KR20120112695A - 매니퓰레이터의 자동 교시 및 위치 수정 시스템 - Google Patents
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Abstract
기판 프로세싱 시스템은, 프로세싱 장치의 적어도 일부를 하우징하기 위한 하우징; 적어도 하나의 타겟과의 기지(奇智)의 관계로써 제 1 프로세싱 장치 기준 지점을 가지는 프로세싱 장치에 고정된, 적어도 하나의 타겟; 하우징 안에 위치되고, 적어도 하나의 송신기를 식별하는 식별 신호를 적어도 하나의 타겟으로 송신하도록 구성된, 적어도 하나의 송신기; 및, 적어도 하나의 타겟 및 적어도 하나의 송신기에 작동 가능하게 연결된 콘트롤러로서, 적어도 하나의 타겟 및 적어도 하나의 송신기중 하나로부터, 식별 신호에 기초하여 데이터 신호들을 수신하고, 데이터 신호들에 기초하여 프로세싱 장치의 작동 특성을 제어하도록 구성된, 콘트롤러;를 포함한다.
Description
예시적인 구현예들은 전체적으로 로봇 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 로봇 시스템들의 설정(setup) 및 작동에 관한 것이다.
일반적으로 로봇 매니퓰레이터를 설정(setup)하는 것은 수동으로 또는 자동으로 수행되는 시간 소비적이고 지루한 과정이다. 로봇 매니퓰레이터들의 수동 설정(manual setup)은 설정을 수행하는 작업자와 관련하여 주관적인 경향이 있으며, 일반적으로 반복 불가능하다. 수동 설정의 주관적이고 반복 불가능한 특성은 매니퓰레이터가 설치되는 시스템의 결과적인 성능에 일반적으로 영향을 미친다. 수동의 설정을 완성시키는 시간(예를 들어, 노동 비용, 툴 시간(tool time) 등)은 또한 매니퓰레이터들을 설정하는 것을 값비싸게 할 수 있다. 또한 로봇 매니퓰레이터들의 수동 설정은 시스템의 오염을 야기할 수도 있으며, 시스템은 입자에 예민하고 (예를 들어, 클린 룸(clean room) 환경) 인간 및 장비의 안전 위험 요소를 포함한다 (예를 들어, 유해한 화학제에 대한 노출 또는 충돌을 통한 시스템의 로봇 매니퓰레이터 및 다른 부품들을 손상시킬 위험성).
통상적으로 로봇 매니퓰레이터들의 자동 설정은 매니퓰레이터가 상호 작용하는 프로세싱 장비 및/또는 로봇 매니퓰레이터상에 장착된 값비싼 고정구들(fixtures) 및 다양한 센서들의 이용을 포함한다. 센서들은 일반적으로 자기 센서, 광학 센서 또는 촉각 센서(tactile sensor)로서, 이것은 매니퓰레이터가 고정구 또는 스테이션에 접촉되었다는 것을 나타내는 정렬 고정구의 특정한 특징 또는 모터 토크에서의 증가를 로봇 콘트롤러가 감지하는 것을 허용한다.
시스템의 로봇 매니퓰레이터가 시스템의 스테이션(예를 들어, 기판 유지 스테이션 또는 다른 것)과 상호 작용하지 않으면서 로봇 시스템 내에 있는 지점들을 자동적으로 교시할 수 있는 것이 유리할 것이다. 또한 만약 자동 교시 시스템이 아래에 설명된 바와 같이 자동적인 스테이션 교시(station teaching)를 능가하는 장점을 제공할 수 있다면 유리할 것이다.
본 발명은 청구항에 기재된 발명에 의해 종래 기술의 문제점을 해결한다.
개시된 실시예들의 상기 양상 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이다:
도 1a 내지 도 1c 는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2 는 예시적인 실시예에 따른 위치 선정 시스템을 도시한다.
도 3a 및 도 3b 는 예시적인 실시예의 일 양상에 다른 순서도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b 는 예시적인 실시예에 따른 위치 왜곡에 대한 예시적인 그래프들을 나타낸다.
도 5 는 예시적인 실시예에 따른 매니퓰레이터의 점증적인 움직임을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 6 은 예시적인 실시예에 따른 자동 교시 프로세스의 예시적인 수렴을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7 은 예시적인 실시예에 따른 스테이션 및 매니퓰레이터의 개략적인 도면이다.
도 7a 및 도 7b 는 예시적인 실시예의 다른 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 8 은 예시적인 실시예에 따라서 스테이션 및/또는 매니퓰레이터의 점검 레벨(checking level)에 대한 기준 평면으로부터의 편위를 나타낸다.
도 9 는 예시적인 구현예의 다른 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 10 은 예시적인 구현예의 다른 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 11 및 도 12 는 예시적인 구현예들의 양상에 따른 예시적인 액튜에이터들의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 13 은 예시적인 구현예의 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 1a 내지 도 1c 는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 프로세싱 시스템을 도시한다.
도 2 는 예시적인 실시예에 따른 위치 선정 시스템을 도시한다.
도 3a 및 도 3b 는 예시적인 실시예의 일 양상에 다른 순서도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b 는 예시적인 실시예에 따른 위치 왜곡에 대한 예시적인 그래프들을 나타낸다.
도 5 는 예시적인 실시예에 따른 매니퓰레이터의 점증적인 움직임을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 6 은 예시적인 실시예에 따른 자동 교시 프로세스의 예시적인 수렴을 나타내는 그래프를 도시한다.
도 7 은 예시적인 실시예에 따른 스테이션 및 매니퓰레이터의 개략적인 도면이다.
도 7a 및 도 7b 는 예시적인 실시예의 다른 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 8 은 예시적인 실시예에 따라서 스테이션 및/또는 매니퓰레이터의 점검 레벨(checking level)에 대한 기준 평면으로부터의 편위를 나타낸다.
도 9 는 예시적인 구현예의 다른 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 10 은 예시적인 구현예의 다른 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 11 및 도 12 는 예시적인 구현예들의 양상에 따른 예시적인 액튜에이터들의 개략적인 도면을 나타낸다.
도 13 은 예시적인 구현예의 양상에 따른 순서도를 도시한다.
도 1a 내지 도 1c 는 예시적인 실시예에 따른 예시적인 프로세싱 환경을 도시한다. 비록 개시된 실시예들이 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 설명될지라도, 개시된 구현예들은 여러 대안의 형태들로 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 요소들의 임의의 적절한 크기, 형상 또는 유형 또는 재료들이 이용될 수 있다.
예시적인 구현예들의 일 양상에서, 공간 위치 선정 시스템(SPS)(100)은 아래에 설명된 바와 같이 비접촉 방식으로, 예를 들어 집기-놓기 적용(pick and place application)에서 로봇 매니퓰레이터들 위치들을 자동적으로 교시하도록 구성된다 (예를 들어, 치구(jig) 또는 고정구(fixture) 또는 워크 스테이션(work station)과의 접촉이 없다). 예시적인 실시예들은 작업 공간내에서 로봇 매니퓰레이터 위치들의 수동적 교시(mauall teaching)를 실질적으로 제거하도록 구성될 수 있다. 예시적인 구현예들의 자동적인 교시는 로봇 매니퓰레이터들의 반복적인 설정(setup)을 효율적인 방식으로 짧은 기간 동안에 제공할 수 있다. 자동적인 교시는 클린룸(clean room)의 환경(예를 들어, 실험실, 작업실, 반도체 제조용 툴(tool)/설비)으로 오염물(contaminates)을 도입하지 않으면서 수행될 수 있는데, 왜냐하면 공간 위치 설징 시스템(100)과 인간이 상호 작용하는 것이 최소화되기 때문이다.
예시적인 구현예들의 다른 양상에서 공간 위치 선정 시스템(100)은 이하에 설명되는 바와 같이 공통의 기준 지점에 대하여 시스템 안의 개별 스테이션들을 정렬하고 그리고/또는 레벨(level)을 맞추도록 구성될 수 있다. 단지 예시적인 목적으로서, 스테이션들은, 반도체 기판 취급용 툴(tool)들의 기판 정렬기, 로드포트(loadport) 및 프로세스 모듈들을 포함하는 임의의 적절한 스테이션들일 수 있다. 스테이션들의 정렬 및/또는 레벨 맞춤은 예를 들어 시스템의 통합 동안에 (예를 들어, 시스템의 제조 동안) 또는 시스템이 서비스되고 있을 때 현장에서 (예를 들어 유지 관리 과정 동안)와 같이, 임의의 적절한 시간에 이루어질 수 있다. 오직 예시적인 목적을 위하여, 스테이션이 설정되는 때의 일 예는 프로세싱 장비의 제조 동안을 포함한다 (이것은 예를 들어 자동화 공급기에서의 재료 취급용 플랫폼의 초기 설정을 포함할 수 있고, 그 이후에 설정은 부분적으로 분해되어 재료 프로세싱 시스템 제조자에게 보내질 수 있다. 프로세싱 시스템은 재료 프로세싱 시스템 제조자에서 대형 시스템으로 통합될 수 있고, 그 이후에 시스템은 부분적으로 분해되어 최종 사용자에게 보내질 수 있다). 스테이션이 설정되는 때의 다른 예는 예를 들어 최종 사용자(예를 들어, 반도체 제조 설비 또는 다른 적절한 설비)에서의 시스템 통합 동안을 포함한다. 스테이션이 설정되는 때의 다른 예는 예를 들어 최종 사용자 설비에서의 시스템의 유지 관리 또는 서비스를 포함한다 (예를 들어, 로봇 매니퓰레이터 또는 프로세스 모듈과 같은 구성 요소가 서비스되거나 또는 교체되는 때와 같은 것을 포함한다). 개시된 구현예들은 예를 들어 스테이션 레벨 맞춤에 관한 정보와 같은 임의의 적절한 공간 정보(spacial information)를 제공할 수 있으며, 이것은 현존하는 스테이션 조절 특징부들을 이용하여 스테이션 레벨 맞춤 에러(station levelling error)를 교정하기 위한 조절의 양을 포함하지만 그에 한정되는 것은 아니다.
