(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハをバッチローディングするシステムと組合せて使用される伝達受け渡しアセンブリであって、
前記システムは、
実質的にパーティクルの無い環境において、間隔を置いて積み重ねた複数の半導体ウエハを支えつつ搬送する可搬型キャリアと、
実質的にパーティクルの無い環境を有するロードロック室を画定するロードロックと、
前記ロードロックと前記キャリアの間に設けられ、前記ロードロック室および前記キャリアの内部を周囲環境から密閉して分離する分離ハウジングと、からなり、
前記ロードロックは前記ロードロック室に通じたロードロックポートを有し、
前記可搬型キャリアは、自身の内部へのアクセスを可能にするキャリアポートを有し、
前記アセンブリは、
前記キャリアに設けられ、前記キャリアポートを覆い前記周囲環境から前記キャリアの内部を密閉するキャリア閉位置と前記キャリアポートと間隔を置いたキャリア開位置との間を動き得るキャリアドアと、
前記ロードロックに設けられ、前記ロードロックポートを覆い前記周囲環境から前記ロードロック室を密閉するロードロック閉位置と前記ロードロックポートと間隔を置いたロードロック開位置との間を動き得るロードロックドアと、
前記ロードロックドアに設けられ、前記キャリア閉位置と前記キャリア開位置の間で前記キャリアドアを動かすキャリアドア駆動機構と、を含み、
前記分離ハウジングは前側の窓と後側の窓を有し、前記後側の窓は前記ロードロックポートと間隔を置いて整列しており、
前記分離ハウジングは、前記キャリアポートが前記前側の窓に接近するよう前記キャリアを支持する台を有し、前記半導体ウエハは前記キャリアから前記前側の窓を通って前記分離ハウジングに入ることができ、且つ、前記半導体ウエハは前記後側の窓から前記ロードロックに入ることができ、
前記アセンブリはさらに、
前記キャリアが前記台に支持されたときに前記分離ハウジングと前記キャリアの間に位置し、前記周囲環境から前記キャリアの内部及び前記分離ハウジングの内部をシールするシール手段を含み、
前記ロードロックドアが前記ロードロック閉位置からロードロック開位置へ動く方向は、前記半導体ウエハが前記キャリアから前記分離ハウジングを通って前記ロードロックに移動する方向と直交していることを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアセンブリであって、前記キャリアドア駆動機構が、
前記キャリアドアに係合可能であり、前記キャリアドアから離れ前記ロードロックドアに隣接した第１の位置と、前記キャリアドアに隣接し前記ロードロックドアから離れた第２の位置との間を動くことができる結合手段と、
前記ロードロックドアに設けられ、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記結合手段を動かす第１アクチュエータと、を有し、
前記結合手段は、前記結合手段が前記第２の位置にあるとき、前記キャリアドアに係合しない非グリップ位置と前記キャリアドアに係合するグリップ位置との間を動くことができるグリップ部材を有し、
前記キャリアドア駆動機構はさらに、前記非グリップ位置と前記グリップ位置との間で前記グリップ部材を動かす第２アクチュエータを有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載のアセンブリであって、前記キャリアドアが周辺リムを有し、
前記第１アクチュエータが前記第１および第２の位置の間で前記結合手段を動かす駆動ロッドを有し、
前記結合手段が前記駆動ロッドに取り付けられた結合器枠を有し、
前記グリップ部材が対向配置されたグリップロッドを有し、当該グリップロッドは前記結合器枠により軸方向に整列するように保持され、且つ、前記非グリップ位置と前記グリップ位置との間で動くように導かれ、前記グリップ部材のそれぞれが端部に横方向グリップフィンガーを有し、
前記グリップフィンガーがグリップ位置にあるとき前記グリップフィンガーは前記周辺リムと係合することを特徴とするアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記ロードロック閉位置と前記ロードロック開位置の間で前記ロードロックドアを動かすロードロックドア駆動機構を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項５】
請求項３に記載のアセンブリであって、
前記ロードロックドアを前記ロードロック閉位置と前記ロードロック開位置との間で動かすロードロックドア駆動機構を有し、
