JPH0727953B2 - 物体を選択された点まで移動する装置及び方法 - Google Patents

物体を選択された点まで移動する装置及び方法

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JPH0727953B2
JPH0727953B2 JP9667288A JP9667288A JPH0727953B2 JP H0727953 B2 JPH0727953 B2 JP H0727953B2 JP 9667288 A JP9667288 A JP 9667288A JP 9667288 A JP9667288 A JP 9667288A JP H0727953 B2 JPH0727953 B2 JP H0727953B2
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connecting rod
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path
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チェン ディヴィッド
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アプライド マテリアルズ インコーポレーテッド
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Control Of Conveyors (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は物体の正確な転送を行う手段であるロボットに
よって搬送された移動物体の位置を正確に検出する装置
および方法に関し、特に、ロボットアーム上で移動する
集積回路ウエハーの位置を貯蔵エレベータに対して正確
に求める装置および方法に関する。
第１図および第２図は、複数チャンバーのウエハー製造
システムを示しているが、本詳細な説明においてより詳
細に記述される。システム10において、ウエハー15はロ
ボット30のブレード31上に載置されて外部カセットエレ
ベータ18と内部気圧調整カセットエレベータ19との間、
内部エレベータ19と一つ以上の（好ましくは複数の）処
理チャンバー12、およびチャンバー間を転送される。こ
のシステムはコンパクトであり、高い精度の許容誤差を
満たして、例えば、物体を外部エレベータ18から内部気
圧調整貯蔵カセット19に装填する。許容誤差が小さいの
と各ウエハー15を内部ロードロック貯蔵カセット19に正
確に挿入するために結果として生ずる必要性から、ウエ
ハーが外部カセットエレベータ18から取り出された後、
ロボットブレード31に対して各ウエハーの位置は正確に
決められる必要がある。この位置決定はウエハー15が移
動することにより、特に、ロボットおよびウエハーの動
きを妨害することなしに、ウエハーの位置を決めるよう
とすると繁雑になる。
発明の要約 本発明は必要な位置情報を取得してウエハー移動を実際
に利用し、ロボットの動きを止めることなしに必要とさ
れる極めて正確な位置情報を提供する。
本発明は、移動支持体上に位置し、先端および後端を有
する物体は、例えば半導体ウェハーの位置を或る選択さ
れた点に対して決め、支持体および物体を選択された点
まで移動するシステムから構成される。このシステムは
物体移動路を略横断して配列され、物体の先端および後
端の移動によって選択的にトリガーされて関連する出力
信号を発生するアレイセンサ、前記出力信号に応答して
前記選択された点に対する物体の相対位置を決める手
段、および前記物体の相対位置に対応して支持手段およ
びこの上に載置された物体を選択された点まで移動する
手段から構成されている。
本発明の好適な実施例においては、物体は主に円板状半
導体ウエハーであり、位置を決める手段は前記ウエハー
の中心を計算するのに適合する処理装置またはコンピュ
ータであり、センサアレイは３つのセンサからなる。
また、支持手段は、ウエハー用ロボット支持アーム、お
よびこのロボット支持アームに機能的に接続され、これ
を支持する二重４連結棒機構からなり、各移動手段が前
記４連結棒機構のうちの選択された駆動アームに接続さ
れ、この駆動アームを回転してロボット支持アームを移
動路に沿って伸縮させる回転シャフトから構成すること
ができる。
別の態様においては、本発明は移動支持手段上に位置さ
れ、半導体ウエハーの様な先端と後端とを有する物体の
位置を或る選択された点に対して決め、前記支持手段お
よび物体を前記選択された点まで移動する方法に関し、
移動路を略横切って配列された複数のセンサを設け、前
記移動路に沿って物体を移動して前記物体の先端および
後端が選択的に前記センサをトリガさせ、これによって
関連する出力信号を発生し、この出力信号に応じて前記
選択された点に対する物体の相対体位置を計算し、前記
算出された相対的位置に応じて前記選択された点まで前
記物体を移動することを特徴とする。
好ましくは、ウエハーの中心を計算するステップは、先
