(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体ワークピースを処理ステーションに正確に位置決めさせ、イジェクターピンの昇降による半導体ワークピースの位置ずれが生じる問題を回避でき、半導体ワークピースの高速ローディング・アンローディングを実現できる半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置、及びその装置を用いた半導体ワークピースローディング・アンローディング方法を提供する。【解決手段】処理ステーション３１を上昇させて半導体ワークピースを押し上げる手段を用いて、半導体ワークピースをローディング・アンローディングする過程において、半導体ワークピースをイジェクターピン２１に伴って上下昇降させることがなく、元の場所に停留するように確保する。【選択図】図５
2007049157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの半導体ワークピースローディング・アンローディング口を有し、かつ内部にｎ個の処理ステーションを設けられている少なくとも一つの処理チャンバーを備えており、処理ステーション内にイジェクターピンを設けられている半導体ワークピースローディング・アンローディング装置において、
処理ステーションは、処理チャンバー内において上下に昇降することができ、
当該半導体ワークピースローディング・アンローディング装置は、若干のメカニカルアームが付いている回転可能な交換ステーションを備え、交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整することにより、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させ、或いは処理ステーションの真上から離れさせることができ、処理ステーションが処理チャンバー内において上下に昇降する時にメカニカルアームの妨害を受けないようにすることを特徴とする半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項２】
当該交換ステーションには、ｎ個のメカニカルアームが連接されており、すべてのメカニカルアームは、同一の水平面にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項３】
当該交換ステーションには、ｎ対の開閉可能なメカニカルアームが連接されてあり、すべてのメカニカルアームは、同一の水平面にあることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項４】
当該ｎ個のメカニカルアームは、交換ステーションと伴って回転することができ、各メカニカルアームは、一つの処理ステーションに対応しており、交換ステーションが回転することにより、各メカニカルアームを各処理ステーションの真上に位置させ、或いは処理ステーションの真上から離れさせることができることを特徴とする請求項２に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項５】
当該ｎ対のメカニカルアームは、水平方向において開閉可能であり、各対のメカニカルアームは、一つの処理ステーションに対応しており、メカニカルアームの開閉に対して調整することにより、各対のメカニカルアームを各処理ステーションの真上に位置させる、或いは処理ステーションの真上から離れさせることができることを特徴とする請求項３に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項６】
当該各メカニカルアームには、いずれも少なくとも三つの凸柱が設けられており、当該凸柱の頂部には、半導体ワークピースを正確に位置決め・放置させるための一つの切り欠きを備えていることを特徴とする請求項２に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項７】
当該各対のメカニカルアームには、半導体ワークピースを正確に位置決め・放置させるための、半導体ワークピースに対応する形状を有する凹溝が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項８】
当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口は、処理チャンバー内にある一つの処理ステーションに対向していることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項９】
当該交換ステーションは、一つの伝動軸が連接されており、伝動軸は、交換ステーションを回転させて、交換ステーション上のメカニカルアームを処理チャンバー内での異なる処理ステーションの真上又は処理ステーションの真上から離れる位置に停止させることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１０】
当該交換ステーションは、それぞれｎ個のメカニカルアームが連接されている第一、第二交換ステーションを備え、第一交換ステーション上の一つのメカニカルアーム及び第二交換ステーション上の一つのメカニカルアームは、共に一対のメカニカルアームを構成し、第一、第二交換ステーションは、同一の水平面に位置する合計ｎ対のメカニカルアームを有することを特徴とする請求項３に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１１】
当該第一交換ステーションは、気動ロッドの制御を受け、７°〜１５°の範囲内において回転できることを特徴とする請求項１０に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１２】
当該第二交換ステーションは、伝動軸に連接され、伝動軸は、第二交換ステーションを回転方向が第一交換ステーションと逆になるように回転させて、第二交換ステーションを第一交換ステーションに係合又は第一交換ステーションから解放させることを特徴とする請求項１０に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１３】
第二交換ステーションが第一交換ステーションに係合された後、伝動軸は、第一、第二交換ステーションを共に回転させることを特徴とする請求項１２に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１４】
当該伝動軸は、第一、第二交換ステーションを共に回転して、一対のメカニカルアームを当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向させることを特徴とする請求項１３に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１５】
当該処理ステーションには、複数のイジェクターピンガイドホールが設けられており、各イジェクターピンガイドホール内には、イジェクターピンガイドホールに沿って鉛直に昇降可能なイジェクターピンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１６】
当該処理ステーション上のイジェクターピンガイドホールは、数が三つ以上であり、かつ三角状に配列されていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１７】
当該イジェクターピンは、平面状である一つの頭部、及びイジェクターピンの頭部に連接されているイジェクターロッドを備えていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１８】
当該イジェクターピンは、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三の位置と、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより押し上げられた半導体ワークピースを押し上げる第四の位置とに移動することを特徴とする請求項１７に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項１９】
当該イジェクターロッドの下方には、イジェクターピン昇降ステーションが設けられており、イジェクターピン昇降ステーションは、モーターに連接されており、イジェクターピンが上昇する際にイジェクターピンを第四の位置に移動させ、イジェクターピンが下降する際にイジェクターピンを第三の位置に戻させることを特徴とする請求項１５に記載の半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置。
【請求項２０】
すべての処理ステーションのイジェクターピンは、同一のイジェクターピン昇降ステーションにより共に昇降されることができることを特徴とする請求項１９に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項２１】
処理ステーションは、第一位置と第二位置との間に上昇する場合には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置して、処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項４に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項２２】
処理ステーションは、第一位置と第二位置の間に昇降する時、開いたメカニカルアームが位置する平面を通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項５に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項２３】
当該処理ステーションの数ｎは、１以上の整数であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項２４】
当該メカニカルアームは、セラミックス、Ａｌ2Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮの中から選ばれた一種類或いは多種類の材料により製造されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置。
【請求項２５】
請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いた半導体ワークピースのローディング方法であって、
（ａ）ロボット移載アームが、未処理の半導体ワークピースをメカニカルアームに放置するステップと、
（ｂ）イジェクターピンを、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三の位置からイジェクターピンの頭部が半導体ワークピースに接触する第四の位置までに上昇させるステップと、
（ｃ）交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせるステップと、
（ｄ）処理ステーションを、交換ステーションの下方にある第一位置から、半導体ワークピースに接触する第二位置までに上昇させるステップと
を有することを特徴とする半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項２６】
当該ステップ（ａ）において、
（ｅ）交換ステーションを回転させて、交換ステーション上のメカニカルアームに対応するｎ個の処理ステーションの真上に位置させるステップと、
（ｆ）ロボット移載アームが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、一枚の未処理の半導体ワークピースを半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向する一対のメカニカルアームに放置するステップと、
（ｇ）交換ステーションをｎ分の一周回転させるステップと、
（ｈ）ロボット移載アームが、次の一枚の未処理の半導体ワークピースを、半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向す次の一対のメカニカルアームに放置するステップと、
（ｉ）処理チャンバー内にｎ枚の未処理の半導体ワークピースが放置されるまで、ステップ（ｇ）、（ｈ）を繰り返すステップと
を有することを特徴とする請求項２５に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項２７】
当該ステップ（ｃ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーションを回転させて、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせることにより、処理ステーションが処理チャンバー内で上下昇降する時にメカニカルアームの妨害を受けないように確保することを含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項２８】