前記ロードロックドアが前記ロードロック開位置へ動く際に、前記ロードロックドア駆動機構は前記ロードロックドアと一体的に前記結合手段および前記キャリアドアを動かすことを特徴とするアセンブリ。
【請求項６】
請求項２に記載のアセンブリであって、
前記キャリアドアがグリップ溝を有し、
前記第１アクチュエータが前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記結合手段を動かす駆動ロッドを有し、
前記結合手段がドアグリップ板とドアグリップ棒とを有し、
前記ドアグリップ板は前記駆動ロッドに取り付けられ、前記結合手段が前記第２の位置にあるときに前記分離ハウジングの前側の窓に嵌合し、
前記ドアグリップ棒は前記第２アクチュエータに取り付けられ、前記キャリアドア内の前記グリップ溝に係合するグリップ位置と、係合が外れる解放位置との間を動き、末端に一対の曲がりフィンガーを有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項７】
請求項６に記載のアセンブリであって、
前記キャリアドア上に、前記キャリアと係合して前記キャリアドアを前記キャリアに固定するラッチ手段を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項８】
請求項７に記載のアセンブリであって、
前記キャリアが前記キャリアポート内にラッチ凹部を有し、
前記ラッチ手段が、
前記キャリアドアにピボット状に取り付けられ、前記ラッチ凹部に係合するラッチ位置と前記ラッチ凹部から外れた非ラッチ位置との間で動くラッチと、
前記ラッチにピボット状に接続され、前記キャリアドア内に第１端部を有し、前記第１端部の反対側に第２曲がり端部を有し、前記曲がり端部が前記一対の曲がりフィンガーの間に係合し前記ドアグリップ棒と係合する保持ピンと、
前記ラッチを前記ラッチ位置に押し付ける弾性手段と、からなり
前記一対の曲がりフィンガーを前記グリップ溝に係合させる前記グリップ位置に動かす前記ドアグリップ棒の動きによって、同時に前記ラッチを前記ラッチ凹部から外れた前記非ラッチ位置に動かすことを特徴とするアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の属する技術分野
本発明はパーティクル汚染を低減する標準化された機構インターフェースに関し、特に半導体処理装置の密閉コンテナを用いてパーティクル（粒子）汚染を防ぐ装置に関する。さらに本発明は特に、クラスター装置などの処理設備に移送時に待機する環境制御ができるロードロック室と、搬送コンテナまたはキャリアとの間で半導体ウエハを効率的に移送するシステムに関する。本発明によって製造プロセスのスループットを大きく改善できる。
本発明の開示するところにおいて、「ウエハ」の語は一貫してシリコンウエハや平面ガラスパネルなどの平面基板をいう場合に用いているが、全ての基板に当てはまる広い意味を意図している。通常、そのような基板は円形で、直径２００ｍｍ、厚さ約０．７６０ｍｍであるが、最近同じ厚さで直径は３００ｍｍに進展している。
２．従来の技術
ＶＬＳＩ回路の製造にとって微粒子汚染の制御はコスト、高収率、高収益の点で肝要である。一層小さなラインアンドスペースの設計ルールが要求されてきており、パーティクル数の制御とさらに小さなパーティクルの除去がますます必要になっている。
汚染パーティクルはライン間に不完全なエッチングを生じさせ、不必要なブリッジを形成する場合がある。このような物理的な欠陥の他に、ゲート接合や誘電体の中にイオンやトラップ中心による電気的な欠陥を起こすパーティクル汚染がある。
パーティクル汚染の主な発生源は人、装置、化学薬品である。人の発生するパーティクルは環境を通じて、また物理的接触やウエハ表面へのマイグレーションによって移される。たとえば剥がれ落ちた皮膚は容易にイオン化され欠陥を生じるため、人はパーティクルの重大な発生源である。
近頃の処理装置は０．０１ミクロン以下から２００ミクロンの大きさまでのパーティクルに関係する。これらの大きさのパーティクルは半導体プロセスにおいて非常に損害を与える。今日の通常の半導体プロセスは１ミクロン以下の大きさを用いている。０．１ミクロン以上の大きさの汚染パーティクルは１ミクロンを用いる半導体装置に実際上支障となる。もちろん傾向としては半導体プロセスの大きさは一層小さくなっていく。
近年、フィルタやその他の技術によって「クリーンルーム」が確立され、０．０３ミクロン以上のパーティクルを除去する試みがなされてきた。しかしプロセス環境を改善する必要がある。従来の「クリーンルーム」は望むようなパーティクルの無い状態を維持できない。従来の「クリーンルーム」では０．０１ミクロン以下のパーティクルの無い状態を保つのは実際上不可能である。無塵衣はパーティクルの放出を低減させるけれども、完全にパーティクルを保持することはできない。完全な着衣をした作業者でも１分間に０．０２８ｍ3（１立方フィート）当たり６０００個のパーティクルを自身の近くに放出していることが知られている。
