JP2002514833A - プリアライナおよび平面教示ステーション - Google Patents
プリアライナおよび平面教示ステーションInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロボットアームエンドエフェクタのＺ軸とワークステーションあるいはカセットとの間のアライメントを自動的に達成できるようにすること。
【解決手段】 平面教示ステーション１４は、回路基板がロボットアーム２０によって位置決めされる平面を決定するため表面から光が反射される１つあるいは２つ以上の近接センサ４２，６２，７２を備えている。つぎに平面教示ステーション１４によって与えられたデータに基づいて公知の傾斜可能なロボットベースのＺ軸を変化させることによってあるいは他の方法によって自動的に調整される。回路基板あるいはエンドエフェクタ平面２２の調整は、エンドエフェクタのミスアライメントによって生じる回路基板に損傷を与えることなく回路基板が回路基板処理装置の種々のカセット１０およびワークステーション１２から取り除かれるとともに搬出可能となっている。
Description
【０００１】
本発明は半導体搬送分野および半導体処理分野においてアライメントを実施す
る装置および方法に関するものである。より詳しくは、本発明は搬送された回路
基板あるいはロボットアームのエンドエフェクタを、回路基板カセット、処理ス
テーションあるいは他の回路基板ワークステーションと位置合わせするための装
置および方法に関するものである。
る装置および方法に関するものである。より詳しくは、本発明は搬送された回路
基板あるいはロボットアームのエンドエフェクタを、回路基板カセット、処理ス
テーションあるいは他の回路基板ワークステーションと位置合わせするための装
置および方法に関するものである。
【０００２】
半導体ウェハおよびフラットパネルディスプレイの処理分野において、ロボッ
トアームは半導体ウェハ、フラットパネル、レチクルなどを含む回路基板を、さ
まざまな処理工程が行われる複数のカセットおよびワークステーションに、ある
いはこれら複数のカセットおよびワークステーションから移動させるのに使用さ
れている。回路基板が保持されているロボットエンドエフェクタおよびワークス
テーションあるいはカセットは、回路基板が損傷を受けることなく搬送されると
ともに適切に位置決めされ得るよう、互いに適切に位置決めされなければならな
い。
トアームは半導体ウェハ、フラットパネル、レチクルなどを含む回路基板を、さ
まざまな処理工程が行われる複数のカセットおよびワークステーションに、ある
いはこれら複数のカセットおよびワークステーションから移動させるのに使用さ
れている。回路基板が保持されているロボットエンドエフェクタおよびワークス
テーションあるいはカセットは、回路基板が損傷を受けることなく搬送されると
ともに適切に位置決めされ得るよう、互いに適切に位置決めされなければならな
い。
【０００３】 ロボットリンク機構の種々の異なるタイプのものが従来公知である。これらリ
ンク機構には、テレスコピック式アーム、回転可能なリンクアーム、および二等
辺三角形型リンク機構などが採用されている。複数のプーリ、ベルト、およびモ
ータは、互いについてロボットアームのリンクを動かすとともに、回路基板を把
持しかつ搬送するのに使用されるアームの端部に設けられたロボットエンドエフ
ェクタあるいはハンドを動かすのに一般に利用されている。使用中、ロボットア
ームは通常吸引によってエンドエフェクタでカセット内あるいはワークステーシ
ョンに位置する回路基板を取り上げるために伸張される。つぎにアームは収縮さ
れるとともに、別のカセットあるいはワークステーションの位置に回転される。
そして、回路基板を運ぶロボットアームは、回路基板が収容される別のカセット
あるいはワークステーションに進められる。
ンク機構には、テレスコピック式アーム、回転可能なリンクアーム、および二等
辺三角形型リンク機構などが採用されている。複数のプーリ、ベルト、およびモ
ータは、互いについてロボットアームのリンクを動かすとともに、回路基板を把
持しかつ搬送するのに使用されるアームの端部に設けられたロボットエンドエフ
ェクタあるいはハンドを動かすのに一般に利用されている。使用中、ロボットア
ームは通常吸引によってエンドエフェクタでカセット内あるいはワークステーシ
ョンに位置する回路基板を取り上げるために伸張される。つぎにアームは収縮さ
れるとともに、別のカセットあるいはワークステーションの位置に回転される。
そして、回路基板を運ぶロボットアームは、回路基板が収容される別のカセット
あるいはワークステーションに進められる。
【０００４】 プリアライニングとは、ロボットのエンドエフェクタ上の回路基板を位置決め
するとともにセンタリングすることによって回路基板の角度および線形ミスアラ
イメントの問題を処理する工程のことである。この問題はフラットパネルディス
プレイを処理するとき特に問題となっている。というのは、フラットパネルはし
ばしば、ある角度および線形ミスアライメントを有するカセットに存在している
からである。プリアライメント中、回路基板の平らな部分あるいは切欠きなどの
マークが予め定められた角度にセットされるとともに回路基板の中心がエンドエ
フェクタ上の所定位置に位置決めされるよう、回路基板は方向決めされるととも
にその中心位置が位置合わせされる。プリアライニングは、処理中、連続して処
理される回路基板がすべて同じ方向にマークを使って方向決めされるとともに中
心位置が位置決めされることを確実なものとするものである。プリアライニング
は一般に、CCDセンサのような光センサを有するチャック上に回路基板を置くと
ともに、ミスアライメントを検出するために回路基板を回転させるチャックを使
用することによって達成される。そしてチャックは、ロボットエンドエフェクタ
上の回路基板を心出しするとともに位置合わせするのに使用することができる。
また、ロボットエンドエフェクタのみをチャック上の回路基板を心出しするのに
使用することもできるし、ロボットとチャックとを組み合わせたものを使用する
こともできる。
するとともにセンタリングすることによって回路基板の角度および線形ミスアラ
イメントの問題を処理する工程のことである。この問題はフラットパネルディス
プレイを処理するとき特に問題となっている。というのは、フラットパネルはし
ばしば、ある角度および線形ミスアライメントを有するカセットに存在している
からである。プリアライメント中、回路基板の平らな部分あるいは切欠きなどの
マークが予め定められた角度にセットされるとともに回路基板の中心がエンドエ
フェクタ上の所定位置に位置決めされるよう、回路基板は方向決めされるととも
にその中心位置が位置合わせされる。プリアライニングは、処理中、連続して処
理される回路基板がすべて同じ方向にマークを使って方向決めされるとともに中
心位置が位置決めされることを確実なものとするものである。プリアライニング
は一般に、CCDセンサのような光センサを有するチャック上に回路基板を置くと
ともに、ミスアライメントを検出するために回路基板を回転させるチャックを使
用することによって達成される。そしてチャックは、ロボットエンドエフェクタ
上の回路基板を心出しするとともに位置合わせするのに使用することができる。
また、ロボットエンドエフェクタのみをチャック上の回路基板を心出しするのに
使用することもできるし、ロボットとチャックとを組み合わせたものを使用する
こともできる。
【０００５】 半導体ウェハおよびフラットパネルを含む回路基板の操作中に起こる別の問題
は、ロボットアームエンドエフェクタのＺ軸を回路基板が配置されているカセッ
トあるいはワークステーションの軸線と完全に平行とすることができないという
ことである。ロボットエンドエフェクタとカセットあるいはワークステーション
との相対的な傾斜は、ほんの数度とすることができる。しかしながらこのミスア
ライメントは、エンドエフェクタが回路基板に適切に接近するとともに回路基板
を取り上げ、かつカセットあるいはワークステーションにその回路基板を適切に
置くことから妨げている。
は、ロボットアームエンドエフェクタのＺ軸を回路基板が配置されているカセッ
トあるいはワークステーションの軸線と完全に平行とすることができないという
ことである。ロボットエンドエフェクタとカセットあるいはワークステーション
との相対的な傾斜は、ほんの数度とすることができる。しかしながらこのミスア
ライメントは、エンドエフェクタが回路基板に適切に接近するとともに回路基板
を取り上げ、かつカセットあるいはワークステーションにその回路基板を適切に
置くことから妨げている。
【０００６】 ロボットアームのＺ軸の調整はまた、回路基板の重量によりロボットアームを
わずかに下側に撓ませてしまうおそれのある大きな回路基板を搬送するときにも
有用である。調整可能なＺ軸プラットフォームは、回路基板をワークステーショ
ンあるいはカセットと位置合わせするために回路基板の重量を受けるロボットア
ームの撓みを補償するのに使用することができる。
わずかに下側に撓ませてしまうおそれのある大きな回路基板を搬送するときにも
有用である。調整可能なＺ軸プラットフォームは、回路基板をワークステーショ
