JP2004503080A - 半導体ウエハ処理装置のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、概して半導体ウエハ処理（例えば、シリコンウエハまたはシリコン基板を収容するためのポッドまたはコンテナを処理するための機構および／または装置）のための装置に関する。ポッドは、前面開口部に統合されたポッドまたは同様の物品であり得、ウエハまたは基板を保持するためのキャリアまたはカセットを収容し得る。さらに、本発明は、概して処理のためのポッドにおいて複数のウエハを移送し、受信しているステーション上のポッドを装填し、接続器に対抗してポッドをシーリングし、ポッドの扉を開放し、ロボット装置を用いて接続された清浄な環境処理ステーション（イオン注入機械）の内外にウエハを往復させるための自動化されたシステムに関する。

Description

【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、２０００年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／２１５，５８４号および２０００年１０月２０日に出願された米国仮特許出願第６０／２４２，１４７号を参考として援用し、これらの出願の優先権および利益を主張する。
【０００２】
（技術分野）
概して本発明は、半導体ウエハ処理のための装置（例えば、シリコンウエハまたは基板を収容するポッドまたはコンテナを処理するための機構および装置）に関する。特に、本発明は、ウエハ処理の間にシールされたポッド扉を除去および格納するために使用されたポッド扉開閉器およびそれに関連する装置に関する。
【０００３】
（背景情報）
集積回路（ＩＣ）の製造は、ブランクがあり、パターニングされていない半導体ウエハから始まる。これらのウエハは、最終ＩＣ形態に形成される前に、いくつかの重要なステップを受ける。低水準のウエハは、一般的に歩留まりと呼ばれる、ウエハ上で利用可能なＩＣの数に影響を与え得る。従って、ウエハが顧客の基準に合致することを確実にし、ウエハ歩留まりを最大化するようにウエハをテストするための装置を有することが望ましい。
【０００４】
ウエハのテストは、しばしば自動化プロセスによって達成され、このプロセスにおいて、連続的にこのウエハを処理かつテストする。ウエハを処理する際に、ロボットは、人間のオペレータよりもはるかに速く、より正確で、そして汚染が少ないために、ロボットによるテストおよび処理は、ウエハの手作業によるテストおよび処理よりもより効率的である傾向がある。ウエハ処理プロセスでは、典型的には、ウエハは、ウエハカセットまたはウエハポッド等のキャリアを用いて移送される点においてカセットとは異なる。ポッドは、典型的にはポッドに包囲されたウエハの汚染を防ぐように封入される。
【０００５】
以前に、２００ｍｍすなわち８インチの直径を有するウエハは、ＩＣの製造のための半導体産業において一般的に使用された。より最近では、３００ｍｍすなわち１２インチの直径のウエハが、より多数の集積回路が１つのウエハから製造されることを可能にし、従って、ＩＣを製造するコストを低減するようにこのウエハが導入された。新しい装置および手順が、これらの新しく、大きなウエハを処理および加工するように開発されてきた。一般的に正面開口統合ポッド（ＦＯＵＰ）と呼ばれる、例えば、新しく大きな標準的なウエハポッドが開発されてきた。これらのシールされたポッドは、ウエハに対して、汚染のないストレージおよび移送環境を提供する。ウエハを取り出すためには、ウエハを水平に向くように置き、ポッドの前面扉がテストする装置の内部の汚染のない環境に開放され、ロボット末端エフェクタを使用して、処理またはテストのためのウエハを除去するようにポッドが配置される。ポッドの他のバージョンはより小さなサイズのウエハに対して使用される。例えば標準機械接続器（ＳＭＩＦ）ポッドは、典型的には、５インチ、６インチ、および８インチのウエハに対して使用される。
【０００６】
本出願は、本出願全体において参考として以下の米国特許出願第６，０７１，０５９号（Ｌｏａｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ）と、米国特許出願第６，０５３，６８８号（Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｌｏａｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ　Ｗａｆｅｒｓ　ｆｒｏｍ　ａ　Ｗａｆｅｒ　Ｃａｒｒｉｅｒ）および米国特許出願第５，７７２，３８６号（Ｌｏａｄｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ）の開示を援用する。
【０００７】
（発明の要旨）
当該技術の現在の状態は、大きな空間作動量（ｗｏｒｋｉｎｇ　ｖｏｌｕｍｅ）を要する複雑なポッド扉開閉器からなる。本明細書中で説明された本発明は、電気機械的に新規で、小型で、高い信頼性があり、従来のシステムの現在の状態のように同じ機能を実行するように最小の空間体積を要する。例えば、ポッド扉開閉器はウエハ処理の間、ポッド扉を除去および格納するために使用され、ポッドに対して３００ｎｍのウエハの装填および取り出しを可能にする。ポッドは、ポッドに取り付ける（または、取り外す）ための装置、シールされた扉を施錠（または解錠）する装置、およびウエハ処理の間安全にポッドを保持する装置の使用を必要とする。さらに、ポッド扉開閉器は、ウエハ処理装置にポッドを取り付けるための標準的な接続器を供給する。半導体製造装置および材料協会（ＳＥＭＩ）規格は、ポッド製造業者と処理装置供給業者との間の可換性および互換性を維持するために機械的な接続器の需要を制御する。
