CN107408525A - 基板搬送机器人及基板搬送方法 - Google Patents

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斎藤雅行
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Abstract

本发明的基板搬送机器人(1)包括：机械臂(4)，设置有保持基板(S)的基板保持部(7)，该基板保持部(7)是可移位地设置；机器人控制机构(8)，控制机械臂(4)及基板保持部(7)的各动作；及基板检测机构(9)，设置于机械臂(4)，且检测被保持于基板保持部(7)的基板(S)的缘部。基板检测机构(9)是于基板保持部(7)相对于机械臂(4)移位时检测基板(S)的缘部的至少2个部位。机器人控制机构(8)根据基板(S)的缘部的检测结果而修正基板搬送动作。即便被保持于基板保持部的基板偏离正规位置时，也可无障碍地进行基板的搬送。

Description

基板搬送机器人及基板搬送方法
技术领域
本发明涉及一种具备用以保持基板的基板保持部、及将基板保持部可移位地设置的机械臂的基板搬送机器人及使用该机器人的基板搬送方法。
背景技术
先前，作为用以搬送半导体晶片等基板的机构，使用基板搬送机器人。基板搬送机器人例如具备多关节的机械臂及设置于该机械臂的末端的手(基板保持部)。
基板搬送机器人的手例如存在对于载置于手上的基板(晶片)的缘部利用边缘握把进行握持并固定的类型、及对于载置于手上的基板的背面进行真空吸附并固定的类型。就边缘握把型的手而言，当利用边缘握把对手进行握持时，基板相对于手的位置被自动地调整为正规位置。
另一方面，就吸附固定型的手而言，若于偏离正规位置的状态下将基板载置于手上，则于对基板进行吸附固定时基板的位置不会被调整为正规位置，而是在保持偏离正规位置的状态下将基板固定于手上。
若如此在偏离正规位置的状态下驱动机械臂而搬送基板，则会产生如下问题，即，当将基板搬入至FOUP(front opening unified pod，前开式晶圆盒)等基板收容容器时基板会与容器壁冲突，或者，当将基板搬送至基板处理装置时无法将基板正确地搬送至目标位置。
因此，先前，例如，将利用手所吸附保持的基板暂时暂置于对准机，利用对准机检测基板的位置，进行位置修正。
而且，除了利用对准机的位置修正方法以外，还提出了将用以检测基板的传感器设置于装置侧，利用该传感器检测手上的基板的偏离进行位置修正的方法(专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平10-223732号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
然而，在上文所述的利用对准机的位置修正方法中，由于为了进行位置修正而必须使机器人进行特别的动作，所以存在机器人的动作步骤增加的问题。而且，当为不具备对准机的装置时，终究无法进行该位置修正方法。而且，在将传感器配置于装置侧来检测基板的方法中，存在装置构成复杂化及制造成本增大的问题。
本发明是鉴于上文所述的现有技术的问题点而完成的，其目的在于提供一种即便在保持于基板保持部的基板偏离正规位置的情况下，也无需使用对准机或装置侧传感器，便可无障碍地进行基板的搬送的基板搬送机器人及基板搬送方法。
[解决问题的手段]
为了解决所述问题，本发明的第1形态的基板搬送机器人的特征在于包括：基板保持部，用以保持基板；机械臂，将基板保持部可移位地设置；机器人控制机构，控制所述机械臂及所述基板保持部的各动作；及基板检测机构，设置于所述机械臂，且用以检测被保持于所述基板保持部的所述基板的缘部；所述基板检测机构是以在保持着所述基板的所述基板保持部相对于所述机械臂移位时检测所述基板的缘部的至少2个部位的方式构成，所述机器人控制机构是以根据所述基板检测机构对所述基板的缘部的检测结果而修正基板搬送动作的方式构成。
本发明的第2形态的特征在于，于第1形态中，所述机械臂具有：第1连杆构件，于基端具有第1旋转轴线并且于末端具有第2旋转轴线；及第2连杆构件，于基端具有所述第2旋转轴线并且于末端具有第3旋转轴线；所述基板保持部能够绕所述第3旋转轴线旋转，所述基板检测机构设置于所述第1连杆构件及所述第2连杆构件中的至少一者。
本发明的第3形态的特征在于，于第1或第2形态中，所述基板检测机构设置于构成所述机械臂的连杆构件的表面。
本发明的第4形态的特征在于，于第1至第3形态中的任一形态中，所述基板检测机构具有多个基板检测传感器。
