JP2004500993A - 自己教示ロボット・ウェハ・ハンドリング・システム - Google Patents

Abstract

プログラム制御装置（３２）によって指示される入力および出力ロボット・システムを有するウェハ・ハンドリング装置（１０）。制御装置（３２）は、システム構成要素の概算物理的寸法およびシステム構成要素の相対位置を事前プログラムされ、より多くの精密場所データを集めるために精密較正／教示ルーチンを自動的に実施するようにさらにプログラムされる。

Description

【０００１】
（発明の背景）
本出願は、１９９９年３月１５日出願の米国特許出願第０９／２７０２６１号および２０００年３月１３日出願の米国特許出願第０９／５２４０２５号の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明はウェハ・ハンドリング・システムに関し、より詳細には、処理機構の内外へウェハを移送するための装置であって、関連部品の必要な位置を自動的に較正する装置に関する。
【０００３】
（従来技術の説明）
半導体を製造する際、シリコン・ウェハは、カセット内に保持され、次いで、ロボット・ハンドリング・システムによって様々な予めプログラムされた処理場所に移動されることが多い。ロボット・ハンドリング・システムは通常、半径（Ｒ）、角度（θ）、および鉛直（Ｚ）方向で自由度をもつ機構を含み、真空ワンドまたは縁部把持ワンドを備えるロボット・アームを有する。ロボットは、格納カセットからウェハを取り上げ、次いでそれを、指定の１つまたは複数のステーションに移送することができなければならず、ステーションで、ウェハは加熱や位置合わせなどのプロセスを受ける。これらのアクションを実施するために、ロボットは、全てのカセットおよびステーション場所で、ウェハが配置される箇所のＲ、θ、およびＺ位置の精密な知識を有さなければならない。ロボット制御システムは、各ロボット機能ごとに、カセットまたはプロセス・ステーション内部で、把持されたウェハを備えるロボット・アームを精密に位置決めするのに必要な知識を含まなければならない。
【０００４】
典型的なウェハ・ハンドリング・レイアウトでは、ロボットと、カセット・スタンドなど様々なプロセス・ステーションとの両方の概略幾何形状が知られており、ロボットと各ステーションとの寸法関係は、ＣＡＤ図面または手動測定値からの利用可能な公称公差（例えば、＝０．１０インチ）範囲内で知られている。しかし、使用時、任意のシステム構成要素または取り扱うウェハに損傷を与えずに適切に動作することを保証するために、ウェハをより精密に移動させるようにロボット・システムを制御しなければならない。
【０００５】
必要な精度に求められる厳密な公差を保証するために、構成要素が変更されるときは常に、または初期セットアップ時に、もしくは再スタート時に、ロボット要素の制御装置を再プログラム、または新たな場所データを「再教示」しなければならない。用語「教示」または「教示する」を使用して、システム制御装置内へ構成要素／構造場所データを集め、入力するプロセスを表す。半導体処理環境で汚染物質を最小限に抑える必要があるため、ほとんどのロボット・システムが、雰囲気の制御のためにエンクロージャ内に設置される。従来技術システムでは一般に、専門家が、教示／較正操作を実施しながら、ロボットを位置決めするためにエンクロージャに入る必要があった。この進入は、清浄なエンクロージャを汚染する可能性がある。さらに、移動ロボット部品を備える、クランプされ密閉されたエンクロージャは、専門家に大きな安全性の問題を与える。この手動であり煩雑なプロセスはまた、時間もコストもかかり、専門家の判断および技術に依拠する本来的に主観的なプロセスである。
【０００６】
例えば、従来の制御を使用して、ロボットを動かすことによってロボットが設置され、教示され、各プロセス・ステーションで、ウェハ配置場所が、教示ペンダントと共に記録される。多くの時間がかかることに加えて、この手動処置が主観性を導入し、したがって誤差の可能性が大きい。これは、再現性の問題を生み出す。ウェハ・カセットが仕様範囲内で完全に位置決めされていない、または機械構成要素が摩耗し、留まり、または誤動作し、交換を必要とするときは常に、ロボットは、そのような代替形態に自動的に採用することができないので、再教示しなければならない。ロボットが厳密な公差範囲内で適切に再教示されない場合、高価なウェハに大きな損傷または損失がもたらされる場合がある。
【０００７】
ウェハを取り扱うための改良型システムが、較正／教示オペレーションのために操作者がウェハ・ハンドリング・エンクロージャ環境に入る必要をなくすることを求められることは、従来技術の上述の説明から明らかである。
【０００８】
（概要）
