特表2015-533024(P2015-533024A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特表2015-533024加工材2次元位置合わせシステムおよびその方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2015-533024(P2015-533024A)
(43)【公表日】2015年11月16日
(54)【発明の名称】加工材2次元位置合わせシステムおよびその方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/673 20060101AFI20151020BHJP
   H01L 21/68 20060101ALI20151020BHJP
【FI】
   H01L21/68 U
   H01L21/68 G
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2015-533053(P2015-533053)
(86)(22)【出願日】2013年7月17日
(85)【翻訳文提出日】2015年5月13日
(86)【国際出願番号】US2013050886
(87)【国際公開番号】WO2014046774
(87)【国際公開日】20140327
(31)【優先権主張番号】13/623,428
(32)【優先日】2012年9月20日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】500239188
【氏名又は名称】ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】100132045
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 伸
(74)【代理人】
【識別番号】100200920
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 孝浩
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム ティー ウィーバー
(72)【発明者】
【氏名】チャールズ ティー カールソン
(72)【発明者】
【氏名】スコット エイ スミス
(72)【発明者】
【氏名】マイケル エイ ベック
(72)【発明者】
【氏名】アーロン ピー ウェッブ
(72)【発明者】
【氏名】ジェームズ ディー ストラスナー
(72)【発明者】
【氏名】ローレンス アール グラヴェル
(72)【発明者】
【氏名】マイケル シー シモンズ
【テーマコード(参考)】
5F131
【Fターム(参考)】
5F131AA02
5F131AA12
5F131AA34
5F131BA03
5F131BA13
5F131BA23
5F131CA18
5F131DA05
5F131DA32
5F131DA33
5F131DA42
5F131DA43
5F131EB67
5F131EB72
5F131FA13
5F131FA32
5F131FA33
5F131GA05
5F131GA42
5F131GA68
(57)【要約】
1個以上の加工材を保持可能としたキャリアは、その内部における各セルの側面に沿って設置された可動突起を備える。キャリアは、別体の位置合わせ器具と協同して、セルへの加工材の適切な位置付けを保証する複数の工程位置合わせ処理を使用して、いくつかの位置合わせピンに寄せて各加工材をそれぞれのセル内で位置合わせする。先ず、加工材はセルの一側面に向かって動く。一度加工材がこの側面に寄せて位置合わせされると、加工材はそのあと隣接して直行する側面に向かって動くことによりセルの2つの側面に位置合わせされる。一度位置合わせされると、加工材は各セルの各側面に沿って設置された突起によって所定の場所に保持される。加えて、位置合わせピンは関連するマスクの位置合わせにも使用され、それによりマスクが適切かつ確実に加工材に位置合わせされる。
【選択図】図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1個以上の加工材を保持するシステムであって、
該システムがキャリアを備え、該キャリアが、
・格子状に並べられた複数の壁であって、それらのうち4個の壁がセルの外周を定め、該セルが加工材を保持するように構成された、該複数の壁と、
・前記外周の第1の側面に沿って設置された1個の位置合わせピンと、
・前記外周において前記第1の側面に隣接しかつ垂直な位置にある第2の側面に沿って設置された1個の位置合わせピンと、
・前記外周において前記第1の側面及び前記第2の側面とそれぞれ対向する第3の側面及び第4の側面に沿って位置付けされた可動突起であって、各々が開口を有する、該可動突起と、
・前記可動突起が自然の状態で前記外周内に付勢されるよう、各々の前記可動突起と連携する付勢部材と、
を備え、
前記システムがアクチュエータをさらに備え、
