JP2012523682A - センサキャリアにより基板処理システム内の物体の位置を自動的に測定して教示する方法および関連するセンサキャリア - Google Patents

Abstract

本発明は、センサキャリア（１）がロボットエンドエフェクタ（２４）により移動する、基板処理システム（２０、２６）内の物体（１１）の位置を自動的に測定して教示する方法に関する。センサキャリア（１）のセンサユニット（２、３、４、５ａ、５ｂ）は、物体（１１）の縁部（１０ａ、１０ｂ）を横切って移動直線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）に沿って移動し、センサユニット（２、３、４、５ａ、５ｂ）のそれぞれは、縁部（１０ａ、１０ｂ）の検出時に値を変更する少なくとも１つのセンサ信号を出力する。各移動直線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）に沿った信号変更の位置から、物体（１１）の位置が決定される。さらに、本発明は、本発明による方法を実行する、基板のような可動式無線センサキャリアに関し、センサキャリアは、キャリア板（１ａ）と、キャリア板（１ａ）上に取り付けられ、物体表面（１３）に垂直な移動直線（Ｂ１）上でのセンサキャリア（１）の移動中、物体（１１）の第１の物体縁部（１０ａ）および第２の物体縁部（１０ｂ）を検出するように構成された少なくとも１つの第１のセンサユニット（４、５ａ、５ｂ）と、キャリア板（１ａ）上に取り付けられ、物体表面（１３）に平行な移動直線（Ｂ２）上でのセンサキャリア（１）の移動中、物体（１１）の少なくとも第１の物体縁部（１０ｂ）を検出するように構成された少なくとも１つの第２のセンサユニット（２、３）とを有する。

Description

本発明は、センサキャリアがロボットエンドエフェクタにより移動する基板処理システム内の物体の位置を自動的に測定して教示する方法に関する。さらに、本発明は、無線として設計され、キャリア板を有する、本方法を実行するそのような可動式センサキャリアに関し、センサキャリアの形状および寸法は、処理すべき基板物体の形状および寸法に略対応する。

例えば、半導体ウェーハもしくは光起電ウェーハ、光起電製品のガラス基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製品、またはＣＣＤ（電荷結合素子）製品、またはレチクル等の基板を処理するシステムは、大半の場合、ロボットにより基板が輸送される複数のシステム構成要素ステーションを備える。システム構成要素ステーションは、例えば、カセットと呼ばれることもある基板の格納コンテナまたはエッチング、蒸着、コーティング、洗浄、乾燥、露光、清掃、熱処理等の製造プロセスのステーションである。処理システム内には、基板を置き、再びピックアップする必要がある転送ポイントも存在し得る。このために、基板を扱うために必要であり、基板に機械的に接触する、グリッパアーム、支柱、支持ピン、転送ピン、把持手段、または吸引手段等の基板を支持する手段が設けられる。

基板は、特に機械的な破損および表面汚染の影響を受けやすいため、かつ基板の材料価値が高いため、高精密ロボットシステムが、基板の移動および輸送に使用され、基板の取扱いは専ら、クリーンな環境条件下で実行される。基板の、特に酸化プロセスの化学反応を回避するために、ある程度、処理ステーションの荷積みおよび荷下ろしを、不活性大気内で基板を充填させたカセットで実行することがさらに知られている。このために、処理ステーションもしくは転送ステーション、基板コンテナ、およびロボットが配置されたチャンバは、不活性ガス、例えば、希ガスまたは窒素で充填される。

基板を輸送するロボットシステムは、精密な移動を実行する必要があると共に、高い信頼性での基板の把持、輸送、および配置を保証する必要がある。基板表面が機械的に破損しないように、処理システム内の装置に対する基板の厳密な位置決め、位置合わせ、および平行化が求められる。基板を掴むためには、基板表面またはさらには基板処理システムの別の構成要素の非意図的なスクラッチの危険を回避するために、空間内での基板の場所または位置を厳密に知らなければならない。基板処理システムの別の構成要素が非意図的に削られた場合、材料粒子が、基板処理システムの機械的に破損した構成要素から削り落とされ、基板表面または基板処理システムの別の装置を汚し、または汚染することになる。さらに、基板の精密な位置合わせは、基板が輸送中にスライドしないようにするために重要である。これが生じた場合、基板は、別の構成要素、例えば、アームまたは保持部材に接触してスライドし、表面が擦られる恐れがある。基板が破損すると、基板は使用できなくなる。

基板処理システム内で基板を確実かつ精密に掴み、位置決めし、配置するために、基板の厳密な位置の知識、あるいは例えば、カセット、または処理ステーションの吸引手段もしくは把持手段等の適した手段のピックアップ位置および配置位置の知識が、必須の前提条件である。１ｍｍの数分の１であっても、基板の不正確な掴み、位置決め、または配置に繋がり、破損を生じさせる恐れがある。

最初に手動で個々の基板の位置を指定するか、または図面データ、特にＣＡＤ図面から引き継ぐことが知られている。しかし、指定された基板位置を常時、維持しなければならず、これが実際に保証されることは希である。さらに、処理システム内の移動部の摩耗により、許容差は徐々に大きくなる。これは、ロボットのグリッパエンドエフェクタが基板をもはや正確には掴まない状況を生じさせる。さらに、処理ステーションの保守、修理作業、変更、または新しい構成では、ロボットエンドエフェクタがアクセスするために、基板位置の新しい教示が必要であり、中断時間が長くなり、局所的な介入があった場合、基板位置の汚染に繋がる恐れがある。

基板位置の教示を自動的に実行することもさらに知られている。このために、基板のようなセンサキャリア、すなわち、輸送および／または処理すべき基板の形状を有するセンサキャリアが使用される。これには、センサキャリアを通常の基板のような処理環境内で扱うことができるという利点がある。この種のセンサキャリアは、カセット内の２枚の基板の垂直距離未満の長さを有し、平坦な基板の寸法を有し、ウェーハを処理すべき場合では、例えば、直径１５０ｍｍ、２００ｍｍ、または３００ｍｍを有する。そのようなセンサキャリアは、従来の基板格納コンテナ内に格納し、基板位置を測定するために、ロボットシステムが必要に応じて使用可能である。したがって、基板処理システム内の技術者の手動介入を回避することができる。

そのような基板のようなセンサキャリアは、例えば、特許文献１から既知である。このセンサキャリアは光学カメラを使用し、光学カメラにより、位置を測定すべき標的物体または基板のそれぞれの写真を撮影する。この写真に基づいて、基板の空間中の位置が計算される。このシステムの欠点は、基準点が、測定すべき基板物体上になければならず、続けて、撮影された写真上で基準点を探さなければならないことである。この方法の別の欠点は、光学カメラおよび適した画像評価システムが必要であり、センサキャリアのコスト増大および複雑性増大に繋がることである。最後に、撮影される写真を評価できるようにするために、撮像すべき基板物体を常に照明しなければならないことも、欠点である。

ＷＯ ０３０６７１８３ Ａ２

したがって、本発明の目的は、センサキャリアおよび平坦な基板物体の位置を自動的に測定して教示する方法を提供することであり、この方法は、構造的に単純に、ひいては費用効率的に製造でき、補助手段を必要としない。

この目的は、請求項１に記載のセンサキャリアおよび請求項１２に記載の方法により解決する。本発明によるセンサキャリアまたは方法のそれぞれの有利な発展形態は、各従属請求項に明確に表現される。

本発明によれば、基板処理システム内の物体の位置を自動的に測定して教示する無線センサキャリアが提案され、この無線センサキャリアは、キャリア板を備え、センサキャリアの形状および寸法は、処理すべき基板の形状および寸法に略対応し、キャリア板上に、少なくとも１つの第１のセンサユニットが取り付けられ、第１のセンサユニットは、センサキャリアが物体表面に垂直な移動直線上を移動する間、物体の第１の物体縁部および第２の物体縁部を検出するように設定され、キャリア板上に、少なくとも１つの第２のセンサユニットが取り付けられ、第２のセンサユニットは、センサキャリアが物体表面に平行な移動直線上を移動する間、物体の少なくとも第１の物体縁部を検出するように設定され、センサユニットのそれぞれから、物体縁部に達した際の信号変更を示すセンサ信号を出力することができる。