ず、移動路に略平行に決められた座標軸に沿ってウエハ
ーの中心を決め、次に第１の中心座標を用いて、第２の
座標軸に沿ってウエハーの中心を決めるステップからな
る。
（実施例） 1.ウエハー取扱いおよび処理システムの概要 第１図および第２図は、それぞれ我々のウエハー中心探
知システムを使用するのに有用な形態の集積回路処理シ
ステム10の平面図および側面図である。この複数チャン
バー処理システム10は、1986年12月19日出願された、MA
YDEN等のMULTI−CHAMBER INTEGRATED PROCESS SYSTEMと
題される米国出願第944803号に開示される。第１図およ
び第２図を参照すると、多重チャンバーシステム10は、
閉鎖した、一般に多角形状の真空気圧調整室11を有して
いる。この気圧調整室は、関連する壁13に４つの分離し
た、単一のウエハー、真空処理室12を有し、ウエハー15
を処理している。このウエハー15は当初は標準プラスチ
ックカセット16、17に含まれている。このカセットは外
部カセットエレベータ18に位置されている。このエレベ
ータ18は第５の前面チャンバー壁14に隣接して位置して
いる。
矢印20（第１図）および矢印21（第２図）によって示さ
れている様に、外部カセットエレベータ18は水平方向お
よび垂直方向に移動可能である。内部貯蔵エレベータ19
は移動路23に沿って垂直方向に移動可能である。例え
ば、コンピュータ制御、ステップモータ駆動リードスク
リュウ駆動システムはエレベータを位置して未処理ウエ
ハーを気圧調整室11内の貯蔵エレベータ19内に装填し、
内部エレベータ19からチャンバー12内に格納し、ウエハ
ーを内部エレベータまで戻すのに用いることができる。
第２図は、典型的な垂直スライド運動駆動システムを示
している。ステッパーモーター26駆動リードスクリュー
ドライブ27は外部エレベータ18を上下にスライドし、ス
テッパーモーター28駆動リードスクリュードライブ29は
内部貯蔵エレベータ19を上下にスライドする。これらモ
ーターはIBMパーソナルコンピュータの様なマイクロコ
ンピュータによって制御されるのが好ましい。
ロボット30は外部大気圧エレベータ18と内部貯蔵エレベ
ータ19との間、および内部エレベータ19と処理チャンバ
ーとの間でウエハーを転送するのに使用される。ロボッ
ト30はウエハー転送ブレード31を備えており、これは矢
印32で示される往復線型並進運動（Ｒ運動）および矢印
33で示される可逆回転運動（θ運動）のために設けられ
ている。
ロボット30は、具体的には２重４連結棒リンク機構34か
ら構成される。この２重４連結棒リンク機構34は、第１
連結棒421、第２連結棒422、第３連結棒423、第４連結
棒424から成っている。第１連結棒の一端と第２連結棒
の一端とが間隔をあけて、ブレード31に枢着されてい
る。第１連結棒421の他端と前記第２連結棒422の他端
は、連結プレート425の異なる点に枢着されている。第
３連結棒423の一端は、連結プレート425の第１連結棒42
1の枢着点と同一箇所に枢着されている。第３連結棒の
他端は第１の回転シャフト43（第２図）に接続されてい
る。第４連結棒424の一端は連結プレート425の第２連結
棒422の枢着点と同一箇所に枢着されており、第４連結
棒424の他端は２重４連結棒リンク機構34を搭載するプ
ラットフォーム38に枢着されている。第１の回転シャフ
ト43が回転すると、２重４連結棒リンク機構34が通路32
に沿ってブレード31が伸縮される（Ｒ運動が達成され
る）。第１の回転シャフト43と同軸に配置される第２の
回転シャフト44はプラットフォーム38を支持し、これを
回転して可逆θ運動を路33に沿ってブレード31に伝え
る。コンピュータ25によって制御され、モータ51によっ
て駆動されるケーブルおよびドラム駆動システム52はθ
シャフト44を回転するが、モータ53によって駆動される
ケーブルおよびドラム駆動54はＲシャフト43を回転す
る。全く明らかな如く、Ｒとθ運動の選択された組み合
わせは、ブレード31をカセット18内に伸ばしてそこでの
間でウエハーの出し入れを行い、ブレードを内部カセッ
トエレベータ19内に伸ばしてそことの間でウエハーを出
し入れを行い、旋回配向およびブレードを選択された一
つのチャンバー或いは複数のチャンバー内に伸ばして各
チャンバー内に仮装的に描かれた単一ウエハー水平支持
位置との間でウエハーの出し入れを行うことを可能にす
る。
ウエハー15が外部エレベータ18から内部貯蔵エレベータ
19上に搬送された後、気圧調整室スリットバルブ46が入
口スリット47を閉じ、単一あるいは複数ステップの処理
が真空を破ることなしにチャンバー12内ウエハーに対し
て行うことができる。更に別のウエハーを、別のウエハ
ーがチャンバー12内で処理されている際に、エレベータ
19内に搬入することができ、気圧調整室11はチャンバー
12に搬入搬出が行われている間に真空に戻される。
スリットバルブ46は第２図の矢印50によって示される様
にスリット47の各々に旋回可能に設けられており、関連
するスリットを閉じて関連するチャンバーを遮断し、ま