다른 양상에서, 예시적인 구현예들은 이후에 설명되는 바와 같이 매니퓰레이터가 사용중인 동안에 (예를 들어 온-더-플라이(on-the-fly)) 로봇 매니퓰레이터의 위치 에러들을 교정하도록 구성될 수 있다. 그러한 위치 에러들은 예를 들어 로봇 매니퓰레이터의 위치를 추적하는데 이용된 위치 피드백 장치(position feedback devices)들의 부정확성으로부터 초래될 수 있다. 위치 에러들은 로봇 매니퓰레이터의 기계적인 구성 요소들의 공차(tolerance)를 통해 도입될 수도 있으며, 그것은 매니퓰레이터의 비선형 메카니즘 또는 매니퓰레이터의 기계적 부품들의 마모에 의해 증폭될 수 있다. 예시적인 구현예들은 로봇 매니퓰레이터들의 기계적 구성 요소들에 대한 제조 공차 및 위치 피드백 장치들의 이완 정확성 요건(relax accuracy requirement) 뿐만 아니라 집기 및 놓기 작동(pick and place operation)의 반복 가능성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
개시된 구현예들의 다른 양상에서, 공간 위치 선정 시스템(100)은 이하에서 설명되는 바와 같이 모터들을 제어 및/또는 전환(commutate)시키기 위한 모든 좌표들의 실질적으로 동시적인 비접촉 측정을 제공하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 공간 위치 선정 시스템은 임의의 적절한 모터의 축방향 좌표 및/또는 회전 좌표를 측정하도록 구성될 수 있으며, 그 모터는 예를 들어 평면 또는 선형 모터들, 구형 모터들 및 자체 베어링 모터(예를 들어, 자체 베어링 회전 모터, 자기적으로 공중 부양되는 플랫폼 등)를 포함하며, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다. 적절한 모터들의 예는 2007.6.27 자에 출원된 미국 출원 제 11/769,651 에 개시된 것을 포함하며, 상기 개시된 내용은 본원에 참조로서 포함된다.
이제 도 1a 를 참조하면, 예시적인 실시예들은 반도체 프로세싱 장치 또는 시스템의 일부일 수 있다. 주목되어야 하는 바로서, 예시적인 실시예들이 반도체 제조 장치와 관련하여 설명될지라도, 예시적인 구현예들은 임의의 집기 및 놓기 환경들 및/또는 로봇 시스템들에 동등하게 적용될 수 있고, 그것은 예를 들어 정지 상태 또는 움직이는 목적물들에 대하여 정확한 위치 선정을 제공하는 실험실 장비, 의료 장치(예를 들어, 로봇 수술 장치 등) 및 조립 플랜트들을 포함하지만, 그에 제한되는 것이 아니라는 점이 이해되어야 한다.
예시적인 구현예들에서 프로세싱 장치(10)는 도 1a 에서 클러스터 툴(cluster tool)로서 도시되어 있는데, 이것은 대표적인 구성을 가진다. 대안의 실시예들에서, 프로세싱 장치(10)는 임의의 다른 소망의 구성을 가질 수 있다. 장치(10)는 예를 들어 200 mm, 300 mm, 350 mm, 400 mm와 같은 반도체 기판 또는 웨이퍼, 또는 심지어 더 큰 직경의 웨이퍼들을 프로세싱하는 것을 허용하도록 크기가 정해지고 형상화될 수 있다. 대안의 구현예들에서, 프로세싱 장치는 임의의 다른 소망의 기판을 프로세싱할 수 있으며, 그 기판은 평탄 패널 디스플레이들의 기판을 포함하지만, 그에 제한되는 것은 아니다. 도 1a 에 도시된 예시적인 구현예에서, 장치(10)는 전체적으로 전방 섹션(front section, 12) 및 후방 섹션(rear section, 14)을 가질 수 있다. 전방 섹션(12)은 제조 설비(fabrication facility;FAB)의 나머지와 장치(10)의 인터페이스를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전방 섹션(12)은 하나 또는 그 이상(예를 들기 위한 목적으로 2 개가 도시되어 있다)의 로드 포트(load port, 16)들을 가지는 환경적으로 제어되는 모듈일 수 있으며, 로드 포트들은 SMIF 들 또는 FOUP 들과 같은 임의의 적절한 기판 운반기들의 도킹(docking)을 허용한다. 로드 포트들은, FAB 자동화 재료 취급 시스템 또는 차량들과의 인터페이스를 통하여, 또는 수동 수단을 통하여, 캐리어(carrier, C)의 로딩(loading)/언로딩(unloading)을 자동적으로 허용하도록 위치될 수 있다. 전방 섹션(12)은 장치 인터페이스에서 도킹된 장치(10)와 캐리어(C) 사이에서 기판들을 로딩/언로딩하기 위한 임의의 적절한 이송 장치(11)를 가질 수 있다. 적절한 이송 장치는 함께 소유된 미국 특허 US 6,002,840 에 개시되어 있는 예시적인 이송부를 포함하지만, 그것에 제한되는 것은 아니며, 상기 문헌은 본원에 참조로서 포함된다. 일 예에서, 이송 장치는 도 2 에 도시된 바와 같은 SCARA 유형의 이송 장치(250)일 수 있으며, 이것은 상부 아암(251), 전방 아암(252) 및 단부 작동체(end effector, 253)를 포함한다. 전방 섹션(12)과 유사한, 툴 전방 섹션(tool front section)의 적절한 예는 2005. 7.11. 자에 제출된 미국 출원 No.11/178,836 에 개시되어 있으며, 이것은 본원에 참조로서 포함된다. 대안의 실시예들에서, 장치 전방 섹션은 임의의 다른 소망의 구성을 가질 수 있다. 다른 대안의 구현예들에서, 후방 섹션이 로드 잠금(load lock)들에 간섭하지 않으면서 장치의 로딩 인터페이스(loading interface)와 직접적으로 소통할 수 있다는 점에서, 장치는 격리되거나 또는 그렇지 않으면 분리될 수 있는 전방 단부 섹션을 가지지 않을 수 있다.
후방 섹션(14)은 외부 대기(outside atmosphere)로부터도 격리된, 격리된 대기(isolated atmosphere)를 유지할 수 있으며, 예시적인 실시예에서 전방 섹션의 대기로부터 격리될 수 있다. 후방 섹션(14)은 (질소 또는 아르곤과 같은) 불활성 개스를 유지할 수 있거나, 또는 후방 섹션(14)은 진공을 유지할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 후방 섹션은 전체적으로 로드 잠금 섹션(20), 이송 챔버(22) 및 프로세싱 모듈(24)을 가진다. 하나 또는 그 이상의 로드 잠금 섹션(20), 이송 챔버(22) 및 프로세싱 모듈(24)들은 하나 또는 그 이상의 슬롯 밸브들을 구비할 수 있는데, 슬롯 밸브는 후방 섹션(14) 및/또는 하나 또는 그 이상의 로드 잠금 섹션(20), 이송 챔버(22) 및 프로세싱 섹션(24)을 격리시키는 역할을 한다. 슬롯 밸브들은 그 어떤 적절한 구성을 가지는 그 어떤 적절한 슬롯 밸브일 수도 있다. 후방 섹션(14)은 장치의 프로세싱 섹션과 로드 잠금부 사이에서 기판들을 이송하도록 이송 챔버(22)내에 위치된 임의의 적절한 기판 이송 시스템(23)을 가질 수도 있다. 이해되는 바와 같이, 후방 섹션을 전방과 인터페이스시키는 로드 잠금 섹션(20)은 후방 섹션(14)에서의 격리된 대기를 손상시키지 않으면서 대기적으로 격리된(atmospherically isolated) 후방 섹션(14)과 전방 섹션 사이의 기판 이송을 허용한다. 프로세싱 모듈(24)은 기판들의 임의의 소망되는 프로세싱(예를 들어, 재료 증착, 이온 주입, 세정, 에칭, 폴리싱(polishing), 계측 등)을 수행하도록 구성될 수 있다. 이후에 보다 상세하게 설명되는 바로서, 프로세싱 장치(10)는 공간 위치 선정 시스템(100)과 함께 구성될 수 있다.
이제 도 1b 를 참조하면, 다른 예시적인 프로세싱 장치(10')가 도시되어 있다. 이러한 예에서, 프로세싱 장치(10')는 선형으로 분포된 프로세싱 시스템으로서, 프로세싱 시스템은 프로세싱 모듈(24'), 기판 이송부(11a-11c) 및 로드 잠금부(20a', 20b')를 포함한다. 선형으로 분포된 예시적인 프로세싱 장치는 2006. 5.26. 자에 제출된 미국 특허 출원 11/442,511 에 개시되어 있으며, 상기 개시 내용은 본원에 참조로서 포함된다. 선형으로 분포된 프로세싱 장치는 이후에 보다 상세하게 설명된 공간 위치 선정 시스템(100)과 함께 구성될 수 있다.
도 1c 를 참조하면, 공간 위치 선정 시스템(100)은 제조 설비의 임의 부분(들) 안에서 구성 요소들을 정렬시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공간 위치 선정 시스템(100)은 자동화된 재료 취급 시스템(60)의 오버헤드 이송 운반부(overhead transport vehicle, 61)를 처리 장치(10)의 로드포트(loadport, 16)들과 자동적으로 정렬시키도록 구성될 수 있다. 적절한 오버헤드 이송 시스템의 예는 미국 특허 US 7,165,927 에 개시되어 있으며, 상기 개시 내용은 본원에 참조로서 포함된다. 이해되어야 하는 바로서, 공간 위치 선정 시스템(100)은 오버헤드 이송부 및 콘베이어 및/또는 카트(cart)들과 같은 지면에 기초한 이송부를 포함하지만 그에 제한되지 않는, 임의의 적절한 재료 취급 시스템을 정렬시키도록 구성될 수 있고, 이들은 본원에 참고로서 포함되는 2003.7.22.자 출원된 미국 특허 출원 10/624,987 에 개시된 것과 같은 것이다.
다시 도 2 를 참조하면, 공간 위치 선정 시스템은 이제 프로세싱 장치(290)와 관련하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 이러한 예에서, 프로세싱 장치(290)는 도 1a 에 대하여 위에서 설명된 로드 잠금부(20) 및 후방 단부(14)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 모듈(PM1-PM4)들은 프로세싱 모듈(24)과 실질적으로 유사할 수 있는 반면에, 로드 잠금부(LL1,LL2)들은 도 1a 를 참조하여 위에서 설명된 로드 잠금부(20)와 실질적으로 유사할 수 있다. 공간 위치 선정 시스템(100)은 콘트롤러(270), 하나 또는 그 이상의 송신기(200A-200F) 및 하나 또는 그 이상의 타겟(210A-210N, 210P-210V)들을 구비할 수 있다. 이하에 설명되는 바로서, 타겟들은 송신기로부터 수신 요소로 신호를 피동적으로 복원시키도록 수동적(passive)일 수 있거나, 또는 타겟들은 송신기들로부터 신호를 수신하는 능동 수신기(active receiver)일 수 있다. 특정 개수의 송신기 및 타겟들이 도면에 도시되어 있지만, 대안의 구현예들에서 도면에 도시된 것보다 많거나 또는 적은 것과 같은 임의의 적절한 수의 송신기들 및 타겟들이 있을 수 있다. 콘트롤러(270)는 여기에 설명된 예시적인 실시예들의 양상을 수행하도록 메모리에 저장된 컴퓨터 독출 가능 프로그램 코드, 프로세서 및 메모리(예를 들어, 메모리(275))를 포함하는 적절한 콘트롤러일 수 있다. 콘트롤러(270)는 공간 위치 선정 시스템(100)에 전용될 수 있거나, 또는 프로세싱 장치(290) 및/또는 제조 설비의 작동을 위한 제어 시스템의 일부일 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 송신기(200A-200F)들은 그 어떤 적절한 송신기들일 수 있으며, 이것은 광학 송신기, 라디오 주파수 송신기, 셀룰러 송신기 및 청각 송신기(auditory transmitter)를 포함하지만 그에 제한되는 것은 아니다. 송신기(200A-200F)들 각각은 그 어떤 적절한 방식으로도 콘트롤러(270)에 연결될 수 있으며, 이것은 유선 또는 무선 연결을 포함하지만 그에 제한되는 것은 아니다. 송신기는 이후에 설명되는 바와 같이 위치 판단을 하기 위하여 콘트롤러(270)에 의해 해석되고 타겟(210A-210N, 210P-210V)의 검출에 영향을 미칠 수 있는 임의의 적절한 특성들을 가진 그 어떤 적절한 신호를 송신할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 송신기들은 예를 들어 타겟들에 의해 송신기들로 수동적으로 반사되는 (또는 그렇지 않으면 복귀되는) 신호를 검출하기 위한 수신부들을 포함할 수 있다. 대안의 구현예들에서 타겟들은 송신기들로부터 신호를 수신하기 위한 임의의 적절한 위치에 위치된 수신부들을 포함할 수 있다. 각각의 송신기(200A-200F)에 의해 송신된 신호들은 예를 들어, 콘트롤러(270)가 개별적인 신호에 의해 각각의 송신기(200A-200F)를 식별할 수 있도록 구성될 수 있다. 대안의 실시예들에서 각각의 송신기(200A-200F)는 임의의 적절한 방식으로 식별될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 타겟들 및 송신기의 위치들은 여기에서 설명된 목표물의 위치를 판단하기 위한 등가의 위치 정보를 얻을 수 있는한, 역으로 될 수 있다는 점이 주목된다.
