(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理デバイスの少なくとも一部を囲むハウジングと、
前記処理デバイスに取り付けられた少なくとも１つの標的と、
ハウジング内に配されている少なくとも１つの送信機であって、前記少なくとも１つの標的に前記少なくとも１つの送信機を他の送信機から識別する識別信号を送信する少なくとも１つの送信機と、
前記少なくとも１つの標的及び前記少なくとも１つの送信機に動作可能に接続されているコントローラと、を含む基板処理システムであって、
前記処理デバイスは、前記少なくとも１つの標的と既知の関係にある第１の処理デバイス基準点を有し、前記処理デバイスは、処理モジュールまたはロボットマニピュレータのうちの少なくとも１つであり、前記コントローラは、前記識別信号に基づいて前記少なくとも１つの標的及び前記少なくとも１つの送信機の両方からデータ信号を受信して、前記データ信号に基づいて、前記処理デバイスの前記第１の処理デバイス基準点に依存して動作特徴を制御することを特徴とする基板処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記コントローラは、さらに、前記識別信号に基づいて前記少なくとも１つの送信機に対する前記少なくとも１つの標的の位置を判定し、前記識別信号は、前記少なくとも１つの送信機の各々を一意的に特定し、
前記コントローラは、さらに、前記少なくとも１つの送信機によって前記処理デバイス基準点に関連する少なくとも１つの標的に送信された識別信号から前記第１の処理デバイス基準点の位置を判定し、前記少なくとも１つの標的は、前記ハウジングに対して移動可能であり、前記少なくとも１つの標的と前記第１の処理デバイス基準点との間の既知の関係は、前記少なくとも１つの標的の移動の間も既知のままで維持されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記ハウジングは、第１のハウジング及び第１のハウジングに接続された第２のハウジングを含み、前記処理デバイスは、前記第１のハウジング内に配され、第２の処理デバイス基準点が前記第１のハウジングまたは前記第２のハウジング内に配され、前記処理デバイスは、前記第１の処理デバイス基準点と第２の処理デバイス基準点との間の関係に基づいて制御されることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、
前記処理デバイスはロボットマニピュレータであり、
前記動作特徴は、前記第１の処理デバイス基準点の位置であり、
前記第２の処理デバイス基準点はステーションモジュール基準点であり、
前記コントローラは、さらに、前記第１の処理デバイス基準点が前記ステーションモジュール基準点の所定の距離内に存在するように、前記第１の処理デバイス基準点と前記ステーションモジュール基準点との相対位置に基づいたロボットマニピュレータの移動を命令し、
前記第１の処理デバイス基準点が前記所定の距離内にある場合に、取り上げ及び配置動作のために、前記コントローラが前記ロボットマニピュレータの位置を前記ステーション基準点に割り当てることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項３に記載のシステムであって、
前記処理デバイスがロボットマニピュレータまたはステーションモジュールであって、
前記動作特徴が前記処理デバイスのレベリング平面であって、
前記第２の処理デバイス基準点が前記基板処理システムに関連している基準平面であって、
前記コントローラが、さらに、
前記レベリング平面の位置を判定し、
前記基準平面の位置と前記レベリング平面の位置との間のズレを判定し、
前記ズレが所定の限界を上回っている場合に、前記レベリング平面の調整を行うことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項３に記載のシステムであって、
前記基板処理システムの共通基準特徴を含み、
前記処理デバイスはロボットマニピュレータまたはステーションモジュールであり、
前記動作特徴は、前記第１の処理デバイス基準点の位置であり、
前記コントローラは、さらに、
前記共通基準特徴に対する前記第１の処理デバイス基準点の位置を判定し、
前記処理デバイスの調整量を判定し、
前記第１の処理デバイス基準点が前記共通基準特徴に対して所定の距離内にあるように前記処理デバイスの位置の調整を行うことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ハウジングに接続されており、かつ第２の処理デバイス基準点を有しているステーションモジュールをさらに含み、
前記処理デバイスはロボットマニピュレータであり、
前記動作特徴は、前記第１の処理デバイス基準点の位置であり、前記第１の処理デバイスの基準点は、前記ロボットマニピュレータのエンドエフェクタ上に配され、
取り上げまたは配置動作において、前記コントローラがさらに、
前記第１の処理デバイス基準点が前記第２の処理デバイス基準点の位置に移動させられるように前記ロボットマニピュレータを移動させ、
前記第１の処理デバイス基準点の位置と前記第２の処理デバイス基準点の位置との差を判定し、
前記差が所定の距離を上回っていた場合に、前記第１の処理デバイス基準点が前記所定の距離内に位置するように前記ロボットマニピュレータに補正された移動をさせることを
特徴とするシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの固定送信機を用いてステーションモジュール基準点の位置を判定するステップと、
前記少なくとも１つの固定送信機を用いて搬送装置基準点の位置を判定するステップと、
前記搬送装置基準点を前記ステーション基準点に割り当てて、取り上げ及び配置動作をなすステップと、を含み、
前記少なくとも１つの固定送信機は、前記少なくとも１つの固定送信機を他の送信機から一意的に特定する識別信号をステーションモジュールの少なくとも１つの標的に送信し、前記ステーションモジュール基準点の位置の判定は前記識別信号の当該送信に基づいており、前記少なくとも１つの固定送信機は、前記少なくとも１つの固定送信機を他の送信機から一意的に特定する前記識別信号を搬送装置の少なくとも１つの標的に送信し、前記搬送装置基準点の位置の判定は前記識別信号の当該送信に基づいていることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記搬送装置基準点と前記ステーションモジュール基準点が所定の距離内に収まるまで、前記ステーションモジュール基準点と前記搬送装置基準点との間の距離に基づいて、前記搬送装置を前記ステーションモジュールに向けて移動させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記搬送装置を移動させるステップが、前記搬送装置を漸増的に移動させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記搬送装置の前記漸増的な移動のうちの１つの始点及び終点を用いて第１の座標系と第２の座標系との間の座標系変換を定量化するステップをさらに含み、前記搬送装置の次の漸増的な移動が、前記座標系変換及び前記ステーションモジュール基準点を用いて判定されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法であって、
前記ステーションモジュール基準点及び前記搬送装置基準点の位置は、前記少なくとも１つの固定送信機に対して前記識別信号に基づいて判定され、
前記ステーションモジュール基準点は、前記ステーションモジュールの前記少なくとも１つの標的と既知の関係にあり、
前記搬送装置基準点は、前記搬送装置の前記少なくとも１つの標的と既知の関係にあることを特徴とする方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの送信機を用いてステーションモジュールのうちの少なくとも１つ及び搬送装置のうちの少なくとも１つの動作特徴を判定するステップを含み、前記少なくとも１つの送信機は、前記少なくとも１つの送信機を他の送信機から一意的に特定する識別信号を前記ステーションモジュールのうちの少なくとも１つ及び前記搬送装置のうちの少なくとも１つの標的に送信する方法であって、
前記方法はさらに、
前記少なくとも１つの送信機によって前記ステーションモジュールのうちの少なくとも１つまたは前記搬送装置のうちの少なくとも１つの少なくとも１つの標的に送信された前記識別信号に基づいて、前記ステーションモジュールのうちの少なくとも１つ及び前記搬送装置のうちの少なくとも１つに接続されている処理装置の構造的特徴であって少なくとも前記ステーションモジュールの動作特徴に関連している構造的特徴を規定する参照基準面と前記搬送装置との間のズレを判定するステップと、
前記ズレが所定の限界値を上回っている場合に、前記少なくとも１つの標的を用いて、前記ステーションモジュールのうちの少なくとも１つまたは前記搬送装置の少なくとも１つに対する調整量によって前記動作特徴を調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、座標変換が前記調整量を判定するために適用されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、
前記動作特徴は前記ステーションモジュール及び前記搬送装置のうちの１つの動作平面であり、
