JP5985554B2 - カセットを位置合わせするための方法と装置 - Google Patents
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Description
図示された実施の形態の別の局面では、度量衡カセット410は、すべての測定が測定されるであろう固定基準点を備える精密内部基準面520(図5)を含む。レーザーセンサが下部に固定されるのに対して、それはカセットの頂部に固定される。レーザーセンサ光ビーム522は、ウエハが度量衡カセット410内に1枚も存在しない場合、基準面520によって遮断され、面520により反射されて、レーザーセンサのレーザーヘッドに戻る。
本実施の形態の別の局面によれば、距離センサによって検知されているターゲットは、異なる方法で距離センサに応答してもよいことが分かる。例えば、図示された実施の形態では、レーザーセンサは、センサから基準面520までの距離を測定し、更に、図示された実施の形態内ではシリコンウエハであるワークまでの距離を測定するのに使用される。これらのセンサは、センサによって発せられる光波を反射して、センサへ戻る面を有するターゲットの原理で動作する。図示された実施の形態のセンサは、赤色可視領域におけるレーザ光を発する。しかし、発光の僅かな部分は、近赤外線領域内にあり、シリコンウエハは赤外線に対して透明性を有する。結果として、レーザーセンサからの放射の赤外線部分は、概してシリコンウエハの最外面によって反射されず、通常はシリコンウエハ内部の内側深さで反射される。比較すると、図示された実施の形態の基準面520は、基準面の実外面とより近接にセンサビームを反射するのが好ましい処理面を有する。
ロボットブレードへのウエハカセットの位置合わせでは、ウエハカセットは、カセット内部で積み重ねられるウエハが、カセットに挿入される場合、ロボットブレードのポケット内に保持されるウエハにできるだけ平行であるように編成されるのが好ましい。これに悪影響を及ぼすパラメータは、カセットの側壁から外へ延在する薄くて平坦な、または角度をなす棚または歯1912によって提供され、ウエハをカセットのベースに対して平行に保持するよう設計されるカセットスロットに対するブレードのアラインメントである。よって、カセットハンドラは普通、プラットホームの前/後方向および左/右の傾斜を調整するカセットハンドラのプラットホーム200上の種々の調節機構を有し、その結果、プラットホームに固定されるカセットのベースと、したがって、ウエハが着座する棚とは、ロボットブレードに対して平行に配向される。プラットホームに対するこれらの前/後方向および左/右の調節は普通、カセットハンドラの「水平調節」と称するが、真に水平な水平調節を達成することが普通は目的ではない。
また、カセットをウエハブレードに水平調節することに加えて、カセットと相対的なウエハブレードの「ウエハ降下」または「ウエハピック」位置を適切に設定することも、非常に役立つ。上記のように、「ウエハ降下」位置は通常、「ウエハピック」位置と同じであり、ブレードがウエハをスロットへ下ろすか、またはウエハをスロットから持ち上げる位置である。多くの処理システムでは、搬送ロボットは、ロボットショルダ部の枢軸点199(図1)を中心として回転運動でウエハブレードを移動することができる。加えて、ブレードは、半径方向外側に延在され、並進運動で半径方向内側に引き出すことができる。処理システムコントローラを介して命令されるこれらの運動は普通、回転カウントおよび伸長ステップカウントに関して画成される。各伸長ステップは、ロボットブレードの徐々に増大する並進運動を表し、各回転カウントは、ブレードの徐々に増大する回転運動を表す。システムコントローラは、オペレータによってシステムコントローラに入力される回転ステップ命令および伸長ステップ命令に応答して、ブレードを回転させ、次いで延在させるか、両方を組み合わせた運動で回転および延在させることができる。
図示された実施の形態の別の局面によれば、カセットアラインメントツールシステム400は、ロードロックカセットプラットホームと相対的な様々な位置でのロボットブレード上のウエハ高さを測定する使いやすい手段を提供する。これらの測定は、例えば、ロボットブレードが特定のウエハカセットに適切な「スロットベース」および「スロットデルタ」の高さにあることを確実にすることに使用できる。システムはまた、用途により、他の高さの検証のみならず修正にも使用されてもよい。