타겟(210A-210N, 210P-210V)들은 그들의 위치가 판단될 수 있도록 송신기(200A-200F)에 의해 검출될 수 있는 임의의 적절한 타겟일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 타겟(210A,210N, 210P-210V)들은 수동 타겟(passive target)일 수 있으며, 수동 타겟들은 송신기로부터 다시 송신기로 보내진 신호를 수동적으로 반사시킬 수 있는 (또는 그렇지 않으면 다시 보내는) 것으로서, 신호는 예를 들어 임의의 적절한 수신부에 의하여 검출되도록 송신기로부터 온다. 타겟(210A-210N, 210P-210V)들은 예를 들어 송신기(또는 다른 수신 장치)에 의한 검출을 여전히 허용하면서 콘트롤러(270)와 같은 임의의 다른 장치에 연결되지 않을 수 있거나 또는 정보를 공유하지 않을 수 있다. 대안의 구현예들에서 타겟들은 능동 타겟일 수 있으며, 이것은 예를 들어 콘트롤러(270)와 같은 시스템의 다른 구성 요소로 신호를 송신하도록 송신기들로부터의 신호들을 예를 들어 프로세싱할 수 있다. 타겟(210A-210N, 210P-210V)들이 능동형인 다른 대안의 구현예들에서, 타겟들은 송신기(200A-200F)들에 대하여 위에서 설명된 바와 같은 임의의 적절한 방식으로 예를 들어 콘트롤러(270)에 적절하게 연결될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 공간 위치 선정 시스템(100)은 (송신기(200A-200F)를 대체할 수 있는) 기준 트랜스시버(reference transceiver) 및 (타겟(210A-210F, 210P-210V)를 대체할 수 있는) 능동 트랜스시버를 포함할 수 있거나, 또는 그 역으로 될 수 있다. 기준 트랜스시버는 능동 트랜스시버에 의해 수신되는 상기의 신호를 조사할 수 있다. 능동 트랜스시버는 기준 트랜스시버들로 동일하거나 또는 상이한 신호를 다시 송신할 수 있다. 기준 트랜스시버는 능동 트랜스시버들로부터 신호를 읽도록 구성되며 그것을 콘트롤러(270)로 통신하여 여기에서 설명된 판단(determination)/계산을 수행한다.
송신기(200A,200F)들은 프로세싱 장치(290)의 둘레 및/또는 그 안의 임의의 적절한 위치들에 배치될 수 있다. 오직 예시적인 목적을 위하여, 도 2 에서, 프로세싱 모듈(PM1-PM4)들과 로드 잠금부(LL1,LL2)들 각각과 이송 챔버(265) 사이의 인터페이스의 각각의 측에 하나의 송신기가 위치되도록 송신기(200A-200F)들이 위치된다. 타겟(210A-210N, 210P-210V)들은 프로세싱 장치(290)의 구성 요소들 안에 그리고/또는 둘레에서 임의의 적절한 지점(들)/위치(들)에 위치될 수 있다. 주목되어야 하는 바로서, 하나의 예시적인 실시예에서, 타겟(210A-210N, 210P-210V)들의 위치들은 각각의 타겟이 타겟(210A-210N, 210P-210V)의 위치들을 판단하도록 충분한 수의 송신기(200A-200F)와 상호 작용할 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 타겟들은 주어진 송신기의 미리 결정된 범위내에 위치될 수 있어서, 송신기가 실질적으로 타겟의 방해되지 않은 "시야(view)"를 가진다. 구성 요소들은 서로 상호 작용하는 프로세싱 장치의 임의의 적절한 구성 요소들을 포함할 수 있지만, 그것에 제한되지 않으며, 적절한 구성 요소들은 예를 들어 프로세싱 모듈(PM1-PM4), 로드 잠금부(LL1, LL2) 및 이송 장치(250)와 같은 것이다. 이러한 예에서 프로세싱 모듈(PM1-PM4) 및 로드 잠금부(LL1, LL2) 각각은 3 개의 타겟들을 구비한다. 대안의 구현예들에서 프로세싱 모듈(PM1-PM4) 및 로드 잠금부(LL1, LL2) 각각은 3 개 보다 많거나 적은 타겟들을 가질 수 있다. 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 이송 장치(250)는 3 개의 타겟(210T-210V)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 대안의 구현예들에서 타겟(210T-210V)들은 이송 장치(250)상의 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 이러한 예에서, 주목되어야 하는 바로서, 3 개의 타겟들은 각각의 프로세싱 모듈(PM1-PM4)에서 이용되며, 3 개 지점들로서의 각각의 로드 잠금부(LL1, LL2) 및 이송 장치(250)는 주어진 공간 엔벨로프(space envelope)에서 목표물의 위치를 전체적으로 정의한다 (예를 들어, 기준 지점의 3 개 좌표(x, y, z) 및 3 개 회전(RX, Ry, Rz)은 공간 엔벨로프(spacial envelopment)에서 타겟들이 부착되는 목표물의 위치를 유일 무이하게(uniquely) 식별하도록 3 개 지점들의 위치들로부터 판단될 수 있다).
대안의 구현예들에서, 타겟(210A-210S)들은 이송 장치(250)의 자동적인 교시(teaching) 또는 위치 수정(position correction)을 위하여 하나 이상의 스테이션들에 고정되거나 배치될 수 있는 고정부(fixture) 안으로 포함될 수 있다. 다른 대안의 구현예들에서, 타겟(210T-210V)들은 이송 장치(250)의 자동적인 교시에 영향을 미치도록 이송 장치(250)에 의해 유지되는 고정부에 포함될 수 있다.
여전히 도 2 를 참조하면, 기준 지점( 또는 지점들)은 프로세싱 장치의 구성 요소들의 각각에 할당된다. 예를 들어, 스테이션 기준 지점(RSTN)은 프로세싱 모듈(PM1)에 할당될 수 있다. 일 예에서, 기준 지점(RSTN)은 프로세싱 모듈 안의 미리 결정된 기판 위치(예를 들어, 미리 결정된 위치에서의 기판의 중심)에 대응할 수 있다. 대안의 구현예들에서, 기준 지점(RSTN)은 프로세싱 모듈(PM1) 안의 임의의 적절한 지점에 대응할 수 있다. 스테이션 기준 지점(RSTN)의 위치는 프로세싱 모듈(PM1)에 위치된 타겟(210A-210C)들과 같은 하나 또는 그 이상의 타겟들에 대하여 알려질 수 있거나 또는 그것과 일치할 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 기준 지점들은 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 다른 프로세싱 모듈(PM2-PM4)들에 할당될 수도 있다.
매니퓰레이터 기준 지점(RRBT)도 이송 장치(250)와 관련될 수 있다. 이러한 예에서, 매니퓰레이터 기준 지점(RRBT)은 단부 작동체(end effector)상에 위치됨으로써 기판이 단부 작동체(253) 상에 유지될 때 그 위치는 기판(S)의 미리 결정된 중심 위치와 일치한다. 대안의 구현예들에서 기준 지점(RRBT)는 이송 장치(250)상의 그 어떤 적절한 위치에라도 있을 수 있다. 스테이션 기준 지점(RSTN)과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 매니퓰레이터 기준 지점(RRBT)의 위치는 단부 작동체(253)상에 위치된 타겟(210T-210V)과 같은, 하나 또는 그 이상의 타겟들과 관련하여 알려질 수 있거나 또는 그것에 일치할 수 있다. 이송 장치(250)는 적절한 위치 피드백 장치들을 포함할 수도 있는데, 이것은 예를 들어, 매니퓰레이터 기준 지점(RRBT)의 위치를 판단하도록 이송 장치(250)의 운동학적 방정식(kinematic equation)과 관련하여 이용될 수 있는 엔코더(encoder)들일 수 있다.
스테이션 및 매니퓰레이터 기준 지점들(RSTN 및 RRBT)은 예를 들어 x, y, z 와 같이 3 개의 독립적인 좌표들에 의해 정해진 공간에서 위치들을 각각 나타낼 수 있거나, 또는 예를 들어 x, y, z, Rx, Ry, Rz 와 같이 6 개의 독립적인 좌표들에 의해 정해진 기준 좌표 시스템들을 구현하도록 일반화될 수 있으며, 여기에서 Rx, Ry, Rz 와는 각각 x, y, z 축들에 대한 회전을 각각 나타낸다. 대안의 구현예들에서, 기준 지점(RSTN, RRBT)들은 임의의 적절한 수의 축들을 가진 임의의 적절한 좌표 시스템에서의 임의의 적절한 지점을 나타낼 수 있다. 오직 예시적인 목적을 위하여, 공간 위치 선정 시스템(100)과 관련된 좌표 시스템은 여기에서 전체 좌표 시스템으로서 지칭되는 반면에 이송 장치 위치 피드백 장치들을 이용하는 좌표 시스템은 여기에서 로봇 좌표 시스템(robot coordinate system)으로서 지칭된다. 아래에 설명되는 바와 같이, 공간 위치 선정 시스템(100)은 특이하게 짧은 시간 기간에 이송 장치(250)의 모든 자유도들에 대한 실질적으로 동시의 교시(teaching)를 제공하도록 구성된다. 주목되어야 하는 바로서, (예시적인 실시예들을 설명하도록 이용된)도 2 의 이송 장치(250)는 위에서 설명된 6 개의 독립적인 좌표들에 대응하는 6 개의 자유도를 구비하지만, 대안의 구현예들에서 이송 장치는 6 개 보다 많거나 적은 자유도들을 가질 수 있다.