たスリットを開放してウエハーの転送を可能にする。本
発明の好適な実施例においては、スリットバルブは、コ
ンピュータ25の制御によるエアーシリンダ作動カムシス
テムによって開閉される。このスリットシステムはVACU
UM CHAMBER SLIT VALVEと題され、Masato Toshimaが発
明出願人であり、1987年４月20日出願の米国特許出願
（Ａ−45348/PAD）に開示されている。
2.高精度ウエハー処理に関する基本的要求 第１図および第２図に示される多様コンパクトシステム
は、上述された様に、極めて高精度なウエハー処理位置
決めに対する要求を有している。ロボット転送ブレード
31の端部には真空オリフィス48−48（第１図）が設けら
れている。この真空オリフィスはブレード31が真空ピッ
クアップして使用され、カセット18からウエハー15取り
出して内部貯蔵エレベータ内に入れたり、逆に内部貯蔵
エレベータからウエハーを取り出してカセット18に入れ
ることを可能にする。好ましくは、ブレード31内のポケ
ット49は、内部エレベータ19とチャンバー12との間およ
びチャンバー間でのウエハー転送が行われる間、ウエハ
ーをホールドする。しかしながら、個々のウエハー15−
15は各カセット16および17内の同じ位置に正確に位置せ
ずブレード31上に等しく位置しない。従って、ウエハー
15はカセット16または17から引き出された後、ブレード
31上のウエハー15の正確な位置が制御コンピュータ25に
与えられねばならない。このことが行われた場合のみ、
コンピュータ25は各ウエハー15の種々の位置に適合し、
ウエハーを貯蔵エレベータ19内の厳密に正しい位置に設
置することができる。
3.光学ウエハー操作システム 第１図、第２図、特に第３図を参照すると、光学検知シ
ステム60はウエハー位置データ（ウエハー中心座標）を
与え、ロボット30がウエハー15を内部貯蔵カセット19内
に正確に位置せしめることを可能とする。このシステム
60は気圧調整フロント入口スリット47の下ロボットブレ
ード31の通路32に直角な線に沿ってマウントさた３つの
光学センサ61−63およびフロント入口スリット47上に位
置し、関連するセンサと一致して並んで配置された３つ
の光学エミッタ64−66からなり、関連するエミッターか
らの光ビーム67−69をセンサが受ける。典型的には各光
学対は従来の赤外発光素子およびセンサから構成され
る。
更に第３図を参照すると、センサ61−63からの出力は関
連するアナログ−デジタル変換器71−73によってデジタ
ル0/1信号に変換する。これらの信号は入力信号として
システムコンピュータ25に与えらる。このコンピュータ
はウエハーが気圧調整室11に入った時にウエハー15の中
心座標を計算し、Ｒおよびθ駆動モータの動作を他の駆
動モータとともに制御し、適当な通常な位置フィードバ
ックセンサ等を介して所望されるロボット30の高精度位
置決め操作を可能とする。即ち、内部カセットエレベー
タ19においてウエハー15の位置決めを行う。検知および
モータ制御回路の細かな点は慣用技術であり、この分野
の通常の技術者が特定のシステムに応じて容易に構成で
きるものである。従って、この様な詳細なことはここで
は詳細に議論されない。
4.座標系およびウエハーデータ点の定義 第５図に示される様に、X,Y座標システムは光学センサ
およびロボットの通路32によって決められると都合がよ
い。X,Y座標システムの原点（0,0）は中央センサ62の位
置によって決められている。Ｘ軸はロボットアーム／ブ
レード31の通路である。Ｙ軸は３つのセンサの中心線で
ある。モータステップとブレード位置との間の非線型な
関係のために、好ましくはルックアップテーブルがコン
ピュータメモリー内に設けられており、各ステップに関
係するステップのＸ座標が与えられる。
第４図、第５図および第６図において、７個の座標点が
ウエハーの中心座標、即ちロボットブレード基準位置お
よび６つのウエハー位置を計算するのに使用されてい
る。これら７つの位置はブレード31がＸ軸に平行にして
外部エレベータ18から引き出された時に決められる。従
って、ブレード31およびウエハー15が光ビーム67−69を
横切って動き、センサ61−63を順次阻止する。これら７
個の座標位置は第４図および第６図にX1からX7によって
任意に示されている。
第３図から第６図を参照する。第１の座標X1はウエハー
スロット74（第５図）の先端によって決められる。即
ち、センサ62はブロックされず、得られる「０」信号は
コンピュータ25に与えられる。この時スロット74の先端
はセンサ位置を横切っている。気圧調整室11方向へＸ軸
に沿ってブレード31を連続的に移動すると、センサ62、
61および63は順次移動するウエハー31の先端によってブ
ロックされる。従って、コンピュータ25への関連する入
力信号は「０」から「１」へと変化して、モータの関連
する伸長位置を与え、位置X2，X3およびX4としてコンピ
ュータメモリに記憶される。逆に、ウエハー15がセンサ
位置の横断を終了すると、センサ61、62および63は順次
