DE69825458T2

DE69825458T2 - Speicheranordnung für wafer

Info

Publication number: DE69825458T2
Application number: DE69825458T
Authority: DE
Inventors: Jan Zinger; Gert-Jan Snijders; Cornelis Marinus Kooijman
Original assignee: ASM International NV
Current assignee: ASM International NV
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2018-07-04
Also published as: AU9610698A; WO1999001894A1; KR20010020588A; EP1016128A1; US6357984B1; NL1006461C2; KR100536768B1; DE69825458D1; JP2002507182A; EP1016128B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lageraufbau gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 9.
Ein Lageraufbau dieser Art ist im Stand der Technik allgemein bekannt. Infolge der kontinuierlich zunehmenden Miniaturisierung und der zunehmenden Anzahl an Magazinen ist es in der Praxis unrealistisch, solche Magazine durch einen Bediener füllen zu lassen. Außerdem sind die damit verbundenen Kosten zu hoch. Aus diesem Grund wird es im Stand der Technik vorgeschlagen, solche Kassetten mit der Hilfe eines Roboters zu bewegen. Diese Kassetten können optional mit Wafern gefüllt sein, die einer gewissen Form einer Behandlung unterzogen werden. In einigen Vorrichtungen befindet sich ein Roboter dieser Art in einer Kammer, die mit einem besonderen Gas gefüllt ist, so daß es gar keine Möglichkeit mehr gibt, sie manuell anzuordnen.
GB-A-2199022 offenbart den Oberbegriff des Anspruchs 1 und 9. US-A-5537311 offenbart ein System, das eine Substrathandhabungsvorrichtung und zwei Sensoren zur Bestimmung der Position der Kante eines rechteckigen Substrats und auf diese Weise der Orientierung des Substrats aufweist.
Bisher wurde eine automatische Positionierung durch eine manuelle Anweisung der Bewegung des Roboters und eine Speicherung der zugehörigen Positionsdaten, d.h. der Position des Roboters bezüglich des Magazins ausgeführt, das als Karussell gestaltet ist. In diesem Fall war es notwendig, diesen Prozeß nach irgendeiner möglichen Unterbrechung der gegenseitigen Position des Roboters und des Magazins zu wiederholen, d.h. die relativen Positionen erneut einzugeben. Die Positionsbestimmungseinrichtung im Magazin ließ es wenigstens zu, daß die Kassetten an einer genau definierten Position im Magazin angeordnet waren. Dies ist zur weiteren Verarbeitung und dazu wichtig, daß die Wafer genau aus dem Magazin entfernt werden. Eine solche Unterbrechung der gegenseitigen Position des Magazins und des Roboters tritt während des anfänglichen Zusammenbaus auf jeden Fall auf. Wenn nämlich ein Lageraufbau dieser Art während der Herstellung auf sich eingestellt wird, wird die Struktur nach Versuchsläufen zerlegt und am endgültigen Verwendungsort erneut zusammengesetzt. Wenn in Antriebsmotoren während des Betriebs Verschiebungen und dergleichen auftreten, wird es notwendig sein, die Vorrichtung teilweise zu zerlegen, mit dem Ergebnis, daß die gegenseitige Position ebenfalls geändert und eine Neueinstellung erforderlich ist. Es kann eine Änderung der Höhe als Ergebnis dessen auftreten, daß die Grundplatte verbogen wird, während der Gebrauchs Spiel und eine Biegung unter dem Gewicht der fraglichen Kassette auftritt, wenn die Kassette voll ist.
