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KR20080033358A - 자동 정렬 기능을 갖는 기판 이송 장치 - Google Patents

자동 정렬 기능을 갖는 기판 이송 장치 Download PDF

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KR20080033358A
KR20080033358A KR1020087002998A KR20087002998A KR20080033358A KR 20080033358 A KR20080033358 A KR 20080033358A KR 1020087002998 A KR1020087002998 A KR 1020087002998A KR 20087002998 A KR20087002998 A KR 20087002998A KR 20080033358 A KR20080033358 A KR 20080033358A
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frame
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마틴 호섹
스튜어트 비일
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브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
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Abstract

기판 처리 장치는 기판 이송 장치를 구비한다. 상기 이송 장치는 상기 처리 장치의 정렬을 자동화하는데 이용된다. 한 측면에서, 상기 이송 장치 상의 통과 비임 센서는 상기 처리 장치의 부분들 수평을 맞추는데 이용된다. 또 다른 측면에서, 상기 이송 장치 상에 통과 비임 센서는 평면 내에서 기판 스테이션들의 위치들과 각도 방위를 결정하는데 이용된다. 또 다른 측면에서, 상기 이송 장치는 상기 정렬기 상에 상기 기판을 반복적으로 배치하고, 위치 데이터를 기록하고, 코스트 함수를 세우고, 수치 기술을 이용한 상기 코스트 함수를 최소화함으로써 상기 정렬기의 위치를 결정함으로써 기판 정렬기의 정확한 위치를 티치한다.

Description

자동 정렬 기능을 갖는 기판 이송 장치{Substrate transport apparatus with automated alignment}
본 출원 2005년 7월 11일에 제출된 미국 임시 출원(U.S. Provisional Patent Application) 제60/398,223호를 기초로 우선권을 주장하며 본원에 참고적으로 완전히 편입된다.
예시적인 실시예들은 기판 이송 장치에 관한 것을 개시하며, 보다 상세하게는 기판 처리 장치의 자동 정렬용 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이, 및 유사한 물품들의 제조는 일반적으로 기판 처리 장치(substrate processing apparatus)에서 기판 위치들 또는 스테이션들(stations) 사이에 기판을 이송하는 것을 포함한다. 전자 제어 시스템들에 의해 운용되는 이송 장치는 상기 목적을 위해 일반적으로 이용된다. 처리 장치는 제조 동안에 기판들이 순환하는 여러 장치들을 포함한다. 각각의 장치는 하나 또는 그 이상의 결합된 기판 스테이션들(substrate stations)을 가질 수 있다. 상기 스테이션들은, 예를 들면, 이송장치가 상기 장치로부터 기판들을 배치하고 옮기는 위치들일 수 있다. 제조 시설들(fabrication facilities)의 원가를 최소화하고 기판 처리량(throughput)을 최대화하려는 목적 때문에, 장비는 종종 빈틈없이 배치된다. 그러므로 이송 장치는 장애물들(obstructions)을 피하기 위해 좁은 경로를 통해 기판들을 이동시킨다. 또한, 기판들 상에 형성된 미세구조들의 크기를 줄이기 위해서는 소정의 위치에 매우 정확하게 기판들을 배치하는 것이 요구된다. 그러므로, 상기 기판들은 정밀하고 정확하게 결정되는 궤적을 따라 움직이게 된다. 따라서, 이송 제어 시스템은 시스템 배열(geometry)의 정확한 표현 방식(representation)을 이용하여 작동하는 것이 바람직하다. 기판 스테이션 좌표들은 상기 시스템의 최초 설치 상태(setup)에 따라 상기 제어 시스템에 교시되며(taught) 구성요소(component)의 재배치와 같은 시스템 배열을 바꿀 수 있는 다음의 사항들에 따라 재교시(re-taught)된다.
티칭하는(teaching) 종래의 방법은 상기 이송 장치를 기동시키고(maneuver) 상기 장치를 각각의 스테이션에 가시적으로 정렬하는 것이다. 상기 수동 방법은 상기 정렬기에 주관적인 면(subjectivity)을 도입한다. 숙련된 기술자들이 요구되며, 두 명의 기술자들도 동일한 방식으로 정확하게 상기 시스템을 정렬할 수 없을 것이다. 상기 수동 방법은 시간이 많이 소요되며 값비싼 장비가 정지해 있는 원인이 된다. 그러므로 정확성과 반복성(repeatability)을 향상시키고 요구되는 정지 시간(down-time)을 감소시키는 티칭 처리(teaching process)를 자동화하는 것이 바람직하다. 또한 상기 정렬 처리(alignment process)에 특유한 전문화된 타겟들(targets)이나 센서들을 이용함 없이 상기와 같이 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 자동화된 티칭과 정렬에 관한 것이다. 일 측면에서, 기판 처리 장치는 기판 스테이션과 소정의 기준 프레임(reference frame)에 대하여 상기 기판 스테이션의 수평을 맞추는(leveling) 수평 조절 장치(leveling device)를 갖는다. 상기 수평 조절 장치는 프레임과 상기 프레임에 연결되는 구동 시스템을 구비한다. 상기 수평 조절 장치는 상기 구동 시스템과 연결되며 가동성 통과 비임 센서(movable through-beam sensor)를 갖는 가동성 아암(movable arm)을 구비한다. 상기 수평 조절 장치는 상기 가동성 아암을 움직이고 상기 통과 비임 센서를 배치시키기 위해 상기 구동 시스템에 연결되는 제어 시스템을 더 구비한다. 상기 수평 조절 장치는 상기 소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션 표면(substrate station surface)의 방위(orientation)를 변경하기 위해 상기 프레임에 연결되는 수평 조절 시스템을 구비한다. 상기 수평 조절 장치의 제어 시스템은, 상기 가동성 아암으로, 적어도 하나의 소정의 기판 스테이션 기하학적인 특징(predetermined substrate station geometric feature)을 검출하는 상기 통과 비임 센서를 배치하도록 프로그램되며, 따라서 상기 통과 비임 센서로 상기 소정의 기하학적인 특징을 검출하는 것으로 상기 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션 표면의 기울기를, 상기 제어 시스템에서, 정의할 수 있으며, 상기 수평 조절 장치의 제어 시스템은, 상기 소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션 표면의 상기 방위를 변경하고 상기 수평 조절 시스템을 조정하기 위해 수평 조절 입력(leveling input)을 생성하도록 더 프로그램된다.
다른 측면에서, 기준 평면에 대한 기판 스테이션의 기울기를 결정하는 장치는 구동 시스템 및 상기 구동 시스템에 연결되며, 배치가능한(positionable) 통과 비임 센서를 갖는 가동성 아암을 구비한다. 상기 장치는 상기 가동성 아암을 이동시키기 위해 상기 구동 시스템에 제어가능하게 연결되며 소정의 위치들에 상기 통과 비임 센서를 배치하는 제어 시스템을 구비한다. 상기 제어 시스템은 적어도 세 개의 기준 특징들(reference features)에 연속적으로 접근하고 상기 특징들을 검출하는 상기 구동 시스템을 가지고 상기 통과 비임 센서를 배치시키게 되며, 상기 기준 특징들은 상기 기판 스테이션에 대하여 소정의 기하학적인 관계(predetermined geometrical relationship)를 갖는다. 상기 제어 시스템은 각각의 기준 특징 검출된 때 상기 센서의 위치를 기록한다. 상기 제어 시스템은 상기 기준 평면 내에서 적어도 두 개의 방향을 따라 상기 기준 평면에 대한 상기 기판 스테이션의 기울기를 계산하도록 프로그램된다.
다른 측면에서, 기판 이송 장치에 기판 스테이션의 위치를 티칭하는 기판 이송 장치 오토 티치(auto-teach) 시스템은 이송 장치 좌표계(transport apparatus coordinate system)와 결합되는 구동 시스템 및 상기 구동 시스템에 연결되며 배치될 수 있는 통과 비임 센서를 갖는 가동성 아암을 구비한다. 상기 시스템은 상기 가동성 아암을 이동시키고 상기 통과 비임 센서를 배치하기 위해 상기 구동 시스템에 제어가능하게 연결되는 제어 시스템을 더 구비한다. 상기 제어 시스템은 적어도 두 개의 다른 접근 경로를 따라 적어도 하나의 기준 특징을 검출하고 상기 기준 특징에 접근하는 상기 가동성 아암으로 상기 통과 비임 센서를 배치시키도록 프로그램되며, 상기 적어도 하나의 기준 특징은 상기 기판 스테이션과 소정의 기하학적인 관계를 갖는다. 상기 제어 시스템은 적어도 하나의 기준 특징이 각각의 접근 경로에서 검출된 때 상기 센서의 위치를 기록하며, 상기 이송 장치 좌표계에서 상기 기판 스테이션의 위치를 결정하도록 더 프로그램된다.
또 다른 측면에서, 기판 스테이션 위치를 오토 티칭하는 기판 이송 장치 오토 티치 시스템은 프레임 및 상기 프레임에 이동가능하게 연결되며, 결합된 이송 장치 좌표계를 갖는 기판 이송 장치를 구비한다. 상기 시스템은 상기 프레임에 연결되는 정렬기(aligner)를 더 구비한다. 상기 시스템은 상기 기판 이송 장치로 상기 정렬기 상에 물체(object)를 배치하고 상기 정렬기로 상기 물체와 상기 정렬기 사이의 공간적인 관계(spatial relationship)를 측정하도록 프로그램되며, 상기 기판 이송 장치에 작동가능하게 연결되는 제어 시스템을 구비한다. 상기 시스템은, 상기 이송 장치 좌표계 내에서, 상기 기판 스테이션의 대략적인 위치를 확인하는 공간 좌표들(spatial coordinates)을 갖도록 더 프로그램되며, 상기 프로그램은 상기 기판 스테이션의 최종 위치를 생성하기 위해 상기 공간 좌표들과 상기 측정된 공간 관계를 결합시키도록 배열된다.
