KR20140056328A - 멀티-링키지 로봇들을 가지는 시스템들 및 멀티-링키지 로봇들에서 위치적 및 회전적 정렬을 교정하는 방법들 - Google Patents

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Abstract

복수-링크 로봇들 내의 회전적 및 선형적 오정렬을 교정하기 위한 방법들이 제공된다. 그러한 방법은 위치적 및 회전적 배향 오류들 모두를 교정함으로써 표적 목적지에서 기판들을 놓기 위한 또는 픽킹하기 위한 엔드 이펙터의 정밀한 배향을 허용한다. 방법은 붐 링키지를 표적 목적지 근처의 위치로 회전시키고, 붐 링키지 및 상부 아암 링크를 회전시킴으로서 그리고 손목 부재를 연장 또는 수축시킴으로써 선형적 및 회전적 오류를 교정한다. 긴 붐 링키지들을 포함하는 시스템들이 개시된다. 수 많은 다른 양태들이 제공된다.

Description

복수­링키지 로봇들을 가지는 시스템들 및 복수­링키지 로봇들에서 위치적 및 회전적 정렬을 교정하기 위한 방법들{SYSTEMS HAVING MULTI­LINKAGE ROBOTS AND METHODS TO CORRECT POSITIONAL AND ROTATIONAL ALIGNMENT IN MULTI­LINKAGE ROBOTS}
본원은 2011년 8월 8일자로 출원되고 명칭이 "SYSTEMS HAVING MULTI-LINKAGE ROBOTS AND METHODS TO CORRECT POSITIONAL AND ROTATIONAL ALIGNMENT IN MULTI-LINKAGE ROBOTS"(Attorney Docket No. 16361USA)인 미국 비-가특허출원 제 13/205,123 호를 기초로 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전체가 모든 목적들을 위해서 본원에서 참조로서 포함된다.
본원 발명은 복수-링크 로봇들 내의 로봇 아암들의 정렬을 교정하도록 구성된 방법들에 관한 것이다.
통상적인 전자 디바이스 제조 시스템들은 복수의 프로세스 챔버들 및 로드 록(load lock) 챔버들을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 챔버들은 클러스터 툴들 내에 포함될 수 있고, 상기 클러스터 툴들에서 복수의 프로세스 챔버들이, 예를 들어, 이송 챔버 주위로 분배될 수 있을 것이다. 이러한 시스템들 및 툴들이 관절형의(articulated) 복수-링크 로봇들을 채용할 수 있을 것이고, 상기 복수-링크 로봇들이 이송 챔버 내에 수용될 수 있고 그리고 여러 프로세스 챔버들과 로드 록들 사이에서 기판들을 운송할 수 있을 것이다. 예를 들어, 로봇이 챔버로부터 챔버로, 로드 록으로부터 챔버로, 및/또는 챔버로부터 로드 록으로 기판을 운송할 수 있을 것이다. 여러 시스템 챔버들 사이의 기판들의 효율적이고 정밀한 운송이 시스템 처리량(throughput)에 있어서, 그에 의해서 전체 동작 비용들을 감소시키는데 있어서 중요할 수 있을 것이다. 또한, 정밀한 기판 배치가 전체적인 프로세싱 품질을 개선할 수 있을 것이다. 많은 시스템들에서, 선택적 순응형(compliance) 관절형 로봇 아암(SCARA) 로봇들(100)이 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 채용된다. SCARA 로봇들(100)은 2개의 모터들에 의해서 구동되는 3개의 링크들을 채용한다. 3개의 링크들이 상부 아암 링크(102), 전방아암 링크(104), 및 손목(wrist)(107)에 커플링된 손목 부재(106)를 포함한다. 엔드 이펙터(end effector)(108)가 손목 부재(106)에 커플링될 수 있고 그리고 프로세스 챔버(110)와 같은 목적지에서의 픽킹(pick) 또는 배치를 위해서 기판(105)을 반송하도록 구성된다. 제 1 모터가 손목(107)을 구동하고 그에 의해서 X-Y 평면 내의 로봇(100)의 전반적인 배치를 허용한다. 손목 부재(106)가 선형 축(112)을 따라서 손목(107)으로부터 멀리 선형적으로 이동하도록, 제 2 모터가 모든 운동역학적으로-커플링된 아암들(102, 104, 106)을 구동한다. 문제가 되는 것으로서, 그러한 SCARA 로봇들(100)이 위치적 정렬과 회전적 정렬 사이의 상충(compromise) 문제를 가진다. 예를 들어, 영점교정(calibration) 및/또는 제조 공차들로 인해서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 선형 축(112)이 챔버(110)의 직각(normal) 축(114)으로부터 오프셋될 수 있을 것이다. 로봇(100)의 선형 축(112)과 챔버(110)의 직각 축(114) 사이의 그러한 위치적인 정렬은 전체 SCARA 로봇(100)을 손목(107)에 대해서 회전시키는 것에 의해서 교정될 수 있을 것이나, 이는 도 1b에 도시된 바와 같이 회전적 오류를 반드시 도입하게 된다. 유사하게 회전적 오류가 교정될 수 있을 것이나, 이는 선형의 위치적 오류를 반드시 도입하게 된다. 반도체 제조에서, 챔버 내에서의 그리고 챔버로부터 챔버에서의 기판의 배향이 프로세싱 품질과 관련하여 중요할 수 있을 것이다.
