JPH02311288A - 要素搬送アライメント装置及び方法 - Google Patents

要素搬送アライメント装置及び方法

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JPH02311288A
JPH02311288A JP2040843A JP4084390A JPH02311288A JP H02311288 A JPH02311288 A JP H02311288A JP 2040843 A JP2040843 A JP 2040843A JP 4084390 A JP4084390 A JP 4084390A JP H02311288 A JPH02311288 A JP H02311288A
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く要約〉 ロボットアーム上の半導体ウェハ等の要素のためのアラ
イメントステーションは、回転支持台とエツジ検出器を
使用している。この組み合わされた回転支持台とエツジ
検出器は、回転支持台にウェハを置き、ウェハアライメ
ントの検出を行い、ウェハを動かして回転支持台自身の
上或は離れたステーション上の両方においてウェハのア
ライメントを行う。
〈発明の背景と分野〉 この発明は、ロボットアーム上の対象物を予め決められ
た位置にアライメントする手段と、要素のロボッ１−ア
ームマニュピレータとに関する。
ロボットアニムは対象物をある場所から他の場所に移動
させるのにますます利用されてきている。
米国特許出願０７１０５１，０９０号（１９８７年５月
１５日出願）によって示されたように、半導体製造工程
におけるロボットの使用例において、ロボットアームは
半径方向、円周方向、昇降方向の動きをそれぞれ独立に
制御することにより、半導体ウェハをある場所から他の
場所へ運搬するのに有用である。しかしながら、多くの
目的においては、ロボットにより運ばれるウェハがその
中心と基準点について予め決められたアライメントに置
かれることが重要である。
〈発明の概要〉 本発明において、ロボットアームはアライメントステー
ションと共に稼働し、ロボットアーム上のウェハ又は他
の要素の方向を、ロボットアームによりウェハを所望の
方向の隣接ステーションに位置させるために使用する予
め決められたアライメントに調整する。
特定の実施例においては、ロボットアームは独立的に制
御され、半径方向、回転方向、昇降方向（ｒ＋　θ＋ｚ
）の分離された運動が可能なマ具ユビレータを備えてい
る。回転支持台はロボットアームにより運ばれる半導体
ウェハの配置領域内に設けられており、回転支持台上で
回転されるウェハの位置を検出するエツジ検出器を備え
ている。
ロボットアームは初期位置からその作動端またはハンド
の上にウェハを乗せるためのｒ、Ｂ、ｚ方向の独立した
命令を実行する。次いでロボットアームは回転支持台上
にウェハを置く。ここで、ウェハはエツジ検出器上を回
転する。エツジ位置は、回転支持台上のウェハのアライ
メントを作り出すために及び／又は予め決められた位置
にウェハの基準点を置くために、中心の移動斌を決定す
る電子装置により検出される。
そして、第一のケースではアライメントが予め決められ
た位置への設定された基準点に固定されるまで、ロボッ
トアームは操作されて回転支持台上でウェハを動かす。
ウェハはロボットアームにより再び拾い上げられ、予め
アライメントされた次のステーションに運ばれる。２番
目のケースではロボットアームは既知のミスアライメン
トを伴ったウェハを拾い上げ、そして次のステーション
にウェハを運ぶ時に、そのミスアライメントを補正する
ように作動する。
この発明についてのこれらの、そしてまた他の特徴は典
型的で詳細な説明と、添付図面により更に完全に示され
ている。
〈実施例〉 この発明は予め決められた位置に予め決められたアライ
メントにより移送されるためにアライメント調整され、
アームにより操作されて運ばれる半導体ウェハ等の部品
のアライメントを許容するロボットアームのためのアラ
イメント装置を目的とするものである。
第１図に示されているタイプのロボットアームが米国特
許出願０７１０５１，０９０号（１９８７年５月１５日
出願）に示されている。
第１図に示すようにアームロボットは台座１２と、ここ
から突出し第１アーム１４と第２アーム１６と作動端１
８とを有したカンチレバー型多関節ロボットを有する。
半導体取扱用の実施例における作動端１８は、多様な機
器の上にウェハを置くことができるようにその中央部２
４がくり抜かれた形状をしている一方で、半導体ウェハ
