(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハボートにウェハを搭載するためのウェハ搬送ロボットを較正する方法であって、
前記ウェハボートは、互いに概ね平行に向き合って配置された複数のプレートを備えて成り、前記ウェハボートは、隣接するプレート間に前記ウェハを受け入れるための複数の受け口を備えて成り、前記ウェハ搬送ロボットは、ウェハを前記プレート間の前記受け口に挿入し、前記受け口からウェハを取り出すために適合されたウェハ把持部を備えて成り、
ａ）前記ウェハボートの理論上の搭載位置に概ね対応する第１位置に前記ウェハ把持部を移動させ、
ｂ）少なくとも３つのセンサを所定の移動経路に沿って前記ウェハ把持部を横切るように移動させることによって前記ウェハ把持部の空間位置を自動的に決定し、前記センサのそれぞれは、前記移動の間、前記ウェハ把持部のエッジ領域またはプレート要素のエッジ領域に向けられており、前記プレート要素は既知の手段によって前記ウェハ把持部に支持されており、
前記対応する移動経路に沿った前記センサの位置を決定し、かつ対応するエッジ領域が前記センサのうちの１つの測定範囲に入った位置および該測定範囲から出た位置を検出し、
各センサと前記対応するエッジ領域との距離を測定し、
ｃ）前記ウェハ把持部の前記決定された空間位置と前記理論上の搭載位置との差分に基づいて前記ウェハ把持部を位置決めするための少なくとも１つの補償パラメータを決定し、
ｄ）さらなる複数の理論上の搭載位置のためにステップａ）からステップｃ）までを任意に繰り返すことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ウェハ把持部は、前記少なくとも１つの補償パラメータを決定した後に新たな位置に移動され、
前記少なくとも１つの補償パラメータはそれぞれ考慮され、
前記新たな位置は前記ウェハボートの前記理論上の搭載位置に概ね対応しており、
前記ウェハ把持部の前記空間位置は、ステップｂ）に従って新たに決定され、
少なくとも１つの新たな補償パラメータがステップｃ）に従って決定され、
決定された前記ウェハ把持部の前記空間位置と前記理論上の搭載位置との差分が所定の許容範囲外にある場合は、このプロセスが繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウェハボートにウェハを搭載するためのウェハ搬送ロボットを較正する方法であって、
前記ウェハボートは、互いに概ね平行に向き合って配置された複数のプレートを備えて成り、前記ウェハボートは、隣接するプレート間に前記ウェハを受け入れるための複数の受け口を備えて成り、前記ウェハ搬送ロボットは、複数のジョイントを備えて成り、さらにウェハを前記プレート間の前記受け口に挿入し、前記受け口からウェハを取り出すために適合されたウェハ把持部を備えて成り、
ａ）前記ウェハ把持部の所定の点をロボット座標系を用いて第１位置に移動させ、該第１位置はウェハボートの理論上の搭載領域内にあり、
ｂ）少なくとも３つのセンサを所定の移動経路に沿って前記ウェハ把持部を横切るように移動させることによって前記ウェハ把持部の空間位置を自動的に決定し、前記センサは、前記移動の間、前記ウェハ把持部のエッジ領域またはプレート要素のエッジ領域に向けられており、前記プレート要素は既知の手段によって前記ウェハ把持部に支持されており、
前記センサの移動経路に沿った前記センサの位置を決定し、かつ各エッジ領域が前記センサのうちの１つの測定範囲に入った位置および該測定範囲から出た位置を検出し、
各センサと前記対応するエッジ領域との距離を測定し、
ｃ）前記ロボット座標系を用いて前記ウェハ把持部を複数の異なる方向に移動させ、前記ウェハ把持部の前記所定の点は前記第１位置にとどまり、ｂ）に記載のステップを用いて前記複数の異なる方向での前記ウェハ把持部のそれぞれの前記空間位置を自動的に決定し、
ｄ）前記ロボット座標系を用いて、前記ウェハ把持部の前記所定の点を、前記ウェハボートの前記理論上の搭載領域内の他の位置に移動させ、前記それぞれの位置においてステップｂ）およびステップｃ）を繰り返し、
ｅ）前記ウェハ把持部の前記所定の点が移動した位置、および前記ウェハ把持部の前記対応する決定された空間位置に対応する前記ロボット座標系の座標データを記憶することを特徴とする方法。
【請求項４】
ウェハ搬送ロボットによりウェハボートにウェハを搭載しおよび／またはウェハボートからウェハを取り出す方法であって、
前記ウェハボートは、互いに概ね平行に向き合って配置された複数のプレートを備えて成り、前記ウェハボートは、隣接するプレート間に前記ウェハを受け入れるための複数の受け口を備えて成り、
前記ウェハ搬送ロボットは、請求項１〜３のいずれか一項に従って較正され、
前記プレートの空間位置は、前記ウェハ搬送ロボットを較正するために使用された前記少なくとも３つのセンサを用いて各ウェハ搭載動作または各ウェハ取り出し動作のために決定され、
前記複数のプレートのそれぞれの空間位置は前記ウェハ搬送ロボットに伝達され、
前記ウェハボートにウェハを搭載するために、および／または前記ウェハボートからウェハを取り出すために、前記ウェハ搬送ロボットは前記位置の情報に従って前記ウェハ把持部を制御することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記複数のプレートの空間位置の決定は、
前記少なくとも３つのセンサを前記所定の移動経路に沿って前記複数のプレートを横切るように移動させ、少なくとも第１の移動経路は前記ウェハボートの上方に位置しており、少なくとも第２の移動経路は前記ウェハボートの下方に位置しており、第３の移動経路は、前記ウェハボートの上方または下方で前記第１または第２の移動経路から横方向に離れており、前記センサは前記移動の間、前記プレートのそれぞれ一つのエッジ領域に向けられており、
前記それぞれの移動経路に沿った前記センサの位置を連続的に決定し、かつ前記プレートの対応するエッジ領域が前記センサのうちの１つの測定範囲に入った位置および該測定範囲から出た位置を検出し、
各センサと前記プレートの前記対応するエッジ領域との距離を測定することによって行われることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記センサ自身を較正するために、前記センサは、最初に、前記所定の移動経路に沿って少なくとも１つの基準プレートを横切るように移動され、
前記移動の間、前記それぞれの移動経路に沿った位置が検出され、該移動経路に沿った位置で、前記センサは、前記少なくとも１つの基準プレートのそれぞれの基準エッジが前記センサの測定領域に入ったこと、および前記測定領域から出たことを検出し、
各センサと対応する前記基準プレートの対応する前記基準エッジとの距離が測定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記移動の間、前記センサのうちの少なくとも２つは、互いに平行な複数のエッジ領域および／または複数の基準エッジ領域を検出し、
１つのセンサは、前記平行なエッジ領域および／または基準エッジ領域に対して既知の勾配で傾斜したエッジ領域および／または基準エッジ領域を検出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方法。
【請求項８】
前記センサは共通の駆動機構により移動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方法。
【請求項９】
ウェハボートにウェハを搭載しおよび／またはウェハボートからウェハを取り出す装置であって、前記ウェハボートは、互いに概ね平行に向き合って配置された複数のプレートを備えて成り、前記ウェハボートは、隣接するプレート間に前記ウェハを受け入れるための受け口スロットを形成し、前記装置は、
ウェハ把持部と、該ウェハ把持部を位置決めするための複数のアームおよび回転可能な複数のジョイントとを有するウェハ搬送ロボットと、
少なくとも３つのセンサを有するセンサ群と、
前記センサを支持し、かつ前記センサを所定の移動経路に沿って移動させるための少なくとも１つの支持駆動ユニットと、
対応する前記移動経路に沿った前記センサの位置を決定するための少なくとも１つのユニットと、
前記ウェハ搬送ロボットおよび前記センサ群の移動を制御するための少なくとも１つのコントロールユニットと、を備えて成り、
前記センサは、前記センサの測定範囲に入ったときの要素のエッジ領域と前記センサとの間の距離を測定方向に沿って測定するように構成されており、
前記コントロールユニットは、請求項１〜８のいずれか一項に記載された較正方法の間、ウェハ搭載領域および／またはウェハ取り出し領域内での前記ウェハ把持部の前記空間位置を決定することができるように、前記センサ群を制御することが可能であり、
