(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの処理装置とともに使用するためのバッファ装置であって、
各々が複数のウエハを保持する複数のウエハコンテナをロード及びアンロードするためのＩ／Ｏポートと、
前記ウエハコンテナを所定の数まで格納するための貯蔵構造体であって、前記ウエハコンテナを貯蔵するためのひとつ以上の棚を含み、前記棚の各々は前記ウエハコンテナをロード及びアンロードするための出っ張り位置と貯蔵位置との間を水平方向に移動可能であるところの貯蔵構造体と、
前記ウエハを前記ウエハコンテナ及び前記処理装置へまたそれらの間で移送する間に、少なくとも一つの前記ウエハコンテナを保持するためのコンテナポートと、
前記ウエハコンテナを前記Ｉ／Ｏポート、前記貯蔵構造体及び前記コンテナポートへまたそれらの間で移送するためのコンテナ移送機構と、
前記ウエハを前記コンテナポートでの前記ウエハコンテナ及び前記処理装置へまたそれらの間で移送するためのウエハ移送機構と、
を含み、
前記貯蔵構造体は前記ウエハ移送機構の真上に配置され、
前記コンテナ移送機構は前記Ｉ／Ｏポート、前記貯蔵構造体及び前記コンテナポートへまたそれらの間で前記ウエハコンテナを移送するよう２次元方向にのみ動くコンテナグリッパを含み、その結果、前記バッファ装置の寸法が小さくなる、
ことを特徴とするバッファ装置。
【請求項２】
前記コンテナ移送機構は、前記コンテナグリッパを前記Ｉ／Ｏポート及び前記貯蔵構造体へまたそれらの間で移動するための、及び前記コンテナグリッパを前記貯蔵構造体及び前記コンテナポートへまたそれらの間で移動するためのガントリーを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項３】
前記コンテナグリッパは前記Ｉ／Ｏポート、前記貯蔵構造体及び前記コンテナポートの間で２次元方向に移動可能である、
ことを特徴とする請求項２記載のバッファ装置。
【請求項４】
前記ガントリーは水平レールを含み、前記コンテナグリッパは前記水平レールに沿って動くことができるキャリジによって前記水平レールに結合されている、
ことを特徴とする請求項２記載のバッファ装置。
【請求項５】
前記コンテナグリッパはそこから下に伸長するタブを有するグリッパフレーム及び空気圧シリンダによって前記グリッパフレームに結合されるクランプバーを含み、前記空気圧シリンダは前記ウエハコンテナが前記クランプバーと前記タブとの間で締付けられるところの締付け位置と非締付け位置との間で前記クランプバーを動作させる、
ことを特徴とする請求項４記載のバッファ装置。
【請求項６】
前記コンテナポートは前記ウエハコンテナを保持するための第１及び第２移送ステーションを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項７】
前記処理装置は当該処理装置へ及び当該処理装置から前記ウエハを移送するための第１及び第２処理装置ポートを含み、また前記ウエハ移送機構は前記ウエハを前記第１移送ステーション及び前記第１処理装置ポートへまたそれらの間で移送するための第１ウエハ移送ロボットと、前記ウエハを前記第２移送ステーション及び前記第２処理装置ポートへまたそれらの間で移送するための第２ウエハ移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項６記載のバッファ装置。
【請求項８】
前記ウエハ移送機構はさらに前記ウエハを前記第１ウエハ移送ロボット及び前記第２ウエハ移送ロボットへまたそれらの間で移送するための、前記第１ウエハ移送ロボットと前記第２ウエハ移送ロボットとの間に配置されたウエハドックを含み、前記ウエハ移送機構は前記ウエハを前記第１移送ステーション及び前記第２処理装置ポートへまたそれらの間で移送することができ、また前記ウエハを前記第２移送ステーション及び前記第１処理装置ポートへまたそれらの間で移送することができる、
ことを特徴とする請求項７記載のバッファ装置。
【請求項９】
前記ウエハ移送機構は、ウエハ移送ロボット及び、前記第１移送ステーションにおいて前記ウエハコンテナ内の前記ウエハにアクセスするための第１位置と前記第２移送ステーションにおいて前記ウエハコンテナ内の前記ウエハにアクセスするための第２位置との間で前記ウエハ移送ロボットを移動するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項６記載のバッファ装置。
【請求項１０】
前記処理装置は前記ウエハをロード及びアンロードするための第１及び第２処理装置ポートを含み、前記ウエハ移送ロボットは前記第１位置において前記第１処理装置ポートにアクセスし、前記第２位置において前記第２処理装置ポートにアクセスする、
ことを特徴とする請求項９記載のバッファ装置。
【請求項１１】
イオンインプランターへ及び前記イオンインプランターからウエハを移送するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１２】
前記処理装置は前記ウエハのバッチをロード及びアンロードするための第１及び第２バッチ式ロードロックを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１３】
前記処理装置は前記ウエハを一度に一枚ずつロード及びアンロードするための第１及び第２逐次ロードロックを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１４】
前記ウエハ移送機構は一度に一枚のウエハを、前記コンテナポートでの前記ウエハコンテナ及び前記処理装置へまたそれらの間で移送するためのウエア移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１５】
