JPH07503584A - 局所クリーンルームの操作面においてディスク状の物体を操作するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 局所クリーンルームの操作面においてディスク状の物体を操作するための装置本 発明は操作面に対して垂直方向に測定可能に調節できるマガジンシート及びほぼ 操作面に配置された処理及び検査用のワークステーションを有する、局所クリー ンルームの操作面においてディスク状の物体を操作するための装置に関する。

この種の技術的課題に対する解決策は集積回路、特にタスク処理のための集積回 路の製造に利用される。

集積回路の製造における集積度の増大及び設計幅の減少によりクリーンルームの 品質に対する必要条件が益々厳密になっている。そうした必要条件を満たすべく 、ディスク状の物体（ウェーハ又はマスク）を個々の処理ステーションに運搬す るのに標準化運搬コンテナ、いわゆる標準機械インタフェースボックス（ＳＭＩ Ｆボックス）が益々利用され、棚に物体を有するカセット又はマガジンがこれら の運搬コンテナの基底部に好適に固定される。処理機械に荷重をかすると、マガ ジンは適正な手段によって運搬コンテナから取り外され、物体がマニピュレータ によって取り出される。処理後、物体はマガジンの棚に戻され、マガジンが運搬 コンテナに転置される。ＳＭＩＦボックスの使用は以前は主としてウェーハステ ッパ、インプランタ等の大型装置のみに限定され、そうしたＳＭＩＦの解決策を 多くの工程に総体的に利用することは現時点でも存在しない。物体を保持するマ ガジンが多少複雑な装置によってＳＭＩＦボックスから取り外され、処理及び検 査装置へ手動式に又は自動的に移送される場合が多い。

画定された入力／出力インタフェースを有する装置に関する独立局所クリーンル ームの発明により、周囲のクリーンルームに対する必要条件を引き下げ、又は従 来のクリーンルームにおける物体の環境条件を向上させることが可能となった。

米国特許第４，７４６，２５６号はＳＭＩＦボックス、マニピュレータ及びワー クステーションを備えた局所クリーンルームにおいて、ディスク状の物体として のウェーハ又はマスクを操作かつ検査するための装置を開示している。マニピュ レータ及びワークステーションは独立キャノピ−に収容され、ＳＭＩＦボックス をキャノピ−に配置した後、物体を有するマガジンをキャノピ−内へ導入かつ設 置可能である。マニピュレータはマガジンの多様な面から物体を取り外し、ワー クステーションへ移送するため、Ｚ軸において調節可能である。

更に、基準面に対してのキャリア（マガジン）におけるウェーハ状物体の存在及 びマガジンにおけるその位置を、そうした物体の存在に対する第１の信号が位置 信号に結合されて監視装置によって判定することが米国特許第４，８９５，４８ ６号において公知である。第１の信号は物体の装填可能な空間を監視する光電子 センサを利用して得られる。第２の信号はマガジンを昇降させるための駆動装置 に連結された位置エンコーダによって発生させられる。基準面及び物体が設置さ れる領域を確定すべく、マガジンの空間は垂直部分に分割される。基準面として 機能する部分及びウェーハ状物体が見出されない部分に加え、物体が存在する可 能性があるウィンド部分も画定される。測定技術によってマガジンの基準面を探 知した後、この場合に使用されるマガジンの構成に関する情報に基づき、ウィン ド部分の位置がコンピュータによって判定され、コンピュータに記憶されること によって、マガジンは割り出される。

上記解決策はマガジン内の基準面に対する物体数及び物体位置を判定するのに利 用できるが、物体をマガジンから取り出すためにはマガジン又はマニピュレータ はマガジンの棚のモジュール寸法内に配置されねばならない、マガジンの多岐に 渡る幾何学形状及び許容誤差を考慮に入れないとエラーが発生する。これは空マ ガジンに任意に装填する時、或いは処理又は検査に対する準備工程又は追従工程 として、マガジン内において、又は１つのマガジンから別のマガジンへ物体を再 配置する時に問題となる。

本発明の目的は、ＳＭＩＦボックスを使用し、又は少なくとも部分的にＳＭＩＦ ボックスを使用せずに、局所クリーンルームの元でディスク状の物体の処理及び 検査に前後する、そうした工程を保護することにある。

