(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードが、半導体製造装置のモジュールのファセットによって定義される平面を貫く経路に沿って、制御された移送速度でウエハを連続移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が、前記平面内で延びて前記経路と交わる装置であって、
前記平面内において、前記位置決め軸上で前記経路から第１の距離だけ離れて搭載されることにより、前記経路を移動中の前記ウエハを感知する、第１のセンサであって、前記ウエハを感知する第１の時間と、前記ウエハの感知を示す遷移信号を出力する時間と、の間に待ち時間を有する第１のセンサと、
前記平面内において、前記位置決め軸上で前記経路から第２の距離だけ離れて搭載されることにより、前記経路を移動中の前記ウエハを感知する、第２のセンサと、
を備え、
前記第２の距離が、前記ウエハが前記第１のセンサに感知される第１の瞬間と、前記ウエハが前記第２のセンサに感知される第２の瞬間と、の間の時間が、前記所定の速度において前記待ち時間以上であるような距離だけ前記第１の距離と異なる装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、
前記ロボットの位置は、前記ウエハが移動中の各瞬間において既知であり、前記センサのそれぞれは、前記ウエハを感知する前記それぞれのセンサに応じて前記遷移信号の１つを生成し、前記装置はさらに、
前記遷移信号のうち特定の１つに対応する前記ロボットの位置を表すデータを受信するための、前記ロボット上のレジスタと、
前記遷移信号のうち特定の１つに応じ、前記ロボットの前記対応位置を前記レジスタに格納させるための、コントローラと、
を備える装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、
前記センサのそれぞれは、ビームトランスミッタとビームレシーバとを備えており、前記ウエハによる前記それぞれのビームの遮断、およびこのようなビーム遮断後における前記それぞれのビームの形成に応じ、前記遷移信号の１つを出力し、
前記第１の距離と前記第２の距離の差は、前記それぞれの第１および第２のセンサからの前記遷移信号全てを時間的に分離するのに有効であると共に、
前記時間的に分離された遷移信号を、前記コントローラへの入力のために処理するための、プロセッサ
をさらに備える装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、
前記レジスタは、前記平面を貫いて前記モジュールに向かうまたは前記モジュールから離れる前記ウエハの移動が１回完了するごとに、前記それぞれのセンサから出力される前記遷移信号のうち２つの遷移信号に対応する前記ロボットブレードの位置を、格納するように適合されている、装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置であって、
前記半導体装置は、複数の平面と、ファセットと、モジュールとを備え、前記センサ位置決め軸の１つは、前記それぞれの平面内で延びるように用意され、前記ウエハの１つは、前記それぞれのファセットのうち任意のファセットを貫いて、前記それぞれのモジュールのうち任意のモジュールに向かうまたは同モジュールから離れる方向に、前記個々の経路に沿って移動し得て、前記装置はさらに、
前記第１のセンサの１つは、前記それぞれのモジュールの前記それぞれの平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から前記第１の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知し、前記第１のセンサは、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを感知する第１の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す遷移信号を出力する時間と、の間に待ち時間を有し、
前記第２のセンサの１つは、前記それぞれのモジュールの前記それぞれの平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から前記第２の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知し、
前記それぞれの第２の距離は、前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第１のセンサに感知される第１の瞬間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第２のセンサに感知される第２の瞬間と、の間の時間が、前記所定の速度において前記待ち時間以上であるような距離だけ前記それぞれの第１の距離と異なると共に、
前記それぞれの第１および第２のセンサからの前記第１および第２の遷移信号全てを受信するために、前記ロボット上に設けられた論理回路であって、特定のウエハが前記モジュールのうち任意の特定モジュールの任意の経路に沿って移動する際に、前記特定のウエハの感知によって生成された前記連続した遷移信号に応じ、前記特定のウエハが移動中の前記それぞれの特定モジュールを識別する、論理回路
をさらに備える装置。
【請求項６】
ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの１つによって定義される平面を貫いて延びる経路に沿ってウエハを移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が、前記各平面内で延びて前記それぞれの経路と交わる装置であって、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第１の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第１のセンサであって、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第１のセンサが感知する第１の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第１の遷移信号を前記第１のセンサが出力する時間と、の間に第１の待ち時間を有する、第１のセンサと、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第２の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第２のセンサであって、前記それぞれの経路にある前記ウエハの感知を示す第２の遷移信号を出力する、第２のセンサと、
を備え、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第２のセンサによって感知されるより前に、前記第１のセンサによって前記それぞれの経路上にある前記ウエハが感知されるのに応じ、前記第１の遷移信号が、前記第１のセンサによって出力されるように、前記各第１のセンサに対応する前記各第２のセンサに対して、前記第２の距離と前記第１の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記ウエハが前記第１のセンサに感知される第１の瞬間に、前記第１の待ち時間を加えた時間が、前記それぞれの同じ経路上を移動している前記ウエハが前記第２のセンサに感知される第２の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第１および第２の遷移信号が、前記それぞれの第１および第２のセンサによって時間的に隔てられて出力され、
前記複数モジュールの複数ファセットの１つは、前記複数ファセットのうちの１ファセットであり、
前記装置はさらに、前記時間的に隔てられた第１および第２の遷移信号のそれぞれを受信し、このような第１および第２の時間的に隔てられた遷移信号を個別に処理するための、プロセッサと、
前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、前記時間的に隔てられた第１および第２の遷移信号全てを受信できる論理回路であって、前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、信号を１つ出力する、論理回路と
を備える装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置であって、
前記ウエハは、直線状または刻み目の入ったエッジのいずれかを特定の方向に提供されており、前記装置は、
前記センサのそれぞれが、前記ウエハの前記直線状のエッジまたは前記刻み目が入ったエッジに対応する位置以外の位置で前記位置決め軸上に配置することにより、前記ウエハが前記それぞれの経路に沿って連続移動する際に、前記直線状のエッジまたは前記刻み目が入ったエッジが、前記第１または第２のセンサのいずれにも感知されないようにする装置。
【請求項８】
請求項６記載の装置であって、
前記センサのそれぞれは、ビームエミッタとビームレシーバとを備えており、前記エミッタおよび前記レシーバを、前記それぞれのウエハ経路のうち１経路を挟んで反対側に配置することにより、前記ビームが前記それぞれの経路に沿って移動中のウエハによって遮断されるか、または一旦遮断されたビームが前記それぞれの経路に沿って移動中のウエハによって形成されるようにする装置。
【請求項９】
ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの１つによって定義される平面を貫いて延びる経路に沿ってウエハを移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が、前記各平面内で延びて前記それぞれの経路と交わる装置であって、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第１の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第１のセンサであって、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第１のセンサが感知する第１の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第１の遷移信号を前記第１のセンサが出力する時間と、の間に第１の待ち時間を有する、第１のセンサと、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第２の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第２のセンサであって、前記それぞれの経路にある前記ウエハの感知を示す第２の遷移信号を出力する、第２のセンサと、
を備え、
前記ウエハは、異なる各種サイズのうち１サイズを有して良く、前記ロボットは、前記ブレードと、前記ブレードによって運ばれる前記ウエハとを、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールへと向かう拡張動作で移動させるか、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールから離れる撤回動作で移動させて良く、
前記第２のセンサは、前記各平面内で前記それぞれの位置決め軸上に移動可能に搭載されており、前記第２のセンサの第２の搭載位置を、前記第２のセンサが前記それぞれの経路から第３の距離だけ離れるように設けることにより、前記それぞれの経路上を移動し且つ前記各種サイズのうち第１のサイズを有した前記ウエハを感知して、前記第２のセンサか前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第３の遷移信号を出力し、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第２のセンサによって感知されるより前に、前記第１のセンサによって前記それぞれの経路上にある前記ウエハが感知されるのに応じ、前記第１の遷移信号が、前記第１のセンサによって出力されるように、前記各第１のセンサに対応する前記各第２のセンサに対して、前記第２の距離と前記第１の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記ウエハが前記第１のセンサに感知される第１の瞬間に、前記第１の待ち時間を加えた時間が、前記それぞれの同じ経路上を移動している前記ウエハが前記第２のセンサに感知される第２の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第１および第２の遷移信号が、前記それぞれの第１および第２のセンサによって時間的に隔てられて出力されると共に、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第２の位置に設けられた前記第２のセンサによって感知されるより前に、前記第１のセンサによって前記それぞれの経路上にある前記ウエハが感知されるのに応じて、前記第１の遷移信号が前記第１のセンサによって出力されるように、前記各第１のセンサに対応する前記第２の位置に設けられた前記各第２のセンサに対して、前記第３の距離と前記第１の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記ウエハが前記第１のセンサに感知される前記第１の瞬間に、前記待ち時間を加えた時間が、前記それぞれの同じ経路上を移動している前記ウエハが前記第２の位置に設けられた前記第２のセンサに感知される第３の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第１および第３の遷移信号が、前記それぞれの第１および第２のセンサによって時間的に隔てられて出力され、