前記ウエハ移送機構は一度に二枚以上のウエハを前記コンテナポートでの前記ウエハコンテナ及び前記処理装置へまたそれらの間で移送するためのウエハ移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１６】
前記ウエハ移送ロボットは第１の数のウエハまたは第２の数のウエハを選択的に移送するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１５記載のバッファ装置。
【請求項１７】
さらに、前記ウエハ移送機構を含むウエハハンドリング領域を画成するエンクロージャと、前記ウエハハンドリング領域を通じて下降空気流を生じさせるための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１８】
さらに、前記貯蔵構造体、前記コンテナポート及び前記コンテナ移送機構を包囲するコンテナハンドリング領域を画成するエンクロージャと、前記コンテナハンドリング領域を通じて下降空気流を生じさせるための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項１９】
複数のウエハ用のエンクロージャを与えかつ前記複数のウエハにアクセスするためのドアを含むウエハポッドをハンドリングするように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項２０】
ウエハカセットから成る前記ウエハコンテナをハンドリングするように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項２１】
前記Ｉ／Ｏポートは一度に２つの前記ウエハコンテナをロード及びアンロードするための手段を含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項２２】
前記Ｉ／Ｏポートはひとつ以上の前記ウエハコンテナを保持するためのＩ／Ｏポート棚を含み、前記Ｉ／Ｏポート棚はエンクロージャ内に引っ込んだ位置と前記ウエハコンテナをロード及びアンロードするための出張った位置との間を移動可能であり、前記Ｉ／Ｏポートはさらに前記Ｉ／Ｏポート棚が出張った位置にあるとき開き及び前記Ｉ／Ｏポート棚が引っ込んだ位置にあるとき閉じられるドアを含む、
ことを特徴とする請求項１記載のバッファ装置。
【請求項２３】
前記処理装置は前記ウエハを当該処理装置へ及び当該処理装置から移送するための第１及び第２処理装置ポートを含み、前記ウエハ移送機構は前記ウエハを前記第１及び第２移送ステーション並びに前記第１及び第２処理装置ポートへまたそれらの間で移送するためのひとつのウエハ移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項６記載のバッファ装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２移送ステーション並びに前記第１及び第２処理装置ポートは前記ウエハ移送ロボットに対向する、
ことを特徴とする請求項２３記載のバッファ装置。
【請求項２５】
ウエハの処理装置とともに使用するためのバッファ装置であって、
各々が複数のウエハを保持する複数のウエハコンテナを、ロード及びアンロードするためのＩ／Ｏポートと、
前記ウエハコンテナを所定の数まで格納するための貯蔵構造体であって、前記ウエハコンテナを貯蔵するためのひとつ以上の棚を含み、前記棚の各々は前記ウエハコンテナをロード及びアンロードするための出っ張り位置と貯蔵位置との間を水平方向に移動可能であるところの貯蔵構造体と、
第１及び第２ウエハコンテナをそれぞれ保持するための第１及び第２移送ステーションと、
前記ウエハコンテナを前記Ｉ／Ｏポート及び前記貯蔵構造体へまたそれらの間で移送するための、及び前記ウエハコンテナを前記貯蔵構造体並びに前記第１及び第２移送ステーションへまたそれらの間で移送するためのコンテナ移送機構と、
前記ウエハを前記第１及び第２移送ステーションでの第１及び第２ウエハコンテナ並びに前記処理装置へまたそれらの間で移送するためのウエハ移送機構と、
を含み、
前記貯蔵構造体は前記ウエハ移送機構の真上に配置され、
前記コンテナ移送機構は、前記Ｉ／Ｏポート、前記貯蔵構造体及び前記コンテナポートへまたそれらの間で前記ウエハコンテナを移送するよう２次元方向にのみ動くコンテナグリッパを含み、その結果、前記バッファ装置の寸法が小さくなる、
ことを特徴とするバッファ装置。
【請求項２６】
前記コンテナ移送機構は、前記コンテナグリッパを前記Ｉ／Ｏポート及び前記貯蔵構造体へまたそれらの間で移動するための、及び前記コンテナグリッパを前記貯蔵構造体並びに前記第１及び第２移送ステーションへまたそれらの間で移動するためのガントリーを含む、
ことを特徴とする請求項２５記載のバッファ装置。
【請求項２７】
前記処理装置は当該処理装置へ及び当該処理装置から前記ウエハを移送するための第１及び第２処理装置ポートを含み、また前記ウエハ移送機構は前記ウエハを前記第１移送ステーション及び前記第１処理装置ポートへまたそれらの間で移送するための第１ウエハ移送ロボットと、前記ウエハを前記第２移送ステーション及び前記第２処理装置ポートへまたそれらの間で移送するための第２ウエハ移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項２５記載のバッファ装置。
【請求項２８】