この目的は、本発明に基づき、操作面に対して垂直に測定可能に調節できるマガ ジンレセプタクル若しくはマガジンシート、及び、はぼ操作面において配置され た処理及び検査用ワークステーションを有する局所クリーンルームの操作面にお いてディスク状の物体を操作するための装置によって達せられる。この場合、操 作面は、構成部分としてマガジンシートを有し、マガジンの棚及びマガジンに収 容されたディスク状の物体を割り出す機能を有し、かつクリーンルームを上下に 配置された２つの部分空間に分割する中間基底部の上方に配置された少なくとも １つの装置の基準面と固定された構成関係にあって、クリーンルームにおいて空 気流の一部気流構成部分が中間基底部の上方の部分空間から中間基底部の下方の 部分空間へ向けられる。

空気処理システムによって生成される空気流は、空気処理システムに対向配置さ れ、かつクリーンルームを外側へ画定する壁部に向けられる。この壁部は排気開 口部を有し、その中間基底部上の全断面積は中間基底部下の全断面積よりも小さ い。駆動要素によって中間基底部下に導入され、クリーンルームの条件に悪影響 を及ぼし得る粒子は、操作、処理及び検査領域に侵入するのを阻止される。

プレナムとして機能する共通ハウジングにおいて吸気開口部と排気開口部との間 の流れの方向に連続して配置された軸流ファン及びフィルタを有する空気処理シ ステムでは、吸気開口部及び軸流ファンは管状格納装置によってプレナムから流 れ方向の排気口まで有利に隔離される。排気口は空気流下に配置され、かつ空気 流の回転部分に対抗する空気案内面を有する。

排気口は軸流ファンの回転軸に対して対称となるべく格納装置に連結されたプレ ートに切り込まれた円状扇形カットアウトを有利に備え、空気案内面は軸流ファ ンのファンブレードに対して平行に向けられるようにカットアウトに配置される 。

インデクシング装置は測定技術にて基準面に対するマガジン棚及びディスク状の 物体の位置を探知する、送信器及び受信器を備えた光電子センサを有する。

送信器はその中心が基準面に向けられた測定光線の束を放射する。この光線束は マガジン棚を有し、かつ互いに対向するように配置された両壁部の間を案内され る。光線束は１つの壁部の突出部に向けられ、これら突出部に遮断される。これ ら突出部はマガジンの内側に対向し、ディスク状の物体を支持する棚を形成す′ 　る、互いに上下に配置され、従って、逐次基準面と共通の位置を占めるマガジ ン棚の方向における垂直調節の結果、測定光線束を変調することによってマガジ ン棚及びマガジン棚に配置されたディスク状の物体の像が生成される。

マガジン棚自身及びマガジン棚に収容された物体は、構造データに基づくコンピ ュータによってマガジン棚の位置を判定し、又はインデクシンゲスケールを基準 にして位置を判定することとは異なる実比率を判定すべく、独立センサシステム によって測定技術を用いて探知される。このようにして、マガジン内の基準面に 対して相異する棚間隔を有するマガジン間の如何なる再配置をも可能とすべく、 ローディング及びアンローディングを選択的に実施できる。空マガジンも所望す るように装填可能である。

マガジンから突出するディスク状の物体を位置決めするため、ウェーハ戻し装置 が設けられている。ウェーハ戻し装置の作動は、ＩＩＩ　足光線来がディスク状 の物体に平行するように向けられ、かつマガジンの垂直調節中にローディング及 びアンローディングに使用されるマガジンの側面に対して直接に隣接する第２の センサのセンサ信号に比例する。

ウェーハ戻し装置はセンサ信号によって起動されると、運搬コンテナにおけるマ ガジンの運搬を継続し、かつ突出した物体に対する損傷を阻止すべく、外部介入 を必要とせずに物体をマガジン棚に戻す。

