JP2010512026A - 高生産性ウエハノッチアライメント装置 - Google Patents
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Abstract
イオン注入装置、システム、および方法は、真空と大気圧との間において、複数のワークピースを搬送するために提供される。アライメント機構は、複数のワークピースを、複式ワークピースロードロックチャンバに対して略同時に搬送するために、位置合わせするよう機能する。アライメント機構は、評価装置、昇降装置、および、2つのワークピースを支持するための2つの垂直配向ワークピース支持部を備える。第1および第2大気ロボットは、ロードロックチャンバ、アライメント機構、およびFOUPの間において、一度に2つのワークピースを略同時に搬送するように構成されている。第3および第4真空ロボットは、ロードロックモジュールおよび処理モジュールの間において、一度に1つのワークピースを搬送するように構成されている。
Description
〔技術分野〕
本発明は、概して、ワークピースを処理するためのワークピース処理システムおよびその方法に関するものであり、より詳細には、処理量を最大限にされた、ワークピースを処理するためのシステムおよびその方法に関するものである。
本発明は、概して、ワークピースを処理するためのワークピース処理システムおよびその方法に関するものであり、より詳細には、処理量を最大限にされた、ワークピースを処理するためのシステムおよびその方法に関するものである。
〔背景技術〕
半導体プロセスでは、1つのワークピースまたは半導体ウエハに対して、多くの工程が行われる。一般に、ワークピースに対して行なわれる各処理工程は、典型的に、ある特定の順序で行なわれる。すなわち、各工程は、前工程の完了を待つため、ワークピースがその後の処理ステップに使用できるようになる時間に影響を及ぼす。処理場まで至るプロセスの流れが、この処理に関連する連続的な事象によって中断される場合、例えばイオン注入等、真空下で行なわれる比較的短い工程のためのツールの生産性または処理量が、非常に限定されることがある。例えば、輸送担体または記録カセットと処理システムとの間におけるワークピースの交換、大気環境から処理システムの注入チャンバの真空環境までのワークピースの輸送、および、真空環境におけるワークピースの位置合わせ(例えばノッチアライメント)等は、ツールの生産性に対して顕著な影響を与えることがある。
半導体プロセスでは、1つのワークピースまたは半導体ウエハに対して、多くの工程が行われる。一般に、ワークピースに対して行なわれる各処理工程は、典型的に、ある特定の順序で行なわれる。すなわち、各工程は、前工程の完了を待つため、ワークピースがその後の処理ステップに使用できるようになる時間に影響を及ぼす。処理場まで至るプロセスの流れが、この処理に関連する連続的な事象によって中断される場合、例えばイオン注入等、真空下で行なわれる比較的短い工程のためのツールの生産性または処理量が、非常に限定されることがある。例えば、輸送担体または記録カセットと処理システムとの間におけるワークピースの交換、大気環境から処理システムの注入チャンバの真空環境までのワークピースの輸送、および、真空環境におけるワークピースの位置合わせ(例えばノッチアライメント)等は、ツールの生産性に対して顕著な影響を与えることがある。
例えば、イオン注入等のワークピースの処理は、典型的には注入チャンバ内の減圧下で行なわれる。すなわち、イオンは通常、ビームラインに沿って加速され、真空の注入チャンバに入り、さらに、所定の方式によってワークピースに突き当たる。典型的には、ワークピースを注入チャンバに案内するために、また同様に、注入チャンバ内においてワークピースをイオンビームに対して適切な位置および方向に合わせるために、注入という結果に至るまでにいくつかの工程が行なわれる。例えば、ワークピースは、ロボットを介して、大気内にあるカセットまたは記憶装置からロードロック室まで搬送される。その後、ロードロック室は、ワークピースをイオン注入機の処理環境中に搬送するために真空になる。カセットまたは記憶装置は、例えば、コンベアシステムまたは他の種類の搬送法を介して、イオン注入機に搬送されてもよい。
FOUP(Front Opening Unified Pods)は、例えば、シリコンワークピースまたはウエハを、あるワークステーションから他の集積回路(IC)製造設備にまで運ぶための一般的な機構である。これらのFOUPの様々なバージョンが、Asyst Technologies and Brooks Automationを含む様々な製造元から市販されている。多数積み重ねられたウエハを含んだFOUPは、例えば、オーバーヘッド輸送などの自動搬送装置によって、あるツールから次に続くツールまで搬送される。オーバーヘッド輸送はロボットの範囲内の場所にポッドを降ろす。これによって、ロボットアームが、処理のために1つ以上のシリコンウエハをポッドから取り出すことができる。
例えば、Sieradzkiに対する米国特許5,486,080号は、真空処理のためにウエハを搬送するためのシステムを詳述する。このシステムは、2つのロードロックから処理ステーションまでウエハを搬送するための、2つのウエハ搬送ロボットを採用している。連続式末端装置に関する追加的な特許としては、米国特許6,350,097号、6,555,825号、および5,003,183号が存在する。さらに、Mitchell et al.に対する公有米国特許7,010,388号は、一度に1つまたは2つのウエハを処理するためのウエハ処理システムを詳述する。
ツールの所有コストを減らすために、ワークピース処理システムが極高生産性を有することは望ましい。これは、新しいワークピースをFOUPから処理室に搬送し、FOUPに戻すために要する時間に比較して、注入の持続時間がとても短い場合におけるイオン注入プロセスにとって特に当てはまる。例えば、低線量注入における実際のワークピースに対するイオン注入にかかる持続時間は短く、注入時間は5秒よりも短いことがある。さらに、イオン注入のための前処理工程の一部として、各ワークピースは、イオンビームに対して適切に位置合わせされなければならない。アライナとして知られる機構は、アライメント工程などのために用いられる。各ワークピースは、連続的に位置合わせされるため、潜在的に生産性を低下させる。
したがって、2つのワークピースの同時配置を可能にすることによって、それに続く連続的な位置合わせのためのアライナにおける大気ウエハ処理ロボットによって、および、アライナ機構によって、高生産性を容易にするためのシステムおよび方法が必要である。2つのウエハが同時に置かれることによって、大気ウエハ処理ロボットは続けて他の仕事をすることができ、ウエハロボットが時間当たりにより多くのウエハを処理することを可能にする。
〔本発明の概要〕
本発明は、大気環境と真空環境との間において、ワークピースを搬送するためのシステム、装置、および方法を提供することによって、先行技術の制限を克服すると共に、スループットを最大限にし、かつ本システムに係る所有コストを最小限にする。さらに具体的には、本発明は、アイドルタイム、または、処理システムが処理されたワークピースを生産する時間だけでなく、これを操作するための時間について、最小限にすることによって、本システムに係る所有コストを減少させるためのシステムおよび方法を提供する。
本発明は、大気環境と真空環境との間において、ワークピースを搬送するためのシステム、装置、および方法を提供することによって、先行技術の制限を克服すると共に、スループットを最大限にし、かつ本システムに係る所有コストを最小限にする。さらに具体的には、本発明は、アイドルタイム、または、処理システムが処理されたワークピースを生産する時間だけでなく、これを操作するための時間について、最小限にすることによって、本システムに係る所有コストを減少させるためのシステムおよび方法を提供する。
したがって、以下では、本発明に係るいくつかの態様の基礎的な理解を提供することを目的として、本発明の簡単な概要を説明する。この概要は、本発明の外延的な要約ではなく、本発明の主要または重要な要素を特定したり、本発明の範囲を描いたりするものではない。この概要は、後述にて与えられるより詳細な説明の前置きとして、簡単な形で、本発明に係るいくつかの概念を提供することを目的とする。
本発明は、概して、ワークピースを処理するためのワークピース処理システムおよび方法、ならびにアライメント機構およびこれを用いるための方法を対象にしている。本発明の模範的な一態様によれば、ワークピース処理システムは、複数のワークピースを支持するように構成された1つ以上のワークピース輸送コンテナ、および、当該ワークピース輸送コンテナと選択的に係合した前部モジュールを備える。一例を挙げれば、前部モジュールは、第1複式ワークピース処理アームが動作可能に連結された第1ロボット、第2複式ワークピース処理アームが動作可能に連結された第2ロボット、および、これらの間に概して配置されたアライメント機構を備える。アライメント機構は、評価装置、昇降機構、および、複数のワークピースのうちの2つ以上を、個別に、かつ選択的に支持するように構成された2つ以上の垂直に位置合わせされたワークピース支持部を備える。昇降メカニズムは、当該昇降メカニズムの軸を中心にして回転し、また垂直に平行移動するよう機能し、2つ以上のワークピース支持部は、上記軸を中心にして半径方向に平行移動するよう機能する。このため、昇降機構は、各ワークピース支持部から評価位置に向かって、各ワークピースを個別に、かつ垂直に平行移動するよう機能する。ここで、昇降メカニズムは、さらに、評価位置において、評価装置に対するワークピースの回転を介して、各ワークピース回転位置および/または中心など、複数のワークピースの各々についての1つ以上の特性を検出するよう機能する。