도 3a 및 도 3b 를 참조하면, 프로세싱 모듈(PM1) 및 스테이션(ST1)의 자동적인 교시는 오직 예시의 목적을 위하여 설명될 것이다. 프로세싱 장치(290)의 임의의 적절한 구성 요소의 위치는 (또는 제조 설비에서 임의 구성 요소의 위치는) 실질적으로 유사한 방식으로 교시될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 프로세싱 모듈(PM1)에 포함된 타겟(210A-210C)들의 위치(들)는 공간 위치 선정 시스템(100)으로부터 임의의 적절한 방식으로 얻어진다 (도 3a, 블록 300). 예를 들어, 송신기(200A)로부터의 제 1 신호 및 송신기(200B)로부터의 제 2 신호가 (예를 들어 타겟(210A-210C)들중 개별적인 하나에 의해 반사된 이후에) 수신기에 의해 수신되도록, 예를 들어 송신기(200A, 200B)들에 의해 송신된 신호들은 임의의 적절한 방식으로 지향될 수 있거나 또는 타이밍이 정해질 수 있다. 대안의 구현예들에서, 예를 들어 송신기(200A)로부터의 제 1 신호 및 송신기(200B)로부터의 제 2 신호가 각각의 제 1 시간 및 제 2 시간에 타겟(210A-210C)들중 개별의 하나에 의해 수신되도록, 송신기(200A,200B)들에 의해 송신된 신호들이 지향될 수 있거나 또는 타이밍이 정해질 수 있다. 콘트롤러(270)는 예를 들어, 제 1 신호 및 제 2 신호가 수신되는 시간들에 기초하여, 송신기(200A,200B)와 관련하여 각각의 타겟(210A-210C)이 어디에 위치되는지를 판단하도록 구성될 수 있다. 송신기(200A,200B)들 각각은 전체 좌표 시스템에서 미리 결정된 위치에 있을 수 있어서, 콘트롤러(270)는 송신기들에 대한 타겟의 위치에 기초하여 전체 좌표 시스템에서의 타겟(210A-210C)들 각각의 위치를 판단할 수 있다 (블록 310; 도 3A). 대안의 구현예들에서, 전체 좌표 시스템에서의 타겟(210A-210C)의 위치는 임의의 적절한 방식으로 정해질 수 있다.
도 5 를 참조하면, 콘트롤러는 이송 장치(250)에게 초기 위치(500R, 500G)로부터 (여기에서 R 은 로봇 좌표들을 나타내고 G 는 전체 좌표들을 나타냄), 로봇 좌표 시스템에서의 스테이션의 이론적인 좌표를 이용하여 교시되고 있는 스테이션을 향하여 점증적인 움직임을 수행하도록 명령할 수 있다 (도 3a, 블록 320). 예시적인 구현예에서, 이송 장치(250)의 초기 위치 또는 수축된 위치는 스테이션 접근 지점의 이론적인 위치로서 선택될 수 있다. 대안의 구현예들에서, 임의의 적절한 지점은 스테이션 접근 지점으로서 선택될 수 있다. 점증적인 움직임의 초기 지점(500R, 500G) 및 단부 지점(501R, 501G)은 전체 좌표 시스템 및 로봇 좌표 시스템 양쪽에서 콘트롤러(270)에 의해 메모리(275)에 기록될 수 있다. 점증적인 움직임의 초기 지점(500R, 500G) 및 단부 지점(501R,501G)은 예를 들어 이송 장치(250)의 현재 지점 부근에서 2 개의 좌표 시스템들 사이의 관계 또는 변환의 양을 (예를 들어, 측정된 거리 및 방향을 통하여) 정하도록 이용될 수 있다(도 3a, 블록 330). 대안의 실시예들에서, 전체 좌표 시스템과 로봇 좌표 시스템 사이의 관계는 임의의 적절한 방식으로 판단될 수 있다.
블록(300)에서 얻어진 변환(transformation) 및 전체 좌표 시스템에서의 스테이션 기준 지점의 위치는 로봇 좌표 시스템에서 (예를 들어 지점(501R, 501G)으로부터 지점(502R, 502G)로) 이송 장치(250)의 다음의 점증적인 움직임의 거리 및 방향을 판단하는데 이용될 수 있다 (블록 340, 도 3b). 콘트롤러(270)는 블록(340)에서 판단되는 거리 및 방향을 이용하여 교시되고 있는 스테이션을 향하여 다른 점증적인 움직임을 수행할 것을 이송 장치(250)에 명령한다 (블록 350, 도 3b). 만약 이송 장치 기준 지점(RRBT)과 스테이션 기준 지점(RSTN) 사이의 거리가 미리 결정된 거리 또는 정확도(ε)보다 크다면 (블록 360, 도 3b), 전체 좌표 시스템에서 이송 장치와 스테이션 기준 지점(RRBT, RSTN) 사이의 거리가 미리 결정된 정확도(ε) 보다 작을 때까지, 블록(340,350)들이 반복된다 (예를 들어, 지점(502R-509R, 502G-509G)를 이용하여 점증적인 움직임이 이루어진다).
오직 예시적인 목적을 위해서, 도 3a 및 도 3b 와 관련하여 위에서 설명된 자동 스테이션 교시 방법은 아래에서 2 개 자유도로써 표현된다. 그러나, 아래의 방정식들은 그 어떤 적절한 자유도에라도 적합화될 수 있다.
이러한 특정의 예에서, 로봇 위치 피드백 장치들의 부정확성 및 기계적 구성 요소들의 공차들은 로봇 좌표 시스템과 전체 좌표 시스템 사이의 비선형 에러, 스케일 인자(scaling factor), 회전, 오프셋의 형태로 왜곡을 도입시킨다:
여기에서 xsps 및 ysps 는 공간 위치 선정 시스템으로부터 얻어진 RRBT 의 x 및 y 좌표를 표시하고, xRBT 및 yRBT 는 로봇 위치 피드백 장치들을 통하여 측정된 RRBT 의 x 및 y 좌표들을 나타낸다 (즉, 로봇 좌표 시스템에서의 위치). 오직 예시적인 목적으로서, 방정식 [1] 및 [2]에서 이용된 상수들에 대한 대략적인 값들은 아래의 표 1 에 도시된 바와 같이 정의된다. 대안의 구현예들에서, 방정식 [1] 및 [2]의 상수들에 대하여 임의의 적절한 값들이 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
| 기호 | 설명 | 대략적인 값 | 단위 |
| θ | 회전 | -5.00 | deg |
| xo | x-오프셋 | 0.10 | m |
| yo | y-오프셋 | 0.05 | m |
| kx | x 축 스케일 인자 | 0.95 | -- |
| ky | y 축 스케일 인자 | 1.05 | -- |
| xe | x 축에 대한 에러의 진폭 | 0.10 | m |
| yy | y 축에 대한 에러의 진폭 | 0.10 | m |
x 및 y 방향들에서의 결과적인 위치 왜곡의 예는 도 4a 및 도 4b 에 각각 도시되어 있다. 이러한 예에서 도시된 위치 왜곡의 양은 전형적인 로봇 적용예에서 예상되는 수준을 실질적으로 초과한다는 점이 주목되어야 한다. 위치 왜곡의 이러한 증폭은 로봇 위치 피드백 장치들을 통하여 얻어진 측정들에서의 에러들에 반하여 위에서 설명된 방법의 강건성(robustness)을 나타낼 예시적인 목적을 위해서만 선택되었다.
블록(320 내지 350)들에 따른 로봇의 점증적인 움직임은 다음의 예시적인 표현들에 기초하여 계산될 수 있다:
여기에서 Xk SPS 는 공간 위치 선정 시스템으로부터 얻어진 RRBT 의 좌표이고, yK SPS 는 공간 위치 선정 시스템으로부터 얻어진 RRBT 의 y 좌표이고, k 는 단계를 나타내고, xSTNSPS 및 ySTNSPS 는 공간 위치 선정 시스템으로부터 얻어진 RSTN 의 x 및 y 좌표들(즉, 전체 좌표 시스템에서의 스테이션 위치)을 나타내고, k 는 약 0 과 약 1 사이의 상수로서, 이것은 자동 교시 프로세스(auto teach process)의 수렴 속도를 판단한다. 이러한 특정의 예에서, k 는 오직 예시적인 목적을 위해서 초기의 점증적인 움직임을 상대적으로 짧게 유지하도록 대략 0.5 로 설정됨으로써, 자동 교시 프로세스는 그래픽 형태로 보다 용이하게 나타내어질 수 있다 (도 5 및 도 6 참조). 위에서 설명된 바와 같이, 만약 이송 장치 기준 지점(RRBT) 및 스테이션 기준 지점(RSTN)의 위치가 미리 결정된 정확도(ε)내에서 일치하지 않는다면, 예를 들어 다음의 조건이 충족되면서 소망의 정확도(ε)에 도달될 때까지 스테이션(ST1)의 자동 교시가 계속된다:
이러한 예시적인 구현예에서, ε은 오직 예시적인 목적을 위해서 대략 1 ㎛ 로 설정되었으며, 자동 교시 프로세스를 시작하도록 다음의 초기 조건들이 이용되었다.
k0 d=1, △0 α=0
x0 RBT=0, y0 RBT=0
그러나, 대안의 구현예들에서 정확도(ε)는 그 어떤 적절한 값으로 설정될 수 있고 임의의 적절한 초기 조건들이 이용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 예를 들어 스테이션의 모든 좌표들의 교시를 허용하기에 충분한 수의 축 또는 자유도를 이송 장치(250)가 가지지 않을 때, 공간 위치 선정 시스템(100)은 이송 장치(250)를 정렬하고 스테이션(ST1)과 같은 프로세싱 스테이션의 레벨(level)을 맞추도록 구성될 수도 있다. 주목되어야 하는 바로서, 스테이션(ST1)은 전체적으로 6 개의 자유도를 가지지만, 대안의 구현예들에서 스테이션(ST1)은 임의의 적절한 수의 자유도들을 가질 수 있다. 스테이션(ST1)과 같은 프로세싱 스테이션의 모든 6 개 자유도에 대한 교시를 허용하지 않을 수 있는 이송 장치의 예는, 평탄 아암 메카니즘(planar arm mechanism)이 평행의 수평 평면들에서 작동하면서 2 축, 3 축 및 4 축 로봇 매니플레이터를 구비한다. 이러한 예에서, 도 7 을 참조하면, 위에서 설명된 자동 로봇 교시 방법은 공통의 수평 기준 평면(RHP)에 대하여 이송 단부 작동체(253) 및/또는 스테이션(ST1-ST4 및 LL1, LL2)의 레벨을 맞추기 위한 임의의 적절한 장치(780-783)에 의해 보완될 수 있다. 비록 스테이션(ST1) 만이 도 7 에 도시되었을지라도, 스테이션(ST2-ST4, LL1, LL2)들이 유사하게 구성될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
여기에 설명된 공간 위치 선정 시스템(100)은 공통의 수평 기준 평면(RHP)에 대하여 스테이션(ST1-ST4, LL1, LL2) 및 단부 작동체(253)의 상호 작용 조절(interactive adjustment) 및 레벨 점검(level check)을 제공할 수 있어서, 스테이션(ST1)의 개별적인 기준 평면(SLP, RLP)들 및 이송 장치(250)는 미리 결정된 양의 정확도내에서 레벨이 맞추어진다. 주목되어야 할 바로서, 도 7 에 도시된 기준 평면(SLP, RLP, RHP)은 본질적으로 예시적이며, 평면들은 서로에 대하여 임의의 적절한 지점들에 위치될 수 있다. 또한 주목되어야 할 바로서, 도면들에 도시된 기준 평면들이 수평으로서 도시되었지만, 대안의 구현예들에서, 평면(SLP, RLP, RHP)들은 임의의 적절한 공간 방향을 가질 수 있다. 이러한 예에서, 이송 장치 기준 평면(RLP) 및 스테이션 기준 평면(SLP)은, 오직 예시적인 목적을 위해서, 각각 단부 작동체(253)의 평면 및 기판 지지체(785)의 평면과 일치한다.