処理ステーションが第一位置と第二位置の間に昇降する場合には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、かつ処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項２７に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項２９】
当該ステップ（ｃ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、メカニカルアームを調整して、メカニカルアームを開かせ、処理ステーションが処理チャンバー内で上下昇降する時メカニカルアームの妨害を受けないように確保することを含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項３０】
当該処理ステーションは、第一位置から第二位置の間に上昇する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項２９に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項３１】
当該イジェクターピンが第三位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホール内に収容されており、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通して、メカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項２８又は請求項３０に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項３２】
当該ｎ個の処理ステーションの数は、１以上の整数であることを特徴とする請求項２６に記載の半導体ワークピースのローディング方法。
【請求項３３】
請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いた半導体ワークピースのアンローディング方法であって、
（ａ）ｎ個の処理ステーションを、半導体ワークピースの底面に接触する第二位置から交換ステーションの下方にある第一位置に下降させるステップと、
（ｂ）半導体ワークピースの交換ステーション上のメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させるステップと、
（ｃ）イジェクターピンを、半導体ワークピースに接触する第四位置からイジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置に下降させるステップと、
（ｄ）ロボット移載アームが、メカニカルアーム上から半導体ワークピースを取り出すステップと
を有することを特徴とする半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項３４】
当該ステップ（ｄ）において、
（ｅ）ロボット移載アームが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介してメカニカルアーム上から一枚の半導体ワークピースを取り出すステップと、
（ｆ）交換ステーションをｎ分の一周回転させるステップと、
（ｇ）ロボット移載アームが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して次の一対のメカニカルアーム上から他の一枚の半導体ワークピースを取り出すステップと、
（ｈ）処理ステーション上の半導体ワークピースがすべてアンローディングされるまで、ステップ（ｆ）、（ｇ）を繰り返すステップと
を有することを特徴とする請求項３３に記載の半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項３５】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーションを回転させて、メカニカルアームを処理ステーションの真上まで移動させることを含むことを特徴とする請求項３３に記載の半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項３６】
当該処理ステーションが第二位置から第一位置に下降する場合には、メカニカルアームが処理ステーションの真上から離れて隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻ることを特徴とする請求項３５に記載の半導体ワークピースアンローディング方法。
【請求項３７】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、メカニカルアームを調整して、メカニカルアームを閉じさせ、処理ステーションの真上に位置させることを含むことを特徴とする請求項３３に記載の半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項３８】
当該処理ステーションは、第二位置から第一位置に下降する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻ることを特徴とする請求項３７に記載の半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項３９】
当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通して、メカニカルアームにより押し上げられた半導体ワークピースを押し上げ、当該イジェクターピンが第三位置に戻る場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容されることを特徴とする請求項３３に記載の半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項４０】
当該ｎ個の処理ステーションの数ｎは、１以上の整数であることを特徴とする請求項３３に記載の半導体ワークピースのアンローディング方法。
【請求項４１】
処理チャンバーから一枚の処理済みの半導体ワークピースを取り出し、一枚の未処理の半導体ワークピースを置き入れるための、請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いた半導体ワークピースの交換方法であって、
（ａ）処理ステーションを、処理済みの半導体ワークピースの底面に接触する第二位置から、交換ステーションの下方における第一位置までに下降させるステップと、
（ｂ）当該処理ステーション上の交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させるステップと、
（ｃ）イジェクターピンを、当該処理済みの半導体ワークピースに接触す る第四位置から、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置までに下降させるステップと、
（ｄ）交換ステーションを回転させて、交換ステーション上に処理済みの半導体ワークピースが放置されている一対のメカニカルアームを半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向させるステップと、
（ｅ）ロボット移載アームが、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、当該処理済みの半導体ワークピースを取り出すステップと、
（ｆ）ロボット移載アームが、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、未処理の半導体ワークピースを送入するステップと、
（ｇ）イジェクターピンを、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置から、イジェクターピン頭部が未処理の半導体ワークピースに接触する第四位置までに上昇させるステップと、
（ｈ）当該交換ステーションのメカニカルアームの位置を再び調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせるステップと、
（ｉ）当該処理ステーションを、交換ステーションの下方にある第一位置から未処理の半導体ワークピースに接触する第二位置までに上昇させるステップと
を有することを特徴とする半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４２】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーションを回転させて、メカニカルアームを処理ステーションの真上まで移動させることを含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４３】
当該処理ステーションが第二位置から第一位置に下降する時には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一の位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻ることを特徴とする請求項４２に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４４】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、若干対の開閉可能なメカニカルアームを有する交換ステーションを提供し、メカニカルアームを調整して、メカニカルアームを閉じて処理ステーションの真上に位置させることを含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４５】
当該処理ステーションは、第二位置から第一位置までに下降する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一の位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻ることを特徴とする請求項４４に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４６】
ステップ（ｃ）において、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げ、当該イジェクターピンが第三位置に戻る場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホール内に収容されることを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４７】
ステップ（ｇ）において、当該イジェクターピンが第三位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホール内に収容され、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４８】
当該ステップ（ｈ）において、メカニカルアームの調整位置は、メカニカルアームを一方側に転動させて、処理ステーションの真上から離れた位置であることを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項４９】
処理ステーションが第一位置と第二位置との間で昇降する時には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二の位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項４８に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項５０】
当該ステップ（ｈ）において、メカニカルアームの調整位置は、メカニカルアームを開き、処理ステーションが開いたメカニカルアーム間を通過する位置であることを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項５１】
当該処理ステーションは、第一位置から第二位置に上昇する時開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げることを特徴とする請求項５０に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項５２】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーション上の処理ステーションに近いメカニカルアームを単独で調整して、当該メカニカルアームを閉じて処理ステーションの真上に位置させることを含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【請求項５３】
