用于机器人系统的自动示教装置及其方法制造方法及图纸

一种用于基板处理装置的自动示教系统，所述自动示教系统包括：框架，所述框架具有带有预定装载台参考位置的工件装载台；机器人运送装置，所述机器人运送装置安装到所述框架，并且具有带有末端执行器的可移动运送臂以及驱动部分，所述末端执行器具有预定末端执行器参考位置，所述驱动部分在相对于所述框架的至少一个自由度运动中驱动所述可移动运送臂；机器视觉系统，所述机器视觉系统包括至少一个固定成像传感器和至少一个可移动成像传感器两者，其可拆卸地连接到所述框架并且被配置成对所述机器视觉系统的至少一个目标进行成像；装载夹具，所述装载夹具被设置用于与所述工件装载台可拆卸地接合，其中，所述至少一个固定成像传感器和所述至少一个可移动成像传感器两者安装到所述装载夹具，所述固定成像传感器。所述固定成像传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人系统的自动示教装置及其方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2020年6月30日提交的美国临时专利申请第63/046,289号的非临时申请，并且要求其优先权益，其公开内容通过引用整体结合到本文中。

技术介绍
1.

[0003]示例性实施例一般涉及半导体处理装置，并且更具体讲，涉及半导体处理装置的自动示教。
[0004]2.相关发展的简要描述
[0005]基板处理装置通常能够在基板上执行多个操作。基板处理装置通常包括运送腔室及耦合到运送腔室的一个或多个处理模块。运送腔室内的基板运送机器人在处理模块之间移动基板，在所述处理模块中执行不同的操作，例如溅射、蚀刻、涂覆、浸泡等。例如，半导体器件制造商和材料生产商所使用的生产工艺通常需要基板在基板处理装置中的精确定位。
[0006]通常通过将基板保持位置的位置示教给基板运送机器人来提供基板的精确位置。通常，基板处理装置内的运送机器人坐标系中的基板保持位置的示教是手动或自动执行的。传统上，在一些方面，基板保持位置的示教是通过机器人末端执行器的手动控制同时直接或远程(例如通过实时相机馈送)地观察末端执行器相对于基板保持台的位置来执行的。在其他方面，末端执行器的移动可以是自动的。用于示教基板保持位置的传统方法包括使末端执行器与基板保持台特征物理地接触并测量运送机器人电机的扭矩以检测接触，以及通过由末端执行器运载的直通波束传感器检测基板保持台特征。
[0007]通常，基板运送机器人的示教包括利用添加到基板处理装置的专用示教传感器检测机器人和/或由机器人运载的基板的位置，利用由基板运送机器人运载的仪器化基板(例如，包括机载、传感器或相机)，利用放置在基板处理装置的处理模块或其他基板保持台内的可移动固定装置，利用位于处理模块内或在处理模块处外部可访问的晶片居中传感器，利用设置在处理模块外部的传感器(例如，相机)，或通过使处理模块内的目标与基板运送机器人或由基板运送机器人运载的物体接触。示教基板处理装置内的位置的这些方法可能需要传感器被放置在真空中，可能需要改变客户处理装置和/或工具，可能不适合在真空环境中或高温下使用，可能需要将镜子或固定装置放置在处理装置内，和/或可能会破坏基板处理装置的真空环境。
附图说明
[0008]在以下描述中结合附图解释本公开的前述方面和其他特征，在附图中：
[0009]图1A、1B、1C和1D是结合本公开的方面的基板处理装置的示意图；
[0010]图2A、2B、2C和2D是结合本公开的方面的基板处理装置的示意图；
[0011]图2E、2F、2G和2H是根据本公开的方面的图1A
‑
2D的基板处理装置的基板运送机器
人的示例性运送臂的示意图；
[0012]图3是结合本公开的方面的图1A
‑
2D的基板处理装置的部分的示意图；
[0013]图4A和4B是结合本公开的方面的图3中所示的基板处理装置的部分的示意图；
[0014]图5A是根据本公开的方面的并且与本文描述的基板处理装置一起采用的自动示教装置的示意图；