本システムは、さらに、第3ロボットおよび第4ロボットが配置された真空チャンバを備える。第3ロボットは、当該第3ロボットと動作可能に連結された第1単式ワークピース処理アームを備え、また第4ロボットは、当該第4ロボットと動作可能に連結された第2単式ワークピース処理アームを備える。処理モジュールは、さらに、イオンビームなどの処理媒体を経由して複数のワークピースを処理するための真空チャンバと、動作可能に連結されている。第1および第2ロードロックモジュールは、前部モジュールと真空チャンバとの両方に動作可能に連結している。第1および第2ロードロックモジュールの各々は、2つ以上のワークピースを個別に、内側に支持するように構成された2つ以上の複式ワークピースロードロックチャンバを備える。例えば、第1、第2、第3、および第4複式ワークピースロードロックチャンバが提供される。第1ロードロックモジュールは、第1および第3ロードロックチャンバを備え、また第2ロードロックモジュールは、第2および第4ロードロックチャンバを備える。第1、第2、第3、および第4ロードロックチャンバは、当該ロードロックチャンバの中に複数のワークピースのうちの2つ以上を支持するように構成される。
模範的な一態様によれば、第1ロボットは、第1複式ワークピース処理アームを介して、ワークピース輸送コンテナ、アライメント機構、および第2ロードロックモジュールの間において、選択的に、1つ以上のワークピースを同時に搬送(例えば、2つのワークピースを並行して同時に搬送)するように構成されている。さらに、第2ロボットは、第2複式ワークピース処理アームを介して、他のワークピース輸送コンテナ、アライメント機構、および第1ロードロックモジュールの間において、選択的に、1つ以上のワークピースを同時に搬送(例えば、2つのワークピースを並行して同時に搬送するように構成されている。第3ロボットは、第1単式ワークピース処理アームを介して、第1ロードロックモジュールおよび処理モジュールの間において、選択的に、一度に1つのワークピースを連続的に搬送するように構成されている。第4ロボットは、第2単式ワークピース処理アームを介して、第2ロードロックモジュールおよび処理モジュールの間において、選択的に、一度に1つのワークピースを連続的に搬送するように構成されている。制御装置がさらに提供され、当該制御装置は、第1、第2、第3、および第4ロボット、アライメント機構、ならびに第1および第2ロードロックモジュールについての制御を介して、ワークピース輸送コンテナ、アライメント機構、第1および第2ロードロックモジュール、ならびに処理モジュールの間において、複数のワークピースを選択的に搬送するように構成されている。
前述の末端およびこれに関連する末端を完成するために、本発明は、後述にて十分に説明され、かつ請求項において具体的に指摘される特徴を備える。以下の説明および添付された図面は、本発明のある実施形態を詳細に説明する。また一方、これらの実施形態は、本発明の原理が採用された様々な方法のいくつかについて示している。本発明についての他の目的、利点、および新規な特徴は、図面とともに参照される以下の本発明の詳細な説明によって明らかとなるだろう。
〔図面の簡単な説明〕
図1Aは、本発明の一態様に係る模範的なワークピース処理システムの構成図である。
図1Aは、本発明の一態様に係る模範的なワークピース処理システムの構成図である。
図1Bは、図1Aの模範的なワークピース処理システムの有する逆向きのワークピースの流れを示す図である。
図2は、本発明の他の態様に係る模範的なワークピース処理システムを示す図である。
図3Aは、本発明の他の態様に係る模範的なアライメント機構を示す斜視図である。
図3Bは、図3Aの模範的なアライメント機構を示す平面図である。
図4Aは、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
図4Bは、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
図4Cは、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
図4Dは、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
図4Eは、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
図4Fは、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構における、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースアライメントの多様なステージを示す図である。
図5は、図3Aおよび図3Bの模範的なアライメント機構を示す部分断面図である。
図6は、模範的なアライメント機構のワークピース支持部における模範的なワークピースを示す平面図である。
図7は、本発明の他の模範的な実施形態に係るワークピース支持部の回転可能な位置に対比した、ワークピースの感度位置のプロットである。
図8は、本発明の他の態様に係る模範的なロードロックモジュールを示す斜視図である。
図9は、本発明の他の態様に係る他の模範的なワークピース処理システムを示す図である。
図10Aは、図9の模範的な複式ワークピース処理ロボットを示す底面図である。
図10Bは、図10Aの模範的な複式ワークピース処理ロボットを示す正面図である。
図11は、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースを処理するためのブロックチャートである。
図12は、本発明の他の模範的な態様に係るワークピースを処理するための模範的な方法を示すブロック図である。
図13は、本発明の他の態様に係るワークピースを処理するための図12の模範的な方法の続きを示すブロック図である。
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、概して、半導体プロセスのためのワークピース処理を対象にしており、特には、アライメントおよびワークピースへのイオン注入などの連続的な工程を実行している間に、2つ以上のワークピースを略同時にシステムに搬送することができる処理システムを対象にしている。ついては、本発明について図面を参照して以下に説明する。本明細書中、類似の参照番号は類似の要素を言及して使用される。これらの実施形態の説明は、単に一例に過ぎず、意味を限定して解釈されるべきではないことは明らかであろう。以下の記述において、説明のために、多数の具体的な詳細が、本発明の十分な理解を提供するために示される。当業者にとって明らかであるが、本発明はこれらの詳細な説明なしに実施されてもよい。
本発明は、概して、半導体プロセスのためのワークピース処理を対象にしており、特には、アライメントおよびワークピースへのイオン注入などの連続的な工程を実行している間に、2つ以上のワークピースを略同時にシステムに搬送することができる処理システムを対象にしている。ついては、本発明について図面を参照して以下に説明する。本明細書中、類似の参照番号は類似の要素を言及して使用される。これらの実施形態の説明は、単に一例に過ぎず、意味を限定して解釈されるべきではないことは明らかであろう。以下の記述において、説明のために、多数の具体的な詳細が、本発明の十分な理解を提供するために示される。当業者にとって明らかであるが、本発明はこれらの詳細な説明なしに実施されてもよい。
以下、図面を参照すると、図1Aおよび図1Bは本発明の模範的な一態様に係る模範的なワークピース処理システム100を示す図である。ワークピース処理システム100は、例えば、前部モジュール102を備えている。前部モジュール102は、1つ以上のワークピース輸送コンテナ106A〜106Dを支えるよう機能する1つ以上のロードポート104A〜104Dを備える。ロードポート104A〜104Dの各々は、例えば、個別のワークピース輸送コンテナ106A〜106Dと前部モジュール102との間に、選択的経路を提供するよう機能するドア107A〜107Dを備える。ワークピース輸送コンテナ106A〜106Dは、例えば、FOUP(Front Opening Unified Pods)108を備える。FOUP108の各々は、前部モジュール102と連結することができる。前部モジュール102の内部環境109は、例えば、略大気圧であるか、または大気圧に近い。
前部モジュール102は、第1ロボット110および第2ロボット112を備えている。例えば、第1ロボット110は、複数のワークピース114(例えば300mm半導体ウエハ)をワークピース輸送コンテナ106Aおよび106Bから搬入(ロード)および搬出(アンロード)するよう機能する。また、第2ロボット112は、複数のワークピースをワークピース輸送コンテナ106Cおよび106Dから搬送および搬出するよう機能する。第1ロボット110および第2ロボット112の各々は、例えば、垂直運動、半径方向運動、および方位角運動を含む多自由度の動きができる。
