JP2009506518A - 自動位置合わせ基板搬送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
と、を含んでもよい。駆動機構325は、制御システム110に接続されて、制御システム110のアーム位置を示すための位置エンコーダ330を有する。図1に示すように、典型的な実施例においては、搬送装置のアーム335,340はカエル脚の構成をなしている。2つの上アーム345,350の近位端の各々が駆動機構325に接続される。2つの上アーム345,350の遠位端の各々は2つの前アーム355,360の一方に接続され、あい対する一対の肘部を形成する。2つの前アーム355,360の遠位端はともに回転可能となるようにエンドエフェクタ365に接続されている。上記したように、エンドエフェクタ365は平坦なU字形をしている。この典型的な実施例では、アーム335,340の動作は固定面内に制限されている。他の実施例では、上下動を含む更なる自由度が与えられていてもよい。
Z軸は基板搬送装置の座標系のZ軸に対応してもよい。他の実施例では、様々なベクトルがいかなる適切な座標系においても表されてもよい。その上、ベクトルに基づいた記述が、記述目的に適うのであれば、制御システムは数学的に等価であればいかなる計算形式も使用してよい。V12は、特徴体385の先端から特徴390の先端までに至る変位ベクトルである。同様に、V13は、特徴体385の先端から特徴395の先端までに至る変位ベクトルである。搬送装置座標系におけるこれらのベクトルのZ成分は、通しビーム検知器265の指示から直ちに算出される。搬送装置座標系におけるこれらのベクトルのXY成分は、制御システム110に供給されたロードロック135及び上記したように構成部品レベル座標系において記述されたロードロック135の正確な幾何学関係を利用して、算出されてもよい。その2つのベクトルV12及びV13によって、一つの平面が定義されている。単位ベクトルnはn=(V12×V13)/|V12×V13|によって定義されたこの平面に対して垂直な方向に向いていてもよい。単位ベクトルuを搬送装置座標系のz方向において定義してもよい。したがって、α=acos(n・u)となる。ここで、αは位置調整における角度偏差である。ブロック650では、αが最大許容角度と比較される。αがその最大許容角度を超えると、ブロック655において、制御システム110は、ステーション固有調整特徴体に関してロードロック135に対してなされる必要な位置調整量を算出してもよい。制御システム110は、ロードロック135を水平にするための必要なすべての位置調整を最小にするために、必要な位置調整を最適化してもよい。あるいはまた、制御システム110は、ロードロック135を水平することに加えて、基板ステーションの垂直位置を所望の位置となすように、必要な位置調整を指定してもよい。ブロック660において調整がなされた後に、角度αは再度算出され、最大許容角度と比較される。本発明の他の実施例では、水平にされるべき装置は、動力化された調整特徴体を備えてもよい。その調整特徴体は、制御システムに接続されていてもよいし、その水平処理は完全に自動化されていてもよい。
α=arcsin[(R2sin(T1−T2))/sqrt(R1 2+R2 2−2R1R2cos(T1−T2))]
上記の方程式によって、角度αは制御システム110によって計算されてもよい。制御システム110は、搬送装置参照フレームにおける基板ステーション405の角度方位を算出するために、格納された角度θと角度αを比較してもよい。参照フレームの原点に対して角度αと角度θの差異によって、搬送装置参照フレームにおける基板ステーション405の角度方位が与えられる。この実施例では、搬送装置参照フレームにおける基板ステーション405のその角度方位は、基板搬送装置アーム335,340の回転軸と一致している。本発明の他の実施例では、基板ステーション405の角度方位を算出するのに他の技術を使用してもよい。他の実施例では、任意の原点を有する直交座標系などの搬送装置参照フレームとして異なった参照フレームを選択してもよい。
又は
xC=xO+(ξc)cosα−(ηc)sinα
両式は同じ物理的長さxCを表しており、したがって、両表現が理想的にはxCに対して同じ値に達することが分かる。しかしながら、x、y座標系とξ、η座標系との関係は初めは未知である。また、位置情報には、何らかの変化があってもよい。なぜならば、測定値は非常に正確であってもよいが、完全な精度を伴わない。ycに対して同様の式を記述してもよい。ベクトルξによって、点Cの座標間の差異が異なる表現を用いて与えられる。インデックスiは異なったデータ点を示し、ε1iがx軸座標であり、ε2iがy軸の座標でである。
(a)cosθi−(b)sinθi−xO−(ξci)cosα+(ηCi)sinα+xRi=ε1i