前記装置はさらに、
前記時間的に隔てられた第１から第３の遷移信号のそれぞれを受信し、このような第１から第３の時間的に隔てられた遷移信号を個別に処理するための、プロセッサと、
前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、前記時間的に隔てられた第１から第３の遷移信号全てを受信できる論理回路であって、前記ウエハが、それぞれのファセットのうちどのファセットに対応するどの経路に沿って移動しているかにかかわらず、信号を１つ出力する、論理回路
を備える装置。
【請求項１０】
ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの１つによって定義される平面を貫く経路に沿ってウエハを連続移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対する前記ウエハの位置を示すデータを生成し、センサ位置決め軸が前記各平面内で延びて前記それぞれの経路と交わり、前記ウエハは、少なくとも第１および第２の物理的特性のいずれかを有し、前記ロボットは、前記ブレードと、前記ブレードによって運ばれる前記ウエハとを、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールへと向かう拡張動作で移動させるか、前記それぞれの平面を貫いて前記それぞれのモジュールから離れる撤回動作で移動させる装置であって、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上で前記それぞれの経路から第１の距離だけ離れて搭載されることにより、前記それぞれの経路を移動中の前記ウエハを感知する、第１のセンサであって、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第１のセンサが感知する第１の時間と、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第１の遷移信号を前記第１のセンサが出力する時間と、の間に第１の待ち時間を有する、第１のセンサと、
前記各平面内において、前記それぞれの位置決め軸上に移動可能に搭載された第２のセンサであって、前記それぞれの経路上を移動中の前記ウエハを感知するために、前記それぞれの経路から第２の距離だけ離れた第１の位置に搭載されることが可能であり、前記それぞれの経路上にある前記ウエハの感知を示す第２の遷移信号を出力する、第２のセンサと、
を備え、
前記それぞれの経路上にある前記ウエハが前記第１の位置に設けられた前記第２のセンサによって感知されるより前に、前記それぞれの経路上にある前記第１の物理的特性を有した前記ウエハが前記第１のセンサによって感知されるのに応じ、前記第１の遷移信号が前記第１のセンサによって出力されるように、前記各第１のセンサに対応する前記第１の位置に設けられた前記各第２のセンサに対して、前記第２の距離と前記第１の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記第１の物理的特性を有した前記ウエハが前記第１のセンサに感知される前記第１の瞬間に、前記第１の待ち時間を加えた時間が、前記同じ経路上を移動している前記第１の物理的特性を有した前記ウエハが前記第１の位置に設けられた前記第２のセンサに感知される第２の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第１および第２の遷移信号が、前記それぞれの第１のセンサおよび前記第１の位置に設けられた第２のセンサによって時間的に隔てられて出力されるようにし、
前記第２のセンサは、前記それぞれの経路を移動している前記第２の物理的特性を有した前記ウエハを感知するために、前記それぞれの経路から第３の距離だけ離れた第２の位置に搭載されることが可能であり、前記第２の位置に設けられた前記第２のセンサは、前記それぞれの経路上にある前記ウエハを前記第３のセンサが感知する第３の時間と、前記それぞれの経路上にある前記第２の物理的特性を有した前記ウエハの感知を示す第３の遷移信号を前記第２の位置に設けられた前記第２のセンサが出力する時間と、の間に第３の待ち時間を有し、上述した第２のセンサは、前記それぞれの経路上にある前記第２の物理的特性を有した前記ウエハの感知を示す第３の遷移信号を出力し、
前記それぞれの経路上にある前記第２の物理的特性を有した前記ウエハが前記第１のセンサによって感知されるより前に、前記それぞれの経路上にある前記第２の物理的特性を有した前記ウエハが上述した第２のセンサによって感知されるのに応じ、前記第３の遷移信号が出力されるように、前記各第１のセンサに対応する上述した各センサに対して、前記第３の距離と前記第１の距離の差を、前記それぞれの経路上を移動している前記第２の物理的特性を有した前記ウエハが上述した第２のセンサに感知される前記第３の瞬間に、前記第３の待ち時間を加えた時間が、前記同じ経路上を移動している前記第２の物理的特性を有した前記ウエハが前記第１のセンサに感知される第４の瞬間より時間的に後にならない距離にすることにより、前記第２の物理的特性を有した前記ウエハに対し、前記第１および第３の遷移信号が時間的に隔てられて出力されるようにする装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置であって、
各ウエハの前縁および後縁が各センサによって感知されるように、前記ウエハは、前記それぞれのファセットを完全に貫くように前記ロボットによって移動され、前記装置は、
前記第１の物理的特性を有したウエハに対する前記遷移信号の時間的な間隔は、前記第１の物理的特性を有した前記ウエハの前記前縁が前記第１のセンサで感知されるのに応じた前記第１の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記前縁が前記第２のセンサで感知されるのに応じた前記第２の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第２のセンサで感知されるのに応じた第１の後縁遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第１のセンサで感知されるのに応じた第２の後縁遷移信号と、によって提供され、
前記第２の物理的特性を有したウエハに対する前記遷移信号の時間的な間隔は、前記第２の物理的を有した前記ウエハの前記前縁が前記第２の位置に設けられた前記第２のセンサで感知されるのに応じた前記第３の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記前縁が前記第１のセンサで感知されるのに応じた前記第１の遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第１のセンサで感知されるのに応じた第３の後縁遷移信号と、続いて、上述したウエハの前記後縁が前記第２の位置に設けられた前記第２のセンサで感知されるのに応じた第４の後縁遷移信号と、によって提供される装置。
【請求項１２】
ウエハを運ぶブレードの中心に対する前記ウエハの中心の位置を示すデータを用意する方法であって、
前記ブレードとともに経路に沿って移動させるために、前記ウエハを前記ブレード上に搭載する動作と、
複数の第１のセンサを、前記経路との交点に中心を有する横軸に沿って前記中心の片側に用意する動作と、
複数の第２のセンサを、前記横軸に沿って前記中心のもう片側に用意する動作であって、前記第２のセンサと前記第１のセンサは、選択距離だけ離れている、動作と、
前記第１のセンサが、前記ウエハによってトリガされて時間的な第１の遷移信号を生成し、前記第２のセンサが、前記ウエハによってトリガされて時間的な第２の遷移信号を生成するように、前記ウエハを前記経路に沿って移動させる動作と、
移動のための前記ブレードを、複数の経路のうち任意の１経路に沿って提供する動作であって、前記各経路は、半導体製造装置のうち異なるモジュールのポートを通って延びる、動作とを備え、
横軸は、各ポートに沿って延びて、前記経路のうち対応する１経路と前記中心において交わり、
前記複数の第１および第２のセンサを用意する動作は、
前記第１のセンサの１つを前記各横軸上に用意することにより、前記センサの１つ目を各ポートに用意し、このような各第１のセンサが前記中心の片側にあるようにする、動作と、
前記第２のセンサの１つを前記各横軸上に用意することにより、前記センサの２つ目を各ポートに用意し、このような各第２のセンサが前記中心のもう片側にあるようにする、動作と、
を備え、
ある特定のポートの各第２のセンサおよび第１のセンサが、前記選択距離だけ離れており、
を備え、
前記それぞれの第１および第２のセンサが前記ウエハによってトリガされる瞬間を時間的に間隔をあけるように、前記選択距離を選択することにより、前記第１の遷移信号が、前記ウエハによる前記第２のセンサのトリガより前に生成されるようにする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、さらに、
同じプロセッサを使用して、前記第１の遷移信号を時間的に第１に処理し、前記第２の遷移信号を時間的に第２に処理する動作を備える方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法であって、
前記ブレードは、前記第１の遷移信号に対応するブレード位置にあっても前記第２の遷移信号に対応するブレード位置にあっても良く、さらに、
前記時間的な第１の遷移信号に対応する前記ブレード位置を時間的に第１に格納し、前記時間的な第２の遷移信号に対応する前記ブレード位置を次いで格納する動作を備える方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の方法であって、
前記センサを用意する動作は、前記センサのそれぞれに対してビームトランスミッタおよびビームレシーバを用意する動作を備え、前記各センサは、前記ウエハによる前記それぞれのビームの遮断、またはこのようなビーム遮断後における前記それぞれのビームの形成に応じて前記遷移信号の１つを出力する方法。
【請求項１６】
半導体製造モジュールの１つまたはそれ以上のポートを通って基板を搬送するためのロボットの、ブレードの中心に対する前記基板の中心を示すデータを、動的に生成する方法であって、
前記各ポートの開口面に平行な横軸を定義する動作と、
前記ポートのうち所定の１ポートに対して複数のセンサを用意する動作であって、前記ブレードは、前記所定のポートの前記横軸と交わる経路に沿って前記所定のポートを通るように前記基板を移動させる、動作と、
前記複数のセンサのそれぞれを、前記センサの待ち特性に従って前記所定のポートに対して且つ前記横軸上に配置することにより、前記ポートを通って移動する前記基板が、前記複数のセンサの個々のセンサによって一定時間おきに感知されるようにする動作であって、前記一定時間おきの感知によって、前記センサのうち第２のセンサが前記基板を感知して第２の遷移信号を生成するより前に、前記センサのうち第１のセンサが前記基板を感知して第１の遷移信号を生成することを可能とする、動作と、
前記ロボットに、前記経路に沿って前記所定のポートを通るように前記ブレードを移動させて、前記基板を運ばせることにより、前記センサのうち前記第１のセンサが、前記基板を感知して第１のロボットブレード位置に対応する第１の遷移信号を生成し、前記第１の遷移信号の生成後に、前記センサのうち前記第２のセンサが、前記基板を感知して第２のロボットブレード位置に対応する第２の遷移信号を生成するようにする、動作と、
前記第１の遷移信号と前記第２の遷移信号とを一定時間をおいて受信するためのプロセッサを１つ用意する動作とを備える方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法であって、
前記基板は、第１の直径または前記第１の直径より大きい第２の直径のいずれかを有し、前記経路は一点において前記横軸と交差し、前記方法はさらに、