또 다른 측면에서, 기판 정렬기의 위치를 오토 티칭하는 기판 이송 장치 오토 티치 시스템은 프레임과 상기 프레임에 이동가능하게 연결되고, 결합된 이송 장치 좌표계를 갖는 기판 이송 장치를 구비한다. 상기 시스템은 상기 프레임에 연결된 기판 정렬기와, 상기 기판 이송 장치와 상기 기판 정렬기에 작동가능하게 연결된 제어 시스템을 더 구비한다. 상기 제어 시스템은 다른 위치에서 상기 정렬기 상에 기판을, 상기 이송 장치를 가지고, 반복적으로 배치하며, 각각의 위치에 대해 상기 기판과 상기 정렬기 상의 공간 관계를 상기 정렬기로 측정하도록 프로그램된다. 상기 시스템은, 상기 이송 장치 좌표계 내에서, 상기 기판 정렬기의 대략적인 위치를 확인하는 공간 좌표들을 갖도록 더 프로그램되며, 상기 프로그램은 상기 기판 정렬기의 최종 위치를 생성하기 위하여 상기 공간 좌표들과 상기 측정된 공간 관계를 결합시키도록 배열된다.
또 다른 측면에서, 소정의 기준 프레임에 대해 물체의 수평을 맞추는 방법은, 상기 소정의 기준 프레임에서, 상기 물체와 소정의 기하학적인 관계를 갖는 적어도 하나의 특징의 최초 좌표를, 제어 시스템에 제공하는 단계를 구비한다. 상기 방법은 로봇 아암(robotic arm) 상에 실장되는 통과 비임 센서로 적어도 하나의 특징을 적어도 두 번 접근하고 검출하는 단계를 더 구비하며, 상기 로봇 아암은 상기 제어 시스템에 의해 제어된다. 상기 방법은, 상기 제어 시스템으로, 상기 소정의 기준 프레임에 대해 상기 물체의 기울기를 결정하는 단계를 더 구비한다. 상기 방법은 상기 제어 시스템으로 상기 소정의 기준 프레임에 대해 상기 물체의 기울기를 변경하기 위한 수평 조절 입력을 생성하는 단계를 더 구비한다. 상기 방법은 상기 소정의 기준 프레임에 대한 상기 물체의 기울기를 변경하는 상기 수평 조절 입력을 이용하는 단계를 구비한다.
또 다른 측면에서, 소정의 기준 프레임에 대해 적어도 두 개의 자유도(degree of freedom)에서 물체의 위치를 결정하는 방법은 상기 물체의 컴퓨터 모델(computer model)을, 제어 시스템에, 제공하는 단계를 구비하며, 상기 컴퓨터 모델은, 상기 소정의 기준 프레임에서, 상기 물체와 소정의 기하학적인 관계를 갖는 적어도 하나의 특징의 최초 좌표들을 정의한다. 상기 방법은 상기 적어도 하나의 기준 특징을 로봇 아암 상에 실장되는 통과 비임 센서로 적어도 두 번 접근하고 검출하는 단계를 더 구비하며, 상기 로봇 아암은 상기 제어 시스템에 의해 제어된다. 상기 방법은 상기 제어 시스템으로 소정의 기준 프레임에 대한 적어도 두 개의 자유도에서 상기 물체의 위치를 결정하는 단계를 더 구비한다.
또 다른 측면에서, 소정의 기준 프레임에 대한 기판 정렬기의 위치를 결정하는 방법은 제어 시스템에 의해 제어되도록 작동하는 기판 이송 장치를 제공하는 단계를 구비한다. 상기 방법은 상기 제어 시스템에 통신가능하게 연결되는 기판 정렬기를 제공하는 단계를 더 구비한다. 상기 방법은 위치 데이터를 생성하도록, 상기 기판 이송 장치로, 적어도 세 개의 다른 위치들에서, 적어도 세 번 상기 정렬기 상에 기판을 배치하는 단계를 구비한다. 상기 방법은 소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 정렬기의 위치를 결정하도록 상기 제어 시스템으로 상기 위치 데이터를 분석하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 앞선 사항들과 다른 특징들은 첨부된 도면들을 참조로 하여 하기의 상세한 설명에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예의 특징을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이고;
도 2는 도 1에 도시된 상기 장치의 단부 이펙터(end effector)의 개략적인 평면도이고;
도 3은 도 1에 도시된 상기 장치의 기판 지지 핀들(subtrate support pins) 의 개략적인 사시도이고;
도 4는 도 1의 상기 기판의 제어 시스템의 블록도이고;
도 5는 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 개략적인 표현 방식(presentation)이고;
도 6은 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 흐름도이고;
도 7은 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 개략적인 표현 방식이고;
도 8은 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 흐름도이고;
도 9는 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 개략적인 표현 방식이고;
도 10은 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 흐름도이고;
도 11은 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 개략적인 표현 방식이고;
도 12는 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 흐름도이고;
도 13은 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 개략적인 표현 방식이고;
도 14는 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 흐름도이고;
도 15는 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 개략적인 표현 방식이고;
도 16는 상기 예시적인 실시예의 일측면을 도시하는 또 다른 흐름도이다.
도 1은 오토 티치 시스템을 갖는 예시적인 기판 처리 장치(100)를 도시한다. 상기 장치는, 편의상, 정면 단부(front end)(200) 및 배면 단부(back end)(300)를 갖는 것으로서 설명될 수 있다. 상기 정면 단부는 예를 들어 제어된 환경(controlled environment)(105) 내에서 작동하는 기판 이송 장치를 일반적으로 구비한다. 이송 장치(210)는 아암(arm)(215)과 구동 메카니즘(drive mechanism)(220)을 가지며 상기 아암을 움직이도록 작동한다. 구동 메카니즘(220)은 정면 단부(200)의 프레임(230)에 직접적으로 연결될 수 있으며, 구동 시스템의 일부분이 될 수 있다. 구동 메카니즘(220)은 도 1에 보여지는 것과 같이 레일들(rails)(225)에 실장될 수 있다. 레일들(225)은 정면 단부(200)의 프레임(230)에 연결될 수 있다. 레일들(225)은 상기 전체 이송 장치를 구동 메카니즘(220)에 의해 A 방향을 따라 직선으로 이동되도록 할 수 있다. 다른 실시예에서, 구동 메카니즘(220)은 프레임(230)에 직접적으로 실장될 수 있다. 구동 메카니즘(220)은 구동 메카니즘의 일부분일 수 있으며 제어 시스템(110)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 구동 메카니즘(220)은 또한 제어 시스템(110)에 연결되며 제어 시스템(110)에 이송 장치(210)에 관한 위치 정보를 제공하는 위치 인코더들(encorders)(235)을 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 기판 이송(210)의 구성은 단지 예시적이다. 기판 이송(210)은 구동 메카니즘(220)에 연결되는 아암(215)을 갖는다. 아암(215)은 상부 아암(240), 전방 아암(forearm)(245), 및 단부 이펙터(250)를 구비한다. 상부 아 암(240)은 그것의 근위 단부(proximal end)에서 구동 메카니즘(220)에 연결된다. 상부 아암(240)의 원위 단부(distal end)는 하부 아암(245)의 근위 단부에 피벗(pivotally) 연결된다. 단부 이펙터(250)는 전방 아암(245)의 원위 단부에 부착된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서 단부 이펙터(250)는 두 개의 가지들(tines)(255, 260)을 갖는 U 형상의 구성을 갖는다. 통과 비임 센서(265)는 상기 단부 이펙터 상에 배치된다. 상기 예시적인 실시예는 통과 비임 센서들로서 일반적으로 언급되는 센서들에 관하여 개시되고 있으나, 본 발명의 특징은 다른 적합한 형태의 센서에도 동등하게 적용할 수 있다. 통과 비임 센서(265)는 가지(255)에 실장되는 에미터(emitter)(270)와 가지(260)에 실장되는 검출기(detector)(275)로 이루어질 수 있다. 에미터(2701)는 예를 들면 광섬유 케이블(미도시)를 통해 레이저와 연결될 수 있으며, 반면에 검출기(275)는 광섬유 케이블을 통해 광센서(미도시)와 연결될 수 있다. 통과 비임 센서(265)는 에미터(270)와 검출기(275) 사이에 비임(a beam of light)을 생산한다. 상기 비임이 물체의 존재에 의해 차단될 때, 센서(265)는 상기 비임의 차단을 검출한다. 상기 예시적인 실시예에서, 상기 아암의 연장-수축(이하에서는 R, T로서 언급됨)은 일반적으로 수평인 평면에서 이루어질 수 있다(도 1 참조). 상기 평면의 높이는 상기 구동 시스템을 사용하여 수직으로(Z 움직임으로 알려진) 상기 이송 장치를 이동시킴으로써 변경될 수 있다. 상기 예시적인 실시예에서, 아암(215)에서 메카니즘들은 단부 이펙터(250)의 정렬을 유지하므로 그것은 언제나 상부 아암(240)의 근위 단부에서 방사상 외측으로(예를 들면 R 방향으로) 향하며, 상기 아암의 접선 방향에 관계없이 상기 아암은 근위 단부 주위에서 회전한다. 다른 실시예는 상기 전방 아암에 상기 상부 아암을 연결하며/하거나 상기 전방 아암에 상기 단부 이펙터를 연결하는 독립적으로 회전 가능한 조인트들(joints)을 가질 수 있으며, 부가적인 독립 모션(motion)을 제공한다. 또 다른 실시예는 수직 움직임을 위해 구성되거나 구성되지 않을 수 있으며, 다른 구성의 기판 이송 장치를 가질 수 있다. 다른 실시예는 6개의 자유도를 갖는 아암들, 선형 데카르트 좌표계들(linear cartesian systems), 또는 다른 적합한 이송 장치나 시스템을 포함할 수 있다. 다른 실시예는 부가적인 기판 이송 장치 또는 상기 장치 하나만을 포함할 수 있다. 다른 실시예는 진공이나 매우 청결한 환경과 같은 고립된 환경에서 작동하는 기판 이송 장치를 갖거나 갖지 않을 수 있으며, 상기 장치는 대기(ambient air)에서 작동할 수 있다. 다른 실시예들은 음파 통과 비임 센서(acoustic thruogh-beam sensor)와 같은, 적합한 형태의 통과 비임 센서를 이용할 수 있다. 또 다른 실시예들은 통과 비임 센서를 구비하지 않을 수 있으며, 이하에서 설명되는 경우와 같이, 기판 정렬기가 정렬을 목적으로 이용될 수 있다.