따라서, 기판들의 효율적이고 정밀한 배향을 위한 개선된 방법들이 요구된다.
하나의 양태에서, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법이 제공된다. 그러한 방법은 붐 링키지, 상기 붐 링키지에 커플링된 상부 아암 링크, 상기 상부 아암 링크에 커플링된 전방아암 링크, 상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재, 및 상기 손목 부재에 커플링된 엔드 이펙터를 구비하는 로봇 장치를 제공하는 단계; 상기 붐 링키지를 표적 위치 근처의 위치에 배치하는 단계; 상기 엔드 이펙터를 표적 위치 근처로 병진이동시키는 단계; 오프셋의 범위(extent)를 결정하는 단계; 적어도 부분적으로, 상기 붐 링키지의 회전에 의해서, 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계; 및 회전 오정렬을 교정하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 복수-링키지 로봇 장치를 구비하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템이 제공된다. 그러한 시스템은 직각 축을 포함하는 프로세스 챔버로서, 상기 프로세스 챔버가 복수-링키지 로봇들에 의해서 서비스되도록 구성되는, 프로세스 챔버를 포함하고; 상기 복수-링키지 로봇이 제 1 축 주위로 회전가능한 붐 링키지, 제 2 축에서 상기 붐 링키지에 커플링되는 상부 아암 링크, 상기 상부 아암 링크에 커플링된 전방아암 링크, 상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재, 및 상기 손목 부재에 커플링된 엔드 이펙터를 가지고, 상기 제 1 축과 상기 제 2 축 사이의 붐 링키지의 길이가 상기 제 1 축과 상기 직각 축 사이의 거리보다 길다.
수많은 다른 특징들이 발명의 이러한 그리고 다른 양태들에 따라서 제공된다. 본원 발명의 다른 특징들 및 양태들이 이하의 구체적인 설명, 첨부된 청구항들 및 첨부 도면들로부터 보다 전체적으로 자명해질 것이다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 따른 선형 및 회전 오류를 도시하는 SCARA 로봇의 개략적인 평면도들이다.
도 2a 및 2b 각각은 실시예들에 따른 긴 붐 링키지를 포함하는 복수-링크 로봇의 평면도 및 개략도이다.
도 3은 본원 발명의 양태에 따른 로봇 장치의 오정렬 교정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 전방에 배치된 긴 붐 링키지를 포함하는 복수-링크 로봇의 평면도이다.
도 5a는 실시예들에 따른 프로세스 챔버 내에 오정렬된 복수-링크 로봇의 엔드 이펙터의 평면도이다.
도 5b 및 5c는 실시예들에 따른 오정렬 교정 방법의 여러 스테이지들에서의 복수-링크 로봇의 평면도들이다.
전자 디바이스 제조가 여러 위치들 사이에서 기판들을 매우 정밀하고 신속하게 운송하는 것을 필요로 할 수 있을 것이다. 특히, 로봇들이 서비스하는 챔버들(예를 들어, 프로세스 챔버들)에 대해서 정밀하게 그러한 로봇들이 배향될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 통상적인 SCARA 로봇들은 회전적 및 위치적 오정렬 사이의 상충문제들을 가진다. 따라서, 프로세스 챔버들 내의 기판들의 배향이 최적이 되지 못할 수 있고, 그에 의해서 감소된 간극들(clearances) 또는 부적절한 배치의 경우들(instances)(즉, 오정렬)이 제공될 수 있을 것이다. 특히, (픽킹 또는 배치 동작을 위한) 핸드오프(handoff)에 관해서 로봇에게 알려주는 시간에(at the time of teaching), 위치적 오류, 회전적 오류, 또는 양자 모두가 존재할 수 있을 것이다. 이는 기판 제조에서 이용되는 배향 노치(notch)의 위치적 또는 회전적 오류로 전이될 수 있을 것이고, 그에 의해서 프로세스 변동을 유발할 수 있을 것이다. 부가적으로, 프로세스 챔버 벽들, 슬릿 밸브들, 등과 같은 시스템 성분들에서 간극들을 감소시킬 수 있을 것이다.
따라서, 제 1 양태에서, 발명은 로봇을 정밀하게 배향시키는 방법이 되고, 여기에서 회전적 오류 및 위치적 오류 모두가 교정된다.
발명의 예시적인 실시예들의 추가적인 상세 내용들이 여기에서 도 2a-5c를 참조하여 설명된다.