前記ポートのそれぞれに３つのセンサを用意することからなる、複数のセンサを用意する動作と、
前記第１の直径または前記第２の直径のいずれかを有した基板を感知するために、前記センサのうち第１のセンサを、前記交点の一方の側にある位置で前記横軸上に配置することからなる、前記所定のポートに対して前記複数のセンサをそれぞれ配置する動作と、
前記第１の直径を有した基板のみを感知するために、前記センサのうち第２のセンサを、前記交点のもう一方の側にあり且つ前記交点から第１の距離だけ離れた第２の位置で前記横軸上に配置することからなる、前記所定のポートに対して前記複数のセンサをそれぞれ配置する動作と、
前記第２の直径を有した基板のみを感知するために、前記センサのうち第３のセンサを、前記交点の別の側にあり且つ前記交点から第２の距離だけ離れた第３の位置で前記横軸上に配置することからなる、前記所定のポートに対して前記複数のセンサをそれぞれ配置する動作と、
を備え、
前記共通の位置から前記第２の位置までの総距離と、前記共通の位置から前記第３の位置までの総距離とを、前記それぞれのセンサの前記待ち特性に従ってそれぞれ選択することにより、前記第１の直径を有し且つ前記ポートを通って移動する前記基板は、前記第１および第２のセンサのみによって感知され、前記第２の直径を有し且つ前記ポートを通って移動する前記基板は、前記第１および第３のセンサのみによって感知されるようにし、前記基板がそれぞれ前記第１の直径または前記第２の直径を有している場合は、前記基板の感知を一定時間おきに行うことによって、前記第２のセンサが前記対応する基板を感知して前記第２の遷移信号を生成するより前に、前記第１のセンサが前記対応する基板を感知して前記第１の遷移信号を生成し、前記第１のセンサが前記対応する基板を感知して前記第１の遷移信号を生成するより前に、前記第３のセンサが前記対応する基板を感知して前記第３の遷移信号を生成することを可能とする、方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、さらに、
前記それぞれの第１および第２の遷移信号または第１および第３遷移信号とを生成した前記それぞれの第１および第２のセンサまたは第１および第３のセンサを有する前記ポートが、前記１つまたはそれ以上のポートのうちいずれのポートであるかを識別する動作を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、半導体プロセッサ装置のモジュール間でウエハを移動させることに関し、特に、ウエハを運ぶサポートブレードによって個々のウエハをダイナミックアライメントすることに関する。ここで、ダイナミックアライメントの装置および方法は、ブレードがスロットを通して１つのモジュールから別のモジュールへとウエハを移動させるのに伴って、ブレードの中心に対するウエハの中心の位置を決定するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、処理チャンバを相互に接続させて、接続されたチャンバ間でウエハまたは基板を移送等できるようにする。このような移送は、例えば、接続されたチャンバの隣接した側壁に提供されたスロットまたはポートを通してウエハを移送する、搬送モジュールによって行われる。搬送モジュールは、一般に、半導体エッチングシステム、材料堆積システム、フラットパネルディスプレイエッチングシステムを含む、種々のウエハ処理モジュールとの連携のもとで使用される。清浄度および高処理精度への要求が増すにつれて、処理工程中および処理工程間における人的介入を減らす必要が増してきている。この必要は、中間的なウエハ処理装置として作動する真空搬送モジュール（通常は例えば真空状態などの減圧状態で維持される）の実装によって、部分的に解決されてきた。真空搬送モジュールは、例えば、ウエハが保管される１つまたはそれ以上のクリーンルーム保管設備と、ウエハが実際に処理される、すなわち例えばエッチングされたり堆積を施されたりする複数のウエハ処理モジュールとの間に、物理的に設置することができる。このように、ウエハの処理が必要な場合には、搬送モジュール内に設置されたロボットアームを利用し、選択されたウエハを保管設備から取り出して、それを複数の処理モジュールの１つに配置することができる。
【０００３】
当業者には周知のように、複数の保管設備および処理モジュールの間でウエハを「移送する」搬送モジュールの配置は、「クラスタツール構造」システムと称されることが多い。図１は、半導体工程における代表的なクラスタ構造１００を示した図であり、真空搬送モジュール１０６に接続された様々なチャンバが描かれている。真空搬送モジュール１０６は、様々な組立て工程の実行のために個々に最適化された、３つの処理モジュール１０８ａ〜１０８ｃに結合された状態で示されている。例えば、処理モジュール１０８ａ〜１０８ｃは、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）基板エッチング、層の堆積、および／またはスパッタリングを実行するために実装されても良い。
【０００４】
真空搬送モジュール１０６には、ウエハを真空搬送モジュール１０６に導入するために実装されたロードロック１０４が接続されている。ロードロック１０４は、ウエハが保管されるクリーンルーム１０２に結合されていて良い。ロードロック１０４は、取り出しおよび供給の機構である以外に、真空搬送モジュール１０６とクリーンルーム１０２の間における可変圧インタフェースとしても機能する。従って、クリーンルーム１０２を大気圧に保持する一方で、真空搬送モジュール１０６を定圧（例えば真空）に維持することができる。
【０００５】
清浄度および高処理精度への要求が増すに伴い、ロボットを使用したウエハの移送によって、処理工程中および処理工程間における人的介入が低減された。このような移送は、例えば、クリーンルーム１０２からロードロック１０４でも、ロードロック１０４から真空搬送モジュール１０６でも、真空搬送モジュール１０６から処理モジュール１０８ａでも良い。このようなロボットの使用によって、個々のウエハへの人的接触が大幅に低減されたが、一方では、ロボットを使用してウエハを移送するにあたって問題が生じた。例えばクリーンルームでは、カセットからウエハを抜き取って、それをロードロック１０４に提供されたフィンガ上に配置するために、ロボットのブレードが使用される。しかしながら、ウエハの中心は、フィンガに対して正確に配置されていない可能性がある。その結果、真空搬送モジュール１０６のロボットのブレードでロードロック１０４のフィンガからウエハを抜き取る際に、ウエハの中心がブレードの中心に対して適切に設置または位置決めされない可能性がある。ウエハ中心対ブレード中心のこの不適切なアライメントは、「ウエハ−ブレードのミスアライメント」とも、または単に「ウエハのミスアライメント」とも呼ばれ、ロボットが「拡張」動作を実行するのに伴って発生するものである。この「拡張」動作では、例えば、ブレード（およびブレードによって運ばれるウエハ）が処理モジュールのスロットを通って移動することにより、処理モジュール１０８ａのピン上にウエハが配置される。
【０００６】
ウエハが代表的な処理モジュール１０８ａに最初に配置された際に、ウエハ対ブレードが適切に位置決めされていた場合でも、そしてウエハが、代表的な処理モジュール１０８ａにおける処理中に適切に位置決めされていた場合でも、適切なアライメントが妨げられる可能性はある。例えば、代表的な処理モジュール１０８ａで一般に使用される静電チャックは、処理の完了後でも完全に放電されなかった残留静電場を有し得る。この状況では、処理されたウエハが、チャックから突然取り外される可能性がある。その結果、処理されたウエハをチャックから抜き取るロボットブレードに対し、ウエハが不適切に位置付けられる。従って、真空搬送モジュール１０６のロボットのブレードでチャックから処理後のウエハを抜き取る際に、ウエハの中心がブレードの中心に対して適切に設置されない、すなわち適切に位置決めされない可能性がある。このウエハのミスアライメントは、ロボットが、ブレード（およびブレードによって運ばれるウエハ）を処理モジュール１０８ａのスロットを通して移動させる「撤回」動作を実行するのに伴って発生する。このようなウエハのミスアライメントは、ウエハが別の処理モジュール１０８ｂまたはロードロック１０４に配置される次の拡張動作中でも発生し得る。
【０００７】
ウエハのミスアライメントは、ウエハ処理の誤差の原因となるため、当然回避するべきである。また、モジュール間におけるウエハの移送にロボットが必要とする時間（「ウエハの移送時間」）が、ウエハの処理を実行できない時間であること、すなわちウエハの移送時間がロス時間であることも、当然ながら明白である。したがって、そのようなウエハのミスアライメントの大きさをモニタリングし、そのモニタリングをウエハの移送時間を大幅に増大させることなく実行するという、いまなお満たされていないニーズが存在する。
【０００８】
しかしながら、ウエハを、１つの真空搬送モジュール１０６から（へと）例えば１０８ａで表される最大６つの処理モジュールへと（から）移送し得ることが、ウエハのミスアライメントのモニタリングのような問題を複雑にしている。これまでは、ウエハがロボットのブレードに対して適切に位置決めされているか否かを決定するのに、隣接したモジュール間で多数のセンサを使用する試みが含まれていた。ウエハの移送経路を挟んで相対するセンサは、ウエハの移送経路に対して対称的に設置されていた。対称的に配置された相対するセンサは、出力信号を同時に生成するものであるため、各センサに１つずつデータプロセッサを提供する必要があった。これらの要素（すなわち、６つの処理モジュールに真空搬送モジュールを加えて使用し得ることと、対称的に配置された相対するセンサを１モジュールあたり多数使用することと、１センサあたり１つのデータプロセッサを使用すること）を組み合わせることによって、クラスタツール構造の複雑さが増し、高価なプロセッサが多数必要とされるようになる。より費用効率が高いクラスタツール構造を提供する必要も考慮すると、各センサに個別にデータプロセッサを組み込むことによって、システムが法外に高価になることがわかる。
【０００９】
より費用効率が高いクラスタツール構造を提供する別の態様は、スルービームセンサ等のセンサを受信するアパチャを提供するために、モジュールおよびロードロックをマシニングするコストに関する。例えば、ロボットに対してより正確にセンサを設置するために、このようなマシニングの精度の向上を図ると、それに伴ってこのような精密マシニングのコストが増大する。したがって、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされた検出精度を犠牲にすることなく引き下げられるような、方法が必要とされている。
【００１０】
このようなスルービームセンサの使用は、ウエハのミスアライメントをモニタリングする装置を設計する際にも問題を生じる。例えば、ウエハがこのようなスルービームセンサの光ビームを通過して、このビームを遮断する場合は、ビームの遮断を示すパルスをセンサが出力するまでに、ある一定の期間（待ち時間）が必要である。ウエハがセンサに相対して移動しているため、センサの目的がウエハの位置を決定することにある場合は、ウエハは、出力パルスが生成された時点（待ち時間の終了時）で、ビームが遮断された時の位置からすでに移動してしまっている。待ち時間は、スルービームセンサの使用にあたって誤差を生じる原因となる。したがって、スルービームセンサの待ち時間を要因とする誤差を低減する方法も必要とされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上から、ウエハの移送時間を増大させることなく（例えばモジュール間またはロードロック間のウエハの移送速度を低下させることなく）ウエハの移送中に作動することができる、ウエハのアライメント方法およびアライメント装置が必要とされていることがわかる。このような方法および装置では、センサ１つあたりのデータプロセッサの数を低減するだけでなく、クラスタツール構造全体でウエハのミスアライメントを決定するのに使用される、データプロセッサの全体数をも低減する必要がある。このような方法および装置は、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度をも、センサを使用してなされた検出の精度を犠牲にすることなく引き下げられることが望ましい。望ましい方法および装置のもう１つの態様は、スルービームセンサを使用したウエハアライメントの決定で誤差を生じる原因となる待ち時間を排除することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は一般に、ウエハを運ぶサポートブレードで各ウエハをダイナミックアライメントすることにより、上述したニーズを満たすものである。ここで、ダイナミックアライメントの装置および方法は、ブレードがスロットを通って１つのモジュールから別のモジュールへとウエハを移動させるのに伴って、ブレードの中心に対するウエハの中心の位置を決定するものである。ブレードに対するウエハのオフセット量を決定し、この決定されたオフセット量を使用することにより、ロボットは、クラスタツール構造の処理チャンバにおける精密なアライメントおよび配置を可能とすることができる。
