に、搬送システムは、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第２の介在部材と、取付要素のうちのひとつに係合すべき第２の固定具とを具備する。処理チャンバと搬送システムとに設けられた介在部材を、取付モジュールに設けられた位置決め要素に係合させることによって、湿式化学処理チャンバと搬送システムとは、精密に、取付モジュール上の既知の位置に配置される。さらに、取付モジュールは寸法的に安定しているので、ひとつの湿式化学処理チャンバを別のチャンバに交換した後にも、湿式化学処理チャンバと搬送システムとの間の相対的な位置関係は一貫して維持される。ツールに関するこれら２つの観点によって、処理チャンバを取り外して保守のために交換する毎に搬送システムに再較正を行わずとも、搬送システムは、ワークピースを処理チャンバとの間にて行き来させることが可能になる。
【０００９】
本発明はさらに、搬送システムにおけるロボットを、取付モジュールに対して迅速に整列できる較正システムを備えてなる、搬送システムに関する。処理チャンバ、搬送システム、及びあらゆるその他のステーションは、基準系における精密な位置にて、取付モジュールに取り付けられているので、ロボットを基準系に対して整列させるならば、ロボットに各チャンバの位置を特別にティーチングせずとも、ロボットは、処理チャンバやその他のステーションとの間にて相互作用することができる。ひとつの実施形態においては、例えば、ロボットは、ロボットを所望のウエハ位置へと移動させて各位置におけるエンコーダ値を入力するといったことによって、各ステーションやカセットの特定の位置についてティーチングを受ける必要はない。いくつかの実施形態による、自動化された較正システムによれば、ロボットを基準系及び処理チャンバに対して、４５分間以内に整列させることが期待される。別の実施形態においては、自動化された較正システムは、かかる作業を、１５分間以内に、あるいは５分間以内に行うことが予想される。例えば、ひとつの実施形態による自動化された較正システムによれば、１０個の処理チャンバと２つのコンテナに対して動作するロボットを、約８〜１０分間にて位置決めすることが可能である。そして、較正システムは、保守及び修理のためのダウン時間を、数時間、短縮することが期待される。
【００１０】
本発明はまた、交換可能なワークピース取扱い装置、及びこれに関連して微細構造ワークピースを処理するツールに関する。ワークピース取扱い装置は、昇降回転ユニット、または、単なる昇降ユニットであって、処理ステーションにウエハ等のワークピースを支持し、かかるワークピースに対して、電気化学堆積、洗浄、又はその他の湿式化学処理を施させる。ワークピース取扱い装置を交換可能に構成することによって、かかる装置は容易かつ迅速に交換され、ワークピース取扱い装置を保守又は修理するためのダウン時間は短縮される。さらに、いくつかの実施形態においては、ワークピース取扱い装置は、据え付け後に較正を行う必要がない。
【００１１】
ひとつの実施形態による、微細構造ワークピースを取り扱う装置は、アライメント平面に第１のアライメント面を有するようなデバイス支持部と、チャンバ開口と、チャンバ開口の中に受け入れられる処理チャンバと、ワークピース取扱い装置とを具備している。デバイス支持部は、取付モジュールのデッキであり、また、第１のアライメント面は、デッキの上面であれば良い。ワークピース取扱い装置は、チャンバにおける処理位置にワークピースを支えるように配置されてなるワークピース支持部と、ワークピース支持部に機能的に結合された駆動ユニットであって、略直線状である移動軸線に沿って、ワークピースを並進させるような上記駆動ユニットと、ワークピース支持部に結合された取付部分とを具備している。取付支持部は、第１のアライメント面に対して着脱可能に合致するような第２のアライメント面を備えている。ワークピース取扱い装置は、アライメント平面（例えばデッキ）にて又は同平面の上方にて、デバイス支持部に対して支持される。その結果、ワークピース取扱い装置は、容易に取り除いて交換することが可能であると共に、アライメント平面よりも下方に配設された装置の構成要素へアクセスする際に干渉することがない。
【００１２】
別の実施形態においては、駆動ユニットは、支持部における被駆動部分との介在具にて微細構造ワークピース支持部に結合されていて、介在具を第１の端部位置から第２の端部位置へと移動させる。取扱い装置における取付面は、第１の端部位置と第２の端部位置との間の並進軸線に対して交差することがないようなアライメント平面に配置されている。
本発明の他の実施形態による方法によれば、ワークピース取扱い装置の交換に必要な時間を短縮することが可能になる。例えば、ひとつの実施形態においては、第１のワークピース取扱い装置は、第１のワークピース支持部と、第１の並進軸線に沿って支持部を並進させる第１の駆動ユニットとを備えているが、かかる第１のワークピース取扱い装置は、ワークピース処理ツールから取り除かれて、第２のワークピース取扱い装置と交換される。第２のワークピース取扱い装置は、第２のワークピース支持部と、第２の駆動ユニットとを備えている。この方法はさらに、第１のワークピース取扱い装置と交換した後に、第２のワークピース取扱い装置に対して較正を施すことなく、第２のワークピース取扱い装置に対して、微細構造ワークピースを行き来させる段階を備えている。
【００１３】
本発明の他の実施形態による方法は、処理ツールにおける第１のワークピース取扱い装置につながる電気及び流体の両方の連通を係脱させるべく、ツールに結合された第１のコネクタ組立体と第１のワークピース取扱いツールに結合された第２のコネクタ組立体とのうちの少なくとも一方を、単一の軸線に沿って第１の方向へ相対的に動かす段階を備えている。この方法はさらに、第２のワークピース取扱い装置につながる電気及び流体の両方の連通を結合させるべく、第１のコネクタ組立体と第２のワークピース取扱いツールに結合された第３のコネクタ組立体とのうちの少なくとも一方を、単一の軸線に沿って第１の方向とは反対方向である第２の方向へ相対的に動かす段階を備えている。従って、ある取扱い装置を別の取扱い装置に交換する場合には、ツールとワークピース取扱い装置との間に設けられた電気及び流体の連通結合は、容易に係脱され、また再結合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願において、“微細構造ワークピース”又は“ワークピース”の用語は、微細電子デバイスが、その表面に及び／又は内部に形成されるような基板を意味する。代表的な微細デバイスには、微細電子回路や、回路の構成要素、薄膜記録ヘッド、情報記憶要素、超小型流体装置、及びその他の製品が含まれる。この定義の範囲内には、集積回路とほぼ同様なやり方で製造される、マイクロマシンや、マイクロ機械装置も含まれる。基板は、半導体片（例えば、ドープされたシリコンウエハ又はガリウム砒素ウエハ）や、絶縁体片（例えば、様々なセラミック基板）、または、導体片などである。
いくつかの実施形態による、微細構造ワークピースに湿式化学処理を行う統合ツールについて、ワークピースの構造の内部又は表面に、金属を堆積させたり、電気泳動レジストを堆積させりする文脈において述べる。しかしながら、本発明による統合ツールは、半導体基板又はその他のタイプのワークピースの内部及び／又は表面に微細構造を製造するための、エッチングや、洗浄、又はその他のタイプの湿式化学処理についても使用可能である。図２Ａ〜図２６には、本発明のいくつかの実施形態によるツールを示していて、以下では本発明の特定の実施形態について説明する。以下の説明は、以下の通りのセクションに分割されている。それらは、すなわち、（Ａ）取付モジュールを備えた統合ツールの実施例、（Ｂ）寸法的に安定した取付モジュールの実施例、（Ｃ）湿式化学処理チャンバの実施例、（Ｄ）ワークピース取扱い装置及びロード／アンロード・モジュールの汎用的な実施例、（Ｅ）自動化されたロボット較正の装置及び方法、（Ｆ）エンドエフェクタの実施例、及び、（Ｇ）ワークピース取扱い装置の追加的な実施例、である。しかしながら、当業者は、本発明はさらに追加的な実施例を有するであろうと共に、本発明は図２Ａ〜図２６の詳細に限定させずに実施可能であることを理解するだろう。
【実施例１】
【００１５】
［Ａ．取付モジュールを備えた統合ツールの実施例］
図２Ａは、本発明の実施形態による、統合ツール１００の部分を示した斜視図である。本実施形態においては、統合ツール１００は、フレーム１１０と、フレーム１１０に取り付けられ、寸法的に安定している取付モジュール１２０と、複数の湿式化学処理チャンバ１７０と、複数の昇降回転ユニット１８０とを具備している。またツール１００は、搬送システム１９０を備えている。取付モジュール１２０は、処理チャンバ１７０と、昇降回転ユニット１８０と、搬送システム１９０とを支持している。
フレーム１１０は、複数の支柱１１１と横木１１２とを、公知のやり方で互いに溶接されて有している。フレーム１１０には一般に、複数の外側パネル及び扉（図２Ａには不図示）が取り付けられて、取り囲まれたキャビネットが形成される。図示の実施形態における取付モジュール１２０は、少なくとも部分的にフレーム１１０の内部に収容されていて、フレーム１１０の横木１１２によって支えられている。別の実施形態においては、取付モジュール１２０は、フレーム１１０によって支持されるのではなく、施設の床上に又はその他の構造物に、直接、据え付けられる。
【００１６】
取付モジュール１２０は、堅固で安定した構造物になっていて、湿式化学処理チャンバ１７０と、昇降回転ユニット１８０と、搬送システム１９０との間の相対的な位置関係を保つようになっている。取付モジュール１２０についてのひとつの観点は、これが、フレーム１１０に比べて、はるかに堅固であり、著しく強い構造的完全性を有していることであって、湿式化学処理チャンバ１７０と、昇降回転ユニット１８０と、搬送システム１９０との間の相対的な位置関係は経時的に変化することがない。取付モジュール１２０についての別の観点は、寸法的に安定したデッキ１３０を備え、デッキ１３０上の既知の位置に処理チャンバ１３０と昇降回転ユニット１８０とを位置決めすべく、正確な位置に、位置決め要素が設けられていることである。ひとつの実施形態（図示せず）においては、搬送システム１９０は、デッキ１３０上に直接、取り付けられる。別の実施形態においては、取付モジュール１２０は、寸法的に安定したプラットホーム１５０を備え、搬送システム１９０はプラットホーム１５０に取り付けられる。デッキ１３０とプラットホーム１５０とは、互いにしっかりと相対的に位置決めされていて、デッキ１３０に設けられた位置決め要素と、プラットホーム１５０に設けられた位置決め要素とが、互いに相対的に動くことはない。従って、取付モジュール１２０が提供する系においては、湿式化学処理チャンバ１７０と昇降回転ユニット１８０とを取り外し、交換用の要素に置き換えることができ、交換用の要素は、デッキ１３０上における正確な位置に、精密に位置決めされる。
【００１７】
ツール１００は、湿式化学処理チャンバ１７０や、昇降回転ユニット１８０、又は搬送システム１９０に対して、頻繁な保守を求めるような、仕様要件が厳しい用途に、特に適している。湿式化学処理チャンバ１７０を修理又は保守するには、ただ単に、処理デッキ１３０からチャンバを取り外し、チャンバ１７０を、デッキ１３０上に設けられた位置決め要素と相互作用すべく構成された取付ハードウェアを有するような交換可能なチャンバに置き換えるだけで良い。取付モジュール１２０は寸法的に安定しており、また、交換用の処理チャンバ１７０に備えられた取付ハードウェアがデッキ１３０に対して相互作用するので、デッキ１３０上のチャンバ１７０を交換しても、搬送システム１９０を再較正する必要はない。これにより、処理チャンバ１７０の修理又は保守に関連したダウン時間を著しく短縮することが期待され、性能仕様が最も厳しい用途にあっても、ツールは高いスループットの状態を保つことができる。
【００１８】