当該ステップ（ｈ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーション上の処理ステーションに近いメカニカルアームを単独で調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせることを含むことを特徴とする請求項４１に記載の半導体ワークピースの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体又は集積回路の製造分野に関し、特に半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置、そのローディングとアンローディングの方法、及びそれを用いた半導体ワークピースの交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、常用の半導体ワークピース処理システムとしては、半導体ワークピースに対してバッチ式処理を行うシステムと、半導体ワークピースに対して枚葉式処理を行うシステムという二種類がある。バッチ式処理のシステムでは、数枚の半導体ワークピースが半導体ワークピースの処理チャンバーにおける複数の処理ステーションに置き入れられ、かつ同一の時間に処理されている。一方、枚葉式処理システムは、製品の処理均一性、熱効果、及びロットごとの加工速度の点において優れているが、明らかに、その低い生産能力及び高価な生産コストは克服し難しいことである。そのため、半導体ワークピースのバッチ式処理システムは、幅広く普及されている。
【０００３】
半導体ワークピースは、処理中に半導体ワークピースのローディング及びアンローディングに係ることがある。例えば、半導体ワークピースは、ロードロック室 （ｌｏａｄ ｌｏｃｋ）から移載室に転送され、移載室から処理チャンバーにローディングされ、処理チャンバーから移載室にアンローディングされる。そのため半導体ワークピースを正確にローディング及びアンローディングすることは、半導体ワークピース処理での一つの技術課題になっている。特に、半導体ワークピースのバッチ式処理システムにおいては、処理チャンバー内に複数の処理ステーションを備えて、各処理ステーション上に処理されるべき一枚の半導体ワークピースが置かれ、かつ、処理要求を満たすように、各処理ステーション上の半導体ワークピースが正確にローディングされ位置決めされることを確保する必要がある。また、処理完了後にも、一部処理済み又は既に処理済みの半導体ワークピースが安全にアンローディングされることを確保する必要がある。
【０００４】
現在、応用されている半導体ワークピースのローディング及びアンローディング方法としては、特許文献１に掲示されたものがある。図１Ａ及び図１Ｂは、従来の半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置における半導体ワークピースのアンローディング及びローディング方法を示す図であり、主として、処理ステーションの内部に縮入するイジェクターピンの上下昇降に合わせて半導体ワークピースのローディング及びアンローディングを実現するものである。図１Ａは、そのアンローディング方法を示している。半導体ワークピース４１の処理が完了した後（この時、半導体ワークピース４１は処理ステーション３１上に位置すると共に、イジェクターピン２１は処理ステーション内部に縮入している）、半導体ワークピース４１を処理ステーション３１からアンローディングするために、まずイジェクターピン２１を処理ステーションからある所定の距離まで上昇させ、半導体ワークピース４１をイジェクターピン２１と共に処理ステーション３１から所定の距離まで上に上昇させることにより、半導体ワークピース４１と処理ステーション３１との間に空間が形成される。そして、ロボット移載アーム５１は、半導体ワークピース４１の下にある空間に入り、処理済みの半導体ワークピース４１を取り出すことができる。図１Ｂはそのローディング方法を示し、その手順は前記のアンローディング方法と逆である。即ち、まず、ロボット移載アーム５１は、処理されるべき一枚の半導体ワークピース４１を処理ステーション３１上にある所定の位置（この時、イジェクターピン２１は処理ステーション３１内にある）に入り、そして、イジェクターピン２１は、上に向いて上昇してロボット移載アーム５１に置かれた半導体ワークピース４１の下表面に接触し、半導体ワークピース４１を上方に向いて押し上げて半導体ワークピース４１をロボット移載アーム５１から所定の距離まで離すようにし、その後、ロボット移載アーム５１は、半導体ワークピース４１の下から引き戻され、そして、イジェクターピン２１が下降することによって、半導体ワークピース４１は、処理ステーション３１上に自動的に位置決めされる。 
【０００５】
しかし、このようなローディング及びアンローディング方法では、下記の不足点がある。即ち：イジェクターピンは、処理ステーションにおけるイジェクターピンガイド溝に設けられているため、イジェクターピンは、上下昇降中にイジェクターピンガイド溝内で鉛直方向に多少ずれる可能性があり、最終的には、処理ステーション上に落下した半導体ワークピースが所定の正確な落下点と多少ずれてしまう。
【０００６】
前記問題点の解決するため、特許文献２により提供された解決対策は、図２に示されている。当該米国特許では、処理ステーション３１を通る１組のイジェクターピン２１を有し、イジェクターピン２１の頭部が半導体ワークピース４１に接触し、かつ、イジェクターピン２１の底部にイジェクターピン連接リング２９を附加して複数のイジェクターピン２１の位置を固定することにより、イジェクターピン２１が上昇過程中の鉛直方向の変位誤差を減少している。但し、この技術方案では、イジェクターピンガイド溝及びイジェクターピンの上下昇降によりローディング・アンローディングを実現させる必要があり、イジェクターピン連接リング２９が設けられていても、複数のイジェクターピン２１がイジェクターピンガイド溝内で一斉にずれる問題を解決できなかった。半導体ワークピース４１は、処理ステーション３１上に落下した後にも、その放置位置がずれる恐れがあり、半導体ワークピースの処理効果に影響する可能性がある。
【０００７】
なお、特許文献３には、他の一種類の半導体ワークピース処理装置が掲示されている。図３に示すように、当該装置は、回転可能な交換ステーション９０４、処理チャンバーキャップ９０６、及び処理チャンバー９０２を備え、そのうち、処理チャンバー９０２の一方側にローディング・アンローディング口９１０が設けられており、ロボット移載アームがローディング・アンローディング口９１０を介して半導体ワークピースを送入・取出する。処理チャンバー９０２内には、複数の処理ステーションが設けられており、ローディング・アンローディング口９１０を介して送入された半導体ワークピースは、交換ステーション９０４上に放置されており、交換ステーション９０４は、ある角度を回転することにより、ロボット移載アームは、次の半導体ワークピースを順調に送入することができる。交換ステーション９０４上に半導体ワークピースがいっぱいになった後、交換ステーション９０４が鉛直方向に下降して、半導体ワークピースを処理ステーション上に放置する。上記技術方案は、交換ステーションの昇降により実現されるものであるが、このような技術方案には、下記の不足点がある。即ち：交換ステーションの上下昇降が鉛直方向においてずれが生じることがあり、かつ複数の半導体ワークピースがそれぞれの処理ステーションに位置決められる時、複数の半導体ワークピースがいずれも処理ステーションに正確に位置決めされることを確保することが困難である。
【特許文献１】米国特許第６３０５８９８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／０２１９００６号明細書
【特許文献３】米国特許第６１４３０８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
なお、前記のいくつかの技術方案には、下記の共通の不足点がある。即ち：半導体ワークピースをローディングする場合、半導体ワークピースがイジェクターピン又は交換ステーションに伴って上下に昇降しなければならなく、半導体ワークピースの上下昇降過程中に、半導体ワークピースが移動しやすく、半導体ワークピースが処理ステーションに正確に位置決めされることを確保するのは難しい。
【０００９】
本発明の目的は、半導体ワークピースのローディング・アンローディング過程において、半導体ワークピースがイジェクターピンに伴って上下に昇降する必要がなく、元の場所にそのまま停留することにより、半導体ワークピースが処理ステーションに正確に位置決めされることを確保できる半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置及びそのローディング及びアンローディング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、下記の方案により実現できる。即ち、少なくとも一つの半導体ワークピースローディング・アンローディング口を有し、かつ内部にｎ個の処理ステーションを設けられている少なくとも一つの処理チャンバーを備えており、処理ステーション内にイジェクターピンを設けられている半導体ワークピースローディング・アンローディング装置において、処理ステーションは、処理チャンバー内において上下に昇降することができ、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング装置は、若干のメカニカルアームが付いている回転可能な交換ステーションを備え、交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整することにより、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させ或いは処理ステーションの真上から離れさせることができ、処理ステーションが処理チャンバー内において上下に昇降する時にメカニカルアームの妨害を受けないようにする。
【００１１】
当該交換ステーションには、ｎ個のメカニカルアームが連接されており、すべてのメカニカルアームは、同一の水平面にある。
【００１２】
当該交換ステーションには、ｎ対の開閉可能なメカニカルアームが連接されており、すべてのメカニカルアームは、同一の水平面にある。
【００１３】
当該ｎ個のメカニカルアームは、交換ステーションと伴って回転することができ、各メカニカルアームは、一つの処理ステーションに対応しており、交換ステーションが回転することにより、各メカニカルアームを各処理ステーションの真上に位置させ、或いは各処理ステーションの真上から離れさせることができる。
【００１４】
当該ｎ対のメカニカルアームは、水平方向において開閉可能であり、各対のメカニカルアームは、一つの処理ステーションに対応しており、メカニカルアームの開閉に対して調整することにより、各対のメカニカルアームを各処理ステーションの真上に位置させる、或いは処理ステーションの真上から離れさせる。
【００１５】
当該各メカニカルアームには、いずれも少なくとも三つの凸柱が設けられており、当該凸柱の頂部には、半導体ワークピースを正確に位置決め・放置させるための一つの切り欠きを備えている。
【００１６】
当該各対のメカニカルアームには、半導体ワークピースを正確に位置決め・放置させるための、半導体ワークピースに対応する形状を有する凹溝が設けられている。
【００１７】
当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口は、処理チャンバー内にある一つの処理ステーションに対向している。
【００１８】
当該交換ステーションは、一つの伝動軸が連接されており、伝動軸は、交換ステーションを回転させて、交換ステーション上のメカニカルアームを処理チャンバー内での異なる処理ステーションの真上又は処理ステーションの真上から離れる位置に停止させる。
【００１９】
当該交換ステーションは、それぞれｎ個のメカニカルアームが連接されている第一、第二交換ステーションを備え、第一交換ステーション上の一つのメカニカルアーム及び第二交換ステーション上の一つのメカニカルアームは、共に一対のメカニカルアームを構成し、第一、第二交換ステーションは、同一の水平面に位置する合計ｎ対のメカニカルアームを有する。
【００２０】
当該第一交換ステーションは、気動ロッドの制御を受け、７°〜１５°の範囲内において回転できる。
【００２１】
当該第二交換ステーションは、伝動軸に連接され、伝動軸は、第二交換ステーションを回転方向が第一交換ステーションと逆になるように回転させて、第二交換ステーションを第一交換ステーションに係合又は第一交換ステーションから解放させる。第二交換ステーションが第一交換ステーションに係合された後、伝動軸は、第一、第二交換ステーションを共に回転させる。当該伝動軸は、第一、第二交換ステーションを共に回転して、一対のメカニカルアームを当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向させる。
【００２２】
当該処理ステーションには、複数のイジェクターピンガイドホールが設けられており、各イジェクターピンガイドホール内には、イジェクターピンガイドホールに沿って鉛直に昇降可能なイジェクターピンが設けられている。
【００２３】
当該処理ステーション上のイジェクターピンガイドホールは、数が三つ以上であり、かつ三角状に配列されている。
【００２４】
当該イジェクターピンは、平面状である一つの頭部、及びイジェクターピンの頭部に連接されているイジェクターロッドを備えている。