도 2a 및 2b는 본원 발명의 양태들을 이용할 수 있는 또는 구현할 수 있는 복수-링키지 로봇 장치(204)를 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템(200)의 예시적인 실시예의 도면들이다. 전자 디바이스 프로세싱 시스템(200)은, 예를 들어, 여러 챔버들(예를 들어, 프로세스 챔버들) 사이에서 기판들을 이송하도록 구성될 수 있을 것이다. 전자 디바이스 프로세싱 시스템(200)은 챔버(202)(예를 들어, 이송 챔버)를 포함하는 하우징(201)을 포함한다. 챔버(202)는 상단 벽, 하단 벽, 및 측벽을 포함할 수 있을 것이고 그리고, 예를 들어, 적합한 프로세스 진공에서 유지될 수 있을 것이다. 로봇 장치(204)가 챔버(202) 내에 수용될 수 있고 그리고 장착될 수 있을 것이며 그 내부에서 동작가능하도록 구성된다.
로봇 장치(204)가 표적 목적지로 또는 그로부터 로봇 장치(204)의 엔드 이펙터(228) 상에 장착되는 기판(205)을 정밀하게 픽킹 또는 배치하도록 구성될 수 있을 것이다. 표적 목적지가 챔버(202)에 커플링된 하나 또는 둘 이상의 프로세스 챔버들(206) 내의 이상적인 배치 위치일 수 있을 것이다. 또한, 로봇 장치(204)가 표적 위치로서 하나 또는 둘 이상의 로드 록 챔버들(208)로부터 또는 그 로드 록 챔버들로 기판들(205)을 픽킹 또는 배치할 수 있을 것이다. 기판들(205)이 반도체 웨이퍼들, 평판 디스플레이 유리, 태양 전지들, 또는 다른 유사한 전자 디바이스 기판들일 수 있을 것이다.
챔버들(206)이, 증착, 산화, 질화, 에칭, 폴리싱, 세정, 또는 리소그래피, 등과 같은 임의 수의 프로세스 단계들을 기판들(205) 상에서 실시하도록 구성된 프로세스 챔버들일 수 있을 것이다. 로드 록 챔버들(208)은, 팩토리 인터페이스(factory interface)(209)의 로드 포트들에 도킹될(docked) 수 있는 기판 캐리어들(211)(예를 들어, FOUPs - Front Opening Unified Pods)로부터 기판들(205)을 수용할 수 있는, 팩토리 인터페이스(209)와 인터페이스하도록 구성될 수 있을 것이다. 화살표(212)로 도시한 바와 같이, 다른 로봇(미도시)을 이용하여 기판들(205)을 기판 캐리어들(211)과 로드 록들(208) 사이에서 이송할 수 있을 것이다. 이송들이 임의 시퀀스 또는 순서로 실행될 수 있을 것이다.
로봇 장치(204)가 챔버(202)의 벽(예를 들어, 바닥)에 부착되도록 구성된 베이스(207), 및 붐 링키지(213)를 포함할 수 있을 것이고, 상기 붐 링키지는, 도시된 실시예에서, 실질적으로 강성인 캔틸레버(cantilever) 비임이다. 붐 링키지(213)가 시계방향 또는 반시계방향 회전 방향으로 제 1 회전 축(214) 주위로 X-Y 평면 내에서 회전될 수 있을 것이다. 제 1 회전 축(214) 주위의 회전이, 통상적인 가변형 자기저항(reluctance) 또는 영구 자석 전기 모터와 같이, 모터 하우징(216) 내에 수용될 수 있는, 회전 모터와 같은 임의의 적합한 구동 부재에 의해서 제공될 수 있을 것이다. 다른 타입들의 모터들이 이용될 수 있을 것이다. 붐 링키지(213)의 회전이, 제어기(217)부터 제 1 모터로의 적절한 명령들에 의해서 제어될 수 있을 것이다.
제 1 회전 축(214)으로부터 오프셋되고 이격된 제 1 방사상 위치에서, 붐 링키지(213)의 아웃보드(outboard) 단부에 상부 아암 링크(218)가 장착된다. 상부 아암 링크(218)가 제 1 회전 축(214)으로부터 오프셋되고 이격된 제 2 회전 축(219) 주위에서 상기 붐 링키지(213)에 대해서 X-Y 평면 내에서 회전될 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 상부 아암 링크(218)가 상기 붐 링키지(213) 또는 모터 하우징(216)에 커플링된 구동 모터 및 구동 조립체(미도시)에 의해서 독립적으로 구동될 수 있을 것이다. 구동 모터가 통상적인 스텝퍼 모터, 또는 가변적인 자기저항 또는 영구 자석 전기 모터일 수 있을 것이다. 다른 타입들의 모터들이 이용될 수 있을 것이다. 구동 조립체가 상부 아암 링크(218)를 구동하기 위한 임의의 적절한 구조를 포함할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 상부 아암 링크(218)가 엔드 이펙터(228)의 길이방향 축과 정렬된 연장 축을 따라서 엔드 이펙터(228)를 연장시키기 위한 연장 모터(미도시)에 의해서 회전될 수 있을 것이다. 다른 양태에서, 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 손목 부재(226), 및 엔드 이펙터(228)가 일체로 손목 주위로(축(219) 주위로) 회전될 수 있도록, 상부 아암 링크(218)가 그 손목 주위로 회전될 수 있을 것이다.