したがって、本発明の目的は、システムの教示／較正のために操作者がロボット・エンクロージャに入る必要をなくするウェハ・ハンドリング・システムを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、自己較正することができるウェハ・ハンドリング・システムを提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、システム教示オペレーション中に操作者介入によるエンクロージャ汚染をなくするウェハ・ハンドリング・システムを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、システム教示に必要な時間を最小限に抑えるウェハ・ハンドリング・システムを提供することである。
【００１２】
簡潔には、本発明の１つの好ましい実施態様は、プログラム制御装置によって指示される入力および出力ロボット・システムを有するウェハ・ハンドリング装置を含む。各システムが、ロボットと、捻りおよび回転機構と、キャリアおよび自動キャリア・レールとを含む構成要素を有する。入力システムは、ウェハ・ポッドからウェハを取り外し、ウェハをキャリア内に配置し、それを、レールを介してウェハ処理領域に輸送するためのものである。出力システムは逆の動作を行い、処理後にキャリアからウェハを取り、ウェハをポッド内に配置する。各ロボットが、複数の相互接続、連節片持ち式アームを含む。アームの最後の１つは、一端にワンドを有し、他端にレーザ放出器検出器を有し、システム構成要素の場所を検出するために制御装置と協働して動作する。制御装置はまた、接触時に生じる増大するロボット・モータ・トルクを測定することによって物体とのワンドの接触を感知するための回路を含む。制御装置は、システム構成要素の概算物理的寸法およびその相対位置を事前プログラムされる。制御装置はさらに、より精密な場所データを集めるために精密な較正／教示ルーチンを自動的に実施するようにプログラムされる。精密教示／較正のプロセスは、ペデスタル上にポッド較正固定具を配置することから始まる。次いで、制御装置は、固定具位置を感知するように入力ロボットに指示する。これは、ペデスタル上のポッドの位置に関する精密データを制御装置に与える。次いで、ロボットは、捻りおよび回転構成要素の位置を感知する。プロセスは、捻りおよび回転機構の２つのアームの高さを感知することから始まり、制御装置は、それらのアーム高さが同じ高さになるまで調節する。次いで、制御装置は、捻りおよび回転機構のＲおよびθ寸法を感知するようにロボットに指示し、これらの精密寸法は、制御装置に保存される。
【００１３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図面の図１に、本発明のウェハ・ハンドリング装置の１つの好ましい実施形態の主要構成要素を例示している。ウェハ入力システム１０が、入力ロボット１２と、入力捻りおよび回転機構１４と、ウェハ処理領域（図示せず）にキャリアを輸送するための入力レール１８を備える入力キャリア１６とを含む。同様に、ウェハ出力システム２０が、出力ロボット２２と、出力捻りおよび回転機構２４と、出力キャリア２６と、処理領域（図示せず）に出力キャリアを輸送するための出力レール２８とを含む。フィラー・ウェハを格納するためのフィラー格納アイテム３０も示されている。様々なロボット構成要素は全て、プログラム機械制御装置３２によって指示される。この制御装置３２は、位置検出、すなわち教示／較正オペレーションと、ウェハ装填および装填解除オペレーションとを自動的に指示する。制御装置と、ロボット１２などのロボットを用いた制御装置のオペレーションと、物体の位置を検出するためのレーザ放出器および検出器システムの使用とのさらなる詳細が、１９９９年３月１５日出願の米国特許出願第０９／２７０２６１号に記載されており、その内容を参照により本明細書に組み込む。
【００１４】
自動教示／較正オペレーションが本発明の新規な特徴であり、以下の本文で完全に説明する。このオペレーションが実施された後、ウェハ装填の通常のプロセスは、入力ペデスタル３８上に位置決めされた入力ポッド３６にあるウェハを感知するためにレーザ放出器検出器３４を使用するロボット１２を含む。制御装置は、ポッド内の空のウェハ・スロット／位置と、埋まっているウェハ・スロット／位置との両方を記録する。ロボットは次いで、ワンド（ｗａｎｄ）４０を使用し、ポッド３６からウェハを取り外して、ウェハを捻りおよび回転機構１４上に配置する。そのとき、機構１４は、アーム４２が水平面内にあるように向けられている。捻りおよび回転機構は、ウェハを把持し、次いで捻って、鉛直面内にウェハを配置し、鉛直方向に向けられたウェハをキャリア１６に配置するように回転する。このプロセスは、ポッド３６が空になるまで、またはキャリア１６が埋まるまで繰り返される。空のポッド・スロットがある場合、制御装置３２を、３つの方法の１つでプログラムすることができる。フィラー格納領域３０から「フィラー」ウェハを引き出して、ポッド内の空の位置に対応するキャリア・スロット内に配置することができ、あるいは、全てのキャリア・スロットを順次に埋めて、空のポッド・スロット位置を記しながらウェハ順序を記録するようにプログラムすることができ、それにより、ウェハが装填解除されて出力ポッドに配置されるときに、入力ポッド内に空のスロットが存在した場所は空のスロットのままにしておくことを含めて、同じ順序で配置することができる。さらなる代替形態として、制御装置は、単純に、ポッド内の空のスロットに対応する位置で、キャリア内に空のスロットを残すこともできる。