도 2, 도 7a 및 도 7b 를 참조하면, 스테이션(ST1-ST4, LL1, LL2) 및 단부 작동체(253)의 레벨을 판단함에 있어서, 단부 작동체(253) 안으로 포함된 타겟(210T-210V)들의 위치는 공간 위치 선정 시스템으로부터 얻어진다 (블록 700, 도 7a). 타겟(210T-210V)들의 위치는 전체 좌표 시스템에서 얻어질 수 있다. 콘트롤러(270)는 프로세싱 장치(290)의 수평 기준 평면(RHP)과 같은 기준 평면으로부터의 단부 작동체 레벨(RLP)의 편위(deviation)를 계산하도록 구성될 수 있다 (블록 710, 도 7a). 만약 단부 작동체 레벨(RLP)과 기준 평면(RHP) 사이의 편위가 미리 결정된 양 또는 정확도 이내에 있다면, 이송 장치(250)의 레벨 조절 작용이 이루어지지 않는다. 만약 단부 작동체 레벨(RLP)과 기준 평면(RHP) 사이의 편위가 미리 결정된 양 또는 정확도 이내에 있지 않다면, 이송 장치(250)에 대한 레벨 조절(leveling adjustment)이 계산되고 (블록 720, 도 7a) 레벨 조절이 이루어진다(블록 730, 도 7a). 하나의 예시적인 실시예에서, 좌표 시스템 변환은 예를 들어 타겟(210T-210V)의 전체 좌표들을 변환시키도록 콘트롤러(270)에 의해 이루어질 수 있어서 기준 평면(RHP)에 대하여 이송 장치(250)의 레벨을 맞추기 위한 조절의 양을 계산할 수 있다. 예시적인 하나의 실시예에서, 조절의 양은 콘트롤러 및/또는 프로세싱 장치(290)에 연결된 임의의 적절한 디스플레이를 통하여 작업자에게 나타내어질 수 있어서, 작업자는 이송 장치(250)를 조절할 수 있다. 대안의 실시예들에서, 레벨 조절 메카니즘 또는 시스템(782,783)은 기준 평면(RHP)에 대하여 이송 장치의 레벨을 자동적으로 조절하기 위하여 이송 장치(250)에 연결될 수 있다. 소망의 레벨 정확도가 단부 작동체(253)와 기준 평면(RHP) 사이에 얻어질 때까지 블록(700 내지 730)들이 반복될 수 있다.
기준 평면(RHP)에 대한 프로세싱 장치(290)에서의 스테이션들의 레벨 맞춤은 단부 작동체(253)의 레벨 맞춤에 대하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 발생될 수 있다 (예를 들어, 도 7b 의 블록 740-770 참조). 주목되어야할 바로서, 오직 예시적인 목적을 위하여 이송 장치(250)의 레벨 맞춤 이후에 수행되는 것으로서 스테이션(ST1)의 레벨 맞춤이 도 7a 및 도 7b 에 도시되어 있지만, 프로세싱 장치(290)들의 구성 요소들의 레벨 맞춤은 임의의 적절한 순서 또는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
일 예로서, 기준 수평 평면(RHP)으로부터 스테이션(ST1) 또는 이송 장치(250) 레벨(SLP, RLP)의 편위를 계산하기 위한 알고리듬은 도 8 에 도시된 바와 같이 스테이션(ST1) 또는 단부 작동체(253) 안으로 포함된 타겟들의 위치들로부터 구성된 벡터들을 이용할 수 있다.
여기에서 
는 지점 1 로부터 지점 i 까지의 벡터를 나타내고, i=2 또는 3 이고, 
는 예를 들어 지점(1,2,3)에 의해 정해진 평면에 직각인 단위 벡터이고, 
는 z 방향에서의 단위 벡터를 나타내고, α 는 벡터 
와 
사이의 각도이다. 각도 α는 평면의 각도 편위를 직접적으로 정의할 수도 있는 것으로서, 그 평면은 기준 수평 평면(RHP)과 일치할 수 있는 x, y 평면으로부터 예를 들어 지점(1,2,3)들에 의해 정의된다.
하나의 예시적인 실시예에서, 블록(720,760)들에서 판단되는 조절의 양들은 예를 들어 공칭의 수직 위치와 정합되거나 또는 필요한 조절의 전체 양을 최소화시키도록 계산될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 공간 위치 선정 시스템(100)은 예를 들어 공통의 기준 지점에 대하여 도 1a-1c 및 도 2 에 도시된 프로세싱 시스템들에 있는, 예를 들어 프로세싱 장치(290)의 하나 또는 그 이상의 구성 요소들 또는 임의의 다른 적절한 구성 요소들(예를 들어, 이송 장치, 자동화된 재료 취급 시스템들, 로드 포트(load port), 프로세싱 모듈, 기판 정렬기(substrate aligner) 등)의 정렬을 제공하도록 구성될 수 있다. 공통 기준 지점은 프로세싱 장치(290)의 내부 또는 외부에 위치될 수 있는 임의의 적절한 기준 지점일 수 있다. 이러한 예에서 공통 기준 지점(CRP)은 도 2 의 로드 포트(LL1) 안에 있을 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 공통의 기준 지점(CRP)은 시스템의 구성 요소들이 부착될 수 있는 시스템의 중앙 구성 요소에 위치될 수 있거나 또는 그것에 관련될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 도 1a 및 도 2 를 참조하면, 중앙 구성 요소는 이송 챔버(22)일 수 있다 (예를 들어, 진공 챔버). 대안의 구현예들에서 기준 지점은 제조 설비내의 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 프로세싱 시스템 구성 요소들의 정렬은 임의의 적절한 시간에 수행될 수 있으며, 그것은 시스템의 통합중에 또는 프로세싱 시스템이 현장에서 서비스될 때를 포함하지만 그에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 이제 도 9 를 참조하면, 도 2 의 프로세싱 모듈(ST1) 또는 스테이션과 같이 시스템과의 통합(integration)을 겪는 구성 요소는 장착의 디폴트 세팅(default setting) 및 조절 특성들을 이용하여 초기 위치 또는 공칭 위치에 설치될 수 있다. 공칭 위치 및 디폴트 세팅은 그 어떤 적절한 방식으로도 달성될 수 있으며, 예를 들어 프로세싱 장치의 CAD 도면 또는 배치(layout)를 포함하는 방식으로 달성될 수 있지만 그에 제한되는 것은 아니다. 이러한 예에서 스테이션(ST1)에 포함될 수 있는 타겟(210A-210C)인, 타켓들의 위치는 공간 위치 선정 시스템으로부터 달성된다 (블록 910, 도 9). 타겟(210A-210C)들의 위치는 전체 좌표 시스템에서 얻어질 수 있다. 이전에 지적된 바와 같이, 타겟(210A-210C)들은 스테이션 기준 지점(RSTN)과의 알려진 관계에 있을 수 있어서, 콘트롤러(270)는 공통의 기준 지점(CRP)에 대하여 스테이션(ST1)의 정렬된 위치 및 스테이션(ST1)의 설치 위치 사이의 편위를 계산하도록 구성될 수 있다. 스테이션(ST1)의 정렬된 위치와 설치 위치 사이의 편위가 미리 결정된 양 또는 정확도 안에 있다면, 스테이션(ST1)의 위치 조절이 이루어지지 않는다. 스테이션(ST1)의 정렬 위치와 설치 위치 사이의 편위가 미리 결정된 양 또는 정확도 안에 있지 않다면, 스테이션(ST1)에 대한 위치 조절이 이루어진다. 하나의 예시적인 실시예에서, 좌표 시스템 변환은 예를 들어 타겟(210A-210C)의 전체 좌표들로부터 프로세싱 장치 또는 제조 설비의 임의의 다른 적절한 좌표 시스템으로 변환되도록 콘트롤러(270)에 의해 이루어질 수 있다 (블록 920, 도 9). 콘트롤러(270)는 변환된 좌표 (또는 만약 블록(910)에서 얻어진 좌표들이 조절을 계산하도록 사용된 것들이라면 변환되지 않은 좌표)를 이용하여 예를 들어 스테이션(ST1)의 조절 특징들 및 개별 장착에 대한 조절의 양을 계산하여 스테이션을 공통의 기준 지점에 대하여 정렬시킨다. 하나의 예시적인 실시예에서, 좌표 변환은 타겟들의 좌표들을 직접적으로 조절의 양들로 변환시켜서 변환 이후에 추가적인 계산이 필요하지 않다는 점이 주목되어야 한다. 하나의 예시적인 실시예에서 각각의 장착의 조절 양 및 조절 특징들은 콘트롤러 및/또는 프로세싱 장치(290)에 연결된 임의의 적절한 디스플레이를 통하여 작업자에게 나타내어질 수 있어서 작업자가 스테이션(ST1)을 조절할 수 있다 (블록 930, 도 9). 대안의 구현예들에서, 공통의 기준 지점(CRP)에 대하여 이송 장치의 정렬을 자동 조절하도록 정렬 조절 메카니즘 또는 시스템이 스테이션(ST1)에 연결될 수 있다. 소망의 정렬 정확도가 예를 들어 스테이션(ST1)과 공통의 기준 지점(CRP) 사이에서 얻어질 때까지 블록(910-930)들이 반복될 수 있다.