[0015]图5B是根据本公开的方面的并且与本文描述的基板处理装置一起采用的自动示教装置的示意图；
[0016]图6A、6B、6C、6D、和6E是根据本公开的方面的图5B的自动示教装置的部分的示意图；
[0017]图6F是根据本公开的方面的图5A和5B的自动示教装置的部分的示意图；
[0018]图7、7A和7B是根据本公开的方面的图5A和5B的自动示教装置的示例性目标的示意图；
[0019]图8A、8B、8C、8D、8E和8F是根据本公开的方面的图5A和5B的自动示教装置的部分的示意图；
[0020]图9A是根据本公开的方面的方法的流程图；
[0021]图9B是根据本公开的方面的方法的流程图；
[0022]图10是根据本公开的方面的相对于目标的传感器视场的示意图；
[0023]图11是结合本公开的方面的本文所述的基板处理装置的台固定装置的部分的示意图；
[0024]图12A和12B是结合本公开的方面的本文所述的基板处理装置的台固定装置的部分的示意图；
[0025]图13、14、15和16是根据本公开的方面的图5A和5B的自动示教装置的部分的示意图；
[0026]图17A、17B、18A、18B是根据本公开的方面的图5A及5B的自动示教装置的部分的示意图；
[0027]图19A、19B、19C、19D和19E是结合本公开的方面的本文所述的基板处理装置的部分的示意图；以及
[0028]图20是根据本公开的方面的方法的流程图。
具体实施方式
[0029]图1A
‑
2D示出了根据本公开的方面的示例性基板处理装置。尽管将参考附图描述本公开的各方面，但是应当理解，本公开的各方面可以以许多形式来实施。此外，可以使用任何合适的尺寸、形状或类型的元件或材料。
[0030]本公开的方面提供了与基板处理装置一起采用的自动示教装置500(参见图5A和5B)。本公开的各方面使用软件和硬件在基板处理装置上自动化机器人示教。本公开的方面减少了基板处理装置的设置时间/停机时间，同时最小化了由于手动示教而导致的人/操作者误差和可变性。如本文将描述的，本公开的方面采用了具有视觉系统反馈的软件和示教固定装置/夹具，以使示教过程自动化并且检验示教过程的结果。本公开的方面还用于相对于基板保持台(在此也称为台固定装置)设置和检验机器人末端执行器调平。虽然本公开的
方面在本文中是参考半导体基板处理装置来描述的，但是本公开的方面也可以在任何合适的机器人系统中采用。
[0031]基板处理装置包括用于将基板运送到不同的基板保持台(例如，基板盒、对准器、处理模块等)和从不同的基板保持台运送基板的机器人处理装置。本公开的自动示教装置500被采用为组合示教系统，其被配置成自动地向机器人处理装置示教装载端口模块(本文也被称为工件装载台)位置和基板保持台(与装载端口模块分离和分开定位)中的一个或多个的位置。如将在本文中更详细地描述的，简要地参考图5A、5B和6A，自动示教装置500包括有仿真(例如，仿制)载体夹具510A、510B(在本文中也被称为装载夹具)和可拆卸模块夹具600，每个具有形成机器视觉系统530A、530B的相应传感器。机器视觉系统530A、530B包括任何合适的传感器(如本文所述)，其中，每个传感器是与相应的目标配对的。目标由相应的机器视觉系统530A、530B感测，使得耦合到机器视觉示教系统的控制器试探式地/渐进地(例如，自示教)学习(如本文所述)基板保持台或装载端口模块在例如六个自由度上的位置(例如，示教位置/定位)。本文，通过经由确定先前示教的示教位置而获得的信息来获知后续的示教位置确定。