２２を保持するための指２０を有したＹ字状の末端を有
している。
レッグ１４はピボットハウジング３０により台座１２に
つながれている。レッグ１４とレッグ１６はピボットハ
ウジング３２によって旋回する。
レッグ１６とハンド１８はピボットハウジング３４によ
りつながれている。ハウジング３２内のレッグ１６に取
り付けられたプーリは１正規他車位の径を有している。
ベルト３６はそのプーリに掛けられ、ハウジング３０内
の２つの正規化単位径のプーリに延出している。ハウジ
ング３２内の１正規他車位径のプーリはレッグ１４に取
り付けられており、その周囲にはベルト３８が巻掛けら
れている。このベルト３８は、他方においてハンド１８
に取り付けられている２正規他車位径のプーリに巻掛け
られている。
台座１２はｒ、θ、２電子制御装置４０によりそれぞれ
独立的に制御される３動作システムを備えている。電子
制御装置４０は４２の位置の軸に沿う独立のｒ、　Ｏ，
ｚ運動を創生する台座１２の内の独立運動システムを制
御する。
ｒ方向の動作がウェハ２２の中心とハウジング３４．３
０の回転軸又は中心を通る直線し；沿った厳密な直線で
あることが理解されるだろう。このようなｒ方向動作は
ハウジング３０内の２正規化単位径のプーリの固定を維
持したまま、ハウジング３ｏの軸の回りをレッグ１４が
回転することによりなされる。θ方向の動作はピボット
ハウジング３０とレッグ１４を一体化させて回転するこ
とによりなされる。一方、２方向運動はピボットハウジ
ング３０とアーム１４とを一体化して持ち上げるか或は
、支持台の上方へ台座１２を持ち上げることによりなさ
れる。
結合されたプーリの比とその配置は、正確なｒ方向、又
は０．ｚ方向の運動とは独立したハンド１８の半径方向
の運動を生み出す。θ方向と２方向の運動も台座１２内
のモータシステムによって、他の２軸とは独立した運動
として生じさせられる。
台５０はウェハ２２をその上に支持可能な吸引チャック
５２を回転可能に支持している。吸引チャック５２はウ
ェハ２２をハンド１８の指２０の間の領域２４において
保持する。ロボットアームの合成されたｒ、０．ｚ運動
は吸引チャック上にウェハ２２を置くことができる。一
方アームはその時ハンド１８から吸引チャック５２ヘウ
エハの支持を移すために下げられる。
吸引チャック５２の上で回転させられる半導体ウェハ２
２のエツジの位置を検出するために、容量型又は他のタ
イプのエツジ検出器５４が設けられている。
位置情報はオフセット検出及び制御回路５６に供給され
る。制御回路５６は米国特許４，４５７゜６６４号に示
されているように、吸引チャック５２上のウェハ２２の
ミスアライメント、即ち当初にハントから吸引チャック
５２に移された時のハンド１８上においてウェハがミス
アライメントされていた程度の角度と大きさとを判断す
る。
ある場合この情報は、吸引チャック５２上のウエバ２２
をアラインし、予め決められたアライメント状態でウェ
ハ２２をハンド１８に返すための第２図に示す工程をｄ
ｊすために使用される。特に、第２図に示すように、ス
タート状態６０からロボットアームはステップ６２にお
いて吸引チャック５２の上にウェハを置くために台座１
２内の駆動システムに制御されている。次のステップ６
４において吸引チャック５２はモータ支持台５０により
回転させられる。ステップ６６においてエツジの位置は
検出器５４により検出され制御回路５６により処理され
て、吸引チャック５２の回転中心に関してウェハの中心
位置を一致させる。次のステップ６８において、吸引チ
ャックの中心を通りピボットハウジング３０の中心に至
る軸７０に沿ってオフセットを置くように、吸引チャッ
ク５２はウェハの位置を定める。ロボットアームはステ
ップ７２において作動されて、吸引チャック５２上にウ
ェハを再び置くため、ウェハはハンド１８により持ち上
げられて軸７０に沿って、ｒ方向に厳密に直線的に動か
される。その結果、そのウニハの中心は回転軸と一致す
るように置かれる。ステップ６４から６８は誤差を小さ
くする目的のため、又確認のために１回又はそれ以上繰
り返しても良い。
その後、ステップ７４においてウェハ２２の平らな部分
或は基準点等の加工品の位置が予め決められた位置に置
かれる。そして次のステップ７６でロボットアームが作
動され、ウェハは既知の予め決められたアライメントで
ハンド１８に移される。台座１２内の駆動システムによ
り生じさせられるｒ、０．ｚ方向の独立的に制御される
量を決定された所定のステップ数により、ウェハ２２は
予め決められたアライメントで、ステーション８０等の
次の予め決められた位置へ再配置される。