상기 실시예의 정면 단부(200)는 또한 로드 포트들(load ports)(120, 125)(두 개가 도시됨)을 포함한다. 상기 로드 포트들은 기판 카세트들(substrate cassettes)(130)에 인터페이스(interface)를 제공한다. 각각의 기판 카세트는 몇 개의 기판을 유지하며, 봉입체(sealed enclosure) 내에서 그것들을 유지할 수 있다. 로드 포트들(120, 125)은 카세트들(130)을 옮길 수 있게 유지하며 카세트 도 어들(doors)을 열 수 있는 메카니즘들을 구비할 수 있으며, 상기 카세트 도어들은 정면 단부(200)의 제어된 환경(105) 내부로부터 상기 카세트에 배치되는 상기 기판들에 접근할 수 있도록 한다. 로드 포트들(120, 125)로부터 이송 장치(210)의 반대편에는 로드 체결부들(load locks)(135. 140)이 있다. 로드 체결부들(135, 140)은 정면 단부(200)를 배면 단부(300)에 연결한다. 각각의 로드 체결부는 그것을 정면 단부(200)의 제어된 환경(105)에 연결하는 벨브(valve)(미도시)와 그것을 배면(300)의 이송 채임버(transport chamber)(305)에 포함되는 고립된 환경(310)에 연결시키는 또 다른 벨브를 갖는다. 이송 채임버(305)의 고립된 환경(310)은, 예를 들면, 진공, 비활성 기체, 질소, 또는 다른 유체일 수 있다. 정면 단부(200)의 제어된 환경(105)은 미립자 오염물질이 매우 낮은 정도로 유지된, 대기압에서의 청정한 공기일 수 있다. 그러므로, 두 개의 환경(105, 310)의 고립을 유지하면서 로드 체결부들(135, 140)은 정면 단부(200)와 배면 단부(300) 사이에서 기판을 통과시킨다.
상기 예시적인 실시예에서, 배면 단부(300)는 이송 채임버(305)를 정의하는 프레임(315)을 구비한다. 상술한 바와 같이, 이송 채임버(305)는 진공과 같은, 고립된 환경(310)을 유지한다. 기판 이송 장치(320)는 이송 채임버(305) 내에 배치된다. 이송 장치(320)는 프레임(315)에 연결되는 구동 메카니즘(325) 및 단부 이펙터(365)와 연결되는 한 쌍의 대향하는 아암들(335, 340)을 구비할 수 있다. 구동 메카니즘(325)은 제어 시스템(110)에 연결되며 제어 시스템(110)에 상기 아암 위치를 지시하기 위해 위치 인코더들(330)을 갖는다. 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 예시적인 실시예에서 상기 이송 장치의 아암(335, 340)은 개구리 다리 형상의(frog leg) 구성을 형성한다. 두 개의 상부 아암들(345, 350)은 구동 메카니즘(325)에 그것들의 근위 단부들에 각각 연결된다. 두 개의 상부 아암들(345, 350) 각각의 원위 단부들은 두 개의 전방 아암들(355, 360) 중 하나에 각각 연결되며, 한 쌍의 대향하는 엘보우들(elbows)을 형성한다. 두 개의 전방 아암들(355, 360)의 원위 단부들은 단부 이펙터(365)에 피벗 연결된다. 단부 이펙터(365)는 평평한 U 형성을 갖는 것으로 도시된다. 상기 예시적인 실시예에서, 아암들(335, 340)의 움직임은 고정된 평면 내에 제한된다. 다른 실시예에서, 부가적인 자유도가 구비될 수 있으며, 수직 모션을 포함할 수 있다.
몇몇 처리 모듈들(370)은 이송 채임버(305)의 바깥 쪽에 배치된다. 처리 모듈들(370)은 기판 상에 증착(deposition), 에칭(etching), 또는 다른 형태의 처리를 통해 전기 회로 또는 상기 기판들 상에 다른 소정의 구조를 형성하거나, 측정(metrological) 또는 다른 기능을 실행할 수 있다. 처리 모듈들(370)은 채임버(305)에 연결되어 기판을 상기 이송 채임버에서 상기 처리 모듈들로 이동하게 하거나 반대로 이동하게 한다. 상술한 바와 같이, 두 개의 로드 체결부들(135, 140)은 또한 이송 채임버(305)와 연결되어 정면 단부(200)와 기판 채임버(305) 사이에서 기판을 통과시킨다. 또한, 기판 정렬기(380)는 하나의 로드 체결부(140)과 배면 단부 이송 장치(320) 사이에 배치된다. 유사한 배열이 미국 특허 제 5,882,413호(U.S. Patent No. 5,882,413)에서 설명되며, 본원에 참고적으로 완전히 편입된다.
도 3은 세 개의 기판 지지 핀들(385, 390, 395)의 정렬을 나타낸다. 상기 핀들은 로드 체결부, 처리 모듈, 또는 다른 장치에 배치될 수 있다. 상기 핀들은 예들 들면 점선으로 보여지는 기판(S)을 지지하는 받침대(rests) 또는 시트(seats)로서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 핀들은 소정의 형태를 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 예시적인 실시예에서 각각의 핀의 하나의 단부는 표면(F)에 연결될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 각각의 기판 지지 핀은 표면(F)에 연결되는 상기 핀의 일 단부에서 원통형의 형상을 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 표면(F)은 로드 체결부의 프레임, 처리 모듈, 또는 상기 처리 장치의 또 다른 적합한 장착 표면(seating surface)의 일부분일 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 표면(F)은 앞에서 정의된 방식으로 상기 기판 처리 장치의 적합한 부분에 장착되는 고정물(fixture)의 표면일 수 있다. 상기 고정물은 정렬 및/또는 수평을 맞추려는 목적(leveling purposes)을 위해 이용될 수 있으며 상기 기판 처리 장치로부터 옮겨질 수 있는 분리가능한 고정물일 수 있다. 고정물(F)이 상기 장착 표면에 배치될 때, 상기 장착물은 핀들(385, 390, 395)과 상기 고정물을 받아들이는(accept) 장착 표면 사이의 고정된 관계로서 정의될 수 있다. 상기 예시적인 실시예에서, 로드 체결부, 처리 모듈, 또는 다른 적합한 장치에 배치되는 동안에, 표면(F)과 마주보는 핀들(385, 390, 395)의 단부들은 기판을 지지하는데 이용될 수 있다. 기판 지지 핀들(385, 390, 395)은 기판 스테이션을 참조하는데 이용될 수 있다. 상기 기판 스테이션은, 예를 들면, 상기 기판이 상기 핀들에 머무는 위치일 수 있으며, 기판 이송 평면에서 상기 핀들에 걸쳐 그것이 정렬 되는 위치일 수 있으며, 또는 몇몇의 다른 위치일 수 있다. 기판 지지 핀들(385, 390, 395)은 또한 로드 체결부(135), 처리 모듈(370), 또는 그것들이 부착될 수 있는 다른 장치의 수평을 맞추기 위한 기준 특징으로 제공될 수 있다.
도 4는 제어 시스템(110)과 상기 처리 장치의 여러 부분들 사이의 연결을 보여주는 흐름도이다. 제어 시스템(110)은 정면 단부 기판 이송 장치(210), 배면 기판 이송 장치(320), 기판 정렬기(380), 처리 모듈들(370), 로드 체결부들(135, 140), 및 로드 포트들(120, 125)로 연결되는 것을 보여준다. 제어 시스템(110)은 또한 다른 장치들과 연결될 수 있다. 제어 시스템(110)은 제어 시스템의 다른 적합한 형태일 수 있다. 예를 들면, 제어 시스템(110)은 단일 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 또는 분배 제어 구조(distributed control architecture)를 갖는 시스템일 수 있다. 제어 시스템(110)은 적어도 하나의 중앙 컴퓨터 및 이송 장치(210, 320), 로드 체결부들(135, 140), 로드 포트들(120, 125), 처리 모듈들(370), 그리고 정렬기(380) 각각에서 적어도 하나의 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 체계일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면서, 기판 처리 장치(100)의 예시적인 작동을 설명한다. 옮겨질 수 있는 카세트(130)는 로드 포트(120)에 결합될 수 있으며(docked) 다른 카세트(130)는 로드 체결부(125)에 결합될 수 있다. 카세트(130)는 정면 단부 기판 이송 장치(215)에 의해 접근 가능하도록 개방될 수 있다.
이송 장치(210)는 카세트(130)를 단부 이펙터(250)에 접근시킬 수 있다. 통과 비임 센서(265)는 수직 방향으로 상기 단부 이펙터를 움직임으로써 카세트(130) 의 내용물을 조사하는데 이용될 수 있으므로 상기 카세트 내의 기판들이 두 개의 핀들(255, 260) 사이로 통과하고 상기 통과 비임 센서에 의해 검출될 수 있다. 상기 기판과 상기 단부 이펙터 사이에 어떠한 접촉도 없이, 상기 라이트 비임(light beam)이 차단될 때 검출이 일어날 수 있다. 그러므로 통과 비임 센서(265)는 상기 카세트 내에서 기판들의 위치에 관한 정보를 제어 시스템(110)에 제공할 수 있다. 상기 맵핑 동작(mapping operation)은 다른 개방된 기판 카세트(130)에서 반복될 수 있다. 정면 단부 기판 이송 장치(210)는 두 개 중 하나의 카세트(130)로부터 기판을 고르며 그것을 로드 체결부들(135, 140) 중 하나에 놓을 수 있다.
배면 이송 장치(320)은 로드 체결부들(135, 140)로부터 상기 기판을 옮길 수 있으며 그것을 기판 정렬기(380) 상에 놓을 수 있다. 기판 정렬기(380)는 상기 기판의 에지(edge)를 스캔함으로써 상기 기판의 위치 및 각도 방위(angular orientation)을 결정할 수 있다. 이러한 작동은, 회전하면서 선형 CCD 센서 또는 다른 장치로 상기 기판의 에지를 검출하는 동안 척(chuck) 상에서 상기 기판을 회전시킴으로써 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 기판은 회전하는 동안 정지한 상태로 있을 수 있으며 그것의 에지는 다른 유형의 센서를 이용하여 검출될 수 있다. 기판 정렬기(380)는 상기 정렬기와 결합된 좌표계에서 상기 기판의 편심률을 결정한다. 편심률은 기준점(reference point)으로부터 상기 기판 중심의 오프셋(offset)이다. 예를 들면, 상기 기준점은 예를 들면 극 좌표 또는 데카르트 좌표 구성요소로 표현되는 편심률을 가지고 상기 척의 회전 축 상에 존재할 수 있다. 상기 기판 편심률은 정렬기(380)에 의해 제어 시스템(110)으로 전달될 수 있 다.