ブロックが解除され、入力信号が「１」から「０」へと
変化した結果に関連するモータ伸長位置が位置X5，X6お
よびX7としてコンピュータメモリに記憶される。
このシークエンスは記述された通りでない場合もあるし
またその必要もないことに注意すべきである。即ち、例
えば、X4はＸ方向に沿ってX3よりもX1により近く位置す
る場合があり（例えば、ウエハーフラットはX3に位置し
たり、或いは単純にブレード31上のウエハー位置が違っ
たりするために。）、このためX4はX3に先立って検出さ
れる場合がある。同様にして、X7はX5よりもよりX1に近
くなる場合がある（ウエハーの向きのため或いはウエハ
ーフラットが位置X7に一致して位置X7を決めるからであ
る）。
関連するステッパーモータステップによって表される位
置X1−X7はコンピュータ25によってモータ伸長ステップ
数からＸ座標に変換される。
モータ伸長位置X1−X7を求め、この位置をＸ座標に変換
する予備行程の後、６個のウエハーＸ座標X2からX7は以
下に記述されるアルゴリズムにより記述され、ウエハー
の中心座標が決められ、結果が確認される。ロボットア
ームブレードに関連するX1座標は座標系の原点（Ｘおよ
びＹ軸の交点）を設定する目的のために使用される。
センサ間の距離は原則的に一つのウエハーが二つのセン
サをトリガすることのないように選択されることに注意
すべきである。従って、システム10において処理された
ウエハーのサイズが変化された場合は、一つの平板が二
つのセンサをトリガーしないように大きなウエハーに適
合する様にセンサ位置がさらに引き離されることが必要
となる場合もある。また、ウエハーサイズが減少した場
合は、センサをより近づけ、より小さなウエハーによっ
ても全てのセンサが活動するようにすることが必要にな
る場合がある。
5.移動ブレード座標を用いたウエハー中心の決定 以下の議論はブレード31上のウエハー15の中心位置の計
算に関し、現在好適な手法でありかつ置き換え可能であ
る。計算の容易性および精度は初歩的なものであるが、
ここでの要求に反するものではない。基本的に、ウエハ
ー中心のＸ座標（Xc）は近似により決められ、対応する
Ｙ中心座標（Yc）を計算するのに使用される。
（ａ）Ｘ座標の決定 第６図を参照する。X3とX5，X2とX6およびX5とX7の各デ
ータ対によって決められる個々の中間点M1，M2およびM3
はウエハー15の中心点のＸ座標を近似するのに使用され
る。従って、中心点は以下の式により近似される。
M1＝（X3＋X5）/2 （１） M2＝（X2＋X6）/2 （２） M3＝（X4＋X7）/2 （３） しかしながら、これらの個々の中間点は典型的には僅か
な量だけ変化しすることが経験的に見い出された。Ｘ中
間座標はＹ座標を計算するのに使用されるが、Ｘ座標は
可能な限り正確であり計算されたＹ座標のエラーを減少
することができる程正確でなければならない。好ましく
は、従って、中間点は３個全ての中間点の平均として計
算される。
M1,2,3＝（M1＋M2＋M3）/3 （４） ＝（X2＋M3＋X4＋X5 ＋X6＋X7）/6 ６つのデータ点X2−X6の一つがウエハーフラットに一致
すると、関連する一つのデータ点或いは関連する二つの
データ点はＸの中間座標の計算には使用されない。しか
しながら、残りの４つあるいは５つのデータ点はXcに関
する充分正確な近似を与える。例えば、第７図は中間の
追跡データ点X6がウエハーフラット76と（定義されるよ
うに）一致する場合の状況が示されている。コンピュー
タが、どのデータ点がフラットによってトリガーされた
かを決めることが出来ない場合は、どちらも却下され
る。従って、この場合、M2に関連するX2およびX6は使用
されない。その代わり、M1およびM3に関連する４つのデ
ータ点が用いられ、Ｘ中間座標が計算される。
M1,3＝（M1＋M3）/2 （５） ＝（X3＋X4＋X5＋X7）/4 また、二つのデータ点が区別できる場合、良い方の点が
用いられる。従って、本実施例において、先端データ点
X2が計算に含まれ、５つのデータ点の平均が与えられ
る。
M1,3＝（X2＋X3＋X4＋X5＋X7）/5 （６） （ｂ）ＲからのＹ中心座標の決定 次に、高速で、正確コンピュータプログラムを用いて、
ウエハーの中間点のＹ座標を計算するの好ましい。速度
と精度の両方の要求を満たすYcを計算するには複数の方
法がある。
一つの方法においては、ウエハー15の半径Ｒを計算し、
計算されたＲを用いてYcを計算する。
Ｒを先ず決める一つの方法は、中央のセンサー62の二つ
のトリガー点X2およびX6の平均を単に計算する。
Ｒ＝M2＝（X2＋X6）/2 （７） 第７図を参照すると、式（６）は、76の様なフラットが
ウエハー15の左または右端に位置する場合は使用できる
が、ウエハーフラットは二つの中間トリガー点X2および
X6の何れかに一致する場合は使用出来ない。この方法は
極めて単純であり、高速であるが、ＲおよびYcを決める
のに望まれるよりは不正確である。
まずＲを決める第２の方法は、より理論的に正確なＲ値
を与えるが、幾分複雑になり且つ計算時間が増大する。
しかしながら、この増大した複雑性は今日利用可能な高