複数の部材を有する関節腕を備えたマニピュレータが操作のために使用される。

関節腕の回転軸は中空軸によって形成され、前方部材はディスク状の物体を捕捉 するための真空保持装置を有する。真空保持装置は中空軸における真空に連通し ている。

図面によって以下により詳細に本発明を説明する。

図１はディスク状の物体を操作するための装置の正面図である。

図２は図１による装置における中間基底部の平面図である。

図３は空気処理システムを示す。

図４は空気バッフルの実施可能な配置の斜視図である。

図５はインデクシン、グ装置の部分断面図である。

図６はマガジンの断面とともに光電子センサの配置を示す。

図７は測定光線束の断面図とともにマガジンの正面図を示す。

図８は挿入されたディスク状の物体を備えたマガジンの１つの壁部の断面及び光 電子センサによって感知された当該部分の像をそれぞれ示す。

図９は第２のセンサ及びウェーハ戻し装置を備えたマガジンの平面図を示す。

図１０は制御装置、処理装置及び評価装置をインデクシングを実施するための他 の装置に接続したことを示すブロック図である。

図１１はマニピュレータの側面図である。

図１．２について説明する。ディスク状の物体用マガジンを割り出すための装ｉ ｔ２．３は互いに対向して配置され、キャリア１に装着されている０図面には示 さず図１１により示したマニピュレータ並びにワークステーション、例えば前整 列器及び揺動テーブルとともに、装置２．３は本発明により格納装置７によって 格納された基本セットアツプを形成している。格納装置７に配置されたＳＭＩＦ ボックスは符号４によって示されている。空気処理システム８は必要純度の層状 空気流に備えている。他のワークステーションにはバーコード読取り装置又はＯ ＣＲ読取り装置もある１本装置はその作動につき目視検査装置、フラットファイ ンダ又はノツチファインダ、バッチ転送装置、ローダ又はアンローダ、併合装置 又はスプリッタとして好適である。

中間基底部９によって２つの部分空間に分割された格納装置７は、空気処理シス テム８の反対側に配置され、かつ空気処理システム８を外側へ画定する壁部１２ において通気孔１３．１４を有している。これらの通気孔１３．１４は生成超過 圧力を補償している。

通気孔１４の全断面積に比較して通気孔１３の全断面積を縮小することによって 、中間基底部９上の部分空間１０かも中間基底部９下の部分空間１１方向への空 気流部分を生じさせている。ワークステーション５．６に対し設けられた中間基 底部９におけるマニピュレータ用カットアウト部１５及び他の開口部（図示せず ）は空気流のオーバフローを保証し、その結果、駆動要素によって中間基底部９ 下に導入され、クリーンルームに悪影響を及ぼし得る粒子は、操作、処理及び検 査に充てられた部分空間１０に浸透することを阻止されている。

軸流ファン２１の回転軸をなすＸ−Ｘ軸に沿って配置された軸流ファン２１を有 することに加え、吸気プレート１８における吸気開口部１７及び排気プレート２ ０における排気開口部１９を有するハウジング１６は、ふるい状補償装置２２及 びハウジング１６の側壁に緊密に接近している高性能粒子状物質除去フィルタ２ ３も有している。

一端において吸気プレート１８に緊密に当接し、管スリーブ継手として構成され た管状格納装置２４は流れ方向の排気口を除き、吸気開口部１７及び軸流ファン ２１をハウジング１６の内部から隔離している。ハウジング１６は同時にプレナ ムとして機能している。管スリーブ継手はファンブレード２５から可能な限り最 短の距離に配置されている。

排気口は回転軸を中心に対称をなし、かつ管スリーブ継手に接合されたプレート ２６に切り込まれた円状扇形カットアウト２７により形成されている。カットア ウト２７は軸流ファン２１が発生させる空気流の範囲に配置された空気バッフル ２８形状の空気案内面を有している。これらの空気バッファ２８は図４に示すよ うにプレート２６から排気プレート２０方向に、かっ／又は吸気プレート１８方 向に突出可能である。

空気バッフル２８は軸流ファン２１の種類及び構成によって確定されるようにプ レート２６に対し傾斜している。空気バッフル２８の配列はファンブレード２５ に対してほぼ平行になるよう選択すべきである。

当然であるが、その寸法のために対をなして重なり合う空気バッフルを使用する ことも可能であって、この場合、高性能粒状物質除去フィルタ２３に平行しカッ トアウト２７間に配置された表面部材３１を省略できる。