【００２５】
当該イジェクターピンは、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三の位置と、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより押し上げられた半導体ワークピースを押し上げる第四の位置とに移動する。
【００２６】
当該イジェクターロッドの下方には、イジェクターピン昇降ステーションが設けられており、イジェクターピン昇降ステーションは、モーターに連接されており、イジェクターピンが上昇する際にイジェクターピンを第四の位置に移動させ、イジェクターピンが下降する際にイジェクターピンを第三の位置に戻させる。
【００２７】
すべての処理ステーションのイジェクターピンは、同一のイジェクターピン昇降ステーションにより共に昇降されることができる。
【００２８】
処理ステーションは、第一位置と第二位置との間に上昇する場合には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置して、処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【００２９】
処理ステーションは、第一位置と第二位置の間に昇降する時、開いたメカニカルアームが位置する平面を通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【００３０】
当該処理ステーションの数ｎは、１以上の整数である。
【００３１】
当該メカニカルアームは、セラミックス、Ａｌ2Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮの中から選ばれた一種類或いは多種類の材料により製造される。
【００３２】
本発明は、また下記の技術方案を提供している。即ち、前記の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いた半導体ワークピースのローディング方法において、
（ａ）ロボット移載アームが、未処理の半導体ワークピースをメカニカルアームに放置するステップと、
（ｂ）イジェクターピンを、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三の位置からイジェクターピンの頭部が半導体ワークピースに接触する第四の位置までに上昇させるステップと、
（ｃ）交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせるステップと、
（ｄ）処理ステーションを、交換ステーションの下方にある第一位置から、半導体ワークピースに接触する第二位置までに上昇させるステップと、を有する。
【００３３】
当該ステップ（ａ）において、
（ｅ）交換ステーションを回転させて、交換ステーション上のメカニカルアームに対応するｎ個の処理ステーションの真上に位置させるステップと、
（ｆ）ロボット移載アームが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、一枚の未処理の半導体ワークピースを半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向する一対のメカニカルアームに放置するステップと、
（ｇ）交換ステーションをｎ分の一周回転させるステップと、
（ｈ）ロボット移載アームが、次の一枚の未処理の半導体ワークピースを、半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向す次の一対のメカニカルアームに放置するステップと、
（ｉ）処理チャンバー内にｎ枚の未処理の半導体ワークピースが放置されるまで、ステップ（ｇ）、（ｈ）を繰り返すステップと、を有する。
【００３４】
当該ステップ（ｃ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーションを回転させて、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせることにより、処理ステーションが処理チャンバー内で上下昇降する時にメカニカルアームの妨害を受けないように確保することを含む。
【００３５】
処理ステーションが第一位置と第二位置の間に昇降する場合には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、かつ処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【００３６】
当該ステップ（ｃ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、メカニカルアームを調整して、メカニカルアームを開かせ、処理ステーションが処理チャンバー内で上下昇降する時メカニカルアームの妨害を受けないように確保することを含む。
【００３７】
当該処理ステーションは、第一位置から第二位置の間に上昇する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【００３８】
当該イジェクターピンが第三位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホール内に収容されており、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通して、メカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げる。
【００３９】
当該ｎ個の処理ステーションの数は、１以上の整数である。
【００４０】
本発明は、また下記の技術方案を提供している。即ち、前記の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いた半導体ワークピースのアンローディング方法において、
（ａ）ｎ個の処理ステーションを、半導体ワークピースの底面に接触する第二位置から交換ステーションの下方にある第一位置に下降させるステップと、
（ｂ）半導体ワークピースの交換ステーション上のメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させるステップと、
（ｃ）イジェクターピンを、半導体ワークピースに接触する第四位置からイジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置に下降させるステップと、
（ｄ）ロボット移載アームが、メカニカルアーム上から半導体ワークピースを取り出すステップと、を有する。
【００４１】
当該ステップ（ｄ）において、
（ｅ）ロボット移載アームが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介してメカニカルアーム上から一枚の半導体ワークピースを取り出すステップと、
（ｆ）交換ステーションをｎ分の一周回転させるステップと、
（ｇ）ロボット移載アームが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して次の一対のメカニカルアーム上から他の一枚の半導体ワークピースを取り出すステップと、
（ｈ）処理ステーション上の半導体ワークピースがすべてアンローディングされるまで、ステップ（ｆ）、（ｇ）を繰り返すステップと、を有する。
【００４２】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーションを回転させて、メカニカルアームを処理ステーションの真上まで移動させることを含む。
【００４３】
当該処理ステーションが第二位置から第一位置に下降する場合には、メカニカルアームが処理ステーションの真上から離れて隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻る。
【００４４】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、メカニカルアームを調整して、メカニカルアームを閉じさせ、処理ステーションの真上に位置させることを含む。
【００４５】
当該処理ステーションは、第二位置から第一位置に下降する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻る。
【００４６】
当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通して、メカニカルアームにより押し上げられた半導体ワークピースを押し上げ、当該イジェクターピンが第三位置に戻る場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される。
【００４７】
当該ｎ個の処理ステーションの数ｎは、１以上の整数である。
【００４８】
本発明は、更に下記の技術方案を提供している。即ち：処理チャンバーから一枚の処理済みの半導体ワークピースを取り出し、一枚の未処理の半導体ワークピースを置き入れるための、請求項１に記載の半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いた半導体ワークピースの交換方法において、
（ａ）処理ステーションを、処理済みの半導体ワークピースの底面に接触する第二位置から、交換ステーションの下方における第一位置までに下降させるステップと、
（ｂ）当該処理ステーション上の交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させるステップと、
（ｃ）イジェクターピンを、当該処理済みの半導体ワークピースに接触す る第四位置から、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置までに下降させるステップと、
（ｄ）交換ステーションを回転させて、交換ステーション上に処理済みの半導体ワークピースが放置されている一対のメカニカルアームを半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向させるステップと、
（ｅ）ロボット移載アームが、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、当該処理済みの半導体ワークピースを取り出すステップと、
（ｆ）ロボット移載アームが、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、未処理の半導体ワークピースを送入するステップと、
（ｇ）イジェクターピンを、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置から、イジェクターピン頭部が未処理の半導体ワークピースに接触する第四位置までに上昇させるステップと、
（ｈ）当該交換ステーションのメカニカルアームの位置を再び調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせるステップと、
（ｉ）当該処理ステーションを、交換ステーションの下方にある第一位置から未処理の半導体ワークピースに接触する第二位置までに上昇させるステップと、を有する。
【００４９】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーションを回転させて、メカニカルアームを処理ステーションの真上まで移動させることを含む。
【００５０】
当該処理ステーションが第二位置から第一位置に下降する時には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一の位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻る。
【００５１】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、メカニカルアームを調整して、メカニカルアームを閉じて処理ステーションの真上に位置させることを含む。
【００５２】
当該処理ステーションは、第二位置から第一位置までに下降する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げ、当該処理ステーションが第一の位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻る。
ステップ（ｃ）において、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げ、当該イジェクターピンが第三位置に戻る場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホール内に収容される。
【００５３】
ステップ（ｇ）において、当該イジェクターピンが第三位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホール内に収容され、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げる。
【００５４】
当該ステップ（ｈ）において、メカニカルアームの調整位置は、メカニカルアームを一方側に転動させて、処理ステーションの真上から離れた位置である。
【００５５】