図２Ｂは、ツール１００の上面図であって、搬送システム１９０と、ロード／アンロード・モジュール１９８とが取付モジュール１２０に取り付けられている。図２Ａと図２Ｂを併せて参照すると、搬送システム１９０は、軌道１９２とロボット１９３（図２Ｂ）とを具備している。図２Ａ及び図２Ｂに示した実施形態においては、プラットホーム１５０に軌道１９２が取り付けられている。より詳しくは、軌道１９２は、プラットホーム１５０に設けられた位置決め要素と相互作用して、デッキ１３０に取り付けられたチャンバ１７０及び昇降回転ユニット１８０に対して、軌道１９２を精密に位置決めしている。ロボット１９３は、軌道１９２に沿って直線的に移動するベースユニット１９４と、ベースユニット１９４に支持されたアーム組立体１９５と、アーム組立体１９５によって回転可能に支持されたエンドエフェクタ１９６とから構成されている。アーム組立体１９５は、回転し及び昇降軸に沿って昇降し、チャンバ１７０及びロード／アンロード・モジュール１９８のカセットに対して、エンドエフェクタ１９６を位置決めする。ロボット１９３とエンドエフェクタ１９６とは、取付モジュール１２０によって確立される静止して寸法的に安定した基準系において移動する。図２Ｂを参照すると、ツール１００はさらに、取付モジュール１２０と、湿式化学処理チャンバ１７０と、昇降回転ユニット１８０と、搬送システム１９０とをキャビネット内に取り囲むように、フレーム１１０に取り付けられてなる複数のパネル１９９を具備している。別の実施形態においては、ツール１００の片側又は両側のパネルを、処理デッキ１３０の上方領域から除去して、開放型のツールを提供しても良い。
【実施例２】
【００１９】
［Ｂ．寸法的に安定した取付モジュールの実施例］
図３は、ツール１００において用いられる、本発明の実施形態による取付モジュール１２０を示した斜視図である。本実施形態においては、デッキ１３０は、堅固な第１のパネル１３１と、第１のパネル１３１の下方に重ね合わされた、堅固な第２のパネル１３２とを備えている。第１のパネル１３１は、外側部材であり、第２のパネル１３２は、外側部材に並置された内側部材である。第１のパネル１３１と第２のパネル１３２は、図３に示した実施形態とは異なった構造を備えていても良い。第１のパネル１３１及び第２のパネル１３２には、複数のチャンバ受け部１３３が設けられていて、湿式化学処理チャンバ１７０を受け入れる（図２Ａ参照）。
【００２０】
デッキ１３０はさらに、第１のパネル１３１にわたって、複数の位置決め要素１３４と複数の取付要素１３５とを、精密なパターンに配列されて具備している。位置決め要素１３４は、第１のパネル１３１の精密な位置に機械加工された孔であるか、及び／又は、孔に受け入れられたダボ又はピンである。ダボは、湿式化学処理チャンバ１７０と相互作用すべく構成されている（図２Ａ参照）。別の実施形態においては、位置決め要素１３４は、第１のパネル１３１の孔に配置されるものではなく、第１のパネル１３１から上方に突出してなる円筒形又は円錐形のピンであっても良い。デッキ１３０に設けられた第１組の位置決め要素１３４は、各チャンバ受け部１３３に配置されていて、取付モジュール１２０上の正確な位置に、個々の湿式化学処理チャンバを精密に位置決めする。デッキ１３０はまた、第２組の位置決め要素１３４を各受け部１３３の近くに備えていて、取付モジュール１２０上の正確な位置に、個々の昇降回転ユニット１８０を精密に位置決めする。取付要素１３５は、第１のパネル１３１に形成されたネジ孔であって、チャンバ１７０と昇降回転ユニット１８０とをデッキ１３０に固定するためのボルトを受け入れる。
【００２１】
チャンバ受け部１３３は、位置決め要素１３４及び取付要素１３５と併せて構成されて、異なるサイズ及び形状のチャンバを受け入れられる、汎用的な開口部を提供している。例えば、図３の実施形態においては、受け部は略矩形である形状になっていて、隅部には膨大部１３７を備え、隅部間の側面には接触領域１３８を備えている。膨大部１３７は、曲線状であるか、あるいは正方形の角になっていて、また、接触領域１３８は、直線状であるか、あるいはわずかに曲線状になっている。受け部１３３はさらに、内壁１３９を備えている。従って、チャンバ受け部１３３は、接触領域の内側と合致する直径をもった円筒形であるチャンバ、及び／又は、接触領域の内側と合致する長さ及び幅をもった矩形状であるチャンバを収容することができる。位置決め要素１３４及び取付要素１３５はさらに、異なるタイプのチャンバが備えている対応する構造の介在要素及び固定具からなる取付要素を、位置決め要素１３４と取付要素１３５とにそれぞれ係合させるような、汎用的な構成になっていても良い。例えば、一般に位置決め要素１３４と取付要素１３５とを、接触領域１３８の近くに汎用的なパターンにて配置するならば、チャンバ１７０を単に受け部１３３に嵌入させて、取付要素として、対応する介在要素及び固定具が、位置決め要素１３４及び取付要素１３５に係合すれば良い。その結果、ツールの製造者は、多数の異なるタイプのツール用として、単一構造のデッキを生産することができる。これにより、ツールの製造者及び／又は装置の製造者は、専用品であるプラットホーム又はデッキを作らなくても、ツールを所望のタイプの処理チャンバに合わせて構成し及び／又は再構成することができる。このため、湿式化学処理ツールの製造及び運用に必要なコストは著しく低下すると期待される。
【００２２】
受け部１３３についての他の特徴は、膨大部１３７を介して、デッキ１３０の上部領域とデッキ１３０の下部領域との間に、導管を通り抜けさせられることである。例えば、図２Ｂを参照すると、膨大部１３７とチャンバ１７０の外壁とによって、複数の開口部１３９ａが形成されて、デッキ１３０を貫通している。このように、単一構造のデッキ１３０を用い、流体及び電気のラインを、開口部１３９ａを通して引き回し、異なるタイプのチャンバに容易に適合することができる。このため、ツールの製造者は、同一のデッキをもった多数の取付モジュールをコスト効率的に生産し、顧客特有の要求に応じて、任意数の異なった組み合わせの異なったチャンバを据え付けることが可能である。例えば、顧客から、電気化学堆積チャンバと湿式洗浄カプセルとの両方を備えたツールを要求された場合、従来のシステムにあっては、洗浄カプセルの箇所に、デッキを通り抜けて湿式洗浄カプセルへつなげられる流体ラインを設けるべく、デッキを特別に設計して製造する必要があったであろう。図２Ｂ及び図３に示したデッキ１３０によれば、そうした各用途毎にカスタマイズされたデッキを設計及び製造する必要性は緩和されるが、というのは、湿式洗浄カプセルや電気化学堆積チャンバがデッキ１３０のどこに取り付けられているかには関係なく、流体ライン及び電気ラインは、開口部１３９ａを経由させて引き回せるためである。その結果、ツールの製造者は、デッキ１３０を低単価にて大量生産することが可能になって、しかも、顧客の求める構成に合致したツールを提供することができる。
【００２３】
受け部１３３についての別の特徴は、開口部１３９ａによって、デッキ１３０を流れ抜けられて、ツールの通気性が良くなることである。多くの用途において、デッキ１３０の上方領域には空気が導入され、デッキ１３０の下方領域から排出されている。これは、デッキ１３０の上下双方の領域に蓄積するであろう蒸気を除去するためである。デッキ１３０の上方にある清浄な空気及び蒸気は、開口部１３９ａを介して、デッキ１３０を通り抜けて、デッキ１３０の下方にある区画へと流れる。そして、デッキの下方にある空気は、ツールから外部へ排出される。さらに、受け部１３３の周囲の内壁１３９は、チャンバからの空気や液体に含まれる蒸気が、デッキ１３０における第１のパネル１３１と第２のパネル１３２との間の隙間空間に蓄積することを防ぐ。
【００２４】
また、取付モジュール１２０は、デッキ１３０の長手方向の外側縁部に沿って外側板１６０を備え、デッキ１３０の長手方向の内側縁部に沿って内側板１６１を備え、デッキ１３０の端部には端部板１６２及び１６４を取り付けられている。搬送プラットホーム１５０は、内側板１６１と端部板１６２及び１６４とに取り付けられている。搬送プラットホーム１５０は、取付モジュール１２０に、搬送システム１９０の軌道１９２（図２Ａ及び図２Ｂ）を精密に位置決めするために、位置決め要素１５２を備えている。搬送プラットホーム１５０はさらに、軌道１９２をプラットホーム１５０に固定するボルトが受け入れられるような、タッピング孔などの取付要素を具備している。
【００２５】
図４は、デッキ１３０についての好ましい実施形態による内部構造を示した横断面図であり、図５は、図４に示したデッキの一部分を示した詳細図である。本実施形態においては、デッキ１３０は、例えばジョイストなどであるブレーシング１４０を備え、かかるブレーシングは、外側板１６０と内側板１６１との間にて横方向に延在している。第１のパネル１３１は、ブレーシング１４０の上側に取り付けられ、第２のパネル１３２は、ブレーシング１４０の下側に取り付けられている。デッキ１３０はさらに、複数の貫通ボルト１４２及びナット１４４を備えていて、これらによって、第１のパネル１３１と第２のパネル１３２とがブレーシング１４０に固定されている。図５に良く示されているように、ブレーシング１４０は複数の孔を有していて、これらを通って貫通ボルト１４２が延びている。ナット１４４は、これらの構成要素の結合を高めるために、ボルト１４２に溶接しても良い。
【００２６】
デッキ１３０におけるパネル及びブレーシングは、ステンレス鋼や、その他の金属合金、一体鋳物材料、又は繊維強化複合材料などから作られる。例えば、パネル及び側板は、ニトロニック５０番のステンレス鋼、ハステロイ６２５番のステンレス合金、又はエポキシをマイカで充填した一体鋳物などから作られる。繊維強化複合材料としては、硬化樹脂内に、炭素繊維や、ケブラー（登録商標）のメッシュ網を含める。パネル１３１及び１３２に用いる素材は、高度に堅牢であって、湿式化学処理において使用される化学薬品に対する互換性を備えるべきである。ステンレス鋼は、多くの用途に適しているが、というのは、単に強度が高いだけでなく、湿式化学処理において用いられる多くの電解液や洗浄液による影響を受けないためである。ひとつの実施形態においては、パネル及び側板１３１，１３２，１６０，１６１，１６２，１６４は、０．１２５〜０．３７５インチ厚みのステンレス鋼であり、より詳しくは、０．２５０インチ厚みのステンレス鋼である。しかしながら、別の実施形態にあっては、これらのパネル及び側板は、異なる厚みのものでも良い。
ブレーシング１４０は、ステンレス鋼や、繊維強化複合材料、その他の金属合金、及び／又は一体鋳物材料などから作られる。ひとつの実施形態においては、ブレーシングは０．５〜２．０インチ幅のステンレス鋼のジョイストであり、より詳しくは、幅が１．０インチで高さが２．０インチであるようなステンレス鋼のジョイストである。他の実施形態においては、ブレーシング１４０は、ハニカム構造のコア、または、その他の構造であって、そうした構造は、金属（例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンなど）や、ポリマー、ガラス繊維、又はその他の材料から作られる。
【００２７】
取付モジュール１２０は、デッキ１３０の部分を組み立ててから、溶接その他によって、デッキ１３０の部分に側板１６２及び１６４を取り付けることによって構築される。デッキ１３０の構成要素は一般に、溶接を用いずに、貫通ボルトを用いて、互いにしっかりと固定される。外側板１６０と内側板１６１とは、溶接及び／又は固定具を用いて、デッキ１３０及び側板１６２に取り付けられる。次に、プラットホーム１５０を側板１６２及び１６４と、内側板１６１とにしっかりと取り付ける。取付モジュール１２０を組み立てる作業の順番には、いくつかの異なる実施形態があるので、それらのいずれかに限られるものでもなく、詳しくは述べない。
【００２８】
取付モジュール１２０は、重量作業用の寸法的に安定した構造物を提供するものであり、デッキ１３０に設けた位置決め要素１３４と、プラットホーム１５０に設けた位置決め要素１５２との間の相対的な位置関係を範囲内に、すなわち、搬送システム１９０を再較正する必要が、交換用の処理チャンバ１７０や昇降回転ユニット１８０をデッキ１３０に搭載する毎に生じることが無いような範囲内に維持する。取付モジュール１２０は一般に、堅固な構造になっていて、湿式化学処理チャンバ１７０や、昇降回転ユニット１８０、及び搬送システム１９０を取付モジュール１２０に取り付けたときに、位置決め要素１３４及び１５２の間における相対的な位置関係を維持できるだけの充分な強度を有する。いくつかの実施形態においては、取付モジュール１２０は、位置決め要素１３４及び１５２の間の相対的な位置関係を、０．０２５インチの範囲内に維持できるように構成される。別の実施形態においては、取付モジュールは、位置決め要素１３４及び１５２の間の相対的な位置関係を、約０．００５〜０．０１５インチの範囲内に維持できるように構成される。そうして、デッキ１３０は通例、約０．０２５インチの範囲内の均一な平坦面に保たれ、さらに特定の実施形態では約０．００５〜０．０１５インチの範囲内に保たれる。