汚染パーティクルを制御する工業界の傾向は、ＨＥＰＡやＵＬＰＡ空気循環システムを備えた、より綿密な（しかも高価な）クリーンルームを建てることである。許容されるレベルの清浄度を得るためには、フィルタ効率は１分間９９．９９９％以上の完全な空気交換が要求される。
装置および化学薬品の中のパーティクルは「プロセス欠陥」と呼ばれる。プロセス欠陥を最小化するにはプロセス装置の製造者は発生したパーティクルがウエハに到達するのを防がなければならず、ガスや液体化学薬品の供給者はより清浄な製品を提供しなければならない。最も重要なのはウエハをプロセス装置に保存、輸送、移送する際にウエハをパーティクルから効果的に分離することである。
ウエハへのパーティクル量を大幅に減らしパーティクル汚染を低減するため標準機械インターフェース（SMIF:Standard Mechanical Interface）システムが考案され用いられている。ウエハの保存、輸送、プロセスの際に機械的にウエハ周囲のガス媒質（空気や窒素など）がウエハに対して本質的に静止するようにし、外部雰囲気からパーティクルがウエハ環境に即座に入り込まないようにすることでこの目的は達成される。
ＳＭＩＦのコンセプトは、パーティクルの無い静止した小体積で、パーティクルの内部発生源が無いことがウエハにとって最も清浄な環境であるということにある。
通常ＳＭＩＦシステムは、（1）保存・輸送用の最小体積の防塵箱またはキャリア、（2）解放棚のウエハカセットを用い、（3）箱またはキャリアの扉がプロセス装置のポートと一致するよう設計され、２つの扉を同時に開けることができ扉外部面のパーティクルが扉の間で捕獲される（「挟まれる」）ようになっている。
通常のＳＭＩＦシステムでは、箱またはキャリアはインターフェースポートと、箱の扉およびポートの扉を同時に開放するラッチ（掛け金）との場所に置かれる。機械的な昇降機が扉を下げ、カセットが天辺に乗る。マニピュレータがカセットを取り上げ装置のカセットポート／昇降機の上に置く。プロセスの後は逆の操作が行われる。
ＳＭＩＦシステムはクリーンルームの内外で用いる実験がされ、効果的であることが証明された。このＳＭＩＦではクリーンルーム内で解放カセットを扱う従来の方法に比べ十倍改善された。
ＳＭＩＦシステムを用いることによって、カセットによってウエハを離して保持し、多数のウエハを箱またはキャリアに入れて運ぶのが一般的になった。この技術では、カセットにウエハが載せられ、カセットは箱またはカセット内に輸送され、次に１枚ずつカセットから取り出されてクラスター装置の受け入れチャンバーまたは他のプロセス装置に配置される。最近、カセットは多数のウエハを同時に輸送できるさらに効率的でパーティクルの無いカセットに置き換わってきた。
前述の従来技術から本発明は理解され実行に移される。特に本発明は、クリーンルーム環境を維持し多数のウエハを同時に搬送し、一方で設備の棚卸し、すなわち初期コストを低減し、簡単・小型で、維持費用も少なく、またプロセスのスループットを向上させている。前述の多くはＳＭＩＦシステム、およびウエハを扱う環境の制御に関するものであったが、本発明のウエハが晒される環境など、材料を取り扱う局面について広く適用できる。
発明の概要
本発明は、複数のウエハを離して積層し、パーティクルの無い環境へ搬送する可搬型キャリアからロードロックに半導体ウエハをバッチでロードするためのシステムである。キャリアはパーティクルの無い環境を有するロードロック室に隣接して支持される。ロードロック室に関連する多段の端部作動器（エフェクタ）は複数の端部エフェクタの組を有し、各組はキャリア中の対応するウエハと整列するように配置され、ウエハを保持するようになっている。ウエハはグループとしてまとめて取り出せるようになっており、次の搬送のためロードロック室に保持され、隣の搬送室に一度に送られ、クラスタ装置のうちの特定の複数のプロセス装置に供給される。分離ハウジングまたは小囲いはロードロック室およびキャリア内部を周囲環境から密閉して分離する。キャリアからロードロック室へ複数のウエハを搬送した後で、キャリアおよびロードロック室は密閉されロードロック室と搬送室は排気される。端部エフェクタの組を動かすために様々な機構、すなわちキャリアおよびロードロック室への出し入れのための昇降機構、キャリアドアおよびロードロックドアを封止した閉位置と開位置、およびキャリアおよびロードロック室の間から離れた停止位置に動かすための機構などが備えられている。さらにキャリアドアおよびロードロックドアを封止した閉位置と開位置の間で個別に動かし、それらを一体としてキャリアおよびロードロック室の間から離れた停止位置に動かすための機構などが備えられている。