【０００８】
本発明の様々な実施形態が添付図面に説明され、そして図示された装置およびシステムの構成、レイアウト、および設計において説明される。本発明は、効率的な、独特な、小型の、高信頼性のポッド扉開閉器（ＰＤＯ）を提供する。本発明によるＰＤＯは、従来のＰＤＯよりも複雑さが小さく、より信頼性がある。本発明の方法は、横軸周りにポッド扉を回転させ、次いでその扉を下げる代わりに、ポッド扉を軸方向に引き込んで、下げることによって、著しく小さな全作動量内で動作させる。
【０００９】
この十分に自動化されたシステムは、１３枚以下のウエハまたは２５枚のウエハを含む、従来の半導体ウエハがシールされたポッドを受け取り、ポッド扉は２つの９０°扉ラッチを組み込む。ロボットまたは他の移送デバイスは受け取りステーションの台座面にポッドを取り付け、そのデバイスは半導体ウエハ処理ツールのクリーンルームと適合し、典型的には、正の圧力下で汚染物の侵入を回避する。ロック機構は受け取りステーションに対してポッドをロックし、空気圧シリンダまたは他のアクチュエータを利用して、横方向にポッドを移動させ、接続器プレートに抗してポッドをシールし、ポッド扉を解錠してそれを引き込む。機械的親ねじおよびボールナット、あるいは他の伝達機構を利用して、扉を下げ、ロボットウエハハンドラーのためのアクセスを提供し、処理のためのウエハを除去し、その後ポッド内のウエハを置換する。本発明は、現存する、従来の半導体ウエハ処理システムにおいて組み込まれて使用され、改善された信頼性およびより小さい全動作量を提供し得る。
【００１０】
一実施形態では、ポッドは装置の接続器プレートに提供され、しばしば当業者によってＦＩＭＳ（前面開口接続器機械規格）プレートと呼ばれる。ポッドは３つのピン動的ピン台上に配置され、一旦、１つの「着座（ｐｒｅｓｅｎｃｅ）」センサおよび３つの「位置（ｉｎ　ｐｌａｃｅ）」センサが、ポッドが適切に配置されたことを示すと、中央に配置された油圧駆動回転ラッチを用いてその位置にロックされる。ポッドが小型油圧シリンダを用いて処理装置接続器プレートに抗して移動されてシールされ、ポッドが引き込まれるまで圧力下で維持される。内蔵配置ピンを有する吸引カップはポッド扉と確実に適合する。一旦シールされると、ポッド扉は、フラットパックシングル空気圧シリンダを用いて解錠され、デュアル出力、二重作用スコッチヨークを駆動する。直線キャリッジ案内上に載せた後、空気圧シリンダは扉を水平に引き込む。垂直に配置された電気光センサは、ウエハが扉の面を超えていないことを確認し、次いで扉が垂直軸またはＺ軸に沿って下げられる。その扉は電気ＤＣサーボモータ、ベルト、および中央に配置された親ねじによって駆動される。有利にも、電気および空気圧制御システムが接続器のポッド面上に取り付けられ得、必要に応じてトラブルシューティングおよび修理を容易にする。
【００１１】
１つの局面では、本発明は、扉開放機構と、封入面を有し、扉解放機構によってポッドの扉が除去された場合、ポッドの扉が通過するアパーチャを規定する隔壁と、扉開放機構に対する作動量とを含むポッド扉開閉器に関する。作動量は、高さ、幅、および深さを有し、その深さはシール面から約８０ｍｍを超えない。種々の実施形態では、この幅は約４００ｍｍを超えず、一般的にはシール面上で水平に集中し、この高さは約４３９ｍｍを超えず、一般的には封入面上で垂直に集中する。さらなる実施形態では、ポッド扉開閉器は、扉解放機構に対する作動量が約１００ｍｍまでの深さおよび／または約４１４ｍｍまでの幅を有することを可能にする半導体ウエハ処理ツールに取り付けられるように構成される。あるいは、隔壁はモノコック型構成であり得る。
【００１２】
扉解放機構は、ポッド扉を水平方向におよび垂直方向に移動させ、扉引き込みデバイスを含み得る。扉引き込みデバイスは両側推進デバイス（電気機械システム、油圧システム、空気圧システム、またはこれらの組み合わせ等）を含む。また扉開放機構は垂直配置システムを含む。垂直配置システムは、親ねじ、等角ローリングナット、およびモータを含み得る。また垂直配置システムは、案内された伸縮リフトデバイス、リニア電気モータ、カム駆動システム、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、ケーブル駆動システム、磁気接続デバイス、またはこれらの組み合わせであり得る。
【００１３】
さらに他の実施形態では、ポッド扉開閉器は、選択的に狭窄回避システム、ポッド扉をつかむための扉キーラッチ機構、および着座および／またはポッドの配置を検知するための装置を含み得る。この狭窄回避システムは妨害を検出し、隔壁に接続されたフレームと、フレームと隔壁との間に配置された少なくとも１つのスイッチとを含む。扉キーラッチ機構は、ポッド扉開閉器に接続された扉接続器プレートと、接続器プレートに接続された少なくとも１つの扉キーラッチと、接続器プレートに接続された両側推進デバイスと、扉キーラッチと両側方向推進デバイスとの間に接続されたヨークとを含む。このヨークは両側推進デバイスによる直線運動を扉キーラッチ上の回転運動に変換し、この両側推進デバイスは、電気機械システム、水圧システム、油圧システム、またはこれらの組み合わせであり得る。ポッドの配置および位置を検知するための装置は、例えば、近接スイッチ、限界スイッチ、光センサ、または同様なデバイス等の少なくとも１つのフラグおよび少なくとも１つの検知デバイスを含み得る。