ンあるいはカセットと位置合わせするために回路基板の重量を受けるロボットア
ームの撓みを補償するのに使用することができる。
【０００７】 このミスアライメントに順応する、一般的に傾斜可能なＺ軸を有するロボット
アームは、米国特許第 08/661,292 号明細書（1996年6月13日出願）、米国特許
第 08/788,898 号明細書（1997年1月23日出願）、米国特許第 08/889,907 号明
細書（1997年7月10日出願）、および米国特許第 号明細書（代理人明細書
番号 010063-025 ；1998年5月5日出願）に開示されている。これら各明細書がそ
の全体について参考として本明細書に組み込まれている。一般的に傾斜可能なＺ
軸ロボットは、ロボットがアライメントを達成することができるように傾斜可能
とされているが、必要とされる傾斜の角度は最初に決められなければならない。
アームは、米国特許第 08/661,292 号明細書（1996年6月13日出願）、米国特許
第 08/788,898 号明細書（1997年1月23日出願）、米国特許第 08/889,907 号明
細書（1997年7月10日出願）、および米国特許第 号明細書（代理人明細書
番号 010063-025 ；1998年5月5日出願）に開示されている。これら各明細書がそ
の全体について参考として本明細書に組み込まれている。一般的に傾斜可能なＺ
軸ロボットは、ロボットがアライメントを達成することができるように傾斜可能
とされているが、必要とされる傾斜の角度は最初に決められなければならない。
【０００８】 回路基板を処理する従来のロボットアームを使って、カセットおよびワークス
テーションの長手方向軸線は、手動計測によってロボットエンドエフェクタと位
置合わせされている。ロボットが何らかの理由で取り替えられたりあるいは動か
されたりするたびに、ロボットをワークステーションおよびカセットと手動で位
置合わせする工程にはかなりの時間が費やされる。しかしながら、もしワークス
テーションおよびカセットの検出された方向に対応するロボットアームのＺ軸を
自動的に変化させることができるとすれば、設置時間は大幅に削減することがで
きる。
テーションの長手方向軸線は、手動計測によってロボットエンドエフェクタと位
置合わせされている。ロボットが何らかの理由で取り替えられたりあるいは動か
されたりするたびに、ロボットをワークステーションおよびカセットと手動で位
置合わせする工程にはかなりの時間が費やされる。しかしながら、もしワークス
テーションおよびカセットの検出された方向に対応するロボットアームのＺ軸を
自動的に変化させることができるとすれば、設置時間は大幅に削減することがで
きる。
【０００９】
一般的に傾斜可能なＺ軸ロボットを使ってロボットアームを個々のワークステ
ーションあるいはカセットと位置合わせすることはできるが、アライメントを達
成するのに要求されるＺ軸の傾斜量を決定する便利な方法がない。したがって、
ロボットアームエンドエフェクタのＺ軸とワークステーションあるいはカセット
との間のアライメントを自動的に達成できるようにすることが望ましい。
ーションあるいはカセットと位置合わせすることはできるが、アライメントを達
成するのに要求されるＺ軸の傾斜量を決定する便利な方法がない。したがって、
ロボットアームエンドエフェクタのＺ軸とワークステーションあるいはカセット
との間のアライメントを自動的に達成できるようにすることが望ましい。
【００１０】
本発明は、回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを少なくとも一つのカセ
ットあるいはワークステーションと位置合わせするロボットアライメント装置お
よびアライメントステーションに関するものである。このアライメントステーシ
ョンは、回路基板がロボットのエンドエフェクタによって保持されている平面を
決定するためのセンサを備えている。
ットあるいはワークステーションと位置合わせするロボットアライメント装置お
よびアライメントステーションに関するものである。このアライメントステーシ
ョンは、回路基板がロボットのエンドエフェクタによって保持されている平面を
決定するためのセンサを備えている。
【００１１】 本発明の一実施形態によれば、回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを少
なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせさせるための
ロボットアライメント装置は、回路基板を搬送するためのエンドエフェクタを有
するロボットと、自身に対する前記エンドエフェクタあるいは前記エンドエフェ
クタ上に保持された回路基板の近接についての情報を感知する近接感知装置を有
するアライメントステーションとを備えている。前記エンドエフェクタは、前記
回路基板がエンドエフェクタ上に取り付けられたときに前記回路基板の平面と直
交するＺ軸を有している。前記近接感知装置によって与えられた前記情報に従っ
て前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整する手段ための手段が前記
ロボットエンドエフェクタと前記少なくとも１つのカセットあるいはワークステ
ーションとの間のアライメントを達成するために設けられている。
なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせさせるための
ロボットアライメント装置は、回路基板を搬送するためのエンドエフェクタを有
するロボットと、自身に対する前記エンドエフェクタあるいは前記エンドエフェ
クタ上に保持された回路基板の近接についての情報を感知する近接感知装置を有
するアライメントステーションとを備えている。前記エンドエフェクタは、前記
回路基板がエンドエフェクタ上に取り付けられたときに前記回路基板の平面と直
交するＺ軸を有している。前記近接感知装置によって与えられた前記情報に従っ
て前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整する手段ための手段が前記
ロボットエンドエフェクタと前記少なくとも１つのカセットあるいはワークステ
ーションとの間のアライメントを達成するために設けられている。
【００１２】 本発明の他の実施形態によれば、回路基板あるいはロボットアームエンドエフ
ェクタを前記回路基板が収容されるカセットあるいはワークステーションと位置
合わせするための調整を決定するアライメントステーションは、各センサと前記
回路基板あるいは前記エンドエフェクタ上の最も近い点との間の距離を示す信号
を出力するとともに、公知の面に配置された複数の近接センサを備えている。手
段は、前記回路基板あるいは前記エンドエフェクタを前記カセットあるいは前記
ワークステーションと位置合わせするために必要とされた修正動作の平面情報指
示を決定するために設けられている。前記平面情報は、前記複数の近接センサに
よる信号出力から決定されるとともに、ロボットがロボットエンドエフェクタの
Ｚ軸のアライメントに対してである。
ェクタを前記回路基板が収容されるカセットあるいはワークステーションと位置
合わせするための調整を決定するアライメントステーションは、各センサと前記
回路基板あるいは前記エンドエフェクタ上の最も近い点との間の距離を示す信号
を出力するとともに、公知の面に配置された複数の近接センサを備えている。手
段は、前記回路基板あるいは前記エンドエフェクタを前記カセットあるいは前記
ワークステーションと位置合わせするために必要とされた修正動作の平面情報指
示を決定するために設けられている。前記平面情報は、前記複数の近接センサに
よる信号出力から決定されるとともに、ロボットがロボットエンドエフェクタの
Ｚ軸のアライメントに対してである。
【００１３】 本発明の別の実施形態によれば、回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを
少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせする方法は
、回路基板をロボットのエンドエフェクタを有する平面教示ステーションに搬送
する段階と、前記平面教示ステーションの近接感知装置で前記回路基板の平面を
感知する段階と、前記少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと
適切に位置合わせされている前記回路基板の予め定められた平面を達成するため
に前記回路基板の感知された平面に従って前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸
の向きを調整する段階とを備えている。
少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせする方法は
、回路基板をロボットのエンドエフェクタを有する平面教示ステーションに搬送
する段階と、前記平面教示ステーションの近接感知装置で前記回路基板の平面を
感知する段階と、前記少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと
適切に位置合わせされている前記回路基板の予め定められた平面を達成するため