速処理装置およびコンピュータにとっては特に問題にな
るものではない。第８図を参照すると、この別のＲの解
法は長さＲの斜辺とｙ軸に一致する底辺とを有する直角
三角形の幾何学的構造に基づいいる。この解法は、ウエ
ハーフラット76が中心のトリガー点の一つに一致する場
合は適用可能であり、フラットが別のトリガー点に一致
する場合は適用できない。ピタゴラスの定理を第８図に
示される直角三角形に適用すると、 R2＝（Yc−Y1）2＋（X2−X5）2/4 R2＝（Yc−Y3）2＋（X4−X7）2/4 が与えられ、 第（８）式および第（９）式を同時に解くと、 R2＝（（（Y1−Y3）2＋（D1 2＋D3 2/2）−D12D3 2/4）/4
（Y1−Y3）2 （10） ここで、D1＝X2−X5 およびD3＝X4−X7 解法式（10）は浮動少数点を用いる限り、浮動少数点か
ら整数に変換した場合に生じる打ち切り誤差を除いて近
似を含まない。
Ｙ座標におけるウエハーの中点Ycは次に上記解法の一
つ、好ましくは式（10）から得られたＲの値を式（８）
または（９）に導入することにより得られる。
また、第９図および第10図を参照すると、ウエハーフラ
ットがM3（第９図）に関連する右側のトリガー点の一つ
またはM1（第10図）に関連する左側のトリガー点の一つ
と一致する時に、式（７）および（８）をＲを計算する
のに使用できる。
（ｃ）Ｙ座標の中間点Ycの直接計算法 現段階でYcを計算するのに好適な解法は、第８図から第
10図に示される幾何学的関係に同様に基づいてはいる
が、Ycに対して関連するピタゴラスの式を解くことによ
ってＲの中間の計算を省くことができる。また、３つ式
の組は、左、中央または右のセンサーがフラットを検出
したか否かに依存して導かれる（フラットが検出されな
い場合、３つの式の組の内のいずれかがYcを見出すのに
使用される）。各場合において、二つの式がYcに対して
同時に解かれる。
（１）中央センサーによって検出されたウエハーフラッ
ト ウエハーフラットが中央センサー62によって検出された
場合、そのセンサーに関連するデータトリガー点は廃棄
され、Ycは（８）式から（９）式を引くことにより簡単
に計算される。
（２）右側センサーによって検出されたウエハーフラッ
ト 第９図を参照する。右側センサー63がフラット上でトリ
ガーされると、M3に対する二つのデータ点は廃棄され、
M1およびM2に関連する左および中央データ点が各々以下
の式を導出するのに使用される。
R2＝（D1/2）2＋（Y1−Yc）2 （12） R2＝（D1/2）2＋（Yc）2 （13） ここでD1＝X2−X5 D2＝X3−X6 これら二つの式を同時に解くと、 （３）左センサーによって検出されたウエハーフラット 第10図を参照する。ウエハーフラットは左センサー61に
よって検出される時、中央および右センサーM2およびM3
に関連するデータ点はぞれぞれ以下の二つの式を与え
る。
R2＝（D3/2）2＋（Y3−Yc）2 （15） R2＝（D3/2）2＋（Yc）2 （16） これらの二つの式を同時に解くと、 上述した様に、フラットが検出されない場合は、上記３
つの解法の内何れかを使用してYcを直接求めることがで
きる。
この直接法は、半径Ｒの中間の計算を省略でき、結果と
してこの半径の計算に関連する誤差を除去できるので好
ましい。
6.最小二乗近似との比較 Xcを決める、即ちYcをXcから直接計算するための上記解
法の速度および精度は、最小二乗近似のような他の厳密
な近似法と比較することにより多分最も良く証明され
る。第11図を参照する。ウエハーの中心は（Xc，Yc）で
ある。６つの検出された点あるいは位置X1（ｉ＝２−
７）の各々に対して、（Xi，Yi）から中心までの関連す
る距離Diは、 Di＝（（Xi−Xc）2＋（Yi−Yc））1/2 （18） 真の半径Ｒを考えると、DiとＲとの間の誤差は、 Ei＝Di−Ｒ （19） 最小二乗法を用いると、式（18）は、 SUM Ei 2＝SUM（Di−Ｒ）2 により解くことができる。
SUMは加算記号を表しており、ｉ＝2,…,7である。
Xc，YcおよびＲに対して偏微分を行ない、この偏導関数
を零に等しいとすると、３つの非線型式を得る。各式は
平方根の表現を含んでいるので、直接的な解法は無い。
しかしながら、数値的逐次法が平方根を見出すのに使用
することができる。
驚くべきことに、（Xc，Yc）を計算するのに好ましい上
述の方法は極めて正確な答え与え、最小二乗法あるいは
他の時間を消費し且つ又反復繰り返しの技法を使用する
必要は無いと言う結果をもたらす。
7.座標軸の回転 上記の計算法は、センサーを結ぶ線、即ちＹ軸に直角な
直線上をロボットアーム31が動くときに適用される。ロ
ボットアーム31がセンサー軸に直角に動かず、角度θで
動く場合は、第12図の非直交座標系が適用される。この
状態でウエハーの中心を計算するには数多くの方法があ
るが、便利な簡単な方法は、座標軸が依然直交であり、
両方の軸をθだけ回転し、結果としてＹ軸が第13図に示
されるように、中央のセンサー軌跡と一致すると考える
ことである。
この回転の後、各点の座標が変換される。第４図を参照
