| 【発明の名称】 |
２つの基板ホルダを備えた基板移送装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】デーヴィス ジェームズ シー． ジュニア．
【氏名】ホフマイスター クリストファー エイ．
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| 【要約】 |
【課題】基板を移送する際の時間を短縮でき、かつ形状がコンパクトな基板移送装置を提供すること。
【構成】基板移送装置１２は、可動アームアセンブリ１８と、２つの基板ホルダ２２、２３と、同軸駆動軸アセンブリとを有する。可動アームアセンブリ１８は、ほぼＸ字形の軸アセンブリを有する。基板ホルダ２２、２３は、Ｘ字形部材の異なる対のアーム部３０、３１、３２、３３に接続される。同軸駆動軸アセンブリは、伸張位置と収縮位置と間の反転一斉運動で、Ｘ基板ホルダ２２、２３のアームを動かす。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ字形構成をなし、当該Ｘ字形の中心の回りに互いに回動自在に結合した近接アームを含む可動アームアセンブリと、
各々が前記アームの互いに異なるものの端部の対に接続されている２つの基板ホルダと、
からなることを特徴とする基板移送装置。
【請求項２】
前記可動アームアセンブリは、前記端部の対に前記基板ホルダを接続している２対の末端アームを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項３】
前記末端アームは、前記Ｘ字形構成の端部に回動自在に接続されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。
【請求項４】
前記Ｘ字形構成は、同軸駆動軸によって互いに回動自在に接続された３つのアームを有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項５】
前記２つの基板ホルダは、伸張及び収縮のパスに平行に配置され、一方のパスが他方のパスの上方に直接配置されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項６】
前記近接アームはそれぞれ上方アーム部及び下方アーム部を有し、前記近接アームの一方の前記下方アーム部は、前記近接アームの他方の前記上方アーム部の下方を通過するようになっており、前記近接アームの他方の前記下方アーム部は、前記近接アームの一方の前記上方アーム部の下方を通過するようになっていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項７】
前記下方アーム部は、前記中心に向かって突出する張出し部を有していることを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。
【請求項８】
互いに同軸でかつ互いに独立して駆動される第１及び第２駆動軸を有する同軸駆動軸アセンブリと、
前記同軸駆動軸アセンブリに連結された４つの近接アーム部を備えていて、前記近接アーム部の各々が前記同軸駆動軸アセンブリの異なる高さで前記同軸駆動軸アセンブリから伸張し、第１及び第３の前記近接アーム部が前記第１駆動軸に連結され、かつ第２及び第４の前記近接アーム部が前記第２駆動軸に連結されている、可動アームアセンブリと、
前記可動アームアセンブリに接続されている基板ホルダと、
からなることを特徴とする基板移送装置。
【請求項９】
前記可動アームアセンブリは、変形可能なＸ字形の構成を有することを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１０】
前記可動アームアセンブリは、前記近接アーム部の異なる複数対に前記２つの基板ホルダを接続する２対の末端アーム部を含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１１】
４つの前記近接アーム部は、３つのアーム部材だけで構成されることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１２】