処理ステーションが第一位置と第二位置との間で昇降する時には、メカニカルアームが隣接する二つの処理ステーション間の間隔内に位置し、処理ステーションの昇降を妨害しなく、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二の位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【００５６】
当該ステップ（ｈ）において、メカニカルアームの調整位置は、メカニカルアームを開き、処理ステーションが開いたメカニカルアーム間を通過する位置である。
【００５７】
当該処理ステーションは、第一位置から第二位置に上昇する時開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【００５８】
当該ステップ（ｂ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーション上の処理ステーションに近いメカニカルアームを単独で調整して、当該メカニカルアームを閉じて処理ステーションの真上に位置させることを含む。
【００５９】
当該ステップ（ｈ）のメカニカルアームの位置を調整するステップは、交換ステーション上の処理ステーションに近いメカニカルアームを単独で調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上から離れさせる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明により公開された半導体ワークピースローディング・アンローディング装置及び当該装置を用いた半導体ワークピースローディング・アンローディング方法では、処理ステーションを上昇させて半導体ワークピースを押し上げる手段を用い、半導体ワークピースローディング・アンローディング過程において、半導体ワークピースがイジェクターピンと伴って上下に昇降することがなく、元の場所にそのまま停留するように保持することができ、ことにより、半導体ワークピースを処理ステーションに正確に位置決めさせ、イジェクターピンの昇降によって半導体ワークピースの位置ずれが生じる問題が回避し、半導体ワークピースの高速ローディング・アンローディングを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
図４は、本発明における半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置の実施例の平面図である。図４に示すように、当該装置は、処理ステーション３１が四つ設けられた処理チャンバー６０を備え、処理チャンバー６０の一方側には、処理ステーション３１に対向する箇所に半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１が設けられており、半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置は、更に回転可能な交換ステーション８０を有し、回転可能な交換ステーション８０は、４対のメカニカルアーム８０２が接続されているベース８０１を備えている。回転交換ステーション８０により、各対のメカニカルアーム８０２を各処理ステーション３１の真上に位置させる。各処理ステーション３１は鉛直方向に昇降することができる。各メカニカルアーム８０２は水平方向に開閉自在である。各対のメカニカルアーム８０２が開けられると、処理ステーション３１が開けられたメカニカルアーム８０２を通ることができる。処理ステーション３１には、複数のイジェクターピンガイドホール３３があり、当該イジェクターピンガイドホール３３は、様々の形態に、例えば三角形に配列され、同一の直線に並んでいない。ロボット移載アーム５１は一つでも複数でもよい。ロボット移載アーム５１は、半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１を介して、半導体ワークピース４１を交換ステーション８０における半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する一対のメカニカルアーム８０２に放置する。ロボット移載アーム５１が、一枚の半導体ワークピース４１を交換ステーション８０における一対のメカニカルアーム８０２に送った後、交換ステーション８０が１/４周回転して、次の一対のメカニカルアーム８０２が半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に合わせるようにし、ロボット移載アーム５１が再び次の半導体ワークピース４１を次の一対のメカニカルアーム８０２に送り、処理チャンバー６０内に半導体ワークピース４１がいっぱいになるまで、前記の過程を繰り返す。それに応じて、ロボット移載アーム５１も半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１から複数の半導体ワークピース４１を便利に取り出すことができる。
【００６２】
図５は、本発明における半導体ワークピースのローディング・アンローディング装置の一部断面図である。処理ステーション３１は、交換ステーション８０の下方に位置し、処理ステーション３１の内部には、電気抵抗線付きの加熱装置（図示せず）が設けられている。処理ステーション３１には、イジェクターピン２１の頭部が収容されるイジェクターピンガイドホール３３が設けられており、かつ、イジェクターピン２１のイジェクターロッドの下方には、モーター２３に接続されたイジェクターピン昇降ステーション２２が設けられている。モーター２３によりイジェクターピン昇降ステーション２２を上昇するように推し進めた場合、イジェクターピン２１がイジェクターピン昇降ステーション２２と伴って上昇し、イジェクターピン２１の頭部がイジェクターピンガイドホール３３に沿って処理ステーション３１を通過する。処理ステーション３１は、回転軸３２を介して処理ステーション３１の昇降ステーション（図示せず）に接続されており、処理ステーション３１の昇降ステーション（図示せず）は、モーター２４に接続されており、モーター２４は、処理ステーション３１を昇降するように推進することができる。
【００６３】
図６を参照すると、本発明における交換ステーション１０は、第一交換ステーション１１及び第二交換ステーション１２を備えている。第一交換ステーション１１は、四周縁にそれぞれ一つの窪み部１０８を有するほぼ四角形である第一ベース１０１を備えており、それぞれの窪み部１０８の内壁には、一つの取付穴１０６がある。第二交換ステーション１２も、四周縁にそれぞれ一つの窪み部１２８を有するほぼ四角形である第二ベース１２１を備えており、それぞれの窪み部１２８の内壁には、一つの取付穴１２６がある。
【００６４】
第一ベース１０１の各辺側から一つのメカニカルアームが延出しており、第二ベース１２１の各辺側から一つのメカニカルアームが延出しており、第一ベース１０１における一つのメカニカルアームと第二ベース１２１における一つのメカニカルアームが一対のメカニカルアームを構成する。第一ベース１０１における各メカニカルアームは、延伸部１０２、連接部１０３、及び収容部１０４という三つの部分を備えている。そのうち、延伸部１０２の一端は、延長して連接部１０３に連接し、他の一端には、取付穴（図示せず）が設けられており、連接ボルト１０７を取付穴１０６と延伸部１０２後端の取付穴（図示せず）とに挿入することによって、延伸部１０２を固定することができる。第一のベース１０１におけるメカニカルアームの連接部１０３が下方に湾曲して、その収容部１０４が延伸部１０２より低くなるようにする。第二ベース１２１における各メカニカルアームは、延伸部１２２、連接部１２３、及び収容部１２４という三つの部分を備えている。そのうち、延伸部１２２の一端は、延長して連接部１２３に連接し、他の一端には、取付穴（図示せず）が設けられており、連接ボルト１２７を取付穴１２６と延伸部１２２後端の取付穴（図示せず）とに挿入することによって、延伸部１２２を固定することができる。第二ベース１２１におけるメカニカルアームの連接部１２３が上方に湾曲して、その収容部１２４が延伸部１２２より高くなるようにすることにより、各対のメカニカルアームにおける収容部１０４、１２４が同一の平面に位置するように確保する。収容部１０２、１２４は、メカニカルアームが閉じる際に半導体ワークピースを支持するものであり、そのため、収容部１０２、１２４は、アーク形状になって、半導体ワークピースを収容しやすくするとともに、第一ベース１０１における各メカニカルアームの収容部１０４には、一つの凹溝１０９が設けられており、第二ベース１２１における各メカニカルアームの収容部１２４には、一つの凹溝１２９が設けられてある。そして、メカニカルアームが閉じた際には、半導体ワークピースが二つのメカニカルアームの凹溝１０９、１２９に位置されることにより、メカニカルアームが回転する時に半導体ワークピースが水平方向において位置ずれが生じないように確保する。
【００６５】
伝動軸１４には、取付穴１４５が設けられており、第二ベース１２１には、取付穴１２５が設けられており、連接ボルト（図示せず）により伝動軸１４における取付穴１４５を第二ベース１２１における取付穴１２５に連接することができる。気動ロッド１３には、取付穴１３５が設けられており、第一ベース１０１には、取付穴１０５が設けられており、連接ボルト（図示せず）により気動ロッド１３における取付穴１３５を第一ベース１０１における取付穴１０５に連接することができる。
【００６６】
図７を参照すると、伝動軸１４は、連接ボルト１４７と第二ベース１２１によって組み立てられており、気動ロッド１３は、連接ボルト１３７と第一のベース１０１によって組み立てられており、気動ロッド１３は、伝動軸１４の内径に位置する。メカニカルアームの収容部１０４、１２４は、同一の平面に位置し、回転する際にメカニカルアームの収容部１０４、１２４にある半導体ワークピースが脱落しないように確保する。気動ロッド１３は、気動装置１３６に連接され、伝動軸１４は、底部のモーター（図示せず）に連接されている。第一ベース１０１は、気動ロッド１３の制御を受け、約７°〜１５°の範囲内で回転することができる。第二ベース１２１は、モーターにより駆動される伝動軸１４に連接され、伝動軸１４は、第二ベース１２１を第一ベース１０１と逆方向に対応する角度を転動させて、第二のベース１２１を第一ベース１０１に係合又は解放するようにする。
【００６７】
図８を参照すると、本発明における他の交換ステーション８０は、周縁に四対のメカニカルアーム８０２を有するベース８０１を備えており、メカニカルアーム８０２は、制御により開閉することができる。各対のメカニカルアームの二つのアーム８０２は、同一の平面に位置し、延出したメカニカルアーム８０２は、アーク状になっており、メカニカルアーム８０２が閉じた後に半導体ワークピースを支持し、かつ、メカニカルアームには、一つの凹溝８０９が設けられており、メカニカルアーム８０２が閉じた際には、半導体ワークピースが一対のメカニカルアームの凹溝８０９に位置されて、メカニカルアームが回転する時に半導体ワークピースが水平方向において位置ずれが生じないように確保する。伝動軸１４には、取付穴１４５が設けられており、ベース８０１には、取付穴８２５が設けられており、連接ボルト（図示せず）により、伝動軸１４における取付穴１４５をベース８０１における取付穴８２５に連接することができる。
【００６８】
図９Ａ〜９Ｃは、本発明における交換ステーションの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【００６９】
図９Ａは、交換ステーション１０におけるメカニカルアーム４０、４２が開いた状態を示す図である。この時、交換ステーション１０における第一ベース１０１及び第二ベース１２１は、いずれも伝動軸１４（図７）及び気動ロッド１３（図７）の制御を受けていないので、第二ベース１２１と第一ベース１０１が解放状態にあり、メカニカルアーム４０、４２が開いた状態にあり、二つのメカニカルアーム４０、４２が処理ステーション３１を妨げず、処理ステーション３１は、鉛直方向において開いたメカニカルアーム４０、４２を通り越すことができる。気動装置１３６（図７）が起動された後、第一ベース１０１は、反時計回りに約７°〜１５°の角度を回転し、第二ベース１２１は、時計回りに同様な角度を回転することにより、第一ベース１０１と第二ベース１２１は、係合状態になる。
【００７０】
図９Ｂは、本発明における交換ステーション１０のメカニカルアーム４０、４２が閉じた状態を示す図である。その時、交換ステーション１０における第一ベース１０１と第二ベース１２１は、係合状態にあり、すべてのメカニカルアーム４０、４２が閉じられ、かつ閉じられた各対のメカニカルアーム４０、４２は、処理ステーション３１上に位置し、各対のメカニカルアーム４０、４２の上に半導体ワークピースを置くことができる。図に示す実施例において、処理チャンバー６０には、合計四つの処理ステーション３１があり、各交換ステーション１０には、合計四対のメカニカルアーム４０、４２があり、各対のメカニカルアーム４０、４２は、一つの処理ステーション３１に対応しており、かつ、一つの処理ステーション３１は、一つの半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向しており、半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１を介して、半導体ワークピースを半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する一対のメカニカルアーム４０、４２に放置することができる。