【００１３】
本発明の１つの態様は、ウエハが運ばれている間にセンサを作動させ、ウエハの移動時間を増大させることなく、すなわちモジュール間またはロードロック間のウエハの移動速度を低下させることなくウエハのミスアライメントを決定するための、方法および装置である。
【００１４】
本発明のもう１つの態様は、既知の物理的特性を有したキャリブレーションウエハを使用して、ブレードと、ロボットと、ウエハセンサを受信する新しくマシニングされたアパチャとを校正することにある。本発明によるキャリブレーションの方法および装置は、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされたウエハアライメントの決定の精度を犠牲にすることなく引き下げることができる。これは、センサがアパチャに挿入された後に、各センサの位置がキャリブレーションによって正確に決定されるためである。キャリブレーション方法は、キャリブレーションウエハを使用してシステムを校正することにより、ウエハ搬送ロボットのブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを生成する。ここで、ウエハは少なくとも１つのエッジを有する。
【００１５】
方法は、ポートを有した半導体製造装置の隣りにウエハ搬送ロボットを搭載することによって、ロボットが、ポートを通してウエハ搬送軸に沿ってウエハを移動できるようにすることからスタートする。ウエハ搬送軸を横切る軸上には、少なくとも２つのセンサがポートに沿って間隔をあけて配置される。センサは、ウエハエッジの存在、およびそのウエハエッジの存在に続くウエハの不在によって始動する。センサの１つが始動するたびに、その始動されたセンサが個々のデータ項目を生成するのに有効となる。既知の寸法を有したキャリブレーションウエハは、ブレードの中心に合わせた位置でブレードに固定される。ロボットに、ポートを通ってセンサを通過するようにキャリブレーションウエハを移動させることによって、ロボットに対するセンサの位置に関するデータが獲得される。センサが生成する個々のデータ項目のそれぞれは、センサを通過して移動するキャリブレーションウエハのエッジの位置を示している。各個々のデータ項目に対応するロボットのそれぞれの位置と、キャリブレーションウエハの半径に関するデータと、そして個々のデータ項目とを使用することによって、ロボットに対するセンサの位置を正確に決定することができる。
【００１６】
本発明のもう１つの態様では、１モジュールあたり幾つのセンサが提供されるか、そしてウエハを受取または供給しているのがどのモジュールであるかに関わらず、１つのデータプロセッサのみが必要とされる。本発明による方法および装置は、１センサあたりのデータプロセッサの数を低減することができるうえ、クラスタツール構造全体でウエハミスアライメントの決定に使用されるデータプロセッサの全体数をも低減することができる。この利点は、このようなセンサをウエハの経路に対して位置付ける際に、スルービームセンサの待ち時間を測定することを、部分的な要因とするものである。詳しく言うと、必要なプロセッサが１つのみであるのは、このようなセンサをモジュールスロットの横軸に沿って非対称形に位置付けることに起因するものであり、そうすることによって、このようなセンサのうち第２のセンサが次の遷移信号を生成するより前に、このようなセンサの第１のセンサが遷移信号を生成し、この遷移信号に関連したロボットの位置情報がこの遷移信号に応じて格納されることが保証される。
【００１７】
これらの特性を有した装置は、ウエハ搬送ロボットのブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを、ブレードが半導体製造装置のモジュールのファセットによって定義される平面を貫く経路に沿って制御速度でウエハを移送するのに伴って生成するために、提供されるものである。先ず、センサの位置付け軸が平面内で延びて経路を横切る。第１のセンサは、経路上を移動中のウエハを感知するために、平面内の位置付け軸上で、経路から第１の距離分だけ離れて配置されている。第１のセンサは、ウエハを感知する第１の時間と、ウエハの感知を示すために第１のセンサによって出力された遷移信号に応じ、ロボット位置データが格納される後の時間との間に、待ち時間を有する。
【００１８】
第２のセンサは、経路上を移動中のウエハを感知するために、平面内の位置付け軸上で、経路から第２の距離分だけ離れて配置されている。第１の距離と第２の距離は、ウエハが第１のセンサに感知される第１の瞬間とウエハが第２のセンサに感知される第２の瞬間との間の時間が、所定の速度において待ち時間以上である距離だけ異なる。
【００１９】
これらの特性を有した装置はまた、ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセットの１つによって定義される平面を貫く経路に沿って、ウエハを連続して移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードに対するウエハの位置を示すデータを生成するために、提供されるものである。センサの位置付け軸は、各平面内で延びてそれぞれの経路を横切る。第１のセンサは、各経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、その経路から第１の距離分だけ離れて配置されている。第１のセンサは、第１のセンサがそれぞれの経路上のウエハを感知する第１の時間と、それぞれの経路上におけるウエハの第１の感知を示すために第１のセンサによって出力された第１の遷移信号に応じ、ロボット位置データが格納される後の時間との間に、第１の待ち時間を有する。
【００２０】
第２のセンサは、各経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、その経路から第２の距離分だけ離れて配置されている。第２のセンサは、それぞれの経路上におけるウエハの第２の感知を示すために、第２の遷移信号を出力する。各第１のセンサに対応する各第２のセンサに関し、その第１の距離と第２の距離は選択された距離だけ異なる。この距離は、それぞれの経路上を移動しているウエハが第１のセンサに感知される第１の瞬間に第１の待ち時間を加えた時間が、同じ経路上を移動しているウエハが第２のセンサに感知される第２の瞬間より時間的に後にならないことを保証するものである。この方法では、それぞれの経路上のウエハが第２のセンサに感知されるより前に、それぞれの経路上のウエハが第１のセンサによって感知されるのに応じて、第１のセンサにより第１の遷移信号が出力され、ロボット位置データが格納される。
【００２１】
したがって、第１および第２のセンサから出力される第１および第２の遷移信号の間には時間的な隔たりがある。遷移信号間の時間的な隔たりによって、第１および第２の遷移信号をそれぞれ受信するのに必要なプロセッサが１つですむという、重要な結果を得ることができる。つまり、遷移信号が同時に生成されることがないため、遷移信号の処理のために複数のプロセッサを同時に作動させる必要がない。遷移信号間が時間的に隔たっていても、ウエハの移動が中断されずに継続するため、システムを通じたウエハの処理量が低下することはない。
【００２２】
このような装置は、直径が２００ｍｍまたは３００ｍｍのウエハのように、様々な物理的特性を有したウエハに対しても提供される。もちろん、より小型または大型の基板に対応できるように、装置に修正を加えることも可能である。装置は、ブレードが、半導体製造装置の複数モジュールの複数ファセット面の１つによって定義される平面を貫く経路に沿って、ウエハを連続して移動させるのに伴って、ウエハ搬送ロボットのブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを生成する。センサの位置付け軸は、各平面内で延びてそれぞれの経路を横切る。ウエハは、例えば２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径のように、第１および第２の物理的特性のいずれかを有して良い。ロボットは、ブレードおよびブレードによって運ばれるウエハを、それぞれの平面を貫いてそれぞれのモジュールに至る拡張動作か、またはそれぞれの平面を貫いてそれぞれのモジュールから遠ざかる撤回動作のいずれかで移動させる。第１のセンサは、各経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、それぞれの経路から第１の距離分だけ離れて配置されている。第１のセンサは、第１のセンサがそれぞれの経路上のウエハを感知する第１の時間と、それぞれの経路上におけるウエハの感知を示す第１の遷移信号に応じてロボット位置データが格納される後の時間との間に、第１の待ち時間を有する。
【００２３】
第２のセンサもやはり、直径が２００ｍｍまたは３００ｍｍのウエハで使用するために提供される。直径が２００ｍｍのウエハに対し、第２のセンサは、それぞれの経路上を移動中のウエハを感知するために、各平面のそれぞれの位置付け軸上で、それぞれの経路から第２の距離分だけ離れて搭載されている。第２のセンサは、それぞれの経路上におけるウエハの感知を示す第２の遷移信号を出力する。各第１のセンサに対応する各第２のセンサに関し、その第１の距離と第２の距離は選択された距離だけ異なる。この距離は、それぞれの経路上で移動している第１の物理的特性を有したウエハが第１のセンサに感知される第１の瞬間に第１の待ち時間を加えた時間が、同じ経路上で移動している第２の物理的特性を有したウエハが第２のセンサに感知される第２の瞬間より時間的に後にならないことを保証するものである。
【００２４】
この方法では、それぞれの経路上のウエハが第２のセンサで感知されるより前に、第１の物理的特性を有し且つそれぞれの経路上にあるウエハが第１のセンサで感知されるのに応じ、第１のセンサによって第１の遷移信号が出力されて、ロボット位置データが格納される。したがって、第１の物理的特性を有したウエハに関し、第１および第２のセンサから出力される第１および第２の遷移信号の間には、時間的な隔たりがある。
【００２５】
直径が３００ｍｍのウエハに対しても、第２のセンサはやはり各平面のそれぞれの位置付け軸上に搭載されるが、それぞれの経路から第３の距離分だけ離れるように再配置される。再配置された結果、第２のセンサは、それぞれの経路上を移動する第２の物理的特性を有したウエハを感知する。簡単のため、第３の距離分だ離れて再配置された第２のセンサを「第３のセンサ」と呼ぶことにする。第３のセンサは、第３のセンサがそれぞれの経路上でウエハを感知する第３の時間と後の時間との間に、第３の待ち時間を有する。この後の時間は、それぞれの経路上にある第２の物理的特性を有したウエハが感知されたことを示す第３の遷移信号が第３のセンサから出力され、ロボット位置データが格納されると生じるものである。各第１のセンサに対応する各第３のセンサに関し、第３の距離と第１の距離の差は、それぞれの経路上を移動している第２の物理的特性を有したウエハが第３のセンサで感知される第３の瞬間に第３の待ち時間を加えた時間が、同じ経路上を移動している第２の物理的特性を有したウエハが第１のセンサで感知される第４の瞬間より時間的に後にならないような距離である。
【００２６】
したがって、第３のセンサによる第３の遷移信号は、それぞれの経路上にある第２の物理的特性を有したウエハが第１のセンサで感知されるより前に、それぞれの経路上にある第２の物理的特性を有したウエハが第３のセンサで感知されるのに応じて、第３のセンサにより出力される。第２の物理的特性を有したウエハに関しては、第１および第３の遷移信号が、第１および第３のセンサからそれぞれ一定時間をおいて出力される。複数のファセットと、各ファセット平面上に複数のセンサとを提供することを考慮した結果、ウエハが移動時に貫く全ファセットからの遷移信号で表される全出力を組み合わせるのに、論理回路が使用される。
【００２７】
本発明による方法の１つの態様は、遷移信号を処理するのに必要なプロセッサが１つのみであるという利点をも提供するものである。この方法は、ウエハを運んでいるブレードの中心に対するウエハの中心の位置を示すデータを提供するものであり、ブレードと共に経路に沿って移動させるために、ウエハをブレード上に搭載する動作を備える。また、第１のセンサを、経路と交差する位置に中心を有した横軸に沿って提供し、第１のセンサをその中心の片側に至る動作をも備える。次の動作では、第２のセンサを、横軸に沿ってその中心のもう片側に提供し、第１および第２のセンサを選択された距離だけ離す。
【００２８】