に前記回路基板の感知された平面に従って前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸
の向きを調整する段階とを備えている。
【００１４】 本発明のさらに別の実施形態によれば、回路基板搬送ロボットのエンドエフェ
クタを少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせさせ
るためのアライメント装置は、移動可能なロボットアームと、回路基板を搬送す
るために前記ロボットアームの端部に設けら、前記回路基板が自身に取り付けら
れているとき前記回路基板の平面に直交するＺ軸を有するエンドエフェクタと、
アライメント面に対して前記エンドエフェクタの近接を感知するために前記エン
ドエフェクタに設けられた近接感知装置と、前記ロボットエンドエフェクタと前
記少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションとの間のアライメント
を達成するため前記近接感知装置によって与えられた前記情報に基づいて前記ロ
ボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整する手段とを備えている。
クタを少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせさせ
るためのアライメント装置は、移動可能なロボットアームと、回路基板を搬送す
るために前記ロボットアームの端部に設けら、前記回路基板が自身に取り付けら
れているとき前記回路基板の平面に直交するＺ軸を有するエンドエフェクタと、
アライメント面に対して前記エンドエフェクタの近接を感知するために前記エン
ドエフェクタに設けられた近接感知装置と、前記ロボットエンドエフェクタと前
記少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションとの間のアライメント
を達成するため前記近接感知装置によって与えられた前記情報に基づいて前記ロ
ボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整する手段とを備えている。
【００１５】 本発明のさらに別の実施形態によれば、回路基板搬送ロボットのエンドエフェ
クタを少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせする
方法は、ロボットのエンドエフェクタあるいはエンドエフェクタに支持された回
路基板をアライメント面の方に移動させる段階と、１つあるいは２つ以上の近接
センサによって、前記エンドエフェクタあるいは前記回路基板と前記アライメン
ト面との間の平面における相違を感知する手段と、前記エンドエフェクタあるい
は前記回路基板を少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置
合わせするために前記平面における感知された相違に従って前記ロボットエンド
エフェクタのＺ軸の向きを調整する段階とを備えている。
クタを少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせする
方法は、ロボットのエンドエフェクタあるいはエンドエフェクタに支持された回
路基板をアライメント面の方に移動させる段階と、１つあるいは２つ以上の近接
センサによって、前記エンドエフェクタあるいは前記回路基板と前記アライメン
ト面との間の平面における相違を感知する手段と、前記エンドエフェクタあるい
は前記回路基板を少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと位置
合わせするために前記平面における感知された相違に従って前記ロボットエンド
エフェクタのＺ軸の向きを調整する段階とを備えている。
【００１６】 本発明のさらに別の実施形態によれば、ロボットアーム機構のエンドエフェク
タ上の回路基板をプリアライニングする方法は、少なくとも２つの近接センサを
有するエンドエフェクタを準備する段階と、前記回路基板の表面に実質的に平行
な方向に位置する回路基板の方に前記エンドエフェクタを移動させる段階と、複
数の近接センサのそれぞれに対して前記回路基板が感知距離内に達すると前記近
接センサのそれぞれが作動する段階と、前記近接センサによって与えられた情報
に基づいて前記回路基板の位置を算定する段階と、前記回路基板の前記算定され
た位置に基づいて前記エンドエフェクタ上の前記回路基板をプリアライニングす
る段階とを備えている。
タ上の回路基板をプリアライニングする方法は、少なくとも２つの近接センサを
有するエンドエフェクタを準備する段階と、前記回路基板の表面に実質的に平行
な方向に位置する回路基板の方に前記エンドエフェクタを移動させる段階と、複
数の近接センサのそれぞれに対して前記回路基板が感知距離内に達すると前記近
接センサのそれぞれが作動する段階と、前記近接センサによって与えられた情報
に基づいて前記回路基板の位置を算定する段階と、前記回路基板の前記算定され
た位置に基づいて前記エンドエフェクタ上の前記回路基板をプリアライニングす
る段階とを備えている。
【００１７】
本発明を添付した図面に図示した好ましい実施形態に基づいてより詳細に説明
する。
する。
【００１８】 本発明による回路基板処理装置は、１つあるいは２つ以上のカセット１０と、
１つあるいは２つ以上の回路基板処理ワークステーション１２と、平面教示ステ
ーション１４と、プリアライナステーション１６と、これらステーションとカセ
ットとの間で回路基板を移送するロボット２０とを備えている。図１に示すロボ
ット２０は２つのエンドエフェクタ２２を備えている。これらエンドエフェクタ
はそれぞれロボットアーム２４の両端部に配置され、かつ回路基板を把持したり
移動させたりすることができるものである。図２および図３に最もわかりやすく
示しているように、ロボットアーム２４は３本のリンク３０，３２，３４から構
成されている。ロボットアーム２４の最も先端に位置するリンク３４は、これら
エンドエフェクタ２２を支持するものである。このロボットアーム２４は、米国
特許第 5,064,340 号明細書（本明細書中に参考として組み込まれている）に開
示されたような、ベルトとプーリーとの組み合わせあるいはその他公知の駆動機
構によって駆動可能とされている。
１つあるいは２つ以上の回路基板処理ワークステーション１２と、平面教示ステ
ーション１４と、プリアライナステーション１６と、これらステーションとカセ
ットとの間で回路基板を移送するロボット２０とを備えている。図１に示すロボ
ット２０は２つのエンドエフェクタ２２を備えている。これらエンドエフェクタ
はそれぞれロボットアーム２４の両端部に配置され、かつ回路基板を把持したり
移動させたりすることができるものである。図２および図３に最もわかりやすく
示しているように、ロボットアーム２４は３本のリンク３０，３２，３４から構
成されている。ロボットアーム２４の最も先端に位置するリンク３４は、これら
エンドエフェクタ２２を支持するものである。このロボットアーム２４は、米国
特許第 5,064,340 号明細書（本明細書中に参考として組み込まれている）に開
示されたような、ベルトとプーリーとの組み合わせあるいはその他公知の駆動機
構によって駆動可能とされている。
【００１９】 回路基板をカセット１０に正確に置いたりカセット１０から正確に取り出した
り、あるいは回路基板を回路基板処理ワークステーション１２の１つに正確に置
いたり回路基板処理ワークステーション１２の１つから正確に取り出したりする
ために、ロボットエンドエフェクタ２２のＺ軸はこれらカセットあるいはワーク
ステーションの軸線と一直線に合わせられなければならない。回路基板がエンド
エフェクタ上に位置決めされている場合、ロボットエンドエフェクタのＺ軸は回
路基板の平面に対して垂直となっている。エンドエフェクタ２２のＺ軸は通常、
ロボットアーム２４がロボットのベース３６上で回転するロボット全体のＺ軸に
垂直である。しかしながら、エンドエフェクタ２２もまたロボット全体のＺ軸に
対してある角度を取ることができる。回路基板がワークステーションあるいはカ
セット内の好ましい位置にあるとき、これらワークステーション１２あるいはカ
セット１０のいずれか１つの軸線は、回路基板が置かれている平面に垂直な線と
して決められている。
り、あるいは回路基板を回路基板処理ワークステーション１２の１つに正確に置
いたり回路基板処理ワークステーション１２の１つから正確に取り出したりする
ために、ロボットエンドエフェクタ２２のＺ軸はこれらカセットあるいはワーク
ステーションの軸線と一直線に合わせられなければならない。回路基板がエンド
エフェクタ上に位置決めされている場合、ロボットエンドエフェクタのＺ軸は回
路基板の平面に対して垂直となっている。エンドエフェクタ２２のＺ軸は通常、
ロボットアーム２４がロボットのベース３６上で回転するロボット全体のＺ軸に
垂直である。しかしながら、エンドエフェクタ２２もまたロボット全体のＺ軸に
対してある角度を取ることができる。回路基板がワークステーションあるいはカ
セット内の好ましい位置にあるとき、これらワークステーション１２あるいはカ
