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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln
der Ist-Lage einer Drehachse eines Transportmechanismus, insbesondere eines
Wafertransportmechanismus, mit wenigstens einem um die Drehachse
drehbaren Drehelement und wenigstens einem am Drehelement befestigten Transportarm.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ausrichten eines
Transportmechanismus unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ermittlungsverfahrens.
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Bei
der Herstellung von elektronischen Bauelementen, wie Speicherchips,
Mikroprozessoren, kundenspezifischen Schaltungsausführungen
oder Logikbauelementen werden in der Halbleiterprozeßtechnologie
eine Vielzahl unterschiedlichster Verfahren eingesetzt. Diese Verfahren
müssen
sehr gut und präzise
aufeinander abgestimmt sein und müssen häufig die Herstellung einer
hohen Anzahl von Elementen mit reproduzierbaren Eigenschaften pro
Zeiteinheit erlauben. Ausschuß ist
möglichst
zu vermeiden. Die Prozeßumgebung
muß deshalb
möglichst partikelfrei
sein, da Partikel rasch Ausschuß erzeugen.
Daher finden Prozesse in der Halbleiterprozeßtechnologie in der Regel in
Reinsträumen
statt, und die Automatisierung der einzelnen Prozesse, sowie der
Schritte zwischen den Prozessen in Halbleiterfertigungsstraßen hat
ein sehr hohes Ausmaß erreicht.
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Zum
Transport zwischen verschiedenen Prozeßstationen sind automatisierte
Transportmechanismen vorgesehen, die beispielsweise unter anderem
auch dafür
eingesetzt werden, Schnellheizsysteme, welche zum thermischen Behandeln
von Substraten, wie z.B. Halbleiterwafern verwendet werden, zu be-
und entladen. Schnellheizsysteme, auch RTP-Anlagen genannt, sind
in der Halbleiterherstellung weitestgehend bekannt (
US 5,359,693 oder
US 5,580,830 ). Sie werden zur thermischen
Behandlung von Wafern eingesetzt, die beispielsweise aus Silizium
bestehen, aber auch aus anderen Halbleitermaterialien, wie Germanium,
SiC oder anderen Verbindungshalbleitern wie GaAs oder InP bestehen
können.
Solche Schnellheizanlagen müssen
eine nahezu hundertprozentige Ausbeute garantieren. Daher erfolgt
ihre Be- und Entladung
mit zu prozessierenden Wafern automatisch durch Transportmechanismen,
die auch Waferhandler genannt werden. Dabei müssen die Waferhandler relativ
zu dem System, welches sie bedienen, präzise justiert sein, um mögliche Schäden am zu
transportierenden Material zu vermeiden.
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Transportmechanismen
an Prozeßanlagen dienen
beispielsweise zum Transport von Wafern oder anderen Halbleitersubstraten
von einer Waferbox in die Prozeßanlage
und von der Prozeßanlage zurück in eine
Waferbox. Sie besitzen üblicherweise ein
um eine Drehachse drehbares Drehelement und wenigstens einen am
Drehelement befestigten Transportarm. Häufig ist eine Hubvorrichtung
vorgesehen, um einen Transport entlang der Drehachse zu ermöglichen.
Auch ist üblicherweise
der Tramsportarm gelenkig ausgebildet, um zusätzlich zu der Drehung um die
Drehachse eine seitliche Bewegung zu ermöglichen. Hierzu ist in der
Regel ein Armstück
aus Metall an einem Ende am Drehelement befestigt, und an dessen
freien Ende befindet sich ein weiteres Armstück aus Metall, welches um eine
zweite Achse ebenfalls drehbar gelagert ist. Während das Drehelement in der
Lage ist, sowohl Drehbewegungen, als auch Auf- und Abwärtsbewegungen
durchzuführen, handelt
es sich bei der zweiten Drehachse meist um eine reine Drehachse,
die dafür
vorgesehen ist, den Winkel zwischen den beiden Armstücken und
damit die Entfernung des zu bearbeitenden Substrats von der zentralen
Drehachse einzustellen. Am Ende des zweiten Armstücks ist
meist noch ein Endstück
mit einer Auflagefläche
befestigt, welche dafür
vorgesehen ist, das Substrat zu tragen.