前記可動アームアセンブリに接続された前記２つの基板ホルダを有し、前記２つの基板ホルダは、伸張及び収縮の平行パスに配置され、一方のパスは他方のパスの上方に直接位置することを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１３】
２つの前記近接アーム部は、前記同軸駆動軸アセンブリに向かって突出する上方張出し部を有することを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１４】
基板処理装置において処理チャンバに対して基板を移送する方法であって、
可動アームアセンブリのＸ字形構成を形成し、交差アームを前記Ｘ字形の中心の回りに互いに反対方向に回転させて動かす行程と、
前記アームの移動に伴い２つの基板ホルダを前記Ｘ字形の中心の回りに互いに反対方向に動かす行程と、
からなることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記交差アームを動かす行程は、前記交差アームに接続された２つの同軸駆動軸を互いに反対方向に回転させる行程からなることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の方法。
【請求項１６】
２つの前記基板ホルダを移動させる行程は、前記ホルダをほぼ平行なパスに沿って移動させて、一方のホルダが他方のホルダの上方を移動する行程からなることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の方法。
【請求項１７】
基板処理装置において処理チャンバに対して基板を移送する方法であって、
伸張位置と収縮位置との間で移動自在な２つの基板ホルダと駆動軸において互いに交差して前記駆動軸に結合すると共に一方が変形可能な一対の交差アームからなる変形可能なＸ字形構成とを有する可動アームアセンブリを基板移送装置に供給する行程と、
２つの前記基板ホルダを伸張位置と収縮位置との間で同時に反対方向に動かし、第２の前記ホルダが第１の前記ホルダの上方を移動する行程と、
からなることを特徴とする方法。
【請求項１８】
基板処理装置において処理チャンバに対して基板を移送する方法であって、
前記可動アームアセンブリの駆動アームを前記可動アームアセンブリの中心の回りに互いに反対方向に回転させて動かし、前記駆動アームに接続された２つの同軸駆動軸を互いに反対方向に回転させる行程を含む行程と、
前記駆動アームの移動に伴い、前記可動アームアセンブリの同一側部の２つの基板ホルダを前記可動アームアセンブリの中心に対して互いに反対方向に動かす行程と、
からなることを特徴とする方法。
【請求項１９】
２つの前記基板ホルダを移動させる行程は、前記ホルダを本質的に平行なパスに沿って移動させて、一方の前記ホルダが他方の前記ホルダの上方を移動する行程からなることを特徴とする請求の範囲第１８項記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板移送装置に関し、特に多数の基板ホルダを備えた装置に関する。
【先行技術】
【０００２】
米国特許第４，９５１，６０１号は、多数の処理チャンバを備えた基板処理装置と、基板移送装置とを開示する。米国特許第５，１８０，２７６号は、２つの基板ホルダを備えた基板移送装置を開示する。米国特許第５，２７０，６００号は、基板移送装置の同軸駆動軸アセンブリを開示する。
【発明の開示】
【０００３】
本発明の一実施例では、可動アームアセンブリと２つの基板ホルダとからなる基板移送装置が設けられる。可動アームアセンブリは、Ｘ字形部材を有し、中心に近い、すなわち近位アームがＸ字形部材の中心で互いに回転自在に接続されている。基板ホルダの各々は、Ｘ字形部材の異なる対の端部に取り付けられている。
【０００４】
本発明の他の実施例では、同軸の駆動軸アセンブリ及び可動アームアセンブリからなる基板移送装置が設けられる。駆動アセンブリは、第１駆動軸及び第２駆動軸を有する。
【０００５】