図2においてより詳細に示すように、本発明に係る第1ロボット110は、これと動作可能に連結した第1複式ワークピース処理アーム116を備える。第1複式ワークピース処理アーム116は、例えば、1つまたは複数のワークピース114を支持するよう機能する第1複式支持部118を備える。例えば、第1複式ワークピース処理アーム116は、第1ロボット110の制御を介して、複数のワークピース114のうちの2つを同時に、または略同時に、ワークピース輸送コンテナ106Aおよび106Bから取り出し、また入れ替えるように構成されている。例えば、第1複式ワークピース処理アーム116は、複数のワークピースを支持することとは対照的に、1つのワークピース114を支持するよう機能してもよい。第2ロボット112は、例えば、これと動作可能に連結した第2複式ワークピース処理アーム120を備える。第2複式ワークピース処理アーム120は、同様に、第2ロボットの制御を介して、複数のワークピース114のうちの2つを同時にワークピース輸送コンテナ106Cおよび106Dから取り出し、またそこに入れ替えるように構成されている。例えば、第2複式ワークピース処理アーム120は、1つまたは複数のワークピース114を支持するよう機能する第2複式支持部121を備える。第2複式ワークピース処理アーム120は、第1複式ワークピース処理アーム116と同じように、複数のワークピースを支持することとは対照的に、1つのワークピース114を支持するよう機能してもよい。
本発明に係る前部モジュール102は、図1A〜図1B、および図2に示すように、第1ロボット110と第2ロボット112との間に概して配置されたアライメント機構(アライナ)122をさらに備える。アライメント機構122は、複数のワークピース114の1つ以上の特性を検出するよう機能する。図3Aは、模範的なアライメント機構122を示す斜視図である。アライメント機構122には、2つ以上の垂直に位置合わせされたワークピース載置台124Aおよび124Bが備えられ、また、各載置台は、これに付随する2つ以上のワークピース支持部126をさらに備える。各ワークピース載置台124Aおよび124Bに付随する2つ以上のワークピース支持部126は、例えば、図3Bにおけるアライメント機構122の上面図127において点線で示されるように、各ワークピース114を支持するよう機能する。さらに、図3Aにおける2つ以上のワークピース載置台124Aおよび124Bは、例えば2つ以上の個別のバッファ位置128Aおよび128Bを概して規定する。2つ以上のバッファ位置128Aおよび128Bは、後述にて詳細に説明するように、アライメント機構122を介して、図1A〜図1Bおよび図2における複数のワークピース114にバッファ、または順番待ちの列を規定する。アライメント機構122が、2つ以上のワークピース載置台124およびバッファ位置128を備えることは留意すべきであり、このようなワークピース載置台およびバッファ位置は本発明の範囲に含まれるとして意図される。
本実施形態において、さらに図3Bに示すように、各ワークピース載置台124Aおよび124Bに付随する各ワークピース支持部126は、複数のワークピース114の周辺または外周130に関与する。例えば、複数のワークピース支持部126は、略弧状であり、そこに形成された収納部131を有している。収納部131は、概して、外周130の少なくとも一部についてワークピース114を支持するように構成されている。複数のワークピース支持部126は、支柱または突起物(図示しない)など、様々な他の形状と取替えられてもよい。したがって、ワークピース114を支持するよう機能する任意の部材は、本発明に範囲に含まれるとして意図される。
本実施形態の複数のワークピース支持部126は、さらに、アライメント機構122の基部132と選択的に連結する。ここで、複数のワークピース支持部126は、さらに、ワークピース114および基部132に対して半径方向に(矢印134によって示すように)平行移動することができる。したがって、各ワークピース載置台124Aおよび124Bの複数のワークピース支持部126は、(図4Aに示すワークピース載置台124Aに対する)引き込み位置136から、(図4Cに示すワークピース載置台124Aに対する)伸展位置137にかけて、平行移動することができる。ワークピース載置台124Aおよび124Bは、それらの個別のワークピース支持部126が、ワークピース114を支持するように配置されるか、または、ワークピース支持部に対してワークピースを略垂直に自由移動させることができるよう配置されるかについて、選択的に配置されるように個々に構成される。したがって、さらに後述にて説明するように、複数のワークピース支持部の各々が引き込み位置136または伸展位置137にあることに基づいて、複数のワークピース載置台124Aおよび124Bは、図4A〜図4Fに示される各ワークピース114Aおよび114Bを選択的に支持することができる。
図3Aに示すように、アライメント機構122は、さらに、基部132と動作可能に連結された昇降装置138を備える。昇降装置138は、ワークピース載置台124Aおよび124Bに関与する2つ以上のワークピース114Aおよび114B(図4A〜図4Fに示す)の各々を個別に、垂直に平行移動するように構成される。図3Aのアライメント機構122および昇降装置138は、さらに、図5における断面図129中に示される。図5において、模範的な昇降装置138は、昇降ワークピース支持部142と動作可能に連結された昇降シャフト140を備える。昇降シャフト140は、例えば、基部132と直線的に摺動可能に係合している。したがって、昇降ワークピース支持部142は、複数のワークピースの有無、および各載置台124Aおよび124Bのワークピース支持部126の位置に基づいて、複数のワークピース114Aおよび114Bの各々(例えば図4A〜図4Fに示す)を選択的に支持するよう機能する。
昇降ワークピース支持部142は、図3A、図3B、および図5に示すように、例えば、真空チャック144を備える。1つ以上の導管145は、各ワークピース114を選択的に把持するための真空チャック144の表面146に対して選択的に吸引をかけることができる。あるいは、昇降ワークピース支持部142は、ピン(図示しない)、または、図4A〜図4Fの複数のワークピース114Aおよび114Bの各々を選択的に個別に支持するよう機能する他の機構を備えてもよい。
図5に示すように、昇降シャフト140は、当該昇降シャフトの軸147に沿って直線的に平行移動するよう構成されている。例えば、昇降シャフト140は、ピストンおよびシリンダアセンブリ148と動作可能に連結されている。ピストンおよびシリンダアセンブリ148は、例えば、圧力源(図示しない)と流通するように連結されており、当業者にとって明らかなように、空気圧等によって選択的に駆動され得る。あるいは、昇降シャフト140は、リニアモーター(図示しない)と動作可能に連結してもよく、または、他の機構が昇降シャフトを選択的に垂直に平行移動する機能を有していてもよい。
本発明の昇降装置138の模範的な機能は、図4A〜図4Fにおいて示されており、昇降装置138は、各ワークピース載置台124Aおよび124Bに関連する個別のバッファ位置128Aおよび128Bから、個別のワークピース評価に関連する評価位置150(例えば図4Dに示す)にかけて、2つ以上のワークピース114Aおよび114Bを個別に平行移動するよう機能する。各ワークピース載置台124Aおよび124Bから2つ以上のワークピース114Aおよび114Bを平行移動するために、概して、個別のワークピース載置台が図4Aの引き込み位置136にあるとき、各ワークピースはワークピース支持部126から持ち上げられる。ここで、例えば図4Cおよび図4Fにおいて示すように、各載置台のワークピース支持部が、概して伸展位置137に半径方向に平行移動することが可能になる。各載置台124Aおよび/または124Bが伸展位置137になった時点で、ワークピース124Aまたは124Bは、評価位置150に向かって、昇降装置138を介して、垂直に平行移動してもよい。
実施例によると、図5に示される水平移動装置152は、各ワークピース載置台124Aおよび124Bの各ワークピース支持部126と動作可能に連結されている。水平移動装置152は、図4A〜図4Fの引き込み位置136から伸展位置137にかけて、各ワークピース支持部126を選択的に、半径方向に平行移動するよう機能する。ワークピース載置台124に関連する図4Cに示される伸展位置137は、例えば、ワークピース114Aおよび114Bの外周130を越えて配置される。したがって、各ワークピース載置台124Aおよび124Bが伸展位置137にあるとき、昇降装置138は、各ワークピース114Aおよび114Bを単独で支持し、垂直に平行移動することができる。