제 2 회전 축(219)으로부터 이격된 제 2 위치에서 상부 아암 링크(218)에 전방아암 링크(104)가 커플링된다. 전방아암 링크(222)가 제 2 위치에서 제 3 회전 축(223) 주위로 상부 아암 링크(218)에 대해서 X-Y 평면 내에서 회전된다.
제 3 회전 축(223)으로부터 이격된 위치에서 전방아암 링크(222)의 아웃보드 단부에 손목 부재(226)가 위치된다. 손목 부재(226)는 제 4 회전 축(227) 주위로 전방아암 링크(222)에 대해서 X-Y 평면 내에서 회전된다. 또한, 손목 부재(226)가 엔드 이펙터(228)("블레이드"라고 달리 지칭된다)에 커플링되도록 구성되고, 상기 엔드 이펙터(228)는 픽킹 및 배치 동작들 중에 기판(205)을 반송 및 운송하도록 구성된다. 엔드 이펙터(228)가 임의의 적합한 구성을 가질 수 있을 것이다. 엔드 이펙터(228)가 수동적(passive)일 수 있고 또는 기계적인 클램프 또는 정전기적 능력과 같이 기판(205)을 홀딩하기 위한 어떤 활성적 수단을 포함할 수 있을 것이다. 엔드 이펙터(228)가 기계적 체결, 부착, 클램핑 등과 같은 임의의 적합한 수단에 의해서 손목 부재(226)에 커플링될 수 있을 것이다. 선택적으로, 손목 부재(226) 및 엔드 이펙터(228)가 하나의 일체형 피스로서 형성됨으로써 서로에 대해서 커플링될 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 손목 구동 조립체(미도시)가 포함될 수 있고 그리고 전방아암 링크(222)에 대해서 제 4 회전 축(227) 주위로 독립적으로 손목 부재(226)가 회전될 수 있게 허용하도록 구성될 수 있을 것이다.
붐 링키지(213), 상부 아암 링크(218), 및 손목 부재(226)를 위한 구동 모터들의 각각이 위치적 정보의 정밀한 피드백을 제어기(217)로 제공하기 위한 피드백 센서들을 포함할 수 있을 것이다.
도 2a에 도시된 실시예에서, 로봇 장치(204)가 챔버(202)(예를 들어, 이송 챔버) 내에 위치되고 수용되어 도시되어 있다. 그러나, 여기에서 설명된 로봇 장치(204) 및 방법이, 팩토리 인터페이스(209) 내에서와 같은, 전자 디바이스 제조의 다른 분야들에서 유리하게 이용될 수 있다는 것을 인지하여야 할 것이고, 그러한 경우에, 예를 들어, 로봇 장치(204)가 프로세싱 시스템의 팩토리 인터페이스(209)의 로드 포트들과 로드 록 챔버들(208) 사이에서 기판들(205)을 운송할 수 있을 것이다. 로봇 장치(204)는 또한 다른 운송 이용들을 가능하게 할 수 있을 것이다.
동작 중에, 제어기(217)로부터 붐 링크 구동 모터(미도시)로의 제어 신호들이 붐 링키지(213)의 제 1 회전 축(214)에 대한 회전을 유발할 수 있을 것이다. 또한, 제어기(217)로부터 손목 구동 모터(미도시)로의 제어 신호들은, 회전 축(227) 주위의 그리고 X-Y 평면 내의 전방아암 링크(222)에 대한 손목 부재(226) 및 커플링된 엔드 이펙터(228)의 독립적인 회전을 유발할 수 있을 것이다. 유사하게, 제어기(217)로부터 상부 아암 구동 모터(미도시)로의 제어 신호들이 회전 축(219) 주위의 그리고 X-Y 평면 내의 붐 링키지(213)에 대한 상부 아암 링크(218)의 회전을 유발할 수 있고, 그에 의해서 일체화된(in unison) 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)의 제 2 축(219) 주위의 스위핑(sweeping)을 유발할 수 있을 것이다. 엔드 이펙터(228)의 연장이 연장 모터(미도시)에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 따라서, 엔드 이펙터(228)의 무한한 수의 이송 경로들이 로봇 장치(204)에 의해서 달성될 수 있을 것이다.
일부 실시예들에서, 연장 모터를 구동시킴으로써, 전방아암 링크(222)가 상부 아암 링크(218)의 이동에 의해서 운동역학적을 구동될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 상부 아암 링크(218)의 회전이 전방아암 링크(222)의 규정된 회전을 초래할 것인데, 이는 이들 둘이, 예를 들어 내부 풀리들 및 벨트들 등에 의해서 운동역학적으로 링크되기 때문이다. 본 방법 발명을 이용할 수 있는 로봇 장치(204)에 관한 추가적인 설명을 2010년 7월 15일자로 출원되고 명칭이 "Robot Systems, Apparatus and Methods For Transporting Substrates In Electronic Device Manufacturing" 인 WO2010/0809083 에서 찾아 볼 수 있을 것이며, 상기 출원의 개시 내용이 본원에서 참조로서 포함된다.