これにかえて２番目のケースとして、ステップ６６また
は６８の後、ステップ８２へと動作が分岐しても良いに
のステップにおいては吸引チャック５２の上で再アライ
メントする前に、ハンド１８ヘウエハ２２を運ぶ。この
場合、ミスアライメントの程度は既知である。ウェハ２
２は台座１２内の駆動システムによる制御の下で、ロボ
ットアームにより運ばれ、ウェハ２８はｒ、０．ｚ方向
にミスアライメントのオフセットを伴って移動ステップ
に算出した所定のステップ数動かされる。
そして該ウェハは予め決められた同一のアライメントで
、ステージ旦ン８０に配置される。
第１図に示したロボットアームは僅かな緩みと遊びがあ
るため、ステップ７２．７６．８２での動きは特定の順
序で行われるのが望ましい。一般的に、ロボットアーム
はアライメントされたウェハまたは、既知のミスアライ
メントを伴ったウェハを持ち上げる前にｒ、０方向のど
ちらか、または両方向についてｒ、θ運動方向と同方向
に予備動作を行う。この動作方向はアームが元の台へ又
は所望の位置へウェハをアライメントされた姿勢で搬送
して、その動作を完了するｒ、　ｆ）方向動作と同じ方
向である。もし、アームに緩みがあるならば、そのよう
な予備動作はアライメントされたウェハを伴う臨界的動
作の両端における緩みの最大値において、アームが動き
の緩みの大部分を打ち消すことを保証することになる。
第１図に示したロボットアームのような３軸の独立制御
、特に独立に制御可能なｒ、θ、２方向運動によりウェ
ハを配置することが可能なフレキシブル配置装置の使用
は、要素の搬送、特に半導体ウェハの処理と検査に、大
きな柔軟性を与える。
それに加えて、ロボットアームの多軸搬送機構は搬送機
構自身によりウェハの幾つか或は全てのミスアライメン
トを補正することを許容する。
第３図と第４図にはセンサ５４と予備アライナ支持装置
５２どの他の構成を示す。図示したように支持装置５２
は端部９２にスロット９４を有したプラットフォーム９
ｏにより囲まれている。止め９６はスロット９４の向か
い合った側面部に沿って設けられている。エツジ検出器
９８はスロット９４内に水平方向に設けられている。そ
して図には示していないが、水平方向に正確に進むよう
にガイドにより抑えられている。検出器９８は幾つかの
既知の位置のうちの対応する一つに検知器を維持するた
めに水平に移動する時、ボールとソケラト部材等のよう
に、各止め９６にはまるスプリングに押された突起を有
している。該各位置は検出器９８のエツジ検出電極１０
０が予め決められたサイズのウェハが支持装置５２のほ
ぼ中央に置かれた時、そのエツジをスパンするように設
定されるように調整されている。止め９６は異なるサイ
ズのウェハに対応した位置にエツジ検出電極１００の位
置を設定する。電極１０２は前記特許に記載されている
とおり、高さ補償を提供する。
アーム１０４は作動端１８に面したプラットフォーム９
０の側をセンサ装置９８からフック１０６まで延びてい
る。溝１０８はフック１０６の上向き突起部分を受は入
れるため指２０の底面に設けられている。
電子制御装置４０は次のウェハの大きさを識別する信号
を受は取る。これは手動入力とたとえば作動端１８によ
りカセットから選択されるウェハ列の直径を識別する他
のウェハプロセス全体のコントローラの両方から受は取
る。
センサ装置をウェハ直径に対して前記止めにセソトする
ために、検出装置９８位置のメモリ識別を用いる電子制
御装置４０は作動端１８にｒ、　０゜２連続動作を行わ
せ、フック１０６を溝１０８に保持して装置９８を再配
置する。
これにかえて初期化した後、電子制御装置４０は指２０
を予め決められた高さにまで移動し、その位置にかかわ
らずフック１０６を押して、装置９８を最も外側の止め
まで動かし、そして、溝１０８の中ヘフック１０６を入
れ、所望の装置１０８の再配置を実行する。
上記した実施例以外の他の機構でもこの発明の成果を得
ることは可能である。従って他の実施例についても上記
の特許請求の範囲内のものである限り１本発明に包含さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図はロボットアームと、本発明に関するアライメン
ト装置を示す斜視図、第２図は第１図の装置の動作説明
図、第３図は異なったウェハに対応する位置選択可能な
エツジセンサを有する予備アライナ装置の平面図である
。第４図は第３図の装置の断面図である。 １２：台座、１４：第１アーム、１６：第２アーム、１
８：ハンド、２０：指、２２：半導体ウェハ、２４：中
央部、３０：ピボットハウジング、３２：ピボットハウ
ジング、３４：ピボットハウジング、３６：ベルト、３