再び図4Aを参照すると、ワークピース114Aは、概して、ワークピース載置台124Aのワークピース支持部126上に存在するように示されている。本発明によれば、昇降装置138は、軸147に沿って昇降ワークピース支持部142を直線的に平行移動するよう機能し、そこで図4Bに示すように、ワークピース載置台124Aからワークピース114Aを持ち上げて支持する。載置台124Aの複数のワークピース支持部126から持ち上げられると、ワークピース支持部は、図4Cに示すように、水平移動装置152を介して、ワークピース114Aの外周130を超えて伸展位置137に向かって伸展されてもよい。その後、ワークピース114Aは、1つ以上の評価装置154を介して評価されるために、図4Dに示すように評価位置150に平行移動(例えば軸147に沿って上昇または下降)される。
本実施例における図4Cおよび図4Fに示される評価位置150は、概してバッファ位置128Aの下側に示される。したがって、ワークピース114Aおよび114Bの両方を連続的に評価するために、1つの評価装置154を利用することができる。このような場合、評価位置150は、バッファ位置の下側のどこにでも存在し得る。しかしながら、追加的な評価装置(図示しない)が実装されてもよいことは、さらに留意されるべきである。例えば、複数の評価位置は、バッファ位置128Aおよび128Bの下側および上側に位置することができ、ここでワークピース114Aおよび114Bが評価されてもよい。このような全ての評価位置および評価装置の数は、本発明の範囲に含まれることが意図される。
1つ以上の評価装置154は、例えば各ワークピースが評価位置150にあるとき、複数のワークピース114についての1つ以上の特性を検出するよう機能する。評価装置154は、1つ以上の光学センサ156、カメラ157(図3bに示す)、または、他の多様な検出装置を備えていてもよい。ここで、1つ以上の評価装置154は、各ワークピースが図4Dおよび図4Fの評価位置150にあるとき、複数のワークピース114についての1つ以上の特性を検出するよう機能する。光学センサ156は、後述にて詳細に説明するように、例えばワークピース(図6に示す)におけるノッチ158を検出するよう機能する。1つ以上の特性は、昇降ワークピース支持部142に対するワークピース114の位置、ロット番号等のワークピースに関連する様々な印(図示しない)、または、ワークピースに関連する他の様々な印もしくは特性を含んでいてもよい。
図4Dを再び参照すると、ワークピース114Aの評価後、(例えば、図1A、図1B、または図2の第1ロボットまたは第2ロボットを介して)アライメント機構122からワークピース114Aを搬出することができる。その後、図4Eに示すように、昇降装置138は、概して、ワークピース載置台124Bの複数のワークピース支持部からワークピース114Bを持ち上げ、支持することができる。載置台124Bの複数のワークピース支持部126から持ち上げられると、ワークピース支持部は、同様に、ワークピース114Bの外周130を超えて図4Fの伸展位置137に向かって伸展してもよい。その後、ワークピース114Bを、その評価のために、評価位置150に平行移動(例えば降下)することができる。その後、ワークピース114Bは、次のプロセスのために、図1A〜図1Bまたは図2の第1ロボット110または第2ロボット112を介して、アライメント機構122から搬出されてもよい。
本発明の他の模範的な実施例によると、図3Bに示すように、昇降装置138は、さらに、基部132と回転可能に連結している。ここで、アライメント機構は、図5の昇降シャフト140の軸147を中心にして、複数のワークピース114を個別に回転するよう機能する。例えば、サーボモーター等の回転装置160が、昇降シャフト140と動作可能に連結していてもよい。ここで、回転装置160は、軸147に対して昇降シャフトを回転するよう機能する(例えば図3Bにおける弓形の矢印として示す)。図5の回転装置160は、例えば、昇降シャフト140(またワークピース114)の回転位置をさらに決定する。さらにアライメント機構122は、例えばアライメント機構に対するワークピースの位置合わせのために、光学センサ156のビームライン162を経由するワークピースの回転を介して、ノッチ158の位置を決定するように構成される(図3Bに示す)。ノッチ158の決定された位置は、例えば次のプロセスのために、昇降シャフトのさらなる回転を介して、アライメント機構122に対してワークピース114を方向付けするために利用されてもよい。
評価装置154(例えば図5の光学センサ156)は、さらに、図6に示されるように、回転161中における評価装置からの出力の分析を介して、昇降ワークピース支持部142の回転軸147に対するワークピース114の中心163を決定するために用いられてもよい。例えば、図7は、光学センサ156からのセンサシグナル166と対比した、図5の昇降シャフト140および昇降ワークピース支持部142についての(例えば回転装置160のサーボモーターによって提供される)回転位置165のプロット164を示す。ここで、ビームライン162を経由するノッチ158の通過を示す出力シグナルカーブ(センサシグナル166)、および、ノッチの寸法の知識から、ワークピース114の中心163を推定することができる。したがって、ワークピース114の中心163に関するオフセットベクトル値は、図1A、図1B、および図2の第1ロボットおよび/または第2ロボットに提供され得る。本実施形態において、第2ロボットは、オフセットベクトル値に基づいて、アライメント機構122からワークピース114を把持するように構成される。また、ワークピースは、アライメント機構から把持されたとき、第2複式支持部121に対して、ほぼ中心になっている。さらに、図7のセンサシグナル166から、ワークピース114の回転位置が決定されることができ、ワークピースは、図1A、図1B、および図2の第1ロボットまたは第2ロボットによって把持されるより前に、アライメント機構122に対して回転位置を合わせられることができる。
図1Aおよび図1Bを再び参照すると、本発明の他の実施例によれば、ワークピース処理システム100は、さらに、前部モジュール102と動作可能に連結された第1ロードロックモジュール168および第2ロードロックモジュール170を備える。複数のワークピース114は、前部モジュールと第1または第2ロードロックモジュールとの間において、連続的に、または並行して搬送されてもよい。さらに例えば、第1ロードロックチャンバ171、第2ロードロックチャンバ172、第3ロードロックチャンバ173、および第4ロードロックチャンバ174が提供される。本実施形態において、第1ロードロックモジュール168は、第1ロードロックチャンバおよび第3ロードロックチャンバを備えており、第1および第3ロードロックチャンバは、図8に示すように、互いに略垂直に積層されている。さらに同様に、図1A〜図1Bの第2ロードロックモジュール170は、第2ロードロックチャンバ172および第4ロードロックチャンバ174を備えており、第2および第4ロードロックチャンバは、互いに略垂直に積層されている。図8に示す第1ロードロックモジュール168は、さらに、図1A〜図1Bの第2ロードロックモジュール170を代表して構成されることができ、同様の特徴が第1および第2ロードロックモジュールに存在してもよいことには留意されるべきである。
本発明によれば、さらに、第1ロードロックチャンバ171、第2ロードロックチャンバ172、第3ロードロックチャンバ173、および第4ロードロックチャンバ174の各々は、その内側に2つ以上のワークピース114を支持するよう機能する。第1ロードロックチャンバ171、第2ロードロックチャンバ172、第3ロードロックチャンバ173、および第4ロードロックチャンバ174の各々は、前部モジュール102と関連する第1遮断弁175を備える。第1遮断弁175は、前部モジュールの内部環境109に対して、各ロードロックチャンバの内部空間176を選択的に流通するように連結する。さらに、本発明の模範的な一実施例によると、第1ロードロックチャンバ171、第2ロードロックチャンバ172、第3ロードロックチャンバ173、および第4ロードロックチャンバ174の個別の内部空間176は、図8の模範的な第1ロードロックモジュール168において示されるように、概して第1空間177Aおよび第2空間177Bに分けられる。例えば、機械的隔離板(図示しない)が、概して第1空間177Aと第2空間177Bとの間に配置される。第1空間177Aは、概して複数のワークピース114Aのうちの1つを収容するよう構成される。また第2空間は、概して複数のワークピース114Bのうちの1つを収容するよう構成される。機械的隔離板(図示しない)は、例えば、概して個別の内部空間176内における第1空間177Aと第2空間177Bとの間のクロスコンタミネーション(交差混交)を防止する。
本発明に係る図1A〜図1Bのワークピース処理システム100は、第1ロードロックモジュール168および第2ロードロックモジュール170と動作可能に連結した真空モジュール180をさらに備える。真空モジュール180は、概して、内部に真空環境181を含む。例えば、1つ以上の高真空ポンプ(図示しない)が、真空モジュール180と動作可能に連結されて、真空モジュールがラフに真空引きされてもよい(低真空にされてもよい)。さらに、第1ロードロックチャンバ171、第2ロードロックチャンバ172、第3ロードロックチャンバ173、および第4ロードロックチャンバ174の各々は真空モジュール180と関連する第2遮断弁182を備える(例えば第1ロードロックモジュール168に関しては図8に示す)。第2遮断弁182は、各ロードロックチャンバの内部空間176を、真空モジュールの内部の真空環境181と選択的に流通するように連結する。