本発明は基板キャリアの清浄環境を維持しつつウエハキャリアをロードロックに送るインターフェースを提供する。本発明はプロセスステップの実行時に外部環境から保護しつつプロセスのスループットを最大化する効率的で、迅速な動作、統一された設計を提供する。
ロードロックアームがロードロック内に、本来的には構造に制約のない、カセットとして働くバッチ端部エフェクタを有しているのでウエハの搬送に昇降機を必要としない。カセットからのガス汚染（通常、ガス放出する重合体）も除去されておりウエハプロセスの質を改善している。またアームアセンブリには主にガス放出が最小な金属を用いており短時間で向上した真空度に達する。
本発明では不必要なカセットおよびその在庫を必要としない統一されたキャリアとカセットの構造が得られる。カセットをＳＭＩＦボックスから降ろしロードロックに搬送する従来のＳＭＩＦローダーのように、ウエハを空気中で搬送しパーティクル汚染に晒すような危険を除去している。本発明の例では、ウエハをバッチ構成でロードしているため間接的な時間を減少でき、高いスループットを得ている。
さらに本発明の特長、利点、恩恵は下記の説明および図面によってより明確となるであろう。前述の概略および下記の詳細説明は例示的、説明的なものであって本発明を制限するものではない。詳細な説明と共に、本発明の一実施例を説明し本発明の一部を構成する添付図面は本発明の原理を一般的に説明するのに役立つ。同様に本開示を通して数字は同様な部品を意味している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるウエハプロセスシステムを、搬送室からカバーを取り除いた状態を示す模式的上面図である。
図２は、図１に示すある一定の部分を詳細に示し、明確さのために部品の一部を断面で示した側方立面図である。
図３は、模式的な詳細側方立面図であり、明確さのためある部品は断面で、または割愛され、図２のある部品を詳細に説明し、キャリアドアは閉位置にあることを示している。
図３Ａは、図３の微小部分を詳細に説明する断面図である。
図４は、キャリアドアが開位置にあるときの、図２の一部を示す模式的な側方立面図である。
図５は、明確さのためある部品は断面で示し、図３の部品を詳細に説明する透視図である。
図６は、図２の一部を詳細に示す側方立面図である。
図７は、図４の線７−７に沿った断面図である。
図８，９，１０および１１は部品の連続的な相対位置を説明する図４に類似の模式的な側方立面図である。
図１２は、図２の部品をより詳細に説明する詳細な透視図である。
図１３は、本発明の他の実施例を示す拡大断面の詳細な上平面図である。
図１４は、図１３の他の位置における部品をより詳細に説明する、さらに詳細な上平面図である。
図１５は、図１４の詳細な透視図であり、ある部分を切り取った断面を示す。
発明の詳細な説明
図面を参照すると、まず図１はウエハや平面パネルなどのシリコン平面基板を処理するプロセスシステム２０を示している。前述のように本開示を通して「ウエハ」という語はこのような基板について用いているが、全ての基板に当てはまる広い意味を意図している。本発明は特に、より新しい基板を処理するのに有益である。
プロセスシステム２０は処理しようとするウエハを最初に受け取るロードロック２２と、鏡面プラズマエッチングなどのウエハ表面処理を施す複数の単一ウエハプロセス装置２４を有する。プロセス装置２４は一点鎖線２６で示すように、通常閉じた軌跡の周りに配置される。プロセスの前後でロードロック２２とプロセス装置の間でウエハを移送するため、搬送室２８はロードロック２２とプロセス装置２４の同一中心に配置されている。プロセス装置２４と搬送室２８の境界部およびロードロック２２と搬送室２８の境界部に複数の分離バルブ３０が個別に備えられている。
前述のように今では運搬可能なＳＭＩＦ箱またはコンテナ、ここでは「キャリア」と呼ぶ、が半導体ウエハなどを清浄に保つために用いられることが知られている。ウエハはプロセスシステム２０から出し入れし、キャリア内には実質的にパーティクルが無いように保つことによってウエハは清浄に保たれる。カセットによってウエハを離して保持し、多数のウエハを箱またはキャリアに入れて運ぶのが一般的なことについては前述した。この技術では、カセットにウエハが載せられ、カセットは箱またはカセット内に搬送され、次に１枚ずつキャリア内のカセットから取り出されてロードロック２２に置かれるか、またはウエハを載せたカセットはキャリア、ＳＭＩＦ箱などとウエハ処理装置との間の小さな清浄環境部分に移送される。