[0032]在一个方面，仿真载体夹具510A运送或以其他方式运载(例如，转移)由位于基板运送装置501本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于基板处理装置的自动示教系统，所述自动示教系统包括：框架，所述框架具有工件装载台，所述工件装载台具有预定装载台参考位置；机器人运送装置，所述机器人运送装置安装到所述框架并且具有：具有末端执行器的可移动运送臂，所述末端执行器具有预定末端执行器参考位置，以及驱动部分，所述驱动部分在相对于所述框架的至少一个自由度运动中驱动所述可移动运送臂；机器视觉系统，所述机器视觉系统包括至少一个固定成像传感器和至少一个可移动成像传感器两者，其可拆卸地连接到所述框架并且被配置成对所述机器视觉系统的至少一个目标进行成像；装载夹具，所述装载夹具被设置用于与所述工件装载台可拆卸地接合，其中所述至少一个固定成像传感器和所述至少一个可移动成像传感器两者被安装到所述装载夹具，所述固定成像传感器相对于所述预定装载台参考位置具有预定姿态，其中，所述可移动运送臂具有所述至少一个目标的至少一个臂目标，所述至少一个臂目标相对于所述预定末端执行器参考位置处于预定位置并且在所述装载夹具与所述工件装载台接合的情况下在所述固定成像传感器的视野中；以及所述可移动成像传感器具有在所述可移动成像传感器的基座上的对齐特征，所述对齐特征相对于所述预定末端执行器参考位置将所述可移动成像传感器对齐在预定位置。2.根据权利要求1所述的自动示教系统，其中，所述框架具有与所述装载台分开的用于在其上保持工件的另一工件保持台，所述另一工件保持台具有预定保持台参考位置。3.根据权利要求1所述的自动示教系统，还包括控制器，所述控制器可通信地连接到所述驱动部分以移动所述可移动运送臂并且可通信地连接到所述至少一个固定成像传感器，所述控制器被配置成将所述可移动运送臂相对于所述装载夹具移动到至少一个示教位置并且利用所述至少一个固定成像传感器在所述可移动运送臂处于所述至少一个示教位置的情况下对所述至少一个臂目标进行成像，以便基于所述至少一个臂目标的图像来解析所述预定末端执行器参考位置与所述预定装载台参考位置之间的偏移以及所述预定末端执行器参考位置与所述可移动成像传感器的基座的对齐特征之间的偏移。4.根据权利要求3所述的自动示教系统，其中，所述装载夹具被配置为仿真基板载体，其中，所述仿真基板载体的前壁中的开口被布置用于末端执行器通过所述前壁进入所述仿真基板载体中，并且所述至少一个固定成像传感器的视场面对所述装载夹具的所述前壁中的所述开口。5.根据权利要求4所述的自动示教系统，其中，所述至少一个臂目标被设置为在所述可移动运送臂沿着延伸通过所述开口到所述工件装载台并进入所述仿真基板载体中的运动路径的接近时，面对所述前壁和所述开口。6.根据权利要求4所述的自动示教系统，其中，所述装载夹具的所述开口被取向在垂直平面中。7.根据权利要求4所述的自动示教系统，其中，所述至少一个固定成像传感器被定位成在延伸通过所述装载夹具的所述开口的方向上对所述至少一个臂目标进行成像，使得所解析的偏移释放末端执行器通过所述开口到所述装载夹具的内部中的延伸。
8.根据权利要求4所述的自动示教系统，其中，所述至少一个固定成像传感器被定位成在延伸通过所述装载夹具的所述开口的方向上对所述至少一个臂目标进行成像，使得所述控制器基于所解析的偏移来确认所述末端执行器到所述装载夹具的内部中的无阻挡臂延伸。9.根据权利要求4所述的自动示教系统，其中，所述至少一个固定成像传感器被定位成在交叉方向上对所述至少一个臂目标进行成像，所述交叉方向与所述末端执行器延伸通过所述开口进入所述装载夹具的内部中的延伸路径成交叉角延伸。10.根据权利要求4所述的自动示教系统，其中，基于所述至少一个臂目标图像在延伸通过所述开口的方向上的图像所解析的偏移操作以将所述至少一个臂目标对准到另一渐进示教位置，使得基于所述至少一个臂目标在所述交叉方向上的图像的偏移解析渐进地解析所解析的偏移。11.根据权利要求3所述的自动示教系统，其中，所述至少一个固定成像传感器被定位成对设置在所述末端执行器上的至少一个末端执行器目标进行成像，其在由所述末端执行器限定的晶片平面上并且相对于所述预定末端执行器参考位置在预定位置中。12.根据权利要求11所述的自动示教系统，其中，所述控制器基于来自对末端执行器目标图像进行成像的所述至少一个固定成像传感器的末端执行器目标图像来验证或渐进地解析所解析的偏移，其中所述末端执行器将所述晶片平面定位在至少一个仿真工件保持槽中的每一个内。