前記コントロールユニットは、ウェハの搭載および／または取り出しの間、前記決定された空間位置に基づいて前記ウェハ搬送ロボットの移動を制御することを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記ウェハ把持部は、プレート状のウェハ把持部であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記コントロールユニットは、対応するウェハ搭載動作および／またはウェハ取り出し動作の前に、前記センサ群が前記ウェハボートの少なくとも１つのプレートの空間位置を決定するように前記センサ群を制御する一方、他方で前記コントロールユニットは、前記ウェハボートの前記決定された空間位置に基づいて前記ウェハ搬送ロボットの移動を制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ウェハボートの搭載領域および／または取り出し領域に隣接した基準プレートをさらに備えて成り、
前記基準プレートは前記所定の移動経路に概ね垂直であり、
前記センサ群が基準測定を可能とするために、前記コントロールユニットは、前記ウェハ把持部および／または前記ウェハボートの前記少なくとも１つのプレートの空間位置を決定する前に、前記基準プレートを横切るように前記センサ群を移動させることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記センサ群の前記所定の移動経路に沿った移動の間、前記センサのうちの少なくとも２つは、検出すべき前記要素のそれぞれのエッジ領域に向けられており、これらエッジ領域は互いに平行に配置されており、
少なくとも１つのセンサは、検出すべき前記要素の傾斜したエッジ領域に向けられており、前記傾斜したエッジ領域は前記平行なエッジ領域に対して既知の勾配で傾斜していることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
各センサの前記移動経路は、検出すべき前記要素に概ね垂直に配置されていることを特徴とする請求項９〜１３のうちのいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハをウェハボートに載せるために設けられるウェハ搬送ロボットを較正する方法および装置に関するものである。特に、このウェハ搬送ロボットは、あるタイプのウェハボートのために提供されるものであり、そのウェハボートは、互いに概ね平行かつ対向して配置される複数のプレートから構成される。隣接して配置されたプレートの間には、複数のウェハを受け入れるための複数の受け口が設けられる。ウェハ搬送ロボットは、ウェハをプレート間の受け口に挿入し、かつ、そこからウェハを取り出すために適合されたウェハ把持部を備える。本発明は、ウェハ搬送ロボットによって上記タイプのウェハボートにウェハを搭載および／または取り出すための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体および太陽電池の分野では、異なる材料から作られた円板状の基板に様々な処理を行うことが知られている。以下、このような基板をウェハという。
【０００３】
そのような処理においては、ウェハは、しばしば、枚葉処理のみならずバッチ処理される。バッチ処理とは、複数のウェハが同時に処理されることをいう。枚葉処理のみならずバッチ処理を行うためには、ウェハは、所望の処理位置に搬送されることが必要である。バッチ処理では、通常、これはウェハをいわゆるボートに挿入することよって行われる。ボートは複数のウェハのための受け口を備えている。ボート内では、ウェハは互いに概ね平行に配置される。この種のボートは、様々な方法で組み立てられうる。多くのボートは、しばしば、ウェハがその上部が自由な状態で直立するように、各ウェハの下端のみを保持するように構成される。この種のボートには、ウェハのそれぞれの下端をボート内に容易に挿入できるように、例えば挿入用の面取りが形成されている。
【０００４】
上述したタイプのウェハボートは、例えば太陽電池の分野におけるウェハのプラズマ窒化に使用される。そのようなウェハボートは、通常グラファイトからなる複数の導電性プレートにより構成される。これらのプレートは互いに実質的に平行に配置され、隣接するプレートの間には、ウェハを受け取るための受け口スロットが形成されている。互いに向き合うプレートの側面は、複数のウェハに対応する複数の保持要素を有しており、ウェハは対応する支持要素を備えたプレートの各側面に保持される。このようにして、２つのウェハが、プレートの間の各受け口スロット内に完全に収容される。ウェハボートの隣接したプレートは電気的に絶縁されている。処理の間、異なったバイアス電圧でバイアスがかけられてもよい。このような手段により、各プレートに保持された基板間にプラズマを形成することが可能となり、プラズマ窒化処理などの基板のプラズマ処理にそのプラズマを用いることができる。
【０００５】
このようなボートへのウェハの搭載および取り出しには高い精度が要求される。これは、比較的長い持ち上げ距離に亘ってウェハの搭載および取り出しを行っている間、ウェハを平行に案内し、かつ対応するプレート要素からわずかに離しておくことが必要だからである。このような案内を容易にするため、当該分野でよく知られているように、ウェハの搭載および取り出しの間、ボートを所定の位置で機械的に把持乃至クランプし、その位置をウェハ搬送ロボットに手動で記憶させることが行われることもある。または、これも当該分野でよく知られていることだが、特別に訓練された人間によってウェハの搭載および取り出しを行うこともある。搭載プロセスの質は、一方では、ウェハボートの精度に依存し、他方では、動作者の技術および経験に依存する。
【０００６】
さらに、次のような問題も存在する。すなわち、連続的な運転の間は、多数のボートは処理設備の中を進むのであるが、各ボートが異なる方向に歪んだり、または変形することがある。この理由は、例えば、熱応力や、ボートの取り付けまたは組み立てが正確に行われなかったことにあると考えられる。したがって、各処理の前に、ボートのそれぞれについてウェハ搬送ロボットを個別に訓練する必要があり、これは労力を要し、コストがかかる。
【０００７】
さらに、互いのプレートの位置は、時間とともに変化することがあり、例えば、クランプまたはチャッキング部材のゆるみによるものである。このことから、たとえボートを定められた初期位置に配置しても、プレートが正確に知られた位置に必ずしも配置されていないという問題が生じる。
【０００８】
このような場合、ウェハ搬送ロボットによるウェハの搭載および／または取り出しの間、ウェハを十分正確に搭載および取り出すことができない。そのため、基板および／またはウェハボートに傷が生じることがある。
【０００９】
さらに、機械的応力、特に熱応力を避けるために、可能であれば、ウェハボートを把持すべきではない。しかしながら、クランプまたはチャッキングをしなければ、ウェハボートの位置決めの際に、さらなる誤差が生じてしまう。
【００１０】
特許文献１は、同じ出願人に属するものであり、本件の出願日前には公開されていなかった文献である。この特許文献１には、センサ群および上記タイプのウェハボートのプレートの空間配置の測定方法が記載されており、上記問題を軽減するための技術が記載されている。この文献は、センサ群の構成に関して、および、ウェハボートのプレートの空間配置を測定することに関して、冗長を避けるために言及されている。
【００１１】
ウェハボートへのウェハの搭載および取り出しのために用いられるウェハ搬送ロボットは、通常、架台または基台、ウェハ把持部、および相対的に移動できる複数の要素（特に、ジョイントまたは軸を介して接続されたアーム）を備えている。ウェハ把持部はこれらの構成要素またはアームを介して基台に接続されており、基台に対して移動される。さらに、上記ウェハ搬送ロボットは通常、内部座標系を有している。この内部座標系は、ロボット（例えば、ロボットの架台または基台）に対して明確な位置での原点または固定点を有している。さらに、複数の追加の座標系がウェハ搬送ロボットの中にプログラムされていてもよい。このようにすることで、追加の各座標系とウェハ搬送ロボットの座標系との関係を決定することができる。しかしながら、この種の方法は非常に複雑である。
【００１２】
この座標系から始まり、ウェハ搬送ロボットは相対的に移動可能な要素を用いてウェハ把持部を座標系内の特定の点に移動させることができる。通常、ウェハ把持部の特定の点、例えば、その中心点は、特定の座標に移動される。
【００１３】
上記タイプのウェハ搬送ロボットは、通常、その可動要素に接続された高精度の複数のエンコーダーを備えて成り、特に、これらのエンコーダーは可動要素のジョイントまたは軸に配置されている。かくして、これらのウェハロボットは非常に正確に位置に移動する。この点について、絶対的な正確さおよび反復性の正確さは区別されなければならない。ウェハ搬送ロボットがウェハ把持部（特に、その中心点）を座標系の所定位置に移動できる精度は、絶対精度と呼ばれる。これに対し、ウェハ把持部の同じ位置への反復移動の精度は反復精度と呼ばれる。高精度なエンコーダーにより、および、調和した運動学および機械学により、運動が変わらない間のウェハ搬送ロボットの反復精度は、絶対精度よりもはるかに優れている。ウェハ搬送ロボットの絶対精度は、ある程度の遊び（バックラッシュ）またはクリアランスを有する機械部品およびその伝達装置の許容誤差に起因する。