【実施例３】
【００２９】
［Ｃ．湿式化学処理チャンバの実施例］
図６は、湿式化学処理チャンバ１７０とデッキ１３０との間の介在部分を破断して示した斜視図である。チャンバ１７０は、処理容器１７１とカラー１７２とを具備している。処理容器１７１は、ポリマー材料やその他の材料であって、湿式化学処理において使用される化学薬品に対する互換性を備えている材料から作られる。多くの用途において、処理容器１７１は高密度ポリマーから作られ、それらは、電解液や、洗浄溶液、又はチャンバ１７０で使用されるその他のタイプの流体とは、反応することがない。カラー１７２と容器１７１とは、別々に構成されて、互いに結合されるようになっていても良い。そうした事例においては、カラー１７２は、寸法的に安定した材料、例えば、ステンレス鋼や、繊維強化複合材料、鋼合金、一体鋳物材料、又はその他の適当な堅固な材料から作られる。別の実施形態においては、カラー１７２は容器１７１と一体的になっていて、高密度ポリマー、又はその他の適当な材料から作られる。
【００３０】
カラー１７２は、デッキ１３０に設けた位置決め要素１３４に対して整列されるようなパターンに配置されてなる複数の介在部材１７４を備えている。位置決め要素１３４と介在部材１７４とは、互いに嵌合してカラー１７２を精密に位置決めすべく構成されていて、デッキ１３０上の所望の作業位置にあるチャンバ１７０は、昇降回転ユニット１８０及び搬送システム１９０と共に作業できる。位置決め要素１３４は、デッキ１３０に精密に機械加工された組をなす孔と、孔に受け入れられたダボであり、介在部材１７４はダボに嵌合すべくカラー１７２に精密に機械加工された孔である。ダボは、円筒形、球形、円錐形、又はその他の適当な形状をもったピンであって、デッキ１３０に対する精密な位置にカラー１７２を整列させ位置決めするものであれば良い。カラー１７２はさらに、デッキ１３０に設けた取付要素１３５に対して整列されるべく配列された、複数の固定具１７５を備える。固定具１７５は、ボルト又はその他のネジ部材であって、取付要素１３５にしっかりと係合して、カラー１７２をデッキ１３０に対して固定する。従って、カラー１７２は、処理容器１７１を、デッキ上における固定された精密な位置に保持する。
湿式化学処理チャンバ１７０は、電気化学堆積チャンバや、回転洗浄乾燥チャンバ、クリーニング・カプセル、エッチング・チャンバ、又はその他の適当な湿式化学処理ステーションである。図６に示したチャンバ１７０は、電気化学堆積チャンバであって、その頭部１７６は、ワークピースを容器１７１の内部に位置決めするためのワークピースホルダを備えている。また、図６に示したチャンバ１７０は、電気系統１７７を備えていて、ワークピースに接触すべき第１の電極１７８ａと、容器１７１の内部に配設されてなる第２の電極１７８ｂとが設けられる。第１の電極１７８ａと第２の電極１７８ｂとは、電解液のイオンをワークピースに対してメッキするための電場を発生させる。電気化学処理チャンバ１７０は、電気系統１７７を備えていない、無電解チャンバであっても良いことを理解されたい。適当な電気化学堆積チャンバは、（ａ）米国特許第６，５６９，２９７号及び米国特許第６，６６０，１３７号、および、（ｂ）米国特許公開公報第２００３／００６８８３７号、第２００３／００７９９８９号、第２００３／００５７０９３号、第２００３／００７０９１８号、第２００２／００３２４９９号、第２００２／０１３９６７８号、第２００２／０１２５１４１号、第２００１／００３２７８８号、第２００３／０１２７３３７号、及び、第２００４／００１３８０８号に開示されているので、これらの文献の全体をここで参照して引用する。別の実施形態においては、湿式化学処理チャンバは、ウエハをクリーニングするためのカプセル又はその他のタイプのチャンバであって、それらは例えば、米国特許第６，３５０，３１９号、米国特許第６，４２３，６４２号、及び米国特許第６，４１３，４３６号に開示されているので、これらの文献の全体をここで参照して引用する。
【００３１】
ツール１００は、様々な組み合わせによる湿式化学処理チャンバ１７０を含むことができる。例えば、すべてのチャンバが共通のタイプ（例えば電気化学堆積チャンバ、洗浄チャンバ、エッチングチャンバなど）のものであっても良いし、様々なタイプのチャンバを様々に組み合わせて、ツール１００のデッキ１３０に搭載しても良い。湿式化学処理チャンバ１７０とワークピース搬送システム１９０との適当な組み合わせについては、上に参照した文献、及び米国特許公開公報第２００１／００４３８５６号、第２００１／０１０２１５６号、及び米国特許出願第０９／８７５，４２８号に開示されているので、これらの文献の全体をここで参照して引用する。
【実施例４】
【００３２】
［Ｄ．ワークピース取扱い装置及びロード／アンロード・モジュールの汎用的な実施例］
図７は、実施形態による昇降回転ユニット１８０をデッキ１３０に取り付けた様子を示した一部破断斜視図である。この実施形態では、昇降回転ユニット１８０は、寸法的に安定したカラー１８２を備えている。カラー１８２は、チャンバ１７０の頭部１７６を操作すべき所望の位置に、昇降回転ユニット１８０を位置決めしたとき、位置決め要素１３４に対して整列されるようなパターンに配置されてなる複数の介在部材１７４を備えている。昇降回転ユニット１８０はさらに、昇降回転ユニット１８０を取付モジュール１２０に取り付けるために、デッキ１３０に設けた取付要素１３５に対して整列されるような、カラー１８２に配置されてなる複数の固定具１８５を備える。介在要素１８４と、位置決め要素１３４と、固定具１８５と、取付要素１３５とは、図６を参照して述べたものと同一又は対応する構造を備えたものである。
【００３３】
ローディング／アンローディング・モジュール１９８は、寸法的に安定した構造物８２０であって、ステンレス鋼や、その他の鋼合金、又はその他の寸法的に高度に安定した材料を用い、取付モジュール１２０に関して上述したのと同様なやり方で形成される。図３と図８とを対比させて見ると、ローディング／アンローディング・モジュール１９８が運転のために適切に配置されたとき、構造物８２０は、取付モジュール１２０の側板１６２に設けた位置決め要素８３４（図３参照）に対して整列されるような介在部材（図示せず）を備えている。構造物８２０に設けた介在部材と、側板１６２に設けた位置決め要素８３４とは、図６を参照して述べたものと同様なものである。従って、ローディング／アンローディング・モジュール１９８は、搬送システム１９０に対して精密に位置決めされ、ローディング／アンローディング・モジュール１９８をツール１００に取り付ける毎に、搬送システム１９０に再較正を施す必要がない。
【００３４】
構造物８２０に設けた介在部材と、側板１６２に設けた対応する位置決め要素８３４とは、異なるタイプのローディング／アンローディング・モジュールにおいて、同一のもので良い。そして、ローディング／アンローディング・モジュール１９８は、異なる構成によるカセットを備えることができる。これにより、ツールの製造者及び装置の製造者は、異なるタイプの継続作業カセット("work-in-progress cassette")やＦＯＵＰに適合させるべく搬送システムに較正を施す必要無しに、異なる構成のカセットをもった異なるタイプのローディング／アンローディング・モジュールをツールに据え付けることができる。
【実施例５】
【００３５】
［Ｅ．自動化されたロボット較正の装置及び方法］
本発明の別の観点は、図９に示す如く、ツール１００の基準系に対して搬送システム１９０を自動的に較正するようなシステム及び方法に関する。較正システムは、アームユニット１９５及びエンドエフェクタ１９６を、軌道１９２の軸線、または、基準系における別の軸線に対する所望の“ゼロ点”ないし原点位置に、迅速に位置決めする。また、較正システムは、軌道１９２に対するベース１９４の軸線上の原点位置を決定すると共に、アーム組立体１９５の高さ方向の原点位置を決定する。本発明のかかる観点に従ったいくつかの実施形態による較正システムは、取付モジュール１２０と一緒に使用する場合に効果的であって、というのは、この特徴の組み合わせによるならば、ロボット１９３に各チャンバ１７０の位置を手作業でティーチングする必要なしに、処理チャンバ１７０と共に働けるように、搬送システム１９０に対して自動的に較正／整列を施す方法が可能になる。そして、本発明のかかる観点に従ったいくつかの方法にあっては、処理チャンバ１７０やローディング／アンローディング・モジュール１９８と一緒に働く、搬送システム１９０に対して較正を行う時間を、数時間といわず、たったの数分にまで短縮するものと期待される。
【００３６】
図９に示した実施形態による較正システムは、センサユニット２００（模式的に図示）と、コントローラ２１０（模式的に図示）とを備える。センサユニット２００は、ツール１００の基準系に対して既知の位置である、デッキ１３０上に、または、取付モジュール１２０における他の場所に、取り付けられる。ひとつの実施形態においては、ツール１００の基準系は、軌道１９２の中心線に沿って延びる第１の基準軸線と、第１の基準軸線に対して直交する第２の基準軸線と、第１の基準軸線と第２の基準軸線との両方に対して直交する第３の基準軸線とを有している。センサユニット２００は、センサユニット２００に設けた位置決め要素と取付モジュール１２０に設けた位置決め要素とを相互に結合することによって、取付モジュール１２０上における精密な位置に位置決めされる。位置決め要素を相互に結合したときには、センサユニット２００は、取付モジュール１２０によって定義される基準系の三次元移動空間内における既知の位置に位置決めされる。
コントローラ２１０は、例えばコンピュータである。コントローラ２１０は、センサユニット２００及びロボット１９３に接続されて、較正中および動作中にロボットの動きを制御する。コントローラ２１０は、チャンバ１７０、昇降回転ユニット１８０、及びローディング／アンローディング・モジュール１９８を動作させるものと同一のコンピュータでも良いが、他の実施形態においては、コントローラ２１０は別のコンピュータになっていて、ツール１００におけるその他のコンピュータと協働する。コントローラ２１０は、ソフトウェア及び／又はハードウェアなどのコンピュータを動作させる手段を含んでいて、これには、本発明の実施形態による較正方法を実行させる命令が格納されている。
【００３７】
図１０は、センサユニット２００の実施形態を示した斜視図である。この実施形態では、センサユニット２００は、複数のセンサ２０４を備えている（参照符号２０４ａ〜ｃにて別々に示している。）。センサ２０４ａ〜ｃは、基準系における第１〜第３の基準軸線に対応すべく、３本の直交軸線に沿って配設されている。より詳しくは、この実施形態におけるセンサユニット２００は、軌道１９２（図９参照）の中心軸と一致する第１の基準軸線に対して平行である第１のセンサ２０４ａと、回転センサとしての第２のセンサ２０４ｂと、高さセンサとしての第３のセンサ２０４ｃとを備える。センサ２０４は、バネで負荷された変位部材２０６を備えてなる（参照符号２０６ａ〜ｃにて別々に示している。）、直動式の変位トランスデューサで良い。変位部材２０６は、直線変位の大きさに対応した電気信号を発生させる。
【００３８】
センサ２０４は、少なくともひとつの位置決め要素及び／又は取付要素２０８を備えてなるフレーム２０７に取り付けられている。フレーム２０７は、センサ２０４を３つの基準軸線に沿って適切に整列するように構築されていて、要素２０８は、取付モジュール１２０の既知の位置に対してフレーム２０７を精密に位置決めするように構成されている。
センサユニット２００は、図１０に示した実施形態とは異なった実施形態のものでも良い。例えば、センサユニット２００は、ひとつだけのセンサを備えていたり、あるいは任意の数のセンサを備えていても良い。また、センサは必ずしも３つの直交軸線に沿って配置されていなくても良い。また、センサユニット２００は、角度変位を測定したり、変位を指示せずに接触だけを指示したりするような、別のタイプのセンサを有していても良い。