前記参照基準面は前記処理装置の基準平面であり、
前記動作特徴を調整するステップは前記動作平面のレベルを調整するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、
前記動作特徴は前記ステーションモジュール及び前記搬送装置のうちの少なくとも１つの基準点であり、
前記参照基準面は前記処理装置の共通の参照基準面であり、
前記動作特徴を調整するステップは前記基準点の位置を調整するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法であって、前記識別信号は前記標的の各々の位置判定をなすように構成され、前記動作特徴は前記標的と既知の関係にあることを特徴とする方法。
【請求項１８】
基板処理システムであって、
ハウジングと、
前記ハウジングと接続されておりかつステーションモジュール基準点を有する少なくとも１つのステーションモジュールと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配されておりかつ搬送装置基準点を有する搬送装置と、
前記ハウジングに接続されている少なくとも１つの送信機と、
前記少なくとも１つの搬送装置及び前記少なくとも１つの送信機と動作可能に接続されているコントローラと、を含み、
前記コントローラが、
前記搬送装置基準点が前記ステーションモジュール基準点の位置に移動させられるように前記搬送装置を移動させ、
前記送信機から前記搬送装置に送信された１または複数の信号によって、前記搬送装置と前記ステーションモジュール基準点との間の相対位置を判定し、前記搬送装置に送信された信号は前記搬送装置の位置判定情報を示し、
前記搬送装置基準点と前記ステーションモジュール基準点の間の位置的差異が所定の限界値を上回っている場合に、前記搬送装置基準点を再位置決めするための補正移動を判定し、
前記補正移動に従って前記ステーション基準点に対する前記搬送装置基準点の再位置決めをさせることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記ステーションモジュール基準点の位置、及び前記搬送装置基準点の位置周辺の座標変換に基づいた補正移動を判定することを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、前記搬送装置基準点が前記搬送装置のエンドエフェクタ上に配されていることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１８に記載の基板処理システムであって、前記送信機は、前記搬送装置及びステーションモジュールの各々に動作可能に接続されている標的に前記１または複数の信号を送信し、前記１または複数の信号は、前記標的の各々の位置判定をもたらすように構成され、前記搬送装置基準点及び前記ステーションモジュール基準点は、それら各々の標的と既知の関係にあることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
材料ハンドリング装置の駆動システムであって、前記駆動システムは、
固定駆動セクションと、
前記固定駆動セクションと通信する移動駆動セクションと、を含み、前記固定駆動セクションは前記移動駆動セクションに作用して前記移動駆動セクションを前記固定駆動セクションに対して移動させ、
前記駆動システムは、さらに、
前記移動駆動セクション上に配されている少なくとも１つの標的と、
前記固定駆動セクションに配されている少なくとも１つの送信機であって、前記少なくとも１つの送信機を他の送信機から識別する識別信号を前記少なくとも１つの標的に送信する少なくとも１つの送信機と、
少なくとも前記少なくとも１つの送信機及び前記固定駆動セクションに動作可能に接続されているコントローラと、を含み、
前記コントローラが、
前記少なくとも１つの送信機に対する前記少なくとも１つの標的の位置を判定して位置データのセットを取得し、前記少なくとも１つの標的の位置の当該判定は、前記識別信号の特徴に基づいており、
前記コントローラが、
前記位置データのセットに座標変換を適用して位置情報を判定し、
前記位置情報に基づいて、前記駆動システムを動作させるための整流及び制御信号を生成することを特徴とする駆動システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の駆動システムであって、前記位置情報は、前記移動構成要素に作用する力とともに用いられる量として表されることを特徴とする駆動システム。
【請求項２４】
請求項２２に記載の駆動システムであって、前記コントローラが、制御ループの周期にて前記少なくとも１つの標的の位置を周期的に取得し、前記位置データ２セットが各々の周期に対して判定されることを特徴とする駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施例は、ロボットシステムに関し、さらに具体的には、ロボットシステムのセットアップ（setup）及び操作に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ロボットマニピュレータのセットアップは、手作業でまたは自動的に行われる、時間がかかりかつ退屈な作業である。ロボットマニピュレータの手作業でのセットアップは、セットアップを行うオペレータについて主観的である傾向があり、通常は繰り返しが不可能なものである。手作業のセットアップの主観的かつ繰り返し不可能な性質は、通常、マニピュレータが設置されたシステムの結果的に得られる能力に影響を与える。手作業のセットアップを完了するための時間（例えば、作業員のコスト、ツール時間（tool time）等）は、マニピュレータのセットアップの費用を高価にし得る。ロボットマニピュレータの手作業のセットアップは、システムが粒子に敏感（例えば、クリーンルーム環境）な場合に汚染をもたらし得、人間及び装置の安全性の問題（有害な化学物質への暴露、またはシステムのロボットマニピュレータ及び他のパーツの衝突による損傷のリスク）を伴い得る。
【０００３】
ロボットマニピュレータの従来の自動的なセットアップは、ロボットマニピュレータに設けられる高価な固定具及び様々なセンサの使用を伴い、並びに／またはマニピュレータが相互作用する処理器具の使用を伴う。センサは、通常は、ロボットのコントローラがアラインメント固定具の特定の特徴及びマニピュレータが固定具またはステーション（station）に接触したことを示すモータのトルクを検出することを可能とする磁気的、光学的または触覚的センサである。
【０００４】
システムのロボットマニピュレータがシステムのステーション（例えば、基板保持ステーション他）と相互作用することなしに、ロボットシステム内の点を自動的にティーチング可能なことは有利であり得る。以下に説明するように、自動的ティーチングシステムが自動的ステーションティーチングを越えた利点をもたらし得ることは有利であり得る。
【０００５】
本開示の実施例の上述の特徴及び他の特徴は、以下の記載において、添付の図面とともに説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】実施例の例示の処理システムを示す図である。
【図１Ｂ】実施例の例示の処理システムを示す図である。
【図１Ｃ】実施例の例示の処理システムを示す図である。
【図２】実施例の位置決めシステムを示す図である。
【図３Ａ】実施例の一態様のフロー図である。
【図３Ｂ】実施例の一態様のフロー図である。
【図４Ａ】実施例の位置誤差の例を表すグラフである。
【図４Ｂ】実施例の位置誤差の例を表すグラフである。
【図５】実施例のマニピュレータの漸増移動（incremental move）を表すグラフである。
【図６】実施例の自動ティーチングプロセスの収束の例を表すグラフである。
【図７】実施例のマニピュレータ及びステーションの概略図である。
【図７Ａ】実施例の他の態様のフロー図である。
【図７Ｂ】実施例の他の態様のフロー図である。
【図８】実施例のマニピュレータ及び／またはステーションのチェックレベルについての基準平面からのズレを示す図である。
【図９】実施例のさらに他の態様のフロー図である。
【図１０】実施例のまたさらに他の態様のフロー図である。
【図１１】実施例の例示のアクチュエータの概略図である。
【図１２】実施例の例示のアクチュエータの概略図である。
【図１３】実施例の一態様のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１Ａ−１Ｃは、実施例の例示の処理環境を示している。本開示の実施例は、図面に示されている実施例に関して説明されるが、本開示の実施例は多数の代替形式にて実施され得ることが理解されるべきである。さらに、任意の適切なサイズ、形状またはタイプの要素及び材料が使用され得る。
【０００８】
実施例の１つの態様において、空間的位置決めシステム（ＳＰＳ）１００が、以下に説明するように非接触の態様にて（治具もしくは固定具なしに、またはワークステーションとの接触なしに）、例えば、取り上げ及び配置用途においてロボットマニピュレータを自動的に配置するように構成されていてもよい。実施例は、ワークピース内のロボットマニピュレータ位置の手作業ティーチングを実質的に排除するように構成されていてもよい。実施例の自動的なティーチングは、効率的な態様かつ短時間でのロボットマニピュレータの再現可能なセットアップをもたらし得る。空間的位置決めシステム１００との人間のやりとりを最小する故に、自動的ティーチングは、クリーンルーム環境（例えば、実験室、手術室、半導体製造ツール／施設）に汚染をもたらすことなく実行され得る。