本発明によれば、図２および図３に示すように変形可搬キャリア３２が実質的にパーティクルの無い環境で離れて置かれた複数のウエハ３４を保持し搬送するために備えられている。キャリア３２は、ウエハを通常垂直方向に離して、通常水平に保つため複数の棚部材の組３６を有する。
キャリア３２は、その内部４０に入れるようにキャリアポート３８を有している。キャリアのキャリアドア４２はキャリアポートに接した閉位置（図３）とキャリアポートから離れた開位置（図４）との間で動かすことができる。キャリアドア４２は一般に長方形のプレート４４を有し、周囲に広がる連続的なフランジ４６を有するように描かれている。キャリアドアが閉位置にあるときキャリアの内部４０を周囲環境から密閉するために、フランジ４６とキャリアポート３８との間に適当なシール４８が挿入されている。
フランジ４６からキャリア３２に向かって、少なくとも１対の対向したロック用タブ５０が伸びており、各ロック用タブはその中に穴５２を有している。ロック用タブ５０のそれぞれには、ロッキングピン５６を動作させるソレノイド状のロック用部材５４が付いている。特に図５を見ると、ロック用部材がキャリア３２に適切に取り付けられている。ロッキングピン５６が対応する穴５２とかみ合ったときキャリアドア４２はフランジ４６とキャリアポート３８に対ししっかり固定され、フランジとポートとの間のシール４８によってキャリア内部４０のパーティクルの無い状態が維持される。ロッキングピン５６が対応する穴５２から引き抜かれたときは、キャリアドア４２は下記に述べるようにキャリアから自由に取り外せる。
また本発明においては、周囲環境からキャリア３２の内部４０とロードロック２２を密閉分離するために、分離ハウジングあるいは小囲い（mini-environment）５８（特に図２参照）が備えられている。キャリアはある適当な方法で離れた所から運ばれ、小囲い５８の一部である台６０に載せられ、プロセスシステム２０から離れる方向に突き出る。台６０の上面６２には、キャリアの底から伸びた足部６６を受けるように複数の窪み６４が適当な間隔で形成されている。足部６６が完全に窪み６４にかみ合ったときキャリア３２の前面６８は小囲い５８の外部面７０に接近している。
小囲いには通常ロードロック２２と整合する、しかし離れて配置された窓７２を有し、キャリアが台６０に載せられたときにキャリアドア４２がその窓を通して小囲いの内部へ伸びるようになっている。キャリアが台に固定されたときにキャリアと小囲い５８の間には適当なシール７４が設けられ、キャリアポート３８と小囲いの窓７２を封じ、キャリア内部、小囲い内部およびロードロックを周囲環境から分離する。図３に示すようにキャリア３２が台６０上に置かれたとき、小囲い５８の外部面７０にピボット状に取り付けられた複数の留め金３００（図３Ａ）は、キャリアの外部周辺面に設けられた留め金凹部３０２と選択的にかみ合うように動作する。それぞれの場合で、留め金アクチュエータ３０４は凹部３０２とかみ合う部分から離れた一端で留め金３００にピボット状に取り付けられた作動ロッド３０６を引き伸ばしたり引っ込めたりする。信号によって留め金アクチュエータ３０４は留め金３００が実線で示す凹部３０２とかみ合った位置から破線で示す凹部からはずれた位置に動くよう作動する。キャリア３２の全ての留め金３００が実線の位置にあるとき、シール７４はキャリアと小囲いの間でしっかりと締め付けられている。
ロードロック２２は実質的にパーティクルの無い室７６を画定し、ロードロック室に通じたロードロックポート７８を有している。前述のようにロードロック２２はキャリア３２と搬送室２８の間に位置している。ロードロックドア８０は、ロードロックポート７８を覆って閉じる位置とそれから離れて開いた位置の間を移動できるようにロードロックに適切に取り付けられている。
ロードロック室７６内のロードロックアーム８２は、キャリア３２から離れた非作動位置（図２参照）とキャリア近傍にある作動位置（図３参照）との間を動くことができる。このロードロックアームおよびその動作機構は1995年7月6日に出願され出願番号第08/498,835号が付与されて本願出願人と同一人に譲渡された本願と同時係属中の「ロードロック用搬送アーム」（パーマン アンド グリーン（Perman and Green）事件番号第390-955938-NA号）と題する特許出願に開示の構成のものでもよい。ここに上記特許出願全体を参考文献として挙げる。
図３、図４に加え図６を参照すると、多段端部エフェクタ８４がロードロックアーム８２の上に取り付けられている。図６でよりはっきりとわかるように、多段端部エフェクタ８４は、ロードロックアーム８２に載せられ上方に、特にロードロックアームにピボット状に取り付けられた関節接合８８，９０の一方の延長接合８８から上方に突き出る搭載マニフォールド８６を有している。複数の垂直方向に間隔をおいて配置された端部エフェクタの組９２は搭載マニフォールドとの複合体であり、マニフォールドから外側にキャリアの方向に突き出て等間隔の平行平板の状態になる。