図１１は、図１０に示した実施形態によるセンサユニット２００を、ツール１００のデッキ１３０上に取り付けた様子を示した斜視図である。この実施形態においては、位置決め／取付要素２０８は、デッキ１３０上に設けた対応する位置決め／取付要素と協働して、取付モジュール１２０に対する精密な位置に、フレーム２０７を位置決めする。センサ２０４は、ロボット１９３と協働すべく、軌道領域の近くに配置される。説明を明瞭にするために、図１１においては、ロボット１９３については、そのベースユニット１９４だけを示しているけれども、ベースユニット１９４の大きな丸い開口部にはアーム組立体１９５が受け入れられ、また、取付モジュール１２０にはチャンバ１７０が取り付けられることを理解されたい。
【００３９】
図１２は、本発明の実施形態による、搬送システム１９０を取付モジュール１２０に対して較正する方法３００を説明するためのフローチャートである。図１２に示した較正方法３００は、いくつかの異なる手順を含んでいる。しかしながら、本発明の他の実施形態による較正方法にあっては、図１２に示したすべての手順が必要というわけではないことを認識されたい。
較正方法３００は、アーム入力手順３１０を含み、この手順では、基準系における第１の軸線に対する、アームの回転位置に対応する値をコントローラ２１０に入力する。ひとつの実施形態において、アーム入力手順３１０では、軌道１９２に沿った第１の基準軸線に対し、アームに沿ったアーム軸線のアライメントの推定に基づいて入力値を得る。
図１３Ａを参照すると、アーム入力手順３１０では、アーム１９５を手作業で回転させて、アーム１９５のアーム軸線Ａ−Ａを第１の基準軸線１−１に対して整列させる。オペレータは一般に、軌道１９２に対するアーム１９５の位置を“眼球で”視認することで、アーム軸線Ａ−Ａを第１の基準軸線１−１に対してかなりの程度まで正確に整列させることができるけれども、代表的にアーム軸線と第１の基準軸線との間には若干のオフセットが存在する。光学センサや、その他のタイプの指示手段を用いて、アーム１９５の第１の基準軸線１−１に対する初期の整列を行っても良いことを認識されたい。
アーム１９５を第１の基準軸線１−１に対して整列させた後には、オペレータはツール１００の押しボタンを操作して、アーム１９５の回転位置について、エンコーダ値を入力する。押しボタンは、ツール１００の外部ボタンであるか、または、方法３００を実行させるコントローラ２１０のコンピュータ動作手段に関連した、表示画面上に表示された画面上の表示ボタンである。初期の回転入力値は、アーム軸線Ａ−Ａの基準位置についての初期の近似値である。
【００４０】
再び図１２を参照すると、方法３００は、ベース入力手順３２０を含み、この手順では、ベースの軌道に沿った軸線位置について、初期の入力値を得る。図１３Ａを参照すると、ベース入力手順は、アーム１９５を回転（矢印Ｒ）させることと、ベース１９４を軌道１９２に沿って並進（矢印Ｔ）させることとを含む。図１３Ｂを参照すると、アーム１９５は軌道１９２に対して回転していて、ベース１９４は軌道１９２に沿って並進しており、アーム１９５の遠位部分は、第１のセンサ２０４ａの変位部材２０６ａに接触している。変位部材２０６ａの変位によって、第１のセンサ２０４ａは、コントローラ２１０へ信号を送る。アームの角度を決定するために、コントローラ２１０は、アーム入力手順３１０で得られたアームの回転入力値と、図１３Ｂのアーム１９５位置におけるエンコーダ値を用いる。次にコントローラ２１０は、角度αと、センサ２０４ａからの信号とに基づいて、軌道１９２に沿ったベース１９４の位置を計算する。この位置において、ベース１９４についてのエンコーダ値は、基準系の第１の基準軸線１−１に沿っての、ベース１９４についての初期の軸線基準値となる。
【００４１】
実際のベース１９４についての、軌道１９２に沿っての軸線上の位置は、計算による位置とはわずかに異なるが、というのは、手順３１０においては、アーム１９５は、第１の基準軸線１−１に対して精密には整列されていないためである。方法３００の追加的な手順によれば、アームを第１の基準軸線１−１に対してより良く自動的に位置決めすることができると共に、ベースについての第１の基準軸線に沿った実際の軸線上の位置を決定することができる。さらに、方法３００の追加的な手順によれば、基準系に対するエンドエフェクタの高さを自動的に決定することができると共に、エンドエフェクタを第１の基準軸線に対して、または、その他の基準軸線に対して、自動的に位置決めすることができる。
図１２を参照すると、方法３００はさらに、アーム軸線Ａ−Ａの第１の基準軸線１−１に対する整列精度を高めるための、自動化されたアーム手順３３０を含む。自動化されたアーム手順３３０を行うために、コントローラ２１０は、アーム入力手順３１０で得られた、アームについての初期の回転入力値と、ベース入力手順３２０で得られた、ベースについての初期の軸線入力値とを用いる。図１４Ａを参照すると、コントローラ２１０は、ベース１９４を軌道１９２に沿って並進させて、第１の所定位置ｘ１にベース１９４を到達させる。次にコントローラ２１０は、アーム１９５を回転させて、第２のセンサ２０４ｂ（すなわち回転センサ）における第２の変位部材２０６ｂにアーム１９５を接触させ変位させる。変位要素２０６ｂが動くと、コントローラ２１０に信号が送られる。変位部材２０６ｂからの信号が、所定変位に対応する所定値に達すると、コントローラ２１０はアーム１９５の回転を停止させ、アーム１９５の回転位置に対応したエンコーダ値を記憶する。図１４Ａに示したアーム１９５位置におけるエンコーダ値は、アーム入力手順３１０で得られた、初期の回転位置におけるエンコーダ値と比較され、この値は、アーム軸線Ａ−Ａと第１の基準軸線１−１との間の角度に対応した角度β１を指示する。
【００４２】
自動化されたアーム手順３３０は、引き続き、軌道１９２に沿ってベース１９４を並進させ、アーム１９５の反対側の端部について、同様の手順を実行する。。図１４Ｂは、自動化されたアーム手順３３０におけるかかる段階を示している。コントローラ２１０は、軌道１９２に沿ってベース１９４を並進させ、第２の所定位置ｘ２にベース１９４を到達させ、その後、コントローラ２１０は、アーム１９５を回転させて、第２の変位部材２０６ｂを所定値まで押し込ませる。そして、コントローラ２１０は、角度β２に対応したアーム１９５の回転位置におけるエンコーダ値を記憶する。図１４Ａに示した位置β１と、図１４Ｂに示した位置β２とにおけるアーム１９５のエンコーダ値に基づいて、コントローラ２１０は、アームのオフセット値、つまりアーム入力手順３１０において第１の基準軸線１−１に対してアーム１９５が不整列であった度合いに対応する値を決定する。次にコントローラ２１０は、オフセット値に応じてアーム１９５を回転させて、アーム軸線Ａ−Ａを第１の基準軸線１−１に整列させる。
【００４３】
図１２を参照すると、較正方法３００はさらに、第１の基準軸線１−１に沿ったベースについての初期の軸線入力値の精度を高めるための、自動化されたベース手順３４０を含む。図１５を参照すると、コントローラ２１０は、自動化されたベース手順３４０を実行すると、アーム１９５を角度α１まで回転させた後、ベース１９４を並進させ、アーム１９５の遠位部分によって、第１の変位部材２０６ａを所定距離まで変位させる。図１５に示した角度α１は、自動化されたベース手順３４０の間に、アームの所定位置に対応したエンコーダ値である。このエンコーダ値は正確な値であって、というのは、アーム入力手順３１０においてアーム１９５を第１の基準軸線１−１に対して整列させた際に含まれていた誤差は、自動化されたアーム手順３３０によって解消され、または、少なくとも緩和されているためである。コントローラ２１０は、ベース１９４が位置ｘ０にあるときの、軸線上の原点とすべきエンコーダ値を記憶して、軌道１９２に沿ってのベース１９４の軸線基準位置の精度を高める。
再び図１２を参照すると、方法３００はさらに、基準系に対するアーム及び／又はエンドエフェクタの基準高さを決定するための自動化された昇降手順３５０を含む。図１５に戻ると、コントローラ２１０は自動化された昇降手順３５０を実行すると、アーム１９５を上昇させて、同アームを、第３のセンサ２０４ｃ（すなわち高さセンサ）よりも上方に位置させる。次にコントローラ２１０は、軌道１９２に沿ってベース１９４を並進させ、アーム１９５を回転させて、角度α１を越えさせて、アーム１９５下側の基準面を、第３のセンサ２０４ｃの真上に位置させる。アーム１９５の基準面を第３のセンサ２０４ｃの上方に配置したならば、コントローラ２１０は、アーム１９５を下降させて、第３の変位要素２０６ｃが所定距離だけ変位したところで、昇降軸線に沿ってのアーム１９５の基準高さに対応したエンコーダ値を記憶する。
【００４４】
再び図１２を参照すると、方法３００はさらに、１又は両方のエンドエフェクタを基準系の軸線に対して整列させて位置決めするための、自動化されたエンドエフェクタ手順３６０を含む。図１６Ａを参照すると、コントローラ２１０は、アーム軸線Ａ−Ａが第１の基準軸線１−１に対して整列されるエンコーダ値に達するまで、アーム１９５を回転させる。また、コントローラは、軌道１９２に沿ってベース１９４を並進させて、第１の基準軸線１−１に沿った既知の位置ｘ３に、ベースを位置決めする。次に、コントローラは、第１のエンドエフェクタ１９６ａを回転させて、第１のウエハＷ１における第１の側部Ｓ１を、第２の変位要素２０６ｂに接触させる。第２の変位要素２０６ｂが所定位置まで変位すると、コントローラ２１０は信号を受信して、第１の基準軸線１−１に対する第１のエンドエフェクタ１９６ａの回転位置についてのエンコーダ値を記憶する。図１６Ｂを参照すると、コントローラは、引き続き、自動化されたエンドエフェクタ手順３６０を実行するために、ベース１９４を並進させて、第１の基準軸線１−１に沿った所定位置ｘ４に位置決めし、次に、第１のエンドエフェクタ１９６ａを回転させて、ワークピースＷ１における第２の側部Ｓ２を、第２の変位要素２０６ｂに接触させる。第２の変位要素２０６ｂが所定位置まで変位すると、同様に、コントローラ２１０は、第１の基準軸線１−１に対する第１のエンドエフェクタ１９６ａの回転位置についてのエンコーダ値を記憶する。次に、コントローラ２１０は、図１６Ａと図１６Ｂとに示した段階における自動化されたエンドエフェクタ手順３６０において記憶された、第１のエンドエフェクタ１９６ａについてのエンコーダ値に基づいて、エンドエフェクタのオフセット値を決定する。コントローラ２１０は、第１のエンドエフェクタ１９６ａをエンドエフェクタのオフセット値に従って回転させることで、第１の基準軸線１−１に対して、または、基準系におけるその他の基準軸線に対して、第１のワークピースＷ１を整列させる。また、コントローラ２１０は、第２のエンドエフェクタ１９６ｂについても、自動化されたエンドエフェクタ手順３６０を繰り返して、第２のエンドエフェクタ１９６ｂを第１の基準軸線１−１に対して整列させる。
上述した実施形態による、自動化されたエンドエフェクタ手順３６０によれば、ワークピースの実際の位置に応じてエンドエフェクタを整列させているので、極めて高い精度が得られると期待される。生産において、代表的にエンドエフェクタは、エンドエフェクタ上の一貫した位置にて、ワークピースを保持する。しかしながら、いくつかのエンドエフェクタは、エンドエフェクタの整列軸線に対し、アライメントが一貫してずれた状態においてワークピースを保持する。自動化されたエンドエフェクタ手順３６０によれば、ワークピースの周囲で測定値を得ていることから、エンドエフェクタがどのようにワークピースを保持するかにかかわらず、エンドエフェクタを精密に整列させることができる。これにより、ワークピースが中心ズレしてエンドエフェクタに保持されることから発生する誤差を解消することができる。
【００４５】
図１２に示した較正システム３００には、いくつかの異なった実施形態があって、それらは、少ない手順や、別のタイプの手順、又は追加的な手順を含む。例えば、コントローラ２１０は、光学的又は磁気的なセンサを追加して、アームについての初期の回転値と、ベースについての初期の軸線位置の値とを得るようにすれば、アーム入力手順３１０とベース入力手順３２０とを自動化することができる。別の実施形態においては、方法３００では、自動化されたアーム手順３３０及び／又は自動化されたエンドエフェクタ手順３６０だけを実行し、アーム１９５及び／又はエンドエフェクタ１９６を第１の基準軸線１−１に対して精密に位置決めする。