【００７１】
図９Ｃは、本発明における交換ステーション１０のメカニカルアーム４０、４２が回転する状態を示す図である。交換ステーション１０の第二ベース１２１が第一ベース１０１に係合した後、伝動軸１４が第二ベース１２１を時計回りに続けて回転させ、第二ベース１２１も第一ベース１０１を回転させることにより、第一ベース１０１と第二ベース１２１を同期に転動させて、ベースに連接されるメカニカルアーム４０、４２を同期に回転させる。交換ステーション１０は、処理ステーション３１の上で回転することができ、これにより、各対のメカニカルアーム４０、４２を異なる処理ステーション３１の上で回転させると共に、各対のメカニカルアーム４０、４２を処理ステーション３１の真上に位置決めさせて、各対のメカニカルアーム４０、４２を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する処理ステーション３１の上に順次に停止させることにより、半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１を介して半導体ワークピースのローディング・アンローディング又は交換動作を実現できる。図に示す実施例において、処理チャンバーには、四つの処理ステーション３１があり、交換ステーション１０には、四対のメカニカルアーム４０、４２があり、交換ステーション１０が毎回に１/４周回転すると、順次にすべてのメカニカルアーム４０、４２を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する処理ステーション３１の上方に停止させることができる。
【００７２】
前記の交換ステーション１０の回転方向は、時計回りの方向であってもよく、反時計回りの方向であってもよく、実際の操作要求に応じて選択すればよい。
【００７３】
前記方法は、図６の第一種類の交換ステーションに対して設計されたものであり、図８の第二種類の交換ステーションを利用する場合、伝動軸１４は、直接に交換ステーション８０を回転させ、交換ステーション８０の回転によりメカニカルアーム８０２を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に合わせる場合、メカニカルアーム８０２は、制御を受け開閉することができる。
【００７４】
以上のように、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置の処理ステーションは、上下に昇降することができると共に、処理ステーションのイジェクターピンも上下に昇降することができ、なお、交換ステーションのメカニカルアームは、開閉することができる。前記の独特な構成の設置により、半導体ワークピースのローディング・アンローディング過程中に、半導体ワークピースがイジェクターピンと伴って上下に昇降することがなく元の場所にそのまま停留することができ、これにより半導体ワークピースを正確に処理ステーションに位置決めさせる。以下、詳しく説明する。
【００７５】
以下、図１０Ａ〜１０Ｅ及び図１１を参照して、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置のローディング方法を詳しく説明する。
【００７６】
図１０Ａ〜１０Ｅは、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置が半導体ワークピースをローディングする過程中の交換ステーション、イジェクターピン、及び処理ステーションの互いの位置関係を示す図である。
【００７７】
図１０Ａは、ロボット移載アーム５１が半導体ワークピース４１を処理チャンバーに送入しようとする初期状態を示す図であり、処理チャンバーには、中心軸２０に沿って二つの処理ステーション３１が対称的に設けられており、このとき、処理チャンバーには、半導体ワークピースがないか又は半導体ワークピースが一部しかローディングされていなく、かつ、交換ステーションのメカニカルアーム１０４、１２４は、ちょうど処理ステーション３１の真上に回転停止されており、半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する処理ステーション３１上のメカニカルアームの収容部１０４、１２４(以下、メカニカルアーム１０４、１２４と略称する)には、半導体ワークピースが存在しないと想定する。イジェクターピン２１の頭部は、処理ステーション３１のイジェクターピンガイドホールに収容され、他の一端は、イジェクターピン昇降ステーション２２に連接され、モーター２３は、イジェクターピン昇降ステーション２２を昇降するように推進し、処理ステーション３１は、回転軸３２を介して昇降ステーション２６に連接されており、モーター２４は、昇降ステーション２６を昇降するように推進することができる。その時にイジェクターピンは、第三位置にあり、処理ステーション３１は、第一位置にある。
【００７８】
図１０Ｂは、半導体ワークピース４１を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１を介して処理チャンバー内の交換ステーション上のメカニカルアーム１０４、１２４に順次に送入する状態の一つを示す図である。図９Ａを参照すると、ローディングする場合、ロボット移載アーム５１は、一枚の半導体ワークピース４１を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する処理ステーション３１上方のメカニカルアーム１０４、１２４に放置し、メカニカルアーム１０４、１２４は、半導体ワークピース４１を支持している。メカニカルアーム１０４、１２４に所定の溝構造及び各種の位置決め装置を設けることができるため、半導体ワークピース４１を正確にメカニカルアーム１０４、１２４に放置することを確保できる。更に交換ステーションを回転して、次の一対の空のメカニカルアーム１０４、１２４を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向させ、ロボット移載アーム５１は、再び一枚の半導体ワークピース４１をメカニカルアーム１０４、１２４に送入し、更に、交換ステーションの回転及び送入の動作を、交換ステーション上のすべてのメカニカルアームに半導体ワークピース４１がいっぱいになるまで繰り返す。
【００７９】
図１０Ｃにおいて、モーター２３は、イジェクターピン昇降ステーション２２を上昇するように推進し、イジェクターピン昇降ステーション２２は、イジェクターピン２１を上昇させ、イジェクターピン２１の頭部は、処理ステーション３１に貫通すると共に、交換ステーションのメカニカルアーム１０４、１２４上の半導体ワークピース４１を支持し、その時、イジェクターピン２１は、第四位置にある。
【００８０】
図１０Ｄにおいて、半導体ワークピース４１は、イジェクターピン２１により支持されて押し上げられ、また、メカニカルアーム１０４、１２４は、処理ステーション３１が鉛直方向において開けられたメカニカルアーム１０４、１２４間を通過することを確保できる程度まで開けられている。即ち、開けられたメカニカルアーム１０４、１２４は、処理ステーション３１が上方に向いて通り抜くことを妨害しない位置にある。
【００８１】
図１０Ｅにおいて、モーター２４は、昇降ステーション２６を上昇するように推進し、昇降ステーション２６は、処理ステーション３１と共に上昇して開いたメカニカルアーム１０４、１２４を通り抜き、最後には、イジェクターピン２１により支持された半導体ワークピース４１に接触する。イジェクターピン２１は、処理ステーション３１の上昇過程中に、処理ステーション内に設けられたイジェクターピンガイドホール内に自動的に引き込まれ、メカニカルアーム１０４、１２４は、処理ステーション３１の両側に位置し、その時の処理ステーション３１は、第二位置にあり、ローディング過程は、完了する。ローディング後の半導体ワークピース４１は、処理ステーション３１上で処理される。
【００８２】
図１０Ａ乃至図１０Ｅの実施例において、複数のイジェクターピン２１は、一つの昇降ステーション２２を共用し、複数の処理ステーション３１は、一つの昇降ステーション２６を共用しており、このような設置は、イジェクターピン又は処理ステーションの上下昇降の一致性が保持できる。勿論、イジェクターピンごとに一つの昇降ステーションを設け、処理ステーションごとに一つの昇降ステーションを設けてもよく、このような二種類の方案は、いずれも本発明の考案に応用されることができる。
【００８３】
以上のように、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置では、半導体ワークピースをローディングする場合、半導体ワークピース４１を交換ステーションのメカニカルアーム１０４、１２４に放置した後、半導体ワークピース４１は常に元の場所にそのまま停留する。即ち、図１０Ｂ乃至図１０Ｃにおいて、半導体ワークピース４１は、そのままメカニカルアーム１０４、１２４に動かずに停止し、図１０Ｄ乃至図１０Ｅにおいて、半導体ワークピース４１は、依然としてイジェクターピン２１にそのまま動ずに保持され、処理ステーション３１が上昇することで、半導体ワークピース４１が処理ステーション３１上に落下する。このようなローディング動作は、従来技術における半導体ワークピースが上下昇降することによる不都合を回避できる。
【００８４】
以上の実施例では、四つの処理ステーションを有する処理チャンバーのみについて説明したが、ｎ(ｎは１以上の整数である)個の処理ステーション、例えば１個、２個、３個などの複数の処理ステーションを有する処理チャンバーの場合には、半導体ワークピース処理システムは、前記例に基づいて簡単にそのローディング・アンローディング方法を類推することができる。
【００８５】
図１１は、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いて半導体ワークピースをローディングするフローチャットである。ｎ(ｎは１以上の整数である)個の処理ステーションと、処理ステーションの上方に位置しかつｎ対の開閉可能なメカニカルアームを有する半導体ワークピース交換ステーションとを備える半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いて半導体ワークピースをローディングする方法では、ステップ５０１からステップ５０８まで順次に行う。まず、ステップ５０１において、半導体ワークピース交換ステーションが回転して、半導体ワークピース交換ステーションにおいてｎ対の閉じたメカニカルアームを対応するｎ個の処理ステーションの真上に位置させる。ここで、ｎは１以上の整数である。そして、ステップ５０２において、ロボット移載アームが半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して一枚の未処理の半導体ワークピースを半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向する一対のメカニカルアームに放置する。続いて、ステップ５０３において、半導体ワークピース交換ステーションがｎ分の一周回転する。更に、ステップ５０４において、ロボット移載アームが次の一枚の未処理の半導体ワークピースを、半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向する次の一対の閉じたメカニカルアームに放置する。そして、ステップ５０５において、処理チャンバー中に半導体ワークピースがいっぱいになっているのかを判断し、いっぱいになっていない場合には、ステップ５０３に戻り、いっぱいになっている場合には、ステップ５０６を行う。ステップ５０６において、イジェクターピンは、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置から、イジェクターピンの頭部が半導体ワークピースの底面に接触する第四位置までに上昇し、第三位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容されており、第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通して、メカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げる。更に、ステップ５０７において、交換ステーション上のメカニカルアームを開いて、交換ステーションを鉛直に通過させるようにする。最後に、ステップ５０８において、処理ステーションが、第一位置から半導体ワークピースの底面に接触する第二位置に上昇し、ローディング処理が完了する。
【００８６】
以下、図１２Ａ〜１２Ｄ及び図１３を参照して、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置のアンローディング方法について詳しく説明する。