【０００９】
実施例の他の態様において、空間的位置決めシステム１００が、以下に説明するように、共通の基準点・参照点に対してシステム内の個別のステーションをアラインメントしかつ／または水平にする・高さ合わせする（レベリングする）（level）ように構成されてもよい。単に例示であるが、ステーションは、半導体基板ハンドリングツールの基板アライナ、ロードポート及び処理モジュールを含む任意の適切なステーションであってもよい。ステーションのアラインメント及び／またはレベリングは、システムの組み立ての間（例えば、システムの製造の間）またはシステムが保守点検される際の現場において（例えば、保守手順の間等）等の任意の適切な時に行われてもよい。単なる例示であるが、ステーションがセットアップされる時としての例は、処理装置の製造工程の間を含む（これは、例えば、自動供給装置の材料ハンドリングプラットフォームの最初のセットアップを含んでもよく、その後、セットアップされたものは部分的に解体されて材料処理システム製造業者に送られてもよい。この処理システムは、材料処理システム製造業者においてさらに大きなシステム内に一体化され得、その後、当該システムが部分的に分解されてエンドユーザに送られてもよい）。ステーションがセットアップされる時の他の例は、例えば、エンドユーザ（例えば、半導体製造施設または他の適切な施設）におけるシステム組み立ての間を含む。ステーションがセットアップされる時のさらに他の例は、例えば、エンドユーザの施設におけるシステムの保守または点検を含む（例えば、ロボットマニピュレータまたは処理モジュール等のコンポーネントが点検または取り替えられる際）。開示されている実施例は、例えば、限定するわけではないが、存在するステーション調整の特徴構造を用いてステーションレベリングの誤差を補正するための調整量を含むステーションのレベリングに関する情報等の任意の適切な空間的情報をもたらしてもよい。
【００１０】
さらに他の態様において、実施例は、以下に説明するように、マニピュレータが使用されている間（例えば、オンザフライ・移動中（on-the-fly））にロボットマニピュレータの位置誤差を補正するように構成されてもよい。このような位置誤差は、例えば、ロボットマニピュレータの位置をトラッキングするために使用される位置フィードバックデバイスの不正確性によってもたらされ得る。位置的な誤差は、ロボットマニピュレータの機械的要素における許容誤差を介してもたらされ得、これはマニピュレータの非線形機構によってまたはマニピュレータの機械的部品の摩耗によって増幅され得る。実施例は、取り上げ及び配置動作の正確性及び再現性を向上させ、位置フィードバックデバイス及びロボットマニピュレータの機械的構成要素に対する製造許容誤差の正確性要求を緩和し得る。
【００１１】
本開示の実施例の他の態様において、空間的位置決めシステム１００は、以下に説明するように、モータを制御及び／または整流するために全ての座標の実質的に同時の非接触測定をもたらすように構成され得る。非限定的な例として、空間的位置決めシステムは、限定するわけではないが、平面またはリニアモータ、球状モータ及びセルフベアリングモータ（例えば、セルフベアリング回転モータ、磁気的浮上プラットフォーム等）を含む任意の適切なモータの軸及び／または回転座標を測定するように構成され得る。適切なモータの例は、米国特許出願第１１／７６９，６５１号（出願日、２００７年６月２７日）に開示されているものを含み、当該出願の開示内容は、参照されることによって全体として本明細書に包含される。
【００１２】
図１Ａを参照すると、実施例が半導体処理装置またはシステムの一部されていてもよい。実施例は半導体製造装置に関して説明されるが、実施例は、限定するわけではないが、組み立てプラント、医療デバイス（例えば、ロボット手術装置等）及び、例えば、固定体または移動体に対する正確な位置決めをもたらす実験装置を含む、任意の取り上げ及び配置環境並びに／またはロボットシステムにも同様に適用可能であることが理解されるべきである。
【００１３】
実施例における処理装置１０は、代表的な構成を有するクラスタツールとして図１Ａに示されている。代替実施例において、処理装置１０は、任意の他の所望の構成を有し得る。装置１０は、例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、３５０ｍｍ、４００ｍｍ、またはさらに大きな直径のウェハ等の半導体基板またはウェハの処理を可能なような寸法または形状になされ得る。代替実施例において、処理装置は、限定するわけではないが、フラットパネルディスプレイの基板を含む任意の他の所望の基板を処理可能であってもよい。図１Ａに示す実施例において、装置１０は、通常は、フロントセクション１２及びリアセクション１４を有していてもよい。フロントセクション１２は、装置１０にそれ以外の製造施設（ＦＡＢ）とのインタフェースをもたらしてもよい。例えば、フロントセクション１２は、ＳＭＩＦ及びＦＯＵＰ等の任意の適切な基板キャリアのドッキングを許容する１または複数のロードポート１６（例示の目的で２つの場合を示している）を有する環境的に制御されたモジュールであってもよい。このロードポートは、例えばＦＡＢ自動材料ハンドリングシステムもしくはビークル（vehicle）を介してまたは手動手段を介して、キャリアＣの自動的なローディング／アンローディングを許容するようになされていてもよい。フロントセクション１２は、装置１０と装置のインタフェースにドッキングされているキャリアＣとの間で基板をローディング／アンローディングする任意の適切な搬送装置１１を有していてもよい。適切な搬送装置は、限定するわけではないが、本願と同一の出願人による米国特許第第６，００２，８４０号に記載されている例示の搬送装置を含み、当該特許文献の内容は全体として参照することによって本明細書に包含されている。１つの例において、搬送装置は、図２に示されているような、上腕アーム２５１、前腕アーム２５２、及びエンドエフェクタ２５３を含むＳＣＡＲＡタイプの搬送装置２５０であってもよい。ツールの、フロントセクション１２と類似のフロントセクションの適切な例は、全体を参照することによって本明細書に包含されている米国特許出願第１１／１７８，８３６号（出願日、２００５年７月１１日）に記載されている。代替実施例において、装置のフロントセクションは、任意の他の所望の構成を有していてもよい。他の代替実施例において、装置は、分離しているかまたはその他識別可能なフロントエンドセクションをもたず、リアセクションが、介在するロードロックなしに、装置のローディングインタフェースと直接やりとり可能であってもよい。
【００１４】
リアセクション１４は、外部雰囲気とは隔離された雰囲気を保持可能であってもよく、実施例において、フロントセクションの雰囲気から隔離され得る。リアセクション１４は、不活性ガス（窒素またはアルゴン）を保持し得るか、またはリアセクション１４は、真空状態を保持し得る。実施例において、リアセクションは、通常は、ロードロックセクション２０、搬送チャンバ２２及び処理モジュール２４を有する。ロードロックセクション２０、搬送チャンバ２２及び処理モジュール２４の１または複数は、リアセクション１４及び／またはロードロックセクション２０、搬送チャンバ２２及び処理モジュール２４のうちの１以上を隔離する１または複数のスロットバルブを含んでいてもよい。スロットバルブは、任意の適切な構成を有する任意の適切なスロットバルブであってもよい。リアセクション１４は、装置のロードロックと処理セクションとの間で基板を搬送するために、搬送チャンバ２２内に配されている任意の適切な基板搬送システム２３を有していてもよい。理解されるように、リアセクションとフロントとをインタフェースしているロードロックセクション２０は、リアセクション１４内の隔離された雰囲気を漏洩させることなく、雰囲気的に隔離されたリアセクション１４とフロントセクション１２との間で基板を搬送することを許容する。処理モジュール２４は、基板の任意の所望の処理（例えば、材料堆積、イオン注入、洗浄、エッチング、研磨、計測等）を実行するようになされていてもよい。以下にさらに詳細に説明されるように、処理装置１０は、空間的位置決めシステム１００を用いて構成されていてもよい。
【００１５】
図１Ｂを参照すると、他の例示の処理装置１０′が示されている。この例において、処理装置１０′は、処理モジュール２４′、基板搬送装置１１ａ−１１ｃ及びロードロック２０ａ′、２０ｂ′を含んでいる直線的に配置されている処理システムである。例示の直線的に配置されている処理装置は、米国特許出願第１１／４４２，５１１号（出願日、２００６年５月２６日）にみられ、当該出願の開示内容は、全体が参照されることによって本明細書に包含されている。この直線に配置された処理装置は、以下でさらに詳細に説明される空間的位置決めシステム１００を用いて構成されていてもよい。
【００１６】
図１Ｃを参照すると、空間的位置決めシステム１００が、製造施設の任意の１または複数の位置内にコンポーネントをアラインメントするために構成されていてもよい。例えば、空間的位置決めシステム１００は、自動化された材料ハンドリングシステム６０のオーバーヘッド（架空）搬送ビークル６１を、処理装置１０のロードポートと自動的にアラインメントするように構成されていてもよい。適切なオーバーヘッド搬送システムの一例は、参照することによって全体として本明細書に包含されている米国特許第７，１６５，９２７号に記載されている。空間的位置決めシステム１００は、限定するわけではないが、参照することによって全体として本明細書に包含されている米国特許出願第１０／６２４，９８７（出願日、２００３年７月２２日）に記載されているようなコンベヤ及び／またはカート等の架空搬送装置及び地上搬送装置を含む任意の適切な自動材料ハンドリングシステムをアラインメントする様に構成され得ることが理解される。