【００１４】
別の局面では、本発明はポッド扉開閉器と共に使用するための動的ツール接続器システムに関する。動的ツール接続器システムは、より低い接続器、少なくとも１つの動的ピン、およびサイスミック固定デバイスを含む。より低い接続器は動的棚および少なくとも１つの支持ブラケットを含む。動的棚および支持ブラケットはウエハ処理ツールに強固に接続され得る。動的ピンは動的棚に配置され、ポッド扉開閉器に対するピッチ、ロール、およびヨーを調整するために十分な範囲で独立して調整可能である。このサイスミック固定デバイスは、動的棚の下側を通して配置され、一実施形態では、動的ツール接続器システムは、ポッド開閉器をウエハ処理ツールに固定するための少なくとも１つの上部接続器を含む。
【００１５】
本明細書中で開示された本発明の利点および特徴とともにこれらの目的および他の目的が以下の説明、添付図面、特許請求の範囲を参照することによって明らかになる。さらに本明細書中で説明された様々な実施形態の特徴が、相互に排他的ではなく、様々な組み合わせおよび順序で存在し得ることが理解される。
【００１６】
図面では、概して同様の参照符号が異なる図にわたって同じ部分を示す。また図面は必ずしも縮尺通りである必要はなく、その代わりに、概して本発明の原理を示す際に強調される。以下の説明では、本発明の様々な実施形態が以下の図面を参照して説明される。
【００１７】
（説明）
汚染のない処理を用いてウエハを使用するための１つのツールは、装填ポートであり、本明細書中でポッド扉開閉器（ＰＤＯ）とも呼ばれる。装填ポートは、ウエハキャリアまたはポッドがウエハ処理ツールに取り付けることを可能にすると同時に、ウエハが末端エフェクタ機構によってポッドから取り出される場合、ウエハに対して連続的な清浄な環境を提供する。従来技術の１つの典型的な例は図１Ａ〜図１Ｃに示される。図１Ａでは、装填ポート機構１０は装置側面１２およびポッド側面１４を有するパネル１１を含む。パネル１１のポッド側面１４上において、ポッド１６は、取り出しステーション１８上に配置され、１つ以上のウエハを含む。装填ポート機構のある実施形態では、さらなるポッドが機構１０において装填され、一旦ポッド１６のウエハが取り出され、処理され、そしてテストされると、さらなるポッドのそれぞれは、取り出された位置に移動され得る。
【００１８】
パネル１１の１つの装置側面１２上では、装填ポート機構１０は、パネル１１における開口部２２を含む。この開口部はポッド１６の前面扉２４とほぼ同じ寸法を有する。前面扉２４は、開口部２２と位置合わせされ、それにより、汚染物が、清浄な環境内部において正の空気圧を用いることによって装置面１２上の清浄な環境に侵入することを妨げる。ポッド前面扉２４は、ポッド１６からのガスの導入／引き出しのための位置決め（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）ピン、扉キーラッチ、真空ファスナ、および選択的にパージポート等のいくつかのファスナ機構２６を含む。
【００１９】
また装填ポート機構１０は、プレート３２および支持ロッド３４を含む扉除去メカニズム３０を含む。プレート３２およびロッド３４は、図１Ａにおいてより低い位置に示される。図１Ｂは、ポッド１６の前面扉２４を除去する位置に移動された扉除去機構３０を有する図１Ａの装填ポート機構１０を示す。プレート３２は、モータまたは他の機構による支持ロッド３４によって扉２４および開口部２２のレベルまで上昇されている。次いで、このプレート３２およびロッド３４は、開口部２２まで移動され、プレート３２は、扉２４に係合するように開口部に挿入される。プレート３２は、前面扉上のファスナ機構２６と係合する構成要素を含む。例えば、プレート３２は、扉２４上のピンに適合するアパーチャ、扉を安全にするラッチを解錠する扉キーラッチ等を含み得る。いくつかの実施形態では、真空圧は扉２４と係合する際にプレート３２を支援するために使用され得る。
【００２０】
図１Ｃは、扉除去機構３０がポッド１６から前面扉２４を除去した後の従来技術の装填ポート機構１０を示す。プレート３２およびロッド３４は、図１Ｂの挿入された位置か後方に角度的に傾けられ、扉２４は、非常に大きな作動量を要求するため、プレート３２に取り付けられる。次いで、プレート３２および扉２４を図１Ｃに示される位置まで低下させる。ポッド１６内のウエハが、ここで開口部２２を通じてアクセス可能であるため、ハンドラーアーム３６およびエンドエフェクタ３８等のｚ軸運動を有するロボットを使用して、１つ以上のウエハを一度に除去し、このウエハを別のテストまたは清浄な環境内部の処理ステーションに移送し得る。ロボットが、ウエハを取り出すために異なる高さに動かされる場合、ポッド１６は静止したままである。このロボットは、ウエハがテストされるかまたは処理された後で、ウエハが取り出されるのと同じ方法でポッドにウエアを装填する。
【００２１】