【００１４】
絶対精度を改良するための一つの可能性は、動作スペース内でのウェハ搬送ロボットを測定し、必要であれば、動作中のロボットコントロールユニットの偏りを補正するために、測定された偏りを記憶することである。しかしながら、この種のウェハ搬送ロボットの測定は複雑なプロセスであり、それゆえ、非常にコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】DE10  2010  018  465  A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明によって解決すべき問題は、ウェハボートへのウェハの適切な搭載および取り出しを簡単な方法で確実にするために、ウェハ搬送ロボットを較正するための方法を提供することである。さらに、本発明によって解決すべき問題は、ウェハボートにウェハを搭載し、および／またはウェハボートからウェハを取り出すための方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、請求項１および３にかかるウェハ搬送ロボットを較正する方法が提供され、請求項４および９にかかるウェハをウェハボートに搭載および／または取り出す方法および装置が提供される。従属項は本発明のさらなる実施形態に関する。
【００１８】
特に、ウェハをウェハボートに搭載するためのウェハ搬送ロボットを較正する方法が提供される。ウェハボートは、互いに対向するように概ね平行に配置される複数のプレートから構成される。ウェハボートはウェハを受け取るための複数の受け口を備えて成る。これらの受け口は、隣接したプレート間に位置している。ウェハ搬送ロボットは、ウェハをプレート間の受け口内に挿入し、そこからウェハを取り除くために適合されたウェハ把持部を備えて成る。較正するために、ウェハ把持部は、最初に、ウェハボートの理論上の搭載位置にほぼ対応する第１位置に移動される。この理論上の搭載位置は、例えば、ウェハ把持部がウェハを理想的な（歪みのない）ウェハボートの受け口に引き渡す位置である。この理想的なウェハボートは既知の手段によって位置決めされ、実際にはウェハボートは搭載位置には存在しない。この位置では、ウェハ把持部の空間的な位置または配置は、ウェハ把持部に対する垂直な所定の移動経路に沿って少なくとも３つのセンサを移動させることによって決定され、その移動の間、各センサは、ウェハ把持部のエッジ領域またはウェハ把持部によって既知の手段で支持されたプレート要素のエッジ領域に向けられる。対応する移動経路に沿ったセンサの位置が決定され、位置が検出される。その位置では、対応するエッジ領域が対応するセンサの測定範囲に入り、その測定範囲から出る。さらに、各センサと対応するエッジ領域との間の距離が測定される。本文中におけるエッジ領域は、ウェハ把持部、または既知の手段でウェハ把持部によって支持されたプレート要素のエッジの領域であることを意味し、エッジ領域は移動中の対応するセンサの視野に入る。その後、ウェハ把持部を位置決めするための少なくとも１つの補正または補償パラメータは、決定されたウェハ把持部の空間位置と理論上の搭載位置との間の差分に基づいて決定される。その後、その動作は、その他の理論上の搭載位置について繰り返されてもよい。上述した方法によれば、理論上の搭載位置にあるウェハ把持部を自動的に測定し、かつ簡単な方法で補償パラメータを決定することが可能となるのであり、これによって、ウェハの実際の搭載および取り出し動作中にウェハ把持部の正確な位置決めをすることが可能となる。特に、ウェハの搭載および取り出しのために、ウェハ搬送ロボットの絶対精度が向上する。
【００１９】
好ましくは、ウェハ把持部は、少なくとも１つの補償パラメータを決定した後、その少なくとも１つの補償パラメータを考慮しながら、新たな位置に移動される。この新たな位置は再びウェハボートの理論上の搭載位置にほぼ対応し、その後、ウェハ把持部の空間位置の２回目の決定がなされ、この決定から少なくとも１つの新たな補償パラメータが決定される。決定されたウェハ把持部の空間位置と理論上の搭載位置との間の差分が所定の許容範囲内にない場合、この動作は、一度または複数回繰り返される。このように、所定の許容範囲内でのウェハ把持部の位置決めが容易にされる限り、較正はチェックされ、補正される。
【００２０】
上記タイプのウェハボートにウェハを搭載するためのウェハ搬送ロボットを較正する方法の他の態様は次の通りである。ウェハ搬送ロボットは、互いに相対移動可能な複数の要素、特にジョイントおよび軸を備えて成る。ウェハ搬送ロボットは、さらにその一端にウェハ把持部を備えて成る。ウェハ把持部の所定の点、例えば、その中心点は、ウェハボートの理論上の搭載領域の範囲内の第１位置にロボット座標系を用いて移動される。本文中における理論上の搭載領域は、ウェハ搬送ロボットの通常動作中にウェハボートのウェハ搭載および取り出しの位置が予想される領域を意味する。この領域は、ウェハボートの大きさおよびウェハボートの位置の最大逸脱量によって決定される。その位置は、その領域内で任意に選ばれてもよい。しかしながら、上述したように、その位置は理論上の搭載および取り出し位置に対応してもよい。その後、ウェハ把持部の空間位置は、少なくとも３つのセンサを所定の移動経路に沿ってウェハ把持部を横切って移動させることにより自動的に決定される。その移動の間、これらのセンサは、ウェハ把持部のエッジ領域またはウェハ把持部によって既知の手段で支持されたプレート要素のエッジ領域に向けられる。この動作の間、対応する移動経路に沿ったセンサの位置が決定される。対応するエッジ領域が対応するセンサの測定範囲に入り、またはその測定範囲から出る位置が検出され、各センサと各エッジ領域との間の距離が測定される。その後、ウェハ把持部はロボット座標系を用いて異なる方向に移動され、一方、ウェハ把持部の所定の点は上記第１位置にとどまる。特に、ウェハ把持部は、第１位置を通って延びる異なる複数の軸線まわりに回転されることもある。これらの異なる方向で、ウェハ把持部の空間位置は、上述したように決定される。ウェハ把持部の所定の点は、ロボット座標系を使用してウェハボートの理論上の搭載領域内の少なくとも１つのさらなる位置に移動され、そして、ウェハ把持部の空間位置は、この位置および可能性のある別の位置での異なる方向のために再び決定される。ロボット座標系の対応する座標データは、対応する決定されたウェハ把持部の空間位置に関連付けられて記憶される。
【００２１】
この種の方法は、データから理論上の空間を広げることを可能とする。この理論上の空間では、ロボット座標系の使用により、ウェハ把持部の可能性のある位置および方向に明確に近づく。中間位置、すなわち、実際に測定された位置の間の位置には、例えば実際に測定された位置の間のデータの補間によって近づくことができる。この手段によって、ウェハの搭載および取り出しをするためのウェハ搬送ロボットの絶対精度をシンプルな方法で向上させることができる。測定位置の数が増えるとともにその方法の精度が上がることは、当業者にとって明らかである。
【００２２】
上述したタイプのウェハボートのウェハ搭載および／または取り出しをするための方法では、ウェハ搬送ロボットは、上述した方法で初期較正される。その後、ウェハボートのプレートの空間位置は、上述した少なくとも３つのセンサを用いて、対応する搭載動作または取り出し動作のために決定される。これらのセンサは、ウェハ搬送ロボットを較正するために使用される。このようにして決定されたプレートの空間位置は、ウェハ搬送ロボットに伝達される。ウェハボートにウェハを搭載および／または取り出すために、ウェハ搬送ロボットは、位置情報に従ってそのウェハ把持部を制御する。この方法では、同じ配列のセンサがウェハ搬送ロボットを較正するために使用され、同様に、ウェハボートのプレートの位置を決定するために使用される。したがって、ウェハボートへのウェハの搭載および取り出しのときに非常に高い精度が得られる。ウェハ把持部およびプレートの正確な空間位置を決定することは必要でないが、センサ群に対する空間位置の決定のみが必要である。
【００２３】
少なくとも３つのセンサを所定の移動経路に沿ってプレートを横切るように移動させることによって、プレートの空間位置が決定される。少なくとも第１の移動経路はウェハボートの上方に位置し、第２の移動経路はウェハボートの下方に位置している。第３の移動経路は第１または第２の移動経路から横方向に離れており、かつウェハボートの上方または下方に位置している。移動中、複数のセンサはプレートのエッジ領域に向けられる。移動中、各々の移動経路に沿った複数のセンサの位置は連続的に決定される。プレートの各エッジ領域が複数のセンサのうちの１つの測定領域に入り、この測定領域から出る位置が決定され、各センサとプレートの対応するエッジ領域との間の距離が測定される。このように、プレートの空間位置、およびウェハ搭載および取り出しのためのウェハボートの受け口の空間位置は、高い精度で簡単に決定される。
【００２４】