ロボット較正システムは、取付モジュール１２０と組み合わせることで特にその価値が高くなるが、というのは、搬送システムを較正した後に、各チャンバの位置をロボットにティーチングすることが不要になるためである。チャンバ１７０と昇降回転ユニット１８０とは、取付モジュール１２０における精密な位置に取り付けられていて、取付モジュール１２０は寸法的に安定しているので、チャンバに対してウエハをローディング／アンローディングするための位置は、取付モジュール１２０の基準系に対して既知になる。さらに、ロボット１９３を据え付けて、センサユニット２００とコントローラ２１０とを用いて較正し、エンドエフェクタ１９６ａ〜ｂを基準系に対して精密に整列させたならば、ロボットに各チャンバやカセットについての特定の位置を手作業でティーチングしなくても、ロボット１９３は、様々なチャンバ１７０、昇降回転ユニット１８０、及びローディング／アンローディング・モジュール１９８と協働できるようになる。そうして、ロボット１９３を較正して、すべてのチャンバやカセットと協働させることは、手作業で各チャンバやカセットの特定位置をティーチングしていたときのような数時間などと言わず、数分以内に可能になる。
【００４６】
自動化された較正システムと、寸法的に安定した取付モジュールとは、作業を著しく節約するが、というのは、ロボットの保守又は交換に要するダウン時間が従来のツールに比べて著しく短縮されるためである。さらに、同じ理由から、チャンバ１７０及び／又は昇降回転ユニット１８０を修理又は交換するための、ツール１００のダウン時間も短縮される。従って、統合ツール１００に、寸法的に安定した取付モジュール１２０と、ロボット１９３のための自動化された較正システムとを備えるならば、日常的な保守に多大なダウン時間を要していた従来技術のツールの不都合を克服し、著しい利益が得られる。
また、ロボットの較正システムにおいては、ロボットや構成要素が交換される毎にではなく、ツールにおける構成要素の特定位置をロボット１９３に１回だけティーチングして運転するようにしても良い。例えば、ツール１００に追加されるいくつかの構成要素は、取付モジュール１２０に設けられた位置決め要素に係合すべき、位置決め要素を備えていないことがある。そうした構成要素におけるウエハ位置は、取付モジュール１２０の基準系に対して未知の位置にある。こうした用途においては、取付モジュールに構成要素を取り付けてから、ロボットに構成要素の特定位置をティーチングすれば良い。取付モジュール１２０は寸法的に安定しているので、ロボットには、１回だけ、特定位置をティーチングするだけで良い。従って、ロボットは、保守や据え付けの後に、特定位置を学習し直す必要はない。
【００４７】
いくつかの実施形態による較正システムについての別の利益は、基準系内において、チャンバ１７０、昇降回転ユニット１８０、及びローディング／アンローディング・モジュール１９８と協働すべく、ロボットを精密に位置決めできることである。ツールにおける各チャンバやその他の構成要素の特定位置について、手作業でロボットにティーチングする場合のひとつの難点は、わずかな較正誤差が原因になって、製造時には著しい動作誤差をもたらすことである。このため、ロボットがウエハを不適切な位置へ動かして、ウエハを欠けさせたり壊したりする。いくつかの実施形態による、自動化された較正システム及び取付モジュールにあっては、ロボットの較正時におけるオペレータ誤差が解消されるので、そうした問題点は減少することが期待されている。このように、ロボットをツール１００におけるその他の構成要素に対して精密に較正することによって、半導体製造者やその他の統合ツールのオペレータにとって、フラストレーションの大きな原因が解決されることを理解されたい。
【実施例６】
【００４８】
［Ｆ．エンドエフェクタの実施例］
図１７Ａ〜図２０は、ツール１００の搬送システム１９０において使用可能であるような、エンドエフェクタ１９６の実施形態を示している。これらの実施形態によるエンドエフェクタ１９６は、上述した自動化された較正システムと併用する場合に、ワークピースの中心合わせが可能になるために、特にその価値が高くなる。図１７Ａ〜図２０に示したエンドエフェクタ１９６は、３点支持型のエッジ・グリップ式のエンドエフェクタであるけれども、エンドエフェクタは、他の実施形態においては、４点以上の接触箇所を有するものでも良い。エンドエフェクタ１９６のいくつかの観点は、米国特許第６，３１８，９５１号、並びに米国特許出願第１０／１９４，９３９号及び米国特許出願第１０／６２０，３２６号に開示されたエンドエフェクタに類似しているので、これらの文献をここで参照して引用する。
【００４９】
図１７Ａは、ひとつの実施形態によるエンドエフェクタ１９６を示した斜視図である。この実施形態においては、エンドエフェクタ１９６は、本体４１０と、本体４１０の遠位端に設けられた第１の受動保持部４２０ａと、本体４１０の近位端付近にローラ４５０を備えてなる能動保持部組立体４３０とから構成される。本体４１０は、堅固な部材であるか、あるいは、背面の汚染を緩和するために、孔またはスロットを有していても良い。第１の受動保持部４２０ａは、ワークピースの縁部を支えるための支持面４２２と、支持面４２２から上方へ突出してなる縁部ストッパ４２４とを有する。縁部ストッパ４２４は、ワークピースの周縁部に対し、半径方向内方へ押圧されるような接触面４２６を有している。また、第１の受動保持部４２０ａは、支持面から下り坂のように降りる傾斜面４２８を有する。また、エンドエフェクタ１９６は、第２及び第３の受動保持部４２０ｂ〜ｃを、本体４１０の近位端に、能動保持部組立体４３０に隣接させて備えている。第２及び第３の受動保持部４２０ｂ〜ｃは、第１の受動保持部４２０ａと類似している。支持面４２２は、本体４１０から間隔を隔てられていて、エンドエフェクタ１９６及び／又はワークピースの背面が汚染されることを防ぐように、ワークピースが本体４１０に接触しないようにしている。
【００５０】
運転動作に際しては、ロボット１９３（図２Ｂ及び図９参照）によって、本体４１０はワークピースの下方に位置決めされ、それから、エンドエフェクタ１９６は持ち上げられて、ワークピースは支持面４２２及び／又は案内面４２８に接触する。すると、能動保持部組立体４３０は前方へ動いて（矢印Ｆ）、ローラ４５０をワークピース（図示せず）の周縁部に対して係合させる。エンドエフェクタ１９６は、従って、ローラ４５０と第１の受動保持部４２０ａとの間にワークピースを保持する。ワークピースをエンドエフェクタ１９６から取り外す場合には、能動保持部組立体４３０を後方（矢印Ｂ）へと動かして、ローラ４５０をワークピースから係脱させる。
図１７Ｂは、図１７Ａに示した能動保持部組立体４３０について、さらに詳しく示した斜視図である。この実施形態では、能動保持部組立体４３０は、アクチュータ４３２と、アクチュータ４３２に結合されてなるヨーク４３６とを備える。アクチュータは、ヨーク４３６を案内部４３７に沿って動かすものであれば、空気圧や液圧のシリンダであっても良い。能動保持部組立体４３０はさらに、ヨーク４３６の位置を得るためのセンサユニット４３８を備えている。センサユニット４３８は、コントローラに接続されて、ヨーク４３６が、ワークピースを受け取るべく完全に引っ込んだ位置になっていることや、エンドエフェクタ１９６にワークピースをしっかりと保持すべく完全に延びた状態になっていることなどを指示する。
【００５１】
ローラ４５０は、ヨーク４３６の両側に、回転可能に取り付けられる。図１７Ｂに示した実施形態におけるエンドエフェクタは、ヨーク４３６の両側に２つのローラ４５０を有しているけれども、別の実施形態においては、それぞれのヨーク４３６側にひとつずつだけのローラを備えていても良い。ローラ４５０が有している溝部は、ワークピースの周縁部を受け入れて、エンドエフェクタ１９６に対してワークピースをしっかりと保持する。従って、ローラ４５０は、ワークピースの縁部に係合するための能動保持部を形成する。他の実施形態によるエンドエフェクタにあっては、ローラ４５０に加え、または、ローラ４５０に代えて、異なるタイプの能動保持部をヨーク４３６に取り付けられて有していても良い。
【００５２】
図１８は、エンドエフェクタ１９６を示した平面図であり、図１９は、エンドエフェクタ１９６と共にワークピースＷを示した斜視図である。これらの図を参照して、ローラ４５０の目的をさらに詳しく説明する。より詳しくは、能動保持部組立体４３０が前進して（矢印Ｆ）、ワークピースＷの周縁部をローラ４５０の溝部４５２内に保持すると、ワークピースＷは、第１の受動保持部４２０ａとローラ４５０との間にクランプされるために、中心合わせされる。例えば、ワークピースが本体４１０に対して片寄っていても、ヨーク４３６が前方Ｆへ動けば、ワークピースＷはローラ４５０に沿って回転する。ローラ４５０が動けば、ワークピースＷは本体４１０に対して中心合わせされる。さらに、両側のヨーク４３６に、段差状ないし斜めに２つのローラ４５０を備えることによって、例えば、アライメント切欠Ｎ（図１９参照））がローラ４５０のひとつに位置しているような場合であっても、ローラ４５０はワークピースＷを本体４１０に対して回転させることができる。
【００５３】
図２０は、別の実施形態によるエンドエフェクタ１９６を示した斜視図である。この実施形態は、図１７Ａ〜図１９に示した実施形態と類似しているので、図１７Ａ〜図２０では、対応する要素に対応する参照符号を付している。図２０に示した実施形態によるエンドエフェクタ１９６は、本体４１０ａに複数の開口部５００を有している。開口部５００は、円形でも、矩形でも、または、その他の任意の適当な形状で良い。開口部５００は、本体の重量を軽量化して、エンドエフェクタ１９６の慣性を減少させる。このことは、３００mmのワークピースを扱うような大型のエンドエフェクタにおいて有効である。
図１７Ａ〜図２０に示した実施形態によるエンドエフェクタ１９６によれば、ワークピースＷをさらに正確に取り扱って、ツール１００内においてロボット１９３がワークピースを搬送する精度を高めることが期待される。ワークピースＷを本体４１０に対して中心合わせするので、これらの実施形態によるエンドエフェクタ１９６においては、ワークピースＷはロボット１９３のその他の部分に対して相対的に、一貫して配置される。その結果、これらの実施形態によるエンドエフェクタ１９６によれば、チャンバ１７０と昇降回転ユニット１８０とローディング／アンローディング・モジュール１９８との間において、ロボット１９３がワークピースを精密に搬送する上で、自動的な較正における誤差の原因のひとつを解消し又は少なくとも軽減することが期待される。
【実施例７】
【００５４】
［Ｇ．処理容器と併用されるワークピース取扱い装置の実施例］
図２１は、図７において説明した昇降回転ユニット１８０などの、ワークピース取扱い装置１１３０一部を模式的に、また一部を破断して示した斜視図である。図７と図２１〜図２６とでは、類似又は対応する要素に対応する参照符号を付している。ワークピース取扱い装置１１３０は、本発明の実施形態による取付モジュール１２０に対して、着脱可能に取り付けられるように構成されている。この実施形態によるひとつの観点では、装置１１３０は、微細構造ワークピースＷを支持するための、可動な頭部１１８２を備えている。頭部１１８２は、頭部取付具１１８１に結合され、頭部１１８２は図示の如く回転して（矢印Ｒ）、ワークピースＷの表又は裏を上に向けて配置する。頭部取付具１１８１を支持しているワークピース支持装置１１８０は、ハウジング１１３１を備え、昇降可能（矢印Ｔ）に構成されており、頭部１１８２及びワークピースＷを処理チャンバに対して接離させる。コネクタ組立体１１９０ａ及び１１９０ｂは、ワークピース取扱い装置１１３０とツール１００における残余の部分との間において、流体及び電気を連通させる。取付部分１１７０は、後述の如く、ワークピース取扱い装置１１３０を、ツールのデッキ１３０に、着脱可能かつ精密にしっかり固定するように構成されている。
【００５５】
取付部分１１７０は、図７において説明したカラー１８２と同一のもので良い。取付部分１１７０は、デッキ１３０に対して面一になるように精密に機械加工されてなる、下向きの取付面１１７１を備えている。従って、取付面１１７１とデッキ１３０とによって、取扱い装置１１３０はツール１００に対して垂直方向に精密に位置決めされる。本発明のさらに別の実施形態の観点においては、取付部分１１７０は、第２の装置位置決め要素１１７２を備え、これに対応すべくデッキ１３０に設けられた第１の装置位置決め要素１１５５と精密に嵌合して位置決めを行う。第１の装置位置決め要素１１５５は、位置決め要素１３４と同じものであって、第２の装置位置決め要素１１７２は、図７を参照して説明した介在要素１８４と同じもので良い。例えば、ひとつの実施形態においては、第１の装置位置決め要素１１５５はピンを含み及び／又は支持し、第２の装置位置決め要素１１７２は、ピンを締り嵌め状態に受け入れるようなサイズに配置された開口部である。他の実施形態においては、第２の装置位置決め要素１１７２がピンを含み及び／又は支持し、第１の装置位置決め要素１１５５が、開口部になっている。別の実施形態においては、第１の装置位置決め要素１１５５と第２の装置位置決め要素１１７２とは異なった構成のものでも良い。これらのいずれの実施形態にあっても、第１の装置位置決め要素１１５５と、第２の装置位置決め要素１１７２とが一致する関係は、ひとつひとつのワークピース取扱い装置１１３０のいずれについても精密に維持される。その結果、ワークピース取扱い装置１１３０をデッキ１３０から取り外して、別のワークピース取扱い装置１１３０と交換しても、新たな装置１１３０について再較正を行う必要はない。