可動アームアセンブリは、同軸駆動軸アセンブリに連結された４つの近位アーム部を有する。近位アーム部の各々は、軸アセンブリの異なる高さで軸アセンブリから伸張する。第１及び第３近位部材は、第１駆動軸に連結され、第２及び第４近位部材は、第２駆動軸に連結されている。
【０００６】
本発明の方法の一実施例では、基板処理装置における処理チャンバに対する基板の移送方法は、ほぼＸ字形の可動アームアセンブリの交差アームをほぼＸ字形の中心を中心として互いに反対方向に回転させて動かす行程と、アームが移動するときにほぼＸ字形の中心に対して反対方向に２つの基板ホルダを移動させる行程と、からなる。
【０００７】
本発明の方法の他の実施例では、基板処理装置における処理チャンバに対する基板の移送方法は、伸張位置と収縮位置との間で可動である２つの基板ホルダを基板移送装置に設ける行程と、第２ホルダの上方を移動する第１ホルダによってその伸張位置と収縮位置との間で一斉に反対方向に２つの基板ホルダを移動させる行程と、からなる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の上記概念及び他の特徴は、添付図面を参照して、次の記載において説明される。
【０００９】
図１に、本発明の特徴を含む基板移送装置１２を有する基板処理装置１０の平面図を示す。本発明は、図示する実施例を参照して説明されるが、本発明は、多くの形式の他の実施例で実施されるものである。さらに、材料や部品の適切なサイズ、形状、種類が使用されるものである。
【００１０】
基板移送装置１２に加えて、基板処理装置１０は、複数の基板処理チャンバ１４と、チャンバ１５に接続された基板カセットエレベータ１６とを含んでいる。移送装置１２は、チャンバ１５内に少なくとも一部が配置され、半導体ウェーハやフラットパネルディスプレイ等の平面基板を、チャンバ１４とエレベータ１６との間で輸送するようになっている。他の実施例では、移送装置１２は、任意の適切なタイプの基板処理装置において使用される。
【００１１】
さらに図２、図３及び図４Ｅを参照すると、移送装置１２は、可動アームアセンブリ１８と、同軸駆動軸アセンブリ２０と、２つの基板ホルダ２２，２３とからなる。同軸駆動軸アセンブリ２０は、第２軸２６の内部に回転自在に配置された第１軸２４を含む。２つの軸２４，２６は、互いに同一方向に、または互いに反対方向に、一斉に回転可能であり、矢印Ｚにて示すように、互いに上下方向に移動可能である。かかる同軸駆動軸アセンブリの一例が、本発明に引例として組み入れられている米国特許第５，２７０，６００号に開示されている。しかしながら、３つ以上の駆動軸を備えた同軸でない駆動アセンブリや同軸駆動アセンブリを含む適宜のタイプの駆動アセンブリを使用することもできる。
【００１２】
可動アームアセンブリ１８は、ほぼＸ字形部材２８と、４つの末端アーム３０、３１、３２、３３とからなる。末端アーム３０、３１、３２、３３は、基板ホルダ２２，２３をＸ字形部材２８に接続する。Ｘ字形部材２８は、３つのアーム部材３４、３５，３６を有し、これらの部材３４、３５，３６は、２つの交差アーム４２，４３の４つの近位アーム部材３８、３９、４０、４１を形成する。部材２８は、Ｘ字形として引用される。しかしながら、２つのアーム４２，４３は、駆動軸アセンブリ２０への中心接続で互いに移動自在である。したがって、Ｘ字形部材２８は、移動自在、あるいは変形可能なＸ字形状である。ある位置において、図１及び図４Ｃに示すように、Ｘ字形部材は、そのＸ字形を失う。何となれば、２つのアーム４２，４３が互いに直線状に配列されるからである。しかしながら、他のすべての直線配列されていない位置において、部材２８は、ほぼＸ字形の輪郭を有する。したがって、部材２８は、より良い記述用語がないために、本発明ではＸ字形部材と称することにする。２つの交差アーム４２，４３は、ほぼＸ字形を形成する。第１アーム４２は、第１及び第３アーム部３８，４０を形成する第１アーム部材３４からなる。第２アーム４３は、第２及び第４アーム部３９，４１を形成する第２及び第３アーム部材３５，３６からなる。
【００１３】