そのようなセンサキャリアでは、物体の縁部の検出により、技術的に単純かつ費用効率的な手段を使用して、処理システム内の任意の物体の位置を自動的に取得することができる。本発明の意味内での物体は、基板、特に、半導体ウェーハ、光起電ウェーハ、光起電のためのガラス基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製品、ＣＣＤ（電荷結合素子）製品、レチクル、ピックアップ手段、および／または配置手段、または測定可能な縁部を有する、接続されたそのような基板のための処理ステーションの機械的構成要素であり得る。したがって、処理システムの荷下ろしユニットおよび荷積みユニットへの取扱い位置の自動教示も、実施可能である。

最初に、センサ信号を処理システムのプロセスユニットまたは物体の位置の計算を実行するロボット制御装置に無線で送信することができる。あるいは、センサキャリアにより捕捉された縁部情報を、センサキャリアで直接評価し、位置を計算し、次に、位置を、処理システムのプロセスユニットまたはロボットエンドエフェクタを制御する制御ユニットに無線で送信し、将来使用するために、プロセスユニットまたは制御ユニットに記憶することができる。

センサキャリアは、一方では、通常の基板のように処理環境を通して移動でき、他方では、通常の基板コンテナ内に格納または配置でき、基板位置の新しい教示を実行するために、必要に応じて基板コンテナからピックアップできるように、処理すべき基板の形状に設計される。ロボットエンドエフェクタもしくは処理ステーションへの特別な追加の固定部もしくは保持部材または他の補助手段、例えば、基板物体の近傍に取り付けられる基準点は、必要ない。

センサキャリアにより、処理システム内のすべての物体の位置を、手動で教示する場合よりも短い時間で決定することができる。それにより、設置時間が短縮されると共に、基板処理システムの中断時間が低減する。位置の自動教示は、位置の手動指定中に生じ得るミスを回避する。

センサキャリアの第１のセンサユニットは、少なくとも１つのセンサを備えることができ、センサは、検出範囲が物体表面に略平行に位置合わせされるように、キャリア板に取り付けられる。検出範囲を平行に位置合わせすることにより、物体の端面縁部の認識が可能になる。これらの縁部から、厚さ方向での物体の中心を決定することができる。

センサキャリアの有利な発展では、第１のセンサユニットは、２つ以上のセンサを備え、センサは、検出範囲が物体表面に略平行に位置合わせされるように、キャリア板に取り付けられる。一緒になってセンサユニットを形成する２つのセンサを使用することにより、縁部の傾斜、すなわち、物体に相対してセンサキャリアの移動方向に垂直ではない物体の位置合わせを認識することができる。このために、センサは、キャリア板上で互いに離間して配置することができ、かつセンサキャリアの移動方向に関して対称に配置することができる。傾斜の検出は、センサのうちの１つが他のセンサよりも早く縁部に出会うという点で可能である。センサ信号の評価により、空間内での縁部の傾斜を決定することができる。

本発明によれば、第２のセンサユニットも少なくとも１つのセンサを備えることができる。センサは、検出範囲が物体表面に対して略垂直な向きであるように、キャリア板に取り付けることができる。検出範囲を垂直に位置合わせすることにより、物体の表面を縁取る縁部の認識が可能になる。これらの縁部により、矩形基板の場合、幅方向での基板の中心を決定することができ、円形基板の場合、直径方向での基板の中心を決定することができる。以下、この方向をデカルト座標系のｘ方向として示す。

センサキャリアの有利な発展では、第２のセンサユニットは、２つ以上のセンサを備え、センサは、検出範囲が物体表面に対して略垂直の向きであるように、キャリア板に取り付けられる。２つのセンサにより、円形基板の場合、輪郭の中心を決定するために必要な移動数を低減することができ、角のある基板の場合、移動の長さを低減することができる。

１つまたは複数のセンサは、好ましくは、光学反射センサであることができる。センサは、発光要素および発光要素に隣接して配置される感光要素からなる。縁部に達した場合、この縁部において、発せられた光の反射が発生し、この反射は、感光検出器により捕捉される。次に、センサの通常はデジタルの出力信号が、値を変更する。評価可能な信号のエッジが生成される。

本発明による物体の測定では、縁部を横切ってセンサを移動させる必要がある。湾曲した縁部を有する物体の測定では、この場合では円形であるキャリア板が、物体を内で移動させることができる縁部側凹部を有する場合が有利である。これは、物体が水平位置にある場合、物体をｚ方向に測定するために、センサを物体の近傍に移動させられるようにする。以下、デカルト座標軸の１軸は、空間中に垂直に配置されるｚ方向として示される。凹部は、直径に関して対称であることができる。

センサユニットが、特にキャリア板の縁において、物体に向けられたセンサキャリアの前領域に配置される場合が、特に有利である。これにより、センサキャリアと物体との安全に関連する距離が維持される場合であっても、センサが縁部を検出することが保証される。凹部に関して、これには、物体が凹部内に深く突出する距離において、センサキャリアが物体の近傍に移動する必要がないという利点がある。物体に向けられたセンサキャリアの前領域にセンサを配置することにより、移動の長さも低減することができる。

第１のセンサユニットの特に単純な実施態様は、光バリアとして設計される点で達成され、第１のセンサユニットの送信ユニットおよび受信ユニットは、光バリアの光線が凹部に対して平行に延びるように、凹部を横方向に縁取るサイドウィングに取り付けられる。センサキャリアが、物体が凹部内に突出するように、物体の前面を超えてｚ方向に移動する場合、光バリアの中断が発生し、その結果、ｚ方向での物体の中心を決定することができる。好ましくは、光バリアの送信ユニットおよび受信ユニットは、サイドウィングの前端部に配置される。これも、十分に安全な隙間で、センサキャリアを物体に沿って案内できること、および物体の縁部を確実に認識なことを保証する。

本発明によるセンサキャリアの特に有利な発展において、キャリア板は、センサの検出範囲が開口部を通して延びるような向きの、各センサに向かう開口部を、第２のセンサユニットのセンサ毎に有する。それにより、第２のセンサユニットの１つまたは複数のセンサが、１つまたは複数の周縁部を超えて突出することが回避される。これには、センサキャリアの輸送中に、センサが破損し得るという欠点があり得る。１つまたは複数の開口部のそれぞれは、１つまたは複数のセンサがセンサキャリアの縁を越えて突出できないようにし得る。これは、輸送または格納のために、センサキャリアをカセット内に格納できるという利点を提供する。

さらに、本発明によれば、基板処理システム内の物体の位置を自動的に測定して教示する方法であって、本発明によるセンサキャリアが、ロボットエンドエフェクタにより移動し、センサキャリアのセンサユニットが、物体の縁部を横切って移動し、センサユニットは、縁部に達した際に値を変更する少なくとも１つのセンサ信号を出力し、各移動直線に沿った信号変更位置により、物体の位置が決定される、方法が提案される。

物体の縁部の測定を通して、物体の空間中の位置と共に傾斜も、基板処理システム内で確実かつ精密に、追加の手段なしで決定することができる。この方法は、再現可能であり、例えば、摩耗した構成要素に起因する取扱いエラーによる物体の機械的な破損を回避するために、随時、特にある間隔で使用することができる。

本発明によれば、センサキャリアはまず、空間中の指定された開始座標に従って、物体の前に安全な隙間を置いて配置することができる。第１の輪郭の中心および第２の輪郭の中心ならびに物体から基準点までの距離を決定し、これらの値から、オフセットの追加により、および／または既知の寸法により、位置、特に物体の中心を決定することができる。第１の輪郭として、例えば、センサキャリアに向けられた物体の前面の外形を使用することができ、この前面は、角のある物体ならびに円形の物体で直線である。第２の輪郭として、角のある物体の直線側縁部または円形もしくは湾曲した物体の湾曲周縁部を使用することができる。