ポッドを用いる半導体ウエハ処理の目的のために、ポッドのシールされた扉を自動的に除去および置換するシステムを有することが重要である。従来技術のシステムでは、ポッド扉開閉器の物理的サイズおよび複雑さはエンドユーザにとって面倒であり、誤動作および故障する傾向がある。さらに、ウエハ処理装置に対する従来技術のシステムの設置および配置は困難である。現在のＰＤＯは、重量および空間容積要求を最小化するように発展してきた。また半導体製造装置に設置または位置合わせすることがより簡単である。全ての主要なサブシステムがモジュラー方式で開発されてきた。このサブシステムは半導体ウエハ処理装置全体の複雑さを低減する。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｂは、本発明によるＰＤＯ４０の上面図および側面図をそれぞれ示す。この図では、ＰＤＯ４０は、隔壁４２によってウエハ処理ツール４６に取り付けられる。ポッド４４は、ＰＤＯ４０上に取り付けられたものを示す。ＰＤＯ４０は、ポッド４４から扉を開放および除去するように動作する種々の装置およびサブシステムを含む。部分的には、モジュラー設計によると、上述の装置およびサブシステムは、従来技術のシステムと比較して、低減された作動量４８内部で動作する。作動量４８は、深さ（Ｘ）、幅（Ｙ）、および高さ（Ｚ）を有する。この作動量は、ウエハ処理ツール４６と整合する隔壁４２の側面であるシール面５０から測定される。シール面５０は図２Ｃにおいて図示される。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃに示された実施形態では、最大作動量４８の寸法は、Ｘ＝８０ｍｍ、Ｙ＝４００ｍｍ、Ｚ＝４３９ｍｍである。示された従来の寸法が適切であり、例示目的のみである。これらの寸法よりも大きいかまたは小さい装置の寸法は、本発明の範囲内にあるとみなされる。さらに、いくつかの寸法が、水平データ基準面、正面（ｆａｃｉａｌ）基準面、取り付け正面基準面、および／または両側基準面に対して与えられる。一般的には、水平基準面は、ポッドが配置された動的接続ピンから投影する水平面であり、正面基準面は、ウエハを二分する垂直面であり、かつポッドの前面に平行であり、取り付け正面基準面は、正面基準面と同じであるが、取り付けられた位置においてポッドを有し、両側基準面がウエハを二分する垂直面であり、正面基準面および水平基準面の両方に垂直である。これらの基準面は、３００ｍｍＬｉｇｈｔ　Ｗｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｂｏｘ　Ｏｐｅｎｅｒ／Ｌｏａｄｅｒ　ｔｏ　Ｔｏｏｌ　Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ　Ｓｔａｎｄａｒｄ（Ｂｏｌｔｓ／Ｌｉｇｈｔ）についてのＳＥＭＩ規格番号ＳＥＭＩ　Ｅ９２−０２００Ｅ仮仕様書、ツール装填ポートに対してＳＥＭＩ　Ｅ１５−０６９８仕様書、３００ｍｍツール装填ポートについてのＥ１５．１−０６００仮仕様書、および３００ｍｍウエハを移送および格納するために使用されたボックスまたはポッドについての仮機械仕様書ＳＥＭＩ　Ｅ５７−０６００においてさらに説明され、これらの全てを本明細書中で参考として援用する。
【００２４】
本発明の様々な局面の動作を説明するシステム概観は、図３および図４に関して次に説明される。図３は、オペレータまたはポッド側面５３から見たシステム構成要素を示す。これは、ポッド４４が配置され、取り出された側面である。隔壁４２は、全体のシステムに対して一次構造部材として機能し、耐久性がありそして軽量である。隔壁４２は一体型構造であり得るため、外板は、本体に与えられた全てのストレスを実質的に吸収する。これは典型的には、薄膜内部に封入された軽量構造フィルタ材料を有する外部構造フレームの使用を伴う。一実施形態では、隔壁４２は、全てのサブシステムおよび構成要素が取り付けられた薄い単一のプレートである。また隔壁４２は、ウエハ処理ツール４６との精密な接続器面を提供する。この接続器面すなわちシール面５０は、図４で最良に理解され、オペレータまたはポッド側面５３から装置面５１への空中の汚染物の移動を防ぐ。
【００２５】
通常の動作では、ポッド４４は、オペレータまたは自動化された材料処理システムによって３つの動的ピン５４上に配置される。着座センサ５５および一組の３つの配置されたセンサ５６は、動的ピン５４上に存在かつ正確に配置されていることの両方を確認する。一旦確認されると、さらなるシステム動作が可能になる。第１に、ポッドラッチ５７は、動的ピン５４上にポッド４４をその位置で保持するようにアクチュエートされる。ポッドラッチ５７は、ポッド４４およびその中身（シリコンウエハ）をその処理の間安全に保持する。ラッチの後、ポッド４４は、ポッドドライブ５８によって、隔壁４２に対して取り付けられた位置に動かされる。隔壁４２は、ポッド４４がポッド封入体４４についてのシーリング面６１を供給する内部リム特性を有する。シーリング面６１を使用して、空中の汚染物の移動がポッド４４の中身に到達することを妨げる。ポッド４４が取り付けられる場合、扉ピン５９および扉キーラッチ６０は、除去可能なポッド扉の対応する形状と係合する。扉ピン５９は、位置的精度および信頼性を提供し、ポッド扉の適切なチャックを確実にする。扉キーラッチ６０が回転され、ポッド扉がポッド４４から容易に除去される。真空吸引は、扉チャックプロセスの支援により、吸引カップ６２によって扉ピン５９の周りに同軸方向に提供される。一旦、ポッド扉が適切にチャックされると、扉がポッド４４から引き込まれ、ウエハ移送ロボット装置を妨害しない位置に下げられる。一旦、ウエハ移送プロセスが終了すると、ポッド４４がＰＤＯ４０から除去する準備が整っているために、イベントの逆の順序が発生する。さらに、本発明の簡潔な本質は、モジュラー制御構成要素を提供するための十分な内部容積を可能にする。アクセス扉５２は、全制御システム構成要素に必要な接触を提供する。