이해될 수 있는 바로서 로봇 시스템의 정확도 및 반복 가능성은 예를 들어 정상적인 작동 마모에 기인하여 시스템의 위치 측정 구성 요소들 또는 기계적 구성 요소들의 품질 저하 때문에 시간이 지나면서 열화(劣化)될 수 있다. 다른 예에서, 정확성 및 반복 가능성의 레벨은 정확한 위치 피드백 장치들을 얻는데 있어서의 비싼 비용 또는 정밀 공차의 기계 구성 요소들을 제조하는데 있어서의 곤란성 때문에 획득하는게 곤란할 수 있다. 여기에 개시된 공간 위치 시스템(100)은 예를 들어 도 1a 내지 도 1c 및 도 2 에 도시된 프로세싱 장치에 있는 이송 장치(250) 또는 임의의 다른 적절한 이송의 위치를 즉석에서 수정하도록 구성될 수 있다. 즉석 위치 수정(on the fly position correction)은 예를 들어 이송 장치(250)의 단부 작동체(253)가 스테이션 안에 위치되는 것을 허용하여, 이송되어야 하는 기판 또는 다른 재료가 이송 장치(250)의 기계적 구성 요소들의 위치 피드백 장치 및 공차들의 부정확성으로부터 초래될 수 있는 위치 에러들에 무관하게 미리 결정된 정확성을 가지고 스테이션으로 놓여질 수 있거나 스테이션으로부터 집어올려질 수 있다.
예시적인 즉석 위치 수정은 도 2 및 도 10 에 관련하여 설명될 것이다. 이송 장치(250) 및 스테이션(ST1)이 위치 수정을 설명하는데 이용되었지만, 그러한 위치 수정은 그 어떤 적절한 이송 및 스테이션에라도 적용될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 집기 또는 놓기 작동 동안에, 이송 장치(250)의 단부 작동체(253)의 위치를 수정함에 있어서, 이송 장치는 예를 들어 콘트롤러(270)에 의해 명령을 받아 단부 작동체(253)를 집기 또는 놓기 작동이 수행되어야 하는 스테이션(ST1)으로 움직인다 (블록 1000, 도 10). 하나의 예시적인 실시예에서, 단부 작동체(RRBT)의 기준 지점은 그것의 위치가 예를 들어 스테이션 기준 지점(RSTN)에 걸쳐 일치되거나 또는 실질적으로 정렬되도록 움직일 수 있다. 스테이션 기준 지점(RSTN)은 도 3a 및 도 3b 와 관련하여 위에서 설명된 바와 같은 로봇 좌표 시스템에서 교시되었다는 점이 주목되어야 한다. 대안의 구현예들에서 이송 기준 지점(RRBT)은 그 어떤 적절한 위치에라도 움직일 수 있다.
타겟(210T-210V)들의 위치 및 단부 작동체(253)의 기준 지점(RRBT)은 예를 들어 송신기(200A,200B)와 같은 임의의 적절한 송신기를 이용하여 공간 좌표 시스템에 의해 판단된다 (블록 1010, 도 10). 타겟(210T-210V)들의 위치 및 기준 지점(RRBT)은 예를 들어 전체 좌표 시스템에서 판단될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 타겟(210T-210V)들의 위치 및 기준 지점(RRBT)은 임의의 적절한 좌표 시스템에서 판단될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 이송 기준 지점(RRBT)의 전체 좌표들은 스테이션 기준 지점(RSTN)의 전체 좌표들과 비교될 수 있고, 2 개 사이의 거리가 계산될 수 있다 (블록 1020, 도 10). 만약 스테이션 기준 지점(RSTN)과 이송 기준 지점(RRBT) 사이의 계산된 거리가 미리 결정된 거리(예를 들어, 정확도 값) 이내에 있다면, 집기 또는 놓기 작동(pick or place operation)이 계속된다 (블록 1030, 도 10). 만약 스테이션 기준 지점(RSTN)과 이송 기준 지점(RRBT) 사이의 계산된 거리가 미리 결정된 거리 또는 정확도 값 이내에 있지 않다면, 상기 블록(1000)에서 이루어진 움직임의 (전체 좌표 시스템 및 로봇 좌표 시스템의) 시작 지점 및 끝 지점은 단부 작동체(253)의 현재 위치 근처에서 로봇 좌표 시스템과 전체 좌표 시스템 사이의 변환을 판단하도록 이용된다 (블록 1040, 도 10). 이러한 예에서, 블록(1000)에서의 움직임의 시작 지점은 도 2 에 도시된 이송 장치(250)의 수축 위치일 수 있고, 끝 지점은 단부 작동체(253)가 예를 들어 스테이션(ST1)에 근접하여 위치되는 이송 장치의 연장된 위치일 수 있다. 대안의 실시예들에서 임의의 적절한 시작 지점 및 끝 지점은 블록(1000)에서 움직임의 시작 지점 및 끝 지점으로서 이용될 수 있다. 이송 기준 지점(RRBT)의 현재 위치에 대한, 예를 들어 전체 좌표 시스템에서의 스테이션 기준 지점(RSTN) 및 블록(1040)으로부터의 좌표 변환은 로봇 좌표 시스템에서 단부 작동체(253)에 대한 수정 움직임을 판단하는데 이용된다 (블록 1050, 도 10). 수정 움직임은 스테이션 기준 지점(RSTN)에 대하여 보다 정확한 위치에 이송 장치 기준 지점(RRBT)을 배치하는 방향 및 거리를 포함할 수 있다. 이송 장치(250)는 스테이션 기준 지점(RSTN)을 향하여 수정 움직임을 수행하도록 명령받는다 (블록 1060, 도 10). 이송 장치 기준 지점(RRBT)의 위치가 스테이션 기준 지점(RSTN)에 대한 정확도 또는 미리 결정된 거리 안에 위치될 때까지 블록(1020-1060)이 반복될 수 있다. 이송 장치(250)에 의해 수행된 각각의 집기 또는 놓기 작동에 대하여 블록(1020)에서 계산된 차이가 모니터되고 메모리(275) 안에 기록될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 대안의 실시예에서, 블록(102)에서 계산된 차이는 임의의 적절한 간격으로 주기적으로 모니터되고 기록될 수 있다. 이러한 기록된 거리 정보는 그 어떤 적절한 목적에 대해서도 이용될 수 있는데, 그 목적은 헬스 모니터, 과실 진단(fault diagnostic) 목적 및/또는 프로세싱 시스템의 예방적 유지 관리(preventative maintenance)를 포함하지만, 그에 제한되는 것은 아니다.
위에서 주목된 바와 같이 공간 위치 선정 시스템(100)은 예를 들어 구동 시스템들의 위치 제어 및/또는 전환(commutation)을 위한 위치 피드백 장치로서 구성될 수 있다. 구동 시스템들은 임의의 적절한 수의 자유도를 가지는 임의의 적절한 구동 시스템들(예를 들어, 단일 차원 또는 다차원 액튜에이터)을 포함할 수 있으며, 이것은 예를 들어 회전 구동 시스템, 평면 또는 선형 구동 시스템, 구형(spherical) 구동 시스템 또는 그들의 조합과 같은 것이다. 구동 시스템들은 베어링 구동부, 셀프-베어링(self-bearing) 구동부(예를 들어, 자기적으로 부양되는 플랫폼 또는 샤프트) 또는 임의의 다른 적절한 구동부일 수 있다.
도 11 및 도 12 를 참조하면, 예시적인 재료 취급 구동 시스템들이 예시적인 실시예를 따라서 도시되어 있다. 재료 취급 구동 시스템들이 도면에 도시되어 있지만, 예시적인 실시예들은 임의의 적절한 구동 시스템들의 피드백 위치 및 전환(commutation)에 똑같이 적용 가능하다는 점이 이해되어야 한다.
도 11 은 7 개 자유도의 평탄 구동 시스템(1100)을 도시하며, 이것은 예를 들어 프리즘 커플링(prismatic coupling, 1105)을 통해 함께 결합된, 2 개의 자기적으로 부양된 플랫폼(1110A,1110B)들을 포함한다. 대안의 구현예들에서, 평탄 구동 시스템(1100)은 임의의 적절한 수의 자유도를 가질 수 있고 임의의 적절한 커플링에 의해 함께 결합된 임의의 적절한 수의 플랫폼들을 가질 수 있다. 플랫폼(1110A,1110B)들은 권선(1103A,1103B)들과 상호 작용하는 임의의 적절한 자석(1104)들을 포함할 수 있다. 적절한 자석/권선의 쌍들은 예를 들어 2007.6.27.에 출원된 미국 특허 출원 11/769,651 에 설명되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참조로서 포함된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 정지 상태 SPS 유닛(1101A-1101C)들은 권선들(1103A,1103B) 안으로 매립되거나 또는 포함된다. 대안의 구현예들에서 정지 상태 SPS 유닛들은 구동 시스템의 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있으며, 그 위치는 하우징 또는 프레임들을 포함하지만 그에 제한되지 않는다. 정지 상태 SPS 유닛(1101A-1101C)들은 실질적으로 도 2 를 참조하여 위에 설명된 송신기/트랜스시버(200A-200F)와 유사할 수 있다. 가동(movable)의 SPS 유닛(1102A-1102C)들은 플랫폼(1110A,1110B)들 안으로 포함되거나 또는 매립되며, 도 2 를 참조하여 위에 설명된 수동/능동 타겟(210A-210N, 210P-210V)과 실질적으로 유사할 수 있다. 대안의 구현예들에서, 가동의 SPS 유닛들은 플랫폼(1110A,110B)과 같은 가동의 구동 부재의 임의의 적절한 위치에 위치될 수 있다. 다른 대안의 구현예들에서, 정지 상태 및 가동의 SPS 유닛들은 개별의 권선 및 플랫폼 안에 매립되지 않을 수 있다. 예를 들어, 대안의 구현예들에서, 정지 상태 및 가동의 SPS 유닛들은 권선 또는 플랫폼의 안이나 또는 그 위에 제거 가능하게 (또는 제거될 수 없게) 고정될 수 있다. 주목되어야할 바로서, 3 개의 정지 상태 및 3 개의 가동 SPS 유닛들이 오직 예시적인 목적을 위해서 도 11 에 도시되어 있지만, 대안의 구현예들에서 임의의 적절한 수의 가동 및 정지 상태 SPS 유닛들이 구동 시스템(1100) 안으로 포함될 수 있다. 다시, 도 11 에 도시된 정지 상태 및 가동 SPS 유닛들의 배치는 오직 예시적인 것이며, 정지 상태 및 가동의 SPS 유닛들은 구동부(1100) 안의 임의의 적절한 위치들에 위치될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.
도 12 를 참조하면, 예시적인 8 개 자유도의 구동 시스템(1200)이 예시적인 실시예에 따라서 도시되어 있다. 이러한 예에서, 구동 시스템(1200)은 자석(1204)들이 그에 부착된 2 개의 자기적으로 부양되는 플랫폼(1210A,1210B), 권선들(1203A, 1203B), 정지 상태 SPS 유닛(1201A-1201C) 및 가동의 SPS 유닛(1202A-1202D)들을 포함한다. 자석들(1204), 권선들(1203A, 1203B), 정지 상태 SPS 유닛들(1201A-1201C) 및 가동의 SPS 유닛들(1202A-1202D)은 도 11 을 참조하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사하다. 플랫폼(1210A, 1210B)들은 회전 가능 커플링(1206A, 1206B) 및 연결 부재(1206C)에 의해 결합될 수 있어서, 플랫폼들은 적어도 화살표(1220)의 방향으로 움직일 수 있고 개별의 회전축(R1,R2) 둘레에서 회전할 수 있다.