【００１５】
ウェハ装填解除は、ウェハ装填と同様の様式で進む。レール２８上の出力キャリア２６内に１バッチ分のウェハが到着すると、装填解除オペレーションが自動的にトリガされる場合があり、あるいは任意選択で、ユーザ・プロンプトを制御装置３２が提示する場合もある。出力ロボットはまず、出力ペデスタル４６上に空のポッド４４が存在するかどうかチェックする。空のポッド４４が存在する場合、装填解除オペレーションが進む。制御装置は、キャリア２６からウェハを取り上げ、ウェハを水平姿勢に配置するように捻りおよび回転機構２４に指示して、出力ロボット２２がウェハを取り上げられるようにする。次いで、出力ロボットがポッド４４内にウェハを装着する。このプロセスは、キャリアが空になるまで、またはポッド４４が埋まるまで続く。全てのフィラー・ウェハが、フィラー格納領域３０に戻されて配置される。
【００１６】
制御装置３２をプログラミングし、様々な構成要素に関する精密な場所データを集めるプロセスが図２に要約されている。これらのプロセスを、ロボット・システムの教示または較正と呼ぶ。ウェハを取り扱う装置を実際に使用する前に教示／較正処置を行う。制御装置３２は、まず、必要な構成要素全ての概算寸法／場所を含むデータがロードされる（ブロック４８）。概算データは、構成図面などのデータ源から獲得される。通常の公差により、図面からの寸法は概算と考えられ、ウェハの安全な輸送を保証するためにはより精密なデータが必要とされる。概算データ４８の記入は１回の手動操作である。ブロック５０〜５６の後続オペレーションは自動化されており、シーケンスはプログラム制御装置３２によって指示される。入力および出力ロボット１２および２２は、制御装置から、入力および出力ポッド３６および４４に関する場所データを収集するように指示される（ブロック５０）。ロボット１２および２２は、捻りおよび回転機構１４および２４に関して（ブロック５２）、フィラー格納機構３０に関して（ブロック５４）、かつ任意選択で入力および出力キャリア１６および２６の場所に関して（ブロック５６）、教示／較正オペレーションを実施する。これらのオペレーションを、図面の以下の図を参照しながら完全に説明する。
【００１７】
入力および出力ポッドの場所を教示する自動処置を、図３および４ａ、ｂ、ｃを参照しながら詳細に説明する。ポッド３６および４４の場所は、ペデスタル３８および４６上に配置された精密固定具５８の補助によって較正される。制御装置は、固定具５８から獲得される寸法データを使用して、ポッド３６および４４でのウェハ位置を求める。固定具５８の設置は、図３のブロック６０で示され、図４ａの図面に図示されている。ポッドおよび他の構成要素に関する場所座標の教示／較正は、好ましくは、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系に関連して図５に示されるＲ，θ，Ｚ座標系を使用する。ロボット１２および２２は、第３のアーム６４の一端にレーザ放出器検出器３４を有する（図４ａ）。図３は、固定具のＺ寸法の教示／較正を示し（ブロック６２）、これが図４ａに例示されている。制御装置３２は、固定具ヘッド６６の予めプログラムされた場所を始めに表すようにプログラムされており、安全な距離範囲に入るように放出器検出器３４に指示する。図４ａの例では、縁部６８が、Ｚ較正に関する基準構造として使用される。制御装置は、縁部６８に到達したことを示す信号がヘッド６６から反射されるまで、放出器検出器３４を上昇させる。対応する座標、すなわちこの点でのＺ座標モータ位置が、Ｚ基準としてメモリに記憶され、それによりＺ位置を教示／較正する。制御装置は、このＺ基準データを使用して、ポッド内のウェハ位置のＺ座標を計算する。別法として、Ｚ基準を、ペデスタル３８、４６の参照番号７０（図４ａ）など縁部のレベルを感知することによって求めることもできる。図４ａは、Ｚ基準を感知するためのレーザの使用を示す。別法として、制御装置は、米国特許出願第０９／５２４０２５号に記載されているように縁部６８または７０を接触感知するようにモータ電流を感知するためのプログラミングを含むことができ、その特許出願の内容全体を参照により本明細書に組み込む。