JPH06297363A - ロボット機構を用いた搬入および搬出のための基板位置合わせ方法および装置 - Google Patents
ロボット機構を用いた搬入および搬出のための基板位置合わせ方法および装置Info
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Abstract
ト、真空チャンバに出入りするためのロードロック、お
よびロボット機構の基板支持体の各方位に関する偏差を
自動補償するための技術を提供する。 【構成】 基板支持体上のセンサは、基板、カセット1
8およびロードロック14の前端縁の位置を検出する。
カセット18からロードロック14へ基板を移す際に、
基板支持体はカセット18の方位を補償し、カセット1
8内の基板方位を補償し、そして、カセット18の壁に
接触することなく、また、基板を方向付けするためにエ
ッジガイドを動かす必要性もなく、基板を引き出す。基
板をロードロック14に置く前に、ロボット機構16は
固定センサを通過するまで基板を移動して、基板支持体
上の基板位置を決定する。ロボット機構16はロードロ
ック14の予測直線位置および予測角度位置に対する適
切な補正をする。
Description
ムにおいて処理される基板の搬送のための技術に関する
ものである。特に、基板カセットや基板ロードロック
(基板積載扉室)内の長方形基板の位置合わせおよび位
置決めに関するものである。
ウエハを動かすためのシステムは数多く存在し提供され
ているが、円形ウエハの位置合わせおよび位置決めの技
術は、そのほとんどにおいて、ガラスやそれと同等の材
料の長方形基板の処理には不適切である。
テムにおいては、大型の長方形ガラス基板がその処理シ
ステムに提供されており、その基板はカセット内に収め
られている。各カセットは、多くの基板を垂直方向に積
載して保持することができ、各基板は縁部支持部材によ
って下から保持されている。カセット積載動作におい
て、ロボット機構は基板をカセットからロードロックへ
1枚ずつ動かす。このロードロックは基板が垂直方向に
多数位置することができるようになっている。この処理
システムにおいて、基板は別の扉を介してロードロック
から取り出され、様々な処理過程の対象となるが、これ
らの処理過程は本発明とはなんら関係ない。処理が行わ
れた後は、基板はそのロードロックに戻されて、あるい
は、別のロードロックに戻されて、ロボット機構は基板
をロードロックからカセットに戻す。
動部(end effector)である被加工物支持
台の動作に関するいくつかのタイプがある。ロボット技
術において、持ち上げたり動かしたりする1または2以
上の対象物の位置をロボット機構に「教える」ことは一
般的である。この動作教示モードでは、一般に、ロボッ
ト機構を手動制御の下で所望の位置に動かすことが必要
である。動作自動モードにおいては、ロボット機構が教
示モードで学習した学習位置に繰り返し移動する。学習
位置というのは、被加工物が持ち上げられ、移動される
べき位置である。被加工物の到達位置もまたロボット機
構に教え込まれる。
は2つの実際上の困難な点が存在し、その困難な点のた
めに、ロボット機構に教え込まれた基板位置の正確さに
は限界がある。
囲内および位置的許容誤差範囲内で基板がカセット内に
置かれるということである。換言すると、カセットは角
度的にも位置的にも基板に対して比較的余裕を持って整
合するように作られる。カセットを基板に対して余裕な
く整合させることは、基板をカセット内に置いたりカセ
ットから取り出すときに、当然に基板がカセットの壁と
擦れるという結果をもたらす。ガラス基板が削られたり
擦れたりすることは、処理中の微粒子による汚染の可能
性を高めるという点で望ましいことではない。
つの側面は、カセット自身の方位および位置がある程度
不確実であることに起因する。カセットは作業台(wo
rktable)に手動で置かれる。ある程度の位置の
不確実性は、カセットの運搬を容易にするために予め与
えられている。
あるいは、カセットに対する基板の)位置が不確実であ
る結果、ロボット機構に教え込んだ基板位置は、実際の
基板位置の近似に過ぎない。そのため、基板位置のずれ
を補償するための手段を講じなければならない。かつ
て、長方形基板の位置合わせは、予測位置に一致するよ
うに基板を全体的に移動させる可動エッジ案内手段によ
り行われていた。この方法によれば基板のエッジとの摺
動接触を余儀無くされ、これは微粒子汚染のようなもの
を増加させてしまう。
クや他の処理反応炉に移動させるために持ち上げるロボ
ットアームに対して長方形基板を位置合わせするための
よりよい技術が求められていることが判る。理想的に
は、カセット内においても、また、ロボットアームに積
み込むときにも、その位置合わせ技術に、押し込みやそ
の他の基板再位置決め方法を求めるべきではない。本発
明はこのような要求に応えるものである。
ボットアームの先端可動部(end efector)
を直線縁を有する被加工物に対して位置合わせするため
の方法およびそれに関連する装置に関するものである。
ここに、直線縁を有する被加工物とは、例えば基板ある
いは被加工物格納手段などであり、被加工物格納手段と
は例えば基板カセットあるいはロードロックなどであ