【００２６】
全ポッド運動ならびに着座および配置機能は、ポッドドライブ５８によって管理される。図５Ａ〜図５Ｄは、ポッドドライブ５８およびその構成要素を示す。ポッド駆動ハウジング６４は、関連する駆動構成要素および荷重に対する構造支持、ならびに強固かつ精密な隔壁４２への接続を提供する。ポッド４４は一連の動的ピン５４上に配置される。しかし、３つの動的ピンが示されるが、動的ピン５４の数および位置は、特定の用途に適合するように変更し得る。動的ピン５４は支持プレート６５に取り付けられ、前方向および後方向に移動し、ポッド４４の取り付け機能および取り外し機能を達成し得る。この前後運動は、一対の直線ベアリングデバイス６６（図５Ｂ）および両側方向推進デバイス６７（図５Ｃ）によって達成される。この両側方向推進デバイス６７は、電気機械、空気圧または、油圧形態（例えば油圧アクチュエータ）であり得る。固定継手６８は、推進デバイス６７および支持プレート６５を接続する。前後移動距離は、ストップ６９およびエネルギー吸収デバイス７０（図５Ｃ）によって調整される。検知デバイス７６を利用して、制御システムに位置フィードバックを提供する。検知デバイス７６は、例えば、近接スイッチまたはリミットスイッチを含み得る。
【００２７】
上述したように、ポッドラッチ５７は、動的ピン５４上のポッドをその位置に安全に保持する。一般的にこのポッド４４は、除去可能な扉の近くに、その前方位置で配置された特徴を有する、保持のために下側への供給を有する。あるいは、この特徴は、中央に配置される。ポッドラッチ５７は両側推進デバイス７１によって回転され、その両側推進デバイスは支持プレート６５に強固に接続され、電気機械、空気圧、または油圧形態であり得る。クランプするいくつかの方法（トグルクランプ、スプリングプレートおよびローラデバイス、カム駆動アーム、または回転引き下げデバイス等）が使用され得る。図５Ｄに示される実施形態では、回転引き下げデバイス６３が使用される。回転引き下げデバイス６３が上述の推進デバイス７１を含む。これがポッドラッチ５７に接続される。同軸リング７２は、ポッドラッチ５７のより低い部分にわたって配置され、その周辺において放射状溝および軸方向溝１００を有する。以下のデバイス７３は、ポッドラッチ５７に取り付けられ、溝１００内部にガイドされる。リターンスプリング７４を使用して、ポッドラッチ５７がその最初の位置に戻ることを確実にする。ポッドラッチ５７がそのラッチされない状態にある場合、回転引き下げデバイス６３は、その最上部にポッドラッチ５７を配置させる。ラッチサイクルの間、回転引き下げデバイス６３は、ポッドラッチ５７をその最下部またはクランプされた位置に配置させる。またポッドラッチ５７は、検知デバイス１０１と共に、位置フィードバックをシステムに供給する内部フラグ７５制御システムを有する。
【００２８】
図６Ａ〜図６Ｃに示されるように、扉チャックおよび引き出しシステム１０３は、３つの主要構造部材および構成要素の集合を含み、所望の移動を提供する。扉境界プレート７７は、扉ラッチ部品および真空吸引構成要素を支持するために使用された薄壁構造部品である。支持梁７９は、扉界面プレート７７を支持するために使用された構造的に強固な部材である。キャリッジ７８は、第３の構造部材であり、扉チャックおよび扉引き出しシステム１０３を垂直位置システム１０４に接続させる。
【００２９】
上述のように、扉チャックプロセスは２つの回転扉キーラッチ６０の使用を含み、取り外し可能な扉を係合または係合解除するために使用される。扉キーラッチ６０は、両側推進デバイス７６によって回転され、この両側推進デバイスは扉境界プレート７７に強固に接続され、電気機械、空気圧、または油圧形態からなり得る。改変されたスコッチヨークは、推進デバイス７６の直線運動を所望の回転ラッチ運動に変換する。扉キーラッチ６０は、扉境界プレート７７に固定された強固なベアリング８０において自由に回転させる高精度な構成要素である。ヨーク８１は、扉キーラッチ６０の末端に取り付けられ、ヨーク８１は内部フラグ８２を有し、内部フラグ８２は、検知デバイス８３と共に位置フィードバックを提供する。レバーアーム８４を使用して、推進デバイス７６をヨーク８１に接続させる。レバーアーム８４は、ヨーク８１におけるスロット９０に配置された、取り付けられた追従デバイス８５を有する。調整可能なストップ８６を使用して、扉キーラッチ６０の回転の角度（ｐｈａｓｅ）を制限する。
【００３０】
図６Ａに示されるように、２つの扉アライメントピン５９が使用される。上述したように、扉ピン５９は移動可能なポッド扉における対応する形状と係合する。一実施形態では、扉チャックシステムおよび扉引き出しシステム１０３は、２つのピン５９を使用する。１つは一次配向ピンとして作用し、もう１つは二次配向ピンとして使用するが、ピン５９の数および位置はポッド４４との係合に応じて変動し得る。図６Ｃに示されるように、ピン５９は移動可能であり、継手８７によって固定される。接続８７は本来中空であり、真空のための妨害されない経路を、吸引カップ６２に到達するように設けられる。真空漏れが接続８７と支持８９との間のシール８８によって回避され、シール８８は扉境界プレート７７に正確に配置される。真空は、例えば吸引カップ６２の近位に配置された小型ベンチュリデバイス９０を使用することによって供給され得る。あるいは、真空はポンピングデバイスによって供給され得る。