13.根据权利要求3所述的自动示教系统，其中，所述控制器被配置成移动所述可移动运送臂并将所述基座与所述至少一个可移动成像传感器一起相对于所述另一工件保持台运送到台示教位置，并且利用所述末端执行器上的所述至少一个可移动成像传感器对相对于所述预定保持台参考位置具有预定姿态的至少一个台目标进行成像，以便基于利用所述至少一个可移动成像传感器成像的所述至少一个台目标来解析所述预定末端执行器参考位置与所述预定保持台参考位置之间的台偏移。14.根据权利要求13所述的自动示教系统，其中，所述至少一个示教位置包括一系列示教位置，每个示教位置沿着所述至少一个台目标的运动路径彼此隔开预定距离，所述运动路径由在至少一个自由度上的可移动运送臂运动来限定。15.根据权利要求14所述的自动示教系统，其中，所述预定距离是基于所述预定末端执行器参考位置与所述预定保持台参考位置之间的所解析的偏移来确定的。16.根据权利要求14所述的自动示教系统，其中，所述至少一个台目标在所述一系列示教位置中的每个示教位置处被成像，其中，所述至少一个台目标的图像包括所述至少一个台目标沿着所述运动路径的一系列图像，并且其中，所述偏移解析是基于所述一系列图像的。17.根据权利要求13所述的自动示教系统，其中，所述至少一个台目标具有体现预定特性的预定标记，其描述至少目标平面，由所述至少一个可移动成像传感器成像，使得所述偏移基于所述至少一个台目标的图像在所述另一工件保持台的参考平面中部分地解析。18.根据权利要求13所述的自动示教系统，其中，所述另一工件保持台具有多于一个台目标，其被设置成使得由所述至少一个可移动成像传感器成像的每个台目标表征不同的偏移方面，所述不同的偏移方面中的每一个对应于实现所述可移动运送臂的至少一个自由度
运动的所述驱动部分的不同的相应驱动轴对，所述不同的相应驱动轴对对应于所述另一工件保持台的不同的相应参考平面，使得每个不同的偏移方面是通过相应台目标的单独图像解析的，并且偏移解析通过所解析的不同偏移方面的组合整体地实现。19.根据权利要求18所述的自动示教系统，其中，对应于所述至少一个台目标中的第一个的不同的相应驱动轴对中的第一个与对应于所述至少一个台目标中的第二个的不同的相应驱动轴对中的第二个共享驱动轴，其中，所述不同的偏移方面中的第二个的解析确认或用于相对于保持台参考轴改进第一偏移方面的部分，其对应于共享的驱动轴并且用所述至少一个台目标中的第一个来解析。20.根据权利要求13所述的自动示教系统，其中，所述另一工件保持台具有所述至少一个台目标中的多于一个，其被设置成使得由所述至少一个可移动成像传感器成像的每一个台目标单独地表征不同的偏移方面，使得所述至少一个台目标中的第一个表征第一偏移方面且所述至少一个台目标中的第二个表征不同于所述第一偏移方面的第二偏移方面，并且其中，由所述至少一个台目标中的第一个和所述至少一个台目标中的第二个分别限定的不同表征被布置成使得所述第二偏移方面的解析确认或用于相对于保持台参考轴改进所述第一偏移方面的部分，所述第一偏移方面利用所述至少一个台目标中的第一个单独地解析。21.根据权利要求13所述的自动示教系统，其中，所述另一工件保持台具有所述至少一个台目标中的多于一个，其被设置成使得由所述至少一个可移动成像传感器成像的每个台目标表征不同的偏移方面，每个偏移方面对应于实现所述可移动运送臂的至少一个自由度运动的不同的相应至少一个驱动轴，其对应于所述另一工件保持台的不同的相应参考轴，使得每个不同的偏移方面是通过相应台目标的单独图像解析的，并且偏移解析通过单独解析的不同偏移方面的组合整体地实现。22.根据权利要求13所述的自动示教系统，其中，所述至少一个可移动成像传感器包括多于一个可移动成像传感器，每个可移动成像传感器具有不同的预定姿态，使得每个相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：博鲁可斯自动化美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：