図３にみられるように、第１アーム部材３４は、ネジ４４によって第１駆動軸２４に連結されている。第１アーム部３８は、末端に回転軸４６を有し、第１の高さで軸アセンブリ２０に接続されている。停止部４８は、第１アーム部３８の下方に延在する。第３アーム部４０は、第１アーム部３８と一体形成されている。第３アーム部４０は、駆動軸アセンブリ２０を挿通可能とする開口５０を有する。第３アーム部４０は、アセンブリ２０の第３の高さで駆動軸アセンブリ２０から伸張する。第３のアーム部４０の末端部に、回転軸５４を有する上方張出し部材５２を備えた上方延長部材５１が配置されている。張出し部材５２は、Ｘ形状の中心に向かって内方へ延在する。第２アーム部３９は、駆動軸アセンブリ２０の挿通を可能にする開口５８を有する。第２アーム部３９は、ネジ５６によって第２駆動軸２６に連結されている。第２アーム部３９は、アセンブリ２０の第２の高さで駆動軸アセンブリ２０から伸張する。第２アーム部３９の末端部に、直立ポスト６２上に回転軸６０が位置する。第４アーム部４１は、駆動軸アセンブリ２０を挿通可能とする開口６４を有する。第４アーム部４１は、ネジ６６によって第２駆動軸２６に連結されている。第４アーム部４１の末端部は、回転軸７０を有する上方張出し部６８を備えた上方延長部６９を有する。第４アーム部４１は、アセンブリ２０の第４の高さで駆動軸アセンブリから伸張する。したがって、４つのアーム部３８、３９、４０、４１は、アセンブリ２０の異なる４つの高さで駆動軸アセンブリ２０から伸張する。第３アーム部４０及び第４アーム部４１によって、第１及び第２アーム部３８，３９の末端部を挿通可能とするチャネル７２，７４が形成される。
【００１４】
図４Ｅから良く分かるように、第１末端アーム３０は、第１アーム部３８の第１回転軸４６に回動自在に取り付けられた一端部と、第１基板ホルダ２２に回動自在に取り付けられた他端部とを有する。第２末端アーム３１は、第２アーム部３９の第２回転軸６０に回動自在に取り付けられた一端部と、第１基板ホルダ２２に回動自在に取り付けられた他端部とを有する。したがって、第１ホルダ２２は、１対の回転軸４６，６０に回動自在に取り付けられ、Ｘ字形部材２８の交差アーム４３，４２の各々から回動される。第３末端アーム３２は、第３アーム部４０の第３回転軸５４に回動自在に取り付けられた一端部と、第２基板ホルダ２３に回動自在に取り付けられた他端部とを有する。第４末端アーム３３は、第４アーム部４１の第４回転軸７０に回動自在に取り付けられた一端部と、第２基板ホルダ２３に回動自在に取り付けられた他端部とを有する。したがって、第２ホルダ２３は、１対の回転軸５４，７０に回動自在に取り付けられ、Ｘ字形部材２８の交差アーム４２、４３の各々に対して回動される。他の実施例では、Ｘ字形部材２８やホルダ２２，２３への末端アームの他の種類の接続を行うことができる。末端アーム３０、３１、３２、３３とは異なるコネクタや接続アセンブリを設けることもできる。
【００１５】
第１の対の回転軸４６、６０と、対応する末端アーム３０，３１とは、第１の下方移動面内に位置する。第１基板ホルダ２２も、この第１下方面内に位置する。第２の対の回転軸５４、７０と、対応する末端アーム３２，３３とは、第２の上方移動面内に位置する。第２基板ホルダ２３も、この第２上方面内に位置する。好ましい実施例では、第１の対の末端アーム３０，３１は、ホルダ２２を一定の向きに維持する移動の確定（registry）のためにホルダ２２で互いに噛み合うギア部材を有する。第２の対の末端アーム３２，３３も、好ましくは、ホルダ２３を一定の向きに維持する移動の確定のために、互いに噛み合ったギア部材を有する。しかしながら、ホルダ２２，２３の向きの維持に適した種類のシステムを使用することができる。
【００１６】
基板ホルダ２２，２３は、チャンバ１４及びエレベータ１６に対して挿入したり除外できるようになっている。ホルダ２２，２３は、その上に基板を保持するようになっており、故に基板をチャンバ１４とエレベータ１６との間を移動できるようにしている。可動アームアセンブリ１８に対する基板ホルダのアライメントを維持する適切な手段（図示せず）が設けられて、ホルダ２２，２３が、チャンバやエレベータへの適切な直線挿入のために常に外側に向けられている。これは、「関節アーム移送装置」と題された米国特許出願第０８／４２１，５３３号に記載されるように、互いに噛み合ったギアやＳバンド接合制約（S-band joint constraint）を有するホルダ２２，２３にて、末端アーム３０、３１、３２、３３の端部を含むことができる。なお、米国特許出願第０８／４２１，５３３号は、引例として本発明に取り込まれている。他の実施例では、任意の適切な種類の基板ホルダや配向制約を、使用することができる。