セット１０のいずれか１つの軸線は、回路基板が置かれている平面に垂直な線と
して決められている。
【００２０】 エンドエフェクタのＺ軸とカセット１０・ワークステーション１２の軸線との
アライメントは、回路基板に損傷を与えないために必要である。もし回路基板を
移送するロボットエンドエフェクタにミスアライメントが生じている場合には、
回路基板がカセットあるいはワークステーションの壁といった障害物と接触する
おそれがある。さらに、エンドエフェクタが位置合わせされていない場合、エン
ドエフェクタが回路基板をつかもうとするときに回路基板のエッジにあたり、回
路基板がエンドエフェクタ２２によって傷つけられてしまうおそれがある。
アライメントは、回路基板に損傷を与えないために必要である。もし回路基板を
移送するロボットエンドエフェクタにミスアライメントが生じている場合には、
回路基板がカセットあるいはワークステーションの壁といった障害物と接触する
おそれがある。さらに、エンドエフェクタが位置合わせされていない場合、エン
ドエフェクタが回路基板をつかもうとするときに回路基板のエッジにあたり、回
路基板がエンドエフェクタ２２によって傷つけられてしまうおそれがある。
【００２１】 ロボットエンドエフェクタのＺ軸とカセット１０・ワークステーション１２の
軸線とのミスアライメントによるこれら問題点を解決するため、本発明は平面教
示ステーション１４を備えている。この平面教示ステーションは、エンドエフェ
クタ２２上に回路基板の平面を見出すとともに、ロボットのＺ軸の調整に使用す
る回路基板およびエンドエフェクタの平面についての情報をロボット制御器に伝
えるためのものである。ロボット２０は一般に、ロボットのＺ軸を平面教示ステ
ーションからの情報に従ってロボット制御器により調整することができる傾斜可
能なプラットフォームあるいはベース３６に取り付けられている。ロボットのＺ
軸の調整は、エンドエフェクタのＺ軸がカセット１０の軸線およびワークステー
ション１２の軸線と一致するようになされる。一般に傾斜可能なＺ軸線プラット
フォーム３６は、公知の方法により少なくとも２方向にロボット２０のＺ軸線を
傾けることができるものである。
軸線とのミスアライメントによるこれら問題点を解決するため、本発明は平面教
示ステーション１４を備えている。この平面教示ステーションは、エンドエフェ
クタ２２上に回路基板の平面を見出すとともに、ロボットのＺ軸の調整に使用す
る回路基板およびエンドエフェクタの平面についての情報をロボット制御器に伝
えるためのものである。ロボット２０は一般に、ロボットのＺ軸を平面教示ステ
ーションからの情報に従ってロボット制御器により調整することができる傾斜可
能なプラットフォームあるいはベース３６に取り付けられている。ロボットのＺ
軸の調整は、エンドエフェクタのＺ軸がカセット１０の軸線およびワークステー
ション１２の軸線と一致するようになされる。一般に傾斜可能なＺ軸線プラット
フォーム３６は、公知の方法により少なくとも２方向にロボット２０のＺ軸線を
傾けることができるものである。
【００２２】 平面教示ステーション１４は、カセット１０およびワークステーション１２の
設置基準面とロボット２０の設置基準面とにできるだけ平行に、またカセットお
よびワークステーションと予め定められた角度で配置されているベース４０を備
えている。ワークステーション１２、カセット１０、および／またはロボット２
０に対する平面教示ステーション１４のベース４０のアライメントは、教示ステ
ーション、ロボット、ワークステーション、およびカセットをすべて同一平面の
テーブル上あるいは他の基準平面に固定することによって達成可能である。
設置基準面とロボット２０の設置基準面とにできるだけ平行に、またカセットお
よびワークステーションと予め定められた角度で配置されているベース４０を備
えている。ワークステーション１２、カセット１０、および／またはロボット２
０に対する平面教示ステーション１４のベース４０のアライメントは、教示ステ
ーション、ロボット、ワークステーション、およびカセットをすべて同一平面の
テーブル上あるいは他の基準平面に固定することによって達成可能である。
【００２３】 本発明の一実施形態による平面教示ステーション１４には３つの近接センサ４
２が設けられている。これら近接センサはベース４０上に互いに離間して配置さ
れている。簡素化するため、これらセンサ４２は好適に正三角形配置で設けられ
ていることが望ましい。各近接センサ４２は光源と光検出器とを備えている。こ
の実施形態において近接センサからの光は、反射面が近接センサからある所定距
離内に位置する場合に表面で反射されるとともに光検出器によって検出されてい
る。近接センサは、物体がセンサに対して予め定められた距離内に接近した場合
に、反射された光を検出することによって決定することができるオンオフ装置で
ある。教示ステーション１４はエンドエフェクタに配置された回路基板の教示平
面として説明しているが、教示ステーションはまた、回路基板をピックアップす
る前にエンドエフェクタのみの平面を決定することもできるものでもある。
２が設けられている。これら近接センサはベース４０上に互いに離間して配置さ
れている。簡素化するため、これらセンサ４２は好適に正三角形配置で設けられ
ていることが望ましい。各近接センサ４２は光源と光検出器とを備えている。こ
の実施形態において近接センサからの光は、反射面が近接センサからある所定距
離内に位置する場合に表面で反射されるとともに光検出器によって検出されてい
る。近接センサは、物体がセンサに対して予め定められた距離内に接近した場合
に、反射された光を検出することによって決定することができるオンオフ装置で
ある。教示ステーション１４はエンドエフェクタに配置された回路基板の教示平
面として説明しているが、教示ステーションはまた、回路基板をピックアップす
る前にエンドエフェクタのみの平面を決定することもできるものでもある。
【００２４】 平面教示ステーションのこの実施形態における動作において、回路基板Ｓはロ
ボットエンドエフェクタによって取り上げられたりあるいは把持されるとともに
、平面教示ステーション１４の上方位置に移動させられる。回路基板Ｓがロボッ
トによって位置決めされて、この回路基板の部分が各近接センサの上に位置する
ようになる。つぎに回路基板Ｓはロボットによって教示ステーション１４の方向
に下降される。回路基板Ｓは通常、エンドエフェクタのＺ軸線に平行な方向にロ
ボットによって下げられる。回路基板が通常下方に位置する教示ステーションの
ベース４０に接近すると、回路基板Ｓの下面に平面教示ステーション１４の３つ
の近接センサ４２の光が反射する。回路基板Ｓが平面教示ステーション１４に接
近していくと、各センサ４２は回路基板の隣接する部分がセンサに対してある近
接に達していることを認識する。各センサ４２はセンサに対する回路基板の隣接
部分の近接の信号標本をロボット制御器に送る。ロボット２０は、近接センサ４
２の３つすべてが回路基板の隣接部分の近接を記録あるいは検出するまで、回路
基板ＳをエンドエフェクタのＺ軸線に実質的に平行な方向下側に移動し続ける。
３つのセンサから受け取った信号は、回路基板Ｓが配置されている平面の決定を
可能とするものである。回路基板Ｓを最初に検出するセンサ４２が回路基板に最
も近い位置にあると認識され、また回路基板Ｓの近接を最後に検出するセンサが
回路基板から最も遠い位置にあると認識されるのである。
ボットエンドエフェクタによって取り上げられたりあるいは把持されるとともに
、平面教示ステーション１４の上方位置に移動させられる。回路基板Ｓがロボッ
トによって位置決めされて、この回路基板の部分が各近接センサの上に位置する
ようになる。つぎに回路基板Ｓはロボットによって教示ステーション１４の方向
に下降される。回路基板Ｓは通常、エンドエフェクタのＺ軸線に平行な方向にロ
ボットによって下げられる。回路基板が通常下方に位置する教示ステーションの
ベース４０に接近すると、回路基板Ｓの下面に平面教示ステーション１４の３つ
の近接センサ４２の光が反射する。回路基板Ｓが平面教示ステーション１４に接
近していくと、各センサ４２は回路基板の隣接する部分がセンサに対してある近
接に達していることを認識する。各センサ４２はセンサに対する回路基板の隣接
部分の近接の信号標本をロボット制御器に送る。ロボット２０は、近接センサ４
２の３つすべてが回路基板の隣接部分の近接を記録あるいは検出するまで、回路
基板ＳをエンドエフェクタのＺ軸線に実質的に平行な方向下側に移動し続ける。
３つのセンサから受け取った信号は、回路基板Ｓが配置されている平面の決定を
可能とするものである。回路基板Ｓを最初に検出するセンサ４２が回路基板に最
も近い位置にあると認識され、また回路基板Ｓの近接を最後に検出するセンサが
回路基板から最も遠い位置にあると認識されるのである。
【００２５】 回路基板Ｓが位置決めされている平面の決定は、平面教示ステーション１４自
身あるいはこの平面教示ステーションに連結された別のロボット制御器によって
行うことができる。平面教示ステーション１４の動作は回路基板Ｓ上の３点の近
接を感知するものであるとして説明してきたが、ロボットのアライメントは同様
に、エンドエフェクタ２２あるいはロボットアーム２４上の３点の近接を感知す