(a)sinθi+(b)cosθi−yO−(ξci)sinα−(ηci)cosα+yRi=ε2i
異なったデータ点にたいして、xRi、yRi、θi、ξci及びηciは既知である。a、b、xo、yo、及びαは未知である。ブロック1430において、コスト関数Jは、上記変数と関連するように定義されてもよい。
105 制御環境
110 制御システム
120 ロードポート
125 ロードポート
130 カセット
135 ロードロック
140 ロードロック
200 フロントエンド
210 搬送装置
215 アーム
220 駆動機構
225 レール
230 フレーム
235 位置エンコーダ
240 上アーム
245 前アーム
250 エンドエフェクタ
255 突起部
260 突起部
265 通しビーム検知器
270 放射体
275 検出装置
300 バックエンド
305 搬送チャンバ
310 孤立環境
315 フレーム
320 基板搬送装置
325 駆動機構
330 位置エンコーダ
335 アーム
340 アーム
345 上アーム
350 上アーム
355 前アーム
360 前アーム
365 エンドエフェクタ
370 処理モジュール
380 基板配置装置
385 基板支持ピン
390 基板支持ピン
395 基板支持ピン
405 処理モジュール
410 処理モジュール
415 基板ステーション
420 基板ステーション
455 アクセス表面
460 アクセス表面
R 参照点
A 点
B 点
C 点
F 表面
S 基板
n 単位ベクトル
u 単位ベクトル
α 角度偏差
v12 変位ベクトル
v13 変位ベクトル
Claims (45)
- 基板を載せることができる基板ステーション表面を形成するフレームと、
前記フレームに接続され且つ所定の参照フレームに対して前記基板ステーション表面を水平にする水平装置と、を含み、
前記水平装置は、前記フレームに接続された駆動システムと、前記駆動システムに接続され且つ可動通しビーム検知器を有する可動アームと、前記通しビーム検知器を移動させ且つ前記基板ステーション表面に対して前記通しビーム検知器を位置付ける且つ前記駆動システムに接続された制御システムと、を含み、
前記制御システムは、前記基板ステーション表面に接続された少なくとも1つの所定の幾何学的特徴体を検出する前記通しビーム検知器を位置づけることによって、前記通しビーム検知器による幾何学的特徴体の検出によって前記参照フレームに対する前記基板ステーション表面の傾きが前記制御システムにおいて定義できるようにプログラムされていることを特徴とする基板処理装置。 - 前記制御システムは前記基板ステーション表面の垂直位置を算出できるように更にプログラムされていることを特徴とする請求項1の装置。
- 前記基板処理装置は、前記所定の参照フレームに対して前記基板ステーション表面の方向を変え且つ前記フレームに接続された水平システムを更に含み、前記制御システムは、前記所定の参照フレームに対して前記基板ステーション表面の前記方向を変えるように前記水平システムを調整する水平入力を生成するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項1の装置。
- 前記水平入力は、必要とされる全調整量を最小にするために最適化されることを特徴とする請求項3の装置。
- 前記水平入力は、前記基板ステーション表面を所望の高さに載置するように生成されることを特徴とする請求項3の装置。
- 前記制御システムは、前記可動アームが回転することができる平面に垂直な方向に沿った前記基板ステーションの前記位置を算出するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項1の装置。
- 前記水平装置は基板を搬送することができることを特徴とする請求項1の装置。
- 参照面に対して基板ステーションの傾きを算出するための装置であって、
駆動システムと、
前記駆動システムに接続され且つ位置づけ可能通しビーム検知器を有する可動アームと、
前記駆動システムに制御可能となるように接続され、前記可動アームを移動させ且つ前記通しビーム検知器を所定の位置に位置づける制御システムと、を含み、
前記制御システムは、前記駆動システムにより前記通しビーム検知器が少なくとも3つの参照特徴体に連続して接近し且つ前記参照特徴体を連続して検出するように、前記通しビーム検知器を位置付けるように適合されており、前記参照構造体は前記基板ステーションと所定の幾何学的関係にあり、
前記参照構造体の各々が検出されると、前記制御システムは前記検出器の位置を記録するように更に適合させられ、