更に図示された実施の形態の別の局面によれば、度量衡カセットは、カセットハンドラプラットホーム上へ反転させ、置き換えられて、下側スロット番号位置でブレード/ウエハ高さの測定を容易にすることができる。例えば、図16aは、すべての測定が測定されるであろう固定基準点を備える精密内部基準面520が、支持体200に隣接して固定されて、カセット下部をエミュレートするのに対して、レーザーセンサが、生産カセットの頂部における位置で支持体から離間されている逆位置での度量衡カセット410を示す。図示された実施の形態では、プレート612および度量衡カセット410の関連整合面は、基準面520が、図5に記載の逆位置と同様に非逆位置においても、比較的高い精度であるよう、カセットハンドラのプラットホーム200のベース面220に対して比較的平坦および平行であるように製造されている。逆位置での基準面520とプラットホーム200のベース面220との間の距離DINVは、知られている。また一方では、非逆位置と同様に、後続のすべてのウエハの距離測定は、この基準面520に対してオフセットするように行うことができる。従って、スロット#2ベース等の位置におけるウエハ位置は、図16aに示すような測定基準距離DREFと測定ウエハ距離DWAFとの間の差つまりオフセットDOFFとして計算される。ウエハオフセット位置DOFFは、既知の距離DINVを測定ウエハオフセット位置DOFFに加算することによって、プラットホーム200のベース面220より上の高さ測定に変換されてもよい。このような反転は、支持体に隣接するスロットベース位置の測定に役立ち、それらの用途では、図示のレーザーヘッド等の距離センサは、これ以外ではウエハブレードの挿入または引込みを妨害する。
図示された実施の形態の別の局面によれば、カセットアラインメントツールシステム400は、ロボットブレード上のウエハ(および、伸長によりブレード自体)の軌道をマッピングして、カセットに対する適切なアラインメントを確保する使いやすい手段を提供する。このようなマッピングされる軌道は、コンピュータディスプレイ540の出力画面1800(図17)に示すように、オペレータによる検査のために理解し易いグラフィック形式で表示され得る。この動作解析ページ1800は、図9の「水平調節」ページ800上の「ブレード動作のマッピング」ボタン860を用いてアクセスされてもよい。
以下でより詳細に説明するように、現行のカセット、ブレード、およびウエハの組合せの寸法は、システムに入力される場合、図17の1802および1804で示される限界等の一対の垂直動作限界を算出するために使用できる。これらの限界は、好ましい中心線高さ1806に集中されていてもよい。これらの算出限界は、表示ウィンドウ1800の右側の限界無効化チェックボックス1808によって無効にされてもよい。「固定限界」エントリボックス1810がチェックされる場合、下側の選択ボックス1812内に示される値は、算出限界の代わりに最大ロボットブレード動作公差ウィンドウ(MBMTW)を設定するために使用される。例えば、選択ボックス1812内に表示される数30は、総寸法限界を0.030"、つまり、0.000中心線より上の0.0175"と0.000中心線より下の0.0175"に設定する。ユーザは、プルダウンメニューからの選択または別の限界値の入力により、他の限界を選択できる。
図示された実施の形態の別の局面によれば、図示された実施の形態のカセットアラインメントツールシステム400は、カセットハンドラのエレベータの動作を測定するための装置と手段を提供する。これらのエレベータは、多くの場合、カセットを上下させるためのリードねじまたは他の機構を含む。普通、リードねじ機構は、回転に対して固定されるナットに連結され、カセットハンドラープラットホームに連結されるねじ軸を含む。軸の回転によって、ナットのリニア運動、従ってハンドラのリニア運動が生じる。リードねじは、オペレータシステムから命令されて、ステップでカセットを持ち上げる。リードねじによって移動される実際の直線距離は、リードねじの「ピッチ」と称され、インチ当りのステップ(メートル法の場合、ミリメートル当りのステップ)で表現される。何れかひとつの特定エレベータ用のピッチの正確な値は、カセットハンドラからカセットハンドラまで変化してもよい。従って、メーカから提供されるピッチ値は、十分な精度を備えていないかもしれない。というのは、その値が、摩損、またはこの分野で使用されているであろう異なるモータータイプおよび(モータを軸に接続するプーリの)プーリ比を説明していないからである。ここで、カセットアラインメントツールシステム度量衡カセット410に組み込まれるレーザー測距離センサを用いて、オペレータは、例えば、スロットベース2および24におけるような、移動に役立つカセットエレベータの対向端部で、またはその近傍でブレード上のウエハの高さを測定することができる。高さの変更によってステップカウントの変更を分割することにより、ピッチを正確に判定してもよい。エレベータの動程が、比較的長い「基線」距離にわたって測定されるので、誤差は最小にされる。