배면 이송 장치(320)는 그것의 단부 이펙터(365)를 이용하여 상기 기판을 피크한다(pick). 바람직하게는, 상기 기판은 정렬기(380)에 의해 측정된 것과 같이 상기 기판의 편심률을 보충하기 위해 오프셋을 가지고 피크된다(picked). 그러므로, 정렬기(380)는 이송 장치(320)와 함께 기판을 정확하게 배치하는데 이용될 수 있다. 기판 정렬이 완성되면서, 이송 장치(320)는 처리 모듈들(370) 중의 하나 내에 상기 기판을 정확하게 배치할 수 있다. 상기 기판 상에서 구조를 제조하는 것이 요구될 때, 다양한 처리 모듈들(370)에서 그리고 모듈들로 그것은 피크되고 배치될 수 있다. 상기 기판이 상기 처리 모듈을 통해 순환된 후, 그것은 정면 단부 이송 장치(210)에 의한 옮겨지고 기판 카세트들(130) 중의 하나에 배치하기 위해 로드 체결부들(135, 140) 중의 하나에 다시 배치될 수 있다.
상기 실시예에 따른 처리 모듈(100)의 작동을 위해, 제어 시스템(110)은 상기 물리적 시스템의 배열(geometry)의 표현 방식을 이용할 수 있다. 시스템 배열의 상기 표현 방식은 카세트, 로드 체결부, 처리 모듈, 또는 다른 기구에 피킹하고(picking) 배치하기 위해, 이송 장치(210) 중의 하나를 배치하는 좌표와 같은, 키(key) 좌표를 나타내는 표로 만든 데이터일 수 있다. 상기 표로 만든 데이터는 컴퓨터 메모리에서 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 시스템의 더 복잡한 모델링(modeling)으로 벡터 형태 캐드(CAD) 데이터 또는 3차원 모델링이 이용될 수 있다. 여러 가지 좌표계들은 여러 가지 기하학적인 관계를 표현하기 위해 이용될 수 있다. 상기 처리 장치의 각각의 구성요소에 대해, 구성요소 레벨(component- level) 좌표계가 정의될 수 있다. 구좌표계(global coordinate system)는 상기 다양한 구성요소 측정 좌표계들 사이의 관계를 나타내는데 이용될 수 있다. 상기 구성요소 측정 좌표계들은 상기 구성요소 내에서 기하학적인 관계를 나타내는데 이용될 수 있으나, 반면에 구좌표계는 구성요소들 사이의 상기 기하학적인 관계를 나타내는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 처리 모듈(370)의 배열(geometry)은 매우 정확하게 알려져 있다. 그러므로, 기판 지지 핀들(385, 390, 395) 사이의 상기 기하학적인 관계 및 상기 처리 모듈로부터 또는 모듈로 기판을 배치하거나 피크하는 이송 장치를 위한 소정의 위치는 상기 처리 모듈에 특정된 구성요소 좌표계에서 나타내어질 수 있다. 각각의 로드 체결부(134, 140)은 또한 구성요소 레벨 좌표계를 가질 수 있다. 각각의 이송 장치(210, 320)는 기판 정렬기(380)의 경우처럼 좌표계를 가질 수 있다. 상기 구성요소 레벨 좌표계들의 몇몇은 데카르트 좌표계(cartesian)일 수 있다. 예를 들면, 각각의 이송 장치는 구성요소 레벨 좌표계를 가질 수 있으며, 여기서 극 좌표(R, θ, Z)가 이용되고, 상기 Z축은 각각의 아암(들)(215, 335, 340)의 회전축들과 일치한다. 이것은 상기 아암(들)의 위치의 표현 방식을 단순화할 수 있다. 유사하게, 정렬기(380)는 구성요소 레벨 구좌표계를 가지며, 기판 편심률은 지름 구성요소 및 접선 구성요소(radial and tangential component)으로 표시된다. 일반적으로 내부 구성요소의 기하학적인 관계들은 충분히 정확하게 알려져 있으나, 구성요소 사이의 관계들은 알려지지 않았다. 상기 구좌표계는 구성요소 사이의 기하학적인 배열(geometry)을 나타내는데 이용될 수 있으며 상기 구성요소 레벨 좌표계들 사이의 상기 기하학적인 관계들을 나타내는데 이용될 수 있다.
시스템 배열의 정확한 모델링(modeling)은 제어 시스템(110)이 기판 궤도(trajectories)를 조절하게 하며, 기판과 물체가 충돌하는 것을 피하게 한다. 설명한 바와 같이, 기판 이송 장치(210, 320)는 상기 모델의 정확성을 스스로 증가시키도록 셀프 티칭할 수 있다. 또한, 통과 비임 센서(265)를 갖는 기판 이송 장치(210)는 상기 시스템을 부분적으로 또는 전체적으로 자동 수평 조절을(automate leveling) 하는데 이용될 수 있다.
상기 예시적인 실시예에서, 제어 시스템(110)은 위치 인코더들(235)에 의해 제공되는 정보를 이용하는 정면 단부 이송 장치(210)의 단부 이펙터(250)의 위치를 결정할 수 있다. 피드백으로서의 상기 정보를 가지고, 제어 시스템(110)은 소정의 위치에 단부 이펙터(250)를 정확하게 배치할 수 있다. 물체가 라이트 비임의 경로에 검출된다면, 통과 비임 센서(265)는 제어 시스템(110)에 지시를 제공한다. 그러므로, 상기 센서의 위치가 알려졌을 때, 제어 시스템(110)은 센서(265)가 물체를 검출하는 단부 이펙터(250)의 위치를 결정할 수 있다. 그러나, 상기 물체가 상기 비임을 차단하는 상기 라이트 비임의 정확한 위치는 정확하게 알려지지 않을 수 있다.
상기 예시적인 실시예에서, 제어 시스템(110)은 구성요소들의 수평을 맞추기 위해 상기 이송 장치를 이용할 수 있으며, 이하에서 설명하는 바와 같이 로드 체결부(135)의 수평을 맞추는데 이용한다. 도 6은 흐름도에서 상기 기술의 측면을 나타낸다. 도 6과 여기에 관련된 다른 모든 흐름도에 대해, 도시된 블럭들(blocks) 의 순서는 단순히 예시적이며 다른 실시예에서 상기 블럭들은 다른 적합한 순서에서 실행될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 다른 적합한 블럭들은 동시에 실행될 수 있다. 도 3에 도시되고 이하에서 설명하는 바와 같이, 로드 체결부(135)은 로드 체결부(135)의 수평을 맞추기 위한 기준 특징으로써 사용되는 세 개의 기판 지지 핀들(385, 390, 395)과, 상기 로드 체결부 안에서 상기 지지 핀들에 의해 상기 실시예에서 정의되는 기판 안착 표면(substrate seating surface)을 갖는다. 상기 기판 지지 핀들 사이의 기하학적인 관계들과 이송 장치(210)로 기판들을 피킹하고(picking) 배치하기 위한 소정의 위치는 알려질 수 있다. 그러나, 이송 장치(210)와 로드 체결부(135) 상의 기하학적인 관계는 단지 개략적으로 알려져 있다. 상기 정면 단부 이송 장치 좌표계의 z축에 수직인 기준 평면으로 상기 로드 체결부(135)의 수평을 맞추도록 설정하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 상기 기준 평면은 상기 이송 장치 좌표계에서 R-θ 평면일 수 있다. 블럭(600)에서 상기 특징 상에 통과 비임 센서(265)를 위치시키고, 블럭(605)에서 상기 이송 장치 좌표의 z축에서 움직임으로써, 상기 센서의 상기 비임이 상기 특징에서 차단될 때까지, 제어 시스템(110)은 기판 이송 장치(110)에게 기준 특징과 기판 지지 핀(385)을 접근시키도록 명령한다. 블럭(610)에서, 제어 시스템(110)은 기준 특징(385)이 검출되는 z축 높이를 기록할 수 있다. 기판 지지 핀(390, 395)은 또한 유사한 방식으로 블럭들(615, 620 및 630, 635)에서 통과 비임 센서(265)로 접근될 수 있으며 그것들 각각의 z축 높이들이 블럭들(625, 640)에서 기록될 수 있다. 상기 세 개의 z축 높이들은 상기 기판 이송 장치 기준 프레임에서 평면을 정의한다. 로드 체결 부(135)의 정렬에서 상기 기준 평면, 이 경우 R-θ 평면으로부터의 이탈(deviation)은, 블럭(645)에서 계산될 수 있으며 블럭(650)에서 그것이 소정의 정확성 이내로 떨어지는지를 결정하기 위해 평가될 것이다. 상기 예에서, 상기 기준 특징들 각각이 같은 z축 높이를 갖는다면 상기 로드 체결부는 수평(level)이다. 또한, 다른 실시예에서 상기 기준 특징들이 비 수직 방향들(non-vertical directions)을 따라 또는 서로 평행하지않는 방향들을 따라 접근될 수 있다. 상기 기준 특징들은 기판 지지 핀들이 아닌, 로드 체결부, 로드 포트, 처리 모듈, 또는 다른 장비 상에 놓이도록 디자인된 수평 고정물(leveling fixture)의 특징들과 같은 특징들일 수 있다.