図1A〜図1Bに示す真空モジュール180は、さらに、イオンビーム186を形成するよう機能するイオン注入機185などの処理モジュール184と動作可能に連結する。処理モジュール184は、例えば、内部に配置された静電チャック188を備えていてもよく、静電チャック188は、1つ以上のワークピース114を個別に、選択的に支持するように構成されている。処理モジュール184は、さらに、例えば複数のワークピース114にイオンを注入するためのイオン注入機186からのイオンビーム186等のプロセス媒体192を経由して静電チャック188を平行移動させるように構成された処理ロボット190を備えていてもよい。処理モジュール184は、さらに、線量測定システム(図示しない)を備えていてもよい。
本発明の他の実施例によれば、真空モジュール180は、例えば、内部に配置された第3ロボット194および第4ロボット196を備えていてもよい。第3ロボット194および第4ロボット196の各々は、例えば、垂直運動、半径方向運動、および方位角運動を含む多自由度の動きができる。例えば図2に示すように、第3ロボット194は、当該第3ロボットと動作可能に連結された第1単独ワークピース処理アーム198を備えており、また第4ロボット196は、当該第4ロボットと動作可能に連結された第2単独ワークピース処理アーム200を備えている。第1および第2単独ワークピース処理アームは、それぞれ1つのワークピース114を支持するよう機能する。
したがって、ワークピース処理システム100は、図1A〜図1Bに示すように、本システムを通るワークピースの所望の流れに基づいて、一度に1つずつ、または連続的に(例えば破線の矢印204に示す)のみならず、並行して(例えば実線の矢印206に示す)、複数のワークピース114のうちの2つ以上を搬送するように選択的に構成される。第1ロボット110は、例えば、第1複式ワークピース処理アーム116を介して、ワークピース輸送コンテナ106Aおよび106B、アライメント機構122、ならびに第2ロードロックモジュール170の間において、同時に2つ以上のワークピース114を選択的に搬送するように構成されている。さらに、第2ロボット112は、第2複式ワークピース処理アーム120を介して、ワークピース輸送コンテナ106Cおよび106D、アライメント機構122、ならびに第1ロードロックモジュール168の間において、2つ以上のワークピースを選択的に搬送するように構成される。さらに、第2複式ワークピース処理アーム120は、例えばアライメント機構122から(例えば図5Dおよび図5Fの評価位置150から)ワークピース114Aおよび114Bを連続的に把持し、その後、両ワークピースを並行して第2ロードロックモジュール170に搬送するように構成される。例えば、ワークピース輸送コンテナ106Cおよび106Dを使用可能にして、本システム100を通るワークピース114の流れを逆転することができる。ここで、当業者によって明らかなように、概して第1ロボット110と第2ロボット112とは機能を交換し、また第3ロボット194と第4ロボット196とは同様に機能を交換する。図1Aは、例えば、ワークピース輸送コンテナ106Aおよび106Bを使用可能にするための逆時計回りの流れを示しており、一方、図1Bは、ワークピース輸送コンテナ106Cおよび106Dを使用可能にするための時計回りの流れを示している。
他の実施例によれば、第3ロボット194および第4ロボット196は、例えば、処理モジュール184と、第1ロードロックモジュール168および第2ロードロックモジュール170の各々との間において、一度に1つのワークピース114を連続的に搬送するよう機能する。第1ロードロックチャンバ171、第2ロードロックチャンバ172、第3ロードロックチャンバ173、および第4ロードロックチャンバ174の各々に関連する第1遮断弁175および第2遮断弁182は、独立して開閉するよう機能する。すなわち、第1ロードロックモジュール168について、第1ロードロックチャンバ171に存在する2つのワークピース114は、例えば真空引きされ、または大気に開放(ベント)されてもよく、一方、第3ロードロックチャンバ173における他の2つのワークピースは独立して、大気に開放され、または真空引きされてもよい。同様に、第2ロードロックモジュール170について、例えば第2ロードロックチャンバ172に存在する2つのワークピース114は、真空引きされ、または大気に開放されてもよく、一方、第4ロードロックチャンバ174における他の2つのワークピースは独立して、大気に開放され、または真空引きされてもよい。したがって、本発明の新規なアライメント機構122と連動して、複数のワークピース114についてのアライメント等の連続的な工程、およびプロセス媒体192を通るワークピースの処理が行なわれ、一方、複数のワークピースについての他の並行的な(例えば同時的な)搬送は、本システムにおる他の場所で同時に行なわれる。
図1A〜図1Bに示すように、本システム100を通るワークピースのシークエンスを制御するために、また、ワークピース処理および操作における、始動、停止、ならびに機械的動作および環境的動作の総合的調整を制御するために、制御装置212がさらに提供される。例えば制御装置は、前部モジュール102、第1ロードロックモジュール168、第2ロードロックモジュール170、真空モジュール180、処理モジュール184、ならびにこれらに関係する全ての要素および環境的動作を、制御するように構成されている。環境的動作は、例えば、各ロードロックチャンバ171、172、173、および174に対する大気への開放および真空引きの制御、および真空モジュール180における真空環境181の制御を含んでもよい。機械的動作は、例えば、アライメント機構122、ワークピース輸送コンテナ106、第1ロボット110、第2ロボット112、第3ロボット194、および第4ロボット196を支持すること、ならびに、本システム100に関係する各種の他のワークピース処理および各種の機械装置の制御を含んでもよい。制御装置212は、例えば、本システムの各種要素と関係するマルチな個別の制御装置(図示しない)を備えていてもよく、あるいはシステム100全体のための単一の制御装置であってもよく、これら全ての制御装置は本発明の範囲に含まれるとして意図される。
図9は、本発明の別の模範的なシステム213を示している。ここで、第1ロボット110に付随する第1複式ワークピース処理アーム116は、一対の第1多関節アーム214Aおよび214Bを構成しており、一対の第1多関節アームの各々は、1つのワークピース114を支持するように構成された第1単式支持部216を備えている。例えばさらに、第2ロボット112に付随する第2複式ワークピース処理アーム120は、一対の第2多関節アーム218Aおよび218Bを構成しており、一対の第2多関節アームの各々は、1つのワークピース114を支持するように構成された第2単式支持部220を備えている。一対の第1多関節アーム214Aおよび214Bは、図1A〜図1Bの第1複式ワークピース支持部材116と同様に、例えば、ワークピース輸送コンテナ106Aおよび106B、第2ロードロックモジュール170、ならびにアライメント機構122の間において、2つ以上のワークピース114を、独立して(例えば連続的に)または同時に(例えば並行して)搬送するように構成され得る。同じく、図9における一対の第2多関節アーム218Aおよび218Bは、図1A〜図1Bの第2複式ワークピース支持部材120と同様に、例えば、ワークピース輸送コンテナ106Cおよび106D、第1ロードロックモジュール168、ならびにアライメント機構122の間において、2つ以上のワークピース114を、独立して、または同時に搬送するように構成され得る。図10Aおよび図10Bは、模範的なロボット222を示す各種の図である。例えば、図1A〜図1B、図2、および/または図9における第1ロボット110および/または第2ロボット112は、図10Aおよび図10Bにおいて示されるロボット222を構成している。図10Aおよび図10Bに示すように、ロボット222は、多関節アーム224Aおよび224Bを備えており、各他関節アームは、それぞれと動作可能に連結された単式支持部226Aおよび226Bを備えている。したがって、ロボット222は、上述するように、ワークピースの所望の搬送に基づいて、独立的に、または同時的に、単式支持部226Aおよび226Bを平行移動するよう機能する。