する。この回転は、旧の座標系における点の座標が知ら
れている場合の標準的な回転とは少し異なっている。こ
こで、「旧Ｘ」および「旧Ｙ」のラベルで示されるよう
に、各点の既知の値はその点の座標とは異なる。従っ
て、先ず、Yo＝旧Ｙとし、Yn＝新Ｙとし、Xo＝旧Ｘと
し、Xn＝新Ｘとする。
新たな表示から、 Xn＝Xo＋Yosinθ （21） Yn＝Yocosθ （22） または θは零である場合、回転は無い。
θは実際には極めて小さいので、これを簡単化すること
ができる。
計算を逆にすると、 微小角度の近似で、 8.原形プログラム 上記方法に対するソフトウエア実行するのに容易なよう
に書かれた。このプログラムリストおよびXcをうまく計
算するために開発されXcからYcを直接計算するこの原形
プログラムのソースコードは対応米国特許第4819167号
のAPPENDIX 1に記載されている。このプログラムは具体
的な原形を示し、一つの例として挙げられている。当業
者は同じ計算機および他の計算機に対する別のプログラ
ムをシステムおよび方法に関する上述の記載に基づいて
容易に開発できるであろう。次の項はこの原形プログラ
ムを使用した際に遭遇した実際の問題およびこの問題を
解決する手段を議論する。
9.サンプルデータおよび解析 入力データは種々の形態で入っている。表１に示される
ように、多くの状況において、データは７つのデータ対
としてコンピュータ25に入力する。上述したように、信
号はセンサーの電流状態を表している。各ビットは一つ
のセンサーを表している。ビットが１である場合、対応
するセンターはウエハーによって遮断されており、０の
場合は遮断されていない。ビットが０から１に変化する
と、ウエハーの先端が検出されている。ウエハーが遮断
されなくなる（１から０に信号が変化する）までビット
は１に留まる。中央センサー62は最も良い距離に渡って
遮断される。表１において、信号の左側の数はセンサー
がトリガーされた各状態で動いたモータのステップ数で
ある。この数は減少する。何故なら、ロボットがウエハ
ーを搬入する時、アーム31は引き込まれ、その結果伸長
量が実質的に減少するからである。表１の７つのデータ
対のうちで、最初のデータはウエハー上でなく、ロボッ
トアームのブレード上でトリガーされる。この点は２座
標空間座標系の原点であることは上述の通りであるが、
残りのデータがウエハーの中心を計算するのに使用され
る。これらの信号により、コンピュータ25は同じセンサ
ーによってトリガーされたデータを識別できる。このこ
とは信号の下のビット列から容易に分かる。ビットは０
から１および１から０に変化し、中心検知アルゴリズム
に適用するのに必要な情報が記録される。
６個あるいは７個の入力が典型的な入力数である。二つ
のセンサーがウエハー上で同時にトリガーされることが
極めて希ではあるが、起こり得ないことではない。表２
はこの希な状態を表示している。ここでは、二つの両側
センサーが同時に遮断されていない。これは入力データ
が良好な組であることを示しているので、コンピュータ
はこれを拒むことはできない。このデータを取り扱うの
に種々の方法がある。より複雑なアルゴリズム或いは計
算ルーチンを作り、異なった長さの入力を処理したり、
入力チェック段でデータを調整してデータの長さに関係
しないようにすることができる。簡単のために、ウエハ
ーの先端のトリガーを用いて、対称パターンが作り出さ
れる。同時にトリガーされる二つのセンサーのデータが
複製される。このことが可能であるのは、これら信号が
計算に含まれず、データを識別することを補助するだけ
であるからである。表３は表２を調整した結果である。
計算結果は表１のデータと等しく良好である。
表４は、二つの両側センサーが先端および後端で同時に
トリガーされる場合のデータを示している。理論的に
は、センサーが正確に配列され間隔を開けられている場
合に生じうる。これを取り扱うためには、二つのセンサ
ーが同時にトリガーされた時にデータ単に複製し、一つ
信号を加えればよい。表５は表４を改良して得られた結
果である。この段階における入力を改良することの別の
利点は、このデータの組が、改良されない入力データと
同様に正確にチェックできることである。
テスト処理期間、入力データはある別の形態を表示して
いる。例えば、表６のデータを見ると、通常は起こり得
ない機械的な問題が生じている。しかしながら、このこ
とが生じた場合、ソフトウエアーはこの問題を識別で
き、入力から有効なデータが抽出される様に補償できる
べきである。この認識および補償は以下の様にして行わ
れる。二つの連続する信号が数回繰り返されると、後に
続くデータが繰り返されるデータと共に除去されて有効
なデータが回復される。表７は表６を回復した場合であ
る。
10.二つのフラットを有するウエハー 以下の手法は大きいフラットと小さなフラットの二つの
フラットを有するウエハーの中心を与える。
1.小さなフラットは無視され、大きなフラットを除いた
端部の全ての位置を使用して中心および半径が計算され
る。大きなフラットはCFI.C（対応米国特許第4819167号