該アクチュエータが、各々の前記可動突起の前記開口に入り込むよう構成され、かつ、前記可動突起を前記外周から離して保持位置に動かすシステム。
【請求項2】
請求項1のシステムであって、
前記第1の側面及び第2の側面に沿って位置付けされた追加の可動突起をさらに備え、
前記追加の可動突起が自然の状態で前記外周から離れる方向に付勢されるよう、各々が追加の付勢部材と連携するシステム。
【請求項3】
請求項2のシステムであって、
前記追加の可動突起は各アクチュエータがそれぞれ入り込む開口を有し、
該アクチュエータはそれぞれ前記追加の可動突起の一つを前記外周に向かって前記追加の可動突起の保持位置に動かすシステム。
【請求項4】
請求項2のシステムであって、
前記第1の側面に隣接する第2のセルをさらに備え、前記第1の側面に沿った前記追加の可動突起前記は前記隣接セルで前記第3の側面に沿った前記可動突起として機能するシステム。
【請求項5】
請求項1のシステムであって、
前記セルの底部に設置されたプラテンをさらに備え、前記プラテンは、前記加工材を前記セルから取外すためリフトピンが伸長される開口を少なくとも1個以上の備えたシステム。
【請求項6】
請求項1のシステムであって、
器具を備え、該器具が、
・前記キャリアが配置される上段プレートと、
・第1のリニアアクチュエータと連携し、その場所から上向きに伸長する前記アクチュエータを備えた可動なアクチュエータプレートと、
・第2のリニアアクチュエータと連携し、前記キャリアから前記加工材を持ち上げるためにその場所から伸長するリフトピンを備えた可動なリフトプレートと、
を備えるシステム。
【請求項7】
請求項6のシステムであって、
前記アクチュエータの第1のグループは第1の高さを有し、
前記アクチュエータの第2のグループは前記第1の高さより低い第2の高さであって、
前記アクチュエータの前記第1のグループの一つは前記第4の側面の前記可動突起の前記開口に位置合わせされ、
前記アクチュエータの前記第2のグループの一つは前記第3の側面の前記可動突起の前記開口に位置合わせされ、
前記可動アクチュエータプレートが前記キャリアから離れるとき、前記第4の側面の前記可動突起が前記アクチュエータの前記第1のグループから係脱された状態になる前に、前記第3の側面の前記可動突起が前記アクチュエータの前記第2のグループから係脱された状態になるようにした、システム。
【請求項8】
少なくとも1個以上の加工材を保持するキャリアであって、
格子状に並べられた複数の壁であって、それらのうち4個の壁がセルの外周を定め、該セルが加工材を保持するように構成された、該複数の壁と、
前記外周の第1の側面に沿って設置された1個の位置合わせピンと、
前記外周において前記第1の側面に隣接しかつ垂直な位置にある第2の側面に沿って設置された1個の位置合わせピンと、
前記外周において前記第1の側面及び前記第2の側面とそれぞれ対向する第3の側面及び第4の側面に沿って位置付けされた可動突起であって、保持位置と自然の状態で付勢される位置とを有する、該可動突起と、
前記自然の状態で付勢される位置にあるとき、前記可動突起が自然の状態で前記外周内に付勢されるよう、各々の前記可動突起と連携する付勢部材と、
を備えたキャリア。
【請求項9】
請求項8のキャリアであって、
前記第1の側面及び第2の側面に沿って位置付けされた追加の可動突起をさらに備え、前記追加の可動突起が、前記自然の状態で付勢される位置で、自然の状態で前記外周から離れる方向に付勢されるよう、追加の付勢部材とそれぞれ連携するキャリア。
【請求項10】
請求項9のキャリアであって、
前記追加の可動突起は各アクチュエータが入り込む開口を有し、該アクチュエータは前記追加の可動突起を前記外周に向かって前記追加の可動突起に対する保持位置に動かすキャリア。
【請求項11】
請求項9のキャリアであって、
前記第1の側面に隣接する第2のセルをさらに備え、前記第1の側面に沿った前記追加の可動突起前記は前記隣接セルで前記第3の側面に沿った前記可動突起として機能するキャリア。
【請求項12】
キャリア内で加工材の位置合わせをする方法であって、
前記キャリアは、すくなくとも1個のセルを備え、
前記セルは、第1の側面に設置された位置合わせピンと、前記第1の側面に隣接しかつ垂直な位置にある第2の側面に設置された位置合わせピンと、を備え、
前記方法は、
前記第1の側面と対向する第3の側面に設置された第1の可動突起及び前記第2の側面と対向する第4の側面に設置された第2の可動突起について、各々を前記セルの外周の外側の保持位置で保持する工程と、
前記セルに加工材を下降する下降工程と、
前記保持位置から前記第1の可動突起を開放する第1可動突起解放工程であって、前記第1の可動突起を前記セルの前記外周内の自然の状態で付勢される位置に動かすことができ、それにより前記加工材を前記第1の位置合わせピンに向かって動かすようにした、該第1可動突起解放工程と、