端部エフェクタの組９２の間隔は、この説明が進むにつれて明らかになる理由でウエハの厚さよりも実質的に広い。端部エフェクタの組９２はそれぞれ横方向に間隔をおいて配置された一対の端部エフェクタフィンガー９４（図７参照）を有しており、水平面にウエハを保持するのに適している。複数の端部エフェクタの組９２はそれぞれ搬送アームが作動位置にきたとき棚部材の組３６と、つまりキャリアに保持されているウエハ３４と一列になるようになっている。多段端部エフェクタ８４がキャリア３２に入るために、後述するような動きができるようにロードロックドア８０およびキャリアドア４２は開くことができ、図８に示すように離れた位置に動くことができなければならない。
したがってロードロックアーム８２が作動位置にあるとき多段端部エフェクタ８４は、ウエハから離れた引き込んだ位置からキャリア３２の内部４０へ、ロードロックポート７８およびキャリアポート３８を通って、ウエハを集合体として回収するように動くことができる。ロードロックアーム８２は多段端部エフェクタ８４を左へ（図９）動かし、端部エフェクタの組９２がそれぞれウエハ３４の下方でウエハとかみ合わないように動作する。多段端部エフェクタ８４が左方への動きの限界点に達したときロードロックアームは多段端部エフェクタ８４と共に十分な距離を上昇し、棚部材の組からウエハを集合体として持ち上げる。その後、上昇位置に保持したままでロードロックアーム８２が再度動作し、多段端部エフェクタ８４を右方にロードロック室７６内の引き込んだ位置まで、多段端部エフェクタ８４上にウエハ３４の一群を載せて移動する。図１１を参照のこと。
ロードロック室７６内の多段端部エフェクタ８４上にウエハ３４の一群が位置した後は、搬送室２８内の搬送アーム９６はウエハ３４を多段端部エフェクタから取り込み、複数のプロセス装置２４の特定の１つに供給するように動作する。
多段端部エフェクタ８４が上記で述べたように動作するためには、第１にキャリアドア４２およびロードロックドア８０の開きを調整しなければならない。この調整動作について以下に説明する。初めにキャリアドアが開けられ、次にロードロックドアが開けられ、その後両方のドアがキャリア内部とロードロック室の間の領域から離れた位置へ動く。
キャリアドアを動かす機構は、選択的にキャリアドア４２とかみ合い、キャリアドアから離れロードロックドア８０に隣接した第１の位置（図２）と、ロードロックドアに隣接したロードロックドアから離れた第２の位置（図３）との間を動かすことができる結合装置９８を有する。第１のアクチュエータ１００がロードロックドア上に取り付けられ、駆動ロッド１０２を介して結合装置９８が第１と第２の位置との間を動くように働く。結合装置９８は駆動ロッドに取り付けられたカプラ枠１０３、カプラ枠により支持され導かれる対向軸に配置された一対のグリップ部材１０４，１０６を有する。グリップ部材１０４，１０６はカプラ枠１０３により支持、導かれグリップ位置と非グリップ位置との間を動く、対向軸に配置されたグリップロッド１０８を有している。特にグリップ部材１０４，１０６は両端にグリップフィンガー１１０を有し、グリップ部材がグリップ位置にあるときグリップフィンガーはキャリアドア４２の周辺リム（縁）１１２とかみ合う。
このようにグリップフィンガーはキャリアドア４２とかみ合っていない非グリップ位置（図３）と周辺リム１１２とかみ合っているグリップ位置（図４）との間を動くことができる。このようなグリップ部材１０４，１０６によるキャリアドアのかみ合わせは結合装置９８が第１の位置にあるときのみ起きる。カプラ枠１０３上の第２のアクチュエータ１１４はグリップ部材１０４，１０６が適切な圧力のグリップロッド１０８を介してグリップ位置と非グリップ位置との間を動くように働く。
キャリアドア４２を開く一連の動作は、まず第１のアクチュエータ１００が、グリップフィンガー１１０が周辺リム１１２の面内に入るように結合装置９８をキャリアドアのごく近くまで左方に動かすことによって開始される。その後に第２のアクチュエータ１１４が、周辺リム１１２にグリップフィンガーがしっかりとかみ合うまでグリップ部材を放射状に動かし始める。その後再び第１のアクチュエータ１００は、結合装置を右方に動かし内側に向いたフランジ４６の端部１１６が、それまで周囲環境から密閉していたシール４８から外れるように動作する。駆動ロッド１０２によって、結合装置９８と、それと共にキャリアドア４２がロードロックドア８０に隣接した位置まで右方に動く。