本発明の他の実施例によれば、図11は、イオン注入システムを伴うワークピース処理システムにおいて、複数のワークピース(例えば8つのワークピース)を搬送するために、模範的なタイミングチャートを示す。図1A、図1B、および図2において示されるシステム100、ならびに図9において示されるシステム213は、図11のタイミングチャート300と関連して機能することができる。図11において、上記システムを経由する第1および第2のワークピース(それぞれワークピース「A」およびワークピース「B」とする)について模範的な流れが明らかとなる。第1の網掛け302は、第1ワークピースおよび第2ワークピースの両者が同時に行うことに関係した工程を表す。第2の網掛け303は、第1のワークピースのみに関する(例えば連続的な)工程を表す。第3の網掛け304は、第2のワークピースのみ関する(例えば連続的な)工程を表す。他のワークピースに対して行なわれる工程は網掛けされずに示されており、このような工程は、第1および/または第2のワークピースに関する工程と、同時に(並行して)、または連続的に、行なわれることができることは留意されたい。さらに、半導体処理システムにおけるワークピース処理のための方法305は図12に示されており、ここでは、図11のタイミングチャート300がさらに参照される。模範的な方法は、一連の工程または事象として、本明細書中に示されて説明されることに留意すべきであるが、本発明はこれらの工程または事象の示された順序によって限定されないことは明らかである。すなわち、本発明によれば、いくつかのステップは、異なる順序で行われてもよいし、さらに/あるいは、本明細書において示され、かつ説明されたもとは別のステップと同時に行われてもよい。加えて、本発明によれば、ここで示されたステップの全てが、方法を実施するために要求されなくてもよい。さらに、本方法は、本明細書において示され、かつ説明された本システムと関連して行われてもよいし、また同様に、本明細書において示されていない別のシステムと関連して行われてもよいことは明らかであるだろう。
図12に示すように、方法305はステップ310から始まり、第1のワークピースおよび第2のワークピースは、第1ロボットによって第1ワークピースー輸送コンテナから、略同時に搬出される(例えば並行して搬出される)。その後、ステップ312において、第1および第2のワークピースは、第1ロボットを介して、略同時にアライメント機構に配置される。その後、ステップ314において、第1のワークピースは、アライメントおよび/または評価をされる。例えば、第1のワークピースは、昇降装置を介して、アライメント機構の第1ワークピース支持部から上昇される。さらに、第1のワークピースは、評価位置に垂直に平行移動される。ここで、第1のワークピースは、概して、当該ワークピースにおけるノッチの位置の検出、ワークピースの同定、および/またはアライメント機構に対するワークピースの空間的定位の検出等、評価を行なわれる。その後、ステップ316において、第1のワークピースは、第2ロボットを介して、アライメント機構から搬出される。
その後、ステップ318において、第2のワークピースは、アライメントおよび/または評価をされる。例えば、第2のワークピースは、昇降装置を介して、アライメント機構の第2ワークピース支持部から上昇され、その後、第2のワークピースは、評価位置に平行移動される。ここで、第2のワークピースは評価される。その後、ステップ320において、第2のワークピースは、第2ロボットを介して、アライメント機構から搬出される。このとき第2ロボットは、概して、第1および第2のワークピースを支持している。ステップ322において、第1および第2のワークピースは、第2ロボットを介して並行的に第1ロードロックチャンバに搬入される。ステップ324において、第1ロードロックチャンバはラフに真空引きされる。
ステップ326において、第1ワークピースは、第3ロボットを介して、第1ロードロックチャンバから搬出され、処理チャンバに搬入される(例えば処理チャンバ内における静電チャック上に配置される)。ステップ328において、第1ワークピースは、イオン注入機によるイオンビームなどのプロセス媒体を受け、イオンが第1ワークピースに注入される。イオン注入が完了すると、ステップ330において、第1のワークピースは、第4ロボットを介して、処理チャンバから搬出され、第2ロードロックチャンバに搬入される。ステップ330と少なくとも部分的に同時に、ステップ332において、第2のワークピースは、第3ロボットを介して、第1ロードロックチャンバから搬出され、処理チャンバに搬入される。ステップ334では、第2のワークピースがイオン注入される。第2のワークピースに対するイオン注入が完了すると、ステップ336において、第2のワークピースは、第4ロボットを介して処理チャンバから搬出され、第2ロードロックチャンバに搬入される。したがって、第1および第2のワークピースは、第3ロボットによって、処理のために第1ロードロックチャンバから処理チャンバに連続的に搬送され、また、第4ロボットによって、処理チャンバから第2ロードロックチャンバに連続的に搬送される。
ステップ338において、第2ロードロックチャンバは略大気圧に通気され、ステップ340において、第1および第2ワークピースは、第3ロボットを介して、第2ロードロックチャンバから並行して搬出される。ステップ342において、第1および第2のワークピースは、第2ワークピース輸送コンテナに搬入される。別の方法として、第1ワークピース輸送コンテナおよび第2ワークピース輸送コンテナが、同じワークピース輸送コンテナであってもよい。
ステップ310からステップ342は、図11のタイミングチャート300に示されるように、第3および第4ワークピース、第5および第6ワークピース等、その他のワークピースのためにさらに繰り返される。例えば、図13は、図12の方法305の続きを示しており、第3および第4ワークピースは、図12のステップ322と少なくとも部分的に同時に、ステップ344おいて第1ロボットを介して第1ワークピース輸送コンテナから略同時に搬出される。その後、図13のステップ346において、第3および第4ワークピースは、第1ロボットを介してアライメント機構上に並行して配置される。第3ワークピースは、その後、ステップ348においてアライメントされ、ステップ350において第2ロボットを介してアライメント機構から搬出される。第4ワークピースは、その後、ステップ352においてアライメントされ、そして、ステップ354において第2ロボットを介してアライメント機構から搬出される。ここで、第2ロボットは、概して第3および第4ワークピースを支持している。ステップ356において、第3および第4ワークピースは、第2ロボットを介して、第3ロードロックチャンバ内に並行して配置される。ステップ358において、第3ロードロックチャンバは、ラフに真空引きされる。ステップ360において、第3ワークピースは、第3ロボットを介して第3ロードロックチャンバから搬出され、第3ロボットを介して処理チャンバに搬入される。その後、ステップ362において、第3ワークピースにイオンが注入され、ステップ364において、第3ワークピースは、第4ロボットを介して処理チャンバから搬出され、第4ロードロックチャンバに搬入される。ステップ336において、ステップ364と少なくとも部分的に同時に、第4のワークピースは、第3ロボットを介して、第3ロードロックチャンバから搬出され、処理チャンバに搬入される。ステップ368では、第4のワークピースがイオン注入される。第4のワークピースに対するイオン注入が完了すると、ステップ370において、第4のワークピースは、第4ロボットを介して処理チャンバから搬出され、第4ロードロックチャンバに搬入される。したがって、第3および第4のワークピースは、第3ロボットによって、処理のために第3ロードロックチャンバから処理チャンバに連続的に搬送され、また、第4ロボットによって、処理チャンバから第4ロードロックチャンバに連続的に搬送される。
ステップ372において、第4ロードロックチャンバは略大気圧に開放され、ステップ374において、第3および第4ワークピースは、第1ロボットを介して、第4ロードロックチャンバから並行して搬出される。ステップ376において、第3および第4のワークピースは、第1ワークピース輸送コンテナまたは第2ワークピース輸送コンテナに搬入される。
図11のタイミングチャートに示されるように、各種のステップは、他のステップと少なくとも部分的に同時に行なわれる。例えば、図13におけるステップ348、350、352、354、および376は、図12におけるステップ324と少なくとも部分的に同時に行なわれる。さらに、ステップ326、328、330、および332は、図13のステップ354および358と少なくとも部分的に同時に行なわれる。図12のステップ318、320、および322は、例えば、図13のステップ344、346、および372と少なくとも部分的に同時に行うことができ、さらにステップ352、364、366、および368は、ステップ338と少なくとも部分的に同時に行うことができる。さらに、より多くのワークピースが処理されるとき、より多くのステップが同時に行われてもよく、また、これら同時並行性の全ては、本発明の範囲に含まれることが意図される。
ワークピース並行処理は、本システムの生産性を有利に向上させる。例えば、任意の時点で、あるロードロックが真空モジュールに対して開いており、あるロードロックチャンバが前部モジュールに対して開いており、あるロードロックチャンバが大気に開放されており、また、あるロードロックチャンバが真空引きされているというように、ロードロックチャンバは連続的な順序で動作してもよい。したがって、第1、第2、第3、および第4ロードロックチャンバの各々は、ほぼ同じ間隔で、動作サイクルを再び開始することによって、一連の工程を繰り返して行なう。