前記保持位置から前記第2の可動突起を開放する第2可動突起解放工程であって、前記第2の可動突起を前記セルの前記外周内の自然の状態で付勢される位置に動かすことができ、それにより前記加工材を前記第2の位置合わせピンに向かって動かすようにした、該第2可動突起解放工程と、
を有する方法。
【請求項13】
請求項12の方法であって、
前記可動突起はそれぞれアクチュエータが入り込む開口を有し、
該アクチュエータは前記可動突起を前記外周から離れる方向に前記保持位置に動かし、
前記方法は、プレートを動かす工程をさらに有し、
該プレートは、
前記キャリアから離れる方向に伸長する前記複数のアクチュエータを備え、該アクチュエータはそれぞれ前記開口の一つに位置合わせされ、前記アクチュエータの一つが前記開口にある間、前記可動突起が前記保持位置に保たれ、前記アクチュエータが前記開口から離れたとき、前記可動突起が前記外周内の自然の状態で付勢される位置に動くようにした方法。
【請求項14】
請求項13の方法であって、
前記複数のアクチュエータは第1の高さを有するアクチュエータの第1のグループと、前記第1の高さより小さい第2の高さを有するアクチュエータの第2のグループと、を備え、
前記第1のグループの一つは前記第2の可動突起の前記開口に位置合わせされ、
前記第2のグループの一つは前記第1の可動突起の前記開口に位置合わせされ、
前記プレートが前記キャリアから離れる時、前記第2の可動突起が前記自然の状態で付勢される位置に動く前に、前記第1の可動突起が前記自然の状態で付勢される位置に動くようにした、方法。
【請求項15】
請求項12の方法であって、
前記下降工程は、
前記加工材を1個以上のリフトピンに載せる工程と、
前記キャリアから離れる方向にその位置から伸長するリフトピンを有する、前記キャリアの下に配置されたプレートを移動し、前記加工材が前記セル内に下降するようにした、移動工程、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、米国政府の支援により、エネルギー省との契約番号DE−EE0004737に基づいてなされたものである。米国政府はこの発明に一定の権利を有している。
【背景技術】
【0002】
太陽電池または半導体ウエハの加工のような、加工材の加工は、完成品を得るために複数の工程を必要とする。いくつかの実施形態では、加工材は、これらの工程の一つを実行するステーションから、異なる工程を実行する別のステーションに移動しなければならない。いくつかの実施形態では、加工材は、これらの移動の間、加工材を保持及び保護するキャリアに配置される。
【0003】
しかし、これらのキャリアは、しばしば、加工材のエッジを保持し、または包むように構成されている。それによって、加工材の少なくとも一部が覆われる。その結果、場合によっては、加工するためには一般的に加工材をキャリアから取り外さなければならず、加工までの所要時間と複雑性とが増大する。キャリアの中で加工材に加工が実行される場合、キャリアにより遮られまたは覆い隠されたエッジが加工材の残り物として同じ扱いを受け取ることを保証するには、しばしば追加の工程が必要となる。これらの余分な工程により、加工までの所要時間と複雑性がさらに増大する。さらに、場合によっては、加工の間覆われている加工材のエッジが、加工材の効果と性能を低下させて、別の工程に扱われないかもしれない。
【0004】
加えて、加工材を加工している間、典型的にはイオンまたは光の形で、エネルギーに加工材がさらされることを制限するために、加工材の表面または上面にマスクを設置することがしばしば必要とされる。加工材が適切に加工されるためには、このマスクは加工材に正確に位置合わせされなければならない。不運なことに、この際どい位置合わせは、マスクの熱膨張または加工中の熱膨張率(CTE)に関して熱的に適合しない他の物質、加工材へのマスクの位置ズレ、普通公差の累積、加工材の不規則性、及びその他の問題、など様々なエラー形式により、障害を受ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
それゆえに、キャリアが加工材のエッジを遮らず、または覆い隠さずに、それによりキャリアの中で加工材の加工が完了するような、加工材を保持するのに使用できるキャリアがあれば有益である。このキャリアが加工材へのマスクの調整を促進できればさらに有利である。このキャリアが複数の加工材と、各々が加工材に関連する複数のマスクと、を保持できれば更なる利点がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この明細書は、複数個の加工材を保持可能としたキャリアを開示している。このキャリアは、複数の境界のある領域(以下、「セル」と呼ぶ。)に分割され、各々が一つの加工材を保持する。キャリアは各々のセルの側面に沿って設置された可動突起を備える。このキャリアは、別々の位置合わせ器具と協同して、セルへの加工材の適切な位置付けを保証する複数の工程位置合わせ処理を使用して、いくつかの位置合わせピンに寄せて各々の加工材をそのそれぞれのセル内で位置合わせする。第1に、加工材はセルの一側面に向かって動く。一度加工材がこの側面に寄せて位置合わせされると、加工材がセルの2つの側面に位置合わせされるように、加工材はそのあと隣接して直行する側面に向かって動く。一度位置合わせされると、加工材は各々のセルの各々の側面に沿って設置された突起によって所定の場所に保持され、加工材のエッジに押して寄せられる。これらの突起はエッジ、加工材の上部表面または底面を覆い隠さずに加工すべき加工材を保持する。加えて、また、位置合わせピンは関連するマスクを位置合わせするためにも使用され、それによりマスクが適切に加工材に位置合わせされることが保証される。