吸気開口部１７を介し軸流ファン２１によって吸入され、排気開口部１９方向に 吹き出される空気の流れは、１つの構成部分を排気開口部１９に向け、２つの構 成部分を側壁部に向け、その結果、空気流のねじり運動を描く。このねじり運動 が存在すると高性能粒状物質除去フィルタ２３においてフィルタプレートに対し 不規則な流れを生じさせ、有効フィルタ面の有効利用を阻害し、その結果、生成 される純空気の量は体積流量の空気抵抗の増加により減少する。

空気流中に配置され、ねじり運動に対抗する空気バッフル２８は側壁部に向けら れた部分を補償し、その結果、利用可能な空気流は排気開口部１９に向けられた 部分のみを有している。

ふるい状補償装置２２はそこに流れ当たる空気の圧力を一定にする。高性能粒状 物質除去フィルタ２３に垂直かつ均一に空気が流れ当たる。

図５において部分的に示したインデクシング装置は、スピンドル３２を介し２軸 に沿って（本装置の支持面に対し垂直方向に）昇降可能なマガジンシートをその 内部に有している。スピンドル３２は測角システム３５を装備したステッピング モータ３４によって駆動され、昇降時の移動距離はスピンドルの傾斜によって判 定可能である。

図１０による制御コンピュータ５６とともに、制御エレクトロニクス及び測角シ ステム３５を備えたステッピングモータ３４は、スピンドル３２及びマガジンシ ート３３からなるマガジン昇降機の位置調節装置を形成している。マニピュレー タ３６は操作面Ｈ−Ｈにおいて作動する操作腕３７を有し、マガジン昇降機並び に送信器３８及び受信器３９を有する光電子センサとともに共通フレーム４０に 固定されている。送信器３８はその中心光線が基準面Ｅ−Ｅを通過する測定光線 ４１の束を放射し、マガジン４２に配置されたマガジン棚４３及びマガジン４２ に収容されたディスク状の物体４４を割り出す。簡素化のため図７までマガジン 棚４３を示していない。平面Ｅ−Ｅ及び操作面Ｈ−Ｈ間の距離はスピンドル駆動 の移動範囲内にて選択可能である。

図６及び７はマガジン４２及びマガジン棚４３に存在し得るディスク状の物体４ ４、例えば半導体のウェーハ若しくはテンプレートに対するセンサの配置を示し ている。当該図に基づき、測定光線４１束がマガジン４２の壁部４５．４６間に 案内され、角部４７に向けられるように、送信器３８及び受信器３９が配置され ている０図８について説明する。角部４７は測定光線４１束中へ奥深く延びてい るため、マガジン４２の内側に対向し、かつディスク状の物体４４の支持部とし て作用する突出部４８は測定光線４１束を遮断している。

マガジン４２は通常後部にて部分的に密閉されているため、図に示すマガジン４ ２の斜照射が選択されている。そうした密閉部が存在しない場合、壁部４５゜４ ６及びマガジン棚４３に平行して束状測定光線４１を案内することも当然可能で ある。測定光線４１束の中心光線は突出部４８の前縁を直接有利に通過する。

第１のセンサに加え、送信器４９及び受信器５０を有する別のセンサがマガジン ４２のローディング及びアンローディング側（マニピュレータ３６の対向側）に てマガジン４２に隣接して配置されている。このセンサは第１センサから画定さ れた距離に配置され、マガジン４２が２の正方向に運搬される時にマガジン４２ から突出している物体５１を探知する。

図９に示すように、マガジン４２から突出している物体５１を位置決めするため 、ウェーハ戻し装置５２が設けられている。ウェーハ戻し装置５２は第１センサ によって得られた位置情報に基づき、第１操作面Ｈ−Ｈに平行な面においてマ　 ゛アジン４２における物体５１の転置を引き継ぐ、従って、マガジン４２の運搬 は干渉及び手動介入なしに進行可能である。