제어 시스템(110)은 블럭(645)에서 수직과의 각 편차을 계산하기 위해 벡터를 이용할 수 있다. 도 5는 직교 좌표계에서 벡터들을 나타내며 여기서 z축은 상기 기판 이송 장치 좌표계의 z축과 대응될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 여러 벡터들은 다른 적합한 좌표계에서 표시될 수 있다. 또한, 벡터를 기초로 한 설명은 설명적인 목적으로 이용될 수 있으나, 다른 수리적으로 동등한 계산의 형태는 상기 제어 시스템에 의해 이용될 수 있다. V12는 특징(385)의 상부에서 특징(390)의 상부로 향하는 변위 벡터이다. 유사하게, V13은 특징(385)의 상부에서 특징(395)의 상부로 향하는 변위 벡터이다. 상기 이송 장치 좌표계에서 이들 벡터들의 z 구성요소는 통과 비임 센서(265)의 지시로부터 쉽게 결정되며, x,y 구성요소는 제어 시스템(110)에 적용되는 로드 체결부(135)의 정교한 기하학적인 관계들을 이용하여 결정될 수 있으며 상술한 바와 같이 구성요소 레벨 좌표계에서 설명될 수 있다. 상기 두 벡터 V12 및 V13은 평면을 정의한다. 단위 벡터 n은 n=(V12 x V13)/│V12 x V13│을 정의함으로써 상기 평면에 수직으로 만들어진다. 단위 벡터 n은 상기 이송 장치 좌표계의 z축 방향에서 정의될 수 있다. 이때 α= acos(n·u), 여기서 α는 정렬에서 각 편차이다. 블럭(650)에서, α는 최대 허용 각도와 비교된다. 만약 α가 상기 최대 허용 각도를 초과한다면, 블럭(655)에서, 제어 시스템(110)은 스테이션 특유의(station-specific) 조절 특징들에 대해 로드 체결부(135)으로 만들어지도록 상기 요구되는 조절을 결정할 수 있다. 제어 시스템(110)은 로드 체결부(135)을 측정하기 위한 상기 전체의 요구되는 조절을 최소화하기 위해 상기 요구되는 조절들을 최적화할 수 있다. 또한, 제어 시스템(110)은 로드 체결부(135)을 측정하는 것뿐만 아니라 상기 기판 위치의 소정의 수직 위치를 이루는 요구되는 조절들을 지정할 수 있다(specify). 조절들이 블럭(660)에서 만들어진 후, 각도 α는 다시 결정되며 상기 최대 허용 각도와 비교된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 측정되는 장비는 자동화된 조절 특징들로 구비될 수 있다. 상기 조절 특징들은 상기 제어 시스템 및 충분히 자동화된 상기 측정 처리와 연결될 수 있다.
기준 평면 내에서 기판 스테이션의 위치와 상기 기준 평면 내에서 기판 홀더(holder)의 각도 방위를 결정하기 위한 기술은 실시예에서와 같이 로드 체결부(135)을 이용하여 설명될 수 있다. 일반적으로, 통과 비임 센서(265)는 상기 특징이 접근되는 방향을 따라서만 기준 특징의 위치를 정확하게 결정할 수 있다. 기 판 스테이션의 위치 및 각도 방위는 적어도 두 개가 독립한 세 개의 방향을 따라 통과 비임 센서(265)를 움직임으로써 세 개 각각의 기준 특징들을 접근시켜 결정될 수 있다. 또한, 두 개의 독립적인 방향에서 단일 기준 특징을 접근시킴으로써, 상기 두 개의 방향들에 의해 정의된 상기 평면 내에서 상기 특징의 위치는 결정될 수 있다. 상기 기판 스테이션의 각도 방위는 잘 알려진 기하학적인 관계를 갖는 제2 기준 특징을 제1 특징으로 접근시킴으로써 결정될 수 있다.
도 7은 단일 수평 방향에서 세 개 각각의 기준 특징들을 접근시킴으로써 수평 평면에서 기판 스테이션의 위치 및 방위를 찾는 기술을 나타낸다. 도 8은 흐름도를 이용하여 상기 기술을 나타낸다. 단일 기준 특징이 공간 제약 때문이거나 상기 기판 이송 장치가 충분히 많은 자유도를 가지지 않기 때문에 다양한 방향으로 접근할 수 없는 경우에, 상기 기술은 특히 유용할 수 있다.
상기 실시예에서, 상기 기준 특징들은 로드 체결부(135)의 세 개의 기판 지지 핀(385, 390, 395)이다. 세 개의 기판 지지 핀(385, 390, 395) 사이의 기하학적인 관계와 기판 스테이션은 또한 알려져 있다. 로드 체결부(135)은 우선 상술한 바와 같이 기판 이송 장치(210)로 측정될 수 있다. 블럭(800)에서, 상기 센서는 상기 특징이 검출할 때까지 기준 특징과 기판 지지 핀(385)은 수평 방향(상기 기판 이송 장치 좌표계에서 R-θ 평면과 동일한 평면의 방향)에서 통과 비임 센서(265)로 접근될 수 있다. 그 후 블럭(805)에서, 상기 특징이 검출되는 상기 수평 평면에서 상기 센서의 위치가 기록될 수 있다. 그 후 블럭(810)에서, 지지 핀(390)은 또한 수평 방향에서 상기 수평 평면으로 접근될 수 있으며, 블럭(815)에서 상기 검 출 시간에서 상기 센서의 위치가 기록될 수 있다. 마지막으로, 블럭(820) 기준 특징(395)은 상기 기준 특징이 검출될 때까지 상기 평면에서 센서(265)로 접근될 수 있으며, 상기 센서가 상기 특징을 검출하는 상기 위치가 블럭(825)에서 기록될 수 있다. 상기 실시예에서, 기판 지지 핀(385,390, 395) 각각을 검출하는 동안 기판 이송 장치(210)는 레일들(225)을 따라 같은 위치에서 유지된다. 그러므로, 다른 실시예들이 레일들이 없는 고정된 구동 장치를 갖는다 할지라도 다른 실시예들은 상기 기술을 이용할 수 있다. 기판 이송 장치(210)의 단부 이펙터(250)는 상기 상부 아암과 상기 구동 시스템 사이의 조인트로부터 직접적으로 외부로 향하는 사기 센서를 가지고 R, θ, 및 Z 방향에서 움직일 수 있게 하기 때문에, 상기 세 개의 지지 핀들 각각은 두 가지의 다른 두 개(각각은 다른 θ 위치인 것으로 가정함)의 작은 각도에서의 방향으로 접근될 수 있다.
기준 특징들(385, 390, 395)과 기판 스테이션 사이의 상기 기하학적인 관계들은 제어 시스템(110)에 알려져 있기 때문에, 블럭(830)에서 상기 제어 시스템은 상기 기판 스테이션의 위치와 상기 수평 평면에서 그것의 각도 방위를 결정할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 단부 이펙터(250)의 통과 비임 센서(265)으로 기준 특징(385, 390, 395) 각각을 접근시키는 것은 상기 제어 시스템에 기하학적인 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, 기준 특징(385, 390, 395) 각각은 세 개의 대응하는 점들(A, B, 및 C)에서 통과 비임 센서(265)의 상기 비임을 차단하는 표면, 또는 표면의 일부분을 가질 수 있다. 각각의 점들(A, B, 및 C)의 정확한 위치는 센서(265)로 직접 검출될 필요가 없다. 대신에, 선들(a, b, 및 c)의 파라미터들이 결정된다. 각각의 점들(A, B, 및 C)은 대응하는 선들(a, b, 및 c) 상에 있으며, 상기 선들 각각은 상기 비임이 상기 대응하는 기준 특징에 의해 차단되는 순간에 통과 비임 센서(265)의 상기 비임과 일치한다. 점들(A, B, 및 C) 사이의 거리들은 알려질 수 있다. 도 7에서 보여지는 것과 같이, 점들(A, B, 및 C)의 정확한 좌표들은 상기 점들 사이의 알려진 거리들과 각각의 점이 배치된 선들(a, b, 및 c)의 알려진 위치들로부터 계산될 수 있다. 도 7의 점(R)은 기준 특징(385, 390, 395)에 대해 고정된 위치를 갖는 기준 점이다. 예를 들면, 상기 기판이 기판이 머무는 것에 배치될 때 점(R)은 기판의 중심점을 지시할 수 있다. 점들(A, B, 및 C)의 정확한 좌표들이 알려지면서, 기준 점(R)의 정확한 좌표들이 계산될 수 있다. 그러므로, 기판 스테이션 위치에 대한 좌표들이 결정될 수 있다.
도 9는 다른 실시예를 기하학적으로 나타내며 또한 수평 평면에서 기판 스테이션의 위치와 방위를 결정하기 위한 또 다른 기술이 도 10에 도시되어 있다. 상기 실시예에서, 기판 이송 장치(210)가 상기 기술을 수행하기 위해 레일들(225)을 따라 이동되면서, 부가적인 자유도가 이용된다. 다른 실시예들은 상기 전방 아암과 관련된 상기 R-θ 평면에서 상기 단부 이펙터의 회전을 위한 단부 이펙터(250)와 전방 아암(245) 사이에 독립적으로 구동된 조인트를 제공함으로써 부가적인 자유도를 제공할 수 있다. 상기 기술에서, 기준 특징(385)은 두 개의 독립적인 수평 방향에서 통과 비임 센서(265)으로 두 번 접근되며(블럭(1000, 1010)), 각각의 접근을 위해 상기 특징이 검출되는 상기 센서의 상기 위치는 기록된다(블럭(1005, 1005)). 상기 정보로부터, 상기 수평 평면에서 기준 특징(385)의 위치는 블 럭(1020)에서 결정될 수 있다. 도 9는 간단한 케이스를 나타내며, 여기서 상기 기준 특징의 수평 단면도는 점(A)에서 다루어질 수 있으며, 상기 위치는 그것이 상기 특징에 의해 차단되면서 상기 센서 비임의 상기 위치들과 일치하는 직선들(a1, a2)의 교차점들이다. 기준 특징(390)은 수평 방향을 따라 통과 비임 센서(265)로 접근될 수 있다. 특징(390)이 검출되는 센서(265)의 위치는 수평 평면에서 상기 기판 스테이션의 각도 방위를 결정하기 위해 블럭(1030)에서 이용될 수 있다. 도 9에서 도시된 바와 같이, 기준 특징(390)은 또한 두 개의 독립적인 수평 방향들에서 통과 비임 센서(265)로 두 번 접근될 수 있다. 기준 특징(390)은 기준 특징(390)을 두 번 검출하면서 센서(265)의 상기 비임과 일치하는 두 개의 선들(b1, b2)의 교차점에 의해 정의되는 점(B)로 다루어질 수 있다. 상기 두 개의 기준 특징들을 두 번 접근시키는 것은 상기 과정의 정확성을 체크하기 위해 이용될 수 있는 부가적인 데이터를 생성한다. 다른 실시예에서 상기 제2 기준 특징은 상기 부가적인 데이터 없이 기판 스테이션의 각도 방위를 결정하면서, 단지 한 번 접근될 수 있다. 도 9의 점(R)은 기준 특징(385, 390)에 관한 고정된 위치를 갖는 기준점이다. 점들(A, B, 및 C)의 정확한 좌표가 알려지면서, 점(R)의 정확한 좌표들이 계산될 수 있다. 기준점(R)은 기판 스테이션의 위치를 나타낼 수 있다.