前記ウエハ移送機構はさらに前記ウエハを前記第１ウエハ移送ロボット及び前記第２ウエハ移送ロボットへまたそれらの間で移送するための、前記第１と第２ウエハ移送ロボットとの間に配置されたウエハドックを含み、前記ウエハ移送機構は前記ウエハを前記第１移送ステーション及び前記第２処理装置ポートへまたそれらの間で移送することができ、また前記ウエハを前記第２移送ステーション及び前記第１処理装置ポートへまたそれらの間で移送することができる、
ことを特徴とする請求項２７記載のバッファ装置。
【請求項２９】
前記ウエハ移送機構はウエハ移送ロボット及び、前記第１移送ステーションにおいて前記ウエハコンテナ内の前記ウエハにアクセスするための第１位置と前記第２移送ステーションにおいて前記ウエハコンテナ内の前記ウエハにアクセスするための第２位置との間で前記ウエハ移送ロボットを移動するための手段を含む、
ことを特徴とする請求項２５記載のバッファ装置。
【請求項３０】
前記ウエハ移送機構は一度に一枚ずつのウエハを前記移送ステーションのひとつでの前記ウエハコンテナ及び前記処理装置へまたそれらの間で移送するためのウエア移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項２５記載のバッファ装置。
【請求項３１】
前記ウエハ移送機構は一度に二枚以上のウエハを前記移送ステーションのひとつでの前記ウエハコンテナ及び前記処理装置へまたそれらの間で移送するためのウエハ移送ロボットを含む、
ことを特徴とする請求項２５記載のバッファ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、半導体ウエハ製造装置の自動化に関し、特にウエハ処理装置とともに使用するための自動化ウエハバッファに関する。自動化ウエハバッファはウエハコンテナを扱いかつストアしウエハをウエハコンテナと処理装置へ及びその間で移送する。
【０００２】
発明の背景
典型的に半導体ウエハ製造装置はクリーンルーム内に配置された多くのウエハ処理装置を含む。処理装置はイオンインプランター、アニーラー、拡散炉、スパッタコーティング装置、エッチング装置などを含む。半導体ウエハは所定のスケジュールに従って処理するために装置から装置へ移送される。従来ウエハはカセットのようなオープンコンテナ内で手動またはさまざまな移送装置を使用して移送されてきた。
【０００３】
半導体製造産業において多くのトレンドが明白である。ウエハは直径３００ミリメートルまで大きくなり、素子の形状寸法はより小さくなっている。完成したウエハは＄250,000の価値がある。したがって、わずかなダメージさえも避けるためにウエハのハンドリングの際には極度の注意が要求される。さらにまた、半導体素子の形状寸法が益々小さくなるにしたがって、パーティクル汚染仕様の許容範囲がより厳しくなる。特に、パーティクル汚染仕様は素子形状寸法の縮小のために大きさが２つのオーダーだけ減少した。パーティクル汚染仕様に一致するようにとられた一つの工程は、フロント・オープニング・ユニファイド・ポッド(FOUP)として知られる密閉ウエハコンテナ内でウエハをストアしかつ移送することである。典型的にウエハポッドは２５枚までのウエハをストアし、ウエハにアクセスするために開かれたドアを有する。
【０００４】
他のトレンドは処理中のウエハの配分ストッキングに向けられた。したがって、処理装置が処理すべきウエハを待って使用されないでいることがないことを保証するべく各処理装置において多くのウエハがストックされている。特に、処理プロトコルは各処理装置においてウエハの一時間の備蓄のストッキングを要求する。各処理装置において、ウエハはウエハポッドからアンロードされかつ処理装置内に移送されなければならない。処理の完了の後、ウエハは処理装置からアンロードされなければならず、次の処理装置若しくは貯蔵設備へ移送するためにウエハポッド内へ戻される。
【０００５】
より大きなウエハサイズ及び処理中の分配ウエハの両方を達成しながら、他のトレンドは半導体製造工場のコストの増大のために処理ツール及びウエハ貯蔵フットプリントを最小化することである。典型的に半導体素子製造者は比例したウエハ処理スループットが生じなければより大きいウエハサイズによるフットプリントの増加を禁止する。
【０００６】
したがって、パーティクル汚染仕様に一致するか若しくは超えると同時に、ウエハポッドを扱いかつストアし、ウエハポッドと処理装置へ及びその間でウエハを移送するための自動化装置を与えることが所望される。
【０００７】
発明の要旨
発明の最初の態様にしたがって、ウエハ処理装置とともに使用するためのバッファ装置が与えられる。該バッファ装置は、ウエハコンテナをロード及びアンロードするためのI/Oポートと、所定の数までのウエハコンテナをストアするための貯蔵構造体と、ウエハコンテナと処理装置へ及びその間でウエハを移送中に少なくとも一つのウエハを保持するためのコンテナポートとから成る。コンテナ移送機構はI/Oポート、貯蔵構造体及びコンテナポートへ及びその間でウエハコンテナを移送する。ウエハ移送機構はコンテナポートにおけるウエハコンテナと処理装置へ及びその間でウエハを移送する。
【０００８】
ウエハコンテナはFOUP若しくはカセットのような他のウエハコンテナであってもよい。各ウエハコンテナはウエハのバッチを保持する。
【０００９】
貯蔵構造体は、一つまたはそれ以上のウエハコンテナをストアするための空間を有する一つまたはそれ以上の棚からなることもできる。ひとつの実施例において、貯蔵棚は重なって配置されている。貯蔵構造体はウエハ移送機構の上に配置される。
【００１０】