【0007】
位置合わせ器具は、キャリアによって、各々の加工材をセルの側面に向かって動かす第1のアクチュエータセットを備える。また、この位置合わせ器具は、第1のアクチュエータセットの後に作動するものであって、キャリアによって、加工材をセルに隣接し直行する第2の側面に向かって位置合わせする第2のアクチュエータセットを備える。また、位置合わせ器具は、加工材をキャリアに適合して下降する別のアクチュエータセットを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】一実施形態におけるキャリアの斜視図を示す。
図2図1のキャリアに使用されるマスクの拡大図を示す。
図3】キャリアのセルに取り付けることができるマスクに設置されたマスク位置合わせ手段の一つの詳細を示す。
図4】マスクが外されたキャリアのセルの拡大図を示す。
図5】マスク位置合わせ形体に係合するセルの位置合わせピンの拡大図を示す。
図6】位置合わせ後の加工材を示す。
図7】位置合わせ前の加工材を示す。
図8】位置合わせ処理中の加工材を示す。
図9】一実施形態による可動突起の拡大図を示す。
図10A】アクチュエータと可動突起との相互作用を示す。
図10B】アクチュエータと可動突起との相互作用を示す。
図10C】アクチュエータと可動突起との相互作用を示す。
図11図1のキャリアに使用される位置合わせ器具を示す。
図12A】様々な実行段階における図11の位置合わせ器具を示す。
図12B】様々な実行段階における図11の位置合わせ器具を示す。
図12C】様々な実行段階における図11の位置合わせ器具を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図1は、キャリア100の一実施形態を示す。この実施形態は、4列x4行でグループ化した16個のセル110を示しているが、他の構成及びセルの数量もこの発明の範囲内である。キャリア100は、4個の外壁120a〜120d及び複数の内壁125を有する。これらの外壁及び内壁は、格子状に並んでおり、交差する壁の間の領域にセル110が定められている。内壁125の数はキャリア100内のセル110の数を決定するのに役立っている。当然、セルが一つだけの場合は、内壁125は不要である。
【0010】
外壁120a〜120d及び内壁125の上部表面は、これらは被覆加工としても参照されるが、スパッタリングにより引き起こされるコンタミネーションを最小限にするために、好ましくは黒鉛から構成される。キャリア100の内側の枠組み、その内側の枠組み内の構成要素及びイオン注入にさらされない任意の表面は、例えばアルミニウムのような、異なる物質から構成されてもよい。また、図1はセル110の一つに位置付けされるマスク130を示している。
【0011】
図2は、図1に示すマスク130の拡大図である。マスク130は、肩部140a〜eを有し、肩部は外壁120a及び120d並びに内壁125の上に静止している(図1参照。)いくつかの実施形態では、マスク130は、頑丈な黒鉛の機械加工の構成要素である。肩部140a、140d及び140eのいくつかに、マスク位置決め手段145が設置されている。これらのマスク位置決め手段145は炭化ケイ素から構成されてもよく、マスク130の肩部140a、140d及び140eに形成された対応する孔に押し込まれている形態でもよい。熱が上昇する環境であっても、確実に各々のマスク130を正確にかつ反復して各々のセルに位置合わせするため、これらのマスク位置決め手段145は、マスターモジュールのレイアウトデータに基づいて加工される。
【0012】
図3は、図2のマスク130の底面図を示す。この図は、下面の肩部140dが見えるように拡大されている。この肩部140dには、1個以上の細長凹部150またはV型の溝が区画されている。マスク位置決め手段145の底は可視的であり、それぞれの細長凹部150またはV字の溝内に配置される。位置合わせピン(図4参照)は、これらの細長凹部150に嵌合し、かつマスク位置決め手段145の位置と合う。また、他の肩部140は、1個以上の細長溝及びマスク位置決め手段を有してもよい。
【0013】