る。要するに、概略的に述べると、本発明の方法は、ロ
ボットアームを予測被加工物位置の近傍に配置する過程
と、被加工物の前端縁に対して垂直となるように予測さ
れた方向においてロボットアームを被加工物の方へ移動
させる過程と、ロボットアームに搭載された少なくとも
2つのセンサを用いて前端縁の位置を検出する過程と、
ロボットアームが被加工物に対して垂直に接近できるよ
うにロボットアームに与えるべき角度補正値を計算する
過程と、その角度補正値からそれに関連する直線補正値
であって、ロボットアームが所望の相対位置にある被加
工物に確実に接近できるようにロボットアームに与える
べき直線補正値を計算する過程とを有するものである。
る。つまり、ロボットアームに対して角度補正値および
直線補正値を与える過程と、ロボットアームを補正角度
方向において被加工物の方に移動させ、ロボットアーム
の被加工物支持台を被加工物の下に位置させる過程とを
含む。この方法はさらに、ロボットアームを動かすべき
補正距離を計算する過程と、その補正距離だけロボット
アームを動かし、被加工物支持台を被加工物の下の中央
に位置させる過程とを含む。
工物を被加工物格納手段から取り出すための方法であっ
て、被加工物格納手段および被加工物の正確な方位が未
知の場合の方法としても定義される。この方法は、ロボ
ットアームの被加工物支持台を被加工物格納手段の予測
位置の近傍に移動させる過程と、被加工物支持台に搭載
された少なくとも2以上のセンサによって被加工物格納
手段の前端縁を検出する過程と、被加工物支持台を被加
工物格納手段の検出位置に対して位置合わせするために
角度補正値および直線補正値を被加工物支持台に与える
過程と、被加工物支持台を被加工物格納手段の内部にそ
して取り出すべき被加工物の下に移動させる過程と、被
加工物格納手段内の被加工物の前端縁を検出する過程
と、被加工物支持台を被加工物の検出位置に位置合わせ
するために角度補正値および直線補正値を被加工物支持
台に与える過程と、被加工物を持ち上げる過程と、被加
工物を被加工物格納手段に対して整合させて移動させる
ために被加工物支持台に角度補正値および直線補正値を
与える過程と、被加工物を被加工物格納手段から引き出
す過程とを備えている。
先端に搭載されており、軸に対して放射方向(radi
al)および回転方向(angular)に動けるよう
になっている。前端縁の各検出過程は、被加工物支持台
上の第1センサが直線端を検出したときに軸から被加工
物支持台上の基準点までの第1放射方向距離を記録する
過程と、被加工物支持台上の第2センサが直線端を検出
したときに軸から被加工物支持台上の基準点までの第2
放射方向距離を記録する過程とを含んでいる。角度補正
値と直線補正値とを与える各過程は、角度補正値と直線
補正値を第1および第2放射方向距離と第1および第2
センサ間距離とから計算する過程の後に行われる。
程は、第1および第2放射方向距離の差と第1および第
2センサ間の距離との比の逆タンジェントから角度補正
値を計算する過程と、放射方向距離のいずれか一つの結
果と角度補正値のタンジェントとから直線補正値を計算
する過程とを含んでいる。
らに、基板支持台上の基板の横方向の位置を検出する過
程と、基板支持台上の基板の横方向の予測位置からの偏
差を補償する過程とを含んでいる。基板の横方向位置を
検出する過程は、基板を直線的に移動させ、基板が基板
検出手段を通過するときに基板の側端縁サイドエッジの
位置を検出する過程を含んでいる。この技術には、基板
支持台を直線的に移動させ、基板支持台のサイドエッジ
の位置を検出した後、基板縁の横方向の予測位置を得る
という予備過程が必要である。これは、基板が基板支持
台上で左右対称に置かれているという仮定に基づいて行
われる、そして、基板の横方向予測位置からの偏差を補
償する過程は、基板縁の予測位置と検出位置との差から
直線補正値を計算する過程と、その直線補正値と基板が
載置されるべき格納手段の既知の方位とから放射方向補
正値を計算する過程とを含んでいる。
まり、第1格納手段から第2格納手段へ略長方形の被加
工物を移動させ、直線的に移動できる軸に対して回転方
向および放射方向に可動する基板支持台を用いるための
方法がそれである。各格納手段の正確な方位と、第1格
納手段内の被加工物の正確な方位は未知である。この方
法は、格納手段の近傍の予測直線位置まで被加工物支持
台を動かし、予測角度位置に被加工物支持台を方向付け
し、その格納手段の一つの縁を検出するために被加工物
支持台を放射方向に前進させることにより、第1格納手
段の方位を決定する過程と、第1格納手段の予測直線位
置と予測角度位置を修正する過程と、第2格納手段に対
して前述のの過程を行う過程と、第1格納手段の修正位
置に前記被加工物支持台を動かし、その被加工物支持台
を第1格納手段内の前記被加工物に向けて前進させる過
程と、第1格納手段内の被加工物の方位誤差を検出し、
その方位誤差を補償するために被加工物支持台の直線位
置および角度位置を調整する過程と、被加工物支持台と
共に前記被加工物を持ち上げる過程と、必要に応じて被
加工物支持台の直線位置および角度位置を再調整し、第
1格納手段の方位と一致させる過程と、第1格納手段と