直線輪郭の中心を決定する場合、少なくとも１つのセンサを、輪郭を画定する２つの縁部を横切って移動直線に沿って移動させることができ、センサは、縁部の検出時に値を変更するセンサ信号を出力し、輪郭の中心は、移動直線に沿った信号変更の位置の算術的平均を計算することにより決定される。あるいは、２つのセンサを使用することができ、センサにより、角のある基板の幅の方向での中心を決定することができ、一方のセンサは左側にあり、輪郭の左縁部を横切って移動し、他方のセンサは、右側にあり、輪郭の右縁部を横切って移動する。ここでも、輪郭の中心は、移動直線に沿った２つの信号変更の位置の算術的平均を計算することにより、センサ信号の変更から決定することができる。

センサキャリアの移動方向または環境に対して垂直ではない輪郭縁部を有する物体の直線輪郭を測定する場合、センサキャリアの使用されるセンサユニットは、２つのセンサを有することができ、各センサは、縁部の検出時に値を変更するセンサ信号を出力する。次に、２つのセンサを、少なくとも、直線輪郭を画定する第１の縁部を横切って移動させることができ、この縁部により生成されるセンサ信号の信号変更が、移動直線に沿った各位置に関して互いに比較され、一致しない場合、第１の移動直線からある角度傾斜した新しい移動直線を決定することができる。

好ましくは、信号変更の評価、移動直線の傾斜、およびセンサユニットの移動は、最新の移動直線に沿った２つの信号変更の位置差が、指定された閾値未満になるまで、反復法で繰り返すことができ、続けて、輪郭中心の決定が行われる。

さらに、湾曲した輪郭の中心を決定する場合、少なくとも１つのセンサを、湾曲した輪郭を形成する縁部を横切って第１の移動直線に沿って移動させることができ、センサは、縁部検出時に値を変更するセンサ信号を出力することができ、続けて、移動直線を指定量だけ平行に変位させることができ、センサは、縁部を横切って前記第２の移動直線に沿って移動させることができ、輪郭の中心を、２つの移動直線に沿った信号変更の位置から計算することができる。

最新の移動直線が、物体の直径上にない場合、反復方法により輪郭の中心を計算する前に、最新および最新から１つ前の信号変更の位置を互いに比較することができ、これらの信号変更の位置差から、前の移動直線から平行に変位した新しい移動直線を決定することができ、センサを前記新しい移動直線に沿って再び移動させることができる。次に、各移動直線に沿った２つの最新信号変更の位置差が、指定された閾値未満になるまで、最新の信号変更と最新から１つ前の信号変更の比較、新しい移動直線の計算、および新しい移動直線に沿った移動を繰り返す。次に、最新の移動直線は物体の直径上にあるため、輪郭の中心が見つけられる。

この方法は、有利なことに、湾曲した輪郭を測定する場合、２つのセンサが使用され、各センサが、縁部検出時に値を変更するセンサ信号を出力するという点で、さらに発展することができる。したがって、輪郭の中心の決定に必要な移動数を大幅に低減することができる。次に、センサは、湾曲した輪郭を形成する縁部を横切って第１の移動直線に沿って移動することができ、移動直線に沿った２つの信号変更の位置から、輪郭の中心が計算される。

最新の移動直線が物体の直径上にない場合、反復方法により輪郭の中心を計算する前に、２つの最新の信号変更の位置を互いに比較することができ、これらの信号変更の位置差から、前の移動直線から平行に変位した新しい移動直線を計算することができ、この新しい移動直線に沿って、センサを再び移動させることができる。これは、反復方法を使用して行うことができ、２つのセンサの信号変更の比較、新しい移動直線の計算、および新しい移動直線に沿った移動は、最新の移動直線に沿った２つの信号変更の位置差が指定の閾値未満になるまで、繰り返される。次に、最新の移動直線は物体の直径上にあるため、輪郭の中心が見つけられる。

基準点として、好ましくは、開始座標が使用される。開始座標までの物体の距離を決定するために、センサキャリアのセンサユニットを移動直線に沿って第２の輪郭の中心に向かって、かつ前面に物体の表面を縁取る縁部を横切って移動させることができ、上記縁部により始動する信号変更の位置および開始座標から、距離を決定することができる。

位置を決定した後、センサキャリアをロボットエンドエフェクタにより、配置位置に配置することができ、またはさらなる物体の前に配置することができ、位置を決定する本発明による方法を繰り返すことができる。

取扱いロボットを制御するための位置を提供するに当たり、位置は、センサキャリア、基板処理システム、および／またはロボット制御装置の記憶ユニットに保存することができる。

以下、単に例示的に円形基板が物体として使用される例示的な実施形態および添付図により、本発明を説明する。しかし、本発明は、測定可能な縁部を有する処理システム内の他の任意の物体、特に、基板のプロセスステーションのピックアップ・配置手段に使用することもできる。技術的に適切な場合は常に、実施形態変形について説明される図は、本発明の基本的な概念から逸脱せずに、別の実施形態変形にも適用することができる。図中、同一の参照番号は同一または同様の要素を示す。

凹部および光バリアを有する円形のセンサキャリア１を示す。 第１のセンサユニットのセンサ４を有する角のある形状のセンサキャリア１を示す。 第１のセンサユニットの２つのセンサ４、５ｂを有する角のある形状のセンサキャリア１を示す。 ロボット２３、ピックアップ・配置ステーション２１、および処理ステーション２５を有する基板処理システム２０の概略図を示す。 物体１１の前面１４の図および１つのセンサを使用しての前面１４の測定を示す。 物体１１の前面１４の図および２つのセンサを使用しての前面１４の測定を示す。 物体１１の上面図および１つのセンサを使用しての湾曲した輪郭の測定を示す。 物体１１の上面図および２つのセンサを使用しての湾曲した輪郭の測定を示す。 一般的なプロセスフローの概略図を示す。 ２つのセンサを使用しての縁部測定中のプロセスフローの概略図を示す。 センサが物体上方を移動中のプロセスステップの概略図を示す。 縁部認識のプロセスフローの概略図を示す。

図１は、本発明によるセンサキャリア１の第１の例示的な実施形態変形を示す。センサキャリア１は、円形キャリア板１ａを有し、したがって、基板処理システム２０、２６内の円形基板１１の測定に提供される。したがって、キャリア板１ａの形状および寸法は、測定すべき基板物体１１の形状および寸法に実質的に対応する。キャリア板１ａ上に、第１のセンサユニット４、５ａが取り付けられ、それらのセンサユニットにより、基板表面１３に対して垂直な移動直線Ｂ１に沿ったセンサキャリア１の移動中、基板物体１１の第1の物体縁部１０ａおよび第２の物体縁部１０ｂを検出することができる。このセンサユニット４、５ａは、光バリアとして設計され、送信ユニット４および受信ユニット５ａを備える。

さらに、キャリア板１ａは、対称に配置され、互いに離間された２つの反射センサ２、３を備える第２のセンサユニット２、３を担持する。第２のセンサユニットの反射センサ２、３を使用して、基板物体１１の表面１３を縁取る縁部１０ｂを検出することができる。センサ２、３のそれぞれの下に、キャリア板１ａは図示されていない開口部を有する。センサは、検出範囲がこれらの開口部を通って延びるように、これらの開口部に位置合わせされる。図１では、これは円に配置された×印で象徴されている。これは、反射センサから発せられた光が下方に発せられ、反射の場合、測定すべき基板物体１１の縁部または表面で反射し、これらの開口部を通して、反射センサ２、３の感光要素により捕捉されることを意味する。

センサキャリアは、この実施形態変形では、直径に関して対称であり、矩形を有する周縁凹部９を有する。凹部９により、サイドウィング１２が生成され、サイドウィング１２上に、光バリアの送信ユニットおよび受信ユニット４、５ａが配置される。したがって、光バリアは凹部９に対して平行に延びる。サイドウィング１２は、ｚ方向に移動する場合、センサキャリア１を基板物体１１のより近傍に配置するように、前面で、すなわち、基板物体１１に向けて折り畳まれる。したがって、センサキャリア１がｚ方向に移動中、基板物体１１が凹部９内に十分深く移動でき、光バリアを遮断することが保証される。送信ユニット４および受信ユニット５ａは、サイドウィング１２上の凹部９の周縁部に配置され、基板物体１１を凹部９内にあまり深く挿入する必要がないように、基板物体１１の最前部に配置される。それにより、センサキャリア１と基板物体１１との間に、十分に安全な隙間が維持される。