Insbesondere, wenn die Anzahl der Magazine verhältnismäßig groß ist, ist ein Einstellvorgang dieser Art zeitaufwendig, während in vielen Fällen der Bediener infolge Platzmangels nicht leicht Zugang zu den verschiedenen Stationen erlangen kann. Außerdem ist ein besonders genaues Steuersystem erforderlich und es ist notwendig, daß die verschiedenen Komponenten des Roboters und auch das sich drehende Teil des Karussells mit einer besonders niedrigen Toleranz gestaltet sind. Dies liegt daran, daß nach der Einstellung Fehler nicht mehr korrigiert werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden und einen Lageraufbau bereitzustellen, in dem es nicht länger notwendig ist, die komplizierte Instruktion des Roboters hinsichtlich der genauen Positionierung der Kassetten auszuführen, und in dem es nicht notwendig ist, die Daten nach einer Unterbrechung der gegenseitigen Positionen der verschiedenen Komponenten manuell erneut einzugeben, und in dem außerdem geringe Toleranzen zwischen den verschiedenen beweglichen Teilen akzeptabel sind.
Diese Aufgabe wird mit einem oben beschriebenen Lageraufbau, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, und einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist. Als Ergebnis der Verwendung von Sensoreinrichtungen und wechselwirkenden Bezugseinrichtungen prüft der Roboter jedesmal, wenn eine Kassette in Position gebracht wird, erneut das Ausmaß, mit dem die Position des Roboters und des Magazins in bezug zueinander korrekt ist. Dann wird jede erforderliche Korrektur ausgeführt. Dies findet vollständig automatisch statt. Als Ergebnis werden leichte Toleranzen, die während des Betriebs auftreten, keine Auswirkung auf den Betrieb haben, da der erfindungsgemäße Lageraufbau selbstlernend ist. Außerdem ist die Stopposition des Karussells nicht länger kritisch, und Abweichungen werden automatisch korrigiert.
Es sind auch Sensoreinrichtungen zur Bestimmung der vertikalen Position vorhanden. Diese können einfache Abtastsensoren sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das damit verbundene Steuersystem zum Beispiel in einer solchen Weise gestaltet sein, daß sich die Vorrichtung nach dem Anfangskontakt zwischen den relevanten Sensoreinrichtungen zur Bestimmung der Höhe und zum Beispiel der Grundplatte des relevanten Fachs des Magazins noch um eine feste Distanz nach unten bewegt, um die betreffende korrekte Position zu erreichen.
Um die Position in die horizontale Richtung in einem Beispiel zu bestimmen, das nicht in die Kategorien der vorliegenden Erfindung fällt, ist es möglich, eine einfache Kontakteinrichtung oder berührungslose Einrichtung zu verwenden, die die Kante des Karussells bestimmt. Jedoch läßt dies nicht zu, daß eine x-y-Position bestimmt wird. Folglich ist es notwendig, die Position eines festen Punktes auf der Grundplatte zu kennen. Um dies zu tun, ist es möglich, eine Öffnung oder eine gewisse andere Bezugseinrichtung in der Grundplatte an einer festen Position bezüglich der Positionsbestimmungsvorsprünge für die Kassette anzuordnen. Wenn die Sensoreinrichtungen am Kopf des Roboters diese Bezugseinrichtungen detektieren und sich auf sie ausrichten, wird die korrekte Position zum Absetzen oder Aufnehmen der Kassette dann durch eine Bewegung um eine feste Distanz automatisch erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung erhöht die Detektierbarkeit der Bezugseinrichtungen durch Bereitstellung einer Haupt- und Hilfsbezugseinrichtung. Die Hilfsbezugseinrichtung deckt ein größeres Gebiet ab, und sobald die Sensoreinrichtungen des Kopfes sieh in diesem Gebiet befinden, können sie nach einer festen Position bezüglich der Hilfsbezugseinrichtung suchen, und beginnend mit dieser Position die Hauptbezugseinrichtung finden. Auf dieser Grundlage kann wiederum die Position zum Aufnehmen oder Absetzen der fraglichen Kassette gefunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die oben beschriebenen Bezugseinrichtungen zur Bestimmung der horizontalen Position eine Öffnung auf, während die Sensoreinrichtungen eine lichtempfindliche Einrichtung aufweisen. Die lichtempfindliche Einrichtung dieser Art kann feststellen, ob Licht durch eine Öffnung dieser Art fällt oder nicht, ohne daß ein weiterer Kontakt erforderlich ist. Dieses Licht kann jedes Licht umfassen, das im Stand der Technik bekannt ist. Es kann unter Verwendung herkömmlicher optischer Einrichtungen erzeugt werden, jedoch ist auch möglich, einen Laserstrahl zu verwenden.