図4は、マスクが取り付けられていないセル110の拡大図を示す。外壁120a、120b及び内壁125a、125bの一部は、セル110の外周を形成する。セル110の外周内のセル110の底面に、プラテン160が設置されている。このプラテン160は、技術的に知られているように、静電チャックであってもよい。このプラテン160には、1個以上の開口165が形成されていてもよく、さらに詳しくは後述するように、この開口により、加工材を持ち上げるために、プラテン160を通り抜けてリフトピンのセットが伸長することができる。
【0014】
プラテン160の外側のエッジに沿って(すなわち外周に最も近い一部に)遮蔽170が存在してもよく、プラテン160が注入の間イオンにさらされないようにする。これは、加工材が占める領域がセル110の外周で定められる領域よりわずかに狭いときに、生じるものである。コンタミネーションを低減するために、この遮蔽170は黒鉛であってもよい。内壁125bに沿って2個の位置合わせピン180a、180bが設置されている。第3の位置合わせピン180cは、外壁120aに沿って設置されている。これらの3個のピン180a〜180cは外周上に設置され、セル110内で加工材を位置合わせする機能を果たす。また、これらのピンは、図2〜3に示す、これらの位置合わせピン180a〜180cと対応するマスク位置決め手段145を用いて、マスク130を位置合わせする機能を果たす。3個の位置合わせピン180a〜180cが示されている一方で、異なる数の位置合わせピンを使用してもよい。例えば、2個の位置合わせピンが外壁120aに沿って設置されてもよい。
【0015】
図5は、マスク130の肩部140と係合する位置合わせピン180の拡大図を示す。マスク130と位置合わせピン180との相互作用が見えるように、マスク130は透明として示す。上述のように、マスク位置決め手段145は細長凹部150内に配置される。マスクがキャリアと係合すると、位置合わせピン180はマスク位置決め手段145内に位置付けされる。
【0016】
図6は、キャリア100の内部の構成要素が見えるようにするために黒鉛による被覆加工を外したセル110の拡大図を示す。黒鉛による被覆加工の下には、セル110の位置合わせピン180a〜180cに加工材10を位置合わせするために使用される機構が設置されている。セルの各々の側面に沿って1個以上の可動突起190が設置され、作動すると加工材10を動かすよう作動する。可動突起190は、例えば杭または車輪のような、任意の適切なデバイスでもよい。これらの可動突起190は各々、例えばバネ、弾性ゴム、または同種のもののような、付勢部材の使用を通じて自然の状態で付勢されている。図6は、そのような可動突起190で、セル110の各々の側面に設置されたものを示す。一実施形態では、可動突起190a、190bは、突起をセル110の内側に向かって動かすように、内側に向けて付勢されている。また、同様に、可動突起190c、190dは、内側に向けて付勢されている。対照的に、残りの可動突起190e〜190hは、セル110から離れるよう、全て外側に向けて付勢されている。「内側に向けて」又は「外側に向けて」という用語は、目的のセルの内側に対して参照される。外周の向かい合う側面に設置された可動突起190はお互い反対方向に付勢されている。いくつかの実施形態では、位置合わせピン180が配置されている側面に沿って設置されている可動突起190が自然の状態で外側に向けて付勢され、一方残りの可動突起190が自然の状態で内側に向けて付勢される。当然、他の付勢の構成も可能である。
【0017】
可動突起190がセル110の外周の各々の側面に沿って示されている一方で、他の実施形態も可能である。例えば、いくつかの実施形態では、可動突起190は、位置合わせピン180が配置されている側面と対向する側面のみに設置される。
【0018】
いくつかの実施形態では、例えば図6に示す実施形態のように、例えば可動突起190a〜190dのような内壁125に沿って設置されている可動突起190を2個の隣接したセル110に使用してもよい。換言すれば、可動突起190a〜190dは隣接するセルに対する可動突起としても機能する。他の実施形態では、各々のセル110が専用の可動突起190を備えてもよい。
【0019】
作動中、図7に示すように、加工材10をキャリア100に配置するために、可動突起190は全て、自然の状態に打ち勝つように作動する。換言すれば、可動突起190a〜dは外側に向けて付勢され、一方可動突起190e〜190hは内側に向けて付勢される。これにより、加工材がプラテン160に配置できる。可動突起190a、190bはセル110に関して外側に付勢され、しかし隣接するセル110には相対的に内側に付勢されるということに留意する。このように、これらの可動突起は2個の隣接するセル110で作動できる。この位置では、加工材10は位置合わせピン180に向かって押されていない。
【0020】
図8に見られるように、可動突起190a、190bは、自然の状態で付勢される位置に戻ることができ、これによりセル110の外周の内側に伸長する。この動作により、加工材10が位置合わせピン180a及びbに向かって押される。一度加工材10が位置合わせピン180a及びbに接触すると、この方向への動作は停止する。可動突起190a及びbの自然の状態での付勢により、位置合わせピン180a及びbに寄せて加工材10を保持する。