【００５６】
ワークピース取扱い装置１１３０はさらに、流体ライン１１３３と電気ライン１１３４、並びに、ツール１００に支持された第２のコネクタ組立体１１９０ｂに対して着脱可能に結合されるべき、第１のコネクタ組立体１１９０ａを備えている。とりわけ、本実施形態においては、第１のコネクタ組立体１１９０ａにおけるハウジング１１９１は、低電圧コネクタ１１９２ａ（例えばワークピース取扱い装置１１３０との信号データの伝達）と、高電圧コネクタ１１９３ａ（取扱い装置１１３０への電力の伝達）と、流体コネクタ１１９４ａ（図２１では見えていないが、ワークピース取扱い装置１１３０に、加圧空気や、パージガス、及び／又は、真空を供給する）とを収容している。第２のコネクタ組立体１１９０ｂは、対応する低電圧コネクタ１１９２ｂと、高電圧コネクタ１１９３ｂと、流体コネクタ１１９４ｂとを備えている。本実施形態におけるさらに別の観点としては、第１のコネクタ組立体１１９０ａを、第２のコネクタ１１９０ｂに結合させ又は解放するには、矢印Ｘ及びＶに示した如く、単一のコネクタ移動軸線１１９５に沿って動かすことである。ひとつの実施形態では、ユーザはコネクタハウジング１１９１を握って、第１のコネクタ組立体１１９０ａをコネクタの移動軸線１１９５に沿って動かす。別の実施形態において、例えば第１のコネクタ組立体１１９０ａを第２のコネクタ組立体１１９０ｂに嵌着するのにかなりの力が必要な場合には、ユーザは、第１のコネクタ組立体１１９０ａに備えられた拘束ネジ１１９６を、第２のコネクタ組立体１１９０ｂに取り付けて、２つのコネクタ組立体１１９０ａ及び１１９０ｂを引き寄せて結合させる。
【００５７】
ひとつの実施形態においては、１組目の流体ライン１１３３と電気ライン１１３４とが、第１のコネクタ組立体１１９０ａから第１の導管１１３５ａを通ってワークピース支持体１１８０へと迂回している。２組目の流体ライン１１３３及び／又は電気ライン１１３４（図２１では見えていない）は、第１のコネクタ組立体１１９０ａから第２の導管１１３５ｂを通って直動式駆動機構１１２９へと迂回している。本実施形態における更なる観点としては、第２の導管１１３５ｂは一般的に堅固であり、他方、第１の導管１１３５ａはフレキシブルになっていて、ワークピース支持体１１８０の並進軸線Ｔに沿った動きに適合する。また、直動式駆動機構１１２９のまわりには、蛇腹１１３２が配設されて、動きにも適合できるようになっている。ひとつの実施形態においては、蛇腹１１３２は、テフロン（登録商標）から作られ、別の実施形態においては、蛇腹は別の可撓性弾性材料を直動式駆動機構１１２９に含んでいる。直動式駆動機構１１２９については、図２２を参照してさらに詳しく後述する。
【００５８】
図２２は、取扱い装置１１３０について、説明のため、図２１に示していたハウジング１１３１及び蛇腹１１３２を取り除いて示した斜視図である。図２２に示した実施形態におけるひとつの観点としては、直動式駆動機構１１２９において、直動駆動ハウジング１１２６の内部に直動用駆動モータ１１２７が配置されている。直動用駆動モータ１１２７は、リードネジ１１２４に結合されていて、リードネジは、介在具１１３６にてワークピース支持体１１８０に螺合している。他の実施形態においては、直動式駆動機構１１２９は、例えば液圧式や空気圧式のアクチュータなど、異なった構造になっていても良い。そうしたいずれの実施形態にあっても、直動式駆動機構１１２９は、ワークピース支持体１１８０を、直動移動軸線１１２８に沿って矢印Ｔに示す如く昇降させるものであり、直動軌道１１２５によって案内される。これらの実施形態におけるひとつの観点として、介在具１１３６は、最下端位置Ｌと最上端位置Ｕとの間において、直動軸線１１２８に沿って移動する。取付面１１７１は、直動移動軸線１１２８に対して略直角に配置され、最下端位置Ｌよりも下方に位置しており、最下端位置Ｌと最上端位置Ｕとの間における直動移動軸線１１２８とは交差しない。
【００５９】
ひとつの実施形態においては、装置１１３０は、ワークピース支持体１１８０を回動させる。従って、装置１１３０は、回動駆動機構１１８４を備えている。この実施形態の特別な観点として、回動駆動機構１１８４は回動駆動モータ１１８５を備えていて、このモータはドラム１１８７に、そしてドラムは頭部取付具１１８１にと、順番に結合されている。他の実施形態においては、回動駆動機構１１８４は別の構造を備えていても良い。図２２に示した実施形態のひとつの観点として、回動駆動モータ１１８５は、矢印Ｒに示す如く、回動中心軸線１１８６を中心として、頭部取付具１１８１を時計まわりと反時計まわりとに回動させる。この実施形態の特別の観点として、頭部取付具１１８１は、端から端まで約１８０゜にわたって回動させることができる。詳しくは、図２３を参照して後述するが、流体ライン１１３３と電気ライン１１３４とは、屈曲を伴わずに、この動きの範囲に適合できるように構成されている。
【００６０】
図２３は、図２１及び図２２を参照して上述した装置１１３０について示した、模式的な側立面図である。この実施形態のひとつの観点として、流体ライン１１３３と電気ライン１１３４とは、図２２を参照して既述したドラム１１８７によって支持されている。従って、流体ライン１１３３と電気ライン１１３４とは、大まかには固定されている導管１１３５ａ（図２１参照）から回動するドラム１１８７にまで延びている。ドラム１１８７が回動中心軸線１１８６を中心として反時計まわりに回転すると、図２３に想像線にて示す如く、ライン１１３３及び１１３４は、巻き解かれて、ドラム１１８７から離脱する。この実施形態の特別の観点として、ハウジング１１３１の形状が、巻き解かれたライン１１３３及び１１３４の動きを制御して閉じ込めるようになっていて、そのため、ドラム１１８７が時計まわりに回転すると、ライン１１３３及び１１３４は再びドラム１１８７上に鎮座する。他の実施形態においては、ライン１１３３及び１１３４は別の構造になっていても良い。そうしたいずれの実施形態にあっても、ライン１１３３及び１１３４は、図２４を参照して後述されるような、頭部１１８２に取り付けられる。
【００６１】
次に図２４を参照すると、実施形態による頭部１１８２は、円板形のプラットホーム１１８８をモータ１１７７を支持している。モータ１１７７はシャフト１１７６に結合され、シャフト１１７６は、微細構造ワークピースＷを解放可能に支持するための支持体１１７５を支持している。ある種の用途においては、支持体１１７５は、微細構造ワークピースＷに係合すべき電気接点を備える。そうした電気接点は、微細構造ワークピースＷに電位を与え、ワークピース上に物質を電気化学的に堆積させる。また、頭部１１８２は、モータ１１７７の上に保護カバー１１７９とキャップ１１７８とを備えてモータ１１７７及びその他の構成要素をツール１００の環境からシールドしている。
上述したツール１００及びワークピース取扱い装置１１３０のいくつかの実施形態におけるひとつの特徴は、図２１に良く示されているように、ワークピース取扱い装置１１３０がデッキ１３０にてツール１００に結合されることである。例えば、この実施形態の特別の観点として、取付面１１７１（この面はデッキ１３０に取り付けられる）は、ワークピース支持体１１８０及び介在具１１３６の最下端移動位置よりも下方にある。従って、たとえワークピースＷ及び／又は頭部１１８２の一部分が処理中にデッキ１３０の下方に位置しても、取付面１１７１はデッキ１３０に配置される。この構造の利点は、デッキ１３０の下方に配置されたツール１００の構成要素に対するアクセスが、ワークピース取扱い装置１１３０によって妨げられる見込みが少ないことである。そうした構成要素には、配管ラインや、ポンプ、バルブ、及び関連ハードウェアが含まれる。その結果、ワークピース取扱い装置１１３０を取り外さずに、デッキ１３０の下方にある構成要素について、保守を行うことが可能である。これにより、デッキ１３０の下方に配置された構成要素を保守及び／又は交換するために必要な時間は短縮される。
【００６２】
上述した実施形態によるワークピース取扱い装置１１３０についての別の特徴は、該装置をツール１００に取り付けた後には、較正を行う必要がないことである。例えば、ひとつの実施形態においては、取付部分１１７０も、取付部分１１７０と駆動機構１１２９との間に結合されたいずれの構造物も、ワークピース支持体１１８０をツール１００の残余の部分に対して位置決めするための、調整式の機械装置をなんら含んではいない。特に、位置決め要素１１５５及び１１７２は、ワークピース取扱い装置１１３０をツール１００に対して精密に整列させることができる。ツール１００の据え付け前に（例えば製造時に）、ワークピース取扱い装置１１３０が、位置決め要素１１７２及び／又は取付面１１７１に対して整列されている限り、ワークピース取扱い装置１１３０が据え付けられたとき、こうした構成要素に再較正を行う必要はない。この構造の利点は、完全に較正されたワークピース取扱い装置１１３０を製造することができ、従って、（例えば交換用のワークピース取扱い装置１１３０を据え付ける場合など）単にワークピース取扱い装置１１３０を再較正するためにツールが運用できなくなる時間を長引かせないことである。
【００６３】
上述した実施形態によるワークピース取扱い装置１１３０についての別の特徴は、ワークピース取扱い装置１１３０とツール１００の残りの部分との間に配設される、流体ライン１１３３と電気ライン１１３４とが、１箇所で着脱可能に結合されることである。例えば、実施形態によるワークピース取扱い装置１１３０にあっては、電気及び流体の両方の結合を提供するために、単一のコネクタ組立体１１９０ａを備えている。この実施形態のさらに別の観点として、単一のコネクタ組立体１１９０ａを、ツール１００における対応するコネクタ組立体１１９０ｂに取り付けるに際しては、単一軸線に沿って、これを動かすことである。両方の特徴による利点は、ワークピース取扱い装置１１３０は、既存のワークピース取扱い装置に比べて、より迅速かつ容易に取り外し及び交換できることである。
図２５は、本発明の他の実施形態によるもので、頭部取付具１２８１を備えたワークピース支持体１２８０が、並進はするものの回動はしないようなワークピース取扱い装置１２３０を模式的に示した斜視図である。この実施形態の観点として、装置１１３０におけるその他の要素は、図２１〜図２４を参照して上述した要素と、概略同一である。例えば、装置１２３０において、ワークピース取扱い装置１２３０とツール１００の残余の部分との間に配設される、流体及び電気のラインは、単一の結合箇所にて、コネクタ組立体１１９０ａ及び１１９０ｂを介して結合される。ワークピース取扱い装置１２３０は、上述の如く、デッキに対して装置１２３０を整列すべく、平坦な取付面１２７１と位置決め要素１２７２を備えてなる取付部分１２７０を有している。直動式駆動機構１２２９の周囲部分には蛇腹１２３２が設けられていて、この機構については図２６を参照して詳しく述べる。
【００６４】
図２６は、図２５を参照して述べた装置１２３０について、図２５には示されていた蛇腹１２３２を、駆動機構１２２９から取り外した様子を示した模式的な斜視図である。直動式駆動機構１２２９は、直動用駆動モータ１２２７と、モータ１２２７に結合されたリードネジ１２２４と、リードネジ１２２４によって支えられた頭部取付具１１８１と、そのためのネジ駆動部分１２８３とを備えている。他の実施形態においては、直動式駆動機構１２２９は別の構造になっていても良い。これらのいずれの実施形態においても、頭部取付具１２８１の直線運動によって充分に、ワークピースＷ（図示せず）を処理ステーションにおける所望の位置に位置決めすることができる。こうした構成は、微細構造ワークピースＷをカプセルチャンバの中で斜角エッチングするなど、特定用途の処理に用いられる。