배면 단부 이송 장치(320)에 의해 접근될 수 있는 기판 스테이션을 위해, 기판 정렬기(380)는 이송 장치(320)와 함께 기판 스테이션의 위치를 정확하게 결정하는데 이용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어 시스템(110)은 상기 배면 단부 이송 장치 기준 프레임에서 기판 정렬기(380)의 정확한 좌표들 및 각도 방위를 구비 할 수 있다. 또한, 정렬기(380)의 위치와 좌표들은 이하에서 설명되는 다른 기술을 통해 결정될 수 있다. 먼저, 기판 스테이션의 위치를 결정하는 상기 기술은 처리 모듈(370)의 예를 이용하여 설명될 것이다. 도 11은 도식적인 형태로 상기 기술을 나타내며 도 12는 흐름도를 이용하여 상기 기술을 나타낸다. 블럭(1200)에서 기판은 기판 스테이션(380)에 정확하게 배치된다. 이것은 수동적으로 이루어질 수 있다. 상기 실시예에서, 이송 장치(320)에 의해 처리 모듈(370)에서 배치된 후에 상기 기판 스테이션은 상기 기판이 이상적으로 놓이는 위치이다. 블럭(1205)에서, 이송 장치(320)는 단부 이펙터(250)를 가지고 상기 기판을 픽업(pick up)한다. 상기 기판 스테이션의 정확한 위치가 알려지지 않았기 때문에, 상기 기판은 단부 이펙터(250) 상의 중심에 정확하게 놓이지 않을 수 있을 수 있으며 몇몇 오프셋으로 피크(picked)될 것이다. 기판 이송 장치(320)는 상기 기판을 움직일 수 있으며 그것을 기판 정렬기(380) 상에 배치시킬 수 있다(블럭(1210)). 단부 이펙터(250) 상의 상기 가판의 상기 오프셋 때문에, 상기 기판은 또한 오프셋을 가지고 정렬기(380) 상에 배치될 것이다. 블럭(1215)에서, 정렬기(380)는 정렬기 좌표계에서 상기 기판의 위치를 결정한다. 상기 정보는 제어 시스템(110)로 전달된다. 상기 정렬기 기준 시스템과 상기 이송 장치 기준 시스템 사이의 관계는 제어 시스템(110)에 알려지기 때문에, 상기 제어 시스템은 상기 이송 장치 기준 시스템에서 상기 오프셋을 계산하기 위해 적절한 좌표 변환을 적용할 수 있다. 블럭(1220)에서, 상기 제어 시스템은 상기 오프셋 좌표들과 상기 기판이 피크되는 좌표들을 이용하여 상기 기판 스테이션의 정확한 위치를 결정할 수 있다. 상기 기술의 변형예 는 2003년 7월에 제출된 미국 특허 출원 제10/613,967호에서 설명되며, 이것은 그대로 참조로서 포함된다.
두 개의 기판 스테이션들 사이의 기하학적인 관계가 알려지고, 상기 기판의 머무는 곳들의 위치들이 알려진다면, 상기 제어 시스템은 상기 이송 장치 기준 프레임에서 상기 기판 스테이션들의 각도 방위를 결정할 수 있을 것으로 보인다. 예를 들면, 제1 및 제2 기판 스테이션 사이의 거리는 알려질 수 있다. 제2 기판 스테이션에 대한 제1 기판 스테이션의 각도 방위 또한 알려질 수 있으며, 상기 제어 시스템에 저장될 수 있다. 만약 그렇다면, 상기 이송 장치 기준 프레임에서 상기 제1 기판 스테이션의 상기 각도 방위는, 상기 이송 장치 기준 프레임에서 두 개의 기판 스테이션들의 위치를 결정하고, 상기 제2 스테이션에 관한 상기 제1 스테이션의 알려진 저장된 각도 배열(angular geometry)에 상기 결정된 위치들을 관련시킬 때 제어기에 의해 결정될 수 있다. 상기 기판 스테이션들의 위치들은, 위에서 설명되고 도 12에서 도시된 상기 기술에 있어서 상기 기판 정렬기를 이용하여 개별적으로 결정될 수 있다. 이것은 각각의 기판 스테이션의 R, θ 좌표들을 제공할 수 있으나, 상기 기판 스테이션들의 상기 각도 방위를 반드시 제공할 필요는 없다. 도 15는 개별적인 기판 스테이션들(415, 420)을 갖는 두 개의 처리 모듈(405, 410)을 나타낸다. 처리 모듈(405, 410) 각각은 이송 채임버(305)의 주변에 부착되는 도 1에 도시된 처리 모듈(370) 중 하나일 수 있다. 각각의 처리 모듈(405, 410)은 접근면(access face)(455, 460)을 갖는다. 각각의 접근면(455, 460)은 기판 이송 장치(320)를 향하여 일반적으로 배향되어 있다. 각각의 접근면(455, 460)으로의 접근은 기판 이송 장치(320)에 의해 개별적인 처리 모듈(405, 410)에 있어서의 기판들의 수송으로 이루어진다. 방향 D는 기판 스테이션(415)의 중심에서 기판 스테이션(420)의 중심으로 향하는 방향을 나타낸다. 방향 R은 기준 방향이다. 예를 들면, 방향 R은 상기 기판 스테이션의 상기 중심에서 처리 모듈(405)의 접근면(450)의 중심선을 통과하는 방향일 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 적합한 기준 방향이 선택될 수 있다. 각도 θ는 방향 D와 방향 R 사이의 각도이다. 각도 θ는 상기 제2 기판 스테이션(410)에 대한 상기 제1 기판 스테이션(405)의 각도 배열을 정의한다. 각도 θ는 상기 제어 시스템에 초기에 알려지며 저장될 수 있다. 상기 이송 장치 기준 프레임에서 각각의 기판 스테이션(415, 420)의 좌표들은 상술한 기술을 이용하여 정의될 수 있다. 상기 제어 시스템은 상기 이송 장치 기준 프레임에서 기판 스테이션(405)의 각도 방위를 결정하는데 저장된 각도 θ를 적용할 수 있다.
도 16은 상기 기판 스테이션의 좌표와 상기 저장된 각도 θ 사이의 관계들을 기하학적으로 나타낸다. 상기 도면과 다음의 식들은 일 예이며, 다른 수학적인 기술뿐만 아니라 다른 기하학이 다른 실시예들에서 이용될 수 있다. 상기 이송 장치 좌표계는 기판 이송 장치(320)의 아암들(335, 340)의 회전축에서 원점을 갖는 극좌표계일 수 있다. 각각의 기판 스테이션(415, 420)의 좌표들은 기판 정렬기(380)를 이용하는 위에서 설명한 기술에 따라 결정될 수 있으며, 또는 다른 방식으로 결정될 수 있다. 기판 스테이션(415)의 중심 좌표는 (R1, T1)으로 주어질 수 있다. 유 사하게, 기판 스테이션(420)의 중심 좌표는 (R2, T2)으로 주어질 수 있다. 각도 α는 기판 스테이션(415)의 중심에서 꼭지점을 가지며, 상기 기판 장치 좌표계의 중심과 기판 스테이션(420)의 중심 사이의 각도로서 정의될 수 있다. 만약 각도 θ가 각도 α와 동일하다면, 접근면(455)은 기판 이송 장치(320)의 아암들(335, 340)의 회전축으로 직접 배향될 수 있다. 잘 알려진 기하학 법칙을 적용할 때, 특히 코사인 법칙과 함께 사인 법칙에 의해 잘 알려진 값 R1, T1, R2, 및 T2으로 α에 관한 다음 수학식 1이 주어진다.
α = arcsin[(R2sin(T1-T2))/sqrt(R1 2+R2 2-2R1R2cos(T1-T2))]
각도(α)는 상기 수학식 1에 따라 제어 시스템(110)에 의해 계산될 수 있다. 상기 이송 장치 기준 프레임에서 기판 스테이션(405)의 각도 방위를 결정하기 위해 제어 시스템(110)은 저장된 각도(θ)와 각도(α)를 비교할 수 있다. 각도(α)와 각도(θ) 사이의 차이는, 상기 실시예에서 기판 이송 장치 아암들(335, 340)의 회전축과 일치하는 상기 기준 프레임의 원점(origin)에 관하여, 상기 이송 장치 기준 프레임에서 기판 스테이션(405)의 상기 각도 방위를 준다. 본 발명의 다른 실시예에서, 다른 기술들이 기판 스테이션(405)의 각도 방위를 결정하는데 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 기준 프레임은, 임시 원점을 갖는 데카르트 좌표계와 같은 상기 이송 장치 기준 프레임으로서 선택될 수 있다.