【0021】
図6に見られるように、可動突起190a及びbが動作を停止した後、可動突起190c、190dは、自然の状態で付勢される位置に戻ることができる。このことは、位置合わせピン180a、180bに既に位置合わせされている加工材10を、位置合わせピン180cに向かって押す機能を果たす。一度加工材10が位置合わせピン180cに接触すると、この方向への動作は停止する。自然の状態での可動突起190c、190dの付勢により、位置合わせピン180cに寄せて加工材10を保持する。このようにして、加工材10は、一部とも遮られず、また覆い隠されずに所定の位置に保持される。
【0022】
キャリア100から加工材10を取外すためには、これらの工程は逆の順番で実行される。この場合、可動突起190c、190dは自然の状態で付勢される位置に打ち勝つように作動し、可動突起190g、190hは位置合わせピン180cから加工材10を離す。そのあと、可動突起190a、190bは自然の状態で付勢される位置に打ち勝つように作動し、可動突起190e、190hは位置合わせピン180a、180bから加工材10を離す。
【0023】
この発明は、加工材10を最初に位置合わせピン180a、180bに向かって動かし、次に位置合わせピン180cに向かって動かすという一連の動作を説明しているが、他の実施形態も可能である。例えば、加工材10を同時に両方の方向に動かすこともできる。別の実施形態では、加工材10を最初に位置合わせピン180cに向かって動かし、次に位置合わせピン180a、180bに向かって動かすこともできる。
【0024】
同様に、加工材10を開放する処理も異なってもよい。別の実施形態では、加工材が全ての位置合わせピン180a〜180cから同時に離れるように、可動突起190a〜190dが同時に作動する。別の実施形態では、可動突起190a、190bが先に作動し、それにより加工材10を押しつけて位置合わせピン180a、180bから離す。そして、可動突起190c、190dが作動し、加工材10を位置合わせピン180cから離す。
【0025】
換言すれば、可動突起190は任意の所定の順序で作動することができる。可動突起190は様々な方法で作動させることができる。図9は可動突起190の一実施形態の拡大図を示す。可動突起190は、突起190の一端の近辺に設置された軸の周りを旋回可能な回転車輪191を有する。
【0026】
可動突起190はピボット軸192の周りを旋回できる。突起190の他端は、付勢部材193に取り付けられる。付勢部材193により可動突起190がピボット軸192の周りを回転する。付勢部材193は、不規則な形をした加工材10をキャリアで使用できるよう、弾性バネ機構であってもよい。また、それにより、加工中の熱成長による膨張ができる。なぜなら、加工材10に与えられるエネルギー、例えばイオン注入中のようなエネルギー、が著しく、加工材10の一部を異なる比率で成長させるためである。また、付勢部材193は各々の可動突起190に独立し、各々を独立して使用することができる。これにより、各々の加工材10のエッジにかかるヘルツ応力が低減する。アクチュエータ221は、押し上げと押し下げを行い、可動突起190をピボット軸192の周りに旋回させる機械部品である。そして、付勢部材193は反作用機構として機能し、アクチュエータ221が開口194から引っ込められたあと、可動突起190が自然の状態で付勢される位置に戻ることができる。付勢部材193を抑えるのに役立つバネ停止機構を付勢部材193の背面に設置してもよい。いくつかの実施形態では、付勢部材193は、可動突起190を引く方向に動かす。第1の位置で、可動突起190、及び特に車輪191は、セル110内に伸長する。第2の位置で、車輪191はセル110から引っ込められる。可動突起190に開口194が形成されている。この開口194は可動突起190の下の開口部に位置合わせされており、それを通してアクチュエータが伸長する。アクチュエータが開口194に伸長すると、可動突起190が動き、自然の状態で付勢される位置と異なる補助位置で保持される。
【0027】
図9は車輪191を示す一方で、可動突起190の他の構成もまたこの発明の範囲内である。例えば、車輪191は、杭または同様の機能を実行する回転する必要のない他の固い部位に置き換えてもよい。この杭または他の機構はなお付勢部位193に接続していてもよい。この車輪191の表面または加工材10と接触する他の機構は平らでも、角度付けられていても、歪曲していても、または他の形でもよい。
【0028】