のAPPENDIX 1）のフラット検出器を使用して見出され
る。
2.半径およびその平均値が計算された後、平均値と、中
心からの各点までの距離との間での最大の差が計算され
る。平均値との間で最大の違いを有する点は小さなフラ
ット上に位置する。４つの点全てが良い点であるので、
平均値はこれら良い点の方向で荷重される。
3.4つの残りの識別された良い点を円に対する上記標準
の式に代入し、同時にこの系の式を解いて中心を求め
る。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図はそれぞれ本発明のウエハー中心検
出システムが組み込まれる一体化された回路処理システ
ムの平面図および断面図である。 第３図は本発明の光学的ウエハー検出、ウエハー中心決
定、モータ制御システムの実施例の斜視図、 第４図は蓄積エレベータのような選択された位置に対す
るウエハーの位置、ロボットブレード上の７つのトリガ
ー点およびブレードおよびウエハーの動きの軸に沿った
トリガー点に対応する位置を決めるために使用される７
つの座標位置を示す説明図、 第５図は中心検出計算において使用される座標系および
ロボットブレード、ウエハーおよびセンサーアレイに対
する座標システムの関係を示す平面図。 第６図はセンサーアレイおよび座標系に対する７つのト
リガー点の関係を示す平面図、 第７図は後端にフラットな端部を有し、中心のセンサー
一致するウエハーの平面図、 第８図、第９図および第10図はそれぞれウエハーフラッ
トが左、右あるいは中央センサーに一致する場合のウエ
ハー中心点を決めるのに使用される幾何学的関係を示す
図、 第11図は最小二乗近似を適用するために使用される幾何
学的関係を示す図、 第12図はロボットアームがセンサー軸に対して各θ動い
た場合に使用される非直交座標系を示す図、 第13図および第14図はそれぞれ座標軸回転およびトリガ
ー点の得られる座標の定義を示す図。 10……集積回路処理システム12……処理チャンバー、15
……ウエハー、16、17……標準プラスチックカセット、
18……外部カセットエレベータ、19……内部気圧調整室
カセットエレベータ、23……移動路、30……ロボット、
31……ロボットブレード、34……２重４棒連結棒リンク
機構、47……入口スリット、48……オリフィス、60……
光学検知システム、61−63……光学センサ、64−66……
光エミッタ、67−69……光ビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｆ (56)参考文献 特開 昭59−202646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−133806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−278149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−85807（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】選択された移動路上に沿って移動可能な支
    持体上に設置された先端及び後端を有する物体の位置を
    或る選択された点に対して検出し、前記支持体及び物体
    を前記選択された点まで移動する装置であり、 この装置が、 出力信号を与える複数のセンサーからなり、これらセン
    サーが前記物体の移動路を幅方向に横切る軸に沿って取
    り付けられており、前記センサーが前記移動する物体の
    先端および後端によってトリガーされてこのセンサート
    リガー点に関係する前記物体の位置を表す出力信号を供
    給するセンサーアレイ、 前記出力信号に応答して前記選択された点に対する物体
    の相対位置を計算する手段、および 前記物体の計算された相対位置に応答して前記支持体お
    よびこの支持体上に位置する前記物体を前記選択された
    点まで移動する手段から構成される装置。
  2. 【請求項２】前記物体が略円状の半導体ウェハーであ
    り、前記計算する手段が前記ウェハーアレイが３つのセ
    ンサーからなり６つのウェハー位置を与えるさとを特徴
    とする請求項（１）記載の装置。
  3. 【請求項３】前記物体が略円状のウェハーであり、前記
    計算する手段が前記ウェハーの中心を計算し、前記セン
    サーアレイが３つのセンサーからなり、前記移動可能な
    支持体が水平方向にウェハーを支持し且つ前記選択され
    た点から既知の距離離れた選択された場所にスロットを
    有しているロボットアームから構成され、前記スロット
    が前記センサーの一つに一致して前記センサーをトリガ
    ーしてスロット位置を与えることを特徴とする請求項
    （１）記載の装置。
  4. 【請求項４】前記物体は略円状半導体ウェハーであり、
    前記計算する手段は前記ウェハーの中心を計算し、前記
    センサーアレイは３つのセンサーからなり、 前記移動可能な支持体は、（１）水平方向にウェハーを