コンテナ移送機構は、コンテナグリッパ及び該グリッパをI/Oポート、貯蔵構造体及びコンテナポートとの間で移動させるためのガントリーから成ることもできる。ひとつの実施例において、グリッパは二次元で移動可能であり、貯蔵構造体の棚はウエハコンテナのロード及びアンロード用に貯蔵位置と伸張位置との間を独立に移動可能である。他の実施例において、コンテナ移送機構はグリッパとガントリーとの間に結合された引っ込み式のアームを含む。貯蔵構造体の棚は固定位置を有し、引っ込み式のアームはウエハコンテナのロード及びアンロード用にグリッパを貯蔵構造体内に伸長させる。
【００１１】
コンテナポートはウエハコンテナを保持するための第１及び第２移送ステーションを含んでも良い。処理装置はウエハを処理装置へ若しくは処理装置から移送するために第１及び第２処理装置ポートを含んでもよい。
【００１２】
第１の実施例において、ウエハ移送機構は、第１移送ステーションと第１処理装置ポートとの間でウエハを移送するための第１ウエハ移送ロボットと、第２ステーションと第２処理装置ポートとの間でウエハを移送するための第２ウエハ移送ロボットとから成る。ウエハ移送機構はさらに第１ウエハ移送ロボットと第２ウエア移送ロボットとの間でウエハを移送するために第１と第２ウエハ移送ロボットの間に配置されたウエハドックから成り、その結果、ウエハ移送機構は第１移送ステーションと第２処理装置ポートへ及びその間でウエハを移送することができ、また第２移送ステーションと第１処理装置ポートへ及びその間でウエハを移送することができる。
【００１３】
第２の実施例において、ウエハ移送機構は、ウエハ移送ロボットと、第１移送ステーションにおいてウエハコンテナ内のウエハにアクセスするための第１位置と、第２移送ステーションにおいてウエハコンテナ内のウエハにアクセスするための第２位置との間でウエハ移送ロボットを移動するための手段とから成る。ウエハ移送ロボットは第１位置において第１処理装置ポートにアクセスし及び第２位置において第２処理装置ポートにアクセスできる。
【００１４】
最初の例において、各ウエハ移送ロボットは一度に一枚のウエハを処理装置におけるコンテナポートでのウエハコンテナへ及びその間を移送する。他の例において、ウエハ移送ロボットは一度に数枚のウエハを処理装置におけるコンテナポートでのウエハコンテナへ及びその間を移送する。ウエア移送ロボットは第１の数のウエハ若しくは第２の数のウエハを選択的に移送するための手段を含むことができる。
【００１５】
バッファ装置はさらにウエハ移送機構を包囲するエンクロージャ及び該エンクロージャを通じて下方への空気流を発生させるための手段を含むことができる。第２のエンクロージャが貯蔵構造体、コンテナポート及びコンテナ移送機構を包囲することもできる。下方への空気流は第２のエンクロージャによって与えられる。
【００１６】
本発明をより理解するために、ここに参考として組み込まれる添付図面が参照される。
【００１７】
詳細な説明
本発明に従う自動化ウエハバッファの実施例の機能ブロック図が図１に示される。自動化ウエハバッファ10はウエハポッドのようなウエハコンテナを受け取り、処理のための処理装置12へウエハを供給する。処理が完了した後、自動化ウエハバッファ10はウエハポッドへウエハを戻し、アンロードするために処理済のウエハのポッドを与える。
【００１８】
ウエハコンテナはバッファ10のI/Oポート20へ手動またはロボット若しくは他の移送装置によって供給される。バッファ10は多くのウエハコンテナをストアするためのコンテナ貯蔵領域22を含む。貯蔵領域22は未処理ウエハを有するコンテナ及び処理済ウエハを有するコンテナの貯蔵用に使用されてもよい。コンテナポート24は、処理装置12へ移送するためにウエハコンテナからウエハをアンロードするための及び処理後にウエハコンテナ内へウエハをロードするためのひとつまたはそれ以上のステーションを含む。コンテナ移送機構30はバッファ10内でウエハコンテナを移動する。特に、コンテナ移送機構30はウエハコンテナをI/Oポート20と貯蔵領域22へ及びその間で移送し、及びウエハコンテナを貯蔵領域22とコンテナポートへ及びその間で移送する。さらに、コンテナ移送機構30はウエハコンテナを直接I/Oポート22とコンテナポート24へ及びその間で移送する。ウエハ移送機構32は一度に一枚若しくはそれ以上のウエハをコンテナポート24でのウエハコンテナと処理装置12へ及びその間で移送する。制御器34はコンテナ移送機構30及びウエハ移送機構32の動作を制御する。コンピュータ36はウエハバッファのすべての動作を制御しかつ調整する。
【００１９】
動作中、ウエハのバッチをそれぞれ保持するウエハコンテナは、手動若しくは自動化移送装置によってI/Oポート20を通じてウエハバッファ10内へロードされる。コンテナ移送機構30はI/Oポート20からコンテナ貯蔵領域22へウエハを移送し、処理装置12がウエハを処理するよう予定されるまで待機する。例えば、コンテナ貯蔵領域22は１６枚ウエハコンテナ用の空間を有する。しかし、貯蔵領域のキャパシティは本発明の態様内で変更可能であり、特定の応用に依存する。ウエハコンテナ内のウエハが処理するように予定されるとき、コンテナ移送機構30は貯蔵領域22からウエハコンテナを除去し、及びそれをコンテナポート24へ移送する。ウエハはウエハ移送機構32によってコンテナポート24においてウエハコンテナからアンロードされ、処理装置内へロードされる。処理装置12及びウエハ移送機構32の構成に依存して一枚若しくはそれ以上のウエハが一度に移送される。処理終了後に、ウエハはウエハ移送機構32によって処理装置12からアンロードされ、コンテナポート24においてウエハコンテナへ戻される。その後、処理済ウエハを保持するウエハコンテナはコンテナ移送機構30によって貯蔵領域22に戻される。ウエハコンテナがウエハバッファ10からアンロードされるべきとき、コンテナ移送機構30はアンロード用にひとつまたはそれ以上のウエハコンテナを貯蔵領域22からI/Oポート20へ移送する。ある場合において、コンテナ移送機構30はウエハコンテナをI/Oポート20からコンテナポート24へまたはコンテナポート24からI/Oポート20へ直接移送することが理解されるであろう。