したがって、本発明は、大気圧環境と真空環境との間においてワークピースを効率的に搬送することによって、処理システム(例えばイオン注入システム)の所有コストを減少することを提供する。本発明はある好ましい実施形態に関して示され、かつ説明されているが、この明細書および添付された図面を読んで理解した当業者にとって、同等の代替および改良が想到されるだろうことは明らかである。具体的には、上述にて説明された要素(アセンブリ、装置、回路など)によって実施される様々な機能に関して、このような要素を説明するために用いた用語(手段への言及を含む)は、他に指示がない限り、ここで記載された本発明の模範的な実施形態における機能を実施する公知な構造と構造的には同等でないとしても、説明された要素の特定の機能を実施する(例えば機能的に同等な)任意の要素に相当することが意図されている。追加して、本発明の特定の特徴は、いくつかの実施形態のうちのただ1つに対して開示されていてもよい。このような特徴は、必要に応じて、また、任意または特定の用途に有利である場合に、他の実施形態の1つ以上の他の特徴と組み合わされてもよい。
Claims (40)
- 複数のワークピースの方位を決定するバッファ機構付アライメント装置であって、
基部;
互いに略垂直に位置合わせされた複数のワークピース載置台を備えるワークピースバッファ装置;
上記基部と動作可能に連結された昇降装置;および、
評価位置に関与する評価装置を備え、
各上記ワークピース載置台は、各バッファ位置において、上記複数のワークピースのうちの各1つを選択的に支持するよう機能し、
上記昇降装置は、各上記バッファ位置から上記評価位置に上記複数のワークピースの各々を独立的に、垂直に平行移動させ、当該昇降装置の軸を中心にして各上記ワークピースを回転させるよう機能し、
上記評価装置は、各上記ワークピースが上記評価位置にあるとき、上記複数のワークピースの各々と関連する1つ以上の特性を検出するよう機能する、バッファ機構付アライメント装置。 - 各上記ワークピース載置台は、
上記複数のワークピースの外周に関与する複数のワークピース支持部;および、
上記複数のワークピース支持部と動作可能に連結された水平移動装置を備え、
上記水平移動装置は、引き込み位置と伸展位置との間において、上記複数のワークピース支持部を半径方向に選択的に平行移動させるよう機能し、
上記複数のワークピース支持部は、上記引き込み位置において各上記ワークピースを支持するよう機能し、
各上記ワークピースは、上記伸展位置において上記複数のワークピース支持部に対して垂直に平行移動することが自由にできる、請求項1に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記複数のワークピース支持部は、2つ以上の弧状支持部材を備える、請求項2に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記2つ以上の弧状支持部材の各々は、上記複数のワークピースの上記外周と関与する半径を有する弧状収納部を備え、
上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、各上記ワークピースの上記外周の少なくとも一部は上記弧状収納部上に概して載置され、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記2つ以上の弧状支持部材は概して上記ワークピースの上記外周を超えて配置され、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記昇降装置が上記評価位置に上記ワークピースを垂直に平行移動させることを可能にする、請求項3に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 各上記ワークピース載置台に関して、上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記昇降装置は概して上記複数のワークピース支持部から各上記ワークピースを持ち上げるよう機能し、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記昇降装置は、上記複数のワークピース支持部の面を超えて上記ワークピースを垂直に平行移動させるよう機能する、請求項2に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記ワークピース載置台、昇降装置、および評価装置を制御するよう構成された制御装置をさらに備える、請求項1に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記評価位置は、概して上記バッファ位置の少なくとも1つより下方にある、請求項1に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記昇降装置は、昇降ワークピース支持部と動作可能に連結された昇降シャフトを備え、
上記昇降シャフトは上記基部と直線的に摺動可能に係合しており、
上記昇降ワークピース支持部は、上記複数のワークピースの各々を選択的に支持するように構成されている、請求項1に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記昇降シャフトは上記基部と、さらに回転可能に連結されている、請求項8に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記昇降シャフトと動作可能に連結されたモーターをさらに備え、
上記モーターは、上記軸を中心に上記昇降シャフトを回転させるよう機能する、請求項9に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記モーターはサーボモーターを備え、
上記サーボモーターは、上記基部に対して上記昇降シャフトの回転位置を決定するよう構成されている、請求項10に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記評価装置は光学センサを備え、
各上記ワークピースが上記評価位置にあるとき、上記光学センサは上記複数のワークピースについての1つ以上の特性を検出するよう機能する、請求項1に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記1つ以上の特性は、上記ワークピースにおけるノッチ、上記ワークピースの位置、および上記ワークピースに関する印のうち、1つ以上を含む、請求項1に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 基部;
第1バッファ位置を規定し、かつ第1ワークピースを選択的に支持するように構成されている第1ワークピース載置台;
第2バッファ位置を規定し、かつ第2ワークピースを選択的に支持するように構成されている第2ワークピース載置台;および、
上記基部と動作可能に連結された昇降装置を備え、
上記第1バッファ位置と上記第2バッファ位置とは略垂直に位置合わせされており、
上記昇降装置は、上記第1バッファ位置および上記第2バッファ位置の各々と、評価位置との間において、軸に沿って、上記第1ワークピースおよび上記第2ワークピースの各々を選択的に平行移動させるよう構成されている、バッファ機構付アライメント装置。 - 上記昇降装置は、昇降ワークピース支持部と連結された昇降シャフトを備え、
上記昇降シャフトは、上記軸に沿って、上記基部と直線的に摺動可能に係合し、
上記昇降ワークピース支持部は、上記第1ワークピースおよび上記第2ワークピースの各々を個別に、選択的に支持するよう構成されている、請求項14に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記昇降シャフトは、上記基部と、さらに動作可能に連結されている、請求項15に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記昇降シャフトと動作可能に連結されたモーターをさらに備え、
上記モーターは上記軸を中心にして上記昇降シャフトを回転させるよう機能する、請求項16に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記モーターはサーボモーターを備える、請求項17に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記第1および第2ワークピースの各々が上記評価位置にあるとき、上記評価装置は、上記第1および第2ワークピースと関連する1つ以上の特性を検出するよう機能する、請求項16に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記評価装置は光学センサを備え、