本发明的第5形态的特征在于，于第1至第4形态中的任一形态中，所述基板检测机构是以于所述基板的通常的搬送动作中检测所述基板的缘部的方式构成。
本发明的第6形态的特征在于，于第1至第5形态中的任一形态中，所述基板检测机构包含反射型光传感器。
为了解决所述问题，本发明的第7形态是使用具有机械臂的基板搬送机器人的基板搬送方法，该机械臂是将用以保持基板的基板保持部可移位地设置；且该基板搬送方法的特征在于包括：保持步骤，利用所述基板保持部而保持所述基板；搬送步骤，将被保持于所述基板保持部的所述基板搬送至目标位置；检测步骤，使用设置于所述机械臂的基板检测机构，于所述搬送步骤中检测所述基板的缘部的至少2个部位；及修正步骤，根据所述检测步骤中的所述基板的缘部的检测结果而修正基板搬送动作。
本发明的第8形态的特征在于，于第7形态中，在所述检测步骤中，在所述基板保持部相对于所述机械臂的旋转动作中检测所述基板的缘部。
本发明的第9形态的特征在于，于第7或第8形态中，在所述检测步骤中，使用设置于构成所述机械臂的连杆构件的表面的所述基板检测机构检测所述基板的缘部。
本发明的第10形态的特征在于，于第7至第9形态中的任一形态中，在所述检测步骤中，使用构成所述基板检测机构的反射型光传感器检测所述基板的缘部。
[发明的效果]
根据本发明，即便在保持于基板保持部的基板偏离正规位置的情况下，也可不使用对准机或装置侧传感器，而无障碍地进行基板的搬送。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式的基板搬送机器人的图。
图2是用以说明图1所示的基板搬送机器人的基板搬送动作的示意性俯视图。
图3是用以说明图1所示的基板搬送机器人的基板搬送动作的另一示意性俯视图。
图4是用以说明图1所示的基板搬送机器人的基板检测步骤的示意性俯视图。
图5是用以说明图1所示的基板搬送机器人的基板检测步骤的另一示意性俯视图。
图6是用以说明于图1所示的基板搬送机器人中基板偏离正规位置时的基板检测步骤的示意性俯视图。
图7是用以说明于图1所示的基板搬送机器人中基板偏离正规位置时的基板检测步骤的另一示意性俯视图。
图8是用以说明于图1所示的基板搬送机器人中基板偏离正规位置时的基板检测步骤的另一示意性俯视图。
图9是用以说明于图1所示的基板搬送机器人中基板偏离正规位置时的基板检测步骤的另一示意性俯视图。
图10是用以说明于图1所示的基板搬送机器人的一变化例中、基板偏离正规位置时的基板检测步骤的示意性俯视图。
图11是用以说明于图1所示的基板搬送机器人的一变化例中、基板偏离正规位置时的基板检测步骤的另一示意性俯视图。
图12是示意性地表示图1所示的基板搬送机器人的另一变化例的图。
具体实施方式
以下，参照图式对本发明的一实施方式的基板搬送机器人进行说明。另外，本实施方式的基板搬送机器人适于半导体制造用的晶片等圆形基板的搬送。
如图1所示，本实施方式的基板搬送机器人1具有基台2，回旋主轴3能够沿着第1旋转轴线L1升降地设置于基台2。
于回旋主轴3的上端连接有机械臂4，机械臂4具有：第1连杆构件5，于基端具有第1旋转轴线L1并且于末端具有第2旋转轴线L2；及第2连杆构件6，于基端具有第2旋转轴线L2并且于末端具有第3旋转轴线L3。
于第2连杆构件6的末端，以能够绕第3旋转轴线L3旋转的方式设置有手(基板保持部)7。手7是以利用真空吸附而保持基板S的方式构成。
回旋主轴3的升降动作、机械臂4的各连杆构件的旋转动作、及手7的旋转动作的控制是通过利用机器人控制器8控制各伺服马达而进行，各伺服马达提供用于进行所述动作的驱动力。
而且，本实施方式的基板搬送机器人1中，于机械臂4的第2连杆构件6的上侧表面具备基板检测传感器(基板检测机构)9。基板检测传感器9是朝向上方发射光的反射式光传感器。
图2及图3表示基板搬送机器人1的通常的基板搬送动作。保持于手7上的基板S在机械臂4从图2所示的状态变化为图3所示的状态时，通过设置于机械臂4的基板检测传感器9的上方。
而且，于图2及图3所示的状态下，于基板检测传感器9的上方不存在基板S，所以反射型光传感器即基板检测传感器9的检测信号断开。
然而，若手7从图2所示的状态绕第3旋转轴线L3相对于第2连杆构件6旋转，则于成为图3所示的状态之前，成为图4所示的状态。于图4所示的状态下，基板S的缘部(移动方向的前缘)正好通过基板检测传感器9的上方，所以于该瞬间基板检测传感器9的检测信号从断开变化为接通。将该时间点称为前缘通过时间点，将此时的手7的绕第3旋转轴线L3的旋转角度设为α。