図10A〜Cは可動突起190の断面図を示し、アクチュエータ221と開口194との間の相互作用を示している。図10Aで見られるように、可動突起190がその自然の状態で付勢される位置にあるとき、アクチュエータ221は開口194に厳密には位置合わせされていない。可動突起190の開口194は、下向きの勾配195を備える側壁を有する。アクチュエータ221がキャリア100の開口部を通して上向きに移動すると、図10Bで見られるように、それは勾配195に沿って進行し、可動突起190をその自然の状態で付勢される位置から離す。アクチュエータ221が十分に伸長したとき、図10Cに示すように、可動突起190は保持位置にある。
【0029】
図11は実行可能な位置合わせ器具200の一例を示す。この位置合わせ器具200はキャリア100に加工材10を降ろすのに使用することができる。所定の順序で可動突起190を作動し、のちに、加工材をキャリアから持ち上げる。
【0030】
位置合わせ器具200は多数のプレートを有し、固定のものもあれば、可動のものもある。上段プレート210は固定され、キャリア100が配置されるプラットフォームを供給する。この上段プレート210は、リフトピン231とアクチュエータ221とが通過できる複数の孔を備えてもよい。他の実施形態では、上段プレート210の一部は、例えば中間部分は、これらのリフトピン231とアクチュエータ221とが通過できるようスペースができるよう取り除かれている。また、上段プレート210は、キャリア100を保持して固定するのに使用する機構を有してもよい。一実施形態では、この機構は磁石のセットであってもよく、キャリア100の底部に設置された磁石の一部に位置合わせされる。
【0031】
上段プレート210の下に、アクチュエータプレート220として識別されている可動のプレートが位置付けされている。アクチュエータプレート220は、リニアアクチュエータ280と連結し、アクチュエータプレート220を中心軸290に沿って上方及び下方に動かす。アクチュエータプレート220の上部表面に複数のアクチュエータ221が設置され、上向きに伸長している。これらのアクチュエータ221は様々な高さであってもよい。高さが異なる2種類の場合、第1のアクチュエータセット221aは各々のセル110の可動突起190a及びb並びにe及びfを作動するために使用される(図6参照)。これらのアクチュエータは第1の高さである。第2のアクチュエータセット221bは各々のセル110の可動突起190c及びd並びにg及びhを作動するために使用される(図6参照)。これらのアクチュエータは第2の高さであり、第1の高さより大きい。これらのアクチュエータ221は、上述のように、上段プレート210の開口を通して通過する。加工材を特定の、装荷、除荷、固定、オフセット及び回転位置に動かすのを容易にするために、他の様々な高さのアクチュエータが採用されてもよい。これは、例えば、加工、テーラニングの改善、再現性及び正確性の検証の画像診断、またはロボットのティーチング方法に実行してもよい。
【0032】
アクチュエータプレート220の下に、リフトプレート230がある。リフトプレート230の上面は、キャリア100から加工材10を持ち上げるのに使用する、上向きに伸長する複数のリフトピン231を有する。これらのリフトピン231は加工材10の下面と接触するように設置されている。上述のように、各々のプラテン160(キャリア100に設置されている)には、これらのリフトピン231がキャリア100に伸長し加工材10を持ち上げることができるよう開口を有してもよい。このリフトプレート230はリニアアクチュエータ281により制御され、リフトプレート230を中心軸290に沿って垂直に動かすことができる。これらのリフトピン231を収容するため、アクチュエータプレート220に、リフトピン231が通過することができる開口を備えてもよい。
【0033】
また、位置合わせ器具200は、固定されて、軸受部及びアンカー支持具として使用される下部平面240を備えてもよい。
【0034】
作動中、図12Aに示すように、リフトプレート230が上段プレート210に向かって持ち上げられる。リフトピン231がキャリア100を通り抜けて伸長する。そして、ロボットまたは他の機構により、加工材10を各々それぞれのセル110に関連するリフトピン231のセットに載せる。いくつかの実施形態では、各々のセル110に関連する4個のリフトピン231が存在するが、他の数のリフトピン231で各々のセルを通り抜けて伸長することもできる。
【0035】
そして、図12Bに示すように、リフトプレート230がリニアアクチュエータ281に制御されると降下し、加工材10をそれぞれのセル110に置くことができる。加工材10はキャリア100の内部に置かれているため、この図ではもはや見えない。この時点では、図10Cに示すように、アクチュエータa及びbが可動突起190の開口194と係合するように、アクチュエータプレート220はなお上段プレート210に向けて上に位置付けされている。
【0036】
アクチュエータプレート220は下向きに動き、図12Cに見られるように、上段プレート210及びキャリア100から離れると、最初に短いピンである第1のアクチュエータセット221aが可動突起190a及びb並びにe及びfから係脱する(図6〜8参照)。これにより、図8に示すように、これらの可動突起190a及びb並びにe及びfが、自然の状態で付勢される位置に動くことができ、加工材10を位置合わせピン180a及びbに寄せて動く。