ウエハが経路に沿って移動を続けると、第１のセンサがウエハにトリガされて第１の遷移信号を生成し、第２のセンサがウエハにトリガされて第２の遷移信号を生成する。必要なプロセッサが１つのみであるのは、第１および第２のセンサが、センサの待ちの特性に従って横軸に沿ってそれぞれ配置されるため、ポートを通って移動するウエハが、複数のセンサの各センサによって一定時間おきに感知されるためである。一定時間おきに感知することによって、第２のセンサがウエハを感知して第２の遷移信号を生成するより前に、第１のセンサでウエハを感知して第１の遷移信号を生成し、各第１の遷移信号に対応するロボット位置データを格納することが可能となる。つまり、第１および第２のセンサがウエハによってトリガされる瞬間を時間的に隔てることによって、ウエハが第２のセンサをトリガするより前に、第１の遷移信号が生成されて各第１の遷移信号に対応するロボット位置データが格納されるように、センサ間の距離を選択するのである。
【００２９】
本発明の原理を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【００３０】
同一の参照番号が同一の構造要素を意味する添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明は、ウエハが運ばれている際のウエハのミスアライメントを決定するために開示される。この決定は、ウエハの移送時間を増大させることなく、つまりモジュール間またはロードロック間におけるウエハの移送速度を低下させることなく行われる。本発明の実施例もやはり、１センサあたりのデータプロセッサの数を低減することと、ウエハのミスアライメントを決定するためにクラスタツール構造全体で使用されるデータプロセッサの全体数を低減することに関連して開示される。本発明はさらに、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされる検知の精度を犠牲にすることなく引き下げることにも関連して開示される。詳細な説明では、１センサあたりのデータプロセッサの数を低減することと、ウエハのミスアライメントを決定するためにクラスタツール構造全体で使用されるデータプロセッサの全体数を低減することに関連し、スルービームセンサを使用してウエハアライメントを決定する際の誤差の要因としてのセンサの待ち時間が、どのように排除されるかをも示している。
【００３２】
しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの詳説の一部または全てを特定しなくても実施することが可能である。そのほか、本発明が不明瞭にならないため、周知の工程動作については詳細には説明していない。
【００３３】
図２Ａによれば、本発明は一般に、真空搬送モジュール２０２と、少なくとも１つのロードロック２０４（またはウエハ搬送格納装置）と、基板またはウエハ２０８を１つまたはそれ以上のカセット２１０からロードロック２０４へと移送するための常圧搬送モジュール２０６と、を備えた半導体処理クラスタツール構造システム２００として開示される。好ましくは、２つの隣接したロードロック２０４が、真空搬送モジュール２０２の２つの隣接した側壁にそれぞれ１つずつ提供されると良い。また、常圧搬送モジュール２０６は、少なくとも２つのカセット２１０と、回転の固定軸２１４上に設けられたフロントエンドロボット２１２と、ウエハアライナ２１６とを備える。アライナ２１６は、ウエハがクラスタ構造２００に移動する前にウエハの望ましい位置を発見するのに使用される。各ロードロック２０４は、ウエハが移送される際に通るロードロックポート２２０を備えたウエハ受け取り面２１８を有する。各ポート２２０は、ゲートバルブまたはドア２２２によって閉じられる。フロントエンドロボット２１２は、ポート２２０の中心に合わせて且つ面２１８に垂直に配置されたロードロックウエハ移送軸２２４に沿って、ポート２２０を通ってウエハ２０８を移送する。フロントエンドロボット２１２は、ロードロック２０４のフィンガ２２６上にウエハ２０８を配置する。
【００３４】
ウエハ２０８は、ロードロック２０４から真空搬送モジュール２０２へと移送される。図２Ｂおよび２Ｃによると、モジュール２０２は、中心軸２３０に組み込まれた真空移送ロボット２２８を備えている。モジュール２０２は、６つのウエハ移送面２３２を有し、そのそれぞれに、例えばデュアルスロットバルブ２３８のゲートバルブまたはドア２３６によって閉じられるポート２３４が提供されている。面２３２のうちの２つはロードロック２０４とモジュール２０２の間にあり、面２３２のうち代表的な４つはそれぞれ４つの処理モジュールまたはチャンバ２４０に対して提供されている。
【００３５】
あるロードロック２０４から処理モジュール２４０のうちの１つへと至るウエハ２０８の動きを考慮し、真空移送ロボット２２８は、ロードロック２０４のフィンガ２２６からウエハ２０８を選出する。撤回動作において、ロボット２２８は、それぞれのポート２３４の中心に合わされ且つそれぞれの面２３２に垂直である入来ウエハ移送経路２４２に沿って、ポート２３４を通って選出ウエハ２０８を移動させる。真空移送ロボット２２８は、ウエハ２０８を先ずは経路２４２上の真空搬送モジュール２０２に移動させ、次いで、ウエハ２０８の処理のために識別された処理モジュール２４０の、それぞれのポート２３４および面２３２の中心に合わせて配置された、第２のウエハ移送経路２４４に沿って移動させる。拡張動作において、ロボット２２８は、ウエハ２０８を識別された処理モジュール２４０のポート２３４の中にそしてそこを通って第２の経路２４４に沿って移動させる。ロボット２２８は、識別された処理モジュール２４０のピン２４６上にウエハを配置する。処理モジュール２４０における動作が完了すると、ロボット２２８はピン２４６からウエハ２０８を選出する。撤回動作において、ロボット２２８は、ウエハ２０８ポート２３４の中にそしてそこを通って第２の経路２４４に沿って移動させて、真空搬送モジュール２０２に戻す。
【００３６】
搬送されるウエハ２０８の例として、図２Ａはカセット２１０を示し、それは、直線状のエッジ２５２と曲線状のエッジ２５４とを有した第１のウエハ２０８Ｆ（左側のカセット２１０にある）と、刻み目２５８が入った曲線状のエッジ２５６を有した第２のウエハ２０８Ｎ（右側のカセット２１０にある）とをサポートしている。フロントエンドロボット２１２は、カセット２１０の１つから適切なウエハ２０８Ｆまたは２０８Ｎを選出し、そのウエハ２０８をウエハアライナ２１６の中に配置する。ウエハアライナ２１６は、後ほど説明するように、選択された方向にウエハ２０８を配置する。すると、フロントエンドロボット２１２は、方向付けられたウエハ２０８をアライナ２１６から選出し、その方向付けられたウエハ２０８Ｆまたは２０８Ｎを、ロードロックポート２２０を通してロードロック２０４へと移送して、フィンガ２２６上に配置する。
【００３７】
アライナ２１６による方向付けの動作の結果、フィンガ２２６上に配置された方向付けられたウエハ２０８は、ウエハの中心２６０と、この中心２６０と交差するＸウエハ軸およびＹウエハ軸とに関連した複数の望ましい方向のうちの１方向に、直線状のエッジ２５２または刻み目２５８を有する。図２Ｂには、ウエハ２０８Ｎが配置される方向の１つが、真空搬送ロボット２２８のブレード２６２によってサポートされたウエハ２０８Ｎ（点線で示される）とともに示されている。Ｙウエハ軸は、ウエハの中心２６０が時計の中心にある場合に、例えば正午および６時の位置を通ると考えることができる。このことを考慮した結果、ウエハ２０８Ｎの代表的な望ましい方向は、刻み目２５８が９時の位置にくるようにウエハ２０８Ｎをウエハ中心２６０で回転させた状態で描かれている。ウエハ２０８Ｎおよび２０８Ｆの望ましい方向では、その刻み目２５８または直線状のエッジ２５２が、それぞれウエハ中心２６０に対して正午、３時、６時、または９時のうち任意の方向を向いていることがわかる。
【００３８】
別のウエハ２０８は、直線状のエッジ２５２または刻み目２５８以外の物理的特性を有していても良い。例えばクラスタツール構造システム２００は、様々な直径の処理ウエハ２０８に適用される。様々な直径のウエハの処理が可能ではあるが、ここでは、例えば直径が２００ｍｍおよび３００ｍｍのウエハ２０８との関連のもとで本発明を説明することにする。
【００３９】
特定の製造状況では、直線状のエッジ２５２または刻み目２５８が、ウエハ中心２６０に対して特定の方向に向いている。方向付けられたウエハ２０８の中心２６０には、上述したような方向以外にも、ブレード２６２のブレード中心２６４に対する理想的な位置が存在する。図２Ｂにおいて、このような理想的な位置は、ウエハ中心２６０およびブレード中心２６４が、ブレード２６２の縦軸２６６と同延であるウエハ２０８のＹ軸と同位置にくるように示されている。図２Ｂでは、この理想的な位置にあるウエハ２０８が、点線で描かれた円状のディスクとして示されている。しかしながら、上述したような要素（例えば静電チャックの性能および取り扱い）を含む幾つかの理由が原因で、ウエハ２０８が、その中心２６０がブレード中心２６４とずれた状態でブレード２６２上に配置されることがある。このズレは、図２Ｃにおいて点線によるウエハ２８０Ｎとして示されている。このズレは、上述した「ウエハとブレードのミスアライメント」および「ウエハのミスアライメント」に相当する。ウエハのミスアライメントは、ウエハ中心２６０がブレード中心２６４から離れていることによって特徴付けられる。このような開きは、ウエハ２０８のＸ軸方向またはＹ軸方向の一方向または両方向で生じる可能性があり、図２Ｃでは、ウエハ中心２６０が図２Ｂの場合よりΔＸ分だけ左方に、そしてΔＹ分だけ上方にずれた両方向のズレが示されている。
【００４０】
ブレード２６２が処理チャンバ２４０のピン２４６へとウエハ２０８を運ぶため、ウエハ２０８の中心２６０の位置は、ブレード中心２６４に対してのみ決定されれば良く、クラスタツール構造システム２００の他のあらゆる装置に対しては決定されなくて良いことがわかる。例えば、ある特定のウエハ２０８が搬送されている場合に、ウエハのミスアライメントの量および方向に関する決定がなされると、ロボット２２８は、ブレード２６２の位置を制御し、次いで特定のウエハ２０８の位置を制御することにより、ブレード２６２が特定のウエハ２０８を処理モジュール２４０のピン２４６上に配置する際の、ウエハのミスアライメントを排除する。ウエハのミスアライメントが排除されると、処理モジュール２４０においてウエハを正確に処理することが可能となる。
【００４１】
図２Ｂでは、真空搬送ロボット２２８のブレード２６２が、真空処理モジュール２４０内に存在する状態で示されている。例として、ロードロック２０４のフィンガ２２６が、ブレード２６２上に重ねて描かれた長方形として示されている。ブレード２６２は、ロードロック２０４における選出動作中にロードロックフィンガ２２６との接触を回避できる形状に、そして処理モジュール２４０のウエハサポートピン２４６との接触を回避できる形状に、成形されている。この形状では、ピン２４６の間に空間２７０を提供することにより、ブレード２６２が、ウエハのミスアライメントが存在するか否かを決定する以下の動作を妨害しないようにしている。
【００４２】
図３Ａおよび３Ｃは、真空搬送モジュール２０２のフェイス２３２の部分平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントシステム２７２の概略を示している。ここで言う「ダイナミックアライメント」とは、本装置および方法を表す用語であり、ブレード２６２が、ウエハ２０８を例えば真空搬送モジュール２０２から処理モジュール２４０の１つへとポート２３４の１つを通して移動させるか、または処理モジュール２４０から真空搬送モジュール２０２へとポート２３４の１つを通して移動させるのに伴って、ブレード２６２の中心２６４に対するウエハ２０８の中心２６０の位置を決定するものである。各フェイス２３２と、選択された物理的特性として特定の直径を有した各タイプのウエハ２０８に対し、システム２７２は２つのセンサ２７４を備えている。直径が２００ｍｍおよび３００ｍｍのウエハ２０８に対応するシステム２７２では、各フェイス２３２が、図３Ａおよび３Ｃにおいてセンサ２７４−１として表されるセンサ２７４と、センサ２７４−２および２７４−３として表されるさらに２つのセンサ２７４のうちの１つと、を有する。
【００４３】
図３Ｆでは、簡単のためセンサ２７４が２つ（すなわち直径が２００ｍｍのウエハ２０８〜２００に対応する２つのセンサ）のみ示されているのに対し、図３Ａ、３Ｃ、および３Ｅでは、３つのセンサ２７４−１、２７４−２、および２７４−３が示されている。第１のセンサ２７４−１は、フェイス２３２で定義される面に平行な平面内で、そのフェイス２３２に隣接したポート２３４の横軸であるセンサ位置決め軸２７６上に設けられている。
【００４４】