上記第1および第2ワークピースの各々が上記評価位置にあるとき、上記光学センサは、上記第1および第2ワークピースの1つ以上の視覚的な特性を検出するよう機能する、請求項19に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記1つ以上の視覚的な特性は、上記第1および第2ワークピースの各々の外周におけるノッチ、上記第1および第2ワークピースの各々の配置、ならびに上記第1および第2ワークピースに関連する印のうち、1つ以上を含む、請求項20に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記第1および第2ワークピースの各々の上記配置は、上記基部に対する上記第1および第2ワークピースの回転位置、ならびに上記昇降ワークピース支持部に対する上記第1および第2ワークピースの中心のうち、1つ以上を含む、請求項21に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記昇降ワークピース支持部は、上記第1および第2ワークピースの各々を選択的に把持するよう機能する真空チャックを備える、請求項15に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記第1および第2載置台、上記昇降装置、ならびに上記評価装置を制御するよう機能する制御装置をさらに備える、請求項14に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- 上記第1および第2ワークピース載置台の各々は、
規定された弧状収納部をそれぞれ有する複数のワークピース支持部;および、
上記複数のワークピース支持部および上記基部と動作可能に連結された水平移動装置を備え、
上記弧状収納部の半径は、上記第1および第2ワークピースの外周と関連しており、
上記水平移動装置は、引き込み位置と伸展位置との間において、上記軸に対して、上記複数のワークピース支持部を選択的に半径方向に平行移動させるように構成されている、請求項14に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記複数のワークピース支持部の各々の上記弧状収納部は、上記第1または第2ワークピースの上記外周の少なくとも一部と選択的に係合するよう構成され、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記複数のワークピース支持部の上記弧状収納部間における距離は、上記第1および第2ワークピースの直径よりも大きく、
上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記第1または第2ワークピースの各々は、上記複数のワークピース支持部に対して垂直に平行移動することが自由にできる、請求項25に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記複数のワークピース支持部が引き込み位置にあるとき、上記昇降装置は、上記第1または第2ワークピース載置台から、上記第1または第2ワークピースの各々を選択的に持ち上げるように構成され、
さらに、上記複数のワークピース支持部が上記伸展位置にあるとき、上記昇降装置は、上記評価位置に上記第1または第2ワークピースの各々を選択的に、上記軸に沿って平行移動させるように構成される、請求項26に記載のバッファ機構付アライメント装置。 - 上記評価位置は、上記第1および第2バッファ位置のうちの1つ以上の下方に略垂直に配置されている、請求項24に記載のバッファ機構付アライメント装置。
- ワークピースを位置合わせし、かつバッファリングする方法であって、
第1ワークピース載置台、第2ワークピース載置台、および垂直移動昇降装置を有するアライメント機構を用意する工程であって、当該工程において、上記第1ワークピース載置台は上記第2ワークピース載置台の下方に略垂直に位置合わせされており、上記第1および第2ワークピース載置台の各々は複数のワークピース支持部を備えている工程;
上記第1および第2ワークピース載置台に付随する上記複数のワークピース支持部に、第1および第2ワークピースを略同時に配置する工程;
上記昇降装置を介して、上記第1ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から、上記第1ワークピースを持ち上げる工程;
上記昇降装置を介して、評価位置に上記第1ワークピースを垂直に平行移動させる工程;
上記第1ワークピースを評価する工程;
上記アライメント機構から上記第1ワークピースを搬出する工程;
上記昇降装置を介して、上記第2ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から、上記第2ワークピースを持ち上げる工程;
上記評価位置に上記第2ワークピースを垂直に平行移動させる工程;
上記第2ワークピースを評価する工程;および、
上記アライメント機構から上記第2ワークピースを搬出する工程を含む方法。 - 上記第1および第2ワークピース載置台に付随する上記複数のワークピース支持部が引き込み位置にあるとき、上記複数のワークピース支持部に第1および第2ワークピースを略同時に配置する工程は、上記複数のワークピース支持部上に上記第1および第2ワークピースを降ろす工程を含む、請求項29に記載の方法。
- 上記第1ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記第1ワークピースは、上記第1ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から持ち上げられる、請求項30に記載の方法。
- 上記評価位置は上記第1ワークピース載置台の略下方にあり、
上記評価位置に上記第1ワークピースを略垂直に平行移動させる工程は、上記引き込み位置から伸展位置に、上記ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部を半径方向に平行移動させる工程、および、上記第1ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部間において、上記評価位置に上記第1ワークピースを平行移動させる工程を含む、請求項31に記載の方法。 - 上記第2ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部が上記引き込み位置にあるとき、上記第2ワークピースは、上記第2ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部から持ち上げられる、請求項30に記載の方法。
- 上記評価位置が上記第1ワークピース載置台の略下方にあるとき、
上記評価位置に上記第2ワークピースを垂直に平行移動させる工程は、上記引き込み位置から伸展位置に、上記第1ワークピース載置台および上記第2ワークピース載置台についての上記複数のワークピース支持部を半径方向に平行移動させる工程、および、上記第1ワークピース載置台および上記第2ワークピース載置台についての上記複数のワークピース支持部の間において、上記評価位置に上記第2ワークピースを平行移動させる工程を含む、請求項33に記載の方法。 - 上記評価位置が概して上記第1ワークピース載置台と上記第2ワークピース載置台との間にあるとき、
上記評価位置に上記第2ワークピースを垂直に平行移動させる工程は、上記引き込み位置から伸展位置に、上記第2ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部を半径方向に平行移動させる工程、および上記第2ワークピース載置台の上記複数のワークピース支持部の間において、上記評価位置に上記第2ワークピースを平行移動させる工程を含む、請求項33に記載の方法。 - 上記第1および第2ワークピースを評価する工程は、
上記昇降装置の軸を中心にして上記第1および第2ワークピースの各々を回転させる工程;および、
各上記回転の間、上記第1および第2ワークピースの各々に関連する1つ以上の特性を決定する工程を含む、請求項29に記載の方法。 - 上記1つ以上の特性を決定する工程は、上記アライメント機構に対する上記第1および第2ワークピースの各々の回転位置、上記軸に対する上記第1および第2ワークピースの各々のオフセット位置、ならびに、上記第1および第2ワークピースの各々に関する印を決定する工程を含む、請求項36に記載の方法。
- 上記第1および第2ワークピースの各々の上記回転位置を決定する工程は、
上記第1および第2ワークピースが上記評価位置にあるとき、上記第1および第2のワークピースの外周に向けられたビームラインを有する光学センサを用意する工程;
各上記回転の間、上記第1および第2ワークピースの各々の上記外周が上記光学センサの上記ビームラインを経由する時に、上記光学センサからシグナルを得る工程;および、
上記光学センサから得られた上記シグナル、およびノッチに関連する寸法情報の知識に基づいて、上記第1および第2ワークピースの各々の上記外周における上記ノッチの位置を決定する工程を含む、請求項37に記載の方法。 - 上記ノッチの決定された上記位置に基づいて予め定められた回転位置に、上記昇降装置を介して、上記第1および第2ワークピースの各々を回転させる工程をさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 上記軸に対する上記第1および第2ワークピースの各々の上記オフセット位置を決定する工程は、
上記昇降装置の回転位置を決定する工程;および、
各上記回転の間、上記第1および第2ワークピースの各々の上記外周が上記光学センサの上記ビームラインを経由する時、上記光学センサから得られた上記シグナルを解析し、かつ得られた上記シグナルの線形性および上記昇降装置の回転位置に基づいて、オフセットベクトルを推定する工程を含む、請求項38に記載の方法。
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