【００２０】
上述されたウエハバッファの動作は高スループットのために時間多重化(time multiplexed)されてもよい。したがって、I/Oポート20から及びI/Oポート20へ、コンテナ貯蔵22から及びコンテナ貯蔵22へ並びにコンテナポート24から及びコンテナポート24への移送はコンテナ移送機構30によって時間多重化される。同様に、ウエハ移送機構32によるコンテナポート24から処理装置12へ及び処理装置12からコンテナポート24へのウエハ移送は時間多重化される。さらに、コンテナ移送機構30及びウエハ移送機構32は同時に動作する。
【００２１】
さらにスループットを上げるために、ウエハバッファ10は好適にウエハのロード及びアンロード用の２つのポートを有する処理装置とともに使用されるダブルバッファ構成を有する。この構成において、コンテナポート24はウエハコンテナを保持するために２つの移送ステーションを有する。未処理ウエハは第１移送ステーションにおいてウエハコンテナからアンロードされ、第１処理装置ポートへロードされる。処理済ウエハは第２処置装置ポートからアンロードされ、第２移送ステーションにおいてウエハコンテナ内に移送される。これらの動作はウエハ移送機構32の構成によって、同時若しくは時間多重化される。ダブルバッファ構成はウエハハンドリング時間を減少させ、したがって処理装置12の利用を増加させる。
【００２２】
本発明に従う自動化ウエハバッファの第１の実施例が図２〜４に示される。図２〜４で同じ構成要素は同じ符号が使用されている。ウエハバッファ110はウエハコンテナ112及び114を受け取り、それは図２から４の実施例においてウエハのバッチを完全に密閉するウエハポッドである。図２及び３に示されるように、各ウエハポッドはウエハ136を水平方向に保持するための内部スロット（図示せず）を有するエンクロージャ130、開放側を覆うドア132及びウエハポッドを持ち上げかつ移送するために使用されるハンドル134を含む。図３及び４に部分的に示されるように、ウエハバッファ110はウエハを処理装置内120へロードしまたウエハを処理装置120からアンロードする。処理装置はイオンインプランターであってもよい。しかし、本発明のウエハバッファは他のタイプの処理装置とともに使用され得ることが理解されるであろう。
【００２３】
ウエハポッド112及び114はI/Oポート124を通じてウエハバッファ110内にロードされる。図３に示されるように、I/Oポート124は引っ込んだ位置と出張った位置の間を移動可能な棚126を含む。例えば、棚126は２つのウエハポッドを受け取るための空間を有する。出張った位置において、棚126はオペレータ若しくは自動化移送装置によってアクセス可能であり、ウエハポッドは棚126へロードされるか若しくは棚126から除去される。引っ込んだ位置において、棚126は密閉ポッドハンドリング領域に配置され、ポッド112及び114はウエハバッファ110内の他の位置に移送される。さらにI/Oポート124は普通にポッドハンドリング領域を密閉しかつ棚126が外側に出張るのを許すように下げられるドア128を含む。
【００２４】
ウエハバッファ110はウエハポッドを一時的に貯蔵するための貯蔵領域150を含む。図２〜４の実施例において、貯蔵領域150は重なって配置された棚152、154、156及び158を含む。各棚は４つのウエハポッド用の空間を有する。棚はレール160及び162によって支持されている。図２〜４の実施例において、各棚は図４に点線で示されるように、貯蔵位置と出っ張り位置164との間を別々に移動可能である。出っ張り位置164において、ウエハポッドは各棚上へ載置され若しくは各棚から除去される。他の構成において、貯蔵領域150内の棚は固定位置を有し、またコンテナ移送機構は棚上にストアされたウエハポッドにアクセスするように構成される。図２〜４の実施例において、貯蔵領域150は１６個のウエハポッドのキャパシティを有する。貯蔵領域のキャパシティ、棚の数及び棚あたりのポッドの数は、本発明の態様の範囲で変更し得ることが理解されるであろう。貯蔵領域のキャパシティは、処理装置の速度、ストックの周波数などを含む多くのファクタに依存する。好適には、棚152、154、156及び158は貯蔵位置と出っ張り位置との間で空気圧シリンダによって作動される。
【００２５】
コンテナポート170はウエハポッドからウエハをアンロードし及びウエハポッド内にウエハを戻すためのひとつ若しくはそれ以上の移送ステーションを含む。図２〜４に記載の実施例において、コンテナポート170は第１移送ステーション172及び第２移送ステーション174を有する。ウエハポッドは移送ステーション172及び174の各々に配置される。各移送ステーションはウエハポッドを正確に配置するためのガイドピン若しくは他の配置要素を含む。ウエハポッドはウエハ移送機構に面するドアとともに移送ステーション172及び174に配置される。
【００２６】
図2に最もよく示されるように、移送ステーション172はドア176を含みまた移送ステーション174はドア178を含む。ドア176及び178は以下に説明するようにウエハ移送機構へのアクセスを与える。各ドアはウエハポッドのドア132（図３）に取付けるための吸引カップ180及びガイドピン182を含む。ドア176及び178はそれぞれのポッドのドア132に取付けられ、その後ドア132とともに下ろされ、その結果ポッドが開きウエハ移送機構は以下に説明するようにウエハポッド内のウエハにアクセスできる。
【００２７】