当業者に理解されるように、一般に、接触感知を説明する場合は必ず、レーザ・センサ（放出器検出器）を使用する代替設計が理解され、それも本発明の精神に含まれ、レーザが指定される場合には、タッチ・センサを使用する設計も適用することができる。レーザ感知を使用する教示の詳細は、米国特許第０９／２７０２６１号に含まれ、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。本明細書で述べる接触およびレーザ感知の特定の選択は、本発明の好ましい実施形態として与えられる。角度θ寸法の教示／較正が図３のブロック７２に示され、図４ｂの平面図に例示されている。制御装置３２は、ワンド４０を、ポスト７４の片側の予めプログラムされた安全な箇所に移動し、次いで、ワンドがポストに触れたのを感知するまでθ方向にワンドを回す。この第１の位置がメモリに記録される。次いで、制御装置が、ポストのもう一方の側から処置を繰り返す。ポッド中心に関するθ寸法を得るために２つの角度測定値の平均が取られる。図３のブロック７６は、Ｒ寸法基準の収集を示す。これは、図４ｃに例示されており、ポストとの接触が感知されるまで中心θ角度で延びたワンド４０が示されており、対応するＲ寸法データが制御装置メモリに記録される。次いで、固定具が取り外される（ブロック７８）。図１、４ａ、４ｂ、４ｃで、ガイド・ピン８０が、ポッドの対応する穴８２（図１）および固定具の穴８４（図４ｃ）に挿入され、固定具５８またはポッド３６および４４の正確であり再現可能な配置を保証することに留意されたい。次いで、制御装置は、知られているポッド寸法と共に基準Ｒ，θ，Ｚ寸法を使用してポッド・ウェハ・スロット位置を計算し、ペデスタル上に配置されたポッドからウェハを取り上げるようにロボット・ワンド４０に安全に指示する。ウェハを取り上げるために、制御装置は、ワンドを２つのウェハ・スロット間の位置に向け、次いで、ウェハが接触され、ワンドによってわずかに持ち上げられるまでワンドを上に移動させる。次いで、ワンド内の管路（図示せず）を介して吸引が行われて、ウェハをワンドに「接着」させ、次いでウェハがポッドから取り外される。
【００１８】
捻りおよび回転構成要素１４および２４の教示およびオペレーション処置を、図５の斜視図を参照して説明する。捻りおよび回転構成要素１４または２４のいずれかを表す捻りおよび回転機構８４は、基準座標系９０で定義されたＸ軸の周りでφ方向にシャフト８８を回転させるための第１のモータ・アセンブリ８６と、Ｙ軸の周りで、すなわちＸ−Ｚ平面のベータ方向に第１のモータ・アセンブリを回転させるための第２のモータ・アセンブリ９２とを有するように示されている。
【００１９】
再び図１を参照すると、入力ポッド３６からキャリア１６にウェハを移送するための動作において、ロボット１２がポット３６からウェハを引き出し、または格納機構３０からフィラー・ウェハを引き出し、制御装置がワンド４０のウェハ接触面１０２の平面に平行に、Ｘ−Ｙ平面にウェハ・ツール１００のアーム９４、９６、９８を配置するようにモータ８６および９２に指示する。次いで、ロボット１２が、ウェハをツール１００上に配置し、制御装置が、可動グリップ１０４を作動させることによってウェハを把持するようにツール１００に指示し、ウェハをグリップ１０６および１０８に対してクランプする。ウェハをキャリア１６（図１）に移動させるために、モータ８６が、水平面Ｘ−Ｙに垂直な鉛直Ｘ−Ｚ面内にツールを回転させる。次いで、モータ９２が、ツール１００を有するモータ８６をキャリア１６まで回転させ、ツールがウェハをキャリア・スロット内に解放する。キャリア２６から出力ポッド４４にウェハを装填解除するためには、モータ８６（ここでは図１の捻りおよび回転機構２４を表す）が、Ｘ−Ｚ面内にツール１００を配置し、モータ９２が、ツールをキャリア２６まで回転させる。このキャリアは、ウェハに隣接してツール１００を受け取るような位置に事前に配置されている。次いで、制御装置がキャリアを移動させて、アーム９４〜９８に対してウェハを配置し、可動グリップ１０４を作動させることによってウェハが把持され、グリップ１０６および１０８に対してウェハをクランプする。次いで、制御装置が、モータ９２を作動させて、ツール１００を有するモータ８６をロボット２２（図１）に隣接するように回転して戻し、ロボット２２（図１）によるウェハ取上げのためにＸ−Ｙ水平面内にツールを回転させるようにモータ８６に指示する。次いで、ロボット２２が、制御装置３２によって指示されるように、ワンド１１０（図１）を用いてツール１００からウェハを取り、それをポッド４４にある適切なウェハ・スロット内に配置する。任意のフィラー・ウェハが、フィラー格納機構３０内に配置される。
【００２０】