【００３１】
扉引き込みは、支持梁７９に強固に接続され、電気機械、空気圧、または油圧形態であり得る両側方向推進デバイス９１によって達成される。ヨーク９２は、推進デバイス９１の末端に強固に取り付けられ、側面支持９４におけるスロット９９によってガイドされる追従デバイス９３に取り付けられている。支持梁７９は、キャリッジ７８に取り付けられた一対の直線ベアリング９５によって水平面（矢印Ａ−Ａ）に移動することが可能である。リンク９６は、ベアリング９７によってヨーク９２をキャリッジ７８に接続し、それにより、移動が水平面のみにおいて発生することが可能になる。前後移動距離はストップ９８によって制限される。このシステムは、複雑なギアまたは他の装置の必要性なしで、垂直移動を水平移動に効率的に変換する。
【００３２】
一旦引き込まれると、扉７７がロボットウエハ移送装置を妨害しないように、格納された位置に下げられ得る。垂直位置システム１０４の一実施形態が図７に示され、垂直軸１２６に沿って扉チャックシステムおよび引き出しシステム１０３を上昇および下降させるために使用される。システム１０４は、上部ベアリングハウジング１０５および下部ベアリングハウジング１０６によって隔壁４２に強固に取り付けられる。上部ベアリングハウジング１０５は、親ねじデバイス１０９の上部端１０８のための支持ベアリング１０７を保持する。より低いベアリングハウジング１０６は、一対の正確なベアリング１１０を保持し、これにより軸方向および放射方向の両方において剛性を提供する。
【００３３】
扉チャッキングシステムおよび引き込みシステム１０３は、垂直配置システム１０４によってローリングナット１１１に接続される。このローリングナット１１１は特殊な設計であるため、システム誤配置が複数の弾性ブッシング１１２によって補償される。またこの弾性ブッシング１１２は、滑らかな運動に寄与する。一対の直線ベアリング１１３は、滑らかな案内された運動を提供するように隔壁４２に取り付けられる。キャリッジ７８は、クランププレート１１４によって直線ベアリング１１３に取り付けられる。垂直配置システム１０４は、両側方向回転推進デバイス１１５によって駆動され、このデバイスは電気機械、空気圧、または油圧形態であり得る。
【００３４】
一実施形態では、デバイス１１５は、インサイチュ制御１１６を有する精密電気モータである。電気機械ブレーキ等のホルダー１１７は、任意の所望されない運動の発生を回避するようにモータシャフトに取り付けられる。モータ１１５は、隔壁４２に強固に取り付けられたプレート１１９によって支持される。モータトルクは、歯状の駆動ベルト１２０および滑車システム１２１によって親ねじ１０９に伝達される。適切なベルト張力は、スライドプレート１２２およびガイドされたばね１２３の調整によって達成される。位置確認は、クランププレート１１４に強固に取り付けられたフラグ１２４の使用によって達成され、センサ１２５を使用してフラグ１２４の存在を決定する。
【００３５】
いくつかの代替的な技術が垂直配置システムの所望の機能を実行することを可能にする。これらの技術で使用されるデバイスは、ガイドされた伸縮リフト装置、他のリニア推進デバイス（リニア電気モータ等）、磁気接続デバイス、滑車によってガイドされ、かつ、つりあいおもりによって制御されたケーブルまたはストラップ、カム駆動システム、ならびに水圧または油圧アクチュエータである。
【００３６】
オペレータがポッド取り付け動作によって締め付けられた状態になることを回避するために、狭窄回避システム１３０が提供される。図３は、ＰＤＯ４０上で実現されるような狭窄回避システム１３０の配向を示す。図８Ａは、狭窄回避システム１３０の一実施形態を示す。このシステム１３０は、隔壁４２内部にポッド取り付け開口部１４３を制限する軽量フレーム１３１を含む。ポッド４４が進み、物体がポッド４４とフレーム１３１との間にトラップされた状態になる場合、フレーム１３１が隔壁４２に押され、一連のスイッチ回路１３２が開く。一実施形態では、フレーム１３１の周りに配置された４つのスイッチ１３３があり、フレーム１３１に沿ったいくつかの点において付与された力がスイッチ回路１３２を開く。スイッチ１３３の量および位置が特定の用途に適応するように変更され得る。ポッド取り付け運動は、スイッチ回路１３２が開状態に変化すると速やかに逆転される。
【００３７】
狭窄回避システム１３０は、複数の構成要素を含む。フレーム１３１は複数のねじ１３４によって隔壁４２に取り付けられ、隔壁４２への剛性接続およびリターンばね１３５のためのガイダンスが設けられる。図８Ｂにおいて最良に理解されるように、スイッチ１３３はフレーム１３１、プレート１３６、スペーサ１３７、ばねプレート１３８、およびバンパ１３９に強固に取り付けられた取り付けプレート１３６を含み、スイッチ１３３が押圧される場合、取り付けプレート１３６からコンタクトリング１４０をリフトし、それにより回路１３２を開く。製造を容易にするため、および低い物理的形状を維持するために、スイッチポケット１４１およびワイヤリングチャンネル１４２が、フレーム１３１内に形成され得る。
【００３８】