上記方法において、各センサは少なくとも１つの基準プレートを横切るように所定の移動経路に沿って移動される。この移動の間、上記少なくとも１つの基準プレートのそれぞれの基準エッジがセンサの測定領域に入ったこと、およびそれぞれの基準エッジがセンサの測定領域から出たことをセンサが移動経路に沿って検出した位置が測定される。さらに、各センサと、対応する基準プレートの対応する基準エッジの間の距離が測定される。この手段によって、センサ群は、自身を較正し、かつ、センサの変化またはセンサの支持移動ユニットの変化を補正する。
【００２５】
上記方法においては、好ましくは、センサの移動の間、複数のセンサのうちの少なくとも２つは、各エッジ領域および／または基準エッジ領域をそれぞれ検出する。これらのエッジ領域は互いに平行に配置され、そして少なくとも１つのセンサは、既知の態様で傾斜したエッジ領域および／または基準エッジ領域を検出する。既知の態様で傾斜した１つのエッジ領域と同様に２つの平行なエッジ領域を検出することによって、検出すべき要素の空間位置が簡単に導かれる。上記方法では、各センサは、好ましくは共通の駆動機構により移動される。
【００２６】
ウェハボートにウェハを搭載および／またはウェハを取り出すための装置、または上記タイプは、ウェハ把持部、および該ウェハ把持部を位置決めするための複数のアームおよびジョイント／軸を有するウェハ搬送ロボットを備えて成る。その装置は、少なくとも３つのセンサを有するセンサ群を備えて成り、各センサは、センサの測定範囲に入ってきた要素のエッジ領域とセンサとの間の距離を測定方向に沿って測定するのに適合される。この装置はさらに、センサを支持し、かつ所定の移動経路に沿ってセンサを駆動するための少なくとも１つの支持駆動ユニットと、その移動経路に沿ってセンサの位置を決定するための少なくとも１つのユニットとを備えて成る。さらに、ウェハ搬送ロボットおよびセンサ群の移動を制御するための少なくとも１つのコントロールユニットが設けられる。コントロールユニットは、上記の通り、センサ群がウェハ搭載および／またはウェハ取り出し領域内でのウェハ把持部の空間位置を決定するように、較正処理の間、センサ群を制御するのに適合される。そして、コントロールユニットは、決定された空間位置に基づいてウェハ搭載および／またはウェハ取り出しの間、ウェハ搬送ロボットの移動を制御するのに適合される。このように、その装置は、ウェハボートのウェハ搭載および／またはウェハ取り出しのためのウェハ搬送ロボットの較正を可能とする。
【００２７】
好ましくは、ウェハ把持部は平板形状を有した把持部であり、上述したセンサ群により直接測定されてもよい。あるいは、ウェハ把持部は、既知の寸法を有したプレート要素を所定の方法により把持するように形成されてもよい。ウェハ把持部の空間位置の決定を可能にするために、プレート要素のエッジがセンサ群によって測定されてもよい。プレート要素は、ウェハボートのプレートの区分の形状に類似した形状を有してもよい。定義された方法でこの種のプレート要素をウェハ把持部で把持するために、プレート要素および／またはウェハ把持部は、所定の配向構造を有しうる。
【００２８】
さらに、ウェハ搭載および／またはウェハ取り出し操作の前に、センサ群がウェハボートの少なくとも１つのプレートの空間位置を決定するように、コントローラは、センサ群を制御するのに適合させられうる。次に、コントローラは、決定されたウェハボートの空間位置に基づいてウェハ搬送ロボットの移動を制御してもよい。少なくとも１つのプレートの位置情報は、決定された後すぐに、このプレートでの受け口へのウェハ搭載および／またはウェハ取り出しのために使用されてもよい。あるいは、複数のプレートの位置の決定は連続して行われてもよく、その後に受け口へのウェハ搭載および／またはウェハ取り出しが行われてもよい。
【００２９】
本発明の１つの実施形態では、基準プレートが設けられる。基準プレートは、ウェハボートのウェハ搭載および／またはウェハ取り出し領域に隣接して配置され、センサの所定の移動経路に概ね垂直である。この場合、センサ群の基準測定を行うために、ウェハ把持部の空間位置および／またはウェハボートの上記少なくとも１つのプレートの空間位置を決定する前に、センサ装置は同様に基準プレートを横切ってセンサ群を移動させるように構成させる。これにより、センサ群自身の較正が容易となる。
【００３０】
所定の移動経路に沿ったセンサ群の移動の間、好ましくは少なくとも２つのセンサが測定すべき要素の対応するエッジ領域に向けられ、当該エッジ領域は互いに平行に配置され、かつ、少なくとも１つのセンサが検出すべき要素の斜めの、すなわち面取りされたエッジ領域に向けられる。これにより、検出すべき要素の空間位置が簡単に達成される。好ましくは、センサの各移動経路は、検出すべき要素に概ね垂直に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ウェハボートにウェハを搭載し、ウェハボートからウェハを取り出すための装置の概略側面図である。
【図２】図１に示す装置に使用されるウェハボートの斜視図である。
【図３】図２に示すウェハボートの概略平面図である。
【図４】板乃至プレート状の要素の空間位置を測定する本発明に係るセンサ群の概略斜視図である。
【図５】図１に示すウェハ搬送ロボットのウェハ把持部の空間位置を決定しているときの図４に示すセンサ群の概略斜視図である。
【図６】他の例のウェハ把持部の空間位置を決定しているときの図４に示すセンサ群の概略斜視図である。
【図７】図１に示すウェハボートを測定しているときの図４に示すセンサ群の概略斜視図である。
【図８】基準プレートがさらに使用され、ウェハボートを測定しているときの図４に示すセンサ群の概略斜視図である。
【図９】図１に示すウェハボートの複数の異なる区分を測定しているときの図４に示すセンサ群の概略正面図である。
【図１０】図１０Ａは位置信号に対するセンサ群のセンサの出力信号の例であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示すセンサ信号の部分拡大図である。
【図１１】図１１Ａはプレート要素の空間位置決定しているときの図４に示すセンサ群の概略図であり、図１１Ｂは図１１Ａに示すセンサ群のセンサ信号の拡大詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明は、図面を参照してより詳細に記述される。
【００３３】
本明細書で使用される例えば、上、下乃至底、左、および、右などの用語は、図面における位置に関連し、これらの用語は限定的に考えられるべきではない。しかしながら、これらの用語は、好ましい実施形態を記述する。一般に、用語が、平行および垂直な配置または角度に関して用いられる場合、プラスマイナス３°以下の偏差を含み、好ましくはプラスマイナス２°以下の偏差を含む。
【００３４】
図１は、特別なウェハボート２にウェハを搭載および取り出すための装置１の概略側面図を示す。装置１は、ウェハ搬送ロボット３、測定システム５、および、ウェハ搬送ロボットと測定システムとを制御するためのコントローラまたはコントロールユニット（詳細に図示せず）を備えて成る。
【００３５】
装置１に使用されるウェハボート２は、図２および図３を参照して説明され、当該図２および図３は、それぞれ、ウェハボート２の斜視図と概略平面図とを示す。
【００３６】
ウェハボート２は、複数のプレート６、複数のクランプまたはチャッキングおよび絶縁ユニット７、および、支持脚８によって形成される。図示されるウェハボート２は、プラズマ処理、特にウェハのプラズマ窒化処理に特に適している。
【００３７】
各プレート６は、導電性材料から形成される。特にプレートらは、グラファイトプレートとして形成される。各プレート６は、平行な上部エッジ９と底部エッジ１０とをそれぞれ有している。上部エッジ９では、複数のＶ型溝１２が形成される。図示される実施形態では、各プレート６は、７つのこれらＶ型溝１２を有している。各溝１２は、上面に対して面取りを有しており、当該面取りは、概ね４５°の角度で配置されている。他の角度で設けられてもよい。
【００３８】
図示される実施形態では、合計２３枚のプレート６が設けられ、当該プレート６らは、それらの間に受取または受け口スロット１５を形成するために、対応するクランプおよび絶縁ユニット７を介して、実質的に互いに平行に配置される。２３枚のプレート６が設けられる場合、２２個の受け口スロット１５が形成される。
【００３９】
プレート６らは、隣接したプレート６に面する側面に案内要素（図示せず）の溝を備えて成る。当該案内要素は、例えば、ウェハを受け取るために設けられた３つのピンの形態を有する。この配置では、合計７グループの案内要素（溝１２の数に対応する）がプレート要素の長手方向に配置され、当該案内要素は、以下でより詳細に述べられるように、半導体ウェハを受け取るために設けられる。かくして、７つの隣接ウェハペアを、各受け口スロット１５に位置決めすることが可能になる。
【００４０】
チャックおよび絶縁ユニット７は、概して、ボルト、スペーサー、および、ナットそれぞれから成る。ボルトおよびスペーサーは、電気的な絶縁材料から作られる。ナットもまた電気的な絶縁材料から形成されうるが、必須ではない。ボルトに加えてスペーサーも、例えばセラミックから作られる。各スペーサーは、プレート要素を互いに平行に配置するために、好ましくは同じ厚さを有する。