捻りおよび回転機構１４および２４の教示／較正を説明するにあたり、再び図５を参照する。捻りおよび回転機構が、捻りおよび回転構成要素１４および２４のいずれかを表すアイテム８４として示され、ワンドは、ロボット１２または２２のワンド４０および１１０を表す。例えば、捻りおよび回転機構１４が図１に示され、図５に概略的に図示されているように、制御装置がＸＹ平面内でロボット（１２または２２）に隣接してウェハ・ハンドリング機構１００を配置するようにモータ９２および８６に指示することから較正が始まる。この位置決めは、制御装置のメモリに記憶された事前プログラム・データに従って制御装置によって指示される。その位置決めは概算位置である。次いで、制御装置は、アーム９８および９４を感知するようにロボットに指示して、アームの鉛直（Ｚ）位置を求める。センサ信号は制御装置によって比較され、それらが同じでない場合、すなわち２つのアームが同じ高さ（Ｚ寸法）でない場合、制御装置は、差を補正するために回転するようにモータ８６および９２に指示して、２つのアームを同じ平面内に置く。次いで、制御装置は、再び２つのアームの高さを感知するようにロボットに指示し、アームが許容公差内で同じ高さになるまで補正プロセスが繰り返される。制御装置は、この位置に対応するデータを記憶し、それを使用して、実際のウェハ・ハンドリング・オペレーション中にハンドリング機構１００を正確に配置する。図５は、アーム９４および９８の位置を検出するために接触感知で使用するためのワンド４０または１１０を示す。別法として、レーザ放出器検出器３４を使用して、アーム９４および９８の高さを感知することができる。高さ感知は、ポッド固定具の高さを測定するために図４ａに関連して説明したのと同様の様式で行われる。
【００２１】
捻りおよび回転機構の教示／較正のプロセスは、図６の流れ図に例示されている。プロセスはブロック１１４から始まり、制御装置が、捻りおよび回転機構を、ロボットに隣接する概して水平な姿勢に向ける。次いで、ロボットが一方のアームを感知し（ブロック１１６）、次いで他方のアームを感知する（ブロック１１８）。２つのアームのＺ寸法が比較される（ブロック１２０）。許容公差内で高さが同じでない場合（１２２）、制御装置は調節を行い（１２４）、アームが再び感知される（ステップ１１６〜１２０）。アームが許容公差内に位置されるまでループ１１６〜１２４が繰り返される。必要な公差内で高さが同じ場合（１２６）、較正／教示が引き続いて捻りおよび回転機構のＲおよびθ位置を求める。Ｒおよびθを感知する好ましい方法は、ウェハが定位にあるかどうか検出するためにハンドリング機構１００の中心に位置決めされたレーザ放出器検出器１２８（図５）を使用することによるものである。ハンドリング機構１００のθ中心を検出するために、制御装置３２は、レーザ・ビーム１３０がプロング１３２、１３４間にくる状態でハンドリング機構１００の上方にワンド４０、１１０を向ける。次いで、制御装置は、プロングの１つがレーザ・ビームを反射するまでθ方向にワンドを移動させ、この位置が記録される（ブロック１３６）。次いで、もう一方のプロングがビーム１３０を反射するまでθ方向にワンドが逆に移動される（ブロック１３８）。次いで、制御装置が、２つの位置データの平均を取り、ハンドリング機構１００の中心に関するデータを得る（ブロック１４０）。次いで、制御装置が、角度中心θにワンドを配置し、ビームが反射されるまでワンドをビームに向けて移動させる。これは、ハンドリング機構１００の半径方向Ｒ場所のデータを制御装置に与える（ブロック１４２）。ハンドリング機構に関する正確な高さデータは、接触感知によって、または図１のロボット１２にある参照番号３４などのレーザ放出器検出器を用いて、アーム９４または９８の縁部などでハンドリング機構を感知することによって得られる（ブロック１４４）。オペレーションは、ヘッド６６の高さを感知するために図４ａを参照して説明したものと同じである。
【００２２】
図７は、フィラー格納容器３０のより詳細な図であり、容器の場所の教示を例示する。プロセスは、他の構成要素に関して使用されるものと同様である。制御装置は、例えばコーナ１４６近傍に、ロボット１２のワンド４０またはロボット２２のワンド１１０（図１）などのワンドを延ばすようにロボットに指示し、次いで、ワンドをコーナ１４６に接触させて、位置データを記録する。これは、図８のブロック１４８として例示されている。次いで、ロボットが、対称的な反対側の位置１５０にワンドを置き、コーナ１５２を感知する（図８のブロック１５４）。２つのθ位置に関するデータは、制御装置によって平均を取られて、中心θ位置が計算される（ブロック１５６、図８）。次いで、ワンドが位置１５８に移動されて、半径方向Ｒ位置を感知し（ブロック１６０）、ワンドは参照番号１６２などの位置に移動されて、Ｚ基準として働く容器３０の構造を感知する（ブロック１６４）。制御装置は、ウェハ・スロット１６６の位置を見つける際に使用する正確な基準としてこのデータを使用する。
【００２３】