In dem Fall, daß die Haupt- und Hilfsbezugseinrichtung als Öffnungen gestaltet sind, wird die Öffnung der Hilfsbezugseinrichtung beträchtlich kleiner als jene der Hauptbezugseinrichtung sein. Ein Beispiel eines solchen Durchmessers ist 5 bzw. 2 mm. Die Genauigkeit des Kopfes bezüglich des Karussells muß in allen Fällen + oder – 2,5 mm betragen. Unter dieser Voraussetzung trifft der Lichtstrahl, der von den Sensoreinrichtungen ausgeht, die Begrenzungskante der Hilfsbezugseinrichtung. Indem dann eine Umkehrbewegung oder irgendeine andere Bewegung ausgeführt wird, wird eine andere Kante der Öffnung der Hilfsbezugseinrichtung getroffen. Indem diese Hin- und Herbewegungen einige Male ausgeführt werden, ist es möglich, die Mitte der relevanten Öffnung der fraglichen Hilfsbezugseinrichtung zu finden. Dann kann die Bewegung fortgesetzt werden, bis die Hauptbezugseinrichtung, d.h. die Öffnung mit dem kleineren Durchmesser gefunden wird, und dann wird die Position bezüglich der Kassette, die entfernt werden soll, oder der Positionsbestimmungsvorsprünge zur Positionierung der Kassette festgelegt.
Der oben beschriebene Roboter kann irgendeine Struktur aufweisen, die im Stand der Technik bekannt ist. Jedoch weist er vorzugsweise eine Schwenkarm-Struktur auf, wobei der Kopf an einem Ende angeordnet ist und das andere Ende höheneinstellbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf eine exemplarische Ausführungsform beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt wird. Es zeigen:
1 eine schematische, perspektivische Ansicht des Lageraufbaus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
2 eine detailliertere Seitenansicht des Roboters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In 1 bezeichnet 1 ein Magazin. In diesem Fall weist es ein Karussell auf, das eine Anzahl von Fächern begrenzt. Jedes der Fächer weist eine Grundplatte 4 oder 6 auf, auf der Kassetten 3 angeordnet werden. Die korrekte Position der Kassetten wird mittels der Positionsbestimmungsvorsprünge 5 auf der Grundplatte sichergestellt. Diese Vorsprünge sind in einer solche Weise bemessen, daß ein H-förmiger Vorsprung an der Unterseite der Kassette genau angeordnet ist, wie es bei Strukturen dieser Beschaffenheit üblich ist.
Der Roboter wird durch 2 bezeichnet. Dieser Roboter weist zwei Anne 8, 9 auf, die in bezug zueinander drehbar angeordnet sind und auf denen an einem Ende eine Platte 10 angeordnet ist, wobei die Platte zusätzlich zu der Drehbewegung auch eine Aufwärts-/Abwärtsbewegung in die Richtung des Pfeiles 7 ausführen kann. Außerdem ist der Arm 9 mit einer Grundplatte versehen, an der der Kopf 18 angebracht ist. Ein Roboter dieser Art ist im Stand der Technik allgemein bekannt, und es werden hier keine Details der Steuereinheit und der Einrichtungen beschrieben, die es den verschiedenen Armen ermöglichen, sich in bezug zueinander zu bewegen. Ein Klemmechanismus, der Anpreßbalken 12 aufweist, ist am Kopf angeordnet, um imstande zu sein, die Kassette zu greifen. Nachdem sie auf diese Weise gegriffen worden ist, kann die Kassette bewegt werden. In einer Weise, die nicht detaillierter gezeigt wird, können die Kassetten mit Wafern 23 gefüllt werden. Wie aus 2 erkannt werden kann, ist der Kopf 18 mit einem federbelasteten Höhenschalter 17 und lichtempfindlichen Sensoreinrichtungen 13–15 versehen, die ihm (in horizontaler Richtung) nahe liegt. Diese Sensoreinrichtungen weisen eine Lichtquelle 13 auf, in der ein weiterer Sensor integriert ist. 15 bezeichnet ein Lichtleitfaser-Bauteil, und 14 bezeichnet eine Linse. Mit einer Vorrichtung dieser Art ist es möglich, zu detektieren, ob ein Lichtstrahl, der von der Linse 14 ausgeht, reflektiert wird oder nicht.