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In
einer Halbleiterfertigungsanlage, wie beispielsweise einer RTP-Anlage
muß nun
dieses Endstück
beispielsweise Wafer aus Waferboxen holen, wenigstens eine Prozeßkammer
mit Wafern beladen, die Wafer nach dem Prozeß aus der Prozeßkammer wieder
aufnehmen, eventuell die Wafer in eine zweite Prozeßkammer
(beispielsweise eine Abkühlkammer) befördern, dort
dann wieder herausnehmen und in eine weitere Waferbox hineinlegen.
Die einzeln nacheinander anzufahrenden Stationen sind in den meisten
Fällen
so um den Transportmechanismus angeordnet, daß sie schnell von ihm erreicht
werden können.
Da der Transportmechanismus dabei in der Regel auf einer zum System
gehörenden
Plattform fest befestigt ist, muß er in vielen Fällen Drehbewegungen
um seine drehbare Zentralachse durchführen, um alle Stationen zu
erreichen. Dabei kann die Lage der zentralen Drehachse relativ zu
einer vorbestimmten Richtung in vielen Fällen nicht direkt bestimmt werden,
da sie vom Hersteller des Transportmechanismus in einem Gehäuse fest
eingebaut ist und folglich einer direkten Richtungsmessung meist
nicht zugänglich
ist. Zwar sind die Hersteller von Transportmechanismen immer bemüht, den
Transportmechanismus in das Gehäuse
so einzubauen, daß wenigstens
eine Gehäuseoberfläche senkrecht
zur drehbaren Zentralachse des Transportmechanismus ist und damit
der Ausrichtung der zentralen Achse in eine bestimmte Richtung dienen
kann, doch zeigt die Praxis, daß auf
Grund von herstellerbedingten Toleranzen die drehbare Achse oft
nicht mit hinreichender Genauigkeit in die gewünschte Richtung weist, wenn sie
unter Zuhilfenahme der Richtung einer Gehäuseoberfläche ausgerichtet wird. Die
Justierung ist somit erschwert.
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Bisher
wurde versucht, das Justierproblem durch sehr ungenaue Methoden,
meist von subjektiven Eindrücken
geleitet, zu lösen.
So wurde z.B. versucht, eine waagrechte Lage der Substratauflagefläche in einer
bestimmten Drehposition des Transportmechanismus einzustellen, was
zur Folge hatte, daß die
Auflagefläche
in einer anderen Drehposition, meist in der Gegenrichtung, schlecht
justiert war. Dies hatte häufig
entweder fehlerhaftes Handling, oder sogar die Beschädigung des
Substrats zur Folge. Um die Fehlerhäufigkeit zu minimieren, mußten dann
oft ganze Stationen nachjustiert werden.
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Ein
weiterer Lösungsweg
wird in der
US 6,763,281 beschrieben.
Gemäß dieser
Anmeldung wird das Justierproblem dadurch gelöst, daß das Endstück des Transportmechanismus,
welches das zu transportierende Material trägt, bezüglich der zu bedienenden Anlage
mittels einer speziell entwickelten Justiervorrichtung ausgerichtet
wird. Die Justiervorrichtung weist einen eine Öffnung definierenden Körper auf,
wobei die Öffnung
so groß ist,
dass das zu transportierende Material hindurch bewegt werden kann.
An dem Körper
sind um die Öffnung
herum eine Vielzahl von Sensoren angeordnet. Die Justiervorrichtung
muß auf
eine Plattform mit definierten Richtungen bezüglich der zu bedienenden Anlage aufmontiert
werden. Anschließend
wird das Endstück durch
die Öffnung
hindurch bewegt, um durch die Sensoren dessen Lage relativ zur zu
bedienenden Anlage zu bestimmen. Hierbei handelt es sich um einen
sehr aufwendigen manuellen Vorgang, da die Justiervorrichtung vor
Durchführung
des Verfahrens genau angebracht werden muß. Falls der Transportmechanismus
mehrere Stationen bedient, müssen ferner
alle weiteren Stationen bezüglich
des Endstücks
ausgerichtet werden, was sehr aufwendig sein kann.
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Werden
beispielsweise bei diesem Vorgang Kassettenstationen nach dem Transportmechanismus
ausgerichtet, kann es vorkommen, daß sich die Kassettenstationen
nach innen neigen und die in den Kassettenstationen gelagerten Wafer
auf Grund der Schwerkraft und auf Grund von Anlagevibrationen herausfallen.
Solche Vibrationen können
beispielsweise schon dadurch entstehen, daß sich der Transportmechanismus
bewegt. Die herausgefallenen Wafer können zerbrechen und somit nicht
weiter verwendet werden. Anlagestillstandszeiten zur Beseitigung
der zerbrochenen Wafer müssten
einkalkuliert werden.