図９は、ウェハ・キャリア１６、２６を置く場所を制御装置に較正／教示する方法を例示する（図１）。図９では番号１６８がキャリアに割り当てられ、番号１７０がレールに割り当てられているが、図１のキャリア１６または２６および対応するレール１８および２８の動作を表す。同様に、捻りおよび回転機構に関する図５の代表的な番号付けが図９で引き継がれている。
【００２４】
キャリア１６８は、被動レール装置１７０によって推進される。図９に複数のウェハ受取りスロット１７２を示す。キャリア１６８は、ウェハ・ハンドリング機構１００の位置を感知するためのレーザ放出器検出器１７４を有する。ハンドリング機構１００の位置の較正／教示は、以下のように進む。制御装置はまず、ハンドリング機構が、図９に示されるようにキャリアの上方で定位にあることを保証する。キャリアが捻りおよび回転機構の近傍からずれている場合、制御装置はまず、Ｘ−Ｚ平面（図５）で、かつキャリアの経路から離してハンドリング機構を回転させるように捻りおよび回転機構に指示しなければならない。次いで、制御装置が、図９に概して示される位置にキャリアを導き、その後、捻りおよび回転機構が、ウェハ・スロット間でキャリアの上方に、図示されるようにハンドリング機構を配置するように向けられる。次いで、制御装置は、キャリアを移動させて、放出器検出器１７４からのビームを、ウェハ・ハンドリング機構１００からの反射がある点まで導く。制御装置は、この場所に対応する位置データを記録する。次いで制御装置は、予めプログラムされたビームに対するキャリア・スロット１７２の正確な寸法データと共に、獲得された位置データを使用して各スロット１７２の位置を計算し、必要に応じてウェハを受け取るようにハンドリング機構と直列にスロットをセットする。
【００２５】
追加のレーザ放出器検出器１７６が図９に示されており、これを使用して、キャリアが放出器検出器を越して移動されるときにキャリア上のウェハの存在および場所を検出する。ウェハが存在する場合、警告通知が与えられる。キャリアの位置の精密較正に対する代替として、このデータの精密較正が不必要になるようにレールおよびキャリア装置の寸法を十分正確に取ることができる。
【００２６】
教示／較正オペレーションに続く典型的な装填オペレーションを、図１および１０を参照しながら例示する。ウェハを有するポッド３６がペデスタル３８（図１）上に設置される（ブロック１７８）。制御装置が活動化されて、キャリアが定位置にあるかどうかチェックするように進む（ブロック１８０）。そうである場合（１８６）、放出器検出器１７６がウェハをチェックする（ブロック１８１）。ウェハが存在する場合（１８３）、通知が与えられる（１８５）。キャリアが定位置にない場合（１８２）、キャリアが定位置に移動され、ウェハに対するチェックが行われる（１８４）。空のキャリアが定位置にある場合（１８９、１９１）、制御装置は、以下のようにオペレーションを指示するように進む。ロボット１２が、ポッド３６内のウェハをチェックし、その場所が制御装置によって記録される（ブロック１８８）。捻りおよび回転機構が、ウェハ・ハンドリング機構が水平姿勢となる状態で受取り位置に移動する（ブロック１９０）。次いで、ロボットが、ポッドからウェハを取り外して（ブロック１９２）、それを捻りおよび回転機構上に配置する（ブロック１９４）。捻りおよび回転機構が、ハンドリング機構を９０度捻り、機構をキャリアに対して上方に回転させて、キャリア・スロットの上方にセットし、ウェハを解放する（ブロック１９６）。ポッド内のスロットが空である場合、対応する空のスロットをキャリア内に残すように制御装置をプログラミングすることができ、あるいは、フィラー格納機構３０からフィラー・ウェハを取って、空のスロット内に配置することができる。さらなる代替形態として、制御装置を、キャリア内に空のスロットを残さないようにプログラミングすることができる。この場合、制御装置は、ポッド内でのウェハの位置に対するキャリア内でのウェハの記録を保持し、それにより、元々空である場合は空のスロットを残すことを含めて、受け取ったのと同じ順序で出力ポッド内に装填することができる。制御装置は、そのデータをチェックして、別のウェハがポッド内にあるかどうか判定する（ブロック１９８）。そうである場合（２００）、１９０〜１９８のステップが繰り返されて、ポッドからキャリアに別のウェハを装填する。ポット内にウェハがなくなった場合（２０２）、制御装置はレールを活動化して、キャリアを処理領域に送達し、またはコマンドを待って、それを行う（ブロック２０４）。
【００２７】