이제, 도 3 및 4를 보다 구체적으로 참조하여, 발명의 방법에 따른 로봇 장치(204)의 위치적 및 회전적 배향을 교정하는 방법을 설명한다. 로봇 장치(204) 내의 위치적 및 회전적 오정렬을 교정하는 방법(300)이, 단계(302)에서, 도 2a-2b를 참조하여 설명된 바와 같이, 붐 링키지(213), 상기 붐 링키지(213)에 커플링된 상부 아암 링크(218), 상기 상부 아암 링크(218)에 커플링된 전방아암 링크(222), 상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재(226), 및 상기 손목 부재(226)에 커플링된 엔드 이펙터(228)를 가지는 로봇 장치(204)를 제공하는 단계를 포함한다. 방법(300)은, 단계(304)에서, 표적 위치(예를 들어, 픽킹 또는 배치 위치) 근처의 위치에서 붐 링키지(213)를 배치하는 단계를 더 포함한다. 표적 위치가 프로세스 챔버(206)의 물리적인 중심과 같이, 프로세스 챔버(206) 내의 규정된 이상적인 위치일 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 붐 링키지(213)가, 도 4에 도시된 바와 같이 링키지들(218 및 222)이 후퇴된 상태에서, 표적 위치(206) 근처의 위치로 회전될 것이다.
이어서, 단계(306)에서, 상부 아암 링크(218)가 붐 링키지(213)에 대해서 회전되고 그리고 전방아암 링크(222)가 붐 링키지(213)에 대해서 회전되고 병진이동되며, 그리고 손목 부재(226)가 병진이동되어 엔드 이펙터(228)를 표적 위치(205T)(도 5a 참조) 근처로 배치한다. 이러한 이동은 엔드 이펙터(228)를 실제 축(206A)을 따라서 프로세스 챔버(206) 내로 구동하는(예를 들어, 병진이동시키는) 연장 모터의 작용에 의해서 유발된다. 선형적 또는 회전적 오정렬이 존재하지 않는 이상적인 경우에, 로봇 베이스(207)가 표적 위치(205T)의 X 위치와 X 방향으로 완벽하게 정렬되고 그리고 회전적으로 완벽하게 정렬되기 때문에, 추가적인 조정들이 필요하지 않다. 그러나, 대부분의 실제 경우들에서, 기판(205)의 배치를 위한 이론적인 Y 중심 위치에 상응하게, Y 방향을 따라서 및/또는 Y 방향 상의 희망하는 표적 위치(예를 들어, 206Y) 근처로 엔드 이펙터(228)가 적절하게 연장되고 배치될 때, 도 5a에 도시된 바와 같이, X 방향으로 약간의 선형 오정렬(Xm)이 존재할 것이다. 선형 오정렬(Xm)은 X 방향으로 이론적으로 완벽하게 배치된 기판에 대한 이론적인 중심 위치의 위치(205T)와 실제 기판의 위치(205A) 사이의 X 방향을 따른 거리 차이이다. 선형 오정렬(Xm)의 양을 교정하기 위해서, 붐 링키지(213), 손목 부재(226), 및/또는 상부 아암 링크(218)의 이동들의 여러 조합들이 이루어질 수 있을 것이다.
일 실시예에서, X 방향을 따른 선형 위치적 오정렬(Xm)을 교정하는 것이, 위치적 오정렬(Xm)을 교정하게 될, 다시 말해서 오정렬(Xm)을 실질적으로 영으로 만들게 될 방향을 따른 붐 링키지(213)의 회전에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 엔드 이펙터(228)의 X 위치가 이상적인 직각 축(206X)의 우측이 되고 그리고 붐 링키지(213)가 도 5b에 도시된 바와 같이 배치된다면, X 방향을 따른 선형 위치적 오정렬(Xm)이, 붐 링키지(213)를, 도 5b에 도시된 위치에 대해서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 시계 방향으로 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, 교정될 수 있을 것이다. 부가적으로, X 방향을 따른 선형 위치적 오정렬(Xm)이, 상부 아암 링크(218)를 붐 링키지(213)에 대해서 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, 교정될 수 있을 것이다. Y 방향을 따른 선형 위치적 오정렬은, (예를 들어, 연장 축(206A)을 따른 엔드 이펙터(228)의 연장에 의해서) 전방아암 링크(222) 및 손목 부재(226)가 또한 회전하도록, 상부 아암 링크(218)를 붐 링키지(213)에 대해서 회전시키는 것에 의해서 Y 방향을 따라 엔드 이펙터(228)를 연장 또는 수축시킴으로써, 적어도 부분적으로 교정될 수 있을 것이다.
발명의 양태에 따라서, 제 2 축(219)을 프로세스 챔버(206)의 직각 축(206X)과 정렬시키기 위해서, 붐 링키지(213)(도 2a 참조)의 길이(L)가 이상적인 길이보다 더 길게 만들어진다. 이러한 방식에서, +X 또는 -X 방향을 따른 공칭 위치들로부터의 편차들이 교정될 수 있을 것이다. 붐 링키지(213)의 길이가 X 축 선형 오정렬로 인한 최대 예상 편차(예를 들어, 최대 Xm)와 동일한 양 이상만큼 더 길게 만들어질 수 있을 것이다.