16 bezeichnet zwei Stäbe, die falls notwendig verwendet werden, um Wafer weiter in die Kassette zu schieben, wenn sich der Kopf 18 zur Kassette hin bewegt.
Eine Steuereinheit wird schematisch bei 22 dargestellt. Die Signale, die von den Sensoreinrichtungen 13–15 und 17 ausgehen, werden der Steuereinheit zugeführt. Die Steuereinheit wird auch mit Signalen versorgt, die die Position des Kopfes 18 bezüglich des Bauteils 10 als auch die Höhe des Bauteils 10 bezüglich einer Bezugsebene betreffen. Auf der Grundlage dieser Signale wird die Bewegung des Kopfes 18 in einer Weise gesteuert, die nicht detaillierter dargestellt wird.
Sowohl die Grundplatte 4 als auch die Grundplatte 6 sind in jedem Fach mit einer Hauptöffnung 21 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser (zum Beispiel 2 mm) und einer Hilfsöffnung 20 mit verhältnismäßig großem Durchmesser (zum Beispiel 5 mm) versehen. Diese Öffnungen befinden sich immer an einer genau bestimmten, festen Position bezüglich der Positionsbestimmungsvorsprünge 5.
Die oben beschriebenen Vorrichtung arbeitet wie folgt.
Wenn der Kopf 18 mit einer Kassette versehen ist, möglichwerweise aus einem anderen Magazin oder auf andere Weise zwischen den Anpreßbalken 12 angeordnet, wobei die Kassette in einem Fach des Karussells angeordnet werden soll, wird der erste Teil der Bewegung des Kopfes 1 bezüglich des fraglichen Fachs auf der Grundlage einer Grundroutine ausgeführt, die in der Steuereinheit 22 gespeichert ist, was falls passend, manuell unterstützt wird. Dies führt zu einer ersten, sehr nahekommenden Bewegung des Kopfs bezüglich des Fachs. Diese Bewegung ist so gestattet, daß die Kassette, die später in Position gebracht werden soll, niemals zu wert, zu hoch oder zu niedrig in das Fach bewegt wird, was zu einer möglichen Beschädigung oder einem unerwünschten Kontakt führen könnte.
Nachdem er die erste Näherungsposition erreicht hat, wird der Kopf 18 zusammen mit den Armen 8 und 9 nach unten bewegt, bis der Schalter 17 entweder die Grundplatte 6 oder Grundplatte 4 erreicht. Als Ergebnis bewegt sich das Bauteil 17 nach oben und unterbricht in einer Weise, die nicht detaillierter gezeigt wird, einen Lichtstrahl, mit dem Ergebnis, daß ein Signal übertragen wird. Wenn das erste Signal empfangen wird, ist bekannt, wo sich der Kopf 18 bezüglich des fraglichen Fachs vertikal befindet, und dann wird eine feste Aufwärtsbewegung von zum Beispiel 15 mm zurückgelegt. Es ist dann notwendig, die horizontale Position des Kopfs 18 festzustellen, um eine genaue Positionierung der relevanten Kassette 3, die während der Eichung nicht vorhanden ist, in den Positionsbestimmungsvorsprüngen 5 zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wird in erster Linie von der Hilfsöffnung 20 Gebrauch gemacht.