接触することなくその第1格納手段から被加工物および
被加工物支持台を引き出す過程と、を含む。この方法
は、第2格納手段の補正直線位置および補正角度位置ま
で被加工物支持台を移動させる過程と、被加工物支持台
を第2格納手段内に放射方向に前進させる過程と、第2
格納手段内に前記被加工物を載置する過程と、を含む。
る被加工物の横方向の位置を決定するために、第1格納
手段から被加工物を引き出した後、被加工物支持台を被
加工物端検出手段を通過するまで横方向に動かす過程を
含む。そして、その後に、被加工物が第1格納手段の中
心に載置されることを確実にするために、被加工物端の
検出された位置と被加工物端の予測位置との差を補償す
る過程が続く。特に、この方法における被加工物は、長
方形ガラス基板であり、第1および第2格納手段は基板
カセットまたはロードロックである。
つまり、この装置は、被加工物予測位置の近傍にロボッ
トアームを直線的に配置する手段と、被加工物の前端に
垂直となるように予測された方向においてロボットアー
ムを被加工物に向けて移動させる手段と、被加工物の前
端の位置を検出するためにロボットアームに搭載された
少なくとも2個の検出手段と、ロボットアームが被加工
物の前端に対して垂直に接近するようにロボットアーム
に与えるべき角度補正値を計算するための手段と、ロボ
ットアームが被加工物に対して所望の相対位置に接近す
ることを確実にするためにロボットアームに与えるべき
関連直線補正値を角度補正値から計算するための手段
と、を有するものである。
て角度補正値および直線補正値を与えるための手段と、
ロボットアームの被加工物支持台を被加工物の直下に位
置決めするために、補正角度方向において被加工物に向
けてロボットアームを移動させる手段と、を含む。この
装置はさらに、ロボットアームを移動させるべき補正距
離を算出する手段と、被加工物支持台が被加工物の下で
その中心に置かれるようにロボットアームを補正距離だ
け移動させる手段と、を含む。
述の説明と矛盾することなく可能である。
の搬送のためのロボット機構の分野において十分な有利
性を与えることがわかる。特に、本発明は、基板、基板
カセットおよびロードロックに対する自動位置合わせを
提供するものであり、これにより基板に関する摺動や嵌
まり込みを防ぐことができる。本発明の他の側面および
利点は、以下に述べる詳細な説明および関連する図面か
ら明らかになるであろう。
に、本発明は基板に対するロボットアームの位置合わせ
の困難性に関するものである。ここに、基板は、基板カ
セットからロードロック(積載扉室)へ動かされ、ロー
ドロックから基板カセットへ戻されるものである。図1
は、本発明が用いられる環境をバックグランドとして示
している。すなわち、図1は、中央に位置した参照番号
10で示される真空転送チャンバを介して、大型基板を
一つの処理チャンバから別の処理チャンバへ移動させる
半導体処理システムを示している。処理チャンバは符号
12で示されており、例として5台が描かれている。チ
ャンバ12内で行われる処理の詳細は、本発明にとって
は重要ではない。処理としては、例えば、大型長方形ガ
ラス基板に対して為される様々な化学的気相成長過程が
含まれる。
ク14を含んでおり、これらのロードロック14を介し
て、基板がこのシステム中に搬入されたりシステムから
搬出されたりする。基本的には、各ロードロックは不図
示の2つの扉を有し、一つは転送チャンバ10に面して
おり、他の一つは外気に面している。基板を搬送するた
めには、基板が大気側から一方のロードロックに載置さ
れる。そして、そのロードロック14は退避され、転送
チャンバ10側から空にされる。ロードロック14の搬
入および搬出はロボット機構16の仕事であり、ロボッ
ト機構16は三次元の動きができる。処理されるべき基
板は、符号18で示すカセット内の分離棚の上に複数枚
が垂直に格納されており、カセット18は作業台20の
上に置かれている。搬入動作において、ロボット16は
基板をカセット18から1枚ずつ取り出し、それらを一
つのロードロック14の中に置く。搬出は、ロボット1
6がロードロック14の一つから基板を取り出し、それ
らをカセット18内に置くことで達成される。
れなければならない。それは、基板とカセット18の側
壁との好ましくない接触や、基板とロードロック14の
側壁との好ましくない接触を避けるためである。ロボッ
ト16は作業台20上の各カセット18の位置を「教え
込まれる」ことができるが、繰り返し可能な精度を得る
ことは困難である。その困難性は、カセット内の基板の
位置合わせにおいて、あるいは、作業台20の上のカセ
ット18の位置合わせにおいて許されているあ予め認め
られた不正確さによる。
に誇張して示されている。図2には、作業台20の上に
置かれた基板カセット18の中の基板30が描かれてい
る。ロボット機構16は先端可動部32を持っている。
この先端可動部32は、予測位置にあるカセットおよび
基板に接近するために、標準的に「教え込まれてい
る」。この予測位置というのは、作業台20に平行なX
軸方向および通常は作業台20の縁に垂直な方向である
予測方向における位置のことである。しかし、カセット
18は作業台20に対して角度的には位置合わせされて