【００８７】
図１２Ａ〜１２Ｄは、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置が半導体ワークピースをアンローディングする過程の交換ステーション、イジェクターピン、及び処理ステーションの互いの位置関係を示す図である。半導体ワークピースローディング・アンローディング装置がアンローディングを開始しようとする初期状態と、前述したローディング処理の完了した時の状態とは、同じである。図１０Ｅは、半導体ワークピースローディング・アンローディング装置がアンローディングを開始しようとする初期状態であり、そのとき、処理ステーション３１が半導体ワークピース４１の底面に当接し、イジェクターピン２１が処理ステーション３１内のイジェクターピンガイドホールに引き込まれ、メカニカルアーム１０４、１２４が開いている。図１２Ａは、アンローディングの第一ステップであり、モーター２４が昇降ステーション２６を下降するように推進し、昇降ステーション２６が処理ステーション３１を半導体ワークピース４１の底面に接触する第二位置から下降し始めるように推進し、メカニカルアーム１０４、１２４を通過した後第一位置に戻り、イジェクターピン２１がそのまま動かずに、半導体ワークピース４１を支持している。図１２Ｂにおいて、メカニカルアーム１０４、１２４は、処理ステーション３１の真上の位置に引き込まれている。図１２Ｃにおいて、モーター２３は、イジェクターピン昇降ステーション２２を下降するように推進し、イジェクターピン昇降ステーション２２がイジェクターピン２１を下降するように推進し、半導体ワークピース４１がイジェクターピン２１と伴って自動的にメカニカルアーム１０４、１２４に落下し、メカニカルアーム１０４、１２４が半導体ワークピース４１を押し上げ、イジェクターピン２１が半導体ワークピース４１を押し上げた第四位置から第三位置に戻る。図１２Ｄにおいて、ロボット移載アーム５１が、半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１から、順次に半導体ワークピース４１を取り出し、一枚の半導体ワークピース４１を取り出すごとに、交換ステーションが１／ｎ周回転して、半導体ワークピースを有する他の一対のメカニカルアームが半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向するようにし、更に一枚の半導体ワークピース４１を取り出し、前記のステップをアンローディング過程が終了するまで繰り返す。
【００８８】
図１３は、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置が半導体ワークピースをアンローディングする時のフローチャットである。半導体ワークピースローディング・アンローディング装置を用いて半導体ワークピースをアンローディングする方法では、ステップ６０１からステップ６０７まで順次に行う。まず、ステップ６０１において、ｎ個の処理ステーションが半導体ワークピースの底面に接触する第二位置から第一位置に下降する。ここで、ｎは１以上の整数である。そして、ステップ６０２において、半導体ワークピース交換ステーション上のｎ対のメカニカルアームが閉じる。そして、ステップ６０３において、イジェクターピンが、イジェクターピンの頭部が半導体ワークピースの底面に接触する第四位置から、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置に下降して、半導体ワークピースをメカニカルアームに落下させるようにする。更に、ステップ６０４において、ロボットが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介してメカニカルアームから一枚の半導体ワークピースを取り出す。更にステップ６０５において、半導体ワークピース交換ステーションがｎ分の一周回転する。更にステップ６０６において、ロボットが、半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して次の一対のメカニカルアームから他の一枚の半導体ワークピースを取り出す。続いてステップ６０７において、処理チャンバー中の半導体ワークピースがすべて取り出されたかを判断し、全部取り出されなかった場合には、ステップ６０５に戻り、全部取り出された場合には、半導体ワークピースのアンローディング過程を完了する。
【００８９】
以上の説明から分かるように、本発明の考案は、前記の実施例のみに適用することではなく、更に広い実施形態に用いることができる。例えば、半導体ワークピースローディング・アンローディング装置は、複数の処理チャンバーに限定されることがなく、一つの処理チャンバーにしてもよく、処理チャンバーには、複数の半導体ワークピースローディング・アンローディング口があってもよく、交換ステーションのメカニカルアームは、他の各種の形態に設けられてもよく、ローディング及びアンローディングする際の機能を保証できればよい。
【００９０】
なお、本発明における半導体ワークピースローディング・アンローディング装置は、半導体ワークピースの交換に適用してもよく、即ち、ロボット移載アームにより処理チャンバーから一枚の処理済みの半導体ワークピースを取り出して、一枚の未処理の半導体ワークピースを送入し、この未処理の半導体ワークピースが処理チャンバーにある既存の他の半導体ワークピースと共に加工処理させるようにする。半導体ワークピースの交換方法は、以下のステップを有する。即ち：
まず、交換すべき半導体ワークピースが放置されている処理ステーションを、処理済みの半導体ワークピースの底面に接触する第二位置から、交換ステーションの下方にある第一位置に下降させる。
【００９１】
次に、上記交換すべき半導体ワークピースがある処理ステーションの上方の交換ステーションの位置を調整する。ここで、メカニカルアームは、メカニカルアームを開くように位置を調整し、処理ステーションは、開いたメカニカルアームの間を通過する。当該処理ステーションは、第二位置から第一位置に下降する時に開いたメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、半導体ワークピースを押し上げており、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に戻る。
【００９２】
次に、イジェクターピンが、当該処理済みの半導体ワークピースに接触する第四位置からイジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置に下降する。ここで、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通して、メカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げ、当該イジェクターピンが第三位置に戻る場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される。
【００９３】
次に、交換ステーションを回転して、交換ステーションに当該処理済みの半導体ワークピースが放置されている一対のメカニカルアームを半導体ワークピースローディング・アンローディング口に対向させる。
【００９４】
そして、ロボット移載アームが、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口から一枚の当該処理済みの半導体ワークピースを取り出す。
【００９５】
次に、ロボット移載アームが、当該半導体ワークピースローディング・アンローディング口を介して、一枚の未処理の半導体ワークピースを送入する。
【００９６】
そして、交換ステーションに未処理の半導体ワークピースが放置されている一対のメカニカルアームが、交換すべき半導体ワークピースが放置されている処理ステーションの真上に戻る。
【００９７】
そして、イジェクターピンが、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容される第三位置から、イジェクターピンの頭部が未処理の半導体ワークピースに接触する第四位置までに上昇する。ここで、当該イジェクターピンが第三位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションのイジェクターピンガイドホールに収容されており、当該イジェクターピンが第四位置にある場合には、イジェクターピンの頭部が処理ステーションを貫通してメカニカルアームにより支持された半導体ワークピースを押し上げる。
【００９８】
そして、当該交換ステーションが再び位置を調整する。
【００９９】
最後に、当該処理ステーションが、交換ステーションの下方に位置する第一位置から、未処理の半導体ワークピースに接触する第二位置までに上昇する。
【０１００】
ここで、メカニカルアームは、メカニカルアームを開くように位置を調整し、処理ステーションは、開いているメカニカルアーム間を通過する。当該処理ステーションは、第一位置から第二位置まで上昇する時に、開いているメカニカルアームを通過し、当該処理ステーションが第一位置にある場合には、処理ステーションが交換ステーションの下方に位置し、当該処理ステーションが第二位置にある場合には、処理ステーションが半導体ワークピースを押し上げる。
【０１０１】
以上のような半導体ワークピースの交換方法において、交換ステーションのすべてのｎ対のメカニカルアームは、同時に動作するものであってもよいが、交換すべき半導体ワークピースが放置されている処理ステーション及びその中に設けられたイジェクターピンがメカニカルアームに合わせて動作すれば、交換動作を完了することができる。説明する必要があるのは、本発明の発明考案を用いて半導体ワークピースを交換する場合には、交換すべき半導体ワークピースが対応する処理ステーション、当該処理ステーションのイジェクターピン、及び交換ステーションに当該当交換すべき半導体ワークピースが放置されている一対のメカニカルアームのみを動作させるようにしてもよい。この目的を達成するため、交換ステーションのメカニカルアームの制御対策を調整すればよい。従って、交換ステーションのある一対のメカニカルアームの開閉を単独に制御することができる。このような半導体ワークピースの交換方法において、交換すべき半導体ワークピースが放置されている処理ステーションだけを単独に昇降させ、半導体ワークピースの交換動作に参加させ、他の処理ステーションをそのまま動かないようにすることもできる。このような場合、交換すべき半導体ワークピースが放置されている処理ステーションは、その独自の昇降ステーションによって昇降が制御される。
【０１０２】
勿論、本発明の半導体ワークピースの交換方法は、処理チャンバー内の交換ステーションのすべてのメカニカルアーム、及びすべての処理ステーションが同時に合わせて動作する場合に応用することができる。このような実施形態では、まずイジェクターピン及び処理ステーションの動作により、処理チャンバー内のすべての交換すべき半導体ワークピースを、交換ステーションのメカニカルアームにローディングし、更に、交換ステーションを回転することにより、交換すべき半導体ワークピースが放置されているメカニカルアームをローディング・アンローディング口に対向させ、ローディング・アンローディング口を介して新たな半導体ワークピースで処理済みの半導体ワークピースを置き換え、更に、イジェクターピン及び処理ステーションの動作により、すべての半導体ワークピースをメカニカルアームから処理ステーションにアンローディングし、次の半導体工程処理を待つようにする。
【０１０３】
前記の実施例の説明から分かるように、本発明が従来技術より優れている点は、チャンバー内において上下昇降可能である処理ステーションを提供したことであり、処理ステーションが上方又は下方に昇降することにより、処理ステーション内のイジェクターピンの動作に合わせることができ、半導体ワークピースのローディング・アンローディング過程において、半導体ワークピースがイジェクターピンと伴って上下昇降することがなく元の場所にそのまま停留することにより、半導体ワークピースを処理ステーション上で正確に位置決められることを確保できる。処理ステーションが上下昇降する際に交換ステーションのメカニカルアームの妨害を受けないように確保するため、本発明では、各種の交換ステーションのメカニカルアームの設計考案を提案しており、交換ステーションのメカニカルアームの位置を調整して、メカニカルアームを処理ステーションの真上に位置させ或いは処理ステーションの真上から離れさせることにより、処理ステーションが処理チャンバーにおいて上下昇降する際にメカニカルアームの妨害を受けないようにすることができれば、本発明の実施例に適用することができ、そして、本発明の発明考案を離脱しない範囲内での実施又は変形、及び各種の同一の変形又は置換は、いずれも本発明の掲示及び保護範囲内に含まれる。
【０１０４】