ロードロックドア８０に隣接した位置にキャリアドア４２がある状態で、ロードロックドアの駆動機構１１８はロードロックドアと、それと共に結合装置９８とキャリアドア４２からなる部分を閉じた位置から開いた位置へ動かすよう動作する。閉じた位置ではロードロックドア８０は、外気からロードロック室７６を分離する適当なシール１２０に対ししっかりと押さえられている（図２、図１２を参照）。上記はたとえば、間隔をおいて、対向した、通常は垂直な案内溝１２１とロードロック２２，およびロードロックドア８０の反対側の面によって達成される。
ロードロックドアの駆動機構１１８は小囲い５８の底部１２４に取り付けられた駆動アクチュエータ１２２を有している。駆動アクチュエータ１２２は駆動アクチュエータ軸１２３と共に垂直に、キャリアとロードロック室７６の中間に配置され、ロードロックドア８０が上昇して閉じた位置と下降して開いた位置の間を動くようにロードロックドア８０に適切に取り付けられている。
駆動機構１１８がロードロックドア、結合装置９８、キャリアドア４２を図８に示すように全て下げた位置になるまで多段端部エフェクタ８４の動作は行われないことが理解されるであろう。
インデックス駆動機構１２６がロードロックアームを非作動位置（図１１）と作動位置（図１０）との間で動かすために設けられている。前述のようにロードロックアーム８２およびその動作機構、さらにインデックス駆動機構１２６は1996年12月31日発行の米国特許第5,588,789号に開示の構成のものでもよい。
インデックス駆動機構１２６は適当なインデックスアクチュエータ軸１３０を伸ばすことのできる種類のインデックスアクチュエータ１２８を有し、粗動時は長い距離を急速に動かし、微動時には増分ステップ動作ができるものであってもよい。このようにインデックスアクチュエータは１つの動作モードとして、全ての端部エフェクタの組９２がキャリア４２の内部４０の棚部材の組３６と一直線に整列された（aligned）作動位置（図８−１０）と、全ての端部エフェクタの組が棚部材の組と整列されていない非作動位置（図１１）との間でロードロックアームを動かす。前者ではクラッチ１３２はかみ合っており、後者では外れている。
アーム駆動機構１３４は、ロードロックアーム８２とそれと共に多段端部エフェクタ８４を引き込み位置と前進位置との間で動かす適当な回転アクチュエータを有する。アーム駆動機構１３４はさらに、かみ合わせのできるクラッチ要素１３２ａと１３２ｂを有し、これらはインデックス駆動機構がロードロックアームと多段端部エフェクタを作動位置に動かすときだけかみ合う。その時には前述のように端部エフェクタ８４をキャリアの内部に前進させることができる。
前述したように、搬送室２８の搬送アーム９６は多段端部エフェクタからウエハ３４を一度に取り込み複数のプロセス装置２４の特定の１つに供給するように動作する。インデックス駆動機構１２６は、特定の端部エフェクタの組９２と搬送室２８内の搬送アーム９６に付いているロボット端部エフェクタフィンガー１３８の高さを合わせるように増分モードで動作してもよい。このようにクラッチ要素１３２ａ、１３２ｂが外れて、搬送アクチュエータ１４０により駆動された搬送アーム９６は多段端部エフェクタ８４からウエハを一度に取り込み複数のプロセス装置２４の特定の１つに供給するように動作する。搬送アーム９６および関連する搬送アクチュエータ１４０はヘンドリクソン（Hendrickson）による米国特許第5,180,276号に開示の構成のものでもよい。ここに上記特許全体を参考文献として挙げる。
適当な分離バルブ３０が前述のようにロードロック室７６と搬送室２８の間に備えられている。分離バルブは、ウエハ３４を支えるロボット端部エフェクタフィンガーを通すには十分大きく、ロードロック室と搬送室の間の流体の往来を防ぎ、またある場合には許すような選択的な動作が可能である。加えて分離バルブがロードロック室と搬送室の間の流体の往来を許すような位置の時に周囲環境からロードロックと搬送室を分離するために、適当なシール１４２がロードロック２２と搬送室２８との間に挟まれている。
真空源１４４がロードロック室７６と搬送室２８を選択的に排気するために備えられている。導管１４６が真空源１４４とロードロック室の間に伸びており、導管１４６内の選択的動作が可能なバルブ１４８は、ロードロックドア８０が閉じているときに真空源とロードロック室をつなぎ、ロードロックドアが開いているときにロードロック室から真空源を切り離す。同様に導管１５０が真空源１４４と搬送室の間に伸びている。導管１５０内の選択的動作が可能なバルブ１５２は、搬送室が周囲環境から分離されているときに真空源と搬送室を相互接続している。