ウェーハ戻し装置５２は電動モータによって駆動され、がっその駆動の回転毎に ９０度の旋回運動を行う（図示せず）レバー機構５３を備えている。レバー機構 ５３の反転点は物体５１をマガジン４２へ押し込み、かつリミットスイッチ５４ によって監視される初期位置へ戻るように配置されている。

図１０について説明する。ステッピングモータ３４、測角システム３５、送信器 ３８，４９、受信器３９，５０、フレーム４０に固定された第３のセンサ、レバ ー機構５３及びリミットスイッチ５４は、本発明を実施するための図に示すよう な制御コンピュータ５６に接続されている。図１０において１つのみ示すアナロ グ・デジタル変換器５７はセンサと制御コンピュータ５６との間に接続されてい る。

マガジンシート３３がフレーム４０に固定され、かつ操作面Ｈ−Ｈ及び基準面Ｅ −Ｅから周知の距離にて配置された第３センサ５５に対して配置され、測角シス テムのカウンタがゼロに再設定された後、マガジン４２はその基底部によって防 塵運搬コンテナ（ＳＭＩＦボックス）から自動的に取り外され、マガジン４２に 配置されたマガジン棚４３及びディスク状の物体４４を割り出すためのマガジン シート３３によって引き継がれる。そして、マガジンシート３３はしきい値Ｓｗ ２を越えるまで下降させられ、即ち２の負方向に移動させられる。しきい値Ｓｗ ｌ、ｓｗ２はデータ整理のために有利に確定される。このようにして、基準面Ｅ −Ｅからのマガジン４２の基底部の距離が検出される。

マガジン４２がその互いに上下して配置された棚４３方向にて測定面Ｅ−Ｅ中を 移動すると、マガジン棚４３及び物体４４を像として表す振幅変調上ンサの出力 信号Ｕが図８による距離の関数として受信器３９において得られ、Ａ／Ｄ変換器 ５７に付与され、制御コンピュータ５６を介し、測角システム３５の測定信号と 結合され、記憶される。

物体４４をマガジン４２から除去、又は空のマガジン棚４３に配置すべ（、測定 面Ｅ−Ｅと第１の操作画Ｈ−Ｈとの間の距離に対する値が確定されたカウンタ示 度に付加され、マガジン４２はマガジン昇降機によって該当する２位置に移動さ せられる。

ディスク状の物体を上昇させるべく駆動装置５８によって２方向に僅かに調節可 能であって、図５に示すマニピュレータに該当する図１１に示すマニピュレータ は、２つの部材からなる関節腕として構成され、中空軸５９に連結された上腕６ ０及び下腕６３を有している。下腕６３は歯付きベルト６２によって内側軸６好 適にはステッピングモータとして構成されたモータ６４，６５によってそれぞれ 駆動される。必要な位置決め精度にすべく、測角システムを備えたモータ６４゜ ６５は高減速動力伝達装置によって軸５９．６１に連結されている。

下腕６３に設けられたディスク状の物体用真空保持装置６６は、軸６１．６８内 にて制御された真空に直接接続されている。軸６１と軸６８との真空接続は真空 線６９を介し形成されている。真空ポンプ（図示せず）に対するインタフェース は符号６７により示され、リジッド連結によって実現されている。従って、真空 を供給するのに可動線は必要ない。