【００１７】
図２を再度参照して、空間位置決めシステムが、処理装置２９０に関してさらに詳細に説明される。この例において、処理装置２９０は、図１Ａに関して上述されたバックエンド１４及びロードロック２０と実質的に類似していてもよい。例えば、処理モジュールＰＭ１−ＰＭ４は、処理モジュール２４と実質的に類似していてもよく、ロードロックＬＬ１、ＬＬ２は、図１Ａに関して上述されたロードロック２０と実質的に類似していてもよい。空間的位置決めシステム１００は、コントローラ２７０、１または複数の送信機２００Ａ−２００Ｆ及び１または複数の標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖを含んでいてもよい。以下に説明するように、標的は送信機からの信号を受信要素に向けてパッシブに返送するパッシブなものであるか、または標的は送信機からの信号を受信するアクティブな受信機であってもよい。所定の数の送信機及び標的が図において示されるが、代替実施例において、図に示されているよりも多いかまたは少ない数等の任意数の送信機及び標的があってもよい。コントローラ２７０は、本明細書に記載されている実施例の態様を実行するために、プロセッサ、メモリ（例えば、メモリ２７５）及び当該メモリ上に保存されているコンピュータ可読プログラムコードを含む任意の適切なコントローラであってもよい。コントローラ２７０は、空間的位置決めシステム１００専用のものであってもよく、処理装置２９０及び／または製造施設の可動に関する制御システムの一部であってもよい。
【００１８】
１つの実施例において、送信機２００Ａ−２００Ｆは、限定するわけではないが、光、ラジオ周波数、セルラー方式及び音送信機を含む任意の適切な送信機であってもよい。送信機２００Ａ−２００Ｆの各々は、限定するわけではないが、有線または無線接続を含む任意の適切な態様でコントローラ２７０に接続されていてもよい。送信機は、標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖを検出することが可能でありかつ以下で説明される位置判定を行うためにコントローラ２７０によって解釈される任意の適切な特徴を有する任意の適切な信号を送信してもよい。１つの実施例において、送信機は、例えば、標的によって送信機にパッシブに反射された（またはその他の態様で返送された）信号を検出する受信機を含んでもよい。代替実施例において、当該標的は、送信機からの信号を受信するために任意の適切な位置に配された受信機を含んでもよい。送信機２００Ａ−２００Ｆの各々によって送信される信号は、例えば、コントローラ２７０が、送信機２００Ａ−２００Ｆの各々をその信号の各々によって識別可能であるように構成される。代替実施例において、送信機２００Ａ−２００Ｆの各々は、任意の適切な態様で識別されてもよい。代替実施例において、標的及び送信機の位置は、本明細書に記載されているように物体の位置を判定するための等価位置情報（equivalent position information）が取得できる限り、逆転させられ得る。
【００１９】
標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖは、それらの位置が判定されるように、送信機２００Ａ−２００Ｆによって検出可能な任意の適切な標的であってもよい。この実施例において、標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖは、送信機から送信された信号を送信機にパッシブに反射する（かまたはその他の態様で返信する）パッシブ標的であってもよく、当該信号は、例えば任意の適切な受信機による検出のために送信機から到来する。標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖは、コントローラ２７０等の任意の他のデバイスと接続されていないか、または当該任意の他のデバイスと情報を共有していてもよく、その一方で、例えば、送信機（または他の受信デバイス）による当該標的の検出を許容する。代替実施例において、標的は、例えば、送信機からの信号を処理して、それらの信号をコントローラ２７０等のシステムの他のコンポーネントに送信し得るアクティブな標的であってもよい。標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖがアクティブである他の代替実施例において、標的は、例えば、コントローラ２７０に、送信機２００Ａ−２００Ｆに関して上述したような任意の適切な態様にて適切に接続されていてもよい。
【００２０】
他の実施例において、空間的位置決めシステム１００は、基準送受信機（送信機２００Ａ−２００Ｆと置換されてもよいかまたは標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖと置換されてもよい）及びアクティブ送受信機（標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖと置換されてもよいかまたは送信機２００Ａ−２００Ｆと置換されてもよい）を含んでもよい。この基準送受信機は、上述のような信号を発射してもよく、この信号はアクティブ送受信機に受信される。アクティブ送受信機は、同一のまたは異なった信号を基準送受信機に返送してもよい。基準送受信機は、アクティブ送信機からの信号を読み取り、同一の信号をコントローラ２７０に送信するように構成されて、本明細書に記載されている判定／演算が行われる。
【００２１】
送信機２００Ａ−２００Ｆは、処理装置２９０の周囲及び／または内部の任意の適切な位置に配されてもよい。単なる例示であるが、図２において、送信機２００Ａ−２００Ｆは、搬送チャンバ２６５と処理モジュールＰＭ１−ＰＭ４及びロードロックＬＬ１、ＬＬ２との間のインタフェースの側部の各々に配されている。標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖは、処理装置２９０のコンポーネント内及び／または周囲の任意の適切な１または複数の位置／場所に配されてもよい。１つの実施例において、標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖの位置は、標的の各々が標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖの位置の判定のために十分な数の送信機２００Ａ−２００Ｆと相互作用可能であるように選択されてもよい。例えば、標的は、送信機が標的に対する実質的に遮られていない「視界」を有するように、所定の送信機の所定の範囲内に配されてもよい。コンポーネントは、限定するわけではないが、互いに相互作用する、例えば処理モジュールＰＭ１−ＰＭ４、ロードロックＬＬ１、ＬＬ２、及び搬送装置２５０等の処理装置の任意の適切なコンポーネントを含んでもよい。この例において、処理モジュールＰＭ１−ＰＭ４及びロードロックＬＬ１、ＬＬ２の各々は、３つの標的を含む。代替実施例において、処理モジュールＰＭ１−ＰＭ４及びロードロックＬＬ１、ＬＬ２の各々は、３つよりも多いかまたは３つ未満の標的を有してもよい。図２に示すように、搬送装置２５０は、３つの標的２１０Ｔ−２１０Ｖを含むように示されているが、代替実施例において、搬送装置は３よりも多いかまたは３未満の標的を有してもよい。この例において、標的２１０Ｔ−２１０Ｖは、エンドエフェクタ２５３上に配されているが、代替実施例において、標的２１０Ｔ−２１０Ｖは搬送装置２５０の任意の適切な場所に配されていてもよい。この例において、処理モジュールＰＭ１−ＰＭ４の各々、ロードロックＬＬ１、ＬＬ２の各々、及び搬送装置２５０において３つの標的が使用され、通常は３つの点が所定の空間領域内の物体の位置を規定する（例えば、基準点（参照点）の３つの座標ｘ、ｙ、ｚ、及び３つの回転Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚが３つの点の位置から判定されて、空間的領域内において標的が取り付けられている物体の位置が一意的に特定され得る）。
【００２２】
代替実施例において、標的２１０Ａ−２１０Ｓが、搬送装置２５０の自動的なティーチングまたは位置補正のために１または複数のステーションに配されるかまたは固定され得る固定具に一体化されてもよい。他の代替実施例において、標的２１０Ｔ−２１０Ｖは、搬送装置２５０の自動的なティーチングをなすために、搬送装置２５０によって担持される固定具に一体化されてもよい。
【００２３】
図２をさらに参照すると、基準点（または複数の基準点）が処理装置のコンポーネントの各々に割り当てられる。例えば、ステーション基準点ＲＳＴＮが、処理モジュールＰＭ１に割り当てられてもよい。１つの例において、基準点ＲＳＴＮは、処理モジュール内の所定の基板位置（例えば、所定の位置における基板の中心）に対応してもよい。代替実施例において、基準点ＲＳＴＮは、処理モジュールＰＭ１内の任意の適切な点に対応していてもよい。ステーション基準点ＲＳＴＮの位置は、処理モジュールＰＭ１内に配されている標的２１０Ａ−２１０Ｃ等の１または複数の標的と一致してもよいか、またはこれらに関して識別されてもよい。理解されるように、基準点は、上述した態様と実質的に同様な態様にて他の処理モジュールＰＭ２−ＰＭ４に割り当てられてもよい。