Da die Genauigkeit des Kopfes während des Zusammenbaus/der Zerlegung oder andere Unregelmäßigkeiten niemals um mehr als annährend 2,5 mm abweichen werden, ist die Hilfsöffnung 20 mit einem Durchmesser von 5 mm gestaltet. Während der Abtastbewegung des Kopfes 18 wird der Lichtstrahl, der vom Sensor 13–15 ausgeht, die Umfangskante der Öffnung 20 in einem vorbestimmten Moment detektieren. Dann führt der Kopf eine Annäherungsbewegung aus, d.h. bewegt sich in verschiedene senkrechte Richtungen, um die Mitte der Öffnung 20 festzustellen. Nachdem diese Position festgestellt worden ist, kann sich der Kopf 18 vorwärts bewegen und trifft die kleinere Öffnung 21 (Durchmesser annähernd 2 mm). Es ist möglich, daß die Annäherungsbewegung wie bei der Öffnung 20 realisiert wird, um die Mitte der Öffnung 21 festzustellen. Dann wird die Position des Kopfes bezüglich des fraglichen Fachs festgelegt und anschließend kann, wenn der Kopf mit einer Kassette beladen worden ist, die Kassette genau angeordnet werden. In diesem Fall wird die Position immer auf der Grundlage der Öffnung mit kleinem Durchmesser, d.h. der Öffnung 21 geprüft. Die Größe dieser Öffnung kann kleiner als 2 mm, zum Beispiel 0,5 mm sein.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Sensoren ist es möglich, daß die Sensoren im Klemmechanismus für die Kassette angeordnet werden. Diese Sensoren werden aktiviert, wenn die Kassette in ihrer Gesamtheit durch die Anpreßbalken 12 gegriffen wird. Wenn irgendeine Unregelmäßigkeit auftritt, wird das Aufnehmen oder Absetzen einer Kassette unterbrochen und ein Alarmsignal gegeben.
Die Positionen, die durch den Kopf und insbesondere durch die dann angeordneten Sensoren registriert werden, werden im Speicher gespeichert. Dies bedeutet, daß eine vergleichsweise langsame, wenn auch automatische Suche nach der korrekten Position der Kassette in bezug auf das relevante Magazin nur im Fall einer Unterbrechung der verschiedenen Komponenten in bezug zueinander stattfinden wird. Dann wird eine solche Operation merklich schneller ausgeführt werden.
Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, wird zu verstehen sein, daß zahlreiche Varianten angewendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Anmeldung zu verlassen, wie er durch die Ansprüche definiert ist. Zum Beispiel ist es möglich, die Sensoreinrichtungen in irgendeiner anderen geeigneten Position anzuordnen, wie am Oberteil des Kopfes 18. Das Magazin wird an einer entsprechenden Stelle mit einer zusammenwirkenden Einrichtung versehen werden.