おらず、また取り出すべき基板30もカセット18に対
して角度的に位置合わせされていない。
わせされた基板を取り出す前に、ロボット機構がカセッ
ト18の位置不整合および基板30の位置不整合を自動
的に学習する。関連動作の中で、ロボット機構は基板が
載置されるべきロードロック14の正しい位置も学習す
る。
念の範囲内で利用できるが、この発明の原理は、次に示
すロボット機構に関連させて説明する。すなわち、その
ロボット機構とは、主軸に対して放射方向(radia
l)および回転方向(angular)に移動可能であ
り、図2の作業台20に対して略平行なX軸に沿って直
線的に移動可能なロボット機構である。放射方向および
角度方向の動きは、それぞれRとθとして引用する。ロ
ボット機構は、垂直方向(Z方向)にも動くことができ
る。それは、カセット18の内部の種々の垂直方向の位
置から基板を取り出すためであり、また、その基板をロ
ードロック14の種々の垂直方向の位置に置くためであ
る。
カセット18から取り出すために、ロボット機構16は
最初にカセット18の正確な位置と方位を決めなければ
ならない。第1段階は、ロボットの先端可動部32をカ
セット18の前の予め定められたまたは予測されたX軸
方向の位置まで動かし、その後、先端可動部32をカセ
ット18の下にくるように低くする。そして、先端可動
部32をカセット18の前述の予測位置において放射方
向、すなわち、作業台20の縁に垂直な方向に前進させ
る。先端可動部32は、その後方の位置に左右対称に搭
載された2つの赤外線センサ34および36を有してい
る。先端可動部32がカセット18の前端縁に届いたと
き、赤外線センサ34および36は同時に起動する(な
お、ここでは、カセットの位置に角度誤差があるものと
仮定している)。赤外線センサ34および36の第2番
目がカセット18の縁を検出したときに、R軸方向に沿
った先端可動部32の前進は停止する。
ら、先端可動部32に与えられるべき角度補正値θC は
次式で与えられることが明らかである。
セット18の縁を検出したときに記録された半径寸法
(主軸からの距離)である。また、ds は検出手段34
と36との間の距離である。この正の角度補正値θC は
ロボットアームが補正を実行するために時計方向に回転
しなければならないことを意味する。
き または XC =Rl tanθC , Rl <Rr のとき …(2) この動作は、作業台20上の他のカセットに対しても正
規に繰り返され、新しいX軸方向の位置とθ角度値が各
カセットに対して保存される。
置合わせが、カセットに対して用いられた一連の過程と
基本的に同じ過程によって達成される。カセット18に
対する先端可動部32の位置合わせが為された後、ロボ
ット機構は先端可動部32を選択された基板30のすぐ
下の高さ位置まで持ち上げ、先端可動部32をカセット
18の前端縁に垂直な方向で放射方向に前進させる。そ
の後、先端可動部32は、図4に示すように実質的に基
板30の下に位置決めされる。もし、基板30がカセッ
ト18に対して位置合わせされていなければ、さらに補
正が必要となる。先端可動部32は両検出手段34およ
び36が基板30の縁を検出するまで前進する。そし
て、各検出手段のぞれぞれが基板の縁を検出したときの
放射方向の位置を、Rl およびRr として記録する。さ
らに、補正値θC およびXC が上述した式(1)および
(2)に従って計算される。これらの補正値の計算は、
もし2つの半径寸法が十分に近ければ省略できる。すな
わち、もし|Rl −Rr |<δRであれば補正計算は省
略できる。ここにδRは選択された許容誤差値である。
を行い、その後、基板30に再び接近して新しいRl と
Rr の値を記録する。もし、2つの測定値の差が未だδ
Rよりも大であれば、補正計算が再度実行される。2つ
の計測値の差が許容誤差値δR以下に減少するための試
みが予め決められた回数だけ行われた後は、基板30の
持ち上げ動作が中止される。
度行われると、ロボット機構は基板30を持ち上げるた
めの新しいR位置を次の式から計算する。
で基板30の下で前に進み、先端可動部32に対してほ
ぼ完全に位置合わせされた基板を持ち上げるために上昇
する。ついで、先端可動部32の位置が、基板30の縁
をカセット18の側面に位置合わせするために調整され
る。基本的には、この過程は基板位置合わせのために為
された角度補正を逆に行うものであり、図6に示すよう
に、カセットに対して位置合わせされた位置に基板を動
かす。ここで、図7に示すように基板30はカセット1
8から放射方向に引き出される。このとき、基板30が
カセット18の壁に固定されてしまったり接触したりす
ることがない。
ックへの基板の載置は、位置決めおよび方向づけについ
てのさらなる問題を提起する。基板30は先端可動部3
2に対して位置合わせされるが、基板は先端可動部32
に対してその横方向の観念においては、完全に中心に位
置決めされていない。そこで、基板の正確な位置が、基
板位置センサ40を用いて最初に決定されなければなら
ない。基板位置センサ40は、図8に示すように、ロー
ドロック14の一方の側に配置されている。ロボット機
構16は、ロードロック14の予測位置および予測方位
に向けて基板30を動かし、ついで、基板位置センサ4