コンテナ移送機構190はウエハをI/Oポート124、貯蔵領域150及びコンテナポート170へ及びその間を移送する。特に、コンテナ移送機構190は一度にひとつのウエハポッドをI/Oポート124及び貯蔵領域150の間のいずれかの方向へ移送してもよく、ウエハポッドを貯蔵領域150とコンテナポート170との間のいずれの方向へ移送してもよく、及びウエハポッドをI/Oポート124とコンテナポート170との間のいずれの方向へ移送してもよい。コンテナ移送機構190はガントリー192及び該ガントリー上にマウントされた可動グリッパ194を含む。グリッパ194はウエアポッドの頂部でハンドル134をグリップし、ウエハバッファ内の場所で移送中にウエハポッドを保持する。ガントリー192は垂直レール200及び202によって支持された水平レール196を含む。グリッパ194は水平レール196に沿って水平方向に移動可能である。水平レール196は垂直レール200及び202に沿って垂直方向に移動可能である。したがって、水平レール196に関するグリッパ194の移動及び垂直レール200及び202に関する水平レール196の移動によって、グリッパ194は２次元で移動可能である。２次元で移動することによって、グリッパ194は、引っ込んだ位置に棚126を有するI/Oポート124でウエハポッドにアクセスすることができ、出張った位置で棚152、154、156及び158の一つを有する貯蔵領域150内でウエハポッドにアクセスすることができ、及びコンテナポート170にアクセスすることができる。適当なグリッパの実施例が図７との関連で以下に説明される。
【００２８】
他の構成において、貯蔵領域150の棚152、154、156及び158は固定された位置を有し、グリッパ194は引っ込み式アーム（図示せず）によって水平レール196へ結合される。引っ込み式アームによってグリッパ194は水平レール196並びに垂直レール200及び202によって画成される平面に対し垂直に移動することができる。特に、グリッパ194はウエハポッドを回収若しくはストアするために棚152、154、156及び158上の貯蔵領域内に伸長される。
【００２９】
ウエハバッファ110はさらにウエハをコンテナポート170及び処理装置120へ及びその間で移送するためのウエハ移送機構220を含む。図２〜４の実施例において、処理装置120は第１処理装置ポート222及び第２処理装置ポート224を含む。ウエハ移送機構220は移送ステーション172及び174に配置されたウエハポッドからウエハをアンロードし、それらを処理するためにポート222及び224を通じて処理装置内へ移送する。処理の完了後に、ウエハ移送機構220は処理装置からウエハをアンロードし、それらを移送ステーション172及び174におけるウエハポッドへ戻す。
【００３０】
図２から４の実施例において、ウエハ移送機構220は第１ウエハ移送ロボット230及び第２ウエハ移送ロボット232を含む。ウエハ移送ロボット230は第１移送ステーション172と第１処理装置ポート222との間に配置される。ウエハ移送ロボット232は第２移送ステーション174と第２処理装置ポート224との間に配置される。ウエハ移送装置220はさらにウエハ移送ロボット230と232との間に配置されたウエハドック234を含む。ウエハドック234はひとつ若しくはそれ以上のスロットまたはウエハを受け取るための棚を含み、ウエハ移送ロボット230及び232のいずれかによってアクセス可能である。ウエハドック234はウエハをウエハ移送ロボット230からウエハ移送ロボット232へ移送するために使用される。
【００３１】
特に、ウエハドックは、未処理ウエハが一つのポートを通じて処理装置120内にロードされ、かつ同じウエハが処理後に他のポートを通じてアンロードされるところで有用である。アンロードされた同じウエハポッドにウエハを戻す必要があるため、ウエハ移送ロボット間でのウエハの交換が要求される。例えば、ウエハのバッチがウエハ移送ロボット230によって処理装置ポート222を通じて移送ステーション172においてウエハポッドから移送されることを仮定する。処理後に、ウエハの同じバッチがポート224においてアンロードするために利用できる。ウエハ移送ロボット232はポート224を通じてウエハをアンロードしかつそれらをウエハドック234内に置く。その後、ウエハ移送ロボット230はウエハドック234からウエハを除去し、それらを移送ステーション172において同じウエハポッド内へロードする。移送ステーション174においてウエハポッド内のウエハに関して同様の処理が実行される。
【００３２】
他の実施例において、処理装置はウエハがロードされた同じ処理装置ポートにおいて処理後にアンロードするためにウエハを与えてもよい。それらの実施例において、ウエハドック234は必要ではない。
【００３３】
ウエハ移送ロボット230及び232は本発明の態様内でさまざまな構成を有する。利用されるウエハ移送ロボットのタイプに依存して、一度に一枚のウエハが扱われるかまたは一度に二枚若しくはそれ以上のウエハが扱われる。ウエハ移送ロボットのタイプはスループット要求及び処理装置120の構成に依存する。処理装置120が一度に一枚のウエハを真空処理チャンバに出し入れする逐次ロードロックを含む場合、単一ウエハ移送ロボットが利用される。処理装置120がウエハのバッチを真空チャンバに出し入れするバッチロードロックを含む場合、単一ウエハ移送ロボット若しくはバッチウエハ移送ロボットが利用される。さらに、異なるキャパシティを有するウエハポッドをウエハバッファ内に収容することが必要である。例えば、２５枚及び１３枚のキャパシティを有するウエハポッドが提案された。両サイズを収容するために、ウエハ移送ロボット内で単一ウエアリフタ及び６枚ウエハリフタが利用される。２５枚ウエハのキャパシティを有するウエハポッドの場合、６枚ウエハリフタの４回の動作及び単一ウエハリフタの１回の動作が要求される。１３枚のウエハのキャパシティを有するウエハポッドの場合、６枚ウエハリフタの２回の動作及び単一ウエハリフタの１回の動作が要求される。異なるウエハポッドキャパシティを収容するために異なるロボット構成が利用されてもよい。典型的に、ウエハロボットはウエハを支持するための水平ブレードを利用する。ブレードは移送中に真空吸着によってウエハをブレードに固定するための真空チャネルを有する。適当なウエハ移送ロボットはカリフォルニアにあるEquipe Technologies of Sunnyvaleから入手可能なATMタイプ505である。