Claims

Lageraufbau mit einem Magazin (1), das mit Fächern versehen ist, die an unterschiedlichen Höhen zur Aufnahme von Kassetten (3) angeordnet sind, wobei jedes Fach eine Grundplatte (4, 6) aufweist, die mit einer Einrichtung (5) zum Festlegen der Position der Kassetten als auch einer Vorrichtung (2) zum Plazieren der Kassetten in den Fächern versehen ist, wobei die Vorrichtung höheneinstellbar und in der horizontalen Ebene positionierbar ist und mit einem Kopf (18) zum Greifen der Kassetten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (18) der Vorrichtung mit Sensoreinrichtungen (13–15; 17) zur Bestimmung der vertikalen Position in bezug auf das Magazin als auch dessen horizontaler Position versehen ist, wobei Bezugseinrichtungen (20, 21), die mit den Sensoreinrichtungen zum Zweck der Bestimmung der horizontalen Position zusammenarbeiten, in jedem der Fächer des Magazins angeordnet sind, wobei die Bezugseinrichtungen zur Bestimmung der horizontalen Position eine Hilfsbezugseinrichtung (20) zur groben horizontalen Ausrichtung und eine Hauptbezugseinrichtung (21) zur feinen horizontalen Ausrichtung aufweisen, die in einem festen Abstand in bezug zueinander angeordnet sind, wobei das Gebiet der Hilfsbezugseinrichtung, das durch die Sensoreinrichtungen (13–15) detektiert werden kann, zur genauen Plazierung einer Kassette im Fach der maximalen erwarteten Abweichung zwischen der Ist-Position des Kopfes und der Soll-Position des Kopf entspricht.
Lageraufbau nach Anspruch 1, in dem die Bezugseinrichtungen zur Bestimmung der horizontalen Position Bezugseinrichtungen aufweisen, die in einem festen, einheitlichen Abstand bezüglich der Positionsfestlegungseinrichtung auf der Grundplatte angeordnet sind.
Lageraufbau nach Anspruch 2, in dem die Hauptbezugseinrichtung (21) Öffnungen in der Grundplatte aufweist, wobei die Öffnungen einen Durchmesser von weniger als 2 mm aufweisen.
Lageraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Hilfsbezugseinrichtung (20) eine Öffnung in der Grundplatte aufweist, wobei die Öffnung einen Durchmesser von weniger als 7 mm aufweist.
Lageraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Sensoreinrichtungen (13–15) lichtempfindliche Sensoreinrichtungen aufweisen.
Lageraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Steuereinheit (22) zur Steuerung der Bewegung des Kopfes aufweist, der das Signal, das von den Sensoreinrichtungen ausgeht, zugeführt wird.
Lageraufbau nach Anspruch 6, in dem die Steuereinrichtung (22) dazu bestimmt ist, das Signal, das von den Sensoreinrichtungen empfangen wird, nachdem sie die Hilfsbezugseinrichtung getroffen hat, in einer solcher Weise zu verarbeiten, daß der Kopf, der die Sensoreinrichtungen aufweist, dann zu einer gewünschten Position bezüglich der Hauptbezugseinrichtung bewegt wird.
Lageraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Vorrichtung (2) eine Schwenkarm-Struktur aufweist, die am freien Ende mit dem Kopf (18) versehen ist.
Verfahren zum Anordnen einer Kassette (3) in einem Magazin (1), wobei das Magazin eine Anzahl von Fächern aufweist, die jeweils mit einer Grundplatte (4, 6) versehen sind, die eine Einrichtung (5) zum Festlegen der Position der Kassetten aufweist, wobei die Kassette durch eine Vorrichtung (2) umgesetzt wird, die mit einem Kopf zum Greifen der Kassetten versehen ist und höheneinstellbar ist und die in der in der horizontalen Ebene angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in ihrem Kopf mit Sensoreinrichtungen (13–15) zum Bestimmen der vertikalen Position bezüglich jedes der Fächer des Magazins als auch dessen horizontaler Position versehen ist und die Grundplatte mit einer Hilfsbezugseinrichtung (20) zur groben horizontalen Ausrichtung und einer Hauptbezugseinrichtung (21) zur feinen horizontalen Ausrichtung versehen ist, die in einem festen Abstand in bezug zueinander angeordnet sind, wobei die Vorrichtung in die Richtung des betroffenen Fachs bewegt wird, bis Sensoreinrichtungen die Hilfsbezugseinrichtung detektieren, gefolgt vom Bestimmen der Mitte der Hilfsbezugseinrichtung, Bewegen zu der Hauptbezugseinrichtung, Bestimmen der Mitte der Hauptbezugseinrichtung und Anordnen der Kassette.