【００４１】
ボルトは、当該ボルトがプレート６の対応する開口を貫通するだけでなく、プレート６間に配置された対応するスペーサーをも貫通して突出するように、サイズを決められる。プレート６は、ナットを介してチャックされるか、またはクランプされる。この場合、プレート６を上記したように互いに概ね平行に配置する他のチャックおよび絶縁ユニットもまた考えられる。
【００４２】
合計１６のチャックおよび絶縁ユニット７が設けられ、８つのユニットがプレート６の上部エッジ９に隣接して設けられ、８つのユニットがプレート６の底部エッジ１０に隣接して配置される。チャックおよび絶縁ユニット７は、均等に間隔がおかれ、プレート６を長手方向で７区分Ａ〜Ｇに分割する。各区分Ａ〜Ｇは、案内要素のグループと溝１２とに対応する。上部エッジ９における溝１２は、このように形成される対応する区分Ａ〜Ｇのエッジ領域に配置される。このように形成される区分Ａ〜Ｇは、対応するプレート６で、案内要素のグループともまた連携している。
【００４３】
２３個のプレート６間の２２個の受け口スロット１５に加えて、これらの長手方向に沿った７区分Ａ〜Ｇへの区分けは、図３による平面図により最もよく見て取れる。
【００４４】
図１にかかる眺めでは、ウェハボート２でのコンタクト要素２０もまた認められ、当該コンタクト要素２０は、プレート６の端部を電気的に接続するために設けられる。コンタクト要素２０は、これは詳細には示さないが、互いに対して絶縁され、かくして、受け口スロット１５にプラズマを作り出すために要求されるように、逆バイアス電圧で隣接するプレート要素をバイアスすることが可能になる。
【００４５】
ウェハ搬送ロボット３は、固定された架台または基台２２、駆動ユニット２４に加えて、ウェハ把持部２６を有している。基台２２は、ウェハ搬送ロボット３、特に駆動ユニット２４のための堅固な基台を形成する。
【００４６】
当該分野で周知であるように、駆動ユニット２４は、複数のアーム２８〜３１および複数の回転ジョイント３２〜３７によって形成される。駆動ユニット２４の一端が、基台２２に接続される一方で、他端がウェハ把持部２６を支持する。特に、駆動ユニット２４の第１回転ジョイント３２は、基台２２に接続される。第１回転ジョイント３２は、基台２２の上面に対して垂直な第１軸周りを回転可能である。第１回転ジョイント３２は、基台２２に面しない側面で第２回転ジョイント３３を支持する。第２回転ジョイントは、第１軸に対して垂直に位置決めされた第２軸周りで回転可能である。第１アーム２８の一端は、第２回転ジョイント３３に接続される。第１アーム２８は、第１および第２回転ジョイント３２，３３によって、基台の上面に対して、任意の回転位置および任意の角度に配置される。角度は、９０°および約０°の間で変えうる。
【００４７】
第３回転ジョイント３４が、第１アーム２８の他端に設けられる。第３回転ジョイント３４は、第２軸と平行な第３軸周りを回転可能である。第３回転ジョイント３４は、第２アーム２９の一端部に接続される。第３回転ジョイント３４は、第１アーム２８と第２アーム２９との間の角度が調整されるように、第２アームを支持する。
【００４８】
第２アーム２９の他端は、第４回転ジョイント３５に接続される。第４回転ジョイント３５は、第３軸に対して垂直で、かくして第２アーム２９の長手方向軸に平行な第４軸周りを回転可能である。第４回転ジョイント３５は、第３アーム３０の一端部を支持する。第３アームの回転配向は、第４回転ジョイント３５を介して第２アーム２９に関連して調整される。
【００４９】
第３アームの他端は、第５回転ジョイント３６を支持する。第５回転ジョイント３６は、第４軸に対して垂直に配置される第５軸周りを回転可能である。第５回転ジョイント３６は、第４アーム３１と第３アーム３０との間の角度が調節されるように、第４アーム３１の一端部を支持する。
【００５０】
第４アームの他端部は、第６回転ジョイント３７を支持し、当該第６回転ジョイントは、第５軸に対して垂直な第６軸周りを回転可能である。第６回転ジョイント３７は、第４アーム３１の反対側でウェハ把持部２６を支持する。かくして、第６回転ジョイント３７は、第４アーム３１に対するウェハ把持部２６の回転位置を調節することができる。
【００５１】
エンコーダーが各回転ジョイント３２〜３７の領域に設けられ、当該エンコーダーは、各回転ジョイントの回転位置を測定すること、および、コントローラ（図示せず）へ回転位置を伝達することが可能である。当該分野において周知であるように、コントローラは、ウェハ把持部２６を所望の位置および向きに位置決めするために、回転ジョイント３２〜３７の移動を制御するのに適合される。この目的を達成するために、通常、コントローラは、例えば基台２２における固定された基準点（特に原点）を有しているウェハ搬送ロボット３の座標系から始まる。他の座標系が基礎となりえることも明らかであり、当該他の座標系は、基台の外側で固定された基準系を有する。この種のウェハ搬送ロボットは、非常に優れた反復制度を有している（概してそれ自体周知である）が、これらウェハ搬送ロボットが較正されない限りは、絶対制度を制限する。
【００５２】
ウェハ把持部２６は、支持プレート３８および支持プレート３８にウェハを吸引するための少なくとも１つの真空吸引装置（図示せず）を有するプレート型乃至板型の把持部である。図１と図５にも示される実施形態では、支持プレート３８は、第６回転ジョイント３７との接続部に隣接する第１エッジ領域３９を備えて成る。支持プレート３８は、２つの間隔を開けられた第２エッジ領域４０、４１を備えて成り、当該第２エッジ領域は、互いに平行で、かつ、第６回転ジョイント３７の反対側の端部で一平面に配置される。これらのエッジ領域は、示されるように、ウェハ把持部のまっすぐな下端エッジによって、または、曲げられた下端エッジによって形成される。第１エッジ領域は、第２エッジ領域４０，４１に対して斜めに、特に４５°の角度で傾斜して延在する。他の角度でも設けられえる。いずれにしても、傾斜、すなわち角度は、知られている。
【００５３】
上述したウェハ搬送ロボット３は、単なる一例であり、他のウェハ搬送ロボットも採用されうることに注意されるべきであり、当該ウェハ搬送ロボットは、例えば、所望の位置および向きにウェハ把持部を位置決めするための異なる駆動ユニットを備えて成る。一例は、互いに対して垂直に（通常、水平方向）向けられた光線により二次元で位置決めするために設けられ、かつ、当該光線と垂直に（通常は、鉛直方向）延在する昇降装置により三次元で位置決めするために設けられる駆動ユニットである。追加的に、この種の駆動ユニットで前記ウェハ把持部を配向するために、回転傾斜ジョイントが、昇降装置とウェハ把持部との間に設けられうる。
【００５４】
図４は、図１に記載の測定システム５の概略斜視図を示す。測定システム５は、一方では、図２および図３を参照して上述されたウェハボート２の１つのプレート６の空間位置を測定するために設けられ、他方では、以下に詳細に説明されるウェハ搬送ロボット３のウェハ把持部の空間位置を測定するために設けられる。図１に概略で示されるように、測定システムは、ウェハボートの領域で原点または基準点を有する座標系を備えて成る。
【００５５】
測定システム５は、概して、支持要素４２、したがって駆動ユニット（図示せず）、並びに３つのセンサ４５，４６、４７に加えて、センサのセンサ信号のための分析ユニット（図示せず）から成る。支持要素４２のための駆動ユニットは、支持要素４２を所定の移動経路に沿って移動させるのに適合されたユニットである。代わりに、支持要素４２に沿ってセンサ４５，４６、４７を移動させるために、これらセンサのための駆動ユニットを設けることも可能である。
【００５６】
支持要素４２は、基台要素５０に加えて、補助要素５２から成る。基台要素５０は、底部壁５４と、これと垂直に延在する２つの側脚５６，５７とを有する概ね平面Ｕ形状を有している。側脚５６，５７は、互いに対して概ね平行に延在する。側脚５６，５７の内側で、センサ４６，４７がそれぞれ自由端に取り付けられる。
【００５７】
補助要素５２は、概して第１Ｌ型脚要素５９および第２脚要素６０から成る。第１脚要素５９は、底部壁５４に、側脚５７の領域における一端で接続されるか、または、それと共に一体に形成されうる。脚要素５９は、底部壁５４および側脚５７に対して直角に頂部まで延在する。脚要素５９は、上端部でＬ型に曲げられる。第２脚要素６０は、このＬ型に曲げられた領域で第１脚要素５９に接続される。第２脚要素６０は、第１脚要素５９に対して垂直に延在し、かくして第１および第２側脚５６，５７に対して概ね平行に延在する。第２脚要素６０は、センサ４５を受け取るための傾斜壁面が形成されるように、第１脚要素５９に接続される。この傾斜壁面は、側脚５６，５７の内壁に対して４５°に傾斜される。
【００５８】
対応する回転を有するように、脚要素５６が図４に示されているが、傾斜壁面を他の方法で、例えば、別様に直線に向けられた脚要素６０を機械加工することによって形成しうる。  
【００５９】
センサ４５，４６，４７は、それらが概ね一平面に配置されるように、側脚５６，５７それぞれと脚要素６０とに接続される。しかしながら、センサは、それらが一平面内にはないように、取り付けられうる。