以上のように、本発明の特定の実施形態について、例示目的のために説明したけれども、発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な改変を行うことが可能である。例えば、いくつかの実施形態による搬送システム及びロボットについては、（ａ）米国特許出願第１０／０８０，９１４号、及び（ｂ）米国特許出願第１０／０８０，９１５号、及び米国特許出願第６０／４８４，６０４号に開示されているので、これらをここで参照して引用する。従って、本発明は、特許請求の範囲以外によっては限定されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、従来技術による湿式化学処理ツールを模式的に示した上面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明のひとつの実施形態による、湿式化学処理ツールの一部分を示した斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態による、湿式化学処理ツールを示した上面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態による湿式化学処理ツールにおいて用いられる、取付モジュールを示した斜視図である。
【図４】図４は、図３の線４−４に沿った断面図であって、本発明の実施形態による湿式化学処理ツールにおいて用いられる、取付モジュールを示している。
【図５】図５は、取付モジュールにおけるデッキの部分を詳細に示した断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による湿式化学処理ツールにおいて用いられる、電気化学堆積チャンバを模式的に示した斜視断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による湿式化学処理チャンバの頭部を操作する、昇降回転ユニットを示した斜視断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態による取付モジュールと併用される、ローディング／アンローディング・モジュールを示した斜視図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態による、自動化された較正システムを備えてなる湿式化学処理ツールを示した上面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態による、自動化された較正システムにおいて用いられる、センサユニットを示した斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による、センサユニットが取り付けられた取付モジュールを示した斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態による、搬送システムにおけるロボットを基準系に対して自動的に較正する方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の実施形態による、搬送システムを較正する方法における、特定の段階を示した上面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の実施形態による、搬送システムを較正する方法における、特定の段階を示した上面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の別の実施形態による、搬送システムのロボットを較正する方法における、別の段階を示した上面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の別の実施形態による、搬送システムのロボットを較正する方法における、別の段階を示した上面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態による、搬送システムのロボットを較正する方法における、別の段階を示した上面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の実施形態による、搬送システムのロボットを較正する方法における、別の段階を示した上面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の実施形態による、搬送システムのロボットを較正する方法における、別の段階を示した上面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本発明の実施形態による、搬送システムに用いられる、エンドエフェクタを示した斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本発明の実施形態による、搬送システムに用いられる、エンドエフェクタを示した斜視図である。
【図１８】図１８は、図１７Ａのエンドエフェクタを示した上面図である。
【図１９】図１９は、図１７Ａ及び図１７Ｂのエンドエフェクタを示した斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明の別の実施形態による、搬送システムに用いられる、別の実施形態としてのエンドエフェクタを示した斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態に従って構成された、ワークピース取扱い装置を模式的に示した部分斜視図である。
【図２２】図２２は、図２１のワークピース取扱い装置について、内部の特徴を詳細に示した模式的な部分斜視図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態における、流体及び電気の連通ラインを支持する構造を模式的に示した端面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態に従って構成された、ワークピース支持部の頭部構造を模式的に示した分解斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態によって、ワークピースを持ち上げるように構成された、ワークピース取扱い装置を模式的に示した部分斜視図である。
【図２６】図２６は、図２５の実施形態によるワークピース取扱い装置について、内部の特徴を示した図である。
【図１】
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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１５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2006527482.tif 000026
【図２２】
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【図２３】
2006527482.tif 000028
【図２４】
2006527482.tif 000029
【図２５】
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【図２６】
2006527482.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月10日(2006.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造ワークピースを湿式化学処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
複数の位置決め要素を備えている取付モジュールと、
取付モジュールに支持された湿式化学処理チャンバであって、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第１の介在部材を有しているような湿式化学処理チャンバと、
ツールの内部にてワークピースを搬送すべく取付モジュールに支持された搬送システムであって、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第２の介在部材を有しているような搬送システムと、を備え、
取付モジュールは、位置決め要素間の相対位置を維持すべく構成されていて、処理チャンバを別の処理チャンバに交換するとき、搬送システムを再較正する必要がないことを特徴とする統合ツール。
【請求項２】
取付モジュールはさらに複数の取付要素を備え、湿式化学処理チャンバは、取付要素のうちのひとつに係合すべき第１の固定具を備え、搬送システムは、取付要素のうちの別のひとつに係合すべき第２の固定具を備えていることを特徴とする請求項１記載のツール。
【請求項３】
取付モジュールはデッキを備え、このデッキが、
堅固な第１のパネルであって、複数の位置決め要素と、複数の取付要素とが設けられているような上記第１のパネルと、
第１のパネルに並置されてなる堅固な第２のパネルと、
第１のパネルと第２のパネルとの間に設けられたブレース材であって、第１のパネルとブレース材と第２のパネルとが、安定した寸法にて互いに固定されるような上記ブレース材と、を備え、
湿式化学処理チャンバがデッキに取り付けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項４】
取付モジュールはデッキを備え、このデッキが、
複数のジョイストと、
ジョイストの片側に取り付けられた堅固な第１のパネルであって、（ａ）複数の位置決め要素と、（ｂ）複数の取付要素とが設けられているような上記第１のパネルと、
第１のパネルに並置され、ジョイストの反対側に取り付けられてなる堅固な第２のパネルと、を備え、
デッキにおける第１のパネルに湿式化学処理チャンバが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項５】
第１のパネルと第２のパネルとジョイストとは、ステンレス鋼から構成されていることを特徴とする請求項４に記載のツール。
【請求項６】
第１のパネルと第２のパネルとジョイストとは、繊維強化材料から構成されていることを特徴とする請求項４に記載のツール。
【請求項７】
取付モジュールがさらに、
プロセスデッキであって、（ａ）複数の位置決め要素と、（ｂ）複数の取付要素とを備えてなる上側パネルと、上側パネルに取り付けられたブレース材と、上側パネルの下方においてブレース材に取り付けられた下側パネルと、を備え、湿式化学処理チャンバにおける第１の介在部材は、プロセスデッキの上側パネルに設けられた対応する位置決め要素に係合するような上記プロセスデッキと、
プラットホームであって、複数の位置決め要素を備え、プロセスデッキに対して固定的にツールに配設されていて、ワークピース搬送機構における第２の介在部材は、プラットホームに設けられた対応する位置決め要素に係合するような上記プラットホームと、
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項８】
デッキはさらに、チャンバ受け部を備えていて、個々のチャンバはチャンバを支える接触領域を有していて、チャンバの外側には流体及び／又は電気のラインを通すことができる膨大部を有していることを特徴とする請求項７に記載のツール。
【請求項９】
デッキはさらに、接触領域と、接触領域同士の間に設けられた膨大部とを有してなるチャンバ受け部を備え、膨大部によって形成されたチャンバ外側の開口を介して、デッキ上方の領域とデッキ下方の領域との間においてガスが流れることを特徴とする請求項７に記載のツール。
【請求項１０】
取付モジュールは、湿式化学処理チャンバを支持すべきデッキと、搬送システムを支持すべきプラットホームとを備え、このツールにおいて、
デッキは、複数のジョイストと、ジョイストの片側に取り付けられて第１組の位置決め要素と第１組の取付要素とを有してなる堅固な第１のパネルと、第１のパネルに並置されてジョイストの反対側に取り付けられてなる堅固な第２のパネルと、を具備していて、
プラットホームは、第２組の位置決め要素と第２組の取付要素とを具備していて、
湿式化学処理ステーションは、デッキによって支持されていて、複数の第１の介在部材と複数の第１の固定具とを備え、第１組の位置決め要素における対応する位置決め要素には第１の介在部材が係合し、第１組の取付要素における対応する取付要素には第１の固定具が係合していて、