【００２４】
マニピュレータ基準点ＲＲＢＴは、搬送装置２５０に関連付けられていてもよい。この例において、マニピュレータ基準点ＲＲＢＴは、エンドエフェクタ２５３に配されており、その位置は、基板がエンドエフェクタ２５３上に担持された際に基板の所定の中心位置と一致する。代替実施例において、基準点ＲＲＢＴは、搬送装置２５０上の任意の適切な位置にあってもよい。ステーション基準点ＲＳＴＮについて上述したように、マニピュレータ基準点ＲＲＢＴは、エンドエフェクタ２５３上に配された標的２１０Ｔ−２１０Ｖ等の１または複数の標的と一致するか、またはこれらに関して識別されてもよい。搬送装置２５０は、例えば、マニピュレータ基準点ＲＲＢＴの位置を判定するために搬送装置２５０の運動学的方程式と共に使用され得るエンコーダ等の適切な位置フィードバックデバイスを含んでもよい。
【００２５】
ステーション及びマニピュレータ基準点ＲＳＴＮ及びＲＲＢＴは、各々、例えばｘ、ｙ、ｚ等の３つの独立した座標によって規定された空間内の位置を表してもよいか、または、例えばｘ、ｙ、ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚによって規定された基準座標系を形成するために一般化されてもよい。ここで、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚは、ｘ、ｙ及びｚ軸に対する回転を各々示している。代替実施例において、基準点ＲＳＴＮ及びＲＲＢＴは、任意の適切な数の軸を有する任意の適切な座標系内の任意の適切な点を表してもよい。単なる例示であるが、空間的位置決めシステム１００に関連する座標系は、本明細書においてグローバル座標系をいい、搬送装置位置フィードバックデバイスを用いる座標系は、本明細書においてロボット座標系という。以下に説明するように、空間的位置決めシステム１００は、非常に短時間で搬送装置２５０の全自由度の実質的に同時のティーチングをもたらす。図２の搬送装置２５０（実施例の説明に使用される）は、上述の６の独立座標に対応した６の自由度を含むが、代替実施例において、搬送装置は、６よりも大きいかまたは６未満の自由度を有してもよいことに留意する。
【００２６】
図３Ａ−３Ｂを参照すると、処理モジュールＰＭ１及びステーションＳＴ１の自動的なティーチングが、単なる例示の目的で説明されている。処理装置２９０の任意の適切なコンポーネント（または製造施設内の任意のコンポーネント）の位置が、実質的に同様な態様にてティーチングされてもよい。処理モジュールＰＭ１内に包含されている標的２１０Ａ−２１０Ｃの１または複数の位置は、任意の適切な態様にて空間位置決めシステム１００から取得される（ブロック３００、図３Ａ）。例えば、送信機２００Ａ、２００Ｂによって送信される信号は、任意の適切な態様にて配向または同期され（timed）、例えば、送信機２００Ａからの第１の信号及び送信機２００Ｂからの第２の信号は、第１の時刻及び第２の時刻において受信機によって（例えば、標的２１０Ａ−２１０Ｃの各々によって反射された後に）受信される。代替実施例において、送信機２００Ａ、２００Ｂによって送信された信号は、任意の適切な態様にて配向または同期され、例えば、送信機２００Ａからの第１の信号及び送信機２００Ｂからの第２の信号は、第１及び第２の時刻の各々において標的２１０Ａ−２１０Ｃの各々によって受信される。コントローラ２７０は、例えば、第１及び第２の信号が受信される時刻に基づいて、送信機２００Ａ、２００Ｂに対して標的２１０Ａ−２１０Ｃの各々がどこに位置しているかを判定してもよい。送信機２００Ａ、２００Ｂの各々は、グローバル座標系の所定の位置に存在し得るので、コントローラ２７０は、送信機に対する標的の位置に基づいてグローバル座標系にて標的２１０Ａ−２１０Ｃの各々の位置を判定してもよい（ブロック３１０、図３Ａ）。代替実施例において、グローバル座標系内の標的２１０Ａ−２１０Ｃは、任意の適切な態様にて判定されてもよい。
【００２７】
図５を参照すると、コントローラは、例えば、搬送装置２５０に命令して、搬送装置に搬送装置の初期位置５００Ｒ及び５００Ｇ（Ｒはロボット座標を示し、Ｇはグローバル座標を示す）から、ロボット座標系内のステーションの理論上の座標を用いてティーチングされるステーションへの漸増移動（incremental move）をさせてもよい（ブロック３２０、図３Ａ）。１つの実施例において、搬送装置２５０の初期または格納位置は、ステーションアプローチ点の理論的位置として選択されてもよい。代替実施例において、任意の適切な点がステーションアプローチ点として選択されてもよい。漸増移動の初期点５００Ｒ、５００Ｇ及び終点５０１Ｒ、５０１Ｇは、グローバル及びロボット座標システムの両方においてコントローラ２７０によってメモリ２７５内に保存されてもよい。グローバル及びロボット座標系における漸増移動の始点５００Ｒ、５００Ｇ及び終点５０１Ｒ、５０１Ｇの位置は、例えば、搬送装置２５０の現在位置の近くにおける２つの座標系の間の変換または関係（例えば、測定された方向及び距離）を定量化するために使用されてもよい（ブロック３３０、図３Ａ）。代替実施例において、グローバル座標系とロボット座標系との間の関係は、任意の適切な態様にて判定されてもよい。
【００２８】
ブロック３３０において取得された変換及びグローバル座標系におけるステーション基準点の位置は、ロボット座標系における搬送装置２５０の次の漸増移動（例えば、点５０１Ｒ、５０１Ｇから５０２Ｒ、５０２Ｇまでの移動）の方向及び距離を判定するために使用されてもよい（ブロック３４０、図３Ｂ）。コントローラ２７０は、搬送装置２５０に命令をして、搬送装置に、ブロック３４０にて判定された方向及び距離を用いてティーチングされるステーションへの他の漸増移動をさせてもよい（ブロック３５０、図３Ｂ）。搬送装置基準点ＲＲＢＴ及びステーション基準点ＲＳＴＮとの間の距離が所定の距離または正確性εより小さい場合（ブロック３６０、図３Ｂ）ロボット座標内の搬送装置の位置は、ステーションＳＴ１に割り当てられ、後の取り上げ−配置動作に使用される（ブロック３７０、図３Ｂ）。搬送装置基準点ＲＲＢＴ及びステーション基準点ＲＳＴＮとの間の距離が所定の距離または正確性εより大きい場合（ブロック３６０、図３Ｂ）ブロック３４０及び３５０は、グローバル座標系における搬送装置基準点ＲＲＢＴとステーション基準点ＲＲＢＴとの間の距離が、所定の正確性ε以下になるまで繰り返される（漸増移動は、例えば、点５０２Ｒ−５０９Ｒ、５０２Ｇ−５０９Ｇを使用する）。
【００２９】
単なる例示であるが、図３Ａ及び図３Ｂに関して上述されたステーション自動ティーチング方法は、２自由度で説明される。しかし、以下の式は、任意の適切な数の自由度に適応させられてもよいことが理解されるべきである。
【００３０】
この具体的な例において、ロボット位置フィードバックデバイスの不正確性及び機械的要素の許容誤差は、ロボット座標系とグローバル座標系との間のオフセット、回転、スケール因子（scaling factor）、及び非線形エラーという態様の歪み・ズレをもたらす。
【００３１】
【数１】
0005981848.tif 000002
【００３２】
【数２】
0005981848.tif 000003
【００３３】
ここでｘＳＰＳ及びｙＳＰＳは、空間位置決めシステム１００から得られたＲＲＢＴのｘ及びｙ座標（すなわち、グローバル座標系における位置）を示し、ｘＲＢＴ、ｙＲＢＴは、ロボット位置フィードバックデバイスを介して測定されたＲＲＢＴのｘ及びｙ座標（すなわち、ロボット座標システムにおける位置）を示している。単なる例示であるが、式[１]及び[２]において使用されている定数の近似値は、表１に示されるように定義される。代替実施例において、任意の適切な値が式[１]及び[２]の定数に使用されてもよい。
【００３４】
【表１】
0005981848.tif 000004
【００３５】
ｘ及びｙ方向においてもたらされた位置歪みの例は、図４Ａ及び４Ｂに各々示されている。この例に示されている位置歪みの量は、通常のロボットの使用において期待されるレベルを実質的に上回っていることに留意すべきである。この位置歪みの増幅は、単なる例示であるが、ロボット位置フィードバックデバイスによって得られた測定値におけるエラーに対する上記方法のロバスト性を明らかにするために選択された。
【００３６】
ブロック３２０から３５０に従ったロボットの漸増移動は、以下の例示の式に基づいて計算されてもよい。
【００３７】
【数３】
0005981848.tif 000005
【００３８】
【数４】
0005981848.tif 000006
【００３９】
【数５】
0005981848.tif 000007
【００４０】
【数６】
0005981848.tif 000008
【００４１】
【数７】
0005981848.tif 000009
【００４２】
【数８】
0005981848.tif 000010
【００４３】
【数９】
0005981848.tif 000011
【００４４】
【数１０】
0005981848.tif 000012
【００４５】