【００６０】
センサ４５，４６，４７は、レーザー測距離センサであり、当該レーザー測距離センサは、対応する測定方向４５ａ，４６ａ，４７ａで対象との距離（例えば、保持プレートの対応するエッジ領域３９〜４１までの距離や、また、ウェハボート２のプレート６の側面エッジ９または１０までの距離）を測定する。この種のセンサは、既知の手段で、各対象から反射されたレーザービームを検出し、当該センサは、好ましくは、対象の対応する表面に対して垂直に向けられる。
【００６１】
センサ４６，４７は、図２および３にかかるウェハボート２の対応する区分の幅におよそ対応する（または、ウェハ把持部２６の保持プレート３８の下端エッジの幅に対応する）距離だけ横方向に間隔を開けられる。センサ４５は、溝１２の傾斜にしたがって（または、エッジ領域４１，４２に対するエッジ領域３９の傾斜にしたがって）傾斜する。
【００６２】
図５は、ウェハ搬送ロボットのウェハ把持部２６の空間位置を測定する場合の測定システム５の概略斜視図を示す。この種の測定は、例えば、較正動作乃至較正ルーチンの間に実行され、当該較正ルーチンは、ウェハ搬送ロボットの絶対精度を増加させるために、ウェハ搬送ロボットの始動処置に先立って一度実行される。較正ルーチンは、周期的に繰り返されうるし、または、ある事象の後（例えば、ウェハ搬送ロボットの交換の後、ウェハ搬送ロボットのある構成要素の交換の後、または、ウェハ搬送ロボットの一部分が外部の物体に衝突するような不慮の衝突の後）に、繰り返されうる。この種の較正ルーチンの例が、以下に説明される。
【００６３】
第１のステップでは、コントロールユニットがウェハ把持部２６を第１位置に動かすように、ウェハ搬送ロボット３がコントロールユニットにより制御され、当該第１位置は、ウェハボート２の理論上の搭載位置におよそ対応する。ウェハボート２は、この時点におけるこの位置で搭載位置にはない。その際に、コントロールユニットまたはコントローラは、ウェハ搬送ロボットの座標系における理論上の搭載位置として記憶された座標位置を特定し、ウェハ把持部２６は、この座標位置に動くことになる（通常、ウェハ把持部の中心点がこの位置まで移動される）。理論上の搭載位置は、例えば、完全に位置決めされた理想的なウェハボート２がウェハを受け取る位置である。ウェハ搬送ロボット３は、この時点におけるこの位置で未だ較正されていないので、ウェハ搬送ロボットは、通常、ウェハ把持部を正確な理論上の搭載位置（所望の位置である）に移動させることができない。この位置で、個々の回転ジョイント３２〜３７のエンコーダー値がサンプリングされ、ウェハ把持部２６の空間位置が、図５に示されるように測定システム５によって自動的に決定される。
【００６４】
第１位置では、ウェハ把持部２６は、測定システム５に対して、ウェハ把持部２６の保持プレート３８の面が支持要素４２の動作方向に対して概ね垂直であるように、その絶対位置決め精度の範囲内で向けられている。さらに、第１センサ４５が、保持プレート３８のエッジ領域３９に対して概ね垂直に向けられている一方で、第２および第３センサ４６，４７は、ウェハ把持部２６の保持プレート３８の底部エッジで、エッジ領域４０，４１の一方に対して概ね垂直に向けられている。ウェハ把持部２６の測定の間、センサ４５，４６，４７は、保持プレート３８の面に概ね垂直に、かつ、保持プレート３８を超えて、支持要素４２のための駆動ユニット（詳細には図示せず）により移動させられる。駆動ユニットの移動、かくして動作方向におけるそれぞれのセンサ４５，４６、４７の位置は、１つ以上のエンコーダーにより決定される。センサ４５，４６，４７の移動の間、センサ４５，４６，４７のエンコーダー値による出力信号が作り出される。
【００６５】
図１０Ａは、エンコーダー値によるセンサの出力信号の例を示す。ウェハボート２のいくつかのプレート６を横断するセンサの移動の際に、図１０Ａに記載の出力信号が発生される。この種の信号は、以下により詳細に説明されるように、例えば、ウェハボート２のプレート６の空間位置の決定の間に作成される。図１０Ｂは、単一のプレート６を横断するセンサの移動の際におけるセンサ信号の拡大された小区分を示す。図１０Ｂに記載のこの種の出力信号は、ウェハ把持部２６を測定することにも由来する。たった一つの単一プレート、すなわち、保持プレート３８が、この場合検出されることになるからである。
【００６６】
センサ４５，４６，４７の出力信号は、各センサの視野にプレートがない場合、第１（上部）レベル７０に位置し、プレート、たとえば、ウェハボート２のプレート６またはウェハ把持部２６の保持プレート３８がセンサの視野に配置される場合、信号は、第２（下部）レベル７１に位置する。第１レベルと第２レベルとの間の移行は、センサ信号の対応するエッジ７３，７４によって形成される。各エッジ７３は、第１レベル７０から第２レベル７１に移行する際に、センサの視野内へのプレート６または保持プレート３８の進入を示す。第２レベル７１から第１レベル７０に移行する際におけるエッジ７４は、センサの視野からのプレート６または保持プレート３８の退出を示す。各レベル７０，７１およびエッジ７３，７４は、完全な直角グラフが形成されるように図解されているが、信号が実際は示されるほど直線にはならないことを、当業者は理解しているだろう。しかしながら、距離を決定するために各レベルの平均レベルを計算してもよい。エッジ認識を、例えばしきい値の決定により達成してもよい。
【００６７】
第２レベル７１の高さに基づいて、プレート６または保持プレート３８の対応するエッジとセンサとの間の距離が決定される。センサの対応するエンコーダー値に対するエッジ７３，７４に基づいて、センサの移動方向に沿ったエッジ位置が決定される。個々のセンサに対する距離のこれらデータに基づいて、および、個々のエッジの位置データに基づいて、プレート６または保持プレート３８の空間位置が明確に決定される。特に、所望の位置としての理論上の搭載位置に対する空間位置が決定される。予想されうるように、測定された空間位置と所望の位置との間にずれが存在している場合は、少なくとも一つの調整または補償パラメータが、ウェハ搬送ロボットの少なくとも一つの回転ジョイント３２〜３７を制御するために決定され、理論上の搭載位置に再び動く際に、ウェハ搬送ロボットは、ウェハ把持部を所望の位置へより近接して位置決めする。較正の間、上述したプロセス乃至工程を、第１位置にとって一回または複数回繰り返してもよく、ウェハ把持部２６を第１位置へ動かすことは、さらなる各パスの間、少なくとも１つの補償パラメータを考慮に入れて、実行される。ウェハ搬送ロボットが一定の許容範囲内で所望の位置にウェハ把持部を位置決めするまで、そのプロセスを第１位置にとって繰り返してもよい。このように、ウェハ搬送ロボットは自動的に理論上の搭載位置を学習する。
【００６８】
その後、このプロセスは、さらなる位置にとって繰り返され、各位置は、それぞれ理論上の搭載位置に対応する。特に、理想的な位置に配置される、理想的なウェハボート２（すなわち、完全に平行、完全な間隔、および、ねじれていないプレート６を有するウェハボート）の各理論上の搭載位置は、このように教えられうる。さらなる位置へウェハ把持部２６を移動させる際に、予め決定された補償パラメータを、第１位置にとって前から考慮に入れてもよく、所定の許容範囲内への位置決めに到達するための必要反復サイクルは、較正の進行とともに減少される。
【００６９】
上記プロセスが各理論上の搭載位置にとって実行される必要はないことが述べられるべきだが、位置決め精度は、測定された位置の数で増大する。以下では、このように較正されたウェハ搬送ロボットが、実際のウェハボートの搭載および取り出し動作に採用される。ウェハボートは、通常完全に位置決めされず、かつ、通常理想型ではないので、ウェハ搬送ロボットは、ウェハ把持部を測定された位置に対応していない搭載位置に移動させなければならない。これら位置は、補間により、または、実際に測定された位置に基づく別のプロセスであって、測定の際に決定された補償パラメータを考慮に入れる別のプロセスにより、接近される。
【００７０】
上述されたように、測定システム５は、ウェハ搬送ロボット３の較正の間に、ウェハ把持部２６を測定することができる。測定プロセスの間、測定システムは、直接ウェハ把持部２６を測定した。直接の測定を容易にするために、保持プレート３８は、例えば、図５に示される特定の形状を持たなければならない。しかしながら、測定システムは、既知の方法でウェハ把持部に固定されたプレート要素を介して間接的にウェハ把持部の空間位置を決定してもよく、以下に図６を参照してさらに詳細に説明する。
【００７１】