若手7从图4所示的状态绕第3旋转轴线L3相对于第2连杆构件6进一步旋转，则成为图5所示的状态。于图5所示的状态下，基板S的缘部(移动方向的后缘)正好通过基板检测传感器9的上方，于该瞬间基板检测传感器9的检测信号从接通变化为断开。将该时间点称为后缘通过时间点，将此时的手的绕第3旋转轴线L3的旋转角度设为β。
其次，关于保持于手7上的基板S偏离手7上的正规位置的情况，参照图6及图7进行说明。
首先，利用机器人控制器8而驱动机械臂4及手7，将基板S载置于手7上并吸附保持(保持步骤)。此时，手7上的基板S偏离正规位置。继而，机器人控制器8进一步驱动机械臂4及手7，开始进行将基板S搬送至目标位置的通常的基板搬送动作(搬送步骤)。
图6表示于该搬送步骤中，手7的绕第3旋转轴线L3的旋转角度为α的时间点，即基板S保持于手7上的正规位置(由假想线所示的基板S的位置)的情形时的前缘通过时间点。根据图6可知，基板S在手7上偏离正规位置，所以尽管手7的旋转角度到达α，但基板S的缘部(移动方向的前缘)未到达基板检测传感器9的上方。
尽管手7的绕第3旋转轴线L3的旋转角度到达α，但未将基板检测传感器9从断开切换为接通，所以机器人控制器8判定为基板S在手7上偏离正规位置。
若手7从图6所示的状态绕第3旋转轴线L3进一步旋转，则如图7所示成为基板S的缘部(移动方向的前缘)正好通过基板检测传感器9的状态，基板检测传感器9的检测信号从断开变成接通(前缘检测步骤)。若将该时间点下的手7的绕第3旋转轴线L3的旋转角度设为α'，则成为α'＞α。
图8表示在手7的绕第3旋转轴线L3的旋转角度为β的情况下，即基板S在手7上保持于正规位置(由假想线所示的基板S的位置)的情况下的后缘通过时间点。根据图8可知，基板S在手7上偏离正规位置，所以尽管手7的旋转角度到达β，但基板S的缘部(移动方向的后缘)未到达基板检测传感器9的上方。
尽管绕第3旋转轴线L3的手7的旋转角度到达β但未将基板检测传感器9从接通切换为断开，所以机器人控制器8判定为基板S在手7上偏离正规位置。
若手7从图8所示的状态绕第3旋转轴线L3进一步旋转，则如图9所示成为基板S的缘部(移动方向的后缘)正好通过基板检测传感器9的状态，基板检测传感器9的检测信号从接通变化为断开(后缘检测步骤)。若将该时间点下的手7的绕第3旋转轴线L3的旋转角度设为β'，则成为β'＞β。
另外，根据基板S相对于正规位置的偏离方向或偏离量，存在所述的前缘检测与后缘检测中的任一者以与正常时的旋转角度α、β相同的角度检测的可能性，但前缘检测与后缘检测这两者不会以正常时的旋转角度α、β检测。因此，除了前缘检测与后缘检测这两者以正常时的旋转角度α、β检测的情况以外，被判定为基板S在手7上偏离正规位置。
机器人控制器8根据图7所示的前缘检测时的手旋转角度α'及图9所示的后缘检测时的手旋转角度β'，对手7上的基板S的缘部的2个部位的位置进行特定。由于基板S的缘部呈圆形，所以通过对圆周上的2个部位的位置进行特定，可使用已知的基板直径，对手7上的基板S的位置进行特定。
而且，机器人控制器8根据如上所述所特定的手7上的基板S的实际的位置，修正之后的搬送步骤中的机械臂4及手7的各动作(修正步骤)。藉此，即便在基板S偏离手7上的正规位置的情况下，也可将基板S正确地搬送至目标位置。
作为所述实施方式的一变化例，如图10及图11所示，也可于机械臂4上设置多个(本例中为3个)基板检测传感器9。于该例中，可按照基板检测传感器9的设置数量获取所述的前缘检测时及后缘检测时的各个手旋转角度α'、β'。因此，可对手7上的基板S的位置更确实且正确地进行特定。
而且，于设置多个检测传感器9的本例中，也可仅从基板S的移动方向上的前缘或后缘中的任一者的缘部，检测2个部位以上的位置。例如，只要使用2个检测传感器9，检测基板S的移动方向上的前缘或后缘中的任一者的缘部的2个部位，则可对手7上的基板S的位置几何学地进行特定。
另外，于图10及图11中，将多个基板检测传感器9相对于第2连杆构件6的长度轴线平行地呈列状地配置，但多个基板检测传感器9的配置并不限定于此。只要为保持于手7上的基板S的缘部通过其上方的位置，则基板检测传感器9的配置为任意。
而且，于所述的实施方式及变化例中，是将基板检测传感器9配置于机械臂4的第2连杆构件6，但基板检测传感器9的配置并不限定于此。
例如，于图12所示的基板搬送机器人10中，以上下方向上的手7的位置到达第1连杆构件5的位置与第2连杆构件6的位置之间的方式构成机械臂4。于该构成中，于机械臂4的通常的基板搬送动作中，被保持于手7上的基板S通过第1连杆构件5的上方。