ここでｘｋＳＰＳは、空間的位置決めシステムから得られたＲＲＢＴのｘ座標であり、ｙｋＳＰＳは、空間的位置決めシステムから得られたＲＲＢＴのｙ座標であり、ｋはステップを示し、ｘＳＴＮＳＰＳ及びｙＳＴＮＳＰＳは、空間的位置決めシステムから得られたＲＳＴＮのｘ及びｙ座標（すなわちグローバル座標系内のステーション位置）を示し、Ｋは、自動ティーチングプロセスの収束の速度を決定付ける約０から約１まで定数である。この具体的な例において、単なる例示の目的で、Ｋが約０．５に設定されて初期の漸増移動が比較的短く維持され、自動ティーチングプロセスがさらに容易にグラフで示され得る（図５及び６参照）。上述のように、搬送装置基準点ＲＲＢＴ及びステーション基準点ＲＳＴＮの位置が、所定の正確性ε内で一致しない場合、ステーションＳＴ１の自動ティーチングは、例えば、以下の条件が満たされて、所望の正確性εに達するまで継続する。
【００４６】
【数１１】
0005981848.tif 000013
【００４７】
この実施例において、εは単なる例示の目的で約１μｍに設定され、以下の初期条件は自動ティーチングプロセスを開始するために使用された。
【００４８】
【数１２】
0005981848.tif 000014
【００４９】
【数１３】
0005981848.tif 000015
【００５０】
しかし、代替実施例において、正確性εは、任意の適切な値に設定され得、任意の適切な初期条件が使用され得る。
【００５１】
１つの実施例において、空間的位置決めシステム１００は、搬送装置２５０をアラインメントし、かつ搬送装置２５０がステーションの全ての座標のティーチングを可能とするのに十分な軸または自由度を有していない場合に、ステーションＳＴ１等の処理ステーションをレベルリングする。ステーションＳＴ１は、６自由度を有しているが、代替実施例において、ステーションＳＴ１は任意の適切な数の自由度を有していてもよいことに留意する。ステーションＳＴ１等の処理ステーションの６の全ての自由度のティーチングを可能としないだろう搬送装置の例は、平行な水平面内で動作する平面アーム機構を有する２、３及び４軸ロボットマニピュレータを含む。この例において、図７を参照すると、上述の自動ロボットティーチング方法が、搬送エンドエフェクタ２５３及び／またはステーションＳＴ１−ＳＴ４及びＬＬ１、ＬＬ２を共通水平基準面ＲＨＰに対してレベリングするための任意の適切なデバイス７８０−７８３によって完遂されてもよい。ステーションＳＴ１だけが図７に示されているが、ステーションＳＴ２−ＳＴ４及びＬＬ１、ＬＬ２が同様に構成されていてもよいことが理解されるべきである。
【００５２】
本明細書に記載されている空間的位置決めシステム１００は、エンドエフェクタ２５３及びステーションＳＴ１−ＳＴ４及びＬＬ１、ＬＬ２の共通水平面ＲＨＰに対するレベルチェック及び相互調整をもたらして、ステーションＳＴ１及び搬送装置２５０の基準面ＳＬＰ、ＲＬＰが所定量の正確性内にレベリングされてもよい。図７に示されている基準平面ＳＬＰ、ＲＬＰ、ＲＨＰは、本質的に例示であるに留意し、かつこれらの平面は、互いに対して任意の適切な点に配されていてもよいことに留意する。図に示されている基準平面は水平であるように示されているが、代替実施例において、平面ＳＬＰ、ＲＬＰ、ＲＨＰは、任意の適切な空間的配向を有していてもよい。この例において、単なる例示であるが、搬送装置基準平面ＲＬＰ及びステーション基準面ＳＬＰは、各々エンドエフェクタ２５３の平面及び基板支持部７８５の平面と同一である。
【００５３】
図２、図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、ステーションＳＴ１−ＳＴ４、ＬＬ１、ＬＬ２及びエンドエフェクタ２５３のレベルの判定において、エンドエフェクタ２５３に包含されているターゲット２１０Ｔ−２１０Ｖの位置が、空間的位置決めシステムから取得される（ブロック７００、図７Ａ）。標的２１０Ｔ−２１０Ｖの位置は、グローバル座標系にて取得されてもよい。コントローラ２７０は、処理装置２９０の水平基準平面ＲＨＰ等の基準面からのエンドエフェクタのレベル（高さ）ＲＬＰのズレを計算してもよい（ブロック７１０、図７Ａ）。エンドエフェクタのレベルＲＬＰと基準平面ＲＨＰとのズレが所定量または正確性内にある場合、搬送装置２５０のレベリング調整は行われない。エンドエフェクタのレベルＲＬＰと基準平面ＲＨＰとのズレが所定の量または正確性内にない場合、搬送装置２５０に対するレベリング調整が演算されて（ブロック７２０、図７Ａ）実行される（ブロック７３０、図７Ａ）。１つの実施例において、座標系変換は、例えば、コントローラ２７０によって、標的２１０Ｔ−２１０Ｖのグローバル座標が変換されて、基準平面ＲＨＰに対する搬送装置のレベリングに関する調整量が計算されることでなされてもよい。１つの実施例において、調整量は、コントローラ及び／または処理装置２９０に接続されている任意の適切なディスプレイを介してオペレータに表示されるので、オペレータは、搬送装置２５０を調整可能である。代替実施例において、レベル調整機構またはシステム７８２、７８３は、基準平面ＲＨＰに対して搬送装置のレベルを自動的に調整するために、搬送装置２５０に接続されてもよい。ブロック７００から７３０までは、エンドエフェクタ２５３と基準平面ＲＨＰとの間の所望のレベリング正確性が得られるまで繰り返されてもよい。
【００５４】
基準平面ＲＨＰに対する処理装置２９０内のステーションのレベリングは、エンドエフェクタ２５３のレベリングに関して上述された態様と実質的に同様の態様にて行われてもよい（例えば、ブロック７４０−７７０、図７Ｂ参照）。ステーションＳＴ１のレベリングが、単に例示の目的で、搬送装置２５０のレベリングの後の実行されるように図７Ａ、図７Ｂに示されているが、処理装置２９０の構成要素のレベリングが任意の適切な順序または実質的に同時に実行されてもよいことが理解されるべきであることに留意する。
【００５５】
一例として、基準水平面ＲＨＰからのステーションＳＴ１または搬送装置２５０のレベルＳＬＰ、ＲＬＰのズレの演算のためのアルゴリズムは、図８に示すように、ステーションＳＴ１またはエンドエフェクタ２５３内に包含された標的の位置から得られたベクトルを用いてもよい。以下に図８の符号について記載する。
【００５６】
【数１４】
0005981848.tif 000016
【００５７】
【数１５】
0005981848.tif 000017
【００５８】
【数１６】
0005981848.tif 000018
【００５９】
【数１７】
0005981848.tif 000019
【００６０】
【数１８】
0005981848.tif 000020
【００６１】
ここで、
【数１９】
0005981848.tif 000021
は１点からｉ点までのベクトルを示し、ｉ＝２または３であり、
【数２０】
0005981848.tif 000022
は、例えば、点１、２及び３によって定められる平面に垂直な単位ベクトルであり、
【数２１】
0005981848.tif 000023
は、ｚ方向の単位ベクトルを表し、αはベクトル
【数２２】
0005981848.tif 000024
と
【数２３】
0005981848.tif 000025
との間の角度である。角度αは、例えば、点１、２及び３によって定められる平面のｘ、ｙ平面からの角度ズレを直接的に決定してもよく、ｘ、ｙ平面は基準水平面ＲＨＰと同一であってもよい。
【００６２】
１つの実施例において、ブロック７２０及び７６０において判定される調整量は、例えば、名目上の垂直位置をマッチングさせるために、または必要とされる調整の全体量を最小化するために演算されてもよい。
【００６３】
他の実施例において、空間位置決めシステム１００は、例えば、処理装置２９０の１または複数の構成要素、または図１Ａ−１Ｃ及び２に示した処理システム内の任意の他の適切な構成要素（例えば、搬送装置、自動材料ハンドリングシステム、ロードポート、処理モジュール、基板アライナ等）の共通基準点に対するアラインメントをもたらしてもよい。共通基準点は、処理装置２９０内またはその外側に配され得る任意の適切な基準点であってもよい。この例において、共通基準点ＣＲＰは、図２のロードポートＬＬ１内にあってもよい。１つの実施例において、共通基準点ＣＲＰは、システムの他の構成要素が取り付けられている当該システムの中央コンポーネントに配されているかまたはそれと関連付けられていてもよいことに留意する。例えば、図１Ａ及び２を参照すると、中央コンポーネントは、搬送チャンバ２２（例えば、真空チャンバ）であってもよい。代替実施例において、基準点は、製造施設の任意の適切な位置に配されていてもよい。処理システム構成要素のアラインメントは、限定するわけではないが、システムの組み立ての間、または処理システムが現場にて保守点検されている際を含む任意の適正な時点で実施されてもよい。
【００６４】