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Muß andererseits
der Transportmechanismus auf Grund der Tatsache, daß er beispielsweise das
Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, durch einen neuen Transportmechanismus
ersetzt werden, sind alle Stationen, die bedient werden müssen, wieder
entsprechend neu zu justieren, da die Richtung der Zentralachse
des neuen Transportmechanismus nicht notwendigerweise mit der ursprünglichen
Richtung der Zentralachse des ausgetauschten Transportmechanismus übereinstimmt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auf einfache
und kostengünstige Art
und Weise die Drehachse eines Transportmechanismus in Relation zu
einer Bezugsachse, insbesondere in Relation zur Erdanziehung zu
bestimmen. Diese Ermittlung ermöglicht
eine Justierung der Drehachse in eine Soll-Lage, insbesondere in
einer Ausrichtung mit der Erdanziehung.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren
zur Ermittlung der Ist-Lage einer Drehachse eines Transportmechanismus
in Relation zu einer Bezugsachse, wobei der Transportmechanismus
wenigstens ein um die Drehachse drehbares Drehelement und wenigstens
einen am Drehelement befestigten Transportarm aufweist, mit wenigstens
einem am Transportmechanismus angebrachten, wenigstens eine Messachse
aufweisenden Neigungssensor gelöst,
indem zunächst
die Neigung des wenigstens einen Neigungssensors entlang der wenigstens
einen Messachse in einer ersten Drehposition des Transportmechanismus
gemessen wird, anschließend
der Transportmechanismus um die Drehachse in eine zweite Drehposition
gedreht, und die Neigung des wenigstens einen Neigungssensors entlang
der wenigstens einen Messachse in der zweiten Drehposition gemessen
wird, und an schließend die
Ist-Lage der Drehachse des Transportmechanismus aus den Messwerten
des Neigungssensors und dem Winkelabstand zwischen den Drehpositionen ermittelt
wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
auf einfache Art und Weise durch Vorsehen von Messungen an verschiedenen
Drehpositionen die Ermittlung der Ist-Lage einer Drehachse. Anhand der
ermittelten Ist-Lage kann die Drehachse ohne weiteres justiert werden,
selbst dann wenn ein direkter Zugriff auf die Drehachse, wie beispielsweise
bei eingeschlossen Transportsystemen nicht möglich ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird der Transportmechanismus vor der Lageermittlung wenigsten
in eine weitere Drehposition gedreht, und die Neigung des Neigungssensors
in der weiteren Drehposition gemessen, so dass für die nachfolgende Ermittlung
der Ist-Lage drei Messwerte des Neigungssensors, sowie zwei Winkelabstände zwischen
den jeweiligen Drehpositionen zur Verfügung stehen. Hierdurch kann
die Genauigkeit der Ist-Lageermittlung erhöht werden. Dabei ist der Winkelabstand
zwischen beliebigen der unterschiedlichen Drehpositionen, vorzugsweise
ungleich 180°,
um insbesondere bei einem nur eine Messachse aufweisenden Neigungssensor
sicherzustellen, dass Messungen entlang unterschiedlicher Messrichtungen
vorgenommen werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird die Neigung des Neigungssensors vor Lageermittlung
in vier unterschiedlichen Drehpositionen der Drehachse gemessen,
um eine entsprechende Anzahl von Messergebnissen des Neigungssensors
für die
Ermittlung der Ist-Lage zur Verfügung
zu stellen. Dabei ist der Winkelabstand zwischen benachbarten Drehpositionen
vorzugsweise 90° oder 180°, um Messungen
entlang orthogonaler Messrichtungen zu erzeugen. Beim Vorsehen von
drei oder vier Messungen werden dabei Messpaare gebildet, die eine
Messung entlang derselben Messrichtung, jedoch auf gegenüberliegenden
Seiten der Drehachse, vorsehen. Solche Messpaare ermöglichen
auch auf besonders einfache Art und Weise die Ermittlung der Ist-Lage
bezüglich
der Erdanziehung, selbst bei nicht geeichten Neigungssensoren.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht der wenigstens eine am Drehelement befestigte
Transportarm aus wenigstens zwei relativ zueinander beweglichen
Armen, wobei die Arme wenigstens zwischen den Messungen in unterschiedlichen
Drehpositionen relativ zueinander nicht bewegt werden, um sicherzustellen,
dass der Neigungssensor nur durch eine Bewegung um die Drehachse
des Drehelements beeinflusst wird, dessen Ist-Lage bestimmt werden
soll.