８：ベルト、４０：電子制御器、５０：予備アライナ支
持台、５２：吸引チャック、５４：エツジ検出器、５６
：電子制御器、９０ニブラントフオーム、９２：端部、
９４：切り欠き部、９６：留め穴、９８：エツジ検出器
、１００　：エッジ検出電極、１０４：アーム、１０６
：鈎、１０８：凹部。

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）台上の要素のミスアライメントを次元的に特徴化
    する手段と； ミスアライメントが予め決められた直線方 向に沿って生じるように要素を配置する手段と； 関節状２レッグアーム上に要素ホルダを有 し、且つ直線に沿った前記ホルダの第１運動方向と、軸
    の回りの第２運動方向と、昇降方向の第３運動方向を創
    出するためにアームのレッグを曲げるための手段を有す
    るリニアマニュピレータと； 前記要素のミスアライメントが直線に沿っ たものであるとき、前記予め決められた直線に沿った第
    １の運動方向にアラインし、また前記ホルダ上の前記要
    素をミスアライメントの関数である直線方向に移動させ
    る手段と；を備えたことを特徴とする要素搬送アライ メント装置。
  2. （２）台上の要素のミスアライメントを次元的に特徴化
    する手段と； ミスアライメントが予め決められた直線方 向に沿って生じるように要素を配置する手段と； 関節状２レッグアーム上に要素ホルダを有 し、且つ直線に沿った前記ホルダの第１運動方向と、軸
    の回りの第２運動方向と、昇降方向の第３運動方向を創
    出するためにアームのレッグを曲げるための手段を有す
    るリニアマニュピレータと； 前記ホルダ上の要素をミスアライメントに よりオフセットした第１、第２、第３の方向のステーシ
    ョンへの正常な経路の関数によりステーションへと動か
    す手段と； を備えたことを特徴とする要素搬送アライ メント装置。
  3. （３）前記特徴化手段が、前記要素を回転させ且つ回転
    中該要素のエッジ位置を検出するための手段を備えた請
    求項第１項又は第２項に記載の要素搬送アライメント装
    置。
  4. （４）前記マニュピレータが、第１方向へのホルダの移
    動中ホルダの角度を保つための手段を備えた請求項第１
    項又は第２項に記載の要素搬送アライメント装置。
  5. （５）前記マニュピレータのレッグが第１動作中に両レ
    ッグのホルダーに関する角度率の２倍の角度率で互いに
    動かされる請求項第４項に記載の要素搬送アライメント
    装置。
  6. （６）アラインのための前記手段がアライン条件下にお
    いて要素を特徴化手段上に置く請求項第３項に記載の要
    素搬送アライメント装置。
  7. （７）前記要素が半導体ウェハである請求項第６項に記
    載の要素搬送アライメント装置。
  8. （８）前記アライメント手段が、前記直線方向に関して
    予め決められたアライメントに前記ウェハの基準点を位
    置決めする手段を備えた請求項第７項に記載の要素搬送
    アライメント装置。
  9. （９）前記マニュピレータが、前記ホルダ上の前記要素
    を作業ステーションまで運ぶ手段を備えた請求項第１項
    に記載の要素搬送アライメント装置。
  10. （１０）前記特徴化手段と組み合わされ、制御装置によ
    り選択的に設定可能な、大きさの異なる要素を調整する
    ための手段と； 予め決められた要素の大きさに合わせて調 整するように前記特徴化手段を設定するために、前記マ
    ニュピレータに前記制御器を操作させるための手段と； を更に備えた請求項第１項又は請求項第２ 項に記載の要素搬送アライメント装置。
  11. （１１）台上の要素のミスアライメントを次元的に特徴
    化し； ミスアライメントが予め決められた直線方 向に沿って生じるように要素を配置し、 関節状２レッグアーム上の要素ホルダを有 し且つアームのレッグを曲げる手段とを有するリニアマ
    ニュピレータにより、直線に沿った前記ホルダの第１運
    動方向と、軸の回りの第２運動方向と、昇降方向の第３
    運動方向を創出し； 前記要素のミスアライメントが直線に沿っ たものであるとき、前記予め決められた直線に沿って第
    １の動作方向にアラインし、また前記ホルダ上の前記要
    素をミスアライメントの関数である直線方向に移動させ
    ること； を特徴とする要素搬送アライメント方法。
  12. （１２）台上の要素のミスアライメントを次元的に特徴