【００１７】
図４Ａ乃至図４Ｅを参照して、基板移動装置１２の動作を説明する。図４Ｃ及び図１は、ホームポジションの装置１２を示す。このホームポジションでは、両駆動軸２４，２６が、同じ方向へ回転されて、チャンバ１４やエレベータ１６の選択されたものの前にホルダ２２，２３を回転させる。このホームポジションでは、上方ホルダ２３が下方ホルダ２２の上方に位置する。末端アーム３３は、末端アーム３０の上方に位置する。末端アーム３２は、末端アーム３１の上方に位置する。第１アーム部３８は、張出し部材６８を除いて第４アーム部４１の上方に位置する。第２アーム部３９は、張出し部材５２を除いて第３アーム部４０の上方に位置する。
【００１８】
図４Ａは、伸張状態にある上方ホルダ２３と、収縮状態にある下方ホルダ２２とを示す。図４Ｂは、図４Ｃで示すホームポジションと図４Ａで示す上方ホルダの伸張状態との間での、装置１２の中間状態を示す。これらの２つの状態の間を移動するために、２つの駆動軸２４，２６は、互いに反対方向に回転する。図４Ｅは、収縮状態の上方ホルダ２３と伸張状態の下方ホルダ２２とを示す。図４Ｄは、図４Ｃで示すホームポジションと図４Ｅで示す下方ホルダの伸張状態との間の、装置１２の中間状態を示す。２つのホルダ２２，２３は、その伸張状態とそのホームポジションとの間を、一斉に反対方向に移動し、上方ホルダ２３は、下方ホルダ２２の上方の面内を移動する。可動アームアセンブリ１８は、収縮されてＸ字形部材の中心に接近して移動するホルダに対して十分な余地を残す。停止部４８は、互いに交差する２つの交差アーム４２，４３の軸回転を制限する。可動アームアセンブリ１８は、各アーム４２，４３が約１６０度回転できるように設計されている。しかしながら、他の実施例では、他の回転角度を使用することができる。Ｘ字形部材２８は、図４Ａ及び図４Ｅで示す状態の間でアーム部３８、３９、４０、４１の障害の無い移動と、２つの異なる移動面でのホルダと末端アームとの障害のない移動とを許容するように設計されている。これによって、２つのホルダ２２，２３をアセンブリ１８の同じ側に配置することができる。２対の末端アーム３０，３１：３２、３３は、それぞれの基板ホルダ２２，２３の前腕部材として機能する。他の実施例では、３つ以上の基板ホルダを設けたり、または、アセンブリ１２の追加された側に置くこともできる。駆動軸アセンブリ２０は、Ｚ方向にホルダ２２，２３を鉛直移動させて（図３を参照）、伸張されたホルダを、目的とする受入チャンバ１４やエレベータ１６の開放とアライメントさせる。アセンブリの同じ側への２つのホルダ２２，２３の配置は、基板処理装置１０における処理能力を促進できる。装置１２の同じ側へのホルダ２２，２３の配置は、ホルダを実質的に平行なパスに沿って移動可能とすることによって実行され、一方のホルダが他方のホルダの上にあり、一方が他方の上方の面内で移動する。
【００１９】
図５に、本発明の他の実施例を示す。移送装置１１２は、２つの駆動軸１２４，１２６を備えた同軸駆動軸アセンブリ１２０を有する。可動アームアセンブリ１１８は、４つの駆動アーム１３８、１３９，１４０，１４１と、４つの駆動アーム、すなわち前腕１３０、１３１、１３２、１３３とを有する。２つのホルダ１２２，１２３は、前腕１３０、１３１、１３２、１３３の端部に取り付けられている。本実施例では、第２及び第４駆動アーム１３９、１４１は、ファスナ１５６（１つのみを図示）によって互いに連結されている。第４駆動アーム１４１は、ファスナ１６６（１つのみを図示）によって外側駆動軸１２６の上部に連結されている。したがって、外側駆動軸１２６が動く時、第２及び第４アーム１３９，１４１が動く。第３駆動アーム１４０は、ファスナ１４０ｂが取り付けられる部材１４０ａを有する。ファスナ１４０ｂも、第１駆動アーム１３８の部材１３８ａに連結されている。