    支持し且つ前記選択された点から所定の距離離れた選択
    された場所にスロットを有しており、前記スロットの移
    動路を前記センサーの一つに一致して前記センサーをト
    リガーしてスロット位置を与えるロボットアームおよび
    （２）第１、第２、第３及び第４連結棒から成る２重４
    連結棒リンク機構であって、第１連結棒の一端と第２連
    結棒の一端とが間隔をあけて、前記ブレードに枢着され
    ており、前記第２連結棒の他端と前記第２連結棒の他端
    とが、連結プレートの異なる点に枢着されており、第３
    連結棒の一端が、前記連結プレートの前記第１連結棒の
    枢着点と同一箇所に枢着されており、前記第４連結棒の
    一端が前記連結プレートの前記第２連結棒の枢着点と同
    一箇所に枢着されており、前記第４連結棒の他端が前記
    ２重４連結棒リンク機構を搭載するプラットフォームに
    枢着された２重４連結棒リンク機構からなり、 前記応答して移動する手段が、前記２重４連結棒リンク
    機構の前記第３連結棒の他端に接続された第１の回転シ
    ャフトであって、この第１の回転シャフトの回転にとも
    なって前記第３連結棒を旋回して前記ロボットアームを
    前記移動路に沿って伸縮する第１の回転シャフト、およ
    び前記位置の情報に応答して前記回転シャフトを回転す
    る手段から構成されることを特徴とする請求項（１）記
    載の装置。
  5. 【請求項５】前記応答して移動する手段が、前記プラッ
    トホォームに接続して、このプラットフォームを前記リ
    ンク機構と共に回転する第２の回転シャフト及びこの第
    ２の回転シャフトを回転するための手段を更に有するこ
    とを特徴とする請求項（４）記載の装置。
  6. 【請求項６】移動可能な支持体上に支持された先端及び
    後端を有する物体の位置を或る選択された点に対して検
    出し、前記選択された点まで前記物体及び支持体を予め
    選択された通路に沿って移動するための方法が、 前記物体の移動路の幅方向を横切る軸に沿って配列され
    たセンサアレイを与え、 前記先端及び後端が前記センサーをトリガーする様に前
    記移動路に沿って前記物体を移動して、前記移動路に沿
    ってセンサーのトリガー点に関係する前記物体の位置を
    表す関連する出力信号を発生し、 これら出力信号に応答して、選択された点に対する前記
    物体の相対的位置を計算し、 前記相対的の位置の計算結果に応答して、前記物体を前
    記選択された点で停止することからなる方法。
  7. 【請求項７】前記物体が略円状の半導体ハェハーであ
    り、スロットを、前記選択された点から所定の距離離れ
    た選択された位置の前記支持体上に設け、前記スロット
    が前記センサーの一つに一致して前記センサーをトリガ
    ーしてスロット位置を与えることを特徴とする請求項
    （６）記載の方法。
  8. 【請求項８】前記物体が略円状の半導体ハェハーであ
    り、前記ウェハーの中心を計算するステップが、先ず、
    前記移動路に略平行な第１の座標軸に沿ったウェハーの
    第１の中心座標を決め、次に、この第１の中心座標を用
    いて、前記第１の座標軸に略直角な第２の座標軸に沿っ
    たウェハーの中心を決めることからなることを特徴とす
    る請求項（７）記載の方法。
  9. 【請求項９】移動可能な支持体上に位置する先端および
    後端を有する半導体ウェハーの位置を或る選択された点
    に対して決め、前記支持体および半導体ウェハーを予め
    選択された通路に沿って前記選択された点まで移動する
    方法が、 前記半導体ウェハーの移動路の略幅方向に沿って横切る
    軸に沿って配置された３つのセンサーを与え、 前記選択された点から所定の距離離れた選択された位置
    で前記支持体にスロットを設け、前記スロットが前記セ
    ンサーの一つに一致して前記センサーをトリガーしてス
    ロット位置を与え、 前記先端および後端が前記センサーをトリガーする様に
    前記予め選択された通路に沿って前記ウェハーを移動し
    て、前記スロット位置および前記選択された点に対する
    前記移動路に沿った前記センサーのトリガー位置に関連
    する前記ウェハー位置を表す関連する出力信号を発生
    し、 前記出力信号に応答して、前記選択された点に対する前
    記半導体ウェハーの中心位置を計算するステップを含む
    方法。
  10. 【請求項１０】前記ウェハーの中心位置を計算するステ
    ップが、先ず、前記移動路に略平行な第１の座標軸に沿
    ってウェハーの第１の中心座標位置を決め、次に、この
    第１の中心座標を用いて前記第１の座標軸に略直角な第
    ２の座標軸に沿って前記ウェハーの中心位置を決めるこ
    とからなる請求項（９）記載の方法。
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