さらに、センサキャリア１は、センサ信号を処理する構成要素６、７、８を備える。累算器８が設けられ、センサキャリア１上の累算器８の位置は任意であるが、バランスのとられた重量分布および重心に関して、センサキャリアの中央に、さらなる構成要素に関して対称に配置されるべきである。これは、センサ信号の処理を引き継ぐセンサ電子装置６にも当てはまる。各センサ２、３、４（図２の反射センサの場合）、５ａ、５ｂに対して、それぞれに１つのセンサ電子装置が割り当てられる。電波送信モジュールを含むセンサ信号処理７も、センサキャリア１上に設けられる。基板物体１１に対するセンサキャリアの移動方向に対応するセンサキャリア１の直径に関して、すべての構成要素は、キャリア板１ａ上に対称に配置される。

平面の基板物体１１が、典型的に、基板表面１３を水平面にして配置される場合、第１のセンサユニット４、５ａは、垂直面において基板物体を測定するように機能し、第２のセンサユニットのセンサ２、３は、水平面において基板物体を測定するように機能する。

図２は、本発明によるセンサキャリア１の第２の実施形態変形を示す。この実施形態では、キャリア板１ａは矩形、特に正方形として設計される。したがって、センサキャリア１は、角のある基板を移動させる処理システム内で特に有利に使用することができる。このセンサキャリア１では、第１のセンサユニットが単一のセンサ４により形成され、キャリア板１ａが基板表面１３と平行に位置合わせされる場合、センサ４の検出範囲も、基板物体表面１３に対して平行に位置合わせされる。さらに、検出範囲は、基板物体１１に向けられたキャリア板１ａの縁部から離れて垂直に延びる。センサ４は、反射センサとしても設計されるため、基板物体１１を縁取る縁部１０ａ、１０ｂの前面１４の認識を可能にする。

第２のセンサユニットの反射センサ２、３は、基板物体１１に向けられたキャリア板１ａの最前部に配置される。ここで、センサ２、３は、センサの発光ユニットおよび感光ユニットが、キャリア板１ａの隅に配置されるように、キャリア板１ａの縁に直接配置される。したがって、測定すべき基板物体１１を横切る最小限の移動のみが、縁部の検出に必要とされる。

図３は、図２に関してさらに発展させたセンサキャリア１の実施形態変形を示し、第１のセンサユニットは、反射センサとして設計される２つのセンサ４、５ｂを備える。これらのセンサにより、測定すべき基板物体１１が水平面において傾斜する場合に検出が可能である。２つのセンサ４、５ｂは、互いに離間され、基板物体１１に対するセンサキャリア１の移動方向に関して、キャリア板１ａ上で対称に配置される。センサ４、５ｂの検出範囲も、基板物体１１に対するセンサキャリア１の移動方向に対して平行に位置合わせされ、平行に延びる。したがって、センサ４、５ｂは、基板物体１１の前面１４を縁取る縁部１０ａ、１０ｂも検出することができる。すなわち、センサ４、５ｂは、垂直面において基板物体１１を測定することができる。その他、図３によるセンサキャリアは、図２による実施形態変形に対応すると共に、図１による実施形態変形に実質的に対応し、センサ２、３、４、５ｂ、センサ処理７、および累積器８のそれぞれに１つの電子装置６を備える。

キャリア板１ａに取り付けられた構成要素は、基板物体１１に対するセンサキャリア１の移動方向に関して対称に、かつ基板物体１１の表面に平行して配置される。さらに、キャリア板１ａに取り付けられた構成要素はすべて、ロボットエンドエフェクタ２４がセンサキャリア１を問題なく下側から保持でき、かつキャリア板１ａの下側が、基板物体１１の表面１３の上方を同一平面で移動できるように、キャリア板１ａの同じ表面に取り付けられる。

図４は、基板処理システム２０、２６の概略図を示す。基板処理システムは、荷下ろし／荷積みユニット２０およびプロセス機械２６からなる。荷積み／荷下ろしユニット２０は、例えば、窒素を充填させることができ、内部でロボット２３が移動するチャンバ２７を備える。ロボット２３はエンドエフェクタ２４を有し、エンドエフェクタ２４により、基板物体１１をカセットまたは格納コンテナ２１から取り出し、プロセス機械２６内に導入することができる。図示されていない転送ステーションが、チャンバ２７からプロセス機械２６に基板を転送または配置できるようにする。プロセス機械は、基板物体１１を処理する顧客に固有のプロセスステーション２５を有することができる。さらに、基板位置合わせステーション２２をチャンバ２７内に設けることができる。

形状および寸法が処理すべき基板１１の形状および寸法に実質的に対応するセンサキャリア１の使用には、荷積み／荷下ろしユニット２０またはプロセス機械２６内に、個々の基板物体１１の位置を決定するために追加の装置を設ける必要がないという利点がある。追加の装置に代えて、センサキャリア１は、カセット２１内に通常の基板物体１１のように格納でき、必要な場合に、ロボットエンドエフェクタにより掴むことができ、次に、基板物体１１を測定することができる。その後、センサキャリアは、格納カセット２１内に戻すことができる。特に、支持ピンまたは移動部等の摩耗構成要素による変更位置の連続した教示を実行することができる。

本発明によるセンサキャリア１では、基板処理システム２０、２６内の基板物体１１の場所および傾斜に関する位置情報を収集することができる。位置情報は、基準点に対して相対的に関連付けることもでき、または座標系の定義された原点に対して絶対的に関連付けることもできる。電波送信モジュール７により、センサ信号は、信号の評価を実行するプロセス制御装置に無線で送信することができる。あるいは、評価は、センサキャリアの評価ユニット内で直接実行することができる。したがって、基板物体１１の位置の測定は、動作シーケンスを邪魔せずに、または基板の取扱いに手動の割り込みもしくは介入なしで実行することができる。

センサユニットのセンサ２、３、４、５ａ、５ｂのそれぞれは、縁部１０ａ、１０ｂの検出時に値を変更する出力信号を送出する。好ましくは、センサ２、３、４、５ａ、５ｂの信号出力は、縁部が検出された場合、信号の変更が行われるようにデジタル的に実行される。センサ２、３、４、５ａ、５ｂが、自由空間から基板物体１１への変わり目を通過するとすぐに、各センサは、出力に信号エッジを送出し、この信号エッジは、センサ電子装置６で認識し評価することができる。図５ａおよび図５ｂは、縁部検出中の移動シーケンスのグラフ図を示す。

図５ａは、移動直線Ｂ１に沿ったセンサＳによる基板物体の前面輪郭、すなわち、２つの直線縁部１０ａ、１０ｂにより画定される輪郭の測定を示す。以下、輪郭としては、本体の外形または輪郭線であると理解されたい。移動直線Ｂ１は、例えば、垂直に、すなわち、ｚ方向に延びる。センサキャリア１は、この移動直線Ｂ１に従って垂直方向に、基板物体い１１の前面１４に沿って下から上に移動する。円形基板の場合、図１による光バリア４、５ａは、縁部検出のセンサユニットとして使用することができ、角のある基板１１の場合、図２による反射センサ２を縁部検出に使用することができる。センサ４、５ａが下縁部１０ａに達した場合、出力信号は値を変更する。信号出力は、下縁部１０ｂに達すると再度変化する。移動直線Ｂ１に沿った信号変更の位置を評価することができ、理想的な条件下では、算術平均の計算により、垂直方向での前面の輪郭の中心がもたらされる。