当該技術のポッド扉開放システムの現在の状態に加えた別の改良は、動的ツール接続器システム１５０の実施であり、ＰＤＯ４０を取り付けまたは取り外しする場合、より大きな程度の互換性を生じる。図９Ａ〜図９Ｄに示されるように、この動的ツール接続器システム１５０は、上部接続器１５３および下部接続器１５１を含む。この下部接続器１５１は動的棚１５２および１つ以上の支持ブラケット１５４を含む。本実施形態では、システム１５０は２つのブラケット１５４を含む。この動的棚１５２および支持ブラケット１５４は、ＰＤＯ４０の構造的支持のためにウエハ処理ツール４６に強固に接続され、かつ取り付けられる。複数のピン１５６が動的棚１５２に取り付けられる。この実施形態では、システム１５０は３つの動的ピン１５６を含む。この動的ピン１５６は、独立して調整可能であり、ピッチ、ロール、およびヨー調整を提供するための十分な範囲を有する。一旦調整が完了すると、サイスミック固定デバイス１５８は、その位置でロックされる。
【００３９】
上部接続器１５３は、下部接続器１５１の最終位置に適合する球状の調整デバイスである。上部接続器１５３は、図９Ｃ〜図９Ｄに示され、隔壁４２内にウエーブワッシャー１６２および保持リング１６４によって保持された上部接続器ハウジング１６０を含む。この例示された実施形態では、上部接続器１５３は、垂直面（矢印Ｂ−Ｂ）内の移動の自由度を可能にする。下部接続器１５１との一致は、ねじ調整器１６６によって可能にされる。リング１６８およびハウジング１６０は、キャップ１７０によって調整される。これらの構成要素の結果の相互作用は、上部接続器１５３が下部接続器１５１の最終ピッチ、ロール、およびヨーに一致することを可能にする。
【００４０】
図１０Ａ〜図１０Ｈは、ポッド扉開閉器４０の様々な構成要素の配線図である。この配線図は例示目的のためのみにあり、ポッド扉開閉器４０の任意の特定の構成要素／システムの特定の構成に応じて変化する。図１０Ａは、ポッド扉開閉器４０と共に使用する状態表示のための配線図である。図１０Ｂは、ポッド扉開閉器４０のＡＣ／ＤＣ電力分布を示す配線図である。図１０Ｃは、ＰＤＯ連絡配線図である。図１０Ｄは、ポッド扉開閉器４０の様々な構成要素／システムに対する空気圧接続器のための配線図である。図１０Ｅは、狭窄回避システム１４３のための配線図である。図１０Ｆは、ＦＩＭＳプレートのための配線図である。図１０Ｇは、ポッド駆動プレート５８のための配線図である。図１０Ｈは、垂直配置システム１０４のための配線図である。
【００４１】
開示された本発明の特定の実施形態によって、本明細書中で開示された概念を組み込む他の実施形態が本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく使用され得ることが当業者に明らかである。この開示された実施形態は例示のみとしておよび非限定として全局面において考慮される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、従来技術のポッド扉開閉器の等角図である。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、従来技術のポッド扉開閉器の等角図である。
【図１Ｃ】
図１Ｃは、従来技術のポッド扉開閉器の等角図である。
【図１Ｄ】
図１Ｄは、従来技術のポッド扉開閉器の等角図である。
【図２Ａ】
図２Ａは、本発明の実施形態によるポッド扉開閉器の一実施形態の上面および側面の概略図である。
【図２Ｂ】
図２Ｂは、本発明の実施形態によるポッド扉開閉器の一実施形態の上面および側面の概略図である。
【図２Ｃ】
図２Ｃは、図２Ａ〜図２Ｂに示されるポッド扉開閉器の実施形態のシール平面の概略図である。
【図３】
図３は、本発明の実施形態によるポッド扉開閉器の別の実施形態のポッド側面の等角図である。
【図４】
図４は、図３の扉開閉器の装置側面の等角図である。
【図５Ａ】
図５Ａは、本発明によるポッドラッチングおよび駆動システムの等角図である。
【図５Ｂ】
図５Ｂは、本発明によるポッドラッチングおよび駆動システムの等角図である。
【図５Ｃ】
図５Ｃは、本発明によるポッドラッチングおよび駆動システムの等角図である。
【図５Ｄ】
図５Ｄは、本発明によるポッドラッチングおよび駆動システムの等角図である。
【図６Ａ】
図６Ａは、本発明によるポッド扉チャックおよび引き出しシステムの等角図である。
【図６Ｂ】
図６Ｂは、本発明によるポッド扉チャックおよび引き出しシステムの等角図である。
【図６Ｃ】
図６Ｃは、線６Ｃ−６Ｃに沿って得られた図６Ａの扉キーラッチの断面図である。
【図７】
図７は、本発明による垂直配置システムの等角図である。
【図８Ａ】
図８Ａは、本発明によるオペレータ狭窄回避システムの概略図である。
【図８Ｂ】
図８Ｂは、線８Ｂ−８Ｂに沿って得られた図８Ａのオペレータ狭窄回避システムの概略図である。
【図９Ａ】
図９Ａは、本発明による動的ツール接続器システムの１つの実施形態の等角図である。
【図９Ｂ】
図９Ｂは、本発明による動的ツール接続器システムの１つの実施形態の等角図である。
【図９Ｃ】
図９Ｃは、線９Ｃ−９Ｃに沿って得られた図９Ａ〜図９Ｂの動的ツール接続器システムの上部接続器の断面図である。
【図９Ｄ】
図９Ｄは、図９Ａ−図９Ｃの動的ツール接続器システムの上部接続器の拡大概略図である。
【図１０Ａ】
図１０Ａは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｂ】
図１０Ｂは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｃ】
図１０Ｃは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｄ】