0が図9に示すように基板のエッジによって横切られる
まで、基板30をX軸方向に移動させる。このX軸方向
の位置はXS として記録される。
動部32はX軸方向に動かされる。先端可動部32が基
板位置センサ40を通過したときのX軸位置は、Xend
として記録される。基板30が検出されるべき計算X軸
位置Xcalcは次の式で与えられる。
動部幅)]/2cosθL ここに、θL はX軸に対するロードロックの角度であ
る。基板30のこの計算位置は、図9の破線で示されて
いる。X軸方向補正は、XC =XS +Xcalcとして計算
される。つぎに、R軸方向補正は、RC =XC sinθ
L として計算される。これらの補正がXとRに対して為
されると、基板30はロードロック14に対する所望の
始点に正確に位置決めされ、基板30を補正された荷降
ろし位置に向けて放射方向に動かすことにより、この基
板30が降ろされる。
ムが最初に設置されたときに、各ロードロックの配置を
決定する必要がある。この目的のために、ロボット機構
は先端可動部32を予測ロードロック位置に動かす。基
板は既にロードロックの中にあり、その基板はロードロ
ックの他方の側(真空側)からそこに置かれている。先
端可動部32はロードロックの中に延び、各検出手段3
4および36のR位置が記録される。角度補正値および
X軸方向補正値は式(1)および(2)と同様の式を用
いて計算される。詳しく記載すれば、 θC =tan-1((Rl −Rr )/ds ) XC =−[Rr tanθC /cosθL ], Rl >R
r のとき、 または XC =−[Rl tanθC /cosθL ], その他の
ときである。
後、先端可動部32は、基板30から離れるまでR軸に
沿って引っ込む。この過程は繰り返され、その中で、先
端可動部32はロードロック14の中に放射方向に動か
され、Rl とRr が測定され、θ軸とX軸について補正
が為される。その後、新しいR位置であるRn は、中心
にある基板を持ち上げるために計算される。ここに、R
n =(Rl +Rr )/2+(センサのオフセット)であ
る。ロードロックのこれらの補正されたθ、XおよびR
の各位置の組み合わせは、ロボット機構に格納されたこ
れらの値を更新するために用いられる。そして、補正さ
れた値は、基板をロードロック14に搬入するため、あ
るいは、ロードロック14から搬出するためにロボット
が用いられる毎に採用される。
た後に、基板の実際の位置は基板位置センサ40を用い
て検出される。この検出は、ロードロック内に基板を置
くことに関して説明されている方法と同様の方法で行わ
れる。詳しくは、基板位置センサ40が横切られるま
で、ロボット機構16が基板30をX軸方向に動かし、
そのときのX軸値(XS )を保存する。X軸方向補正値
はXC =−XS +Xcalcから計算される。ここに、X
calcは基板の計算位置に対して先に言及されているもの
である(すなわち、Xend と、基板位置センサ40が横
切られたときの先端可動部32の位置と、基板30と先
端可動部32の幅とから得られる)。先端可動部32の
位置は、XC とRC によって補正される。ここに、RC
=XC sinθL である。
基板取り出し手順において、補正は検出されたRl とR
r の値に基づいてXとθについて行われた。そして、先
端可動部は、Rl とRr の平均値とセンサオフセット距
離との和に基づいて持ち上げ中心位置に動かされた。さ
らに効率的な手順は、θとXに対する補正値を計算し、
同時にRに対する新しい値を計算することである。この
計算は、先端可動部が基板の下で持ち上げ動作を行うた
めに中心に位置できるように行う。
る。図11は、センサ34および36と共に、基板30
および先端可動部32の輪郭を示している。基板30
は、角度θCによって先端可動部32から角度的にオフ
セットされている。そして、右側のセンサ36は、基板
30の縁の直上に示されている。これは、θ、Xおよび
Rに対して補正計算が行われながら、先端可動部32の
放射方向(radial)の動きが停止した時点であ
る。Rr は、図11に描かれた位置(右側センサ36が
横切られた位置)における先端可動部32上の基準点5
0の放射方向の位置である。Rr ′は右側センサ36ま
でを測定した短い放射方向の位置である。前述したよう
に、角度補正値は、 θC =tan-1((Rl −Rr )/ds ) で与えられる。
り立つものと考えられる。すなわち、XC =XC1+XC2
で表すことができる。ここに、 XC1=Rr ′sinθC 、(Rr >Rl のとき) XC2=(SL/2)sinθC (ただし、SLは基板
長さである) である。Rr とRr ′の差をΔとして定義すると、 Rr ′=Rr −Δ となる。距離Δは、(SL/2)−SROで表される。
ここに、SROは、基板のセンサ通過点と最終位置(f
inal position)との間のオフセットであ
る。すると、 Rr ′=Rr −(SL/2)−SRO となる。したがって、総体的なX軸方向の補正値は次の
ように表すことができる。XC =(Rr ′+SL/2)
sinθC 、または XC =(Rr +SRO)sinθC これは、X軸方向の必要な補正である。必要な新規なR