図１１は、ウェハがキャリア２６から取り外されて、ポッド４４（図１）内に装填される装填解除オペレーションを例示する。上述したように、制御装置は、キャリアでのウェハの位置、およびウェハがそこから装填解除されたポッドでの位置を含めたキャリアにあるウェハの記録を有する。出力ポッド４４が、出力ペデスタル４６上に設置される（ブロック２０５）。制御装置３２は、キャリア２６からウェハを取り外すように捻りおよび回転機構２４に指示するように進む（ブロック２０６）。出力ロボット２２は、捻りおよび回転機構２４からウェハを取る（ブロック２０８）。制御装置は、ウェハがフィラー・ウェハであるか否か判定する（ブロック２１０）。ウェハがフィラー・ウェハ２１２である場合、ロボットは、フィラー格納機構３０内にウェハを配置する（ブロック２１３）。ウェハが「真の」ウェハ２１４である場合、ウェハは、それが取り外された場所に対応する場所で、ポッド４４に配置される（ブロック２１６）。決定ブロック２１８は、より多くのウェハ２２０が存在する場合にステップ２０６〜２１８が繰り返され、キャリア２６内にそれ以上ウェハが存在しない場合（２２２）にはポッドを取り外すことができる（ブロック２２４）ことを指定する。
【００２８】
図１２は、入力ポッド３６内のウェハ２２６を感知する入力ロボット１２を例示する。好ましくはレーザ放出器検出器３４を使用して、ウェハが各スロット２２８内にあるかどうか感知し、また、その精密なＺ座標位置を記録する。制御装置３２は、進入してきたポッドでのウェハの位置を含めたウェハの記録を維持する。ポッド３６内のスロットが空の場合、制御装置は３つのオプションを有する。キャリア内の対応するスロットを空にすることもでき、あるいはフィラー格納領域からのフィラー・ウェハを用いてキャリア・スロットを埋めることもできる。さらなる代替形態として、制御装置は、空のスロットを残すことなくキャリア内にウェハを積層することができ、その代わりにメモリに空のポッド・スロットに関する情報を記憶することができる。出力ロボット２２が出力ポッド内にウェハを装填するとき、制御装置は、それらを、入力ポッドから取られた順序に対応してスロット内に装填し、元々空のスロットが存在している場合には空のスロットを残す。
【００２９】
特定の実施形態に関して本発明を上述してきたが、本発明の変更および修正が当業者に明らかであることは疑いないと予想される。したがって、頭記の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内にある全てのそのような変更および修正をカバーするものと解釈することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の１つの好ましい実施形態の構成要素を示す図である。
【図２】
本発明のロボット・システムの様々な教示／較正処置を要約する流れ図である。
【図３】
ポッド場所データを集めるための教示処置のより詳細な流れ図である。
【図４】
ａ：ポッド固定具を使用するＺ教示／較正を例示する図である。
ｂ：ポッド固定具のθ位置の収集を例示する図である。
ｃ：Ｒポッド場所データの獲得を例示する図である。
【図５】
較正処置を例示するための捻りおよび回転機構およびワンドの斜視図である。
【図６】
捻りおよび回転機構をレベル調整し、捻りおよび回転機構場所データを獲得するのに必要な処置を詳述する図である。
【図７】
フィラー格納機構の較正を例示するための斜視図である。
【図８】
フィラー格納機構に関する場所データを集める処置の流れ図である。
【図９】
キャリア・データについて捻りおよび回転機構を教示するための処置を説明する図である。
【図１０】
ウェハ装填オペレーションの流れ図である。
【図１１】
ウェハ装填解除オペレーションの流れ図である。
【図１２】
ポッド内のウェハを感知するロボットを示す図である。

Claims (16)

1. ウェハを取り扱うための装置であって、
   （ａ）ウェハ処理システム内でウェハを搬送するためのキャリア装置と、
   （ｂ）前記キャリア装置へ、かつ前記キャリア装置からウェハを移送し、さらにウェハ・ポッド装置へ、かつウェハ・ポッド装置からウェハを移送するためのウェハ移送装置であって、
   （ｉ）前記ウェハ移送装置のロボット構成要素の位置を感知するための第１の位置感知装置、および
   （ｉｉ）物体の場所を検出するための第２の位置感知装置
   を含むウェハ移送装置と、
   （ｃ）ウェハを取り扱うための前記装置のオペレーションを指示するための制御装置であって、
   （ｉ）前記キャリア装置および前記ウェハ移送装置に指示する際に使用する前記ウェハを取り扱う装置の概算寸法を含む第１のデータ記憶装置、
   （ｉｉ）前記ウェハ移送装置の精密な位置決めのために精密場所データを収集するための、前記第１の位置感知装置および前記第２の位置感知装置からの信号に応答する教示装置、および
   （ｉｉｉ）前記教示装置に自動的に指示し、前記第１のデータ記憶装置および前記精密データを使用して、ウェハを移送するように前記ウェハ移送装置および前記キャリア装置に指示するようにプログラムされたコントロール装置
   を含む制御装置と
   を備える装置。