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Um
den regulären
Betrieb des Transportmechanismus nicht zu beeinträchtigen
und die Verwendung des Neigungssensors für die Ist-Lageermittlung unterschiedlicher
Transportmechanismen zu erlauben, ist der Neigungssensor vorzugsweise
in lösbarer
Weise am Transportmechanismus angebracht. Dabei wird der Neigungssensor
vorzugsweise automatisch durch den Transportarm aufgenommen, wie ein
zu handhabendes Substrat, beispielsweise ein Halbleiterwafer. Ferner
wird der Neigungssensor nach Durchführung der Lageermittlung automatisch durch
den Transportarm abgelegt, so dass das erfindungsgemäße Ermittlungsverfahren
im Wesentlichen vollautomatisch durchgeführt werden kann.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird ein Neigungssensor mit zwei internen, unterschiedlichen
Messachsen oder es werden zwei getrennte Neigungssensoren mit unterschiedlich
ausgerichteten Messachsen verwendet. Hierdurch kann die Anzahl der
Messwerte pro Drehposition erhöht
werden, was zu einer Beschleunigung der Durchführung des Verfahrens führen kann. Dabei
sind die Messachsen des Neigungssensors vorzugsweise orthogonal
zueinander ausgerichtet.
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Um
gegenüberliegende
Messpaare zu erhalten, wird dabei in der ersten Drehposition entlang
einer ersten Messrichtung ein erster Wert und entlang einer zweiten
Messrichtung ein zweiter Wert ermittelt, und in der zweiten Drehposition
entlang der ersten Messrichtung ein dritter Wert und entlang der
zweiten Messrichtung ein vierter Wert ermittelt, wobei die ersten
und zweiten Drehpositionen um 180° zueinander verdreht
sind. Durch die um 180° zueinander
verdrehten Drehpositionen wird sichergestellt, dass die Messrichtungen
zueinander ausgerichtet sind, wodurch gegenüberliegende Messergebnisse
erhalten werden, die auf besonders einfache Art und Weise die Ermittlung
der Ist-Lage der Drehachse bezüglich der
Erdanziehung ermöglichen.
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Erfindungsgemäß ist ferner
ein Verfahren zum Ausrichten eines Transportmechanismus mit wenigstens
einem um eine Drehachse drehbaren Drehelement und wenigstens einem
am Drehelement befestigten Transportarm vorgesehen, wobei zunächst die
Ist-Lage der Drehachse in der oben beschriebenen Art und Weise ermittelt
und anschließend
die Drehachse in eine Soll-Lage gebracht wird. Durch die Verwendung
des oben genannten Ermittlungsverfahrens für die Ist-Lage einer Drehachse
läßt sich
auf einfache Art und Weise eine Justierung in eine Soll-Lage erreichen.
Dabei wird die Soll-Lage der Drehachse bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nach der Ermittlung der Ist-Lage der Drehachse durch
die Erzeugung von Messpaaren dadurch erreicht, dass ein erster arithmetischer Mittelwert
aus dem ersten und dem dritten Messwert gebildet wird, und ein zweiter
arithmetischer Mittelwert aus dem zweiten und dem vierten Messwert
gebildet wird.
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Vorzugshafterweise
wird die Drehachse des Transportmechanismus mit der Erdanziehung
ausgerichtet, wobei die Ausrichtung automatisiert erfolgt. Dabei
ist das Drehelement des Transportmechanismus vorzugsweise in einem
Antriebsgehäuse
installiert und die Ausrichtung der Drehachse erfolgt über eine
Lageänderung
des Antriebsgehäuses.
Hierdurch kann ein geschlossenes System für das Drehelement vorgesehen
sein, und es muß nicht
das Drehelement bezüglich
seiner Antriebselemente verändert
werden. Vielmehr wird die gesamte Antriebseinheit einschließlich des
Drehelements ausgerichtet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird, nachdem die Drehachse des Drehelements in die
Soll-Lage gebracht wurde, der Transportarm relativ zur Drehachse
ausgerichtet. Hierdurch soll erreicht werden, dass beispielsweise
eine Waferauflage am Transportarm exakt horizontal ausgerichtet
ist. Dabei erfolgt die Ausrichtung des Transportarms beispielsweise über eine
weitere Drehachse am Transportarm.