이제 도 13 을 참조하면, 도 11 의 구동 시스템(1100)의 위치 제어 및 전환이 설명될 것이다. 도 12 의 구동 시스템(1200)의 위치 제어 및 전환은 구동 시스템(1100)에 대하여 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 수행될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 또한 이해될 수 있는 바로서, 공간 위치 선정 시스템(100)을 이용하는 임의의 적절한 구동 시스템의 위치 제어 및 전환은 실질적으로 아래에서 설명된 것과 유사할 수 있다. 위치 제어 및 전환을 위하여, 전환 및 제어를 겪는 액튜에이터 요소의 가동 SPS 유닛(1102A-1102C)들의 위치들은 도 2 를 참조하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 얻어진다 (블록 1300, 도 13). 이러한 예에서, 전환 및 제어를 겪는 액튜에이터 요소는 플랫폼(1110A) 및/또는 플랫폼(1110B)일 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서 가동 SPS 유닛(1102A-1102C)들의 위치들은 예를 들어 제어 루프의 주파수에서와 같이 주기적으로 얻어질 수 있다. 대안의 구현예들에서, 가동의 SPS 유닛(1102A-1102B)들에서의 위치들은 임의의 적절한 시간 간격들에서 얻어질 수 있다. 가동 SPS 유닛(1102A-1102B)들의 위치들은 예를 들어 메모리(275)에 저장될 수 있어서 예를 들어 제어 루프의 주기들에 대응하는 위치 데이터 세트(location data sets)들을 형성한다. 대안의 구현예들에서 위치 데이터 세트들은 그 어떤 적절한 방식으로도 저장될 수 있다. 이러한 예시적인 구현예에서, 좌표 변환은 예를 들어 데이터 세트(들)에 적용되어 가동 SPS 유닛(1102A-1102C)들의 전체 좌표들을 임의의 적절한 좌표 시스템으로 변환시킨다 (블록 1310, 도 13). 오직 예시적인 목적으로서, 좌표 변환은 액튜에이터 요소들(예를 들어, 액튜에이터들의 움직이는 구성 요소들)에 작용하는 일반화된 힘들과 관련되어 있는 (또는 연관되어 있는(collocated)) 일반화된 좌표들을 제공할 수 있다. 대안의 구현예들에서, 위치 제어 및 전환은 전체 좌표 시스템에서 수행될 수 있다. 여기에서 좌표 변환은 제어 루프의 각각의 주기(period)에서 적용되지만, 대안의 구현예들에서 좌표 변환은 그 어떤 적절한 시기에라도 적용될 수 있다. 가동의 SPS 유닛(1102A-1102C)들의 변환된 좌표들은 구동 시스템(1100)의 전환 및 제어를 위한 위치 정보를 판단하도록 이용된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 가동 SPS 유닛(1102A-1102C)들의 위치 또는 장소들은 구동 시스템(1100)의 움직이는 구성 요소들에 작용하는, 예를 들어 일반화된 힘들과 연관된(collocated) (또는 관련된) 수량(quantities)으로 (예를 들어, 좌표로) 변환될 수 있다. 대안의 구현예들에서, 가동의 SPS 유닛(1102A-1102C)들의 위치 또는 장소들은 구동 시스템(1100)을 제어하고 전환하는데 적절한 임의의 수량들로 (예를 들어, 좌표들로) 변환될 수 있다. 블록(1310)과 관련하여 위에서 설명된 위치 정보는 임의의 적절한 전환 알고리듬 및 위치 제어 루프로의 입력일 수 있어서 구동 시스템(1100)을 제어하기 위한 전압 및/또는 전류를 포함하지만 그에 제한되지 않는 작용 신호들을 생성한다 (블록 1320, 도 13). 적절한 전환 알고리듬(commutation algorithms)의 예는 위에서 설명된 미국 특허 출원 11/769,651 및 2007.6.27.자로 제출된 미국 특허 출원 11,769,688 에서 찾을 수 있으며, 이것은 본원에 참조로서 포함된다. 예시적인 구현예에서, SPS(100)는 (단부 작동체를 움직이도록 이용된 모터들로부터의) 엔코더 독출(encoder reading)에 기초하여 계산된 단부 작동체의 위치들에 반하여 SPS(100)로부터 얻어진 매니퓰레이터 단부 작동체의 실제 위치들을 맵핑(mapping)하고, 맵(map)을 로봇 매니퓰레이터의 콘트롤러 안에 저장하도록 (예를 들어, 위에 설명된 이송 장치와 실질적으로 유사한) 로봇 매니퓰레이터를 캘리브레이션하게끔 구성될 수 있다. 맵은 로봇 매니퓰레이터의 부정확성을 실질적으로 제거할 수 있다. 맵은 또한 프로세싱 스테이션 위치마다 매니퓰레이터에게 교시하는 것을 실질적으로 제거할 수 있는데, 왜냐하면 스테이션에 위치된 SPS 타겟(210A-210N, 210P-210V)들을 이용하여 얻어진 스테이션 위치들로 정확하게 가도록 명령될 수 있기 때문이다. 단부 작동체의 위치들의 쌍은 좌표 변환을 식별하도록 SPS(100)의 측정들에 반하여 점검되어야 하며, 그러한 좌표 변환은 SPS(100)의 좌표 프레임에 대하여 로봇 매니퓰레이터의 위치를 반영할 것이다.
다른 예시적인 실시예에서, SPS 의 타겟(210A-210N, 210P-210V)들은 예를 들어 프로세싱 장치(10)에서 프로세싱되고 취급되고 있는, 예를 들어, 재료(반도체 웨이퍼와 같은 것)에 매립될 수 있다. 이러한 예에서, SPS(100)는 프로세싱 장치(10)에 있는 재료의 위치를 실질적으로 연속 추적하고 정보를 예를 들어 이송 시스템(23)과 공유하도록 구성될 수 있다. 이것은 재료가 이송 장치의 단부 작동체상에 정확하게 위치되도록 (예를 들어, 원형 기판들의 경우에 중심이 잡히도록) 이송 시스템(23)의 이송 장치가 재료를 집어 올리는 것을 허용할 수 있다. 일 예에서, 재료가 단부 작동체상에 중심이 잡히도록 집어올려질 수 없는 경우, 또는 만약 예를 들어 이송하는 동안에 단부 작동체상에서 재료가 미끄러진다면, 이송 장치는 재료를 배치할 때 잘못된 정렬을 수정할 수 있다. 이러한 예에서, SPS(100)는 정렬기(aligner)와 같은 기판 중심 선정 장치, 또는 능동적 기판 중심 선정 시스템의 필요성을 실질적으로 제거할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 여기에서 설명된 SPS(100)는, 콘베이어 유형 시스템의 경우에서와 같이 정지 상태가 아닌 스테이션들을 가진 재료 취급 시스템들과 같은 시스템들로 연장될 수 있다. 이러한 예에서, 로봇 매니퓰레이터의 단부 작동체 및 움직임 스테이션들은, 여기에 설명된 타겟(210A-210N, 210P-210V)들과 실질적으로 유사한 타겟들 및/또는 위에 설명된 바와 같이 시스템을 통해 움직여지는 재료에 매립된 타겟들을 포함한다. 로봇 매니퓰레이터는 스테이션으로부터 재료를 집어올리고 스테이션으로 재료를 내려놓도록, 예를 들어 운동의 방향 및 속도가 움직이는 스테이션과 부합되게끔 SPS(100)로부터의 정보를 이용하도록 구성될 수 있다.
여기에 설명된 예시적인 구현예들은 임의의 적절한 로봇 시스템의 요소들을 자동적으로 교시, 정렬 및/또는 제어하도록 개별적으로 또는 그 어떤 조합으로도 이용될 수 있다. 상기의 설명은 오직 실시예들을 예시하기 위한 것이라는 점이 이해되어야 한다. 실시예들로부터 이탈하지 않으면서 다양한 변형 및 수정이 당업자에 의해서 이루어질 수 있다. 따라서, 본 실시예들은 첨부된 청구 범위에 속하는 모든 그러한 대안, 변형 및 변경들을 포괄하도록 의도된다.