図６は、代わりのウェハ把持部２６の空間位置を決定する際の測定システム５の概略斜視図を示す。以下の記述では、同一または同等の要素が記述される限り、上記で用いられた同一の参照符号がこの実施形態のために用いられる。ウェハ搬送ロボットおよび測定システムは、上述されたのと同じように構成される。ウェハ把持部２６だけが、上述されたウェハ把持部と異なる。この実施形態も同様に、ウェハ把持部２６は、ウェハを保持プレート３８に吸引するために統合された真空把持部（図示せず）を有した保持プレート３８を有する。しかしながら、保持プレートは、概ね長方形形状を有しており、上述した実施形態よりも小さい寸法を有している。したがって、保持プレート３８に沿った移動の際に、すべてのセンサ４５，４６，４７が保持プレートのエッジを検出することができるわけではないので、測定システム５により直接保持プレート３８を測定することは不可能である。むしろ、単に１つのセンサだけが、あるいは、最大で２つのセンサが、この種の移動の際に保持プレートのエッジを検出し、これは、位置の許容可能な正確な決定のために十分ではない。
【００７２】
したがって、保持プレート３８は、ウェハ搬送ロボット３を較正するために、既知で、規定された位置に、プレート要素７６を受容し、当該プレート要素７６は、既知の寸法を有する。既知で、規定された位置にプレート要素を受容することは、例えばウェハ把持部２６上でおよび／またはプレート要素７６上で位置合わせ形状（図示せず）を介して確実にされる。
【００７３】
プレート要素７６は、直線上部エッジ７７に加えて、上部エッジに対して平行に延在する直線底部エッジ７８を有する。既知の面取りまたは傾斜を有した溝７９が、上部エッジに形成される。プレート要素７６の寸法は、センサ４５，４６，４７が、各センサの一つの単一移動の際に、プレート要素７６の異なるエッジ領域をそれぞれ検出するように、デザインされる。特に、センサ４５は、溝７９におけるエッジ領域を検出することが可能であるべきである一方で、センサ４６，４７は、底部エッジ７８の間隔を開けられたエッジ領域を検出することが可能である。特に、プレート要素７６は、ウェハボート２のプレート６の区分の形状と寸法とを有している。
【００７４】
プレート要素７６は、既知の形状を有しており、かつ、ウェハ把持部７６における既知で、規定された位置に受容されるので、ウェハ搬送ロボットの較正の際に、プレート要素７６の対応する測定により、ウェハ把持部２６の空間位置を決定することが可能である。この目的を達成するために、例えば、上述したのと同一の較正ルーチンを使用しうる。
【００７５】
しかしながら、他の較正ルーチンも採用しうる。代わりの較正ルーチンは、図６を参照して以下に説明される。
【００７６】
初めに、ウェハ搬送ロボット３がウェハ把持部の所定の点（例えば、その中心点）を、ウェハボート２の理論上の搭載領域範囲内に配置される第１位置に移動するように、ウェハ搬送ロボット３は、コントローラユニットによって制御される。ウェハボート２は、この時点におけるこの点で、搭載領域に存在しない。これを行うときに、コントローラは、ウェハ搬送ロボット３の座標系における対応する座標位置を特定する。ウェハボート２の不正確な位置決めを考慮するときに、搭載動作が行われることが予想される領域または空間は、理論上の搭載領域としてみなされる。所定の理論上の搭載位置は、早い較正ルーチンの間に接近される一方で、理論上の搭載領域内部の任意の位置は、代わりの較正ルーチンの間に接近される。対応する回転ジョイント３２〜３７のエンコーダー値が、この位置で検出され、記憶される。その後、ウェハ把持部２６の空間配置は、測定システム５を用いて、この位置で自動的に決定される。特に、センサ４５，４６，４７は、ウェハ把持部２６上のプレート要素７６を横断して所定の移動経路に沿って移動される。この移動の間、センサは、プレート要素の対応するエッジ領域を検出する。特に、センサ４５が溝７９のエッジ領域を検出するか、または、スキャンする一方で、センサ４６，４７は、底部エッジ７８で隣接エッジ領域を検出するか、または、スキャンする。かくして、ウェハ把持部２６の空間位置が決定され、接近された座標および／またはエンコーダー値に関連づけられる。ウェハ把持部の所定点を維持している間に、ウェハ把持部を異なる方向で第１位置に位置決めしうる。第１位置を通って延在する異なる軸周りにウェハ把持部を回転させることによって、これを達成しうる。これは、ロボット座標系を用いて、回転ジョイントを対応して制御することにより行われる。異なる方向では、ウェハ把持部２６の対応する空間位置は、上述した方法で自動的に測定される。このプロセスは、理論上の搭載領域の範囲内の複数の他の位置にとって繰り返される。この種の異なる位置は、図６でドットによって示される。各接近座標および／または各エンコーダー値と、ウェハ把持部の対応して決定された空間位置とが記憶される。これらのデータは、空間を規定し、当該空間では、ウェハ搬送ロボット３の所定のコントロールデータ（座標／エンコーダー値）がウェハ把持部の対応して決定された空間位置に関連づけられる。これらのデータを用いて、ウェハ搬送ロボット３は、ウェハ把持部２６を所望の搭載および取り出し位置に移動するためのウェハ搬送ロボットの対応するコントロールデータを導き出しうる。当業者にとっては明らかであるように、これを、例えば測定された位置間の補間データによって達成してもよい。
【００７７】
上述のプロセスでは、ウェハ把持部の空間位置が測定されることが言及されている。これを行うときは、必ずしも絶対的な空間位置が決定されるわけではなく、測定システムに対する位置だけである。測定システムの座標が完全に知られている限りは、絶対的な空間位置も同様に、そこから導き出されるが、以下に説明されるように、これは必須ではない。
【００７８】
ウェハボート２にウェハを搭載しおよび取り出すために、プレート６の空間位置、かくしてそこに配置されるウェハのための受け口の空間位置が、測定システム５によって予め決定されることに注意されるべきである。この空間位置から、対応する搭載位置が決定され、当該搭載位置は、ウェハ搬送ロボット３のウェハ把持部２６によって接近されることが必要である。同じ測定システム５が、ウェハ搬送ロボット３を較正するために用いられるように、プレート６の空間位置を決定するために用いられるので、同じ基準座標（すなわち測定システムの基準座標）が用いられ、測定対象の空間位置は、絶対的に決定される必要はなく、測定システムに対してだけである。
【００７９】
図７を参照して、搭載および取り出しのためのウェハボート２を測定することが以下に記述される。図７は、ウェハボート２を測定している間の測定システム５の概略斜視図を示し、当該ウェハボート２は、搭載および取り出し位置に配置されている。特に、図７は、ウェハボート２の外側面に配置された第１プレート７が、外側に配置されるその区分の領域で測定される位置における測定システムを示している。第１センサ４５が溝１２の面取りまたは傾斜部に対して概ね垂直に向けられる一方で、第２および第３センサ４６，４７がプレート６の底部エッジに対して概ね垂直に向けられるように、ウェハボート２は、測定システム５に対して位置合わせされる。対応するプレート６を測定する間、センサ４５，４６，４７は、支持要素４２のための駆動ユニット（詳細には図示せず）により、プレート６の平面に対して概ね垂直にプレート６を横断して移動させられる。駆動ユニットの移動、かくして移動方向における対応するセンサの位置は、単に１つのエンコーダーまたは複数のエンコーダーにより決定される。センサの移動の間、例えば図１０に図解されるような、エンコーダー値によるセンサの出力信号が生じる。図１０Ａは、いくつかのプレート６を横断するセンサの移動の間におけるエンコーダー値の関数として、距離センサの出力信号の一例を示す。図１０Ｂは、一枚のプレート６を横断したセンサの移動の間におけるセンサ信号の拡大された小区分を示す。
【００８０】
これらのデータに基づいて、少なくとも対応する測定区分Ａ〜Ｇの領域で、プレート６の空間位置が決定される。特に、所望の位置（すなわち、上述した較正プロセスの理論上の搭載位置から導き出された位置に完全に位置合わせされた位置）に対する空間位置も決定される。その後、この位置情報は、コントロールユニットに送信され、コントロールユニットは、上述のように較正されたウェハ搬送ロボット３を、搭載および取り出し動作を実行するために制御する。
【００８１】
図８は、ウェハボート２のプレート６の空間位置を決定するための代わりの測定システム５の概略斜視図を示す。同一のまたは類似する特徴が記述される限り、上記で使用された同一の参照符号が、図８でも使用される。
【００８２】
概して、測定システム５は、上述した同一構成を有する。しかしながら、測定システムは、基準プレート８０の形態を有する追加要素をも備えて成り、当該基準プレート８０は、詳細には図示しない機器によって所定位置に保持される。
【００８３】
基準プレート８０は、上部エッジ８２に加えて、上部エッジに対して平行に延在する底部エッジ８３を有する。基準プレート８０は、１つのプレート６の区分の幅および高さに対応する幅および高さを有している。当然ながら、より長い基準プレート８０（例えば、プレート６全体の長さに対応する）を形成することもできる。上部エッジ９における溝１２に対応する溝８５が、プレート８０の上部エッジ８２に形成される。
【００８４】