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Das
erfindungsgemäße Ermittlungsverfahren
für die
Ist-Lage der Drehachse eines Drehelements ist in vorteilhafter Weise
auch für
das Verfahren zum Austausch eines Transportmechanismus mit wenigstens
einem um eine Drehachse drehbaren Drehelement und wenigstens einen
am Drehelement befestigten Transportarm geeignet, wobei zunächst die
Ist-Lage der Drehachse des Drehelements des auszutauschen den Transportmechanismus
nach dem erfindungsgemäße Verfahren
ermittelt wird, anschließend
der auszutauschende Transportmechanismus durch einen neuen Transportmechanismus mit
wenigstens einem um eine Drehachse drehbaren Drehelement und wenigstens
einen am Drehelement befestigten Transportarm ausgetauscht, und
schlußendlich
der neue Transportmechanismus ausgerichtet, wobei zunächst die
Ist-Lage der Drehachse des Drehelements des neuen Transportmechanismus
in der erfindungsgemäßen Art
und Weise ermittelt und anschließend in eine Soll-Lage gebracht wird,
wobei die Soll-Lage der Drehachse der neuen Transportvorrichtung
der Ist-Lage der Drehachse des Drehelements des auszutauschenden
Transportmechanismus entspricht. Hierdurch kann erreicht werden,
dass der neue Transportmechanismus zu den ihn umgebenden Stationen
dieselbe Ausrichtung erhält
wie der alte Transportmechanismus, sodass eine Neuausrichtung der
einzelnen Stationen vermieden werden kann.
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Vorzugsweise
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine graphische Darstellung der Ist-Lage und/oder der Soll-Lage
der Drehachse in Relation zur Bezugsachse vorgesehen. Dabei ist
die Bezugsachse vorzugsweise zur Erdanziehung ausgerichtet, da vorzugsweise
eine Ausrichtung zur Erdanziehung erfolgen soll.
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Vorzugsweise
werden die Messwerte vom Neigungssensor drahtlos an eine Einheit
zum Ermitteln der Ist-Lage der Drehachse übertragen. Durch die drahtlose
Datenübertragung
lassen sich das Verfahren behindernde Kabel vermeiden. Dabei werden die
Messwerte vorzugsweise über
einen Sende-Empfänger übertragen,
der sowohl Messbefehle von einer Steuereinheit empfangen und an
den Neigungssensor übertragen
kann, als auch die Messwerte an die Steuereinheit zurückübertragen
kann. Vorzugsweise bilden wenigstens der Neigungssensor und der
Sende-Empfänger
eine Einheit. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung weist die Einheit eine Energiequelle auf und der Transportmechanismus gibt
die Einheit mit Energiequelle nach Durchführung des Ermittlungsverfahrens
an eine Aufladestation ab, um die Energiequelle aufzuladen und die
Einheit für einen
nächsten
Einsatz bereit zu machen.
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Vorzugsweise
werden die Messwerte des Neigungssensors elektronisch gespeichert.
Ein elektronischer Speicher kann beispielsweise Teil der Einheit
sein, in der sich auch der Neigungssensor befindet, was beispielsweise
eine Zwischenspeicherung ermöglicht.
Die Messdaten können
dann nach Abschluß sämtlicher
Messungen übertragen
werden. Dies kann beispielsweise auch ohne die Verwendung eines
Sende-Empfängers im
Bereich einer Aufnahme erfolgen, welche beispielsweise Auslesekontakte aufweist, über die
der Speicher abgefragt werden kann. Die Aufnahme kann zusätzlich Aufladekontakte
zum Aufladen einer Energiequelle aufweisen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist insbesondere für
einen Transportmechanismus zum Transport von scheibenförmigen Substraten,
insbesondere Halbleiterwafern vorgesehen. Dabei ist der Transportmechanismus
vorzugsweise für
die Beladung wenigstens einer Schnellheizkammer mit Halbleitersubstraten
vorgesehen.
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Die
Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen derselben ergeben sich
aus den Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Transportmechanismus;
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2 schematische
Darstellungen des Transportmechanismus in unterschiedlichen Drehpositionen;
und
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3 eine
schematische Darstellung einer Messvorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 und 2 zeigen
schematisch bzw. in Draufsicht einen Transportmechanismus 1 zum
Transport von Halbleitersubstraten 2, insbesondere Halbleiterwafern.