他の望ましいキャリアドア駆動機構の実施例１６０について図１３−１５を参照する。この場合ではキャリア１６２は、間隔を置いて通常積み重ねた複数のウエハ３４を保持し搬送する前述のキャリア３２と同様である。前と同じようにキャリア１６２はその内部１６６に入ることができるようにキャリアポート１６４を有している。また周囲環境からロードロック室とキャリアの内部を分離、密閉する小囲い１６８がある。さらにキャリア１６２は、周囲環境から内部１６６を密閉するためキャリアポート１６４に覆い被さる閉じた位置と、キャリアポートから離れた開いた位置との間で可動なキャリアドア１７０を有する。
ロードロックのロードロックドア１７２は前述のように、周囲環境からロードロック室を密閉するためロードロックポートに覆い被さる閉じた位置と、それから離れた開いた位置との間で動くことができる。キャリアドア駆動機構とその動作はまた、前述した通りである。
小囲い１６８は通常ロードロックポートと整列し離れて配置された窓を有し、キャリアポート１６４が小囲いの窓１７４と近接するようにキャリア１６２を支持する台６０を有する。適当なシール１７６が小囲いとキャリアの間に備えられ、キャリアが台に支持されキャリアポートと小囲いの窓を囲むときに周囲環境から小囲いの内部とロードロック室を分離する。
キャリアドア駆動機構１６０は、キャリアドア１７０と選択的にかみ合い、ロードロックドアに近くキャリアから離れた第１の位置（図１３の破線で示す）と、ロードロックドアから離れキャリアに近い第２の位置（図１３の実線で示す）との間を動く結合機構１７８を有する。第１のアクチュエータ１８０はロードロックドア１７２の上に取り付けられ、第１および第２の位置の間で結合機構１７８を動かす駆動ロッド１８２を有する。
キャリアドア１７０は１８４の所（図１４および図１５）で空洞になっており、その中にグリップ溝１８６を有する。結合機構１７８は駆動ロッド１８２に据え付けられ、結合機構が前述の第２の位置にあるときに小囲い１６８の窓１７４と係合する（窓１７４に収容される）ドアグリップ板１８８を有する。ドアグリップ板１８８に取り付けられたドアグリップ棒１９０は、キャリアドア１７０内のグリップ溝１８６を掴むようにかみ合うグリップ位置と、外れた解放位置との間を動く一対の曲がりフィンガー１９４をその末端に有している。
加えて、ラッチ機構１９６がキャリアドアに設けられ、キャリアと選択的にかみ合いキャリアドアをキャリアにしっかりと固定する。この目的のため、キャリア１６２はキャリアポート１６４内にラッチ凹部１９８（図１４）を有する。ラッチ凹部１９８と共に、ラッチ機構１９６はラッチ凹部とかみ合ったラッチ位置とラッチ凹部から外れた非ラッチ位置との間で動く、キャリアドア１７０に２０１の所でピボット状に取り付けられたラッチ２００を有する。保持ピン２０２は凹部１８４において第１端部２０４でラッチにピボット状に接続されており、第１端部の反対側に第２曲がり端部２０６を有する。曲がり端部２０６は一対の曲がりフィンガー１９４の間の溝２０８で受けられ、ドアグリップ棒１９０とかみ合うことができる。
圧縮バネ２１０は保持ピン２０２を取り囲み、凹部１８４内でラッチ２００をラッチ位置に押し付けている。バネはその左端（図１４および図１５に示す）に、キャリアドア１７０内で凹部１９８の対向する両壁から突き出た肩部２１２で止まっている。バネ２１０の右端は肩部２１２から適度な位置で保持ピン２０２に固定されたＣ型留め具２１４で押し付けられている。この構成によって保持ピンおよびその第２曲がり端部２０６は、図１３−１５に見られるように右方に押し付けられている。このようにバネ２１０はラッチ２００をラッチ凹部１９８とかみ合ったノーマリクローズ位置に保持するのに有効である。しかし、一対の曲がりフィンガー１９４をグリップ溝１８６を掴むようにかみ合うグリップ位置に動かすドアグリップ棒１９０の動きは同時にラッチをラッチ凹部から外れた位置に動かすのにも有効である。グリップ溝１８６とかみ合う曲がりフィンガー１９４を保持し、ラッチ２００を開位置に保持する（全て図１４に示されている）アクチュエータ１９２の連続的な動作で、キャリアドア１７０とドアグリップ板１８８は一体となり、アクチュエータ１８０によって図１３で破線で示す開位置へ動かすことができる。
本発明の望ましい実施態様について詳細に説明したが、当業者であれば本明細書および請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱せずに様々な変形が可能であることは理解できるであろう。
【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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