図５ｂは、２つのセンサＳによる前面１４の測定を示し、基板物体１１は水平面においてわずかに傾斜する。このため、移動直線Ｂ３は基板表面１３に対して垂直ではない。

まず、センサは、前面１４を縁取る縁部１０ａ、１０ｂを横切って移動直線Ｂ３に従って移動する。これより、２つのセンサが検出に使用され、移動直線に沿ったセンサキャリア１の移動により、各センサが、互いに平行なそれぞれ１つの移動直線上を移動することになる。この時点で、２つのセンサが下縁部１０ａに沿って移動した場合、センサ信号の信号変更が、移動直線に沿って異なる位置で発生する。これは、基板物体１１が傾斜していることを示すものである。２つの信号変更の位置差から、および移動直線の傾斜により、基板表面１３に垂直な移動直線Ｂ４を数学的または反復的に決定することができる。この移動直線Ｂ４に沿い、信号変更の位置は略同時に発生する。下縁部１０ａおよび上縁部１０ｂを通過し、センサの移動直線に沿った位置変更の算術平均を計算することにより、前面輪郭の垂直中心を決定することができる。

図５ｃは、基板物体１１の上面図を示す。表面１３を縁取る湾曲した縁部１０ｂは、この図中、基板物体１１の輪郭も同時に表す。図５ｃは、移動直線Ｂ２の方向での単一のセンサＳによる縁部１０ｂを横切る移動、センサがホーム位置に戻る移動に伴う新しい移動直線Ｂ５への移動直線の平行変位、そして再び新しい移動直線Ｂ５に沿った縁部１０ｂを横切る移動を同時に示す。この時点で、２つの空間座標が、基板の周縁部１０ｂから分かっている。さらに、基板の半径が既知であると想定される。

これらの既知の変数から、基板表面１３の中心を計算することができる。後述するように、輪郭の中心は、反復方法によっても決定することができる。

図５ｄは、２つのセンサＳによる湾曲した輪郭１０ｂの測定を示す。１つのセンサを使用する実施形態変形５ｃと比較した利点は、縁部１０ｂを横切って移動する際に、２つの座標を同時に検出でき、それにより、必要な移動数を低減できることである。センサの各移動直線に沿った２つのセンサ信号の位置が、同時に発生しないことから、基板物体１１に対する移動直線に沿ったセンサキャリア１の移動が、基板物体１１の直径上にないと結論付けることができる。したがって、反復方法により輪郭の中心を決定する場合、元の移動直線は、平行に変位され、センサキャリア１は、この新しい移動直線に沿って基板物体１１に向かって案内される。これは、図５ｄに単に概略的に示される。好ましくは、平行変位の量は、位置差の量に依存する。すなわち、直線移動に関する２つの信号変更の位置差が大きいほど、次のステップにおいて実行される平行変位の量は大きくなる。図５ｄにおいて、平行変位の量は、反復方法の原理を示すために、センサ信号の位置差に伴って増大する。平行変位および変位した移動直線に沿ったセンサの移動は、信号変更の位置差が指定された閾値未満になるまで、繰り返される。次に、センサキャリア１の移動直線は実質的に、縁部１０ｂの輪郭の中心上、すなわち、基板物体１１の直径上にある。

以下、図６〜図９により、プロセスフローをより詳細に説明する。

本発明による方法は、ロボットシステムの制御に続けて使用される、平坦な基板物体１１の位置の自動教示に関するため、「自動教示機能」（ＡＴＦ）と呼ぶこともできる。

本発明による方法では、センサキャリア１のセンサ２、３、４、５ａ、５ｂを有するセンサユニットが、基板物体１１の縁部１０ａ、１０ｂを横切り移動直線Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３に沿って移動し、各センサユニットは、縁部１０ａ、１０ｂの検出時に値を変更する少なくとも１つのセンサ信号を出力し、移動直線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のそれぞれに沿った信号変更の位置から、基板物体１１の位置が決定される。

図６によれば、方法は、「開始」と示されるブロック２８において開始される。続くブロック２９において、「ＡＴＦ教示」と示されるプロセスステップが要約され、このプロセスステップにより、測定すべき基板物体１１の空間中の位置が決定され、特に、計算される。これらのプロセスステップの実行の後、位置の記憶：ブロック３０が続けられ、それにより、ロボット２３を決定された位置に従って後で制御して、測定すべき基板物体１１を掴む、または置くことができる。位置情報を記憶した後、プロセスは完了する。ブロック４０参照。

基板物体１１を測定するプロセスフローは、図６と比較して、後述するステップを含む。

まず、基板処理システム２０、２６の構成データがロードされる：ブロック５０。前記構成データは、扱うべき基板についての特定の情報、特に厚さおよび寸法ならびに特にロボット２３の位置または座標原点に対する空間内のおおよその位置についての情報を含む。

センサキャリア１は続けて、ロボットエンドエフェクタ２４で掴まれ、測定すべき基板１１が配置された基板処理システムの１つのステーションの前に、安全な隙間を置いて移動する。そのようなステーションは、例えば、カセット２１（図４参照）であり得る。ステーション前への移動は、ブロック６０として示される。

続けて、基板物体１１の垂直中心が決定される。これは、プロセスセクション「ＡＴＦ１つのセンサ」内で行われる。このセクションにおいて、まず、ロボットエンドエフェクタ２４の位置（エンドエフェクタ位置）が、オフセットから計算される。ブロック１１０参照。オフセットは、ロボットエンドエフェクタ２４が最初にステーション前に位置決めされた際に従った座標と、選択された座標系の原点との距離から生じる。この原点は、好ましくは、ロボット２３の幾何学的中心にある。

次のプロセスステップ「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ」において、センサキャリア１はここで、特定の縁部１０ａ、１０ｂを横切って移動する。これらのプロセスステップのシーケンスを図８に示す。まず、センサキャリア１は、指定された開始位置に移動する。ブロック３００参照。開始位置に達した場合、指定された第１の移動直線Ｂ１（図５ａ参照）に沿った終了位置への移動が開始される。ブロック３１０参照。これらに由来する開始位置、終了位置、および移動直線は、空間内の基板物体の既知のおおよその位置から生じる。この移動中、ブロック３２０「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ Ｐｒｏｇ」内のプロセスステップが実行される。これらのプロセスステップを図９に示す。

「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ Ｐｒｏｇ」３２０において、まず、信号変更の座標をマークするいわゆるマーカが削除される：「すべてのマーカをオフにする」ステップ２３０。その後、縁部の測定に使用されるセンサのセンサ信号が、ループ内で監視される。図９に示されるプロセスフローは、プロセスステップを実行するコンピュータにより実施されるルーチンの概略図を示す。呼び出されると、このルーチンは、監視すべきセンサ信号を送信するポート「ポート」について通知され、このセンサの期待値がルーチンに渡される。これにより、各センサに、具体的なアプリケーションの場合にチェックする必要がある、具体的なポート「ポート」が割り当てられるため、ルーチン３２０の汎用呼び出し、すなわち、どのセンサユニットもしくはどのセンサが使用されるかということから独立して、各プロセスステップの実行が可能になる。

ｚ方向での基板物体１１の輪郭の中心を決定するために、単一のセンサが使用される場合、ルーチン「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ Ｐｒｏｇ」が１つのみのポート（ポート１）をチェックするだけで十分である。このポートにおいて、信号エッジの立ち上がりまたは立ち下がりの発生が予期される。各センサが基板物体１１の上方にない場合、センサ信号が値「ロー」を有する状態に基づいて、まず、「ハイ」が信号ポートにおいて予期される。これは、ステップ２４０においてチェックされる。これが該当する場合、明らかに、第１の縁部に達しており、移動直線に沿った信号変更の位置が、マーカ「Ｓｅｔ １ Ｈｉ Ｍａｒｋｅｒ」の下に座標内に記される。これが、問い合わせ時に該当しない場合、チェックは、ポート「ポート１」が値「ロー」を有するか否かのチェックに続く。ステップ２５０参照。これは、期待値を考慮して行われる。信号が実際に「ロー」であるが、「ハイ」が期待される場合、マーカは設定されない。