Der Transportmechanismus 1 weist ein Gehäuse 4 auf,
in dem eine Hubwelle 6 wenigstens teilweise aufgenommen
ist. Die Hubwelle 6 ist über einen nicht näher dargestellten
im Gehäuse 4 aufgenommenen
Hubmechanismus in Längsrichtung
des Gehäuses 4 bewegbar.
Die Hubwelle ist hohlzylindrisch aufgebaut, und nimmt im Inneren eine
nicht näher
dargestellte Drehwelle auf, die um eine Drehachse A (z-Achse) drehbar
ist. Statt getrennte Dreh- und Hubwellen vorzusehen, ist es auch möglich, eine
kombinierte Dreh-/Hubwelle in dem Gehäuse 4 vorzusehen.
Die nicht dargestellte Drehwelle steht mit einem im Gehäuse 4 vorgesehenen Drehantrieb
in Eingriff.
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An
einem oberen Ende der Drehwelle ist eine Transportarmanordnung 10 vorgesehen.
Die Transportarmanordnung 10 wird durch einen drehfest
mit der Drehwelle verbundenen ersten Arm 12, ein Drehgelenk 14,
einen zweiten Arm 16 und einen Auflagearm 18 gebildet.
Der erste Arm ist an einem ersten Ende mit der Drehwelle fest verbunden
und trägt
an seinem zweiten Ende das Drehgelenk 14. Das Drehgelenk 14 verbindet
die ersten und zweiten Arme drehbar miteinander, wobei eine Drehung
zwischen diesen beiden Armen über
einen nicht näher
dargestellten Antrieb erfolgt, und im Wesentlichen dazu dient den
Abstand des zu transportierenden Materials von der Drehachse A einzustellen.
Das Drehgelenk steht mit dem zweiten Arm an einem Ende desselben
in Verbindung. Am anderen Ende des zweiten Arms ist der Auflagearm 18 angebracht,
wobei der Auflagearm 18 wiederum gegenüber dem zweiten Arm drehbar
ist. Eine Verdrehung zwischen dem zweiten Arm und den Auflagearm
erfolgt über
eine nicht näher
dargestellte Drehvorrichtung.
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Der
Transportmechanismus ist geeignet, Halbleiterwafer zwischen unterschiedlichen
Positionen, beispielsweise zwischen einer Waferaufnahmekassette
und einer RTP-Kammer
zu transportieren. Hierzu fährt
der Auflagearm 18 unter einen entsprechenden Wafer und
wird über
eine Bewegung der Hubwelle 6 angehoben, um den Wafer von
einer entsprechenden Auflage abzuheben. Anschließend wird der auf dem Auflagearm 18 liegende
Wafer durch Drehung der nicht dargestellten Drehwelle, sowie einer
Relativdrehung der Arme 12, 16 und 18 zueinander
in die zweite Position bewegt. Durch ein entsprechendes Absenken
der Hubwelle kann ein Wafer dann auf einer entsprechenden Auflage
abgelegt werden.
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Für ein kontrolliertes
Ablegen ist es notwendig, dass der Transportmechanismus zu den jeweiligen
Aufnahmestationen für
den Halbleiterwafer ausgerichtet ist. Dabei ist es vorteilhaft,
dass die Auflageflächen
der jeweiligen Stationen eine horizontale Auflage bilden, und dass
der Auflagearm 18 in jeder Drehposition der Drehwelle horizontal
angeordnet ist. Hierzu muß die
Drehwelle 6 vertikal ausgerichtet sein.
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Um
eine derartige Ausrichtung zu ermöglichen, ist es notwendig zunächst die
Ist-Lage der Drehwelle
bzw. einer Drehachse A der Drehwelle zu ermitteln.
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Hierzu
ist eine Messvorrichtung 20, wie sie in den 2 und 3 zu
erkennen ist, vorgesehen.