2. 前記ウェハ・ポッド装置が入力ポッドを含み、前記ウェハ移送装置が、前記入力ポッドから前記キャリア装置にウェハを移送するための入力ウェハ移送装置を含む請求項１に記載の装置。
3. 前記ウェハ・ポッド装置が出力ポッドを含み、前記ウェハ移送装置がさらに、前記キャリア装置から前記出力ポッドにウェハを移送するための出力ウェハ移送装置を含む請求項２に記載の装置。
4. 前記キャリア装置が、
   （ａ）前記入力ウェハ移送装置からウェハを受け取るための入力キャリア装置と、
   （ｂ）前記出力ウェハ移送装置へウェハを送達するための出力キャリア装置と
   を含む請求項３に記載の装置。
5. 前記ウェハ移送装置が、
   （ａ）前記キャリア装置へ、かつ前記キャリア装置からウェハを移送するための捻りおよび回転装置と、
   （ｂ）前記ウェハ・ポッド装置と前記捻りおよび回転装置との間でウェハを移送するためのロボットと
   を含む請求項１に記載の装置。
6. （ａ）前記入力ウェハ移送装置が、
   （ｉ）前記入力キャリア装置にウェハを移送するための入力捻りおよび回転機構と、
   （ｉｉ）前記入力ポッドから前記入力捻りおよび回転機構にウェハを移送するための入力ロボットと
   を含み、
   （ｂ）前記出力ウェハ移送装置が、
   （ｉ）前記出力キャリア装置からウェハを移送するための出力捻りおよび回転機構と、
   （ｉｉ）前記出力捻りおよび回転機構から前記出力ポッドにウェハを移送するための出力ロボットと
   を含む
   請求項４に記載の装置。
7. （ａ）前記入力ロボットが連節片持ち式アームを含み、
   （ｂ）前記出力ロボットが連節片持ち式アームを含む
   請求項６に記載の装置。
8. 前記ロボットが連節片持ち式アームを含む請求項５に記載の装置。
9. 前記第２の感知装置がレーザ放出器検出器である請求項８に記載の装置。
10. 前記ロボットがサーボ・モータを含み、前記第２の感知装置が、前記アームが前記物体に触れたときに前記アームを移動させるように加えられるトルクの増大を感知するためのトルク感知装置を含む請求項８に記載の装置。
11. 前記第２の感知装置がさらに、前記アームと共に含まれるレーザ放出器検出器を含む請求項１０に記載の装置。
12. 前記第２の感知装置が、
    （ａ）前記入力アームと共に含まれる入力ロボット・レーザ放出器検出器と、
    （ｂ）前記出力アームと共に含まれる出力ロボット・レーザ放出器検出器と
    を含む請求項７に記載の装置。
13. （ａ）前記入力ロボットがサーボ・モータを含み、
    （ｂ）前記出力ロボットがサーボ・モータを含み、
    （ｃ）前記第２の感知装置が、前記入力ロボット・アームを移動させるように加えられるトルクの増大を感知するため、および前記出力ロボット・アームを移動させるように加えられるトルクの増大を感知するためのトルク感知装置を含み、前記入力ロボット・アームが物体に接触するとき、および前記出力ロボット・アームが物体と接触するときを感知する請求項７に記載の装置。
14. 前記制御装置が、ウェハを取り扱うための前記装置のオペレーションを自動的に指示するようにプログラムされ、前記オペレーションが、
    （ａ）前記精密データを獲得するように前記教示装置に指示することを含み、前記指示が、
    （ｉ）前記入力ポッドおよび前記出力ポッドの位置データを獲得すること、
    （ｉｉ）前記入力捻りおよび回転機構および前記出力捻りおよび回転機構に複数のウェハ・ハンドリング機構アームをレベル合わせすること、および
    （ｉｉｉ）前記入力捻りおよび回転機構および前記出力捻りおよび回転機構の位置データを獲得すること
    を含む請求項１３に記載の装置。
15. 前記オペレーションがさらに、
    （ａ）前記入力ポッドにあるウェハを感知し、前記入力ポッド内の前記ウェハの位置データを記録すること、
    （ｂ）前記入力ロボットを使用して前記入力ポッドから前記ウェハを引き出すこと、
    （ｃ）前記入力ロボットから前記入力捻りおよび回転機構に前記ウェハを移送すること、
    （ｄ）前記入力捻りおよび回転機構から前記入力キャリアに前記ウェハを移送すること、および
    （ｅ）前記入力ポッド内の全てのウェハが前記入力ウェハ・キャリアに移送されるまでステップｂ、ｃ、およびｄを繰り返すこと
    を含む請求項１４に記載の装置。
16. 前記オペレーションがさらに、
    （ａ）前記出力捻りおよび回転機構を使用して前記出力キャリアからウェハを引き出すこと、
    （ｂ）前記出力捻りおよび回転機構から前記出力ロボットに前記ウェハを移送すること、および
    （ｃ）前記ウェハが取り外された前記入力ポッド内の前記ウェハ位置に対応する場所に、前記出力ロボットから前記出力ポッド内へ前記ウェハを配置することを含む請求項１４に記載の装置。

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