これによって、第１駆動アーム１３８が第３駆動アーム１４０に取り付けられる。第４駆動アーム１４１は、部材１４０ａの挿通を可能にするポケット１８０を有する。第１駆動アーム１３８は、ファスナ１４４（２のみを図示）によって、内側駆動軸１２４の上部に連結されている。第３駆動アーム１４０は、延長部１５４が取り付けられて、内部に回転軸１５１を有する。同様に、第４駆動アーム１４１は、内部に回転軸１７０を有する延長部１６９が取り付けられている。第１及び第２駆動アーム１３８，１３９も、それぞれ回転軸１４６，１６０を有する。４つの前腕１３０、１３１、１３２、１３３は、適切なベアリングによって回転軸１４６、１５４、１６０、１７０に取り付けられている。この実施例は、図３に示す実施例よりもコンパクトであり、製造が容易である。駆動アームがその対応する駆動軸に対して動く可能性も、仮想的にはない。
【００２０】
他の実施例では、２つの駆動軸アセンブリが使用される。すなわち、一方がチャンバ１５へと上方に伸張し、他方がチャンバ１５へと下方に伸張する。図１を参照すると、駆動アームが、駆動軸の一側にて単一の半径方向に伸縮するので、基板ホルダは、チャンバ１４やエレベータ１６の一方から基板を引き出し、駆動軸アセンブリの中心軸を中心に基板ホルダを回転させずに、同じチャンバ１４やエレべータ１６に基板を挿入できる。これによって、基板を移送する際の時間を短縮できることは明らかである。駆動アーム及び基板ホルダを駆動軸アセンブリの同じ側に有する能力は、本発明の重要な特徴及び効果である。
【００２１】
なお、上記記載は、本発明の実施例の一部を単に示したものである。様々な変形例及び適用例は、当業者によって本発明の請求項から逸脱せずに考案できるものである。従って、本発明は、請求項の範囲内にある変形例及び適用例をすべて含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の特徴を取り込んだ基板移送装置を有する基板処理装置の平面図である。
【図２】図１に示す基板移送装置の可動アームアセンブリのＸ字形部材の平面図である。
【図３】一部が切りかかれた図２に示すＸ字形部材の側面図である。
【図４Ａ】１つの位置にある可動アームアセンブリ及び基板ホルダを示す図１に示す基板移送装置の平面図である。
【図４Ｂ】異なる位置にある可動アームアセンブリ及び基板ホルダを示す図１に示す基板移送装置の平面図である。
【図４Ｃ】また異なる位置にある可動アームアセンブリ及び基板ホルダを示す図１に示す基板移送装置の平面図である。
【図４Ｄ】さらに異なる位置にある可動アームアセンブリ及び基板ホルダを示す図１に示す基板移送装置の平面図である。
【図４Ｅ】またさらに異なる位置にある可動アームアセンブリ及び基板ホルダを示す図１に示す基板移送装置の平面図である。
【図５】一部が切りかかれた本発明の他の実施例を示す側面図である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９８０２９６９２
【氏名又は名称】ブルックス オートメーション インコーポレイテッド
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| 【出願日】 |
平成１９年９月２５日（２００７．９．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９１１９
【弁理士】
【氏名又は名称】藤村 元彦
【識別番号】１００１０９０３６
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 重幸
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| 【公開番号】 |
特開２００８−５５５９９（Ｐ２００８−５５５９９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年３月１３日（２００８．３．１３） |
| 【出願番号】 |
特願２００７−２４７７３１（Ｐ２００７−２４７７３１） |
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