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Die
Messvorrichtung 20 besteht aus einem scheibenförmigen Grundkörper 22,
der beispielsweise die Form eines Halbleiterwafers besitzt. Auf
diesem Grundkörper
ist ein Neigungssensor 24 mittig angeordnet, der bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Zweiachs-Neigungssensor ist. Unter einem Zweiachs-Neigungssensor
ist ein Neigungssensor zu verstehen, der die Neigung entlang zweier Messachsen
misst, wie durch die Pfeile 26 dargestellt ist, die die
Messachsen symbolisieren. Bei der derzeitig bevorzugten Ausführungsform
sind die Messachsen orthogonal zueinander ausgerichtet. An dem Neigungssensor 24 ist
ein Sende-Empfänger 28 vorgesehen,
der in der Lage ist, Messsignale an eine externe Rechnereinheit,
wie beispielsweise einen PC 30, der in der 3 zu
erkennen ist, zu übertragen. Zum
Empfang von Signalen und zum ausgeben von Messbefehlen weist der
PC 30 einen entsprechenden Sende-Empfänger 32 auf. Der PC 30 steht
mit einer Display und/oder Bedieneinheit 34 in Verbindung, wie
beispielsweise einem Touchscreen, um die von dem Neigungssensor
stammenden Signale graphisch darzustellen und um Befehle einzugeben.
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Wie
in 3 dargestellt ist, sind an dem scheibenförmigen Substrat 20 Kontaktelemente 36 angeordnet,
die mit Kontaktelementen 38 einer Substratauflage 40 in
Kontakt kommen können,
um den Neigungssensor 24 mit Energie zu versorgen. Beispielsweise
enthält
der Neigungssensor 24 eine aufladbare Batterie, die über die
Kontaktelemente 36 und 38 aufgeladen werden kann.
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Die
Funktion der Messvorrichtung 20 wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die 2 näher erläutert.
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Der
Transportmechanismus 1 nimmt zunächst die Messvorrichtung 20 von
der Substratauflage 40 auf, in dem er den Auflagearm 18 unter
das scheibenförmige
Substrat 20 bewegt und anhebt. Die Bewegung des Transportmechanismus 1 wird
beispielsweise durch den PC 30 gesteuert. Nun sendet der
Sende-Empfänger 32 einen
Messbefehl an den Neigungssensor 24, der daraufhin die
Neigung entlang der zwei Achsen (x-Achse und y-Achse) misst. Anschließend werden
die entsprechenden Messwerte über
den Sende-Empfänger 28 an
den PC 30 übertragen
der PC 30 speichert die beiden Messwerte als x1 und y1
ab. Anschließend
wird der Transportmechanismus 1 um die Drehachse A um einen
vorgegebenen Winkel α,
von beispielsweise 120° gedreht, wie
in 2b) dargestellt ist. In 2b) ist die ursprüngliche Messposition gestrichelt
dargestellt . Der Drehwinkel kann beispielsweise durch den PC 30 vorgegeben
werden. Während
dieser Drehung werden die jeweiligen Elemente der Transportarmanordnung
relativ zueinander nicht bewegt.
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Der
PC sendet einen zweiten Messbefehl über den Sende-Empfänger 32 an
den Neigungssensor 24, der wiederum eine Messung entlang
der entsprechenden Messachsen durchführt. Die Messergebnisse werden über den
Sende-Empfänger 28 wiederum
an den PC 30 übertragen.
An dem PC 30 werden die beiden Messwerte als x2 und y2
abgespeichert. Anhand der Kenntnis des Winkelabstandes zwischen
den beiden Drehpositionen und den jeweiligen Messergebnissen kann
der PC nunmehr eine Ist-Lage der Drehachse A bestimmen.
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Durch
das obige Verfahren lässt
sich die Ist-Lage der Drehachse A leicht bestimmen. Dabei kann der
Winkelabstand α zwischen
den zwei Messpunkten beliebig gewählt werden, wobei vorzugsweise
ein Drehwinkel von wenigstens 10° verwendet wird.
Bei der Verwendung eines Zweiachs-Neigungssensors mit orthogonal
zueinanderstehenden Messachsen ist besonders eine Drehung um 180° vorteilhaft,
wie sie in 2c) dargestellt ist. Ein
Vergleich der sich ergebenden Werte x1 und x2 sowie y1 und y2 ermöglicht besonders
einfach eine Lagebestimmung, da die Messungen entlang der gleichen
Achse aber in unterschiedlichen Richtungen erfolgen. Sind die beiden
Wertepaare gleich, ist die Drehachse A vertikal, d.h. in Richtung
der Erdanziehung ausgerichtet.