ることによっても行うことができる。さらに、４つ以上の近接センサ４２を使用
することもできる。本発明に使用した光近接センサの一例としては、Minneapoli
s，MNにあるHoneywell，Inc．が販売している光近接センサがある。
身あるいはこの平面教示ステーションに連結された別のロボット制御器によって
行うことができる。平面教示ステーション１４の動作は回路基板Ｓ上の３点の近
接を感知するものであるとして説明してきたが、ロボットのアライメントは同様
に、エンドエフェクタ２２あるいはロボットアーム２４上の３点の近接を感知す
ることによっても行うことができる。さらに、４つ以上の近接センサ４２を使用
することもできる。本発明に使用した光近接センサの一例としては、Minneapoli
s，MNにあるHoneywell，Inc．が販売している光近接センサがある。
【００２６】 上述した３つの近接センサ４２の場所に他の種類および他の形状のセンサを使
用することもできる。たとえば、平面CCDセンサを光源と組み合わせて使用する
ことができる。光源からの光は回路基板あるいはエンドエフェクタで反射される
とともに、その反射された光がCCDセンサによって検出される。これら回路基板
あるいはエンドエフェクタの傾斜はCCDセンサで検出された反射光の位置によっ
て決定される。たとえば、もし平面CCDセンサに位置決めされた光源からの光が
光源に直接反射されるなら、回路基板あるいはエンドエフェクタの面はCCDセン
サの面と実質的に平行であると決定することができる。
用することもできる。たとえば、平面CCDセンサを光源と組み合わせて使用する
ことができる。光源からの光は回路基板あるいはエンドエフェクタで反射される
とともに、その反射された光がCCDセンサによって検出される。これら回路基板
あるいはエンドエフェクタの傾斜はCCDセンサで検出された反射光の位置によっ
て決定される。たとえば、もし平面CCDセンサに位置決めされた光源からの光が
光源に直接反射されるなら、回路基板あるいはエンドエフェクタの面はCCDセン
サの面と実質的に平行であると決定することができる。
【００２７】 平面教示ステーション１４に使用する光センサの他の例としては、２つの直線
（linear）CCDセンサ、１つの直線CCDセンサと１つあるいは２つ以上の近接セン
サとを組み合わせたもの、あるいは１つの回転式近接センサを備えるものが挙げ
られる。また、機械式接触近接センサ、レーザ近接センサ、あるいは誘導式近接
センサを使用することもできる。
（linear）CCDセンサ、１つの直線CCDセンサと１つあるいは２つ以上の近接セン
サとを組み合わせたもの、あるいは１つの回転式近接センサを備えるものが挙げ
られる。また、機械式接触近接センサ、レーザ近接センサ、あるいは誘導式近接
センサを使用することもできる。
【００２８】 ベース４０に近接センサ４２を取り付けるとともに平面を決定するために回路
基板あるいはエンドエフェクタをベースの方向に移動させる代わりに、センサを
ロボットのエンドエフェクタ２２に取り付けることができる。図６はエンドエフ
ェクタの上面あるいは下面に取り付けられた３つの近接センサ７２ａ，７２ｂ，
７２ｃを有するエンドエフェクタ７０を備えた平面教示装置の他の実施形態を示
している。図６のエンドエフェクタ７０は、アライメント面７４と協動し平面教
示ステーションとして作動するものである。作動中、近接センサ７２ａ，７２ｂ
，７２ｃを有するエンドエフェクタ７０の上面あるいは下面が単純な平面形状を
有するアライメント面７４の方（Ｚ軸方向）に移動させられ、エンドエフェクタ
の面が教示ステーションの平面形状を有したアライメント面７４に対してある近
接範囲内に入ると、これら近接センサはそれぞれ独立して表示する。エンドエフ
ェクタ７０の平面は、近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃによって与えられた情
報に基づいて修正され得る。もし、これら近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃが
エンドエフェクタ７０の下面に取り付けられているとすれば、エンドエフェクタ
の平面はエンドエフェクタを平面７４の方に下げることによって測定することが
できる。平面はエンドエフェクタ７０上に支持された回路基板Ｓのあるなしにか
かわらず決定することができる。この実施形態によるエンドエフェクタ７０上の
近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、平面あるいは直線光センサ、CCDセンサ
、あるいは接触センサなどのような異なる形態のものとすることができる。
基板あるいはエンドエフェクタをベースの方向に移動させる代わりに、センサを
ロボットのエンドエフェクタ２２に取り付けることができる。図６はエンドエフ
ェクタの上面あるいは下面に取り付けられた３つの近接センサ７２ａ，７２ｂ，
７２ｃを有するエンドエフェクタ７０を備えた平面教示装置の他の実施形態を示
している。図６のエンドエフェクタ７０は、アライメント面７４と協動し平面教
示ステーションとして作動するものである。作動中、近接センサ７２ａ，７２ｂ
，７２ｃを有するエンドエフェクタ７０の上面あるいは下面が単純な平面形状を
有するアライメント面７４の方（Ｚ軸方向）に移動させられ、エンドエフェクタ
の面が教示ステーションの平面形状を有したアライメント面７４に対してある近
接範囲内に入ると、これら近接センサはそれぞれ独立して表示する。エンドエフ
ェクタ７０の平面は、近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃによって与えられた情
報に基づいて修正され得る。もし、これら近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃが
エンドエフェクタ７０の下面に取り付けられているとすれば、エンドエフェクタ
の平面はエンドエフェクタを平面７４の方に下げることによって測定することが
できる。平面はエンドエフェクタ７０上に支持された回路基板Ｓのあるなしにか
かわらず決定することができる。この実施形態によるエンドエフェクタ７０上の
近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、平面あるいは直線光センサ、CCDセンサ
、あるいは接触センサなどのような異なる形態のものとすることができる。
【００２９】 また、上面に近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃを有するエンドエフェクタ７
０は、エンドエフェクタ上の回路基板の位置合わせを行うプリアライナ型として
使用することもできる。特に、エンドエフェクタ７０は回路基盤の表面に実質的
に平行な方向（Ｘ方向）から接近するので、回路基板が各センサに対して感知距
離に達したときに、各近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃは異なった時点で作動
させられる。エンドエフェクタ７０が回路基板の下方に移動すると、近接センサ
７２ａ，７２ｂ，７２ｃが順次作動させられ、その結果はロボットの制御器で回
路基板の位置をある許容誤差内で算定するのに使用される。つづいてこの動的位
置の決定はエンドエフェクタ上の回路基板のプリアライニングに使用される。
０は、エンドエフェクタ上の回路基板の位置合わせを行うプリアライナ型として
使用することもできる。特に、エンドエフェクタ７０は回路基盤の表面に実質的
に平行な方向（Ｘ方向）から接近するので、回路基板が各センサに対して感知距
離に達したときに、各近接センサ７２ａ，７２ｂ，７２ｃは異なった時点で作動
させられる。エンドエフェクタ７０が回路基板の下方に移動すると、近接センサ
７２ａ，７２ｂ，７２ｃが順次作動させられ、その結果はロボットの制御器で回
路基板の位置をある許容誤差内で算定するのに使用される。つづいてこの動的位
置の決定はエンドエフェクタ上の回路基板のプリアライニングに使用される。
【００３０】 本発明の別の実施形態によれば、エンドエフェクタ７０はエンドエフェクタの
両面に近接センサを設けることができる。たとえば、３つのセンサを各面に設け
て、合計６つのセンサを設けることができる。この実施形態は、アライメント面
あるいは基準面の設置によって決まるエンドエフェクタの両面とのアライメント
を可能にするという有利な点を有している。さらに、回路基板に対するエンドエ
フェクタの接近をエンドエフェクタの上方でも下方でも感知することによってエ
ンドエフェクタがワークステーションあるいはカセットのスロット内側に位置決
めされている場合、エンドエフェクタの両面に配置されたセンサは回路基板を保
護するのに使用できる。
両面に近接センサを設けることができる。たとえば、３つのセンサを各面に設け
て、合計６つのセンサを設けることができる。この実施形態は、アライメント面
あるいは基準面の設置によって決まるエンドエフェクタの両面とのアライメント
を可能にするという有利な点を有している。さらに、回路基板に対するエンドエ
フェクタの接近をエンドエフェクタの上方でも下方でも感知することによってエ