만약 기판 정렬기(380)의 정확한 위치가 알려지지 않는다면, 상기 정렬기 기준 시스템과 상기 이송 장치 기준 프레임 사이의 관계는 다음의 기술로 결정될 수 있다. 일반적인 조건에서, 상기 기술은 이송 장치(320)를 이용한 다른 편심률들을 가지고 정렬기(380) 상에 상기 기판을 반복적으로 배치하고, 정렬기(380)와 이송 장치(320) 모두로부터 위치 데이터를 기록하고, 상기 이송 장치 좌표계에서 상기 정렬기의 상기 좌표를 위한 해답을 계산하는 것을 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 정렬기(380)의 상기 위치에 대한 대략적인 좌표들은 제어 시스템(110)에 최초로 구비될 수 있다. 도 14의 흐름도에서 보여지는 것과 같이 더 많은 정확한 좌표들을 결정하기 위한 과정을 시작하기 위해, 블럭(1400)에서 기판은 단부 이펙터(250)에 제공된다. 상기 기판은 정확하게 중심에 놓일 필요는 없으나, 대략 ±5mm의 작은 편심률을 가질 수 있다. 그러므로 상기 블럭은 수동으로 이루어지거나, 기판은 로드 체결부들(135, 140) 중 하나 또는 처리 모듈(370)에서 상기 단부 이펙터로 피크될 수 있다. 블럭(1405)에서 제어 시스템(110)은 이때 이송 장치(320)에게 정렬기(380) 상에 상기 판을 배치하라고 지시한다. 블럭(1410)에서, 배치될 때 단부 이펙터(365)의 위치는 제어 시스템(110)에 의해 기록된다. 블럭(1415)에서, 정렬기(380)는 이때 상기 기판의 편심률을 결정하기 위해 상기 기판을 스캔한다. 블럭(1420)에서 상기 측정된 편심률은 제어 시스템(110)에 의해 기록된다. 다음으로, 이송 장치(320)는 단부 이펙터(365) 상에 상기 기판의 최초 편심률을 유지하는 정렬기(380)로부터 상기 기판을 피크한다. 상기 기판은 약간 다른 위에 배치되면서, 정렬기(380) 상에 다시 배치되고 스캔된다. 다른 데이터 세트(data set)는 상기 제2 위치에 대해 기록되며, 정렬기(380) 상에서 편심률과 단부 이펙터(365) 위치를 포함한다. 배치의 위치는 대략 5mm 떨어진 범위 내에서, 서로 가까이 있을 수 있다. 상기 과정은 되풀이되어 제3 위치에 대해 제3 데이터 세트를 생성하며, 단부 이펙터(365) 상에 상기 기판의 최초 편심률을 유지한다. 요구된다면 추가적인 데이터가 수집될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들은 단부 이펙터(365) 상에서 기판의 편심률을 바꾸게 한다.
도 13은 상기 정렬기 기준 프레임과 상기 기판 이송 장치 기준 프레임 사이의 기하학적인 관계를 나타낸다. 정렬기(380)와 이송 장치(320) 모두에 대한 위치 데이터는 극좌표에서 상기 제어 시스템에 보고될 수 있다. 그러나, 이들 죄표계들은 직접적인 방법으로 이하의 계산을 설명하기 위해 데카르트 좌표계로서 도 13에서 설명되고 도시된다. 제어 시스템(110)은 또한 상기 보고된 극좌표계를 데카르트 좌표계로 변환할 수 있다. 상기 데카르트 이송 장치 기준 프레임은 수평 구성요소 (x,y)을 갖는다. 데카르트 정렬기 기준 프레임은 수평 구성요소(ξ,η)을 갖는다. 상기 정렬기 좌표계의 원점은 이송 장치 좌표계에서 점(xo,yo)에 놓인다. 상기 상기 이송 장치 좌표계에 대해 상기 정렬기 좌표계의 회전은, 특히 상기 x축과 ξ축 사이의 각도는, α로 나타내어진다. R은 단부 이펙터(365) 상에서 기준점이다. 점(C)에 의해 지시되는 상기 기판의 중심은 기준점(R)로 정렬될 때, 기판은 단부 이펙터(365) 상에 중심이 놓이는 것으로 생각될 수 있다. 기준점(R)에서 기판 중심(C)의 편심률(또는 오프셋)은 구성요소(a,b)을 갖는다. 이송 장치 좌표계에서 상기 단부 이펙터의 각도 방위는 θ에 의해 표시될 수 있다.
주어진 데이터 세트에 대해, 기판 중심(C)의 x 좌표는 수학식 2와 수학식 3으로 표시될 수 있다.
xc = xR + (a)cosθ - (b)sinθ
xc = xO + (ξc)cosθ - (ηc)sinθ
두 개의 식은 동일한 물리적 길이(xc)를 표시되므로, 두 개의 식은 xc에 대한 이상적으로 동일한 값으로 도달한다고 볼 수 있다. 그러나, 상기 x,y 좌표계와 상기 ξ,η좌표계 사이의 관계는 최초에는 알려지지 않는다. 또한, 측정값들이 매우 정확하다고 할지라도, 그것들은 완벽하게 정확하지 않기 때문에 위치 정보 중 몇몇은 불일치할 수 있다. 유사한 수학식들이 yc에 대해 나타내어질 수 있다. 벡터(ξ)는 상기 다른 표현식들을 이용하여 점(C)의 좌표들 간의 차이( different )를 나타낸다. 인덱스(i)는, ε1i은 x축 좌표이며 ε2i는 y축 좌표인, 명백한 데이터 지점을 나타낸다.
(a)cosθi-(b)sinθi-xo-(ξci)cosα+(ηci)sinα+xRi = ε1i
(a)sinθi+(b)cosθi-yo-(ξci)sinα-(ηci)cosα+yRi = ε2i
각각의 명백한 데이터 점에 대해, xRi, yRi, θi, ξci, 및 ηci는 알려져 있다. 블럭(1430)에서 코스트 함수(cost function)(J)은 변수들과 관련하여 정의될 수 있다.
Figure 112008009157138-PCT00001
블럭(1435)에서, 알려지지 않은 변수들은 효과적인 수치 방법(numberical method)을 이용하여 상기 코스트 함수를 최소화함으로써 결정될 수 있다. 상기 수치 최소화는 제어 시스템(110)에 의해 실행될 수 있다. 이상적으로, a, b, xo, yo, 및 α에 관한 값들이 있으므로 모든 i에 대해 ε1i = ε2i =0이고, 그러므로 J=0이다. 이것은 상기 정렬기 좌표계와 이송 장치 좌표계 사이의 관계가 xo, yo, 및 α에 관한 값들에 의해 정확하게 설명된다. 그러나, 위에서 설명한 바와 같이 위치 정보는 완벽하게 정확히 측정되지 않을 수 있다. 그러므로, J에 대한 최소값은 영(zero)이 아닐 수 있다.
코스트 함수(J)의 최소값을 결정하는 것은 상기 정렬기 좌표계와 기판 이송 장치 좌표계 사이의 관계를 설명하는 xo, yo, 및 α 값을 주며, 그러므로 기판 이송 장치 좌표계에서 정렬기(380)에 대한 정확한 좌표를 준다. 또한, a, b에 대한 값들이 구해지며, 이것들은 점(R)에 관련된 단부 이펙터(365) 상의 기판의 편심률을 설명한다. 상기 값들 모두는 상기 기판 처리 장치의 계속되는 동작에 이용될 수 있으며, 위에서 설명한 기술에 따라 기판 스테이션들의 위치들을 결정하기 위해 정렬기(380)를 이용하는 것을 포함한다. 상기 정렬기 기준 시스템과 상기 이송 장치 기준 시스템 사이의 관계를 찾기 위한 위에서 설명한 기술은 기판 스테이션의 정확한 위치를 동시에 찾을 수 있다. 만약 기판이 처리 모듈 또는 기판 스테이션에 관련된 다른 장치로부터 최초에 피크된다면, 변수(a,b)는 최초의 대략적인 좌표로부터 상기 정확한 기판 스테이션의 좌표들에서 상기 오프셋에 직접적으로 대응될 것이다.
상기 설명은 단지 본 발명의 예시일 뿐이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당해 기술분야의 기술자에 의해 다양한 변형 및 수정이 고안될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위 내에 속하는 대안예, 변형예, 및 변화예 모두를 포괄하는 것으로 의도된다.

Claims (45)

  1. 기판이 안착될 수 있는 기판 스테이션 표면(substrate station surface)을 형성하는 프레임; 및
    소정의 기준 프레임(predetermined reference frame)에 대한 상기 기판 스테이션 표면의 수평을 맞추기 위해(leveling) 상기 프레임에 연결되는 수평 조절 장치(leveling device);을 구비하며,
    상기 수평 조절 장치는 상기 프레임에 연결되는 구동 시스템(drive system), 이동가능한 통과 비임 센서(movable through-beam sensor)를 가지며 상기 구동 시스템에 연결되는 가동성 아암(movable arm), 및 상기 통과 비임 센서를 움직이며 상기 기판 스테이션 표면에 관하여 상기 통과 비임 센서를 배치하기 위해 상기 구동 시스템에 연결되는 제어 시스템을 구비하며,
    상기 제어 시스템은 상기 기판 스테이션 표면에 연결되는 적어도 하나의 소정의 기하학적인 특징(predetermined geometric feature)을 검출하기 위해 상기 통과 비임 센서를 배치하도록 프로그램되므로 상기 통과 비임 센서로 상기 소정의 기하학적인 특징의 검출이 상기 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션 표면의 기울기를, 상기 제어 시스템에서, 정의하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 기판 스테이션 표면의 수직 위치(vertical position)를 결정하도록 프로그램된 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션 표면의 방위(orientation)를 변경하기 위해 상기 프레임에 연결되는 수평 조절 시스템(leveling system)을 구비하며,
    상기 제어 시스템은 상기 소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션 표면의 상기 방위를 바꾸도록 상기 수평 조절 시스템을 조정하기 위해 수평 조절 입력(leveling input)을 생성하도록 더 프로그램된 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평 조절 입력은 상기 전체의 요구된 조정을 최소화하는데 최적화된 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수평 조절 입력은 소정의 높이에서 상기 기판 스테이션 표면을 배치하도록 생성된 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 가동성 아암이 회전하도록 작동되는 평면과 수직인 방향을 따라 상기 기판 스테이션의 상기 위치를 결정하도록 더 프로그램된 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수평 조절 장치는 기판을 이송하도록 작동하는 기판 처리 장치.
  8. 기준 평면에 대한 기판 스테이션의 기울기를 결정하는 장치에 있어서,
    구동 시스템;
    상기 구동 시스템에 연결되며, 배치가능한(positionable) 통과 비임 센서를 갖는 가동성 아암; 및
    상기 가동성 아암을 이동시키기 위해 상기 구동 시스템에 제어가능하게 연결되며 소정의 위치들에서 상기 통과 비임 센서를 배치하는 제어 시스템;을 구비하며,
    상기 제어 시스템은 적어도 세 개의 기준 특징들(reference features)에 연속적으로 접근하고 상기 특징들을 검출하는 상기 구동 시스템을 가지고 상기 통과 비임 센서를 배치시키게 되며, 상기 기준 특징들은 상기 기판 스테이션에 대하여 소정의 기하학적인 관계(predetermined geometrical relationship)를 가지며,
    상기 제어 시스템은 각각의 기준 특징이 검출된 때 상기 센서의 위치를 기록하며,
    상기 제어 시스템은 상기 기준 평면 내에서 적어도 두 개의 방향을 따라 상 기 기준 평면에 대한 상기 기판 스테이션의 기울기를 계산하도록 프로그램된 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 기준 평면에 수직인 방향을 따라 상기 기판 스테이션의 위치를 결정하도록 프로그램된 장치.