【００３４】
図５にはウエハ移送装置の他の構成が略示されている。ウエハ移送機構250はウエハ移送ロボット252及び駆動機構254を含む。駆動機構254は、移送ステーション172と処理装置ポート222との間の第１位置と、移送ステーション174と処理装置ポート224との間の第２位置（図５に点線で示す）との間でウエハ移送ロボット252を移動させる。ウエハ移送ロボット252はトラック256に沿って移動する。図５の構成によって、ウエハは移送ステーション172と処理装置ポート224へ及びその間で移送され、ウエハドックを必要とせずに単一ウエハ移送ロボットによって移送ステーション174と処理装置ポート222へ及びその間で移送される。
【００３５】
同様の構成において、処理装置はウエハをロード及びアンロードするための単一ポートを有することもできる。この場合、ウエハ移送機構は単一の固定ウエハ移送ロボットを含み、またコンテナポートは単一移送ステーションを含む。
【００３６】
本発明の他の態様に従って、ウエハバッファ110内に制御された環境が与えられる。図４に示されるように、I/Oポート124、コンテナポート170、コンテナ移送機構190及び貯蔵領域150を包囲する密閉されたポッドハンドリング領域258内に第１制御環境が与えられる。特に、矢印260によって示された下方向への非乱流空気流が、ウエハポッドが移送されかつストアされるところの領域258を通じて与えられる。ポッドハンドリング領域258は好適にはクラス１の汚染レベルで維持される。ウエハがウエハ移送機構220によって扱われるところの第２領域は第２の分離された制御環境を備える。ウエハ移送機構220を包囲するウエハハンドリング領域262は矢印264によって示される下方向への非乱流空気流を備える。ウエハハンドリング領域262はポッドハンドリング領域258から隔離されている。コンテナポート170においてウエハポッドはウエハ領域262の壁にシールされ、その結果ウエハポッドの内側のみがウエハ環境に晒される。ウエハハンドリング領域262は好適にはクラス０.１汚染レベルに維持される。ウエハがウエハハンドリング領域262に晒されているため、ウエハハンドリング領域262内の許容汚染レベルはポッドハンドリング領域258内よりも低い。各場合において、非乱流空気流はファン、ダクト及び必要によりフィルタによって生成される。
【００３７】
図２〜４に示されるようなウエハバッファ110の機械構成は、機械によって占有される床面積が実用的な範囲まで最小化されなければならないところの半導体ウエハ製造装置において有利である。ウエハバッファ110は、貯蔵領域150をウエハ移送機構220上に配置することによって部分的に可能となる小さな正面から背面への寸法を有する。さらに、コンテナ移送機構190は、ウエハポッドがI/Oポート124、貯蔵構造体150及びコンテナポート170へ及びその間でウエハを移送できるように最小の寸法を有する包囲領域を有して、２次元で動作する。
【００３８】
単一ウエハポッドに関するウエハバッファ110の動作は図６のフローチャートに示される。上記したように、複数のウエハポッドが時間多重化して扱われてもよい。
【００３９】
工程300において、I/Oポート124の棚126は出張った位置に移動され、また処理されるべきウエハを含むウエハポッドはオペレータ若しくはロボットによって棚126上に置かれる。棚126はウエハバッファ110内の引っ込んだ位置に移動され、ポッドは工程302において貯蔵領域150内の利用可能空間へ移送される。移送はコンテナ移送機構190によって実行される。グリッパ194はポッドを棚126から持ち上げ、それを貯蔵領域に近接する位置に移動し、また適当な棚が出張る。その後、グリッパ194はポッドを棚の上に解放し、棚は貯蔵位置へ引っ込む。
【００４０】
工程304において、ポッドは貯蔵領域150からコンテナポート170へ移送される。同様にして、所望のポッドを含む棚が伸張し、グリッパ194がポッドを持ち上げる。その後棚は貯蔵位置に引っ込み、コンテナ移送機構190が移送ステーション172及び174の一つにポッドを移送する。
【００４１】
工程306において、ウエハは移送位置におけるポッドから処理装置120へ移送される。特に、ポッドのドアはウエハがウエハ移送ロボットによってアクセスできるように開放されている。ポッドが移送ステーション172に配置されると仮定すると、ウエハはウエハ移送ロボット230によって処理装置ポート222へ移送される。上記したように、ウエハは一度に一枚若しくはバッチで移送され得る。
【００４２】
工程308において、処理の完了後に、ウエハは処理装置から除去され同じポッド内に戻される。特に、処理済ウエハがアンロードするために処理装置ポート224に与えられると仮定すると、ウエハはウエハ移送ロボット232によってポート224からウエハドック234に移送される。その後、ウエハはウエハ移送ロボット230によってウエハドック234から移送ステーション172におけるポッドへ移送される。すべてのウエハがポッド内に戻された後、ポッドのドアは閉められる。