ンドエフェクタがワークステーションあるいはカセットのスロット内側に位置決
めされている場合、エンドエフェクタの両面に配置されたセンサは回路基板を保
護するのに使用できる。
【００３１】 回路基板Ｓの平面が平面教示ステーション１４、あるいは平面教示ステーショ
ンと制御器とを組み合わせたものによって一旦決定されると、回路基板の平面は
ワークステーション１２あるいはカセット１０に対して回路基板の送り出しのた
めに予め決められた平面を形成するよう調整される。回路基板およびエンドエフ
ェクタの方向決めの調整は、一般に傾斜可能なＺ軸プラットフォーム、ユニバー
サルリスト、さらなる自由度を有するロボットアーム、あるいはこれらの装置を
組み合わせたものの使用を含む種々の異なる方法で達成することができる。たと
えば調整は、ワークステーション１２およびカセット１０の軸線とエンドエフェ
クタのＺ軸とを位置合わせするため、ロボットベース３６のＺ軸の方向を変える
ことによって一般に傾斜可能なプラットフォームで達成することができる。回路
基板Ｓおよびエンドエフェクタ２２のアライメントは、単一ステップでもＺ軸ア
ライメントのより正確な精度を達成するため近接感知動作を繰り返し行う多重ス
テップでも達成することができる。
ンと制御器とを組み合わせたものによって一旦決定されると、回路基板の平面は
ワークステーション１２あるいはカセット１０に対して回路基板の送り出しのた
めに予め決められた平面を形成するよう調整される。回路基板およびエンドエフ
ェクタの方向決めの調整は、一般に傾斜可能なＺ軸プラットフォーム、ユニバー
サルリスト、さらなる自由度を有するロボットアーム、あるいはこれらの装置を
組み合わせたものの使用を含む種々の異なる方法で達成することができる。たと
えば調整は、ワークステーション１２およびカセット１０の軸線とエンドエフェ
クタのＺ軸とを位置合わせするため、ロボットベース３６のＺ軸の方向を変える
ことによって一般に傾斜可能なプラットフォームで達成することができる。回路
基板Ｓおよびエンドエフェクタ２２のアライメントは、単一ステップでもＺ軸ア
ライメントのより正確な精度を達成するため近接感知動作を繰り返し行う多重ス
テップでも達成することができる。
【００３２】 平面教示ステーション１４の使用に代わるものとして、プリアライナステーシ
ョン１６が回路基板ＳのプリアライニングおよびロボットのＺ軸のアライメント
に対する回路基板あるいはエンドエフェクタ２２の平面を決定するのに使用する
ことができる。図３はロボット２０によるプリアライナステーション１６での回
路基板Ｓの位置決めの状態を示している。プリアライナ１６は、ロボットエンド
エフェクタ２２上で回路基板Ｓの回転位置および直線位置を調整することができ
るとともに、回路基板あるいはエンドエフェクタのＺ軸のアライメントに対する
回路基板の平面を決定することができる。図１ないし図３はプリアライナ１６お
よび平面教示ステーション１４の両方を備える回路基板処理装置を示しているが
、プリアライナが平面教示ステーションとして作動するときには、平面教示ステ
ーションは省略することができる。
ョン１６が回路基板ＳのプリアライニングおよびロボットのＺ軸のアライメント
に対する回路基板あるいはエンドエフェクタ２２の平面を決定するのに使用する
ことができる。図３はロボット２０によるプリアライナステーション１６での回
路基板Ｓの位置決めの状態を示している。プリアライナ１６は、ロボットエンド
エフェクタ２２上で回路基板Ｓの回転位置および直線位置を調整することができ
るとともに、回路基板あるいはエンドエフェクタのＺ軸のアライメントに対する
回路基板の平面を決定することができる。図１ないし図３はプリアライナ１６お
よび平面教示ステーション１４の両方を備える回路基板処理装置を示しているが
、プリアライナが平面教示ステーションとして作動するときには、平面教示ステ
ーションは省略することができる。
【００３３】 プリアライニングとは回路基板の位置決め工程およびセンタリング工程のこと
であり、これらにより回路基板のマークＭが所定角度でセットされるとともに回
路基板の中心ＣWが所定の位置にセットされる。図４に示すように、プリアライ
ナ１６は、本体５０と、回転可能なチャック５２と、ライトハウス５４とを備え
ている。プリアライナ１６はまた、再アライメントのためにチャック５２から回
路基板を持ち上げるリフティングピンを備えることもできる。さらに、ロボット
のエンドエフェクタ２２は、再アライメント中のピンの代わりにチャック５２か
ら回路基板を持ち上げるのにも使用できる。
であり、これらにより回路基板のマークＭが所定角度でセットされるとともに回
路基板の中心ＣWが所定の位置にセットされる。図４に示すように、プリアライ
ナ１６は、本体５０と、回転可能なチャック５２と、ライトハウス５４とを備え
ている。プリアライナ１６はまた、再アライメントのためにチャック５２から回
路基板を持ち上げるリフティングピンを備えることもできる。さらに、ロボット
のエンドエフェクタ２２は、再アライメント中のピンの代わりにチャック５２か
ら回路基板を持ち上げるのにも使用できる。
【００３４】 ライトハウス５４は、回路基板Ｓの一側に位置決めされた光源５６と、回路基
板の他側に位置決めされた直線CCDセンサなどの光センサ５８とが設けられてい
るものである。回路基板Ｓはロボット２０によってチャック５２上に載置される
とともに、チャックは回路基板を回転させる。光源５６と光センサ５８との間に
配置された回路基板Ｓの部位は影を作る。チャック５２による回路基板Ｓの回転
運動中、光センサ５８は回路基板が作る影の長さに比例する信号を作り出す。制
御器は光センサ５８からのデータを一定間隔で修正するとともに、この情報に基
づいて移動長さＤ、移動角度θ、およびフラット角度αを決定するものである。
移動長さＤはウェハの幾何学的中心ＣWとチャック中心ＣCとの間の距離である。
移動角度θは、ウェハの幾何学的中心ＣWとチャック中心ＣCとを結ぶ線と、エン
ドエフェクタ２２の長手方向軸線との間の角度である。フラット角度αは、エン
ドエフェクタ２２の長手方向軸線と、回路基板のマークＭあるいはフラット面と
チャック中心ＣCとを結ぶ線との間の角度である。プリアライナ１６は、単一ス
テップ方式あるいは多重ステップ方式でエンドエフェクタ２２上の回路基板のセ
ンタリングができるとともに位置合わせを行うことができるものである。
板の他側に位置決めされた直線CCDセンサなどの光センサ５８とが設けられてい
るものである。回路基板Ｓはロボット２０によってチャック５２上に載置される
とともに、チャックは回路基板を回転させる。光源５６と光センサ５８との間に
配置された回路基板Ｓの部位は影を作る。チャック５２による回路基板Ｓの回転
運動中、光センサ５８は回路基板が作る影の長さに比例する信号を作り出す。制
御器は光センサ５８からのデータを一定間隔で修正するとともに、この情報に基
づいて移動長さＤ、移動角度θ、およびフラット角度αを決定するものである。
移動長さＤはウェハの幾何学的中心ＣWとチャック中心ＣCとの間の距離である。
移動角度θは、ウェハの幾何学的中心ＣWとチャック中心ＣCとを結ぶ線と、エン
ドエフェクタ２２の長手方向軸線との間の角度である。フラット角度αは、エン
ドエフェクタ２２の長手方向軸線と、回路基板のマークＭあるいはフラット面と
チャック中心ＣCとを結ぶ線との間の角度である。プリアライナ１６は、単一ス
テップ方式あるいは多重ステップ方式でエンドエフェクタ２２上の回路基板のセ
ンタリングができるとともに位置合わせを行うことができるものである。
【００３５】 本発明によるプリアライナステーション１６には、プリアライナが平面教示ス
テーションとしても機能することができるよう３つの近接センサ６２が設けられ
ている。これら近接センサ６２は、図２に示す平面教示ステーション１４の近接
センサ４２と同じように配置されているとともに作動するものである。動作中、
回路基板Ｓはロボットのエンドエフェクタ２２によって取り上げられるか把持さ
れ、かつプリアライナ１６に移される。プリアライナ１６では、回路基板のエッ
ジが光源５６と光センサ５８との間に位置決めされている。つぎに回路基板Ｓは
エンドエフェクタ２２によってベース５０上に配置された近接センサ６２に向か
って下側方向に移動される。回路基板Ｓの接近する部位がセンサの予め決められ
た近接範囲内に来ると、近接センサ６２は信号を発する。これら近接センサ６２
からの情報は、回路基板Ｓの平面を決定するのに利用されるとともに、ロボット
のＺ軸を傾けることによって所望の回路基板平面に回路基板平面を調整するのに
利用される。
テーションとしても機能することができるよう３つの近接センサ６２が設けられ
ている。これら近接センサ６２は、図２に示す平面教示ステーション１４の近接
センサ４２と同じように配置されているとともに作動するものである。動作中、
回路基板Ｓはロボットのエンドエフェクタ２２によって取り上げられるか把持さ
れ、かつプリアライナ１６に移される。プリアライナ１６では、回路基板のエッ
ジが光源５６と光センサ５８との間に位置決めされている。つぎに回路基板Ｓは
エンドエフェクタ２２によってベース５０上に配置された近接センサ６２に向か
って下側方向に移動される。回路基板Ｓの接近する部位がセンサの予め決められ