例えば、図９を参照すると、図２のステーションまたは処理モジュールＳＴ１等の、システムと一体化され得る構成要素は、設置特徴及び調整特徴の初期設定を用いて、初期位置または所定位置（nominal location）に設置されてもよい（ブロック９００、図９）。所定位置及び初期設定は、限定するわけではないが、例えば処理装置のＣＡＤ図面またはレイアウトを含む任意の態様にて取得されてもよい。標的（この例においては、ステーションＳＴ１内に包含され得る標的２１０Ａ−２１０Ｃ）の位置は、空間位置決めシステムから取得される（ブロック９１０、図９）。標的２１０Ａ−２１０Ｃの位置は、グローバル座標システムにて取得されてもよい。上述のように、標的２１０Ａ−２１０Ｃは、ステーション基準点ＲＳＴＮと既知の関係にあってもよく、コントローラ２７０が、ステーションＳＴ１の設置位置とステーションＳＴ１の共通基準点ＣＲＰに対してアラインメントされた位置との間のズレを演算してもよい。ステーションＳＴ１の設置位置とアラインメントされた位置との間のズレが所定量または所定の正確性内にある場合、ステーションＳＴ１の位置補正は行われない。ステーションＳＴ１の設置位置とアラインメントされた位置との間のズレが所定量または所定の正確性内にない場合、ステーションＳＴ１に対する位置補正が行われる。１つの実施例において、座標系変換は、例えば、コントローラ２７０によってなされて、標的２１０Ａ−２１０Ｃのグローバル座標が、処理装置または製造施設の任意の他の適切な座標系に変換されてもよい（ブロック９２０、図９）。コントローラ２７０は、変換された座標（またはブロック９１０で取得された座標が、調整を演算するために使用されるものである場合には非変換座標）を用いて、例えば、ステーションＳＴ１の個別の設置特徴及び調整特徴に対する調整量を演算して、共通基準点に対してステーションをアラインメントしてもよい。１つの実施例において、座標変換は、標的の座標を調整量に直接変換するので、この変換の後には追加の演算が必要ないことに留意する。１つの実施例において、設置特徴及び調整特徴の各々の調整量は、コントローラ及び／または処理装置２９０に接続されている任意の適切なディスプレイを介してオペレータに表示されてもよいので、オペレータはステーションＳＴ１を調整可能である（ブロック９３０、図９）。代替実施例において、アラインメント調整機構またはシステムは、共通基準点ＣＲＰに対する搬送装置のアラインメントを自動的に調整するために、ステーションＳＴ１に接続されていてもよい。ブロック９１０から９３０までは、例えば、ステーションＳＴ１と共通基準点ＣＲＰとの間で所望のアラインメント正確性が取得されるまで、繰り返されてもよい。
【００６５】
理解されるように、通常の動作摩耗の故の機械的構成要素における、またはシステムの位置測定構成要素における劣化の故に、ロボットシステムの正確性及び再現性は、時間とともに悪化し得る。他の例において、正確な位置フィードバッグデバイスの取得における高いコスト、または精密な機械的構成要素の製造の困難性における高いコストの故に、あるレベルの正確性及び再現性を得るのは困難であり得る。本明細書において開示されている空間的位置決めシステム１００は、例えば、図１Ａ−１Ｃ及び図２に示されている処理装置内の搬送装置２５０または任意の他の適切な搬送装置の位置のオンザフライ補正のために構成されていてもよい。オンザフライ位置補正は、例えば、搬送装置２５０のエンドエフェクタ２５３がステーション内で位置決めされることを可能とし得る。従って、搬送される基板または他の材料は、位置フィードバックデバイスの不正確性及び搬送装置２５０の機械的構成要素の許容誤差によってもたらされ得る位置エラーに関わらず、所定の正確性にてステーションから取り上げられるかまたはそこに配置され得る。代替実施例において、空間的位置決めシステム１００は、任意の適切な製造環境内の任意の適切な装置の位置を補正してもよい。
【００６６】
例示のオンザフライ位置補正は、図２及び１０に関して以下に説明される。搬送装置２５０及びステーションＳＴ１が位置補正の説明において用いられるが、位置補正は、任意の適切な搬送装置及びステーションに適用可能であることに留意する。例えば、取り上げまたは配置動作の間の搬送装置２５０のエンドエフェクタ２５３の位置の補正において、搬送装置は、例えば、コントローラ２７０によって、エンドエフェクタ２５３を、取り上げまたは配置動作が行われるべきステーションＳＴ１に移動するように命令される（ブロック１０００、図１０）。１つの実施例において、エンドエフェクタの基準点ＲＲＢＴは、例えば、エンドエフェクタの基準点ＲＲＢＴがステーション基準点ＲＳＴＮ上に一致するように、または実質的にアラインメントされるように移動させられてもよい。ステーション基準点ＲＳＴＮは、図３Ａ及び３Ｂに関して上述したように、ロボット座標系にてティーチングされたことに留意する。代替実施例において、搬送装置基準点ＲＲＢＴは、任意の適切な位置に移動させられてもよい。
【００６７】
標的２１０Ｔ−２１０Ｖ及びエンドエフェクタ２５３の基準点ＲＲＢＴの位置は、例えば、送信機２００Ａ、２００Ｂ等の任意の適切な送信機を用いて空間座標系によって判定される（ブロック１０１０、図１０）。標的２１０Ｔ−２１０Ｖの位置は、例えば、グローバル座標系にて判定されてもよい。代替実施例において、標的２１０Ｔ−２１０Ｖ及び基準点ＲＲＢＴの位置は、任意の適切な座標系にて判定されてもよい。この実施例において、搬送装置基準点ＲＲＢＴのグローバル座標は、ステーション基準点ＲＳＴＮのグローバル座標と比較されてもよく、この２つの間の距離が演算されてもよい（ブロック１０２０、図１０）。ステーション基準点ＲＳＴＮと搬送装置基準点ＲＲＢＴとの間の演算された距離が、所定の距離（正確性値）内である場合、取り上げまたは配置動作は継続する（ブロック１０３０、図１０）。ステーション基準点ＲＳＴＮと搬送装置基準点ＲＲＢＴとの間の演算された距離が、所定の距離または正確性値内にない場合、上述のブロック１０００において生成された移動の開始点及び終点（グローバル及びロボット座標系における）が使用されて、エンドエフェクタ２５３の現在位置周辺のロボット座標系とグローバル座標系との間の変換が判定される（ブロック１０４０、図１０）。この例において、ブロック１０００における移動の開始点は、図２に示されている搬送装置２５０の収納位置であってもよく、終点は、エンドエフェクタ２５３が、例えば、ステーションＳＴ１に近接して配されている、搬送装置の展開位置であってもよい。代替実施例において、ブロック１０００における移動の開始点及び終点として、任意の適切な開始点及び終点が使用される。ブロック１０４０で得られた座標変換及び、例えば、搬送装置基準点ＲＲＢＴの現在位置に対するグローバル座標系のステーション基準点ＲＳＴＮは、ロボット座標系におけるエンドエフェクタ２５３の補正された移動を判定するために使用される（ブロック１０５０、図１０）。補正された移動は、ステーション基準点ＲＳＴＮに対するさらに正確な位置に搬送装置基準点ＲＲＢＴを配するための方向及び距離を含んでもよい。搬送装置２５０は、ステーション基準点ＲＳＴＮに向かう補正された移動を実行するように命令される（ブロック１０６０、図１０）。ブロック１０２０−１０６０は、搬送装置基準点ＲＲＢＴが、ステーション基準点ＲＳＴＮに対して所定の距離または正確性内に配されるまで繰り返されてもよい。ブロック１０２０において演算された差が、搬送装置２５０によって実行される取り上げまたは配置動作の各々に関して監視されてメモリ２７５内に記録され得ることが理解されるべきである。代替実施例において、ブロック１０２０において演算された差は、任意の適切な間隔で定期的に監視及び記録されてもよい。この記録された距離情報は、限定するわけではないが、健全状態監視、欠陥診断目的及び／または処理システムの予防保守を含む任意の適切な目的のために使用されてもよい。
【００６８】
上述したように、空間的位置決めシステム１００は、位置的制御及び／または、例えば駆動システムの整流のための位置フィードバックデバイスとして構成されてもよい。この駆動システムは、例えば、回転駆動システム、平面またはリニア駆動システム、球状駆動システム、またはこれらの組み合わせ等の任意の適切な数の自由度を有する任意の適切な駆動システム（例えば、１または多次元のアクチュエータ）を含んでもよい。駆動システムは、ベアリング駆動機構、セルフベアリング駆動機構（例えば、磁気的浮上プラットフォームまたはシャフト）または任意の他の適切な駆動機構であってもよい。
【００６９】
図１１及び１２を参照すると、例示の材料ハンドリング駆動システムが、１の実施例に従って示されている。材料ハンドリング駆動システムが図内に示されているが、実施例は、任意の適切な駆動システムの位置フィードバッグ及び整流に同様に適用可能である。
【００７０】
図１１は、例えば、プリズマチックカップリング（prismatic coupling）１１０５を介して互いに結合されている２つの磁気的浮上プラットフォーム１１１０Ａ、１１１０Ｂを含む、７自由度平面駆動システム１１００を示している。代替実施例において、平面駆動システム１１００は、任意の適切な数の自由度、及び任意の適切なカップリングによって互いに結合されている任意の適切な数のプラットフォームを有してもよい。プラットフォーム１１１０Ａ、１１１０Ｂは、巻線１１０３Ａ、１１０３Ｂと相互作用するために任意の適切な磁石１１０４を含んでもよい。適切な磁石／巻線のペアは、例えば、米国特許出願第１１／７６９，６５１号（出願日２００７年６月２７日）に記載されており、当該出願の開示内容は参照することによって本明細書に包含されている。この実施例において、固定のＳＰＳユニット１１０１Ａ−１１０１Ｃが、巻線１１０３Ａ、１１０３Ｂ内に包含されているかまたは組み込まれている。代替実施例において、固定のＳＰＳユニットは、限定するわけではないが、駆動装置ハウジングまたはフレームを含む駆動システムの任意の適切な位置に配されていてもよい。固定のＳＰＳユニット１１０１Ａ−１１０１Ｃは、図２に関して上述された送信機／送受信機２００Ａ−２００Ｆと実質的に同様であってもよい。可動なＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｃは、プラットフォーム１１１０Ａ、１１１０Ｂ内に包含されているかまたは組み込まれており、図２に関して上述されたパッシブ／アクティブ標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖと実質的に同様であってもよい。代替実施例において、可動なＳＰＳユニットは、プラットフォーム１１１０Ａ、１１１０Ｂ等の可動な駆動部材の任意の適切な位置に配されていてもよい。さらに他の代替実施例において、固定の及び可動なＳＰＳユニットは、それらの各々の巻線及びプラットフォーム内に組み込まれていなくともよい。例えば、代替実施例において、固定の及び可動なＳＰＳユニットは、巻線またはプラットフォーム内またはその表面上に取り外し可能に（または取り外し不可能に）固定されていてもよい。図１１内に３つの固定のＳＰＳユニット及び３つの可動なＳＰＳユニットが単なる例として示されているが、代替実施例において、任意の適切な数の可動な及び固定のＳＰＳユニットが駆動システム１１００内に包含されていてもよいことに留意する。さらに、図１１に示されている固定の及び可動なＳＰＳユニットは単なる例示であることに留意し、固定の及び可動なＳＰＳユニットは、駆動システム１１００内の任意の適切な位置に配されてもよいことに留意する。