図１４は、本発明における第三種類の交換ステーションの立体分解図である。図１４に示す交換ステーション１０’と前記の図６及び図８に示す交換ステーションとの実施形態の明らかな異なる点は、図１４に示す交換ステーション１０’に設けられているメカニカルアーム４０’に対して最適化・簡略化設計を行ったことにある。交換ステーション１０’の各側に、ただ一つのメカニカルアーム４０’を連接し、すべてのメカニカルアーム４０’が同一の平面にある。半導体ワークピースを安定に放置するため、各メカニカルアーム４０’には、半導体ワークピースを安定に放置する各種の設計がなされている。即ち：図に示す一種の好適な実施形態では、メカニカルアーム４０’上に切り欠き１１１’付きの三つの凸柱１０９’が設けられており、半導体ワークピースを各メカニカルアーム４０’の三つの切り欠き１１１’中に放置することにより、交換ステーション１０’が回転する際に、半導体ワークピースが水平方向において位置ずれが生じないように確保することができる。図６のような実施形態では、伝動軸１４’に取付穴１４５’を有し、交換ステーション１０’のベース１０１’に取付穴１２５’を有し、連接ボルト(図示せず)により伝動軸１４’の取付穴１４５’をベース１０１’の取付穴１２５’に連接させる。
【０１０５】
図１５Ａ及び１５Ｂは、本発明における第三種類の交換ステーションの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【０１０６】
図１５Ａは、本発明における交換ステーション１０’のメカニカルアーム４０’が処理ステーション３１の真上に位置する静止状態を示す図であり、この状態は、前記実施例の図９Ｂに示す状態とほぼ同じであるが、図１５中の実施例のメカニカルアーム４０’は、単独のメカニカルアームであり、図９Ｂのメカニカルアームは、一対のメカニカルアーム４０、４２である。単独のメカニカルアーム４０’を設けて呈する形状により、メカニカルアーム４０’の下方にあるイジェクターピンガイドホール３３内のイジェクターピン(図示せず)が、メカニカルアーム４０’の妨害を受けず、メカニカルアーム４０’を自由に貫通することができる。このような状態において、前記の図９Ｂに示すローディング方法と同様に、半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１を介して一枚の半導体ワークピースを半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向する処理ステーション３１上方のメカニカルアーム４０’に放置させるごとに、交換ステーション１０’が更に１／４周回転して、次の一対のメカニカルアーム４０’を半導体ワークピースローディング・アンローディング口６１に対向させ、再び一枚の半導体ワークピースを置き入れる。すべてのメカニカルアーム４０’に半導体ワークピースがローディングされるまで、前記の過程を繰り返す。
【０１０７】
続いて、更に、イジェクターピンガイドホール３３内のイジェクターピン(不図なし)及び処理ステーション３１の動作に合わせることにより、各メカニカルアーム４０’にローディングされている半導体ワークピースを処理ステーション３１に置き入れる。ローディング方法は、図１１のステップ５０７と若干異なっている以外、図１１に開示された方法と同じである。図１１のステップ５０７は、メカニカルアーム４０、４２を処理ステーション３１の真上から離すことを目的とし、そのため、一対のメカニカルアーム４０、４２を開ければ、この目的を実現できる。本実施例において、メカニカルアーム４０’を図１５Ａの位置から図１５Ｂの位置に回転調整すれば、即ち、メカニカルアームを処理ステーションの真上にある位置から隣接する二つの処理ステーションの間にある間隔に移動させ、処理ステーションの昇降を妨害しなければ、この目的を実現できる。
【０１０８】
図１５Ｂは、交換ステーション１０’のメカニカルアーム４０’が処理ステーション３１の真上から完全に移動した状態を示す図であり、メカニカルアーム４０’は、隣接する二つの処理ステーション３１間の間隔に位置して、処理ステーション３１の昇降を妨害しない。そのため、処理ステーション３１は、メカニカルアーム４０’の妨害を受けず、鉛直方向に自由に昇降することができ、これにより、処理ステーションの昇降とイジェクターピンの動作に合わせ、半導体ワークピースのローディング・アンローディング又は交換を実現できる。この実施例のローディング・アンローディング又は交換の方法は、前記の実施例の考案とほぼ同じであるため、ここでは、詳しく説明しない。
【０１０９】
本発明は、交換ステーション１０’の設計及び制御により、交換ステーション１０’の若干のメカニカルアーム４０’においていずれの一つのメカニカルアーム４０’だけを単独で動作(即ち、処理ステーションの直上から離れ、又は処理ステーションの直上に戻る)させ、他のメカニカルアーム４０’をそのまま動かないようにしてもよい。好ましくは、交換ステーション１０’上の交換すべき半導体ワークピースが放置されている処理ステーションに接近している一つのメカニカルアーム４０’、或いは前記の実施例の一対のメカニカルアーム４０、４２だけを単独に動作させる。このようなメカニカルアームの調整方案は、半導体ワークピースの交換過程(処理チャンバーから一枚の処理済みの半導体ワークピースを取り出し、一枚の未処理の半導体ワークピースを送入する場合に用いられる)に対して特に便利である。図１５Ｂにおいて、図中の符号３１が示す処理ステーション３１にある一枚の処理済みの半導体ワークピースを交換する必要があると想定する場合、その付近の一つのメカニカルアーム４０’の位置のみを調整し、他のメカニカルアーム４０’をそのまま動かない状態を保持することにより、当該処理ステーション３１の処理済みの半導体ワークピースを処理ステーション３１の付近のメカニカルアーム４０’にローディングした後、交換ステーション１０’を更に回転させ、当該メカニカルアーム４０’をローディング・アンローディング口６１に対向する位置まで回転させて、当該処理済みの半導体ワークピースを取り出し、一枚の新たな未処理の半導体ワークピースを置き入れ、その後、交換ステーション１０’を更に回転させて処理ステーション３１の元の位置に戻させる。この交換過程において、四つの処理ステーションのうち、昇降動作に用いられるのは、一つの処理ステーション(即ち、交換する半導体ワークピースが放置されている処理ステーション３１)のみであり、これにより、半導体ワークピースの交換に合わせるようにする。他の処理ステーションは、そのまま動かない状態を保持してもよい。従って、より便利に半導体ワークピースの交換動作を完了することができる。
【０１１０】
前記の交換ステーション１０’の回転方向は、時計回りの方向であってもよく、反時計回りの方向であってもよく、実際の操作に応じて選択すればよい。
【０１１１】
本発明では、三種類異なる交換ステーションを公開しており、各種類の交換ステーション上にあるメカニカルアームは、セラミックス、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮから選ばれる一種類又は多種類の材料により製造されたものである。前記材料により製造されるメカニカルアームは、耐高温であり、かつ化学的に洗浄する際にとても便利である。
【０１１２】
本発明により公開された半導体ワークピースローディング・アンローディング装置及びその装置を用いて半導体ワークピースをローディング・アンローディングする方法では、処理ステーションを上昇させて半導体ワークピースを押し上げる手段を用い、半導体ワークピースローディング・アンローディング過程において、半導体ワークピースがイジェクターピンと伴って上下に昇降することがなく、元の場所にそのまま停留するように保持することができ、ことにより、半導体ワークピースを処理ステーションに正確に位置決めさせ、イジェクターピンの昇降によって半導体ワークピースの位置ずれが生じる問題が回避し、半導体ワークピースの高速ローディング・アンローディングを実現できる。
【０１１３】
以上説明したのは、本発明によるいくつかの好適な実施例であり、これによって本発明の範囲を制限するものではない。本発明の装置に対して、本技術分野内で周知の部品を用いて置き換え、組み合わせ、分立を行う場合、及び本発明の実施方法に対して、本技術分野内で周知の均等変更又は置換えを行う場合、いずれも本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１Ａ】従来技術の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置により半導体工程ワークをアンローディング及びローディングする方法を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置により半導体工程ワークをアンローディング及びローディングする方法を示す図である。
【図２】従来技術の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置の構成を示す図である。
【図３】従来技術の他の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置の平面図である。
【図５】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置の一部断面図である。
【図６】本発明の第一種類の交換ステージの分解立体図である。
【図７】本発明の第一種類の交換ステージの断面図である。
【図８】本発明の第二種類の交換ステージの分解立体図である。
【図９Ａ】本発明の交換ステージの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の交換ステージの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の交換ステージの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１０Ｅ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１１】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをローディングする際のフローチャットである。
【図１２Ａ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをアンローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをアンローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをアンローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１２Ｄ】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをアンローディングする過程中の交換ステージ、イジェクターピン、及び処理ステージの互いの位置関係を示す図である。
【図１３】本発明の半導体工程ワークローディング・アンローディング装置が半導体工程ワークをアンローディングする際のフローチャットである。
【図１４】本発明の第三種類の交換ステージの分解立体図である。
【図１５Ａ】本発明の第三種類の交換ステージの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明の第三種類の交換ステージの処理チャンバー内での動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０   交換ステーション
１０’   交換ステーション
１１   第一交換ステーション
１３   気動ロッド
１４   伝動軸
１４’   伝動軸
２０   中心軸
２１   イジェクターピン
２２   昇降ステーション
２３   モーター
２４   モーター
２６   昇降ステーション
２９   イジェクターピン連接リング 
３１   処理ステーション
３２   回転軸
３３   イジェクターピンガイドホール
４０   メカニカルアーム
４０’   メカニカルアーム
４１   半導体ワークピース
４２   メカニカルアーム
５１   ロボット移載アーム
６０   処理チャンバー
６１   ローディング・アンローディング口
８０   交換ステーション
１０１   第一ベース
１０１’   ベース
１０２   延伸部
１０３   連接部
１０４   収容部
１０５   取付穴
１０６   取付穴
１０７   連接ボルト
１０８   窪み部
１０９   凹溝
１０９’   凸柱
１１１’   切り欠き
１２１   第二ベース
１２２   延伸部
１２３   連接部
１２４   収容部
１２５   取付穴
１２５’   取付穴
１２６   取付穴
１２７   連接ボルト
１２８   窪み部
１２９   凹溝
１３５   取付穴
１３７   連接ボルト
１４５   取付穴
１４５’   取付穴
１４７   連接ボルト
８０１   ベース
８０２   メカニカルアーム
８０９   凹溝
８２５   取付穴
９０２   処理チャンバー
９０４   交換ステーション
９０６   処理チャンバーキャップ
９１０   ローディング・アンローディング口
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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