前記制御システムは、前記参照平面内における少なくとも2つの方向に沿った前記参照面に対する前記基板ステーションの傾きを計算するようにプログラムされていることを特徴とする装置。 - 前記制御システムは、前記参照面に垂直な方向に沿った前記基板ステーションの前記位置を算出するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項8の装置。
- 前記可動アームは、少なくとも2つの固定部材及び一つのジョイントを含み、前記ジョイントは、前記参照面に垂直な単一の軸に関して前記少なくとも2つの固定部材のうち少なくとも一つが回転するように、前記2つの固定部材の間に配置されていることを特徴とする請求項8の装置。
- 前記制御システムは、前記単一の軸の方向に沿った前記基板ステーションの前記位置を算出するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項10の装置。
- 前記装置は基板を搬送することが可能であることを特徴とする請求項8の装置。
- 前記制御システムは、基板ホールダを水平にするための調整特徴体に対する調整量を算出するように更にプログラムされており、前記基板ホールダは、前記基板ステーションにおいて基板を保持するために適合させられていることを特徴とする請求項8の装置。
- 前記調整量は、必要な全調整量を最小にするように最適化されることを特徴とする請求項13の装置。
- 前記調整量は、前記基板ホールダを所望の高さに載置するように算出されることを特徴とする請求項13の装置。
- 前記参照面に対する所定の方位を有する所定の方向において参照構造体を検出するように前記通しビーム検知器を位置づける時に、前記制御システムは、前記通しビーム検知器を移動するように適合されていることを特徴とする請求項8の装置。
- 前記所定の方向は略水平であることを特徴とする請求項16の装置。
- 前記記録された位置は、前記参照面と所定の関係を有することを特徴とする請求項8の装置。
- 基板を載せることができる基板ステーション表面を形成するフレームと、
前記フレームに接続され且つ搬送装置座標系と関連づけられた駆動システムと、
前記駆動システムに接続され且つ位置付け可能な通しビーム検知器を有する可動アームと、
前記可動アームを移動させる前記駆動システムに制御可能となるように接続され且つ前記通しビーム検知器を位置づける制御システムと、を含み、
前記制御システムは、少なくとも3つの異なる略同一平面接近経路に沿って前記基板ステーションに接続された少なくとも1つの参照構造体を検出する前記通しビーム検知器を位置づけるようにプログラムされ、
前記少なくとも一つの参照構造体は、前記基板ステーションと所定の幾何学的関係を有し、
前記制御システムは、前記少なくとも1つの参照構造体が接近経路の各々において検出されると前記検出器の位置を記録し且つ当該位置から前記搬送装置座標系における前記基板ステーション表面の位置及び前記基板ステーション表面の角度方向を算出するようにプログラムされていることを特徴とする基板搬送自動教示システム。 - 前記少なくとも3つの接近経路の各々は、異なった線の線分によって定義され、前記線の少なくとも3つが共有点において交差していることを特徴とする請求項19の基板搬送装置自動教示システム。
- 前記制御システムは、少なくとも2つの異なる接近経路に沿って前記参照構造体の1つに接近するようにプログラムされていることを特徴とする請求項19の基板搬送装置自動教示システム。
- 前記基板ステーション表面の前記算出された角度方向は、前記表面によって定義された平面内における角度方向であることを特徴とする請求項19の基板搬送装置自動教示システム。
- 前記接近経路の各々は略水平であることを特徴とする請求項19の基板搬送装置自動教示システム。
- 前記可動アームはscaraアームであることを特徴とする請求項19の基板搬送装置自動教示システム。
- 前記基板ステーション表面は、輸送コンテナ、配置装置、バッファステーション、ロードロック、ロードポート、処理ステーション、若しくは測定ステーションのうちの少なくとも1つの上又はその中に位置していることを特徴とする請求項19の基板搬送装置自動教示システム。
- 請求項19の基板搬送装置自動教示システムを含む基板処理装置。
- 基板を支持することができる基板ステーション表面を画定するフレームと、
前記フレームに対して可動となるように接続され且つ関連する搬送装置座標系を有する基板搬送装置と、
前記フレームに接続された配置装置と、
前記基板搬送装置に対して動作可能となるように接続され、前期基板搬送装置を用いて物体を前記配置装置上に位置づけ且つ前記配置装置を用いて前記物体と前記配置装置との間の空間関係を測定する制御システムと、を含み
前記制御システムは、測定された前記空間関係に基づく前記基板ステーション表面の方向を前記搬送装置座標系において算出するようにプログラムされていることを特徴とする基板搬送装置自動教示システム。 - 前記物体は、前記基板ステーション表面に関する所定の位置関係を有することを特徴とする請求項27におけるシステム。