【0037】
アクチュエータプレート220が上段プレート210から離れ続けると、図12Cに示すように、長い第2のアクチュエータセット221bが残りの可動突起190c及びd並びにg及びhから係脱する。これにより、残りの可動突起190c及びd並びにg及びhが、自然の状態で付勢される位置に戻ることができる。この動作により加工材10は位置合わせピン180cに寄せて動く(図6参照)。第1のアクチュエータセット221a及の係脱と、第2のアクチュエータセット221bの係脱と、の時間間隔は、これらの2種類のアクチュエータセット221a及びbの高さの違いと、アクチュエータプレート220の動く速さ(アクチュエータプレート220が一定の速さで動くと仮定している)と、に基づいて決定される。もちろん、この時間間隔はアクチュエータプレート220の速さに対する非線形的なプロファイルを使用して調整することができる。これは、第1のアクチュエータセット221aが係脱した後アクチュエータプレート220を減速するために、リニアアクチュエータ280を制御することで達成できる。
【0038】
いくつかの実施形態では、二方向の位置合わせを二つの別々の工程で実行することで、セルでの加工材の破損または加工材のジャミングもしくは位置ズレを減少させる。他の実施形態では、両方向の位置合わせは同時に実行される。
【0039】
別の実施形態では、アクチュエータプレート220は2枚の別々のプレートとして実施でき、第1のプレートは第1のアクチュエータセット221aを備え、第2のプレートは第2のアクチュエータセット221bを備える。これらのプレートは、任意の望ましい順序でアクチュエータ221を動かすことができるよう、別々のリニアアクチュエータによって独立して制御してもよい。この構成により係合及び係脱を異なる順序で行うことができる。
【0040】
上述のように、他の実施形態も可能である。例えば、加工材10の位置合わせが両方向に同時に起きるので、全てのアクチュエータ221は同じ高さであってもよい。
【0041】
一度アクチュエータプレート220及びリフトプレート230が加工すると、可動突起190(図9参照)により、加工材は全てそれぞれのセルに位置合わせされ、固定される。一度加工材が固定されると、キャリア100は加工される。加工材の加工には、技術的によく知られているように、イオン注入、膜形成、エッジングまたはその他の加工工程が含まれる。一実施形態では、加工材の加工に先立って、例えば図1〜3に示したようなマスクが各々それぞれのセルに配置される。これにはロボット機構を利用してもよい。別の実施形態では、加工中マスクは使用されない。キャリア100を、加工材の位置合わせを行う場所から、例えばイオン注入などの加工のための他の場所に移動させてもよい。この加工には、キャリア100の反転または回転が含まれてもよい。本明細書で開示される実施形態は、移動、反転、回転またはその他の動作の間、加工材10をセル110に維持してもよい。
【0042】
本発明は、本明細書に記載した特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際、本明細書に記載した特定の実施形態の外に、他の様々な実施形態及び変更例があることは、当業者にとって、上述の説明及び添付図面から明らかである。これら他の実施形態及び変更例は本発明の範囲内であることを意図する。さらに、本発明は特定目的のための特定環境における特定実施における文脈で説明したが、当業者であれば、その有用性は特定目的における特定環境に限定されるものではなく、本発明が、任意な多数の目的に対する任意な多数の環境で有利に実施できることは言うまでもない。したがって、特許請求の範囲が、本明細書に記載した本発明の範囲及び精神として解釈すべきである。
【符号の説明】
【0043】
100:キャリア
110:セル
120a〜120d:外壁
125、125a、125b:内壁
130:マスク
140、140a〜140e:肩部
145:マスク位置決め手段
150:細長凹部
160:プラテン
165:開口
170:遮蔽
180、180a〜180c:位置合わせピン
190、190a〜190h:可動突起
191:回転車輪
192:ピボット軸
193:付勢部材
194:開口
195:勾配
200:位置合わせ器具
210:上段プレート
220:アクチュエータプレート
221:アクチュエータ
221a:第1のアクチュエータセット
221b:第2のアクチュエータセット
230:リフトプレート
231:リフトピン
280、281:リニアアクチュエータ
290:中心軸
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10A
図10B
図10C
図11
図12A
図12B
図12C
【国際調査報告】