図３Ｂは、ポート２３４を通って移動するウエハ２０８Ｎ−２００の平面図であり、ウエハ２０８のエッジ２５４または２９６がそれぞれのセンサ２７４−１または２７４−２をトリガする継続的な時間ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ１ｍ、およびｔ２ｍが示されている。図３Ｂは、第１のセンサ２７４−１がウエハ搬送経路２４４から第１の距離２７８だけ離れていることを示すために、図３Ａと並べて示されている。ウエハ２０８−２００に対して使用するため、第２のセンサ２７４−２もやはり、フェイス２３２で定義される面に平行な平面内でセンサ位置決め軸２７６上に設けられている。第２のセンサ２７４−２は、ウエハ搬送経路２４４から第２の距離２８０だけ離れている。ウエハ２０８−３００に対して使用するために、第３のセンサ２７４−３が、フェイス２３２で定義される面に平行な平面内でセンサ位置決め軸２７６上に設けられている。第３のセンサ２７４−３は、ウエハ搬送経路２４４から第３の距離２８２だけ離れている。
【００４５】
このように間隔を設けることにより、各センサ２７４は、経路２４４を移動するそれぞれのウエハ２０８を、拡張動作または撤回動作のいずれの場合でも感知できる位置に、それぞれ配置される。センサ２７４によるウエハ２０８の感知は、複数フェイスのうち１つのフェイス２３２の立面図である図３Ｅに示されており、ポート２３４およびセンサ２７４が、センサ位置決め軸２７６に沿って間隔をおいて配置されている。各センサ２７４は、各センサ２７４のなかで最も高価なコンポーネントの数を最小限に抑えるように設計された複合スルービームセンサであることが好ましい。各センサ２７４に対し、センサ２７４の位置を決定するコンポーネントには、ポート２３４下方のビームトランスミッタ部位２７４Ｔと、ポート上方のビームレシーバ部位２７４Ｒとが含まれる。各ビームトランスミッタ部位２７４Ｔは、フェイス２３２のうちポート２３４を取り囲む部位にマシニングされたアパチャ２８３内に設けられている。後ほど説明するように、ブレード２６２の中心２６４に対するウエハ２０８の中心２６０の位置を検知する際の精度を低下させなくても、アパチャ２８３を配置する精度を、（±０．０５０インチ）内のように比較的低く抑えることが可能である。ビームトランスミッタ部位２７４Ｔは、入来光ファイバケーブル２７４ＣＩから光ビーム２８４を受け取り、その光ビーム２８４を、レンズを使用してポート２３４を横切らせて上向きに方向付ける。図３Ｅには、レンズと、ポート２３４上方に加工された対応アパチャ２３４内に設けられた出力光ファイバケーブル２７４ＣＯとを備えたビームレシーバ部位２７４Ｒの１つが示されている。
【００４６】
このような背景から、図面の簡略化のため図３Ｆでは、「２７４ＣＯ」として表された点線が、入力光ファイバケーブル２７４ＣＩと出力光ファイバケーブル２７４ＣＯの両方を表すことが理解できる。また、アパチャ２８３の位置が正確にわからないと、対応するビームトランスミッタ部位２７４Ｔの位置や、このようなアパチャ２８３で受け取る対応するビームレシーバ部位２７４Ｒの位置を、正確に知ることができないことが理解できる。その結果、センサ２７４の位置を正確に知ることができない。
【００４７】
図３Ｇには、各センサ２７４が、上述したセンサ位置のコンポーネント以外のコンポーネントを備えていることが示されている。このようなコンポーネントの１つは、それぞれの入力光ファイバケーブル２７４ＣＩに光ビーム２８４を供給するエミッタ２８５Ｅを有したセンサボディ２８５である。センサボディ２８５は、それぞれの出力光ファイバケーブル２７４ＣＯからビーム２８４を受け取る光検出器２８５Ｄも備えている。検出器２８５Ｄは、ケーブル２７４ＣＯから入来する光ビーム２８４を、その入来光ビーム２８４の光度に比例するアナログ信号に変換する。アナログ信号は、アナログ信号の値が閾値に到達するたびにデジタル信号に変換される。デジタル信号は、センサ２７４のセンサボディ２８５の出力であり、遷移信号２８６と称される。ウエハ２０８がポート２３４に移動する前に、ビーム２８４がレシーバ部位２７４Ｒで受け取られて検出器２８５Ｄに送られ、定常状態を生じる。図３Ｅおよび３Ｆでは、ウエハ２０８が、トランスミッタ部位２７４Ｔとレシーバ部位２７４Ｒの出力光ファイバケーブル２７４ＣＯとの間をブレード２６２によって移動させられて、センサ２７４のビーム２８４を遮断した様子が示されている。このとき遷移が生じ、センサ２７４のセンサボディ２８５が、この例で遮断を示す２８６Ｂに指定された遷移信号２８６を生成する。逆の見方をすれば、ウエハ２０８がトランスミッタ部位２７４Ｔとレシーバ部位２７４Ｒの間をブレード２６２によって移動させられて、ビーム２８４を遮断した後は、ウエハ２０８がブレード２６２によって移動されてポート２３４を完全に通りぬけ、ビーム２８４がこれ以上は遮断されない地点に到達するまで、別の定常状態が持続する。この時点では、ビーム２８４は形成されたと見なされて別の遷移を生じ、センサ２７４のセンサボディ２８５が、図３Ｆで形成を示す２８６Ｍとして示された別の遷移信号を生成する。図３Ｆおよび３Ｇでは、遷移信号２８６Ｂおよび２８６Ｍが、センサボディ２８５からセンサマルチプレックス（多重送信）カード２８８へと送信される様子が示されている。カード２８８は、ロボットコントローラ２９０の入力ポート２８９に接続されている。
【００４８】
ウエハ２０８が、センサ２７４で感知される際も感知された後も移動を続けるため、センサ２７４は応答時間の短いセンサであることが好ましい。例えば、モデル番号Ｄ１２ＳＰ６ＦＰＹのバナ−ブランドのセンサを使用して、５０マイクロセカンドの応答時間を得ても良い。また、トランスミッタ部位２７４Ｔおよびレシーバ部位２７４Ｒでは、長さの異なる光ファイバケーブル２７４ＣＩおよび２７４ＣＯを通常は使用するため、光学距離はセンサ２７４ごとに異なる。さらに、センサ２７４には製作公差がある。このような経路の長さおよび公差を補償するために、センサに対して適切な利得調整が行われる。
【００４９】
センサ２７４が３つであってもセンサボディ２８５を２つのみ提供することによって、システム２７２のコストを引き下げることができる。より詳しく言うと、直径が２００ｍｍのウエハ２０８−２００を処理する場合は、第１のセンサ２７４−１に対し、ケーブル２７４ＣＩおよび２７４ＣＯのそれぞれの一端が、第１のセンサ２７４−１に対応するアパチャ２８３のそれぞれ１つに光学的に実装される。図３Ｇでは、このようなケーブル２７４ＣＯおよび２７４ＣＩのもう一端が、第１のセンサ２７４−１に対応するセンサボディ２８５（センサボディ２８５−１を参照のこと）のそれぞれのエミッタ２８５Ｅ−１および検出器２８５Ｄ−１に、光学的に実装された様子が示されている。
【００５０】
第２のセンサ２７４−２に対しては、各ケーブル２７４ＣＩおよび２７４ＣＯの一端が、第２のセンサ２７４−２に対応するアパチャ２８３のそれぞれ１つに光学的に実装される。このようなケーブル２７４ＣＯおよび２７４ＣＩのもう一端は、第１のセンサ２７４−１に対応するセンサボディ２８５（センサボディ２８５−２を参照のこと）のそれぞれのエミッタ２８５Ｅ−２および検出器２８５Ｄ−２に、光学的に実装される。第２のセンサ２７４−２での使用を示すため、これらのケーブルを２７４ＣＩ−２および２７４ＣＯ−２で表すことにする。
【００５１】
図３Ｅでは、直径が３００ｍｍのウエハ２０８−３００を処理する場合に、第２のセンサ２７４−２のアパチャ２８３で使用されるケーブル２７４ＣＩ−２および２７４ＣＯ−２の一端が移動および再配置されて、第３のセンサ２７４−３に対応するアパチャ２８３のそれぞれ１つに光学的に実装される様子（図３Ｅにおいて点線で示されたケーブル２７４ＣＩ−３および２７４ＣＯ−３を参照のこと）が示されている。図３Ｇでは、ケーブル２７４ＣＩ−２および２７４ＣＯ−２のもう一端が、センサボディ２８５−２のそれぞれのエミッタ２８５Ｅ−２および検出器２８５Ｄ−２に光学的に実装されたままの状態が示されている。しかしながら、ケーブル２７４ＣＩ−２および２７４ＣＯ−２が再配置されたこのようなセンサボディ２８５−２が第３のセンサボディとして機能することを明らかにするために、図３Ｇでは、このような第３のセンサボディを２８５−３で表して点線で示した。また、再配置されたケーブル２７４ＣＩ−２および２７４ＣＯ−２を、点線で示して２７４ＣＩ−３および２７４ＣＯ−３で表した。また、ケーブル２７４ＣＩ−３に接続されたエミッタ２８５−２を点線で示して２８５Ｅ−３で表し、ケーブル２７４ＣＯ−３に接続された検出器２８５−２を点線で示して２８５−３で表した。
【００５２】
１つのセンサボディ２８５でこれら２つの機能を提供することにより、実質的に高コストのコンポーネント（センサボディ２８５）の数を各フェイス２３２ごとに１つずつ減らし、６フェイス構造のシステム２００で６つのセンサ２７４を不要にする。
【００５３】
図４Ａおよび４Ｂは、センサ２７４がそれぞれ独自の待ち時間Ｌ、すなわち遷移を遮断するための待ち時間（ＬＢ）と、遷移を形成するための待ち時間（ＬＭ）とを有することによる効果を示している。図４Ａは、ウエハ２０８の拡張動作を示している。上述した待ち時間ＬＢは、経路２４４を移動してポート２３４を通るウエハ２０８がセンサ２７４で感知されるのに伴ってビーム２８４が遮断される、第１の時間ｔ１ｂから開始する。図４Ｂによれば、この時間ＬＢは後の時間ｔ１ｂＡＰＰで終了する。時間ｔ１ｂＡＰＰでは、遷移信号２８６Ｂがロボットコントローラ２９０の入力ポート２８９に到達し、この遷移信号２８６Ｂに応じてロボットコントローラ２９０が、レジスタ２９２におけるロボット２２８の位置を表すものとして後ほど説明するデータを格納する。遷移信号２８６Ｂは、ウエハ２０８によるビーム２８４の遮断がセンサ２７４によって感知されたことを示す。「ｔ１ｂＡＰＰ」で使用される「ＡＰＰ」は、センサ２７４が視位置にある時間を示している。
【００５４】
経路２４４に沿ったウエハ２０８の動きに関し、図３Ｂ、３Ｄ、４Ａ、および４Ｂは、待ち時間ＬＢを例えば、センサ２７４が（ビーム２８４が遮断されるのに応じて）「始動（トリップ）」された時間ｔ１ｂと、ロボット２２８が格納された位置を表すデータである時間ｔ１ｂＡＰＰと、の間に存在する時間遅延の有限量として表している。時間ｔ１ｂからｔ１ｂＡＰＰにいたる時間遅延の間にウエハ２０８が移動することから、後の時間ｔ１ｂＡＰＰでは、センサ２７４のビーム２８４を遮断したウエハの前縁２５４または２５６は、もはやセンサ２７４の真上にはない。時間遅延が反復可能であり、この時間遅延に対するロボットブレード２６２（およびウエハ２０８）の速度が比較的一定であるため、この遅延から誤差が生じるのを排除することができる。図４Ｂは、遮断の遷移におけるウエハミスアライメントの決定を目的としたセンサ２７４の位置として、センサ２７４の視位置ＸＹＢＡＰＰを使用することによって、上述したような排除がなされることを示している。
【００５５】
ここで、待ち時間ＬＭもまた、センサ２７４が（ビーム２８４が形成されるのに応じて）「始動（トリップ）」された時間ｔ１ｍと、ロボット２２８が格納された位置を表すデータである時間ｔ１ｍＡＰＰと、の間に存在する時間遅延の有限量であることがわかる。時間ｔ１ｍからｔ１ｍＡＰＰにいたる時間遅延の間にウエハ２０８が移動することから、後の時間ｔ１ｍＡＰＰでは、センサ２７４のビーム２８４を形成したウエハの後縁２９６は、もはやセンサ２７４の真上にはない。時間遅延が反復可能であり、この時間遅延に対するロボットブレード２６２（およびウエハ２０８）の速度が比較的一定であるため、この遅延から誤差が生じるのを排除することができる。このような排除は、形成の遷移におけるウエハミスアライメントの決定を目的としたセンサ２７４の位置として、センサ２７４の視位置ＸＹＭＡＰＰを使用することによってなされる。
【００５６】
視位置ＸＹＢＡＰＰは、センサ２７４が無限に高速で、ロボット位置を表すデータが実際のシステムと同時に（すなわち時間ｔ１ｂＡＰＰに）レジスタ２９２に格納される場合に、センサ２７４が有する直交座標系における位置である。視位置ＸＹＭＡＰＰは図４Ｂに示されていないが、センサ２７４が無限に高速で、遷移信号２８６が実際のシステムと同時に（すなわち時間ｔ１ｍＡＰＰ）にロボットコントローラ２９０に到達した場合にセンサ２７４が有する直交座標系における位置である。
【００５７】
次に説明するキャリブレーション工程は、拡張および撤回の各動作に対し、センサ２７４の視位置ＸＹＢＡＰＰおよびＸＹＭＡＰＰをそれぞれ決定するのに使用される。
【００５８】