- 前記物体は基板であることを特徴とする請求項27におけるシステム。
- 前記物体を前記配置装置の上に位置付けることに先立って、制御システムは、前記基板を前記基板ステーション表面から採取するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項27におけるシステム。
- 前記制御システムには、前記モデル表示の参照フレームに関して前記基板ステーションに位置する基板ステーション表面のモデル表示を有することを特徴とする請求項30におけるシステム。
- 前記制御システムは前記基板ステーションの角度方向を算出するように更にプログラムされていることを特徴とする請求項27のシステム。
- 基板搬送装置の位置を自動教示する基板搬送装置自動教示システムであって、
前記基板搬送装置に対して可動となるように接続され且つ関連搬送装置座標系を有するフレームと、
前記フレームに接続された基板配置装置と、
前記基板搬送装置を用いて物体を前記基板配置装置上に位置づけ且つ前記基板配置装置を用いて前記物体と前記基板配置装置との間の空間関係を測定するようにプログラムされ、前記基板搬送装置及び前記基板配置装置に動作可能となるように接続された制御システムと、を含み
前記制御システムは測定された前記空間関係に基づく搬送装置座標系において前記基板配置装置に方向を算出するようにプログラムされていることを特徴とするシステム。 - 前記制御システムは、コスト関数を生成し且つ数値的手法を用いて前記コスト関数を分析することによって、前記基板配置装置の前記方向を算出することを特徴とする請求項33におけるシステム。
- 所定の参照フレームに対して物体を水平にする方法であって、
ロボットアームに搭載された通しビーム検知器を用いて前記少なくとも一つの特徴体に少なくとも二度接近し及び前記特徴体を検出する工程と、
前記ロボットアームに接続された制御システムを用いて前記所定の参照フレームに対する前記物体の傾きを算出する工程と、を含み、
前記少なくとも1つの特徴体は前記物体に対して所定の幾何学関係を有しており、前記物体は基板を支持することが可能な基板支持表面を有することを特徴とする方法。 - 前記制御装置を用いて、前記所定の参照フレームに対する物体の傾きを変える水平入力を生成する工程と、
前記水平入力を用いて、前記所定の参照フレームに対する前記基板支持表面を水平にする工程と、を更に含むことを特徴とする請求項35の方法。 - 前記ロボットアームはscaraアームであることを特徴とする請求項35の方法。
- 前記少なくとも1つの特徴体は3つの特徴体を含み、通しビーム検知器は前記3つの特徴体の各々に少なくとも一度接近することを特徴とする請求項35の方法。
- ロボットアームに搭載した通しビーム検知器を用いて、物体と所定の幾何学関係を有する少なくとも一つの特徴体に少なくとも3回接近し及び前記特徴体を検出する工程と、
制御システムを用いて所定の参照フレームに対して少なくとも2つの自由度において位置する前記物体の位置を算出する工程と、
前記物体の角度方向を算出する工程と、を含み、
前記ロボットアームは前記制御システムによって制御され、前記位置及び前記角度方向は前記参照特徴物の前記検知によって算出されることを特徴とする方法。 - 前記少なくとも1つの参照特徴体は少なくとも2つの参照特徴体を含むことを特徴とする請求項39の方法。
- 前記物体は基板を取り外し可能となるように支持する基板支持部を含むことを特徴とする請求項39の方法。
- 前記ロボットアームはscaraアームであることを特徴とする請求項39の方法。
- 所定の参照フレームに対して基板配置装置の位置を算出する方法であって、
制御システムを備える工程と、
前記制御システムに伝達可能となるように接続された基板搬送装置を備える工程と、
前記制御システムに伝達可能となるように接続された基板配置装置を備える工程と、
前記基板搬送装置を用いて物体を前記基板配置装置上に載置し、基板配置装置位置を前記基板配置装置上の前記物体の1以上の載置位置に関連づける位置データを生成する工程と、
前記制御システムを用いて前記位置データを分析し、所定の参照フレームに対する前記基板配置装置位置を算出する工程と、を含む方法。 - 前記物体は1回以上で前記基板配置装置上に載置され、前記物体の前記載置位置間の距離は約5ミリメートル以上離れていないことを特徴とする請求項43の方法。
- 前記位置データの分析工程は、前記制御システムを用いてコスト関数を生成する工程と、前記制御システムを使用して数値手法を用いて前記コスト関数の最大値を見出す工程と、を含むことを特徴とする請求項43の方法。
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