た近接範囲内に来ると、近接センサ６２は信号を発する。これら近接センサ６２
からの情報は、回路基板Ｓの平面を決定するのに利用されるとともに、ロボット
のＺ軸を傾けることによって所望の回路基板平面に回路基板平面を調整するのに
利用される。
【００３６】 プリアライナステーション１６は、回路基板およびエンドエフェクタの平面が
ロボットエンドエフェクタのＺ軸の調整によって調整される前後で、回路基板の
プリアライメント実施することができる。本発明の平面教示工程はプリアライナ
と結びつけて図示しているが、平面教示ステーションはまた、カセットあるいは
ワークステーションなどの回路基板処理装置の他のステーションとも結びつける
ことができることにも留意しなければならない。
ロボットエンドエフェクタのＺ軸の調整によって調整される前後で、回路基板の
プリアライメント実施することができる。本発明の平面教示工程はプリアライナ
と結びつけて図示しているが、平面教示ステーションはまた、カセットあるいは
ワークステーションなどの回路基板処理装置の他のステーションとも結びつける
ことができることにも留意しなければならない。
【００３７】 本発明の一実施形態によれば、カセット１０およびワークステーション１２は
すべて互いに大まかに位置合わせされるとともに、平面教示ステーションはワー
クステーションおよびカセットの軸線とロボットエンドエフェクタのＺ軸との位
置合わせのために使用されている。たとえば定期整備などでロボットが取り替え
られたりあるいは移動させられたりする毎に、ロボットエンドエフェクタのＺ軸
は平面教示ステーションを使ってプリアライメントされる。さらに、もしロボッ
トアームが回路基板の重量によって撓んでしまうようなときには、回路基板がエ
ンドエフェクタによって取り上げられた後に、エンドエフェクタの平面が平面教
示ステーションによって決定されるようにしなければならない。
すべて互いに大まかに位置合わせされるとともに、平面教示ステーションはワー
クステーションおよびカセットの軸線とロボットエンドエフェクタのＺ軸との位
置合わせのために使用されている。たとえば定期整備などでロボットが取り替え
られたりあるいは移動させられたりする毎に、ロボットエンドエフェクタのＺ軸
は平面教示ステーションを使ってプリアライメントされる。さらに、もしロボッ
トアームが回路基板の重量によって撓んでしまうようなときには、回路基板がエ
ンドエフェクタによって取り上げられた後に、エンドエフェクタの平面が平面教
示ステーションによって決定されるようにしなければならない。
【００３８】 本発明ではダブルエンドエフェクタ２２を有する３つのリンクによるロボット
アーム２４を採用しているが、その他数多くのロボットおよびエンドエフェクタ
形状のものを本発明から逸脱することなく採用することができる。たとえば、ロ
ボットアーム２４は異なる本数のリンクを備えることもできるし、平行四辺形の
リンク機構のようなすべてが互いに異なる構成を有するようにすることもできる
。さらに、ロボット２０はシングルエンドエフェクタ２２あるいは多重エンドエ
フェクタを有するようにすることができるとともに、多重エンドエフェクタは互
いについて静止させることもできるし移動させることもできるものである。
アーム２４を採用しているが、その他数多くのロボットおよびエンドエフェクタ
形状のものを本発明から逸脱することなく採用することができる。たとえば、ロ
ボットアーム２４は異なる本数のリンクを備えることもできるし、平行四辺形の
リンク機構のようなすべてが互いに異なる構成を有するようにすることもできる
。さらに、ロボット２０はシングルエンドエフェクタ２２あるいは多重エンドエ
フェクタを有するようにすることができるとともに、多重エンドエフェクタは互
いについて静止させることもできるし移動させることもできるものである。
【００３９】 作動中、平面教示ステーション１４あるいはプリアライナ１６は、近接感知装
置を使って回路基板またはエンドエフェクタの平面を決定している。この近接感
知装置は、３つあるいは４つ以上の近接センサ４２，６２、複数の直線あるいは
平面CCDセンサ、または複数の他の近接センサを備えることができるものである
。つぎに回路基板あるいはエンドエフェクタの平面は、一般に傾斜可能なＺ軸プ
ラットフォーム３６でロボット２０のＺ軸を変えることによって、あるいはプリ
アライナで集められたデータに基づく他の方法によって自動的に調整される。ア
ライメントを与えるのに必要とされた修正値が平面教示ステーションによって与
えられた情報から算定可能である限りは、回路基板あるいはエンドエフェクタの
平面を算定する独自のステップは必要とされない。
置を使って回路基板またはエンドエフェクタの平面を決定している。この近接感
知装置は、３つあるいは４つ以上の近接センサ４２，６２、複数の直線あるいは
平面CCDセンサ、または複数の他の近接センサを備えることができるものである
。つぎに回路基板あるいはエンドエフェクタの平面は、一般に傾斜可能なＺ軸プ
ラットフォーム３６でロボット２０のＺ軸を変えることによって、あるいはプリ
アライナで集められたデータに基づく他の方法によって自動的に調整される。ア
ライメントを与えるのに必要とされた修正値が平面教示ステーションによって与
えられた情報から算定可能である限りは、回路基板あるいはエンドエフェクタの
平面を算定する独自のステップは必要とされない。
【００４０】 回路基板平面あるいはエンドエフェクタ平面の調整は、回路基板に損傷を与え
ることなく、回路基板が回路基板処理装置の多数のカセット１０およびワークス
テーション１２から取り出されたり多数のカセット１０およびワークステーショ
ン１２に搬送したりすることを可能にしている。本発明は、特に半導体ウェハ、
フラットパネルディスプレイ、およびレティクルの運搬および処理に適用するこ
とができるだけでなく、回路基板のその他の種類のものにも使用することができ
る。
ることなく、回路基板が回路基板処理装置の多数のカセット１０およびワークス
テーション１２から取り出されたり多数のカセット１０およびワークステーショ
ン１２に搬送したりすることを可能にしている。本発明は、特に半導体ウェハ、
フラットパネルディスプレイ、およびレティクルの運搬および処理に適用するこ
とができるだけでなく、回路基板のその他の種類のものにも使用することができ
る。
【００４１】 以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて詳細に説明してきたが、種々の変
形実施および変更実施が本発明から逸脱することなし得るとともに同等のものが
採用され得ることは当業者には明らかなことである。
形実施および変更実施が本発明から逸脱することなし得るとともに同等のものが
採用され得ることは当業者には明らかなことである。
【図１】 収縮位置に位置するロボットを有する回路基板処理装置の概略平
面図である。
面図である。
【図２】 平面教示ステーションでロボットによって位置決めされた回路基
板を有する回路基板処理装置の概略平面図である。
板を有する回路基板処理装置の概略平面図である。
【図３】 プリアライメントステーションで回路基板を位置決めしているロ
ボットを有する回路基板処理装置の概略平面図である。
ボットを有する回路基板処理装置の概略平面図である。
【図４】 プリアライナとチャック上に支持された回路基板を有する平面教
示ステーションとの組み合わせの側面図である。
示ステーションとの組み合わせの側面図である。
【図５】 ミスアラインされた回路基板とプリアライナステーションに位置
決めされたロボットのエンドエフェクタとの平面図である。
決めされたロボットのエンドエフェクタとの平面図である。
【図６】 平面教示装置の他の実施形態の平面図である。
１０ カセット １２ ワークステーション １４ 平面教示ステーション １６ プリアライナステーション ２０ ロボット ２２ エンドエフェクタ ２４ ロボットアーム ３０ リンク ３２ リンク ３４ リンク ３６ ベース ４０ ベース ４２ 近接センサ ５０ 本体 ５２ チャック ５４ ライトハウス ５６ 光源 ５８ 光センサ ６２ 近接センサ ７０ エンドエフェクタ ７２ａ 近接センサ ７２ｂ 近接センサ ７２ｃ 近接センサ ７４ 平面 ＣC チャック中心 ＣW ウェハの幾何学的中心 Ｄ 移動長さ Ｍ マーク Ｓ 回路基板 α フラット角度 θ 移動角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 AS24 BS15 BT11 ES17 KS03 KS04 KV11 KW06 KX19 LT12 MT09 NS09 NS13 5F031 CA02 CA07 FA01 FA11 GA03 GA24 GA43 GA44 GA47 GA50 JA05 JA34 JA35 KA13 KA14
Claims (25)
- 【請求項１】 回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを少なくとも１つ
のカセットあるいはワークステーションと位置合わせさせるためのロボットアラ
イメント装置であって、 回路基板を搬送するとともに、前記回路基板が自身の上に取り付けられたとき