本発明に従って、遮断および形成によるそれぞれの遷移における各センサ２７４のそれぞれの待ち時間ＬＢおよびＬＭが、軸２７６に沿ったそれぞれのセンサ２７４−１、２７４−２、および２７４−３の間隔に対する距離２７８、２８０、および２８２のそれぞれの値の選択において考慮される。これは、図３Ｂおよび図３Ｄの平面図に示されており、それぞれ直径が２００ｍｍのウエハ２０８Ｎ−２００および直径が３００ｍｍのウエハ２０８Ｎ−３００が水平方向に（図３Ｂおよび３Ｄでは、時間の増加が下向きに測定されるように上向きに）移動する様子を示している。また、遮断および形成による遷移は点２９２で示されている。例えば点２９２−２ｂは、第１のセンサ２７４−１の第１のビーム２８４−１がウエハ２０８−２００のエッジ２５４で遮断される時間ｔ２ｂに対応する。時間ｔ１ｂＡＰＰは、待ち時間ＬＢの終了と、ロボットの位置を表すデータがレジスタ２９２に格納される時間とを表したものであり、点２９２−２ｂで表される第２の遮断遷移の時間ｔｂ２より前に生じるものとして示されている。図３Ｂでは、第２のセンサ２７４−２のビーム２８４−２が、直径が２００ｍｍのウエハ２０８−２００のエッジ２５４によって先ず遮断される。距離２７８および２８０が経路２４４に対して非対称である場合、ロボットの位置を表すデータは、時間ｔｂ２で生じる第２のビーム遮断（点２９２−２ｂで表される）より前にレジスタ２９２に格納される。
【００５９】
形成による遷移の例として、点２９４−１ｍは、ウエハ２０８−２００のエッジ２５４の後部２９６が第１のセンサ２７４−１を通過した後に第１のセンサ２７４−１の第１のビーム２８４−１が初めて形成される、時間ｔ１ｍに対応している。時間ｔ１ｍＡＰＰは、待ち時間ＬＭの終了と、ロボットの位置を表すデータがレジスタ２９２に格納される時間とを表したものであり、点２９４−２ｍで表される形成遷移の時間ｔｂｍより前に生じるものとして示されている。このように、距離２７８および２８０が経路２４４に対して非対称であることから、ロボットの位置を表すデータは、時間ｔｂｍで生じる第２のビーム形成（点２９４−２ｍで表される）より前に格納される。
【００６０】
図３Ｄは、直径が３００ｍｍのウエハ２０８−３００に関する同様な状況を示している。ただし、第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１が先ず時間ｔ１ｂで遮断され（点２９２−１ｂ）、次に第３のセンサ２７４−３のビーム２８４−３が時間ｔ２ｂで遮断され（点２９２−２ｂ）、次いで第３のセンサ２７４−３のビームが時間ｔ１ｍで形成され（点２９４−１ｍ）、そして第１のセンサ２７４−１のビーム２８４が時間ｔ２ｍで形成される（点２９４−２ｍ）点が異なる。
【００６１】
図３Ｆと関連して上述されているように、真空搬送モジュール２０２を、代表的な６つの処理モジュール２４０と共に使用しても良い。ウエハ２０８が、これら処理モジュール２４０のうち任意モジュールの任意フェイス２３２のポート２３４を通って搬送され得ることから、これらのフェイス２３２のそれぞれに、図３Ａおよび３Ｃで示される３つのセンサ２７４が提供される。したがって、ウエハ２０８の任意の搬送において、任意の処理モジュール２４０から遷移信号２８６の出力を生成することが可能となる。
【００６２】
図５は、排他的ＯＲゲート３０４の配列の形をとった論理回路３０２を示した概略図である。各排他的ＯＲゲート３０４の出力３０６は、入力３０８の両方ではなくどちらか片方がアクティブの場合にアクティブである。つまり、出力３０６は、入力３０８が互いに異なる場合にアクティブとなる。回路３０２は６対の入力３０８を有しており、これは、代表的な６つの処理モジュール２４０の６つのフェイス２３２それぞれの２つのアクティブセンサ２７４からの出力を表している。入力の１つ３０８−１は、第１の真空モジュール２４０−１の第１のセンサ２７４−１からの出力に対応し、別の入力３０８−２は、第１の真空モジュール２４０−１の第２のセンサ２７４−２からの出力に対応する。他の５つのモジュール２４０−２〜２４０−６に対しても、同様にして入力３０８−１および３０８−２をそれぞれ提供することができる。
【００６３】
モジュール２４０のうち１つのモジュールのみへの入力３０８−１または３０８−２のうち、一方のみへの入力遷移信号２８６に応じ、論理回路３０２がメイン出力３１２上にシングル信号３１０を生成する。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、入力センサ２７４−１または２７４−２の任意の一方がいずれの方向に遷移した場合であっても、シングル信号３１０が論理値０から論理値１へと遷移する様子を示している。図６（Ａ）および６（Ｂ）は、待ち時間Ｌが排除された後、ウエハ２０８の移動によってビーム２８４が遮断または形成される際に、ビーム２８４の遷移が発生する時間を示している。図６（Ｃ）は、同様な時間において、ビーム２８４の遮断または形成の結果としての種々の遷移信号２８６に応じて論理回路３０２から出力される、２値出力としての信号３１０を示している。図６（Ａ）および６（Ｂ）では、ウエハ２０８が移動中の時間をＴ軸（左から右の方向が時間の増加を示す）上に、レシーバ部位２７４Ｒに照射されるビーム２８４の量（遮断された場合は０、形成された場合は１００％）をＢ軸（下から上の方向が光度の増加を示す）上に、それぞれ示している。
【００６４】
起こり得るウエハのミスアライメントを決定する代表的な手続きにおいて、時間ｔ０のとき、ウエハ２０８Ｎ−２００は経路２４４上をポート２３４に向かって制御速度で移動している。センサビーム２８４−１および２８４−２は共に遮断されておらず、いずれのレシーバ部位２７４Ｒも、ビーム２８４−１および２８４−２をそれぞれ１００％受光している。さらに、遷移が示されていないため、メイン信号３１０の値はメイン出力３１２で論理値０として現れている。
【００６５】
センサ２７４−２の視位置に対応する時間ｔ１ｂＡＰＰ（やはり図３Ｂに図示されている）では、第２のセンサ２７４−２がビーム２８４−２を遮断するウエハ２０８−２００の前縁２５４によって、ビームの遷移が生じる。第２のセンサ２７４−２のビーム２８４−２は、図６（Ａ）において低光度への移行として示されており、その結果として遷移信号２８６が高位に移行し（一方の入力３０８−１が別の入力３０８−２と異なるように）、３１０−１ではメイン出力信号３１０が２値の１に移行してこの遷移を表す。図６（Ｂ）は、第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１の光度が１００％で持続することを示している。ビーム２８４−１が遷移しないため、遷移信号２８６は存在せず、ウエハ２０８は制御速度での移動を続ける。
【００６６】
時間ｔ２ｂＡＰＰでは、ウエハ２０８Ｎ−２００の前縁２５４が第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１を遮断し、ビームの遷移を生じる。第２のセンサ２７４−２のビーム２８４−２が低光度で維持されて、ウエハ２０８Ｎ−２００が均一の速度で移動を続ける一方で、第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１は、低光度に移行するものとして示されている。その結果、第１のセンサ２７４−１からの遷移信号２８６が正となる。第２のセンサ２７４−２では遷移は感知されず、入力３０８−２が入力３０８−１と異なることから、３１０−２ではメイン出力信号３１０が逆に２値の０に移行してこの遷移を表す。第１および第２センサ２７４−１および２７４−２のビーム２８４−１および２８４−２の光度はそれぞれ低く維持されて、別の遷移信号２８６が生じることはなく、ウエハ２０８Ｎ−２００は均一の速度で移動を続ける。
【００６７】
時間ｔ１ｍＡＰＰは、形成による遷移のための第１のセンサ２７４−１の視位置ＹＭＡＰＰに対応する。時間ｔ１ｍＡＰＰでは、ウエハ２０８Ｎ−２００の後縁２９６が第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１を形成し、その結果としてビームの遷移が生じる。第１のセンサ２７４−１からの結果としての遷移信号２８６が、入力の１つ３０８−１に割り当てられるため、メイン出力信号３１０は、３１０−３で逆に２値の０に移行してこの遷移を表す。第２のセンサ２７４−２のビーム２８４−２が低光度で維持されて、ウエハ２０８が均一の速度で移動を続ける一方で、第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１は１００％に移行することが示されている。
【００６８】
時間ｔ２ｍＡＰＰは、遷移形成のための、第２のセンサ２７４−２の視位置ＹＭＡＰＰに対応する。時間ｔ２ｍＡＰＰでは、ウエハ２０８Ｎ−２００の後縁２９６が第２のセンサ２７４−２のビーム２８４−２を形成し、その結果としてビームの遷移を生じる。第２のセンサ２７４−２からの結果としての遷移信号２８６が、入力の１つ３０８−２に割り当てられるため、メイン出力信号３１０は、３１０−４で逆に２値の０に移行してこの遷移を表す。第１のセンサ２７４−１のビーム２８４−１が１００％で維持されて、ウエハ２０８Ｎ−２００が均一の速度で移動を続ける一方で、第２のセンサ２７４−２のビーム２８４−２は１００％に移行することが示されている。この時点で、ウエハミスアライメントを決定するためのウエハ２０８Ｎ−２００の移動が完了し、システム２７２は、ブレード２６２の中心２６４に対するウエハ２０８Ｎ−２００の中心２６０の位置を表すデータの処理を待つばかりとなる。
【００６９】
各モジュール２４０の各センサ２７４の正確な位置に関するデータと共に、図５および６（Ｃ）との関連で説明したメイン出力信号３１０を使用する。詳しく言うと、各センサ２７４の正確な位置を、メイン出力信号３１０の遷移３１０−１、３１０−２、および３１０−３ごとに知ることができる。この位置データは、既知の物理的特性を有したキャリブレーションウエハ２０８Ｃを使用するキャリブレーション方法によって提供される。例えば、図７に示されたキャリブレーションウエハ２０８Ｃは、直径が２００ｍｍで、底部に突起３２０を有する。突起３２０は、ブレード２６２の空きスペースまたはポケット２７０（図２Ｂ）にぴったり嵌るように形成されている。また、キャリブレーション方法を使用すると、ロボット２２８に対するセンサ２７４の厳密な位置に関するデータを提供する際に、上述した装置の一定の特性が考慮されることが保証される。例えば、ロボット２２８の軸２３０の位置が、モジュール２０２ごとに異なる可能性がある。また、モジュール２０２または２０４ごとに待ち時間ＬＢおよびＬＭが異なり、特定のセンサ２７４の空間における有効位置が、実際の位置とわずかに異なる可能性もある。
【００７０】
キャリブレーション方法は、拡張動作または撤回動作が実行されるか否かを識別し、校正される特定のモジュール２４０を識別する動作から開始する。次に、突起３２０をポケット２７０にぴったり嵌め込んで、キャリブレーションウエハ２０８Ｃをブレード２６２でクランプする動作が続く。すると、ロボット２２８は、「取り込み機能を装備する」ように命令される。これで、システム２７２がセンサ２７４の動作を行う準備が整う。次の動作では、ロボットは、校正されている特定モジュール２４０のポート２３４から撤回することにより、移動するように命令される。移動中は、半径Ｒおよび角度シータ（Ｔ）の値が、センサ２７４からの遷移信号２８６に基づいてデータ記録動作によって記録される。
【００７１】
図８には、撤回におけるＲおよびＴの代表的な値が示されている。図８において、最初の３つのエントリは、ウエハ２０８Ｃに応じて生成されたのではないため重要でなく、エントリ４〜７は、ウエハ２０８Ｃがセンサ２７４を通過した際に生成されたため重要である。ロボット２２８がウエハ２０８Ｃを一定の高さで移動させるため、代表的なデータは、ウエハ２０８Ｃの高さ、すなわち「Ｚ」値が同じ値で維持されることを示す。代表的なデータは、モジュール２４０のフェイス２３２が、第１のセンサ２７４−１がウエハの移動経路２４４から距離２７８だけ離れた位置に配置され、第２のセンサ２７４−２がその経路２４４から距離２８０だけ離れた位置に配置される、図３Ｂと同様であることを表す。距離２７８が距離２８０より大きいため、図３Ｂに示されるように、第２のセンサ２７４−２が第１および最後の遷移信号２８６（データエントリ４および７に対応する）を生成し、第１のセンサ２７４−１が第２および第３の遷移信号２８６（データエントリ５および６に対応する）を生成する。
【００７２】
図８に示されるように、シータの値の変動は僅か０．００５度であり重要ではない。シータの値の変動が、通常のあらゆる拡張または撤回において小さいことから、キャリブレーションの工程では平均値を使用するものとする。この例における平均値は３５８．９４０度である。
【００７３】
拡張においても同様な値のＲおよびＴが得られることは無論であり、簡単のためここでは図示しない。拡張における最初の４つのエントリは、ウエハ２０８Ｃがセンサ２７４を通過するのに応じてそれらが生成されたため重要であり、後半３つのエントリ５〜７は重要でない。ロボット２２８がウエハ２０８Ｃを一定の高さで移動させるため、代表的な拡張データはやはり、ウエハ２０８Ｃの高さ、すなわち「Ｚ」値が同じ値で維持されることを示す。代表的なデータはまた、モジュール２４０のフェイス２３２が、第１のセンサ２７４−１がウエハの移動経路２４４から距離２７８だけ離れた位置に配置され、第２のセンサ２７４−２がその経路２４４から距離２８０だけ離れた位置に配置される、図３Ｂと同様であることも表す。距離２７８が距離２８０より大きいため、図３Ｂに示されるように、第２のセンサ２７４−２が第１および最後の遷移信号２８６（データエントリ１および４に対応する）を生成し、第１のセンサ２７４−１が第２および第３の遷移信号２８６（データエントリ２および３に対応する）を生成する。