の 〇 −。　＝ 寸 ロロロ デー− ０００，９ ０口口　。

ロロロ ロロロ Ｉ叶ロロ・ Ｆｉｇ、　７ Ｆｉｇ、　１０ フロントページの続き （７２）発明者　シェラ−、ヴエルナードイツ連邦共和国　イエナ　デー−０７ ７４３クローゼヴイツツアーーシユトラーセ （７２）発明者　ハイドマン、ミヒャエルドイツ連邦共和国　イエナ　デー−０ ７７４７テイツクシユトラーセ　６６ （７２）発明者　ガグリン、アクシル ドイツ連邦共和国　イエナ　デー−０７７４７シユターフエンベルクシユトラー セあ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．局所クリーンルームの操作面においてディスク状の物体を操作し、同操作面 （Ｈ−Ｈ）に対して垂直方向に測定可能に調節できるマガジンシート（３３）と 、ほぼ操作面（Ｈ−Ｈ）において配置された処理及び検査用のワークステーショ ン（５，６）とを有する装置において、 前記操作面（Ｈ−Ｈ）が、構成部分としてマガジンシート（３３）を備え、マガ ジン（４２）の棚（４３）とマガジン（４２）に格納されたディスク状の物体（ ４４）とを割り出す機能を有し、かつ互いに上下に配置された２つの部分空間（ １０，１１）にクリーンルームを分割する中間基底部（９）の上方に配置された 少なくとも１つの装置の基準面（Ｅ−Ｅ）と固定された構成関係にあって、クリ ーンルームにおいて空気流の一空気流構成部分が中間基底部（９）の上方の部分 空間（１０）から中間基底部（９）の下方の部分空間（１１）へ向けられたこと を特徴とする装置。 ２．空気処理システム（８）が発生させる空気の層流は、同空気処理システム（ ９）の対向側に配置され、クリーンルームを外側に画定し、かつ中間基底部（９ ）の下方の全断面積よりも中間基底部（９）の上方の全断面積の方が小さい排気 開口部（１３，１４）を有する壁部（１２）へ向けられたことを特徴とする請求 項１に記載の装置。 ３．プレナムとして機能する共通ハウジング（１６）において吸気開口部（１７ ）と排気開口部（１８）との間の流れの方向に連続して配置された軸流ファン（ ２１）とフィルタ（２３）とを有する空気処理システム（８）において、同吸気 開口部（１７）と軸流ファン（２１）とは管状格納装置（２４）によってプレナ ムから隔離され、他方、排気口は流れ方向に開口維持され、同排気口が空気流下 に配置され、空気流の回転部分に対抗する空気案内面を有することを特徴とする 請求項２に記載の装置。 ４．前記排気口が軸流ファン（２１）の回転軸（Ｘ−Ｘ）に対して対称となるべ く格納装置（２４）に接合されたプレート（２６）に切り込まれた円状扇形カッ トアウト（２７）を備え、空気案内面が軸流ファン（２１）のファンブレード（ ２５）に対して平行に向けられるようにカットアウト（２７）に配置されたこと を特徴とする請求項３に記載の装置。 ５．インデクシング装置は送信器（３８）と受信器（３９）とを備えた光電子セ ンサを有し、測定技術によって基準面（Ｅ−Ｅ）に対するマガジン棚（４３）と ディスク状の物体（４４）との位置を探知することを特徴とする請求項４に記載 の装置。 ６．前記送信器（３８）はその中心が基準面（Ｅ−Ｅ）に向けられ、マガジン棚 （４３）を有する対向配置された壁部（４５，４６）間を案内され、１つの壁部 （４５，４６）の突出部（４８）に向けられ、かつ突出部（４８）によって遮断 される測定光線（４１）の束を放射し、同突出部（４８）はマガジン（４２）の 内側に対向し、ディスク状の物体（４４）を支持する棚を形成し、 互いに上下に配置され、従って以後基準面（Ｅ−Ｅ）と共通な位置を占めるマガ ジン棚（４３）の方向への垂直調節の結果、アガジン棚（４３）とマガジン棚（ ４３）に配置されたディスク状の物体（４４）との像が測定光線（４１）の束を 変調することによって形成されることを特徴とする請求項５に記載の装置。 ７．前記マガジン（４２）から突出するディスク状の物体（５１）を位置決めす るためウェーハ戻し装置（５２）が設けられ、同ウェーハ戻し装置（５２）の作 用は、測定光線束がディスク状の物体（４４，５１）に平行に向けられ、かつマ ガジン（４２）の垂直調節中にローディング及びアンローディングに使用される マガジン（４２）の側面に直接隣接した第２のセンサのセンサ信号に比例するこ とを特徴とする請求項６に記載の装置。 ８．操作は複数の部材からなる関節腕を備えたマニピュレータによって実施され 、同マニピュレータの回転軸は中空軸（５９，６１，６８）であって、マニピュ レータの前方部材はディスク状の物体（４４）を捕捉するための真空保持装置（ ６６）を有し、真空保持装置（６６）から中空軸（６１，６８）まで直結された ことを特徴とする請求項７に記載の装置。