基準プレート８０が、予め定義された位置に位置決めされるので、ウェハボート２のプレート６の測定に先立って基準プレート８０を第一に測定することが可能であり、その後、プレート６の対応する区分が測定される。この方法により、基準プレート８０に対する個々のプレート６の相対位置を決定しうる。基準プレート８０を測定することにより、支持要素４２の位置に加えて、個々のセンサ４５〜４７の位置をも構成しうる。この種の基準プレート８０を用いて、ウェハボート２を支持したり、または、搬送するキャリッジ上のウェハボートの正確な空間位置を決定することもできる。しかしながら、特に、例えばセンサ４５〜４７の温度ドリフトを、このような較正の間に補償しうる。当然ながら、ウェハ搬送ロボット３の較正を実行する際に、ウェハ把持部２６の対応する測定に先立って、基準プレート８０を同様に測定してもよい。
【００８５】
ウェハボート２のプレート６の空間位置を測定するための測定システム５の動作が、図面を参照して、以下に説明される。特に、図９Ａ〜９Ｃおよび図１１Ａ，１１Ｂが参照される。これらの図は、一方では、ウェハボート２の異なる区分Ａ〜Ｇを測定するための測定システム５の概略正面図を示しており、他方では、ウェハボートの横方向に変移したプレート区分の空間位置を決定する間の測定システムの概略正面図に加えて、センサのセンサ信号の拡大詳細図を示す。
【００８６】
最初に、ウェハボート２のプレート６の空間位置を測定することに先立って、測定されるべきプレート６の区分Ａ〜Ｇは、支持要素４２と位置合わせされる。この位置合わせは、センサ４５が、溝１２の領域における上部エッジ９を、プレート６の面に対して垂直な支持要素の移動の間に横断するように、実行される。センサ４６，４７は、対応する移動の間に測定されるべき区分Ａ〜Ｇの領域におけるプレートの底部エッジ１０を横断する。図９Ａにしたがい、初めに、左外側に配置されたウェハボート２の区分Ａが測定される一方で、第２のステップでは、区分Ａに右側で隣接して配置される区分Ｂ（図９Ｂ）が測定される。第３ステップ（図９Ｃ）では、先の区分に対して右側に配置される区分Ｃが測定される。このように、全ての７区分Ａ〜Ｇが次々に測定される。個々の区分の測定の間に、ウェハボート２は、測定システム５に対して横にシフトされる。
【００８７】
明らかなように、センサ要素４５は、各区分Ａ〜Ｇを測定する間、測定されるべき区分Ａ〜Ｇに対して上方で、かつ、横方向に配置される。このようにして、測定されるべきプレート６の案内要素のグループ内にウェハを挿入するために、または、そこからウェハを取り出すために、対応するプレート６の測定の間、ウェハロボット３は、上方から直接、対応する受け口スロット１５に自由に出入りすることができる。かくして、区分Ａ〜Ｇにおける対応するプレート６の空間位置の決定に直接続いて、各プレート６に隣接するウェハの搭載動作または取り出し動作を実行することができる。
【００８８】
代わりに、対応する搭載動作および取り出し動作を実行するために、ウェハボート２の区分Ａ〜Ｇ全体を最初に測定し、その後ウェハロボットだけに情報を伝達することも可能である。しかしながら、そうすることで、その間に位置の変化のリスクが実質的に減少するので、好ましい実施形態において、搭載動作および取り出し動作は、プレート６の測定に直接続いて実行される。
【００８９】
プレート６に対して垂直なセンサ４５，４６，４７の相対移動の間に、対応するセンサの対応するセンサ値が発生する。上述されるように、特に、主張される所望の位置に対して、対応するプレート６の空間位置をこれらセンサ値に基づいて決定しうる。図１１Ａは、所望の位置に対して横にシフトされているが、その他の点では正確に位置決めされたプレート６の区分を示す。この図では、所望の位置は、破線で概略的に示される。
【００９０】
ウェハボートが横方向にシフトされているが、その他の点では正確に位置決めされている場合、センサ４６，４７のセンサ信号は、所望のセンサ信号に対応する。特に、エッジ７３、７４は、予期されたエンコーダー値に対応して発生し、第２レベル７１は、予期されたレベルである。
【００９１】
しかしながら、センサ４５のセンサ信号は、予期されたセンサ信号とは異なる。エッジ７３，７４が予期された時点で現れる、すなわち、予期されるエンコーダー値に対して発生する一方で、センサ４５が予期される位置への距離の代わりに、溝１２の異なる位置への距離を測定するので、第２レベルは、異なる高さとなる。このようにして、溝１２のエッジへの異なる距離が決定され、当該異なる距離は、第２レベル７１の異なる高さとして示される。これは、図１１Ｂに示されている。レベル７１の点線は、予期される高さを示す一方で、実線は、実際のレベル７１を示す。この距離から、距離変動が測定され、距離測定に基づいて、ウェハボート２の横方向シフトが既知の幾何学論に基づいて決定される。そのような方法で決定された位置は、その後、ウェハ搬送ロボット３に転送され、ウェハ搬送ロボット３は、受け口スロット１５にウェハを搭載および取り出しするために、ウェハ把持部２６を制御することができる。特に、プレート６に隣接する受け口スロット１５にウェハを搭載することおよび／または取り出すことは、位置の決定の後に直接実行される。かくして、受け口スロット１５にウェハを搭載することおよび／または取り出すことは、それらの間に受け口スロット１５が形成されるプレート６の位置の対応する決定に続いて直接実行されうる。しかしながら、例えば区分Ａ〜Ｇの範囲内の全てのプレート６を最初に測定し、その後、区分化された方法で受け口スロット１５にウェハを搭載することおよび／または取り出すことを行うことも可能である。隣接する区分Ａ〜Ｇは、搭載することおよび／または取り出すことの間に、同時に測定されえる。
【００９２】
図１１は、一つだけの例を示す。プレート６の空間位置は、予期される所望の位置に対して決定される。ウェハボート２の横方向シフト、すなわち、プレート６に対して垂直方向のシフトは、例えばセンサ４５，４６，４７のセンサ信号の対応するエッジ７３，７４の位置に基づいて決定される。
【００９３】
（プレート要素の面における）ウェハボート２の垂直方向のシフトは、距離情報、すなわち、センサ４５，４６，４７の対応するセンサ信号の第２レベル７１の高さから決定される。一方の側の垂直方向のシフト（すなわち、長手方向におけるウェハボートの一方がより高い）も、センサ４５，４６，４７のセンサ信号の距離情報に基づいて決定される。
【００９４】
斜め方向のシフト（すなわち、ウェハボート２の長手方向中心面に対する横方向シフト）は、少なくとも２つの距離センサ、すなわち、センサ４５，４６またはセンサ４６，４７からの対応するセンサ信号のエッジ７３，７４に基づいて決定される。当然ながら、全てのセンサのエッジ情報も使用しうる。
【００９５】
ウェハボート２の側方傾斜、すなわち、ウェハボート２の幅にわたる傾斜は、上側センサ４５のエッジ情報が第１の方向にシフトを示す一方で、センサ４６，４７のエッジ情報が他の方向に横方向シフトを示すので、例えば対応するセンサのエッジ情報に基づいて決定される。当然ながら、より複雑で、重ね合わされたシフトも決定することができる。
【００９６】
装置が基準プレートと組み合わされて用いられる場合、基準プレートは、対応する一連の測定に先立って、測定機器を較正するために採用されうる。
【００９７】
本発明を参照しながら、装置が本発明の好ましい実施形態に基づいて詳細に説明されたが、装置は、明確に記述された実施形態に限定されるように理解されるべきではない。
【００９８】
特に、ウェハボートのプレートの数および異なる区分における細分は、示された形態から変更しうる。例えば、それぞれ個々の支持要素にセンサを取り付けることも可能であるし、当該支持要素は、対応する駆動ユニットにより所定の移動経路に沿って可動である。また、ウェハ搬送ロボット３を、示されたウェハ搬送ロボットと異なって構成しうる。ウェハ搬送ロボットは、第１位置でウェハをピックアップすること、および、第１位置から第２位置までウェハを搬送することに適合されたタイプである必要がある。
【符号の説明】
【００９９】
１      装置
２      ウェハボート
３      ウェハ搬送ロボット
５      測定システム
６      プレート
９      上部エッジ
１０    底部エッジ
１２    溝
１５    受け口スロット
２６    ウェハ把持部
３９    第１エッジ領域
４０    第２エッジ領域
４１    第２エッジ領域
４５    センサ
４６    センサ
４７    センサ
７０    第１レベル
７１    第２レベル
７３    エッジ
７４    エッジ
７６    プレート要素
７７    直線上部エッジ
７８    直線底部エッジ
７９    溝
８０    基準プレート
８２    上部エッジ
８３    底部エッジ
８５    溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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【図９（Ｃ）】
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【図１０】
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【図１１】
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