【００７４】
図９（Ａ）および９（Ｂ）は、経路２４４に沿ったキャリブレーションディスク２０８の４つの部位を示している。図９（Ａ）において、位置Ｂ−２のウエハ２０８は、センサ２７４−２のビーム２８４−２を遮断しているところである。位置Ｍ−２のウエハ２０８は、センサ２７４−２のビーム２８４−２を形成しているところである。図９（Ｂ）において、位置Ｂ−１のウエハ２０８はセンサ２７４−１のビーム２８４−１を遮断しているところであり、位置Ｍ−１ではビーム２８４−１を形成しているところである。したがって、図９（Ａ）および９（Ｂ）では、ウエハ２０８の前縁および後縁のそれぞれが、各ビーム２８４の遷移を引き起こしている。この情報を、ウエハの半径（Ｒ）、およびセンサ２７４が遷移した際のロボット２２８の位置に関する知識と共に使用することによって、センサの位置（アパチャ２８３の中心）を決定することが可能となる。最初および最後の遷移と図８におけるデータとを考慮すると、ビーム２８４が最初に遮断された際とビーム２８４が再形成された際の、ウエハ中心２６０位置の間の差は、５１３．２１０−３６３．１０６または１５０．１０４ミリメートル（５．９０９６インチ）である。図９（Ａ）によれば、この距離は２ａである。したがって、ａの値は、ウエハ中心間の距離の半分かまたは２．９５４８インチである。Ｒの値はウエハの半径であり、１００ｍｍまたは３．９３７０インチである。センサ２７４への距離ｂは、次式から得ることができる。
【００７５】
【数１】
0004880114.tif 000002
ここで、
【００７６】
【数２】
0004880114.tif 000003
である。
【００７７】
ａおよびＲが既知となれば、センサの位置をグローバルな値として表すことができる。例えば、センサの位置に対する半径ＲSを、次式から得ることができる。
【００７８】
【数３】
0004880114.tif 000004
【００７９】
ここで、ＲTは、低位置にあるウエハの獲得値である。センサに対する角度θSは、次式から得ることができる。
【００８０】
【数４】
0004880114.tif 000005
【００８１】
ここで、θTは経路の平均角度（シータの値）である。±は、センサ２７４が経路２４４のどちら側にあるかによって決定される。センサ２７４が左側にある場合はマイナス、センサ２７４が右側にある場合はプラスである。
【００８２】
キャリブレーションを行う結果、極座標におけるセンサ２７４−１および２７４−２の位置は、拡張および撤回の各動作に対して、そして中心２６４を含むロボット２２８の極座標系に関して、そしてセンサ２７４の特定の取り決め（すなわち間隔２７８、２８０、および２８２）に対して、正確に決定される。
【００８３】
第３のセンサ２７４−３に関しても、同様なキャリブレーションが実行される。上述したように、センサ２７４−１、２７４−２、および２７４−３の位置を表すデータがレジスタ２９２に格納される。このようなセンサの正確な位置を使用することができるため、遷移（例えば３１０−１）のために信号３１０がロボットコントローラ２９０に出力されるたびに、信号３１０は、ウエハ２０８のエッジ２５４、２５６、および２９６のうち１つの位置を示す。ロボットコントローラ２９０は、このような各信号３１０に応じて、信号３１０で表される遷移の発生時におけるブレード２６２の位置を表すデータを格納する。ブレード位置データは、ロボットモータ３２４で駆動されるエンコーダ３２２から出力されて、レジスタ２９２に格納される。ウエハのアライメント動作が完了したら、コントローラ２９０は、（センサ位置および対応するブレード位置によって表される）複合データをシステムコントローラ３２６に転送する。システムコントローラ３２６は、ブレード２６２の中心２６４に対するウエハ２０８の中心２６０の位置表示を提供する１つのデータプロセッサとして機能する。
【００８４】
すると、ウエハの搬送時間を増加させることなく、すなわちモジュール２０２もしくは２４０またはロードロック２０４の間におけるウエハ２０８の制御速度または移送速度を低下させることなく、ウエハ２０８が搬送されている間に作動するような、ウエハアライメント装置および方法が、システム２７２およびその関連の方法によって提供されることがわかる。このような方法および装置では、同一フェイス２３２のセンサ２７４、３つあたり１つのプロセッサ（コントローラ３２６）のみを必要とすることにより、センサ２７４、１つあたりのデータプロセッサの数を減らす。間隔２７８，２８０，２８２および回路３０２によって、クラスタツール構造２００全体で、ウエハミスアライメントの決定のために必要とされるプロセッサは１つのみである。上述したようなキャリブレーション工程によって、このような方法および装置は、センサ２７４のアパチャ２８３の位置付けに必要とされるマシニング精度を、センサ２７４を使用してなされる検知の精度を犠牲にすることなく低減することもできる。上述したように、スルービームセンサ２７４を使用してウエハミスアライメントを決定する際に誤差を生じる原因となる、待ち時間ＬＢおよびＬＭを排除することもできる。
【００８５】
以上では、理解を明確にする目的で本発明を詳細に説明したが、添付した特許請求の範囲の範囲内で、一定の変更および修正を加えられることは明らかである。したがって、上述した本実施例は、例示を目的としたものであって限定的ではなく、本発明は、ここで取り上げた詳説に限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲および同等物の範囲内で変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空搬送モジュールに接続された常圧移送モジュールを示す、従来技術による代表的な半導体工程のクラスタツール構造であって、真空搬送モジュールへの移送のためにロードロックがウエハを受け取っている。
【図２Ａ】本発明に従った半導体工程のクラスタツール構造を示した平面図であり、固定軸上での回転のため、そして真空搬送モジュールにウエハを運び込むブレードを搬送するために搭載された、真空搬送モジュールロボットが示されている。
【図２Ｂ】ブレードに適切に揃えられたウエハを運ぶブレードの平面図である。
【図２Ｃ】ブレードに適切に揃えられていないウエハを運ぶブレードの平面図であり、本発明に従って決定されるウエハのミスアライメントが示されている。
【図３Ａ】クラスタツール構造の真空搬送モジュールの１フェイスを部分的に示した平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントのためのシステムの概略を部分的に示しており、直径が２００ｍｍのウエハに使用される第２のセンサが示されている。
【図３Ｂ】直径が２００ｍｍのウエハの平面図であり、図３Ａに示されたセンサのビームをウエハが遮断および形成する時間が示されている。
【図３Ｃ】クラスタツール構造の真空搬送モジュールのフェイスの同一部分を示した平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントのためのシステムの概略を部分的に示しており、直径が３００ｍｍのウエハに使用される第３のセンサが示されている。
【図３Ｄ】直径が３００ｍｍのウエハの平面図であり、図３Ｃに示されたセンサのビームをウエハが遮断および形成する時間が示されている。
【図３Ｅ】複数フェイスのうち１つのフェイスのポートを示した立面図であり、ウエハが遮断および形成する光ビームを供給する光ファイバケーブルを有した３つのセンサが示されている。
【図３Ｆ】クラスタツール構造システムの平面図であり、１フェイスあたり２つのセンサと、遮断および形成による各遷移に対応する遷移信号を生成するビームレシーバに接続された光ファイバケーブルとが示されている。
【図３Ｇ】遷移信号を受信してこれらの信号をロボットコントローラに供給するカードを示した概略図である。
【図４Ａ】センサの待ち、およびこのような待ちが原因で生じる誤差を排除するためにセンサの視位置がどのように決定されるかを示した概略図である。
【図４Ｂ】センサの待ち、およびこのような待ちが原因で生じる誤差を排除するためにセンサの視位置がどのように決定されるかを示した概略図である。
【図５】ビーム１回の遮断あたり１つの出力信号を提供し、ビーム１回の形成あたり１つの出力を提供する、論理回路の概略図である。
【図６】２つのセンサにおけるビームの遮断および形成のタイミングを、論理回路からの１つの出力信号にそれぞれ関連付ける図である。
【図７】センサの位置を正確に決定するためにキャリブレーション工程で使用されるキャリブレーションウエハの底面図である。
【図８】キャリブレーション工程の結果として得られる代表的なデータを示した図である。
【図９】ウエハ経路の右側にあるセンサビームに対するウエハの、キャリブレーション工程中における位置を示した図であり、図９（Ａ）はウエハ経路の右側にあるセンサビームに対するウエハ位置を示し、図９（Ｂ）はウエハ経路の左側にあるセンサビームに対するウエハ位置を示す。
【符号の説明】
１００…代表的なクラスタ構造
１０２…クリーンルーム
１０４…ロードロック
１０６…真空搬送モジュール
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ…処理モジュール
２００…クラスタツール構造システム
２０２…真空搬送モジュール
２０４…ロードロック
２０６…常圧搬送モジュール
２０８…基板またはウエハ
２０８Ｆ…第１のウエハ
２０８Ｎ…第２のウエハ
２０８Ｃ…キャリブレーションウエハ
２０８−２００…直径が２００ｍｍのウエハ
２０８−３００…直径が３００ｍｍのウエハ
２１０…カセット
２１２…フロントエンドロボット
２１４…固定回転軸
２１６…ウエハアライナ
２１８…ウエハ受け取り面
２２０…ロードロックポート
２２２…ゲートバルブまたはドア
２２４…ロードロックウエハ移送軸
２２６…フィンガ
２２８…真空移送ロボット
２３０…中心軸
２３２…ウエハ移送面
２３４…ポート
２３６…ゲートバルブまたはドア
２３８…デュアルスロットバルブ
２４０…処理モジュールまたはチャンバ
２４２…入来ウエハ移送経路
２４４…第２のウエハ移送経路
２４６…ピン
２５２…直線状のエッジ
２５４…曲線状のエッジまたは前縁
２５６…刻み目が入った曲線状のエッジまたは前縁
２５８…刻み目
２６０…ウエハの中心
２６２…ロボットのブレード
２６４…ブレードの中心
２６６…ブレードの縦軸
２７０…空間またはポケット
２７２…ダイナミックアライメントシステム
２７４…センサ
２７４−１…第１のセンサ
２７４−２…第２のセンサ
２７４−３…第３のセンサ
２７４Ｔ…ビームトランスミッタ部位
２７４Ｒ…ビームレシーバ部位
２７４ＣＩ…入来光ファイバケーブル
２７４ＣＯ…出力光ファイバケーブル
２７６…センサ位置決め軸
２７８…第１の距離
２８０…第２の距離
２８２…第３の距離
２８３…アパチャ
２８４…光ビーム
２８５…センサボディ
２８５Ｄ…光検出器
２８５Ｅ…エミッタ
２８６…遷移信号
２８６Ｂ…遮断を示す遷移信号
２８６Ｍ…形成を示す遷移信号
２８８…マルチプレックスカード
２８９…入力ポート
２９０…ロボットコントローラ
２９２…レジスタ
２９６…ウエハのエッジまたは後縁
３０２…論理回路
３０４…排他的ＯＲゲート
３０６…排他的ＯＲゲートの出力
３０８…排他的ＯＲゲートの入力
３１０…シングル信号
３１０−１、３１０−２、３１０−３…遷移
３１２…メイン出力
３２０…突起
３２２…エンコーダ
３２４…ロボットモータ
３２６…システムコントローラ
【図１】
0004880114.tif 000006
【図２Ａ】
0004880114.tif 000007
【図２Ｂ】
0004880114.tif 000008
【図２Ｃ】
0004880114.tif 000009
【図３Ａ】
0004880114.tif 000010
【図３Ｂ】
0004880114.tif 000011
【図３Ｃ】
0004880114.tif 000012
【図３Ｄ】
0004880114.tif 000013
【図３Ｅ】
0004880114.tif 000014
【図３Ｆ】
0004880114.tif 000015
【図３Ｇ】
0004880114.tif 000016
【図４Ａ】
0004880114.tif 000017
【図４Ｂ】
0004880114.tif 000018
【図５】
0004880114.tif 000019
【図６】
0004880114.tif 000020
【図７】
0004880114.tif 000021
【図８】
0004880114.tif 000022
【図９】
0004880114.tif 000023