縁部を検出するさらなるセンサが使用されない場合、さらなるポートの問い合わせは必要ない。すなわち、ステップ２６０、２７０はなくなる。ここで、ステップ２８０において、移動が完了したか否か、すなわち、移動の終了に達したか否かのチェックが行われる。これが該当しない場合、すべてのマーカが設定されたか否かの別のチェックが続く。基板物体の前面の輪郭を測定するために、さらなる縁部１０ｂの検出が必要であり、移動はまだ完了していないため、第２の縁部１０ｂのマーカの設定はまだない。したがって、プロセスは、期待値を考慮して「ハイ」および「ロー」に関するポートのチェックに続き、これはループ内で周期的に繰り返される。第２の縁部１０ｂに達した場合、ルーチンは、ブロック２５０において、センサ信号が期待される「ロー」に変更されたことを検出し、センサ変更の位置がマーカ「Ｓｅｔ １ Ｌｏｗ Ｍａｒｋｅｒ」内に記憶される。この時点ですべてのマーカが設定されたため、ルーチンは、ブロック２９０において実行される事例差別化（case differentiation）に従って完了する。

ここで、開始位置への移動が続く。図８のブロック３３０参照。これは、戻る際に輪郭をもう一度測定できるように、センサキャリアが移動直線に沿って逆方向に移動することを意味する。これは、センサで生じるヒステリシスを補償する目的に適う。このヒステリシスにより、センサの切り替え閾値が、厳密に縁部に達した際に反応しないこと、すなわち、センサが、使用されるセンサ技術に応じて、縁部に達する前、または縁部を通過して程なくして、信号をわずかに変更することが生じ得る。早いまたは遅い変更は、両移動方向で同じ量であるため、往路での移動直線に沿った信号変更の位置と、復路での信号変更の位置との算術平均の計算から、厳密な縁部位置を決定することができる。

開始位置への移動中、それに対応して、センサ信号は、図９に示されるステップに従って、単一のポート「ポート１」に対して再び実行され、上縁部１０ｂおよび下縁部１０ａの座標が、さらなるマーカ内に記憶される。センサキャリア１が縁部１０ａ、１０ｂの両方を通過すると、両方のマーカが設定され、縁部検出のプロセスステップが完了する。ブロック２９０参照。次に、ブロック３５０による見つかった位置の算術平均値（平均）の上記計算が行われる。まず、上述したように、同じ縁部１０ａまたは１０ｂのそれぞれで検出された位置からの２つの算術平均が、ヒステリシス誤差を補償するために、決定される。これを使用して、ブロック１２０に要約されるプロセスステップ「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ」が完了する。ここで、垂直中心に関する基板位置、すなわち、基板物体１１の厚さ方向での中心の決定が続き、座標原点に対する位置を決定するために、ロボットエンドエフェクタ２４のオフセット、すなわち、開始位置が考慮される。図６のブロック１３０参照。

続くプロセスステップ８０において、ここで、２つの他の空間座標内の基板位置が決定される。このために、２つのセンサ２、３は、第２のセンサユニットの例として使用される。水平面での位置の決定は、図７「ＡＴＦ２つのセンサ」によるプロセスステップに要約される。ここで、図５ｄの図による湾曲した輪郭１０ｂの測定が実行される。

このプロセスステップの開始時に、パラメータ「最小測定長」が、値「無限」に等しく設定される。ブロック１４０参照。ブロック１５０において、プロセスステーション前のロボットエンドエフェクタ２４の位置の計算が続く。続くプロセスステップは、反復して実行される。すなわち、指定された終了基準が満たされるまで、繰り返される。ブロック２２０参照。

まず、「ＡＲＴ Ｓｅｎｓｅ」の下で要約されたプロセスステップ１２０が、実行される。これらのプロセスステップは、図８によりすでに説明されたシーケンスに対応する。まず、センサキャリア１が開始位置に移動する。ブロック３００参照。その後、終了位置へのセンサキャリア１の移動が開始される。ブロック３１０参照。基板物体１１の表面１３を縁取る湾曲した縁部１０ｂを検出するため、特に、この縁部により形成される輪郭の中心を検出するために、センサキャリア１を、基板物体１１の表面１３に平行な方向に、基板物体１１を横切って移動する。この移動方向は、基礎をなすデカルト座標系によるｙ方向での移動に対応する。この移動は、移動直線Ｂ２（図５ｄ参照）に沿って行われ、第２のセンサユニットの２つのセンサ２、３のそれぞれが、縁部１０ｂを横切るそれぞれ別個の移動直線上の前記移動直線Ｂ２に平行に移動する。

この移動中、図９によるプロセスステップ、すなわち、ルーチン「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ Ｐｒｏｇ」が実行され、ここでは、２つのセンサが存在するため、２つのポート「ポート１」および「ポート２」が監視され、センサ信号の正または負のエッジ変更についてチェックされる。これは、ブロック２４０、２５０、２６０においてすでに説明したように行われる。第１のセンサ２が縁部１０ｂに達した場合、これはステップ２４０において認識され、マーカ「Ｓｅｔ １ Ｈｉ Ｍａｒｋｅｒ」が設定され、この信号変更の対応する座標が記憶される。第２のセンサ３が物体の縁部１０ｂに達した場合、これはステップ２６０において認識され、第２のマーカ「Ｓｅｔ ２ Ｈｉ Ｍａｒｋｅｒ」が設定され、この信号変更の対応する座標が記憶される。続くステップ２８０において、移動が完了したか否かがチェックされる。これが該当しない場合、次のステップ２９０において、すべてのマーカが設定されたか否かがチェックされる。これも再び該当しない場合、ポートの問い合わせが再び開始される。基板物体１１の水平面での輪郭の中心を決定するには、それ以上の縁部は後続しないため、図９のルーチンのさらなるマーカは決して設定されない。それに代えて、指定された移動終了に達すると、ステップ２８０において、ルーチン「ＡＴＦ Ｓｅｎｓｅ Ｐｒｏｇ」にすべてのマーカを設定させる。そして、この時点ですべてのマーカが設定されているため、これはルーチンの終了基準である。ブロック２９０参照。したがって、最終結果において、移動が終了に達したという点、すなわち、センサキャリア１が終了位置に着いたという点で、または検出すべきすべての縁部を実際に検出したという点で、ポートの問い合わせが完了する。

ここで、開始位置への復帰が続く。ブロック３３０参照。前に検出下縁部位置が、センサキャリア１のこの復帰移動中に再び検出される。開始位置に達した場合、同じセンサの検出された信号変更位置からの算術平均値（平均）が、上述したように決定されて、移動直線に沿った縁部１０ｂの厳密な位置を検出し、ひいてはセンサのヒステリシスを補償する。

厳密な縁部位置の決定後、ｙ方向での、すなわち、移動直線に関する信号変更の位置差が決定され、この差が、パラメータ「測定長」に割り当てられる。ブロック１７０参照。位置のこの長さの差は、ステップ１８０において、最初は無限値に設定されていた変数「最小測定長」と比較される。この変数は、ステップ１８０において、「ｍｉｎ．ｌｅｎｇｔｈ」として示される。測定された長さの差は、いずれの場合でも、無限よりも小さいため、この長さの差は「最小測定長」として設定される。ブロック２００参照。パラメータ「最小測定長」は、ブロック２００において、「ｍｉｎ．ｍｅａｓ．ｌｅｎｇｔｈ」と略される。このプロセスステップは、最小検索の目的に適う。

続くステップ２１０において、移動直線の平行変位、すなわち、信号変更の位置の長さの差と変数「係数」とを乗算したものに対応する量だけ、前の移動直線に平行な開始／停止位置のオフセットが、行われる。変数「係数」は、移動直線の平行変位が測定すべき基板物体１１の外側で終わらないような、０〜１の量の予め指定されるスカラーである。係数の算術符号は、平行変位の方向を示し、係数の量は、平行変位の増分を拡大／縮小する。

続くステップ２２０において、終了基準が満たされたか否かが最終的にチェックされる。これは、信号変更の位置の長さの差が指定された閾値よりも小さい場合、達成される。所望の精度に応じて、閾値は０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、好ましくは、０．１ｍｍであり得る。実際の長さの差がまだ閾値よりも大きい場合、プロセスステップ１２０、１７０、１８０、２１０の繰り返しが行われる。すなわち、センサ２、３が、平行に変位した移動直線Ｂ５（図５ｄ参照）に沿って水平方向で基板１１の縁部１０ｂを横切って再び移動する。