図１０Ｄは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｅ】
図１０Ｅは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｆ】
図１０Ｆは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｇ】
図１０Ｇは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。
【図１０Ｈ】
図１０Ｈは、本発明によるポッド扉開閉器の種々の構成要素に対する配線図である。

Claims (17)

1. ポッド扉開閉器は、
   扉開放機構と、
   シール面を有し、該扉開閉機構によって除去された場合、ポッドの扉が通過するアパーチャを規定する隔壁と、
   該扉開放機構に対する作動量であって、該作動量は、高さ、幅、深さを有し、該深さは該シール面に対して８０ｍｍを超えない、作動量と
   を含む、ポッド扉開閉器。
2. 前記幅は４００ｍｍを超えず、該幅は、一般的に前記シール面に対して水平方向に集中する、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
3. 前記高さは４３９ｍｍを超えず、該高さは、一般的に前記シール面に対して水平方向に集中する、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
4. 前記ポッド扉開閉器は、前記ポッド扉開放機構に対する作動量が約１００ｍｍまでの深さを有することを可能にする半導体ウエハ処理ツールに取り付けられるように構成される、請求項１に記載のポッド扉開放機構。
5. 前記ポッド扉開放機構は、該ポッド扉開放機構に対する作動量が約４１４ｍｍまでの幅を有することを可能にする半導体ウエハ処理ツールに取り付けられるように構成される、請求項１に記載のポッド扉開放機構。
6. 前記扉開閉器は、水平方向および垂直方向における前記ポッド扉を移動させる、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
7. 前記扉開放機構は、扉引き込み装置を含む、請求項６に記載のポッド扉開放機構。
8. 前記扉引き込みデバイスは、電気機械システム、油圧システム、および空気圧システムからなる群から選択された両側方向の推進デバイスを含む、請求項７に記載のポッド扉開閉器。
9. 前記扉開放機構は、垂直配置システムをさらに含み、該垂直配置システムは、
   親ねじと、
   等角ローリングナットと、
   アクチュエータと、
   をさらに含む、請求項６に記載のポッド扉開放機構。
10. 前記扉開放機構は、ガイドされた伸縮リフト装置、リニア電気モータ、油圧式アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、ケーブルドライブシステム、および磁気接続デバイスからなる群から選択された垂直配置システムをさらに含む、請求項６に記載のポッド扉開閉器。
11. 前記隔壁に接続されたフレームと、
    該フレームと該隔壁との間に配置された少なくとも１つのスイッチと
    を含む狭窄回避システムをさらに含む、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
12. 前記ポッド扉をつかむための扉キーラッチ機構をさらに含み、該扉キーラッチ機構は、
    前記扉ポッド開閉器に接続された扉接続器プレートと、
    該接続器プレートに接続された少なくとも１つの扉キーラッチと、
    該接続器プレートに接続された両側方向推進デバイスと、
    該両側方向推進デバイスからの直線運動を該扉キーラッチ上の回転運動に変換するために、該扉キーラッチと両側方向推進装置との間に接続されたヨークと
    を含む、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
13. 前記両側方向推進デバイスは、電気化学的システム、油圧式システム、空気圧システムからなる群から選択される、請求項１２に記載のポッド扉開閉器。
14. 前記隔壁は一体型構造を含む、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
15. 前記ポッドの配置および位置を検知するためのセンサを含む、請求項１に記載のポッド扉開閉器。
16. ポッド扉開閉器と共に使用するための動的ツール接続器システムであって、該動的ツール接続器システムは、
    動的棚および少なくとも１つの支持ブラケットを含むより下部の接続器であって、該動的棚および該少なくとも１つの支持ブラケットがウエハ処理ツールに強固に接続されることが可能である、より下部の接続器と、
    該動的棚上に配置された少なくとも１つの動的ピンであって、該少なくとも１つの動的ピンは、独立して調整可能であり、該ポッド扉開閉器に対して、ピッチ、ロール、およびヨー調整を実施するために十分な範囲を有する、少なくとも１つの動的ピンと、
    該動的棚の下側を通って配置されたサイスミック固定デバイスと
    を含む、動的ツール接続器システム。
17. 前記ポッド扉開閉器を前記ウエハ処理ツールに固定するための少なくとも１つの上部接続器をさらに含む、請求項１６に記載の動的ツール接続器システム。

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