예로서, 그리고 도 5a 및 5b를 참조하여, 하나의 적합한 교정 과정이 설명될 것이다. 교정의 상대적인 순서는 중요하지 않으나, 여기에서 설명되는 이하의 순서는 선형적 및 회전적 오정렬의 교정에 필요한 많은 수의 반복들을 줄일 수 있을 것이다. 첫 번째로, X 방향을 따른 선형 오정렬(Xm)의 범위가 결정된다. 그러한 결정은 실제 축(206A)이 프로세스 챔버(206)의 이상적인 직각 축(206X)의 우측 또는 좌측인지의 여부를 결정하기 위한 측정에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 필요한 정확도 정도에 의존하여, 그러한 측정이 정밀한 측정들 또는 단순한 육안적 평가들을 포함할 수 있을 것이다. "X 방향"이라는 용어는 여기에서 이용된 상대적인 용어이다. X 방향은 프로세스 챔버(206)에 대한 측방향인(즉, 전방 면(206F)-도 4-에 평행한 방향) 반면, Y 방향은 교정 과정이 적용되는 프로세스 챔버(206)의 전방 면(206F)에 직각이다. 프로세스 챔버(206) 내의 X 및 Y 직각 위치들은 최적 프로세싱을 위한 챔버(206) 내의 희망 위치들이다(즉, X 및 Y 방향들을 따른 이상적인 표적 배치 위치들이다). 이상적인 배치 표적 위치에서 X 방향을 따른 선형 오정렬(Xm)의 범위가 일단 결정되면, 실제 축(206A)이 이상적인 직각 축(206X)과 대략적으로 정렬될 때까지 붐 링키지(213)가 (시계방향 또는 반시계방향으로) 회전될 수 있을 것이다. 일반적으로, 동시에, 상부 아암 링크(218)의 손목 모터가 붐 링키지(213)에 대해서 그리고 일반적으로 손목 축(219) 주위로 동일한 회전 방향으로 회전될 것이다. 이러한 방식에서, 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)(그리고 커플링된 엔드 이펙터(228))가 동기적으로 이동하여, 붐 링키지(213)로 전달된 회전 각도와 대략적으로 같은 회전 각도를 통해서 스위핑한다. 이는 실제 축(206A)을 이상적인 직각 축(206X)과 대략적으로 정렬시킨다. 임의의 나머지 회전 오정렬이 이러한 스테이지에서 또한 교정될 수 있을 것이다. 복수 위치들에서, 예를 들어 위치들(A 및 B)에서 프로세스 챔버(206)의 벽(206W)과 엔드 이펙터(228) 사이의 거리를 측정하는 것에 의해서, 회전 오정렬의 범위가 결정될 수 있을 것이다. 손목 축(219)을 중심으로 한 붐 링키지(213)의 회전 그리고 동기적인 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)(및 커플링된 엔드 이펙터(228))의 스위핑의 부가적인 반복들이 희망하는 배치 정확도에 의존하여 요구될 수 있을 것이다. 이에 후속하여, Y 방향을 따른 선형 오정렬이, SCARA 연장 모터(미도시)로 상부 아암 링크(218)를 회전시키는 것에 의해서 축(206A)을 따라서 엔드 이펙터(228)를 연장시키는 것(또는, 경우에 따라서, 수축시키는것)에 의해서 교정될 수 있을 것이다. SCARA 연장 모터는 상부 아암 링크(218) 및 전방아암 링크(222)가 상대적으로 회전되게 하나, 실제 축(206A)을 따라서 엔드 이펙터(228) 만을 병진이동시킨다. 이러한 지점에서, X 및 Y 선형 오정렬 오류들이 임의의 회전적 오정렬에서와 같이 교정된다.