センサ２、３を縁部１０ｂを超えて移動させると、移動直線に沿った新しい信号変更位置がもたらされ、信号変更の差は、ｙ方向において決定され、ステップ１７０において、変数「測定長」に再び割り当てられる。

この第２の移動の信号変更の位置の長さの差が、第１の移動の信号変更の位置の長さの差よりも短い場合、この長さの差が、ステップ２００において、「ｍｉｎ．ｍｅａｓ．ｌｅｎｇｈｔ」として略される変数「最小測定長」に割り当てあれる。

移動直線の平行変位が再び続けられ、平行変位は、同じ方向で行われるが、信号変更の位置のより小さな距離にかろうじて対応するより小さな量で、または１未満の変数「係数」で長さの差を拡大／縮小する場合には、長さの差よりもさらに小さな量で行われる。

ここで、ステップ２２０において、信号変更の位置の新しい長さの差が、指定された閾値未満であるか否かが比較される。これが依然として該当しない場合、センサは新しい移動直線に沿って再び移動する。

新しい信号変更が、互いにさらに離れた新しい位置をもたらす場合、移動直線の最新の変位は、誤った方向に行われる。これは、変数「係数」の算術符号を変更することにより正される。ブロック１９０参照。最新の移動直線は、再び平行に変位されるが：ステップ２１０参照、ここでは、逆方向に、長さの差の増大により、最新の平行変位と比較して大きな量で変位される。最小測定長は変わらないままであるため、ステップ２２０から、湾曲した縁部１０ｂの測定をもう一度繰り返す必要性が生じる。

この時点で、信号変更が、移動直線に関して、縁部１０ｂに沿った第２の最新の移動と比較して短い距離を有する位置で発生する場合、パラメータ「測定長」はここでも、前に測定された長さの最小差よりも小さい。したがって、新しい最小が見つかる。ステップ１８０での比較により、ここで、この測定長差がパラメータ「最小測定長」に割り当てられることになる。続けて、元の移動直線の他の平行変位が、ステップ２１０において行われるが、測定された最新の長さの差が指定された閾値「所望の精度」未満である場合：ステップ２２０参照、プロセスフローがこの時点で終了することになる。その場合、最新の移動直線は厳密に、基板物体１１の直径上にある。したがって、ｘ方向での湾曲した輪郭１０ｂの輪郭中心は、ｘ方向での最新の信号変更の２つの位置の算術平均を計算することにより分かる。測定すべき輪郭１０ｂの対称性および円形基板１１の既知の半径から、縁部から最新の移動直線に沿ったセンサキャリア１の開始位置までの距離を数学的に決定することも可能である。

図６において参照番号９０で示されるブロックにおいて、基板物体１１の位置が、物体縁部の決定された座標から決定される。基板物体１１の寸法、特に基板物体１１の直径および厚さは、ステップ５０において特定される。

基板１１の具体的な位置の計算に続き、ホーム位置に戻るセンサキャリア１の移動が続く。ブロック１００参照。したがって、移動が完了する。

最後に、センサキャリア１またはロボットエンドエフェクタ２４のホーム位置への移動に続き、決定された座標の記憶を、ステップ３０に従って行うことができる。したがって、プロセスはステップ４０で完了する。

説明された方法を処理システム内の任意の物体１１の測定に使用できること、すなわち、基板ならびに測定可能な縁部を有するピックアップおよび／または配置手段に使用できることに留意されたい。例示的に説明された方法は、本発明の基本的な概念から逸脱せずに、円形の基板物体１１に使用できると共に、特に、角のある基板物体１１に使用することができる。さらに、３つ以上のセンサを使用し、それにより、移動シーケンスの数を低減することが可能である。図５ａおよび図５ｂを参照して説明されたプロセスステップが、任意の直線輪郭の測定に適用可能であること、すなわち、物体の前面１４の中心の決定に限定されないことに特に留意されたい。したがって、例えば、矩形表面１３を有する角のある基板物体１１は、センサキャリア１から見て、図５ａに示される縁部１０ａ、１０ｂに対応する右側縁部および左側縁部を有することができる。その場合、移動直線Ｂ１に沿った移動方向はｘ方向になる。このようにして、深さまたはセンサキャリアに向けられた前縁部の開始のみを決定すべき場合、移動方向Ｂ１はｙ方向に対応する。対応する縁部により画定される直線輪郭の中心の決定は、上述したように、２つの対向する縁部の互いに対する距離の算術平均を計算することにより決定することができる。物体の寸法が既知であれば、少なくとも、物体の輪郭の垂直中心および水平中心ならびに物体からセンサキャリアまたは基準点までの距離が決定されるような場合、物体の中心または重心、ひいては位置を決定することができる。その場合、深さ方向での物体の中心をさらに決定する必要はない。

この目的は、請求項１に記載のセンサキャリアおよび請求項８に記載の方法により解決する。本発明によるセンサキャリアまたは方法のそれぞれの有利な発展形態は、各従属請求項に明確に表現される。

Claims (25)