  10. 제8항에 있어서,,
    상기 가동성 아암은 적어도 두 개의 고정 부재(rigid members)와 조인트(joint)를 구비하며, 상기 조인트는 상기 기준 평면에 수직인 단일 축에 대해 상기 두 개의 부재들 중 적어도 하나의 회전을 위해 상기 두 개의 부재들을 사이에 배치되는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 단일 축의 방향을 따라 상기 기판 스테이션을 결정하도록 더 프로그램된 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 장치는 기판을 이송할 수 있는 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 기판 홀더(holder)의 수평을 조절하기 위해서 조정 특징들(adjustment features)에 조정들(adjustments)을 결정하도록 더 프로그램된 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 조정들은 상기 전체의 요구된 조정을 최소화하는데 최적화된 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 조정들은 소정의 높이에서 상기 기판 홀더를 배치하기 위해 결정되는 장치.
  16. 제8항에 있어서,
    기준 특징을 검출하는 상기 통과 비임 센서를 배치시킬 때, 상기 기준 평면에 대한 소정의 방위를 갖는 소정의 방향에서, 상기 제어 시스템은 상기 통과 비임 센서를 움직이게 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 소정의 방위는 실질적으로 수평인 장치.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 기록된 위치는 상기 기준 평면과 소정의 관계를 갖는 장치.
  19. 기판이 안착될 수 있는 기판 스테이션 표면을 형성하는 프레임;
    상기 프레임과 연결되며 이송 장치 좌표계와 결합되는 구동 시스템;
    상기 구동 시스템에 연결되며 배치될 수 있는 통과 비임 센서를 갖는 가동성 아암; 및
    상기 가동성 아암을 이동시키고 상기 통과 비임 센서를 배치하기 위해 상기 구동 시스템에 제어가능하게 연결되는 제어 시스템;을 구비하며,
    상기 제어 시스템은 실질적으로 동일한 평면 상의 적어도 세 개의 다른 접근 경로를 따라 상기 기판 스테이션 표면에 연결되는 적어도 하나의 기준 특징을 검출하기 위해 상기 통과 비임 센서를 배치시키도록 프로그램되며, 상기 적어도 하나의 기준 특징은 상기 기판 스테이션 표면과 소정의 기하학적인 관계를 가지며;
    상기 제어 시스템은 적어도 하나의 기준 특징이 각각의 접근 경로에서 검출된 때 상기 센서의 위치를 기록하며, 상기 이송 장치 좌표계에서 상기 기판 스테이션 표면의 위치와 상기 기판 스테이션 표면의 각도 방위를 결정하도록 더 프로그램된 기판 이송 장치 오토 티치(auto-teach) 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 세 개의 접근 경로 각각은 다른 라인(line)의 일부분(segment) 으로 정의되며, 상기 적어도 세 개의 선들은 공통된 점을 교차하는 기판 이송 오토 티치 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 적어도 두 개의 다른 접근 경로들을 따라 상기 기준 특징들 중 하나로 접근하도록 프로그램된 기판 이송 장치 오토 티치 시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 기판 스테이션 표면의 상기 결정된 각도 방위는 상기 표면에 의해 정의된 평면 내에서의 각도 방위인 기판 이송 장치 오토 티치 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 접근 경로들은 각각 실질적으로 수평인 기판 이송 장치 오토 티치 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 가동성 아암은 스카라(scara) 아암인 기판 이송 장치 오토 티치 시스템.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 기판 스테이션 표면은 이송 컨테이너(transport container), 정렬기(aligner), 버퍼 스테이션(buffer station), 로드 체결부(load lock), 로드 포트(load port), 처리 스테이션(processing station), 또는 측정 스테이션(metrology station) 중 적어도 하나 위에서 또는 내에서 배치되는 기판 이송 장치 오토 티치 시스템.
  26. 제19항의 상기 기판 이송 장치 오토 티치 시스템을 구비하는 기판 처리 장치.
  27. 기판을 지지할 수 있는 기판 스테이션 표면을 정의하는 프레임;
    상기 프레임에 움직일 수 있게 연결되며, 결합된 이송 장치 좌표계를 갖는 기판 이송 장치;
    상기 프레임에 연결되는 정렬기;
    상기 기판 이송 장치로 상기 정렬기 상에 물체를 배치하고 상기 정렬기로 상기 물체와 상기 정렬기 사이의 공간적인 관계(spatial relationship)를 측정하도록 프로그램되며, 상기 기판 이송 장치에 작동가능하게 연결되는 제어 시스템;
    상기 제어 시스템은 상기 이송 장치 좌표계에서, 상기 측정된 공간적인 관계에 기초한 상기 기판 스테이션 표면에 대한 좌표들을 결정하도록 프로그램된 기판 이송 장치 오토 티치 시스템.
  28. 제27항에 있어서
    상기 물체는 상기 기판 스테이션 표면에 대하여 소정의 위치 관계를 갖는 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 물체는 기판인 시스템.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 정렬기 상에 상기 물체를 배치시키기 전에 상기 기판 스테이션 표면으로부터 상기 기판을 피크(pick)하도록 더 프로그램된 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 모델 표현 방식(model representation)의 기준 프레임에 대한 상기 기판 스테이션을 배치시키는 상기 기판 스테이션 표면의 상기 모델 표현 방식을 갖는 시스템.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 기판 스테이션의 각도 방위를 결정하도록 더 프로그램된 시스템.
  33. 기판 이송 장치에 위치를 오토 티칭하는 기판 이송 장치 오토 티치 시스템에 있어서,
    프레임, 상기 기판 이송 장치는 상기 프레임에 움직일 수 있게 연결되며, 결합된 이송 장치 좌표계를 가지며;
    상기 프레임에 연결되는 기판 정렬기; 및
    상기 기판 이송 장치와 상기 기판 정렬기에 작동가능하게 연결된 제어 시스템, 상기 제어 시스템은 상기 기판 이송 장치로 상기 정렬기 상에 물체를 배치하고 상기 정렬기로 상기 물체와 상기 정렬기 사이의 공간적인 관계를 측정하도록 프로그램되며;
    상기 제어 시스템은 상기 측정된 공간적인 관계에 기초한 상기 기판 이송 장치 좌표계에서 상기 기판 정렬기의 좌표들을 결정하도록 프로그램된 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 코스트 함수(cost function)을 생성함으로써 그리고 수치 방법(numberical method)을 이용한 상기 코스트 함수를 분석함으로써 상기 기판 정렬기의 상기 좌표들을 결정하는 시스템.
  35. 소정의 기준 프레임에 대해 물체의 수평을 조절하는 방법에 있어서,
    로봇 아암(robotic arm) 상에 실장되는 통과 비임 센서로 상기 적어도 하나의 특징을 적어도 두 번 접근하고 검출하는 단계; 및
    상기 로봇 아암에 연결되는 제어 시스템으로 상기 소정의 기준 프레임에 대해 상기 물체의 기울기를 결정하는 단계;를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 특징은 상기 물체와 소정의 기하학적인 관계를 가지며 상기 물체는 기판을 지지할 수 있는 기판 지지 표면을 갖는 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제어 시스템으로 상기 소정의 기준 프레임에 대해 상기 물체의 기울기를 변경하기 위한 수평 조절 입력을 생성하는 단계 및 상기 수평 조절 입력을 이용함으로써 상기 소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 지지 표면(substrate suupport surface)의 수평을 조절하는 단계를 더 구비하는 방법.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 로봇 아암은 스카라(scara) 아암인 방법.
  38. 제35항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 특징은 세 개의 특징들을 구비하며, 상기 세 개의 특징 각각은 상기 통과 비임 센서에 적어도 한번 접근되는 방법.
  39. 물체와 소정의 기하학적인 특징을 갖는 적어도 하나의 기준 특징을 제어 시스템에 의해 제어되는 로봇 아암 상에 실장되는 통과 비임 센서로 적어도 세 번 접 근하고 검출하는 단계; 및
    상기 제어 시스템으로 소정의 기준 프레임에 대한 적어도 두 개의 자유도에서 상기 물체의 위치를 결정하며, 상기 물체의 각도 방위를 결정하는 단계를 구비하며,
    상기 위치와 각도 방위는 상기 기준 특징들의 상기 검출로부터 결정되는 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 기준 특징은 적어도 두 개의 기준 특징들을 구비하는 방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 물체는 기판을 옮길 수 있게 지지하는 기판 지지부(substrate support)를 구비하는 방법.
  42. 제39항에 있어서,
    상기 로봇 아암은 스카라 아암인 방법.
  43. 소정의 기준 프레임에 대해 기판 정렬기의 위치를 결정하는 방법에 있어서,
    제어 시스템을 제공하는 단계;
    상기 제어 시스템에 통신가능하게 연결되는 기판 이송 장치를 제공하는 단계;
    상기 제어 시스템에 통신가능하게 연결되는 기판 정렬기를 제공하는 단계;
    상기 기판 정렬기 상에 물체의 하나 또는 그 이상의 배치 위치에 기판 정렬기 위치와 관련한 위치 데이터를 생성하기 위해, 상기 기판 이송 장치로 상기 기판 정렬기 상에 상기 물체를 배치하는 단계; 및
    소정의 기준 프레임에 대한 상기 기판 정렬기의 위치를 결정하기 위해 상기 제어 시스템으로 상기 위치 데이터를 분석하는 단계;를 구비하는 단계;를 구비하는 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 물체는 한 번 이상 상기 기판 정렬기 상에 배치되며, 상기 물체의 배치 위치들은 서로 5mm 이상 떨어져 배치되지 않는 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 위치 데이터를 분석하는 단계는 상기 제어 시스템으로 코스트 함수를 생성하는 단계와 수치 기술로 상기 코스트 함수의 극치(extreme)를 찾는 상기 제어 시스템을 이용하는 단계를 구비하는 방법.
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