に前記回路基板の平面と直交するＺ軸を有するエンドエフェクタと、 自身に対する前記エンドエフェクタあるいは前記エンドエフェクタ上に保持さ
れた回路基板の近接についての情報を感知する近接感知装置を有するアライメン
トステーションと、 前記ロボットエンドエフェクタと前記少なくとも１つのカセットあるいはワー
クステーションとの間のアライメントを達成するため前記近接感知装置によって
与えられた前記情報に従って前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整
する手段と、を備えることを特徴とするロボットアライメント装置。 - 【請求項２】 前記近接感知装置は、前記アライメントステーションに三角
形形態で配置された３つの近接センサを備えることを特徴とする請求項１に記載
のロボットアライメント装置。 - 【請求項３】 前記近接センサは、前記回路基板が前記ロボットエンドエフ
ェクタによって保持されている平面下に位置した平面に配置されていることを特
徴とする請求項２に記載のロボットアライメント装置。 - 【請求項４】 前記アライメントステーションは、前記ロボットエンドエフ
ェクタ上の回路基板の位置を調整することによって前記回路基板のプリアライメ
ントを行うことを特徴とする請求項１に記載のロボットアライメント装置。 - 【請求項５】 前記アライメントステーションは、前記エンドエフェクタ上
の前記回路基板を位置合わせするためのプリアライナ装置の一部であることを特
徴とする請求項１に記載のロボットアライメント装置。 - 【請求項６】 前記プリアライナ装置は、回路基板エッジ検出装置と回転可
能なチャックとを備えることを特徴とする請求項５に記載のロボットアライメン
ト装置。 - 【請求項７】 前記回路基板は、ウェハ、フラットパネルディスプレイ、あ
るいはレチクルであることを特徴とする請求項１に記載のロボットアライメント
装置。 - 【請求項８】 前記近接感知装置は、複数の発光体と複数の光学センサとを
備えていることを特徴とする請求項１に記載のロボットアライメント装置。 - 【請求項９】 回路基板あるいはロボットアームエンドエフェクタを前記回
路基板が収容されるカセットあるいはワークステーションと位置合わせするため
の調整を決定するアライメントステーションであって、 各センサと前記回路基板あるいは前記エンドエフェクタ上の最も近い点との間
の距離を示す信号を出力するとともに、公知の面に配置された複数の近接センサ
と、 前記回路基板あるいは前記エンドエフェクタを前記カセットあるいは前記ワー
クステーションと位置合わせするために必要とされた修正動作を示すとともに、
前記複数の近接センサによる信号出力から決定された平面情報を決定する手段と
、 前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸のアライメントのために前記平面情報を
ロボットに出力する手段と、を備えることを特徴とするアライメントステーショ
ン。 - 【請求項１０】 前記平面情報は、前記回路基板を前記近接センサの方に移
動させることによって決定されることを特徴とする請求項９に記載のアライメン
トステーション。 - 【請求項１１】 前記アライメントステーションは、前記エンドエフェクタ
上の前記回路基板を位置合わせするためのプリアライナの一部であることを特徴
とする請求項９に記載のアライメントステーション。 - 【請求項１２】 回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを少なくとも１
つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせする方法であって、 回路基板をロボットのエンドエフェクタを有する平面教示ステーションに搬送
する段階と、 前記平面教示ステーションの近接感知装置で前記回路基板の平面を感知する段
階と、 前記少なくとも１つのカセットあるいはワークステーションと適切に位置合わ
せされている前記回路基板の予め定められた平面を達成するために前記回路基板
の感知された平面に従って前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整す
る段階と、を備えていることを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 前記回路基板は、ウェハ、フラットパネルディスプレイ、
あるいはレチクルであることを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを少なくとも１
つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせさせるためのアライメン
ト装置であって、 移動可能なロボットアームと、 回路基板を搬送するために前記ロボットアームの端部に設けら、前記回路基板
が自身に取り付けられているとき前記回路基板の平面に直交するＺ軸を有するエ
ンドエフェクタと、 アライメント面に対して前記エンドエフェクタの近接を感知するために前記エ
ンドエフェクタに設けられた近接感知装置と、 前記ロボットエンドエフェクタと前記少なくとも１つのカセットあるいはワー
クステーションとの間のアライメントを達成するため前記近接感知装置によって
与えられた前記情報に基づいて前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調
整する手段と、を備えることを特徴とするアライメント装置。 - 【請求項１５】 前記近接感知装置は、前記エンドエフェクタの表面に配置
された３つの光学近接センサを備えていることを特徴とする請求項１４に記載の
アライメント装置。 - 【請求項１６】 前記アライメント面は、複数のカセットあるいは複数のワ
ークステーションの１つに設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の
アライメント装置。 - 【請求項１７】 請求項１４に記載のアライメント装置において、さらに前
記エンドエフェクタ上の前記回路基板をプリアライニングするための手段を備え
ていることを特徴とするアライメント装置。 - 【請求項１８】 回路基板搬送ロボットのエンドエフェクタを少なくとも１
つのカセットあるいはワークステーションと位置合わせする方法であって、 ロボットのエンドエフェクタあるいはエンドエフェクタに支持された回路基板
をアライメント面の方に移動させる段階と、 １つあるいは２つ以上の近接センサによって、前記エンドエフェクタあるいは
前記回路基板と前記アライメント面との間の平面における相違を感知する手段と
、 前記エンドエフェクタあるいは前記回路基板を少なくとも１つのカセットある
いはワークステーションと位置合わせするために前記平面における感知された相
違に従って前記ロボットエンドエフェクタのＺ軸の向きを調整する段階と、を備
えていることを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 前記平面における相違は、前記３つの光学近接センサによ
って感知されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記３つの光学近接センサは、前記エンドエフェクタの表
面に設けられていることを特徴とする請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記３つの光学近接センサは、前記アライメント面に設け
られていることを特徴とする請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２２】 ロボットアーム機構のエンドエフェクタ上の回路基板をプ
リアライニングする方法であって、 少なくとも２つの近接センサを有するエンドエフェクタを準備する段階と、 前記回路基板の表面に実質的に平行な方向に位置する回路基板の方に前記エン
ドエフェクタを移動させる段階と、 複数の近接センサのそれぞれに対して前記回路基板が感知距離内に達すると前
記近接センサのそれぞれが作動する段階と、 前記近接センサによって与えられた情報に基づいて前記回路基板の位置を算定
する段階と、 前記回路基板の前記算定された位置に基づいて前記エンドエフェクタ上の前記
回路基板をプリアライニングする段階と、を備える方法。 - 【請求項２３】 前記エンドエフェクタは、下方に進められるとともに、前
記回路基板の平面と実質的に平行である平面に進められることを特徴とする請求
項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記プリアライニングする段階は、前記エンドエフェクタ
の中心において前記回路基板の中心で前記エンドエフェクタとともに前記回路基
板を持ち上げる段階を備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記プリアライニングする段階は、前記回路基板の中心と
前記エンドエフェクタの中心との間の公知の変位で前記エンドエフェクタを使っ
て前記回路基板を持ち上げる段階を備えることを特徴とする請求項２２に記載の
方法。
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