1. キャリア板（１ａ）を有し、形状および寸法が、処理すべき基板の形状および寸法に実質的に対応する、基板処理システム（２０、２６）内の物体（１１）のロケーション位置を自動的に測定して教示する可動式無線センサキャリア（１）において、
   − 前記キャリア板（１ａ）上に取り付けられ、物体表面（１３）に垂直な移動直線（Ｂ１）上での前記センサキャリア（１）の移動中、前記物体（１１）の第１の物体縁部（１０ａ）と第２の物体縁部（１０ｂ）を検出するように配置された少なくとも１つの第１のセンサユニット（４、５ａ、５ｂ）、および
   − 前記キャリア板（１ａ）上に取り付けられ、前記物体表面（１３）に平行な移動直線（Ｂ２）上での前記センサキャリア（１）の移動中、前記物体（１１）の少なくとも第１の物体縁部（１０ｂ）を検出するように構成された少なくとも１つの第２のセンサユニット（２、３）を特徴とし、
   − 前記センサユニット（２、３、４；５ａ、５ｂ）のそれぞれから、物体縁部（１０ａ、１０ｂ）に達した際に信号変更を示すセンサ信号を出力することができることを特徴とする、センサキャリア（１）。
2. 前記第１のセンサユニット（４、５ａ、５ｂ）が、検出範囲が前記物体表面（１３）に略平行な向きであるように、前記キャリア板（１ａ）上に取り付けられた少なくとも１つのセンサ（４、５ａ、５ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のセンサキャリア（１）。
3. 前記第１のセンサユニット（４、５ａ、５ｂ）が、検出範囲が前記物体表面（１３）に略平行な向きであるように、前記キャリア板（１ａ）上に取り付けられた２つ以上のセンサを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサキャリア（１）。
4. 前記第２のセンサユニット（２、３）が、検出範囲が前記物体表面（１３）に略垂直な向きであるように、前記キャリア板（１ａ）上に取り付けられた少なくとも１つのセンサ（２、３）を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサキャリア（１）。
5. 前記第２のセンサユニット（２、３）が、検出範囲が前記物体表面（１３）に略垂直な向きであるように、前記キャリア板（１ａ）上に取り付けられた２つ以上のセンサを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサキャリア（１）。
6. 前記第１のセンサユニットの１つまたは複数のセンサ（４、５ａ、５ｂ）および／または前記第２のセンサユニットの１つまたは複数のセンサ（２、３）が、１つまたは複数の光学反射センサであることを特徴とする、請求項２に記載のセンサキャリア（１）。
7. 前記キャリア板（１ａ）が、特に、直径に関して対称な縁部側凹部（９）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のセンサキャリア（１）。
8. 前記センサユニット（２、３、４、５ａ、５ｂ）が、前記センサキャリア（１）の前領域に配置され、特に、前記物体（１１）に向けられた前記キャリア板（１ａ）の前記前領域の縁に配置されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のセンサキャリア（１）。
9. 前記第１のセンサユニット（４、５ａ）が光バリアであり、その送信ユニット（４）および受信ユニット（５ａ）が、前記光バリアの光線が前記凹部（９）に平行して延びるように、前記凹部（９）を横方向に縁取るサイドウィング（１２）上に取り付けられることを特徴とする、請求項７または８に記載のセンサキャリア（１）。
10. 前記送信ユニットおよび前記受信ユニット（４、５ａ）が、前記サイドウィング（１２）の前端部に配置されることを特徴とする、請求項９に記載のセンサキャリア（１）。
11. 前記第２のセンサユニットのセンサ（２、３）毎に、前記キャリア板（１ａ）が開口部を有し、前記開口部を使用して、前記センサ（２、３）のそれぞれが、検出範囲が前記開口部を通って延びるように位置合わせされることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載のセンサキャリア（１）。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のセンサキャリア（１）が、ロボットエンドエフェクタ（２４）により移動する、基板処理システム（２０、２６）内の物体（１１）のロケーション位置を自動的に測定して教示する方法において、前記センサキャリア（１）のセンサユニット（２、３、４、５ａ、５ｂ）が、前記物体（１１）の縁部（１０ａ、１０ｂ）を横切って移動直線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）に沿って移動し、前記センサユニット（２、３、４、５ａ、５ｂ）のそれぞれが、縁部（１０ａ、１０ｂ）の検出時に値を変更する少なくとも１つのセンサ信号を出力し、前記移動直線（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）のそれぞれに沿った信号変更の位置から、前記物体（１１）の前記ロケーション位置が決定されることを特徴とする、方法。
13. 前記センサキャリア（１）が、まず、空間中の指定される開始座標に従って、前記物体（１１）の前に安全な隙間を有して配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記物体（１１）の第１の輪郭の中心および第２の輪郭の中心ならびに前記物体（１１）から基準点までの距離が決定され、これらの値から、前記物体（１１）のオフセットおよび／または既知の寸法を加えることにより、前記物体（１１）のロケーション位置、特に、前記物体（１１）の中心点が決定されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 直線輪郭の中心を決定する場合、少なくとも１つのセンサ（４、５ａ、５ｂ）が、前記輪郭を画定する前記２つの縁部（１０ａ、１０ｂ）を横切って移動直線（Ｂ１）に沿って移動し、前記センサ（４、５ａ、５ｂ）が、縁部（１０ａ、１０ｂ）の検出時に値を変更するセンサ信号を出力し、前記輪郭の中心が、前記移動直線（Ｂ１）に沿った前記２つの信号変更の位置の算術平均を計算することにより決定されることを特徴とする、請求項１２、１３、または１４に記載の方法。
16. 直線輪郭の測定に使用される前記センサキャリア（１）のセンサユニットが、縁部（１０ａ、１０ｂ）の検出時に値を変更するセンサ信号をそれぞれ出力する２つのセンサを有する方法であって、前記２つのセンサが、少なくとも、前記直線輪郭を画定する第１の縁部（１０ａ）を横切って移動し、前記縁部（１０ａ）により生成される前記センサ信号の信号変更が、前記移動直線（Ｂ３）に沿った各位置に関して互いに比較され、一致しない場合、前記第１の移動直線（Ｂ３）に対してある角度だけ傾斜した新しい移動直線（Ｂ４）が決定されることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記信号変更の評価、前記第１の移動直線（Ｂ３）の傾斜、および前記新しい移動直線（Ｂ４）に沿った前記センサユニットの移動が、最新の移動直線に沿った前記２つの信号変更の位置差が指定の閾値未満になるまで、繰り返され、続けて、前記輪郭の中心の決定が行われることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 湾曲した輪郭の中心を決定する場合、少なくとも１つのセンサ（２、３）が、前記湾曲した輪郭を形成する前記縁部（１０ｂ）を横切って第１の移動直線（Ｂ２）に沿って移動し、前記センサ（２、３）が、縁部（１０ｂ）の検出時に値を変更するセンサ信号を出力し、続けて前記移動直線（Ｂ２）が平行に変位し、前記センサ（２、３）が、前記縁部（１０ｂ）を横切る前記第２の移動直線（Ｂ５）に沿って移動し、前記２つの移動直線（Ｂ２、Ｂ５）に沿った前記２つの信号変更の位置から、前記輪郭の中心が計算されることを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記輪郭の中心を計算する前に、前記最新および前記最新から１つ前の信号変更の位置が、互いに比較され、これらの信号変更の位置差から、前の移動直線に対して平行に変位した新しい移動直線が計算され、前記新しい移動直線に沿って前記センサが再び移動し、前記最新および前記最新から１つ前の信号変更の相互比較、新しい移動直線の計算、および前記新しい移動直線に沿った移動が、各移動直線に沿った前記２つの最新の信号変更の位置差が指定の閾値未満になるまで、繰り返されることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
20. 湾曲した輪郭の測定に使用される前記センサキャリアのセンサユニットが、縁部の検出時に値を変更する信号をそれぞれ出力する２つのセンサを有する方法であって、前記センサ（２、３）が、前記湾曲した輪郭を形成する前記縁部（１０ｂ）を横切って第１の移動直線（Ｂ２）に沿って移動し、前記移動直線（Ｂ２）に沿った前記２つの信号変更の位置から、前記輪郭の中心が計算されることを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記輪郭の中心を計算する前に、前記センサ（２、３）の前記２つの信号変更の位置が互いに比較され、これらの信号の位置差から、前の移動直線（Ｂ２）から平行に変位した新しい移動直線（Ｂ５）が計算され、前記新しい移動直線に沿って前記センサ（２、３）が再び移動し、前記２つのセンサ（２、３）の信号変更の相互比較、前記新しい移動直線の計算、および前記新しい移動直線に沿った移動が、前記最新の移動直線に沿った前記２つの信号変更の位置差が指定の閾値未満になるまで、繰り返されることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 基準点として、前記開始座標が使用され、前記物体（１）から前記開始座標までの距離を決定するために、前記センサキャリアのセンサユニットが、移動直線に沿って前記第２の輪郭の中心に向かい、前記物体（１１）の前面の前記表面（１３）を縁取る前記縁部（１０ａ、１０ｂ）を横切って移動し、この縁部（１０ａ、１０ｂ）により開始される信号変更の位置および前記開始座標から、前記距離が決定されることを特徴とする、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記ロケーション位置の決定後、前記センサキャリアが、前記ロボットエンドエフェクタ（２４）により配置位置に配置され、またはさらなる物体の前に置かれて、請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の方法が繰り返されることを特徴とする、請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記決定されたロケーション位置が、前記基板処理システム（２０、２６）の前記センサキャリア（１）またはロボット制御装置の記憶ユニットに記憶されることを特徴とする、請求項１２〜２３のいずれか一項に記載の方法。
25. − 前記センサキャリア（１）の第１のセンサユニット（４、５ａ、５ｂ）が、前記物体（１１）の前記表面（１３）に垂直な第１の移動方向（Ｂ１）に沿って、前記物体（１１）の前記前面（１４）を縁取る前記２つの縁部（１０ａ、１０ｂ）を横切って移動し、前記第１のセンサユニット（４、５ａ、５ｂ）が、縁部の検出時に値を変更する少なくとも１つのセンサ信号を出力し、前記第１の移動直線に沿った信号変更の位置から、厚さ方向での前記前面（１４）の輪郭の中心が決定され、
    − 前記センサキャリア（１）の第２のセンサユニット（２、３）が、前記物体（１１）の前記表面（１３）に平行な第２の移動直線（Ｂ２）に沿って、前記表面（１３）を縁取る１つの前記縁部（１０ｂ）または複数の縁部を横切って移動し、前記第２のセンサユニット（２、３）が、縁部（１０ｂ）の検出時に値を変更する少なくとも１つのセンサ信号を出力し、前記第２の移動直線（Ｂ２）に沿った前記信号変更の位置から、幅方向での前記表面の輪郭の中心または前記物体（１１）の直径の中心が決定されることを特徴とする、請求項１２〜２４のいずれか一項に記載の方法。

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