이제, 도 3을 참조하여 오정렬을 교정하기 위한 방법(300)을 설명할 것이다. 정렬은, 기판(205)이 전자 디바이스 프로세싱 시스템(200)(도 4 참조) 내에서 픽킹 또는 배치되는 이상적인 배치 위치(쇄선 원(205T) 참조)인 표적 위치(205T)에 대해서 실행된다. 방법(300)은, 블록(302)에서, 붐 링키지(213), 상기 붐 링키지(213)에 커플링된 상부 아암 링크(218), 상기 상부 아암 링크(218)에 커플링된 전방아암 링크(222), 상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재(226), 및 상기 손목 부재(226)에 커플링된 엔드 이펙터(228)를 가지는 로봇 장치(204)를 제공하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 블록(304)에서, 붐 링키지(213)가 표적 위치(205T) 근처의 위치에 배치된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 정렬 방법이 표적 위치(205T)에 대해서 실행되는 (그 실행되는 곳의 전방의) 프로세스 챔버(206) 근처에 상부 아암 링크(218)가 부착된 붐 단부가 배치되도록, 붐 링키지(213)가 초기에 배치된다. 붐 링키지(213)는, 로봇(204)이 특별한 프로세스 챔버(206)를 서비스할 때 그러한 붐 링키지가 있게 될 위치에 배치되어야 한다. 예를 들어, 붐 링키지(213)가 프로세스 챔버(206)의 전방 면(206F) 앞에 배치될 수 있을 것이다. 블록(306)에서, 엔드 이펙터(228)가 표적 위치(205T) 근처로 병진이동된다. 일반적으로, 병진이동은, 실제 축(206A)을 따른 손목 부재(226) 및 커플링된 엔드 이펙터(228)의 순수한 병진이동을 초래하는, 연장 모터(미도시)를 이용한 상부 아암 링크(218) 및 전방아암 링크(222)의 회전에 의해서 달성될 것이다. 엔드 이펙터(228)에 의해서 반송되는 가상적인(hypothetical) 기판이 표적 위치(205T)에 대해서 상대적으로 근처에(예를 들어, 몇 mm 이내에) 배치되도록 엔드 이펙터(228)가 배치될 때까지, 엔드 이펙터(228)가, 일반적으로 Y 방향을 따라서, 병진이동될 수 있을 것이다. 일단 Y 방향을 따라서 공칭적으로 배치되면, 오프셋의 범위가 블록(308)에서 결정될 수 있을 것이다. 오프셋의 범위(또는 정도)가 임의의 적합한 측정 또는 측정들을 실행함으로써 결정될 수 있을 것이다. 이는, 정밀한 측정들 또는 단순한 육안적인 평가들을 포함할 수 있을 것이다. 오프셋은 X-Y 평면 내의 선형 오정렬 및/또는 회전 오정렬로 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, X 방향을 따른 오정렬(Xm)이, 엔드 이펙터(228)가 표적 위치(205T) 근처에 배치될 때, 프로세스 챔버(206)의 벽(206W)과 엔드 이펙터(228) 상의 규정된 위치 사이의 거리를 측정하는 것에 의해서 결정될 수 있을 것이다. 회전 오정렬의 범위가, 복수의 이격된 위치들에서, 예를 들어 기지의(known) 위치들(A 및 B)에서 프로세스 챔버(206)의 벽(206W)과 엔드 이펙터(228) 사이의 거리를 측정하는 것에 의해서 결정될 수 있을 것이다.
블록(310)에서, X 방향을 따른 선형 위치적 오정렬이, 붐 링키지(213)의 회전에 의해서, 적어도 부분적으로 교정된다. 일반적으로, 붐 링키지(213)의 회전이 제공되고, 그리고, 일체로(또는 순차적으로), 손목 축(219) 주위의 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)의 스위핑 이동이 전달된다. 붐 링키지(213)의 회전 각도가, 손목 축(219) 주위의 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)의 스위핑의 각도와 대략적으로 동일할 것이다.
블록(312)에서, 임의의 나머지 회전적 오정렬이, 적어도 부분적으로, 교정될 것이다. 실제 축(206A)과 이상적인 직각 축(206X) 사이의 회전적 오정렬이, 붐 링키지(213)에 대한 상부 아암 링크(218)의 회전에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 특히, 회전적 오정렬이, 손목 축(219) 주위의 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)의 일체형 스위핑에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 일체형 스위핑은 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226) 중 임의의 것 사이의 상대적인 회전을 포함하지 않는다.
수용가능한 변위 한계들 내의 X 방향을 따른 선형적 오정렬의 교정, 및 수용가능한 회전적 한계들 내의 회전적 오정렬의 교정에 이어서, 희망하는 한계들에 포함되는 적합한 양 만큼 Y 방향으로 엔드 이펙터(228)를 연장시키는 것에 의해서(즉, 연장을 통해서), Y 방향을 따른 임의의 나머지 선형적 오정렬이 교정될 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, X 방향 및 Y 방향을 따른 선형적 위치적 오정렬이, 먼저, 적어도 부분적으로 붐 링키지(213)의 단독 회전에 의해서 및/또는 손목 축(219) 주위의 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)의 일체형(또는 순차적인) 스위핑 이동에 의해서, 그리고 기판(205)이 이상적인 위치(205T)에 제공되도록 엔드 이펙터(228)가 위치될 때까지 실제 축(206A)을 따라서 엔드 이펙터(228)를 연장시키는 것에 의해서 교정된다. X 및 Y 오정렬의 이러한 교정에 이어서, 엔드 이펙터(228)의 자가(self) 이동이 제공될 수 있을 것이고, 여기에서 이상적인 위치(205T)에 대한 엔드 이펙터(228)의 추가적인 X 또는 Y 이동의 발생이 없이, 붐 링키지(213), 상부 아암 링크(218), 전방아암 링크(222), 및 손목 부재(226)의 회전에 의해서 임의의 회전적 오정렬이 교정된다. 붐 링키지(213)에 의해서 제공되는 부가적인 링키지 때문에, 로봇 장치(204)가 X 및 Y 오정렬을 먼저 교정할 수 있을 것이고 이어서 자가 이동의 이용에 의해서 회전적 오정렬을 교정할 수 있을 것이다. 자가 이동은 여기에서, 엔드 이펙터(228)의 어떠한 X 또는 Y 이동도 유발하지 않고, 단지 이상적인 위치(205T) 주위로 엔드 이펙터(228)를 회전시키는, 로봇 장치(204)의 이동으로서 규정된다.