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Sind
beide Wertepaare nicht gleich, kann anhand der Differenzen leicht
die Ist-Lage der Drehachse A ermittelt werden. Ferner kann leicht,
selbst bei nicht geeichten Neigungssensoren eine vertikal Bezugsachse,
d.h. eine sich in Erdanziehung erstreckende Bezugsachse ermittelt
werden gemäß der folgenden
Regeln: xE = (x1 + x2)/2;
und yE = (y1 + y2)/2wobei
xE und yE für entsprechende
Werte entlang der x- und y-Achse in Richtung der Erdanziehung stehen. Dieser
Werte können
dann an die Display und/oder Bedieneinheit 34 übertragen
werden, so dass die Ist-Lage der Drehachse A in Relation zur Vertikalen dargestellt
werden können.
Diese Darstellung ermöglicht
es einem Servicetechniker die Drehachse A in eine Soll-Lage, die
in der Regel der Vertikalen entspricht, einzustellen. Die Einstellung
kann jedoch auch nach der Ermittlung der Ist-Lage vollautomatisch erfolgen.
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Nach
der Einstellung kann der Messvorgang wiederholt werden, um sicherzustellen,
dass die Einstellung erfolgreich war. Im Anschluss an die Einstellung
der Drehachse A kann gegebenenfalls die Transportarmanordnung 10 relativ
zur Drehachse A eingestellt werden, um beispielsweise den Auflagearm 18 horizontal
auszurichten.
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Nach
Abschluss der Ermittlung der Ist-Lage legt der Transportmechanismus 1 die
Messvorrichtung 20 wieder auf der Substratauflage 40 ab,
wobei die Kontaktelemente 36 am scheibenförmigen Substrat 20 und
die Kontaktelemente 38 an der Substratauflage 40 in
Kontakt gebracht werden, um ein Aufladen einer internen Stromversorgung
des Neigungssensors zu ermöglichen.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist ein Neigungssensor vorgesehen, der durch den Transportmechanismus
aufgenommen werden kann und nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wieder abgelegt wird. Es ist jedoch auch denkbar einen Neigungssensor
fest mit dem Transportmechanismus zu verbinden, wie beispielsweise
durch Anschrauben oder durch Ankleben, oder durch irgendeine andere
Form der Integration des Neigungssensors in den Transportmechanismus.
Hierdurch kann ein Aufnehmen und Ablegen des Sensors entfallen.
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Unabhängig davon,
ob der Neigungssensor fest am Transportmechanismus befestigt ist,
oder durch diesen aufgenommen und wieder abgelegt wird, kann das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Ermittlung der Ist-Lage der Drehachse A des Transportmechanismus
in einen automatischen Prozessablauf integriert werden, um während der
Lebenszeit des Transportmechanismus eine regelmäßige Kontrolle der Ist-Lage
zu ermöglichen.
Die Ist-Lage kann sich beispielsweise durch Verschleiß von Lagerteilen
oder durch unvorhergesehene Ereignisse (z.B. eine Kollision des
Transportmechanismus mit einem Fremdkörper) verändern. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dann
auf einfache und verlässliche
Art und Weise eine erneute Ermittlung der Ist-Lage. Die Ermittlung
kann beispielsweise zu festgelegten Zeitpunkten oder unmittelbar
nach dem Eintreten eines nicht gewollten Ereignisses, wie beispielsweise
einer Kollision durchgeführt
werden. Die ermittelte Ist-Lage kann für eine Ausrichtung der Drehachse
zur Erdanziehung eingesetzt werden. Alternativ ist es aber bei einem
Austausch eines Transportmechanismus in einer bestehenden Anlage
auch möglich,
die Lage der Drehachse eines neuen Transportmechanismus derart einzustellen,
dass sie der Lage der Drehachse des ausgetauschten Transportmechanismus
entspricht.
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Die
Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret beschriebene Ausführungsform
beschränkt.
Insbesondere kann zwischen unterschiedlichen Messpositionen ein
beliebiger Winkel eingestellt werden. Auch kann das erfindungsgemäße Verfahren
bei einem unterschiedlichen Transportmechanismus durchgeführt werden,
insbesondere einem Transportmechanismus mit einer unterschiedlichen
Transportarmanordnung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere
auch im Zusammenhang mit anderen Einsatzgebieten oder Verfahren
als den hier beschriebenen mit Vorteil verwendet werden. Die beschriebenen
Ausführungsformen
der Erfindung können
durch Elemente und Merkmale ergänzend
abgewandelt werden, die aus einer Kombination von Elementen und
Merkmalen der offenbarten Ausführungsform hervorgehen,
oder die durch den Austausch von Elementen und Merkmalen der offenbarten
Ausführungsformen
mit anderen Elementen und Merkmalen hervorgehen.