因此，于本例中，将基板检测传感器9设置于第1连杆构件5的上侧表面。或者，也可将基板检测传感器9设置于第2连杆构件6的下侧表面。而且，也可将基板检测传感器9设置于第1连杆构件5的上侧表面与第2连杆构件6的下侧表面这两者上。
如以上所述，根据所述实施方式及其变化例的基板搬送机器人1、10，由于可使用设置于机械臂的基板检测传感器(基板检测机构)对手上的基板的位置进行特定，所以即便在基板偏离手上的正规位置的情况下，也可将基板正确地搬送至目标位置。
而且，于所述实施方式及其变化例的基板搬送机器人1、10中，由于基板检测传感器9的设置位置为机器人侧，所以可简化用于检测基板所需的机器构成。
而且，于所述实施方式及其变化例的基板搬送机器人1、10中，由于可于通常的基板搬送动作中对手7上的基板S的位置进行特定，所以不需要用以对基板位置进行特定的特别的机器人动作。因此，不会因基板位置的特定而令基板搬送作业的效率降低。
而且，于所述实施方式及其变化例的基板搬送机器人1、10中，由于利用基板检测传感器9而检测基板S的缘部的不同的2个部位，所以可根据各自的部位的检测时的旋转角度α'、β'，利用几何学上的计算对手7上的基板S的位置进行特定。因此，机器人控制器8能够根据手7上的基板S的实际的位置控制手7的位置，从而可将基板S正确地搬送至目标位置。
[符号的说明]
1、10 基板搬送机器人
2 基台
3 回旋主轴
4 机械臂
5 第1连杆构件
6 第2连杆构件
7 手(基板保持部)
8 机器人控制器(机器人控制机构)
9 基板检测传感器(基板检测机构)
L1 第1旋转轴线
L2 第2旋转轴线
L3 第3旋转轴线
S 基板

Claims (10)

1.一种基板搬送机器人，包括：
基板保持部，用以保持基板；
机械臂，将所述基板保持部可移位地设置；
机器人控制机构，控制所述机械臂及所述基板保持部的各动作；及
基板检测机构，设置于所述机械臂，且用以检测被保持于所述基板保持部的所述基板的缘部；且
所述基板检测机构是以于保持着所述基板的所述基板保持部相对于所述机械臂移位时检测所述基板的缘部的至少2个部位的方式构成，
所述机器人控制机构是以根据所述基板检测机构对所述基板的缘部的检测结果而修正基板搬送动作的方式构成。
2.根据权利要求1所述的基板搬送机器人，其中所述机械臂具有：第1连杆构件，于基端具有第1旋转轴线并且于末端具有第2旋转轴线；及第2连杆构件，于基端具有所述第2旋转轴线并且于末端具有第3旋转轴线；
所述基板保持部能够绕所述第3旋转轴线旋转，
所述基板检测机构设置于所述第1连杆构件及所述第2连杆构件中的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的基板搬送机器人，其中所述基板检测机构设置于构成所述机械臂的连杆构件的表面。
4.根据权利要求1至3所述的基板搬送机器人，其中所述基板检测机构具有多个基板检测传感器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基板搬送机器人，其中所述基板检测机构是以于所述基板的通常的搬送动作中检测所述基板的缘部的方式构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基板搬送机器人，其中所述基板检测机构包含反射型光传感器。
7.一种基板搬送方法，使用具有机械臂的基板搬送机器人，该机械臂是将用以保持基板的基板保持部可移位地设置；所述基板搬送方法包括：
保持步骤，利用所述基板保持部而保持所述基板；
搬送步骤，将被保持于所述基板保持部的所述基板搬送至目标位置；
检测步骤，使用设置于所述机械臂的基板检测机构，于所述搬送步骤中检测所述基板的缘部的至少2个部位；及
修正步骤，根据所述检测步骤中的所述基板的缘部的检测结果而修正基板搬送动作。
8.根据权利要求7所述的基板搬送方法，其中于所述检测步骤中，于所述基板保持部相对于所述机械臂的旋转动作中检测所述基板的缘部。
9.根据权利要求7或8所述的基板搬送方法，其中于所述检测步骤中，使用设置于构成所述机械臂的连杆构件的表面的所述基板检测机构检测所述基板的缘部。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的基板搬送方法，其中于所述检测步骤中，使用构成所述基板检测机构的反射型光传感器检测所述基板的缘部。
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