전술한 설명은 발명의 예시적인 실시예들만을 설명한다. 발명의 범위에 포함되는 전술한 장치들 및 방법들의 수정들이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본원 발명이 본원 발명의 예시적인 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 다른 실시예들이, 이하의 청구항들에 의해서 규정된 바와 같은, 발명의 사상 및 범위에 포함될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법으로서:
    붐 링키지, 상기 붐 링키지에 커플링된 상부 아암 링크, 상기 상부 아암 링크에 커플링된 전방아암 링크, 상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재, 및 상기 손목 부재에 커플링된 엔드 이펙터를 구비하는 로봇 장치를 제공하는 단계;
    상기 붐 링키지를 표적 위치 근처의 위치에 배치하는 단계;
    상기 엔드 이펙터를 상기 표적 위치 근처로 병진이동시키는 단계;
    오프셋의 범위를 결정하는 단계;
    상기 붐 링키지의 회전에 의해서, 적어도 부분적으로, 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계; 및
    회전 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐 링키지를 회전시키는 것 그리고 상기 붐 링키지에 대해서 상기 상부 아암 링크를 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, X 방향으로 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐 링키지에 대해서 상기 상부 아암 링크를 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, 회전적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐 링키지를 회전시키는 것 그리고 상기 붐 링키지에 대해서 상기 상부 아암 링크를 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, 회전적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 아암 링크와 상기 전방아암 링크 사이에 어떠한 상대적인 회전도 전달하지 않으면서, 상기 붐 링키지에 대해서 상기 상부 아암 링크를 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, 회전적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전방아암 링크와 상기 손목 부재 사이에 어떠한 상대적인 회전도 전달하지 않으면서, 상기 붐 링키지에 대해서 상기 상부 아암 링크를 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, 회전적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐 링키지의 제 1 회전 축과 상기 프로세스 챔버의 직각 축방향 중심선까지의 X 방향의 거리 사이의 거리보다 큰 붐 링키지의 길이를 제공하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐 링키지를 회전시키는 것 그리고 상기 붐 링키지에 대해서 상기 상부 아암 링크를 회전시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, Y 방향으로 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    X 방향 및 Y 방향으로 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계; 및 이어서
    상기 로봇 장치의 자가 이동에 의해서 회전적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  10. 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법으로서:
    붐 링키지, 상기 붐 링키지에 커플링된 상부 아암 링크, 상기 상부 아암 링크에 커플링된 전방아암 링크, 상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재, 및 상기 손목 부재에 커플링된 엔드 이펙터를 구비하는 로봇 장치를 제공하는 단계;
    상기 붐 링키지를 표적 위치 근처의 위치에 배치하는 단계;
    상기 엔드 이펙터를 상기 표적 위치 근처에 배치하기 위해서, 상기 상부 아암 링크, 상기 전방아암 링크, 및 상기 손목 부재를 회전 및 병진이동시키는 단계;
    X 방향 및 Y 방향의 회전적 오정렬 및 위치적 오정렬의 범위를 결정하는 단계;
    상기 붐 링키지의 회전 및 상기 붐 링키지에 대한 상기 상부 아암 링크의 회전에 의해서, 적어도 부분적으로, X 방향으로 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계;
    상기 붐 링키지에 대해서 상기 엔드 이펙터를 연장시키는 것에 의해서, 적어도 부분적으로, Y 방향으로 선형 위치적 오정렬을 교정하는 단계; 및
    상기 붐 링키지에 대한 상기 상부 아암 링크의 회전에 의해서, 적어도 부분적으로, 회전적 오정렬을 교정하는 단계를 포함하는, 로봇 내의 오정렬을 교정하기 위한 방법.
  11. 복수-링키지 로봇 장치를 구비하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템으로서:
    직각 축을 포함하는 프로세스 챔버로서, 상기 프로세스 챔버가 복수-링키지 로봇들에 의해서 서비스되도록 구성되는, 프로세스 챔버를 포함하고;
    상기 복수-링키지 로봇이:
    제 1 축 주위로 회전가능한 붐 링키지,
    제 2 축에서 상기 붐 링키지에 커플링되는 상부 아암 링크,
    상기 상부 아암 링크에 커플링된 전방아암 링크,
    상기 전방아암 링크에 커플링된 손목 부재, 및
    상기 손목 부재에 커플링된 엔드 이펙터를 가지고,
    상기 제 1 축과 상기 제 2 축 사이의 붐 링키지의 길이가 상기 제 1 축과 상기 직각 축 사이의 거리보다 긴, 전자 디바이스 프로세싱 시스템.
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