の値は、 Rn =R1 +R2 として与えられる。ここに、 R1 =Rr ′/cosθC 、および R2 =SL/2 である。ロードロックから基板を取り出すために、X軸
方向補正および新規なR値のための方程式は、ロードロ
ックの方位角度θL の計算にも適用されなければならな
い。XC およびRn のための式は、 XC =(Rr +SRO)sinθC /cosθL *(−
1) Rn =(Rr −SL/2−SRO)/cosθC +SL
/2+|XC tanθL | で与えられる。
の基板取り出し動作に対する一般的なものである。な
お、角度θL は、カセットから基板を取り出す場合には
180度である。
搬送の分野に多大な進歩を与えるものであることは、上
述の内容から明らかであろう。特に、発明は、基板、基
板カセットおよびロードロックに対するロボット機構の
先端可動部の自動位置合わせおよび中心位置決めのため
のものである。基板、カセットおよびロードロックの各
位置の角度オフセットは自動的に補償され、基板が載置
されあるいはそこから取り出されるカセットまたはロー
ドロックと基板との間での嵌まり込みまたはその他の接
触を避けることができる。本発明の上述の実施例は説明
を目的として表現されているが、本発明の精神および観
念から逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることも
明らかである。したがって、本発明は、付随する請求の
範囲に以外によって制限されるものではない。
した平面図。
可動部の関係を示した簡略平面図。
明の原理を示す平面構成図。
つを示す平面構成図。
つを示す平面構成図。
つを示す平面構成図。
つを示す平面構成図。
成図。
を保障するために用いられる基板センサの利用方法を示
す。
の拡大断片図。
出すためのさらに効率的な技術を描いた構成図。
ドロック、16…ロボット機構、18…基板カセット、
20…作業台、30…基板、32…先端可動部、34,
36…赤外線センサ、40…基板位置センサ、50…基
準点。
Claims (22)
- 【請求項1】 直線端を有する被加工物に対してロボッ
トアームを位置合わせする方法であって、 予想された被加工物位置の近傍にロボットアームを配置
する過程と、 前記被加工物の前端に対して垂直となるように予測され
た方向において前記ロボットアームを前記被加工物の方
に移動させる過程と、 前記ロボットアームに搭載された少なくとも2個のセン
サを用いて前記前端の位置を検出する過程と、 前記ロボットアームが前記被加工物の前端に垂直に接近
するようにロボットアームに与えるべき角度補正値を算
出する過程と、 前記ロボットアームが所望の相対位置で前記被加工物に
接近することを補償するためにボットアームに与えるべ
き関連直線補正値を前記角度補正値から算出する過程と
を備えた被加工物位置合わせ方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、 角度補正値および直線補正値を前記ロボットアームに与
える過程と、 前記ロボットアームを前記補正角度方向において前記被
加工物に向けて移動させて、前記ロボットアームの被加
工物支持台(workpiece support)を
前記被加工物の直下に位置させる過程と、 をさらに備えた被加工物位置合わせ方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法において、 前記ロボットアームを移動させるべき補正距離を算出す
る過程と、 前記被加工物支持台が前記被加工物の下でその中心に置
かれるように前記ロボットアームを前記補正距離だけ移
動させる過程と、 をさらに備えた被加工物位置合わせ方法。 - 【請求項4】 略長方形の被加工物を被加工物格納手段
から取り出す方法であって、前記格納手段の正確な方位
(orientation)およびその格納手段内の前
記被加工物の正確な方位が不明な場合に前記被加工物を
取り出す方法において、 被加工物格納手段の予測位置の近傍にロボットアームの
被加工物支持台を配置する過程と、 前記被加工物支持台上に搭載された少なくとも2個のセ
ンサによって前記格納手段の前端を検出する過程と、 前記被加工物支持台を前記格納手段の前記検出位置に位
置合わせするために前記被加工物支持台に角度補正値お
よび直線補正値を与える過程と、 前記被加工物を取り出すために前記被加工物支持台を前
記格納手段の中の前記被加工物の下に移動させる過程
と、 前記格納手段内の前記被加工物の前端を検出する過程
と、 前記被加工物支持台を前記被加工物の前記検出位置に位
置合わせするために前記被加工物支持台に角度補正値お
よび直線補正値を与える過程と、 前記被加工物を持ち上げる過程と、 前記被加工物を前記格納手段と位置整合させて移動させ
るために前記被加工物支持台に角度補正値と直線補正値
を与える過程と、 前記被加工物を前記格納手段から引き出す過程と、 を備えた被加工物取り出し方法。 - 【請求項5】 請求項4に記載の被加工物取り出し方法
において、 前記被加工物支持台は任意の軸についての放射方向動作
(radial movement)および角度動作
(anguler movement)のために前記ロ