図示された実施の形態の度量衡カセット即ち取付具410は、広範囲にわたるプラスチックウエハカセットのサイズおよびマウントインターフェースをエミュレートする精密なフレームアセンブリである。スロット位置および間隔など、個々のカセットの可変的な属性は、度量衡カセット410に対して必要とする物理的変化の代わりにソフトウェア内で画成され得る。
平面度:全体で、± 0.002" (± 0.05mm)
平行度:± 0.002" (± 0.05mm)
高さDNOTINV(プラットホーム200のベース面220に対する基準):
DNoTINV±0.002" (181.04mm ± 0.05mm)
上記のように、好ましい別の構成フィーチャは、非逆配向でのその最上部面から基準面520までの上側基準プレート612の厚さである。この厚さは、基準面520の別の基準高さを定義する。この第2の基準高さは、度量衡カセットが図16aに示すような逆位置にある場合に、カセットハンドラプラットホームベース面220より上の基準面520の高さであるDINVと記される高さである。図示された実施の形態でのその仕様は、以下の通りである:
厚さ:DINV±.002"(±0.05mm)
互いに2つの基準高さを加えると、度量衡カセット410の全高は、以下の通りとなる:
全高:DINV+ DNOTINV ± 0.004" (± 0.l0mm)
更に、基準面420の仕上げは、レーザーセンサと互換性を持つのが好ましい。図示された実施の形態では、基準面520は、ラップ仕上げされ、研磨され、「ベーパーホーニング」されて、がその加工表面全体にわたり平面度± 0.0001" (± 0.0255 mm) の範囲内まで、マット仕上げ(0.000016" (0.00041 mm) RMS) を行なう。基準面はまた、激しく陽極処理されて、白い素焼きのセラミックと同様の面を備える層を堆積させる。
以下は、カセットアラインメントツールシステム400によって内部で使用されて、スロット#25等のカセット内のスロットのスロットベースおよびスロットデルタのために測定される高さ等、好ましい高さを判定することのできる方程式および計算順序の例を提供する。頂部スロットに機械的にアクセスできない状況で、寸法は、単にスロット間隔寸法によって下方へ調節される。
ReferenceDim=カセットベース面220からの基準(ゼロ)面520の高さである。これは、図示された実施の形態のDNOTINVである。
Slot#Spacing= (Dist#Slot 1- to - SlotN) / (N - 1)
ここで、Dist#Slot1#to#SlotNは、図19のカセット仕様入力画面1900で示すようにスロット1の中心からスロットNの中心までの間隔である。Dist#Slot1#to#SlotNの値は、1904において入力されるか、または、ウエハカセットモデルのオペレータの入力に応じて自動的に提供されてもよい。
SlotN#center=(Dist#Slot1#to#SlotN)+ (Dist#Base#to#Slot1)
ここで、Dist#Base#to#Slot1は、図19で示すようにプラットホームベース面220からスロット1の中心までの間隔である。また一方で、Dist#Base#to#Slot1の値は、システムによって自動的に提供されるか、または1906において手で入力されてもよい。
RootBaseN =(SlotN# center) - (RootHeight /2)
ここで、根元高さ(RootHeight)は、1910において入力されてもよい。
ウエハが下側のスロット歯面上で載置される場合のスロットの根元より下のウエハ下側の降下高さを計算する。
頂部スロット内に載置されているウエハ下側の高さを計算する。
頂部スロットから下の次のスロットに載置されているウエハ下側の高さを計算する。
頂部スロットから下の次のスロットに載置されているウエハ上側の高さを計算する。
両方ともそれぞれのスロット内に載置されている、最上部ウエハの下側とその下の次のウエハの上側との間の間隙の垂直中心高さオフセットを決定する。
度量衡カセット410のベースから垂直中心オフセットが表す高さを計算する。
最大有効ブレード厚さを決定する。これは、(ウエハが、ブレードポケット内部で完全に受け止められ、ブレード上面より上に延在しない場合の)ブレード厚さか、またはブレードポケット厚さと(ウエハがブレード上面より上に延在する)ウエハ厚さとの合計のいずれかでより大きい値である。