搬送システムは、プラットホームによって支持されていて、複数の第２の介在部材と複数の第２の固定具とを備え、第２組の位置決め要素における対応する位置決め要素には第２の介在部材が係合し、第２組の取付要素における対応する取付要素には第２の固定具が係合している、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１１】
湿式化学処理チャンバは、容器と、容器内に設けられた第１の電極と、処理溶液中にワークピースを保持すべく容器に配設されたワークピースホルダと、ワークピースに係合すべくワークピースホルダに支持された第２の電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のツール。
【請求項１２】
湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のツール。
【請求項１３】
前記ツールにおいて、
湿式化学処理チャンバは、第１の容器と、処理溶液中にワークピースを保持すべく第１の容器に配設された第１のワークピースホルダと、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの一方に配設された第１のカソード電極と、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの他方に配設された第１のアノード電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていて、
ツールがさらに備えている第２の電気化学処理チャンバは、第２の容器と、処理溶液中にワークピースを保持すべく第２の容器に配設された第２のワークピースホルダと、第２の容器又は第２のワークピースホルダのうちの一方に配設された第２のカソード電極と、第２の容器又は第２のワークピースホルダのうちの他方に配設された第２のアノード電極と、を具備している、
ことを特徴とする請求項１０に記載のツール。
【請求項１４】
湿式化学処理チャンバは、容器と、容器内に設けられた第１の電極と、処理溶液中にワークピースを保持すべく容器に配設されたワークピースホルダと、ワークピースに係合すべくワークピースホルダに支持された第２の電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１５】
湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１６】
前記ツールにおいて、
湿式化学処理チャンバは、第１の容器と、処理溶液中にワークピースを保持すべく第１の容器に配設された第１のワークピースホルダと、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの一方に配設された第１のカソード電極と、第１の容器又は第１のワークピースホルダのうちの他方に配設された第１のアノード電極と、を具備してなる電気化学堆積チャンバから構成されていて、
ツールがさらに備えている第２の湿式化学処理チャンバは、ワークピースへ向けて洗浄流体を送出する流体送出システムを有してなる、洗浄チャンバから構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１７】
取付モジュールは、位置決め要素についての所定の基準位置に対して、０．０２５インチの範囲内に、位置決め要素の位置を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１８】
取付モジュールは、位置決め要素についての所定の基準位置に対して、約０．００５〜０．０１５インチの範囲内に、位置決め要素の位置を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のツール。
【請求項１９】
微細構造ワークピースを湿式化学処理するための統合ツールであって、この統合ツールが、
デッキを備えてなる取付モジュールであって、複数の位置決め要素及び複数の取付要素を備えてなる堅固な上部パネルと、上部パネルの下方に重ねられた堅固な下部パネルと、上部パネルと下部パネルとの間に設けられたブレース材とを備え、上部パネルとブレーシングと下部パネルとは安定した寸法にて互いに固定されるような上記取付モジュールと、
前記湿式化学処理ステーションは、前記デッキに取り付けられ、前記上部パネルにおいて位置決め要素のうちの少なくともひとつに係合すべき第１の介在部材と、取付要素に係合すべき第１の固定具とを有し、
前記ワークピース搬送システムは、前記取付モジュールに取り付けられ、位置決め要素のうちのひとつに係合すべき第２の介在部材と、取付要素のうちの別のひとつに係合すべき第２の固定具とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の統合ツール。
【請求項２０】
微細構造ワークピースを処理するための統合ツールであって、前記搬送システムは、
前記取付モジュールに取り付けられて、前記取付モジュールの基準フレームの第１基準軸に対して整列された軌道と、軌道に沿って並進すべく軌道に取り付けられたベースユニットと、ベースに対して回転可能に結合されたアームと、アームによって回転可能に支えられたエンドエフェクタとを有し、
さらに、前記取付モジュールの前記基準フレームに対して既知の位置に設けられた回転センサを有してなるセンサユニットと、
前記搬送システムとセンサユニットとに機能的に結合されてなる制御装置であって、制御装置が有するコンピュータ動作手段が格納している命令によって、（ａ）第１基準軸に対する原点位置へとアームのアーム軸を自動的に位置決めし、（ｂ）第１軸に対する原点位置へとエンドエフェクタのハンド軸を自動的に位置決めするような、上記制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の統合ツール。
【請求項２１】
微細構造ワークピースを処理するための統合ツールであって、前記搬送システムは、
前記取付モジュールに支持されたベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に支持されたアームと、アームに対して回転可能に支持されたエンドエフェクタとを有し、エンドエフェクタは、本体と、本体の片端に設けられた第１の保持要素と、本体の他端に設けられた能動保持組立体とを具備し、能動保持組立体は、第１及び第２のローラと、第１及び第２のローラに対して機能的に結合させていて第１の保持要素へ向けて該ローラを動かす、
ことを特徴とする請求項１に記載の統合ツール。
【請求項２２】
微細構造ワークピースを処理するための統合ツールであって、前記搬送システムはさらに、
前記取付モジュールに支持されたベースユニットと、ベースユニットに対して回転可能に支持されたアームと、アームに対して回転可能に支持されたエンドエフェクタとを有し、エンドエフェクタは、本体と、本体の片端に設けられた第１の保持要素と、本体の他端に設けられた能動保持組立体とを具備し、能動保持組立体は、第１及び第２のローラと、第１及び第２のローラに対して機能的に結合させていて第１の保持要素へ向けて該ローラを動かし、
さらに、取付モジュールの前記基準フレームに対して既知の位置に設けられた回転センサを有してなるセンサユニットと、
前記搬送システムとセンサユニットとに機能的に結合されてなる制御装置であって、制御装置が有するコンピュータ動作手段が格納している命令によって、（ａ）前記取付モジュールの第１基準軸に対する原点位置へとアームのアーム軸を自動的に位置決めし、（ｂ）第１軸に対する原点位置へとエンドエフェクタのハンド軸を自動的に位置決めするような、上記制御装置と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の統合ツール。
【請求項２３】
処理チャンバ内での処理中に微細構造ワークピースを取り扱うための装置であって、この装置が、
処理中の微細構造ワークピースを支持すべく構成されてなる微細構造ワークピース支持部であって、被駆動部分を備えているような上記微細構造ワークピース支持部と、
被駆動部分との介在具にて微細構造ワークピース支持部に結合された駆動ユニットであって、第１の端部位置から、第１の端部位置に対して間隔を隔てられた第２の端部位置へと介在具が移動すると、略直線状である並進軸線に沿って微細構造ワークピース支持部を並進させるような上記駆動ユニットと、
微細構造ワークピース支持部に結合された取付部分であって、取付部分は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応する面に合致すべく配置されてなる取付面を有し、取付面は、第１の端部位置と第２の端部位置との間の並進軸線に対して交差することがないようなアライメント平面に配置されている、上記取付部分と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の統合ツール。
【請求項２４】
第１の端部位置は、並進軸線に沿った第１の方向における介在具の極限位置であり、第２の端部位置は、並進軸線に沿った第２の方向における介在具の極限位置であり、第２の方向は、第１の方向に対して反対方向になっていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
駆動ユニットは第１の駆動ユニットから構成され、装置はさらに、回転軸を中心として微細構造ワークピース支持部を回転させるべく、微細構造ワークピース支持部に対して機能的に結合された第２の駆動ユニットを備えていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
装置はさらに、電気ラインと流体ラインとの両方を収容する第１のコネクタ組立体を備え、この組立体は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応する第２のコネクタ組立体に対して結合可能になっていて、これらを結合させるには、少なくとも一方のコネクタ組立体を他方のコネクタ組立体に対して単一の軸線に沿って相対的に動かすようになっていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
微細構造ワークピース支持部は、処理液に接触している微細構造ワークピースを支えるように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
駆動ユニットは、リードネジに結合されたアクチュータを備えていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２９】
取付部分も、取付部分と駆動ユニットとの間に結合されるあらゆる構造部分も、対応する表面に対して微細構造ワークピース支持部を位置決めすべく設けられるべき調節可能な機構装置を備えていないことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項３０】
装置がさらに、略直線状である並進軸線のまわりに配置されてなるフレキシブルなベローズを備えていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項３１】
処理チャンバ内での処理中に微細構造ワークピースを取り扱うための装置であって、この装置が、
処理中の微細構造ワークピースを支持すべく構成されてなる微細構造ワークピース支持部と、
微細構造ワークピース支持部に結合された駆動ユニットであって、第１の位置から、第１の位置に対して間隔を隔てられた第２の位置へと、微細構造ワークピース支持部を移動させるような上記駆動ユニットと、
単一の第１のコネクタ組立体であって、少なくともひとつの電気連通ラインと少なくともひとつの流体連通ラインとを支持しており、第１のコネクタ組立体は、微細構造ワークピース処理ツールにおける対応する第２のコネクタ組立体に対して結合可能になっていて、これらを結合させるには、少なくとも一方のコネクタ組立体を他方のコネクタ組立体に対して単一の軸線に沿って相対的に動かすようになっている、上記第１のコネクタ組立体と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の統合ツール。
【国際調査報告】
2006527482.tif 000032
2006527482.tif 000033
2006527482.tif 000034