ボットアームの端部に搭載されており、 前端検出の各過程は、前記被加工物支持台上の第1セン
サが前記直線端を検出したときに、前記軸から前記被加
工物支持台上の基準点までの第1放射方向距離を記録す
る過程と、前記被加工物支持台上の第2センサが前記直
線端を検出したときに、前記軸から前記基準点までの第
2放射方向距離を記録する過程とを含み、 角度補正値および直線補正値を与える各過程は、角度補
正値および直線補正値を第1および第2放射方向距離と
第1および第2センサ間の間隔とから算出する過程の後
に行うものである被加工物取り出し方法。 - 【請求項6】 請求項5に記載の被加工物取り出し方法
において、 角度補正値および直線補正値の計算過程は、 第1および第2放射方向距離の差と第1および第2セン
サ間の間隔との比のアークタンジェントから角度補正値
を計算することと、 前記第1および第2放射距離のいずれかと角度補正値の
タンジェントの結果から計算することとを含むことを特
徴とする被加工物取り出し方法。 - 【請求項7】 請求項4に記載の被加工物取り出し方法
において、 基板支持台上の基板の横方向の位置を検出する過程と、 基板支持台上の基板の横方向の予測位置からの偏差の補
償をする過程と、 をさらに備えていることを特徴とする被加工物取り出し
方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載の被加工物取り出し方法
において、 前記基板の横方向位置を検出する前記過程は、 前記基板を直線的に移して、その基板が基板検出手段を
横切るように基板の側端縁の位置を検出することを含む
ことを特徴とする被加工物取り出し方法。 - 【請求項9】 請求項8に記載の被加工物取り出し方法
において、 さらに、前記基板支持台を直線的に移動してその基板支
持台の側端縁の位置を検出した後、前記基板縁の横方向
の予測位置を引き出す過程を備え、 前記基板縁の横方向の予測位置からの偏差の補償をする
前記過程は、前記基板の予測位置と検出位置の差から直
線補正値を計算することと、その直線補正値と前記基板
が載置されている格納手段の既知の方位とから放射補正
値を計算することを含むことを特徴とする被加工物取り
出し方法。 - 【請求項10】 略長方形の被加工物を第1格納手段か
ら第2格納手段へ動かすための方法であって、任意の軸
についての回転方向動作および放射方向動作が可能な基
板支持台(被加工物支持台)を用いるものであり、その
基板支持台は直線的に動作するものであり、前記第1お
よび第2格納手段の方位および前記第1格納手段内の前
記被加工物の方位が不明である被加工物移動方法におい
て、 その格納手段の近傍の予測直線位置まで前記被加工物支
持台を動かし、予測角度位置に被加工物支持台を方向付
けし、その格納手段の一つの縁を検出するために被加工
物支持台を放射方向に前進させることにより、第1格納
手段の方位を決定する過程と、 第1格納手段の予測直線位置と予測角度位置を補正する
過程と、 第2格納手段に対して前記2つの過程を行う過程と、 第1格納手段の補正位置に前記被加工物支持台を動か
し、その被加工物支持台を第1格納手段内の前記被加工
物に向けて前進させる過程と、 第1格納手段内の被加工物の方位誤差を検出し、その方
位誤差を補償するために被加工物支持台の直線位置およ
び角度位置を調整する過程と、 前記被加工物支持台と共に前記被加工物を持ち上げる過
程と、 必要に応じて被加工物支持台の直線位置および角度位置
を再調整し、第1格納手段の方位と一致させる過程と、 前記第1格納手段と接触することなくその第1格納手段
から被加工物および被加工物支持台を引き出す過程と、 第2格納手段の補正直線位置および補正角度位置まで被
加工物支持台を移動させる過程と、 前記被加工物支持台を第2格納手段内に放射方向に前進
させる過程と、 第2格納手段内に前記被加工物を載置する過程と、 を備えたことを特徴とする被加工物移動方法。 - 【請求項11】 請求項10に記載の被加工物移動方法
において、 前記第1格納手段から前記被加工物を引き出した後、被
加工物支持台を被加工物端検出手段を通過するまで放射
方向に動かして、被加工物支持台に載置されている被加
工物の放射位置を決定することと、 被加工物が第1格納手段の中心に載置されることを確実
にするために、前記被加工物端の検出された位置と被加
工物端の予測位置との差を補償すること、 をさらに備えていることを特徴とする被加工物移動方
法。 - 【請求項12】 請求項11に記載の被加工物移動方法
において、 前記被加工物が長方形の基板であり、 前記第1格納手段が基板カセットであり、 前記第2格納手段が真空チャンバに出入りするためのロ
ードロック(loadlock)であることを特徴とす
る被加工物移動方法。 - 【請求項13】 請求項11に記載の被加工物移動方法
において、 前記被加工物が長方形の基板であり、 前記第1格納手段が真空チャンバに出入りするためのロ
ードロックであり、 前記第2格納手段が基板カセットであることを特徴とす
る被加工物移動方法。 - 【請求項14】 ロボットアームを直線端を有する被加
工物に位置合わせするための装置において、 被加工物予測位置の近傍に前記ロボットアームを直線的
に配置する手段と、 前記被加工物の前端縁に垂直となるように予測された方