【００７１】
図１２を参照すると、例示の８自由度の駆動システム１２００が１の実施例に従って示されている。この例において、駆動システム１２００は、磁石１２０４が取り付けられている２つの磁気浮上プラットフォーム１２１０Ａ、１２１０Ｂ、巻線１２０３Ａ、１２０３Ｂ、固定のＳＰＳユニット１２０１Ａ−１２０１Ｃ及び可動なＳＰＳユニット１２０２Ａ−１２０２Ｄを含んでいる。磁石１２０４、巻線１２０３Ａ、１２０３Ｂ、固定ＳＰＳユニット１２０１Ａ−１２０１Ｃ及び可動ＳＰＳユニット１２０２Ａ−１２０２Ｄは、図１１に関して説明されたものと実質的に同様である。プラットフォーム１２１０Ａ１２１０Ｂは、回転自在カップリング１２０６Ａ、１２０６Ｂ及び接続部材１２０６Ｃによって結合させられてもよく、プラットフォームは、少なくとも矢印１２２０の方向に移動し得かつ各々の回転軸Ｒ１、Ｒ２周りに回転し得る。
【００７２】
図１３を参照して、図１１の駆動システム１１００位置制御及び整流を説明する。図１２の駆動システム１２００の位置制御及び整流は、駆動システム１１００に関して説明される態様と実質的に同一の態様にて実行されてもよいことに留意する。理解されるように、空間的位置決めシステム１００を用いた任意の適切な駆動システムの位置制御及び整流は、実質的に以下の説明と同様であってもよい。位置制御及び整流のために、整流及び制御に依存するアクチュエータ要素の可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｃの位置は、図２に関して上述された態様と実質的に同様の態様にて取得される（ブロック１３００、図１３）。この例において、整流及び制御に依存するアクチュエータ要素は、プラットフォーム１１１０Ａ及び／またはプラットフォーム１１１０Ｂであってもよい。この実施例において、可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ―１１０２Ｃの位置は、例えば、制御ループの周波数にて取得する等のように周期的に取得されてもよい。代替実施例において、可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｂは、任意の適切な時間間隔で取得されてもよい。可動ＳＰＳユニットの位置は、例えば、メモリ２７５内に保存されて、例えば、制御ループの周期に対応した位置データのセットが生成されてもよい。代替実施例において、位置データのセットは、任意の適切な態様にて保存されてもよい。この実施例において、座標変換は、例えば、１または複数のデータセットに適用され、可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｃのグローバル座標が任意の適切な座標系に変換される（ブロック１３１０、図１３）。単なる例示であるが、座標変換は、アクチュエータ要素（アクチュエータの移動要素）に作用する一般的な力に関連する（またはこれと共に用いられる）一般的な座標をもたらしてもよい。代替実施例において、位置制御及び整流は、グローバル座標系にて実行されてもよい。ここにおいて、制御ループの周期の各々において座標変換が適用されているが、代替実施例において、座標変換は任意の適切な時に適用されてもよい。可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｃの変換された座標は、駆動システム１１００の整流及び制御に関する位置情報を判定するために使用されてもよい。１つの実施例において、可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｃの位置または配置は、駆動システム１１００の移動構成要素に作用する一般化された力と共に用いられる（またはこれと関連付けられた）量に変換されてもよい。代替実施例において、可動ＳＰＳユニット１１０２Ａ−１１０２Ｃの位置または配置は、駆動システム１１００を整流及び制御するのに適切な任意の量（例えば、座標）に変換されてもよい。ブロック１３１０に関して説明された位置的情報は、任意の適切な整流アルゴリズム及び位置制御ループに入力され、限定するわけではないが、駆動システム１１００を制御する電圧及び／または電流を含む動作信号が生成されてもよい（ブロック１３２０、図１３）。適切な整流アルゴリズムの例は、上述の米国特許出願第１１／７６９，６５１号、及び参照されることで全体として本明細書に包含されている米国特許出願第１１／７６９，６８８号（出願日２００７年６月２７日）に記載されている。１つの実施例において、ＳＰＳ１００は、ロボットマニピュレータ（例えば、上述の搬送装置と実質的に同様なもの）をキャリブレーションして、例えば、ＳＰＳ１００によって取得されるマニピュレータエンドエフェクタの実際の位置をエンコーダ読み取り値（エンドエフェクタを移動させるために使用されるモータから取得される）に基づいて演算されたエンドエフェクタの位置に対してマッピングして、ロボットマニピュレータのコントローラ内に当該マップを保存する。当該マップは、ロボットマニピュレータの不正確性を実質的に排除し得る。このマップは、マニピュレータへの各々の処理ステーションの位置のティーチングを実質的に排除してもよい。なぜならば、マニピュレータは、ステーション内に配されているＳＰＳ標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖを用いて取得されたステーション位置に正確に向かうように命令され得るからである。エンドエフェクタの２つの位置は、ＳＰＳ１００の測定値に対してチェックされ、ＳＰＳ１００の座標フレームに対するロボットマニピュレータの位置を反映した座標変換が特定されてもよいことに留意する。
【００７３】
他の実施例において、ＳＰＳの標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖは、例えば、処理装置１０内で取り扱われるかまたは処理される材料（例えば、半導体ウェハ）に組み込まれてもよい。この例において、ＳＰＳ１００は、処理装置１０内の材料の位置を実質的に継続的にトラッキングして、その情報を、例えば、搬送システム２３と共有してもよい。このことによって、材料が搬送装置のエンドエフェクタ上に正確に位置決めされる（例えば、円状基板の場合には中心に位置決めされる）ように、搬送システム２３の搬送装置が材料を取り上げることが可能にされてもよい。１つの例において、材料がエンドエフェクタ上の中心に位置決めされるように取り上げられることができなかったか、または、例えば、搬送中にエンドエフェクタ上で材料が滑った場合、搬送装置は、材料が配置される際に、このミスアラインメントを修正可能である。この例において、ＳＰＳ１００は、アライナ等の基板中心合わせデバイスまたは積極的な基板中心合わせシステムの必要を実質的に排除することが可能である。
【００７４】
さらに他の実施例において、本明細書に記載されているＳＰＳ１００は、コンベヤタイプのシステムの場合のように、固定ではないステーションを有する材料ハンドリングシステム等のシステムまで拡大されてもよい。この例において、移動ステーション及びロボットマニピュレータのエンドエフェクタは、本明細書に記載されている標的２１０Ａ−２１０Ｎ、２１０Ｐ−２１０Ｖと実質的に同様の標的を含んでおり、かつ／または上述のように標的はシステムに亘って移動させられる材料内に組み込まれている。ロボットマニピュレータは、ＳＰＳ１００からの情報を用いて、例えば、移動の方向及び速度を移動ステーションとマッチングさせ、ステーションから材料を取り上げ／に材料を配置してもよい。
【００７５】
本明細書に記載されている実施例は、任意のロボットシステムの要素を自動的にティーチング、アラインメント、及び／または制御するために、個別にまたはこれらを任意に組み合わせて使用されてもよい。上記説明は、実施形態の単なる例示であることが理解されるべきである。様々な代替例及び変形例が、実施例から逸脱することなく当業者によって考え出され得る。従って、本発明の実施例は、添付の特許請求の範囲内にある全ての代替例、変形例及び変更例を包含することが意図されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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