WBThickness= (BladeThickness)
または:
WBThickness= ((BladePocket) + (WaferThickness))
有効ブレードの機械的中心(垂直方向)を計算する(上記参照)。
ブレードが利用可能な間隙内の中心におかれる場合の、有効ブレード厚さの最低端部の高さを決定する。
2つのウエハとの間の利用可能な間隙内の中心におかれる一方で、ブレードに配置されるウエハの下側高さを決定する。
レーザーセンサが、基準面520に対するオフセット距離として表現されるこれらの理想条件の下で「見る」測定を計算する。これは、最上部スロットのための好ましいスロットベース測定である。
好ましいスロットデルタ「N」高さの計算
スロット間隔を計算する。
頂部スロットの中心を計算する。
最上部スロット内に中心におかれる一方で、ブレード上に配置されるウエハの下側高さを決定する。
レーザーセンサが、基準面520に対するオフセットとして表現されるこれらの理想条件の下で「見る」測定を計算する。これは、最上部スロットのための好ましいスロットデルタ測定である。
本実施の形態の別の局面によれば、実際のカセットスロットに載置されているウエハの好ましい高さを計算する場合の、別途考慮すべき事柄は、ウエハ230bのワーク端部2300(図23)の曲率である。この曲率は、オペレータの怪我を減らし、応力を軽減することによってワークの応力割れを減らすのに役立つ。
WaferEdgeDrop=(sinh(SlotToothAngle)*WTHICK)
(ここで、sinh は、基準角度の双曲正弦を表し、WTHICKは、ウエハの厚さである)。
InducedDroop=(WaferDropHeight* 2)
ウエハ端部降下計算と同様に、計算された誘導垂下距離は、ウエハが下方へスロットをつけるカセット内に載置されているウエハの予測された高さを調節するために使用されてもよい。もちろん、その他の好ましい高さを、計算し、または別の方法で決定して、測定高さ値と比較する基準を提供してもよいことが分かる。
図示された実施の形態のインターフェースコントローラ412は、カセットアラインメントツールシステム400セットにおける複数の機能に役立つ。とりわけ、それは、出力調整および分散センタ、信号コンディショナおよびコンバータ、ディスプレイ、通信ドライバおよびオペレータインタフェースとして作動する。従って、コンピュータ生成のグラフィックインターフェースは、いくつかの用途において取り除かれてもよい。
Claims (7)
- ワーク取扱システムにおいて、カセットハンドラをロボットブレードに位置合わせする方法であって、前記カセットハンドラは、ワークを担持するための複数のスロットを有するワークカセットを支持するための支持面を有し、前記方法は、
ワークカセットのサイズおよびマウントインターフェースをエミュレートするフレームアセンブリを前記カセットハンドラの前記支持面に配置するステップと、
前記ロボットブレードによって担持されるワークを移動するステップと、
前記カセットハンドラが前記ロボットブレードに位置合わせされたかどうかについての決定を容易にするために、前記ロボットブレードによって担持される前記ワークの動作を、前記ロボットブレードによって前記フレームアセンブリに対して担持される前記ワークの動きをマッピングするステップと、
前記マッピングされた動きを表すグラフィック的に表示するステップと、
を有する方法。 - 更に、前記マッピングされた動き、及び、前記フレームアセンブリに対する、前記ワークの道程の所定の限界の両方を表示するステップを有する請求項1に記載の方法。
- 更に、前記マッピングされた動きの一部が道程の所定の限界を超える場合、区域外指示を表示するステップを有する請求項2に記載の方法。
- 更に、前記マッピングされた動きを表す複数の経路を前記グラフィック的な表示の中に表示するステップを有する請求項1に記載の方法。
- 更に、前記マッピングされた動き、及び、前記フレームアセンブリに対する、前記ワークの道程の所定の限界の両方を表示するステップを有する請求項4に記載の方法。
- 更に、前記マッピングされた動きの一部が道程の所定の限界を超える場合、区域外指示を表示するステップを有する請求項5に記載の方法。
- 更に、前記マッピングされた動きの前記表示に重ねて、道程の前記所定の限界を表示するステップを有する請求項5に記載の方法。
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