向において前記ロボットアームを前記被加工物に向けて
移動させる手段と、 前記被加工物の前端の位置を検出するために前記ロボッ
トアームに搭載された少なくとも2個の検出手段と、 前記ロボットアームが前記被加工物の前端縁に対して垂
直に接近するように前記ロボットアームに与えるべき角
度補正値を計算するための手段と、 前記ロボットアームが前記被加工物に対して所望の相対
位置に接近することを確実にするために前記ロボットア
ームに与えるべき関連直線補正値を前記角度補正値から
計算するための手段と、 を備えたことを特徴とする被加工物位置合わせ装置。 - 【請求項15】 請求項14に記載の被加工物位置合わ
せ装置において、 前記ロボットアームに対して前記角度補正値および直線
補正値を与えるための手段と、 前記ロボットアームの被加工物支持台を前記被加工物の
直下に位置決めするために、前記補正角度方向において
前記被加工物に向けて前記ロボットアームを移動させる
手段と、 をさらに備えていることを特徴とする被加工物位置合わ
せ装置。 - 【請求項16】 請求項15に記載の被加工物位置合わ
せ装置において、 前記ロボットアームを移動させるべき補正距離を算出す
る手段と、 前記被加工物支持台が前記被加工物の下でその中心に置
かれるように前記ロボットアームを前記補正距離だけ移
動させる手段と、 をさらに備えていることを特徴とする被加工物位置合わ
せ装置。 - 【請求項17】 略長方形状を有する被加工物を被加工
物格納手段から取り出すための装置であって、前記格納
手段およびその格納手段内の前記被加工物の正確な方位
が不明な場合に前記被加工物を取り出す装置において、 被加工物格納手段の予測位置の近傍にロボットアームの
被加工物支持台を配置する手段と、 前記被加工物支持台上に搭載された少なくとも2個のセ
ンサによって前記格納手段の前端縁を検出する手段と、 前記被加工物支持台を前記格納手段の前記検出位置に位
置合わせするために前記被加工物支持台に角度補正値お
よび直線補正値を与える手段と、 前記センサが前記格納手段内の被加工物の前端縁を検出
して、前記被加工物を持ち上げるために前記被加工物支
持台を前記格納手段の中の前記被加工物の下に移動させ
る手段と、 前記被加工物支持台を前記被加工物の前記
検出位置に位置合わせするため、および前記被加工物支
持台と位置整合させて前記被加工物を持ち上げるため
に、前記被加工物支持台に角度補正値および直線補正値
を与える手段と、 前記被加工物を前記格納手段から引き出すために、前記
被加工物を前記格納手段と位置整合させて移動させるた
めに前記被加工物支持台に角度補正値と直線補正値を与
える手段と、 を備えた被加工物取り出し装置。 - 【請求項18】 請求項17に記載の被加工物取り出し
装置において、 前記被加工物支持台は任意の軸に対する放射方向および
回転方向の動作のために、前記ロボットアームの端部に
搭載されており、 前記端部検出手段は、前記被加工物支持台上の第1セン
サが前記直線端を検出したときに、前記軸から前記被加
工物支持台上の基準点までの第1放射方向距離を記録す
る手段と、前記被加工物支持台上の第2センサが前記直
線端を検出したときに、前記軸から前記基準点までの第
2放射方向距離を記録する手段とを含み、 この装置は、角度補正値および直線補正値を第1および
第2放射方向距離と第1および第2センサ間の間隔とか
ら計算する手段をさらに備えていることを特徴とする被
加工物取り出し装置。 - 【請求項19】 請求項18に記載の被加工物取り出し
装置において、 角度補正値および直線補正値の前記計算手段は、第1お
よび第2放射方向距離の差と第1および第2センサ間の
間隔との比のアークタンジェントから角度補正値を計算
する手段と、 前記第1および第2放射距離のいずれかと角度補正値の
タンジェントの結果から計算する手段とを含むことを特
徴とする被加工物取り出し装置。 - 【請求項20】 請求項19に記載の被加工物取り出し
装置において、 前記基板支持台(被加工物支持台)上の前記基板の横方
向の位置を検出する手段と、 前記基板支持台上の前記基板の放射方向予測位置からの
偏差を補償する手段とをさらに備えたことを特徴とする
被加工物取り出し装置。 - 【請求項21】 請求項20に記載の被加工物取り出し
装置において、 前記基板の横方向の位置を検出する前記手段は、前記基
板が直線的に移動できるように前記基板の側端縁を検出
するための付加センサを含んでいることを特徴とする被
加工物取り出し装置。 - 【請求項22】 請求項21に記載の被加工物取り出し
装置において、 前記基板支持台を直線的に移動させ前記基板支持台の側
縁の位置を検出する手段と、前記基板支持台上の前記基
板の対称位置の仮定に基づいて前記基板縁の放射方向予
測位置を得る手段とをさらに備え、 前記基板の放射方向予測位置からの偏差を補償する手段
は、前記基板縁の予測位置と検出位置との差から直線補
正値を計算する手段と、前記直線補正値と前記基板が内
部に置かれている格納手段の既知の方位とから放射方向
補正値を計算する手段とを備えていることを特徴とする
被加工物取り出し装置。
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