    化し； 予め決められた直線方向に沿ってミスアラ イメントが生じるように該要素を位置させ、関節でつな
    がれた２レッグアーム上の要素ホルダとアームのレッグ
    を曲げるための手段とを有するリニアマニュピレータに
    より、直線に沿った前記ホルダの第１運動方向と軸の回
    りの第２運動方向と昇降方向の第３運動方向を創出し； 前記ミスアライメントによりオフセットし た第１、第２、第３方向のステーションに至る正常な経
    路の関数により前記ホルダ上の前記要素をステーション
    へと動かすこと； を特徴とする要素搬送アライメント方法。
  13. （１３）前記特徴化する工程において、前記要素を回転
    させ、回転させている間前記要素のエッジ位置を検出す
    る請求項第１１項又は第１２項に記載の要素搬送アライ
    メン方法。
  14. （１４）第１方向へのホルダの運動中、ホルダの角度位
    置を維持する請求項第１１項又は第１２項に記載の要素
    搬送アライメント方法。
  15. （１５）第１運動中に前記マニュピレータのレッグが両
    レッグのホルダーに関する角度比率の２倍の角度比率で
    互いに動かされる請求項第１４項に記載の要素搬送アラ
    イメント方法。
  16. （１６）アライン条件下で、アライニングステップが特
    徴化手段上の要素を再配置するように動作を行う請求項
    第１２項に記載の要素搬送アライメント方法。
  17. （１７）前記要素が半導体ウェハである請求項第１６項
    に記載の要素搬送アライメント方法。
  18. （１８）前記アライニングステップにおいて、前記ウェ
    ハの基準点を前記直線方向に関して予め決められたアラ
    イメントに位置させる請求項第１７項に記載の要素搬送
    アライメント方法。
  19. （１９）前記ホルダ上の前記要素を作業ステーションに
    運ぶステップを含む請求項第１１項に記載の要素搬送ア
    ライメント方法。
  20. （２０）更に前記マニュピレータに制御装置を調整させ
    るステップを含み、それによって前記特徴化ステップが
    前記制御装置により選択可能な複数の大きさのうちの１
    つの要素を特徴化する請求項第１１項又は第１２項に記
    載の要素搬送アライメント方法。
  21. （２１）次元的に要素を特徴化するための手段と；前記
    特徴化手段と結合し、複数サイズのう ちの一つの大きさの要素を調整するために前記特徴化手
    段を選択的に調整するための制御装置に反応するための
    手段と； 予め決められた大きさの要素を調整するた めに前記特徴化手段を調整し、そして次元的に特徴化す
    るために前記特徴化手段まで前記要素を運ぶために前記
    制御装置を操作するための手段と； を備えたことを特徴とする要素アライメン ト装置。
  22. （２２）前記要素がウェハであり； 前記特徴化手段が前記ウェハを回転させる 手段と、前記ウェハのエッジ位置を検出するための手段
    とを有する； 請求項第２１項に記載の要素アライメント 装置。
  23. （２３）前記マニュピレート手段が、既知のアライメン
    トにおいて前記の特徴化手段から前記要素を受けるため
    の手段を備えた； 請求項第２１項に記載の要素アライメント 装置。
  24. （２４）前記移動手段が、前記要素を動かす前に、ｒ方
    向とθ方向の少なくとも一方向と同じ方向に予備動作を
    行わせ、前記ウェハを動かす結果的動作を行わせるため
    の手段を有し； 前記予備動作が結果的動作と同じ方向であ る； 請求項第１項又は第２項に記載の要素搬送 アライメント装置。
  25. （２５）前記移動手段が、前記要素を動かす前に、ｒ方
    向とθ方向の少なくとも一方向と同じ方向に予備動作を
    行わせ、前記ウェハを動かす結果的動作を行わせるため
    の手段を有し； 前記予備動作が結果的動作と同じ方向であ る； 請求項第１１項又は第１２項に記載の要素 搬送アライメント方法。
  26. （２６）前記配置手段が予め決められた角度方向に前記
    要素の物質を角度的に位置させる手段を有する請求項第
    １項又は第２項に記載の要素搬送アライメント装置。
  27. （２７）前記配置ステップが、予め決められた角度方向
    に前記要素の物質を位置させるステップを含む請求項第
    １１項又は第１２項に記載の要素搬送アライメント方法
    。
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