【００４３】
工程310において、ポッドはコンテナ移送機構190によって移送ステーション172から貯蔵領域150へ移送される。ポッドはグリッパ194によって持ち上げられ、貯蔵領域150内の所望の位置に近接して配置される。適当な貯蔵棚が伸張しまたグリッパが貯蔵棚の上にポッドを解放する。その後、貯蔵棚は引っ込む。
【００４４】
工程312において、ウエハバッファがアンロードの用意ができたとき、ポッドは貯蔵領域150からI/Oポート124へ移送される。特に、所望のポッドを含む棚が伸張し、グリッパ194は棚からポッドを持ち上げる。棚は貯蔵位置に引っ込み、コンテナ移送機構190はポッドをI/Oポート124の棚126へ移動する。工程314において、ポッドはI/Oポートから除去される。棚126は出張った位置へ移動され、ポッドは手動若しくはロボットによって除去される。
【００４５】
ある例において、ポッドの貯蔵は処理前、処理後または両方で除去されてもよい。その結果、ポッドはI/Oポートからコンテナポートへまたはその逆へ直接移送される。
【００４６】
上述した動作は図１に示されるコンピュータ36に対応するコンピュータによって制御されかつ調整される。コンピュータは、I/Oポート棚126、コンテナ移送機構190、貯蔵領域150内の棚152、154、156及び158、及びウエハ移送機構220の動作を制御する。さらにまた、コンピュータは複数のウエハポッドの多重化ハンドリングを制御しかつ調整する。
【００４７】
図７には、適当なグリッパ194の例が示されている。グリッパ194はキャリジ400によってレール196に取付けられている。キャリジ400及びグリッパ194は図７の平面に垂直な方向へレール196に沿って移動可能である。グリッパフレーム402はキャリジ400へ固定される。Ｌ字形のタブ404及び406はフレーム402の反対側から下へ伸長する。クランプバー410は空気圧シリンダ412を通じてフレーム402へ固定される。空気圧シリンダ412は締付けと非締付け位置との間でクランプバー410を作動させる。非締付け位置は図７に示される。クランプバー410が締付け位置へ作動されるとき、ポッドハンドル134はクランプバー410とタブ404及び406との間に固定される。その後ポッドは所望の位置へ移送される。グリッパ194はウエハバッファ内を移動する際グリッパ194の経路内の障害物を検出するためのひとつ若しくはそれ以上の光学センサを含む。キャリジ400はシャフト432によってホイール434、436及び438に取付けられたフレーム430を含む。該ホイール434、436及び438はレール196内のチャネル内を移動する。キャリジ400及びグリッパ194は、ベルト及びプーリー設備（図示せず）または他の適当な置換機構によってレール196に沿って移動される。発明の態様内でさまざまな異なるグリッパ構成が利用可能であることが理解されるであろう。
【００４８】
本発明に従うウエハバッファの他の実施例が図８に示される。平面略示図が示される。図８の実施例は単一ウエハロボットを利用する。ウエハポッドはロード位置に外側に伸張するローディング棚500上に導入される。コンテナポートは第１移送ステーション502及び第２移送ステーション504を含む。ウエハポッドは各移送ステーションに配置されてもよい。ウエハ移送機構は単一ウエハ移送ロボット510を含む。移送ステーション502及び504はロボット510に面して向けられる。上記したように装置はコンテナ貯蔵領域内にコンテナ移送機構を含む。処理装置520は第１処理装置ポート524を有する第１ロードロック522及び第２処理装置ポート528を有する第２ロードロック526を含む。処理装置ポート524及び528はウエハ移送ロボット510に面する。ロードロック522及び526の各々はウエハオリエンター530を含むこともできる。処理装置520内のウエハ移送ロボット540及び542は処理のためにウエハをロードロック522及び526からプラテン544へ移送する。図８の実施例において、ウエハ移送ロボット510は移送ステーション502及び504並びに処理装置ポート524及び528にアクセスすることができる。図８の装置はオペレータパネル550を含み、それはクリーンルーム壁552に取付けられる。
【００４９】
本発明の現在考えられる好適実施例が示されかつ説明されてきたが、請求の範囲によって定義される発明の態様から離れることなくさまざまな変更及び修正が為され得ることは当業者の知るところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に従うウエハバッファの機能ブロック図である。
【図２】  図２は、本発明に従うウエハバッファの実施例の正面立面図である。
【図３】  図３は、図２のウエハバッファの断面平面図である。
【図４】  図４は、図２のウエハバッファの断面側面図である。
【図５】  図５は、ウエハ移送機構の代替例を示した略示図である。
【図６】  図６は、単一ウエハコンテナ用のウエハバッファの動作を示すフロー図である。
【図７】  図７は、ウエハポッドグリッパの例を示す部分的断面の立面図である。
【図８】  図８は、本発明に従うウエハバッファの第２の実施例の平面図である。
【図１】
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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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