100. 공간 위치 선정 시스템 10. 프로세싱 장치
12. 전방 섹션 14. 후방 섹션
16. 로드 포트(load port) 250. 이송 장치
12. 전방 섹션 14. 후방 섹션
16. 로드 포트(load port) 250. 이송 장치
Claims (24)
- 프로세싱 장치의 적어도 일부를 하우징하기 위한 하우징;
적어도 하나의 타겟과의 기지(奇智)의 관계로써 제 1 프로세싱 장치 기준 지점을 가지는 프로세싱 장치에 고정된, 적어도 하나의 타겟(target);
하우징 안에 위치되고, 적어도 하나의 송신기를 식별하는 식별 신호를 적어도 하나의 타겟으로 송신하도록 구성된, 적어도 하나의 송신기; 및,
적어도 하나의 타겟 및 적어도 하나의 송신기에 작동 가능하게 연결된 콘트롤러(controller)로서, 적어도 하나의 타겟 및 적어도 하나의 송신기중 하나로부터, 식별 신호에 기초하여 데이터 신호들을 수신하고, 데이터 신호들에 기초하여 프로세싱 장치의 작동 특성을 제어하도록 구성된, 콘트롤러;를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
콘트롤러는:
적어도 하나의 송신기 각각을 유일 무이하게(uniquely) 식별하는 식별 신호에 기초하여 적어도 하나의 송신기에 대한 적어도 하나의 타겟의 위치를 판단하고; 그리고
적어도 하나의 송신기에 의해 송신된 식별 신호들로부터 프로세싱 장치 기준 지점과 관련된 적어도 하나의 타겟으로의 제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치를 판단하는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
하우징은 제 1 하우징 및, 제 1 하우징에 연결된 제 2 하우징을 포함하고,
프로세싱 장치는 제 1 하우징 안에 위치되고 제 2 프로세싱 장치 기준 지점은 제 1 하우징 또는 제 2 하우징 안에 위치되고, 프로세싱 장치는 제 1 프로세싱 장치 기준 지점과 제 2 프로세싱 장치 기준 지점 사이의 관계에 기초하여 제어되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 3 항에 있어서,
프로세싱 장치는 로봇 매니퓰레이터(robotic manipulator)이고;
작동 특성은 제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치이고;
제 2 프로세싱 장치 기준 지점은 스테이션 모듈 기준 지점이고;
콘트롤러는, 제 1 프로세싱 장치 기준 지점이 스테이션 모듈 기준 지점의 미리 결정된 거리 이내에 있도록, 제 1 프로세싱 장치 기준 지점과 스테이션 모듈 기준 지점 사이의 상대적인 위치에 따라서 로봇 매니퓰레이터의 움직임을 명령하도록 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 3 항에 있어서,
프로세싱 장치는 로봇 매니퓰레이터 또는 스테이션 모듈(station module)이고;
작동 특성은 프로세싱 장치의 레벨 맞춤 평면(leveling plane)이고;
제 2 프로세싱 장치 기준 지점은 기판 프로세싱 시스템과 관련된 기준 평면이고;
콘트롤러는,
레벨 맞춤 평면의 위치를 판단하고;
기준 평면의 위치와 레벨 맞춤 평면의 위치 사이의 편위(deviation)를 판단하고; 그리고,
만약 편위가 미리 결정된 한계를 초과한다면 레벨 맞춤 평면의 조절을 이루도록; 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 3 항에 있어서,
기판 프로세싱 시스템은 기판 프로세싱 시스템의 공통의 기준 특징부를 더 포함하고;
프로세싱 장치는 로봇 매니퓰레이터 또는 스테이션 모듈이고;
작동 특성은 제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치이고;
콘트롤러는,
공통의 기준 특징부에 대한 제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치를 판단하고;
프로세싱 장치에 대한 조절의 양을 조절하고; 그리고
제 1 프로세싱 장치 기준 지점이 공통의 기준 특징부에 대한 미리 결정된 거리 이내에 있게끔 프로세싱 장치의 위치의 조절을 이루도록; 더 구성되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 1 항에 있어서,
기판 프로세싱 시스템은:
하우징에 연결되고 제 2 프로세싱 장치 기준 지점을 가지는 스테이션 모듈( station module)을 더 구비하고;
프로세싱 장치는 로봇 매니퓰레이터고;
작동 특성은 제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치이고, 제 1 프로세싱 장치 기준 지점은 로봇 매니퓰레이터의 단부 작동체상에 위치되고;
집기 및 놓기 작동(pick and place operation)동안 콘트롤러는,
제 1 프로세싱 장치 기준 지점이 제 2 프로세싱 장치 기준 지점의 위치로 움직이도록 로봇 매니퓰레이터의 움직임을 이루고;
제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치와 제 2 프로세싱 장치 기준 지점 사이의 차이를 판단하고;
차이가 미리 결정된 거리를 초과한다면, 제 1 프로세싱 장치 기준 지점의 위치가 미리 결정된 거리 이내에 있도록 로봇 매니퓰레이터의 수정 움직임(corrective movement)을 이루도록; 더 구성된, 기판 프로세싱 시스템. - 적어도 하나의 정지 상태 송신기(stationary transmitter)를 가지고 스테이션 모듈 기준 지점의 위치를 판단하는 단계로서, 적어도 하나의 정지 상태 송신기는 적어도 하나의 정지 상태 송신기를 유일 무이하게 식별하는 식별 신호를 스테이션 모듈의 적어도 하나의 타겟으로 송신하는, 스테이션 모듈 기준 지점의 위치 판단 단계;
적어도 하나의 정지 상태 송신기를 가지고 이송 장치 기준 지점의 위치를 판단하는 단계로서, 적어도 하나의 정지 상태 송신기는 적어도 하나의 송신기를 식별하는 식별 신호를 이송 장치의 적어도 하나의 타겟으로 송신하는, 이송 장치 기준 지점의 위치 판단 단계;
집기 및 놓기 작동(pick and place operation)을 위하여 이송 장치 기준 지점의 위치를 스테이션 기준 지점에 할당하는 단계;를 포함하는, 방법. - 제 8 항에 있어서,
이송 장치 기준 지점 및 스테이션 모듈 기준 지점이 미리 결정된 거리 이내에 있을 때까지 스테이션 모듈 기준 지점과 이송 장치 기준 지점 사이의 거리에 따라 이송 장치를 스테이션 모듈을 향하여 움직이는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 9 항에 있어서,
이송 장치를 움직이는 단계는 이송 장치를 점증적으로 움직이는 것을 포함하는, 방법. - 제 10 항에 있어서,
이송 장치의 점증적인 움직임(incremental move)들중 하나의 초기 지점 및 끝 지점으로써 제 1 좌표 시스템과 제 2 좌표 시스템 사이의 좌표 시스템 변환을 수량화하는(quantifying) 단계를 더 포함하고, 이송 장치의 다음의 점증적인 움직임은 좌표 시스템 변환 및 스테이션 모듈 기준 지점에 의해 판단되는, 방법. - 제 8 항에 있어서,
스테이션 모듈 기준 지점 및 이송 장치 기준 지점의 위치들은 식별 신호에 기초하여 적어도 하나의 정지 상태 송신기에 대하여 판단되고;
스테이션 모듈 기준 지점은 스테이션 모듈의 적어도 하나의 타겟과의 기지(奇智)의 관계에 있고; 그리고,
이송 장치 기준 지점은 이송 장치의 적어도 하나의 타겟과의 기지(奇智)의 관계에 있는; 방법. - 적어도 하나의 송신기를 가지고 스테이션 모듈 및 송신 장치중 적어도 하나의 작동 특성을 판단하는 단계로서, 적어도 하나의 송신기는 적어도 하나의 송신기를 유일 무이하게 식별하는 식별 신호를 스테이션 모듈 및 이송 장치중 적어도 하나의 타겟들로 송신하는, 작동 특성의 판단 단계;
적어도 하나의 송신기에 의해 스테이션 모듈 및 이송 장치중 적어도 하나의, 적어도 하나의 타겟으로 송신된 식별 신호에 기초하여, 작동 특성과 프로세싱 장치의 기준 데이텀(reference datum) 사이의 편위(deviation)를 판단하는 단계로서, 프로세싱 장치는 스테이션 모듈 및 이송 장치중 적어도 하나에 연결되는, 편위의 판단 단계; 및,
편위가 미리 결정된 한계를 초과한다면 조절 양으로써 작동 특성을 조절하는 단계;를 포함하는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
좌표 변환은 조절의 양을 판단하도록 적용되는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
작동 특성은 스테이션 모듈 및 이송 장치중 적어도 하나의 작동 평면이고;
기준 데이텀은 프로세싱 장치의 기준 평면이고; 그리고,
작동 특성을 조절하는 단계는 작동 평면의 레벨을 조절하는 것을 포함하는; 방법. - 제 13 항에 있어서,
작동 특성은 스테이션 모듈 및 이송 장치중 적어도 하나의 기준 지점이고;
기준 데이텀은 프로세싱 장치의 공통적인 기준 데이텀(common reference datum)이고; 그리고,
작동 특성을 조절하는 단계는 기준 지점의 위치를 조절하는 것을 포함하는; 방법. - 제 13 항에 있어서,
식별 신호는 타겟들 각각에 대하여 위치 판단을 이루도록 구성되고, 작동 특성은 타겟들에 대하여 기지(奇智)의 관계에 있는, 방법. - 하우징;
하우징에 결합되고 스테이션 모듈 기준 지점을 가진, 적어도 하나의 스테이션 모듈;
하우징 안에 적어도 부분적으로 배치되고, 이송 장치 기준 지점을 가진, 이송 장치;
하우징에 연결된 적어도 하나의 송신기; 및,
적어도 이송 장치 및 적어도 하나의 송신기에 작동 가능하게 결합된 콘트롤러;를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템으로서, 콘트롤러는:
이송 장치 기준 지점이 스테이션 모듈 기준 지점의 위치로 움직이도록 이송 장치의 움직임을 이루고;
송신기에 의해 송신된 하나 이상의 신호들을 통하여, 이송 장치 기준 지점과 스테이션 모듈 기준 지점 사이의 상대 위치를 판단하고;
이송 장치 기준 지점과 스테이션 모듈 기준 지점 사이의 위치 차이가 미리 결정된 한계를 초과한다면 이송 장치 기준 지점을 재위치(repositioning)시키도록 수정 움직임(corrective move)을 판단하고;
수정 움직임에 따라서 스테이션 모듈 기준 지점에 대하여 이송 장치 기준 지점을 재위치시키도록; 구성되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 18 항에 있어서,
콘트롤러는 이송 장치 기준 지점의 위치에 가까이에서 좌표 변환 및 스테이션 모듈 기준 지점의 위치에 기초하여 수정 움직임을 판단하도록 구성되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 18 항에 있어서,
이송 장치 기준 지점은 이송 장치의 단부 작동체상에 위치되는, 기판 프로세싱 시스템. - 제 18 항에 있어서,
송신기는 이송 장치 및 스테이션 모듈 각각에 작동 가능하게 연결된 타겟들로 하나 이상의 신호를 송신하도록 구성되고, 하나 이상의 신호는 타겟들 각각에 대한 위치 판단을 이루도록 구성된 식별 신호이고, 이송 장치 기준 지점 및 스테이션 모듈 기준 지점은 그들의 개별적인 타겟들에 대하여 기지(奇智)의 관계에 있는, 기판 프로세싱 시스템. - 재료 취급 장치를 위한 구동 시스템으로서, 구동 시스템은:
정지 상태 구동 섹션(stationary drive section);
정지 상태 구동 섹션과 통신되는 운동 상태 구동 섹션(motive drive section)으로서, 정지 상태 구동 섹션에 대하여 운동 상태 구동 섹션을 움직이기 위하여 운동 상태 구동 섹션에 작용하도록 구성되는, 운동 상태 구동 섹션;
운동 상태 구동 섹션상에 배치되는 적어도 하나의 타겟;
정지 상태 구동 섹션상에 배치되는 적어도 하나의 송신기로서, 적어도 하나의 송신기를 식별하는 식별 신호를 적어도 하나의 타겟으로 송신하도록 구성되는, 적어도 하나의 송신기; 및,
적어도 하나의 송신기 및 정지 상태 구동 섹션중 적어도 하나에 작동 가능하게 결합된 콘트롤러;를 포함하고, 콘트롤러는:
위치 데이터 세트(position data set)를 얻도록 적어도 하나의 송신기에 대하여 적어도 하나의 타겟의 위치들을 판단하고, 적어도 하나의 타겟의 위치 판단은 식별 신호의 특성들에 달려 있으며;
위치 정보를 판단하도록 좌표 변환을 위치 데이터 세트에 적용하고;
위치 정보에 기초하여 구동 시스템을 작동하기 위한 전환 및 제어 신호(commutation and control signal)들을 발생시키도록 구성된; 구동 시스템. - 제 22 항에 있어서,
위치 정보는 움직이는 구성 요소들에 작용하는 힘들(forces)과 연관(collocation)된 수량(quantities)으로서 표현되는, 구동 시스템. - 제 22 항에 있어서,
콘트롤러는 제어 루프(control loop)의 주파수로 적어도 하나의 타겟의 위치를 주기적으로 얻도록 구성되고, 위치 데이터 세트는 각각의 주기에 대하여 판단되는, 구동 시스템.
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