CN109564889A - 基板搬送手的诊断系统 - Google Patents

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Abstract

具备连结在机器人手臂的手稍端部的基部、与基部结合并保持基板的基板保持部的基板搬送手的诊断系统，具备：固定于基部并拍摄基板保持部的摄影机；取得摄影机拍摄的影像信息，并基于该影像信息诊断基板保持部的健全性的诊断装置。

Description

基板搬送手的诊断系统
技术领域
本发明是关于诊断用来将半导体晶圆或玻璃基板等基板保持并搬送的基板搬送手的健全性的诊断系统。
背景技术
以往，已知进行在半导体元件制造材料亦即半导体基板（以下，也可能仅称为「基板」）形成组件等制程处理的基板处理设备。一般而言，在基板处理设备中，设置有制程处理装置、与制程处理装置邻接配置的基板移载装置等。
基板移载装置，一般而言，具备：筐体，在内部形成有搬送室；多个装载埠，设置于筐体的前壁；基板搬送机器人，设置于搬送室内。基板搬送机器人具备：机器人手臂；与机器人手臂的手梢端部连结的基板搬送手。此基板搬送机器人，进行对制程处理装置的基板的装载与卸除、对结合于装载埠的基板载具的基板的取出与容纳等作业。
作为基板搬送手，例如记载于专利文献1那样，具备与机器人手臂的手梢端部连结的基部及与此基部连结的基板保持部者被广泛使用。记载于专利文献1的基板搬送手，在手部的薄型基板载置区域外安装有监视摄影机与障碍物检测传感器。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本特开2006-120820号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
基板搬送手的基板保持部，以可插入基板载具的狭小的间隙的方式，形成为极度轻薄。例如，基板载置型的基板保持部，是由PEEK树脂等树脂素材构成的极度薄的板状构件。如上述的基板保持部，在进行基板的搬送作业时，可能会与障碍物（例如，基板载具或制程处理装置的构成要素）冲撞。轻薄的基板保持部，在受到冲撞的冲击后，可能会藉由变形来使冲击的能量释放。若以变形后的基板保持部，只要不进行矫正，就难以将基板正确地搬送。
解决问题的手段：
基板搬送手的基板保持部的变形，并不限于冲撞，也可能因从搬送的基板受到的负荷或劣化等而产生。因此，本申请的发明者们，想到拍摄基板搬送手的基板保持部，使用拍摄的影像（或动画）来监视基板保持部的状态。
另外，在记载于专利文献1的技术中，以安装于基板搬送手的障碍物检测传感器检测欲对手部冲撞的障碍物，在手部冲撞前使手部的动作停止，且为了探究其停止原因，利用以监视摄影机拍摄的动画。然而。记载于专利文献1的技术，虽然以监视摄影机拍摄基板搬送手的梢端部，但并非使用拍摄的动画监视基板搬送手的状态。
本发明的一形态的基板搬送手的诊断系统，是
一种基板搬送手的诊断系统，该基板搬送手具备连结在机器人手臂的手梢端部的基部及与前述基部结合且保持基板的基板保持部，其特征在于：
具备
摄影机，固定在前述基部，拍摄前述基板保持部；
诊断装置，取得前述摄影机拍摄的影像信息，基于该影像信息诊断前述基板保持部的健全性。
根据上述诊断系统，由于为了判断基板保持部的健全性而利用基板保持部的拍摄影像，与使用接触或非接触型的变位传感器等的场合比较，可更正确且具体地知道基板保持部的状态。此外，基板保持部的健全性的诊断，可在密闭的搬送室内且没有作业者介入的状态下进行。
发明效果：
根据本发明，可提供可更正确且具体地知道基板保持部的状态的基板搬送手的诊断系统。
附图说明
图1是本发明的一实施形态的具备基板搬送手的基板搬送机器人的概略侧视图；
图2是基板搬送手的俯视图；
图3是显示基板搬送手的诊断系统与基板搬送机器人的控制系统的构成的方块图；
图4是显示摄影机的拍摄影像的一例的图；
图5是说明以诊断装置进行的拍摄影像的处理内容的图；
图6是说明以诊断装置进行的诊断处理的流程的图；
图7是显示包含基准点与基板保持部的拍摄影像的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施形态。图1是具备本发明的一实施形态的基板搬送手5的基板搬送机器人1的概略侧视图。
（基板搬送机器人1的构成）
如图1所示的基板搬送机器人1，具备：基台73；机器人手臂（以下，仅称为「手臂部7」），被支撑为相对于基台73可升降且可转动；基板搬送手（以下，仅称为「手腕部5」），连结在手臂部7的手梢端部；控制器6，掌管基板搬送机器人1的动作。
本实施形态的手臂部7，是水平多关节机器人，具备从基端部往梢端部依序连结的多个连杆75、76。另外，在手臂部7与手腕部5中，将相对于基台73较接近的端部称为「基端部」，将相对于基台73较远离的端部称为「梢端部」。在手臂部7，规定有垂直于各连杆75、76的连结部的关节轴线A1～A3。在连杆75、76内，设置有将连杆75、76与手腕部5绕关节轴线A1～A3个别各变位驱动的驱动单元61、62、63。
手臂部7的基端部，与可往上下方向伸缩地支持于基台73的升降轴74连结。此升降轴74，藉由驱动单元60而相对于基台73伸缩驱动。
在上述构成的手臂部7的梢端部亦即手梢端部，连结有手腕部5。手腕部5，藉由驱动单元63的动作，以关节轴线A3为中心相对于手臂部7的梢端部相对转动变位。
图2是基板搬送手5的俯视图。如图2所示，手腕部5，具备基部51、基板保持部52。
基部51，是中空状的壳体。基部51的基端部，相对于手臂部7的手梢端部可绕关节轴线A3转动地连结。此外，在基部51的梢端部，结合有基板保持部52的基端部。
基板保持部52，是梢端侧分为双股的形成为Y字状的薄板状构件，也称为叶片部或叉部。但，基板保持部52的形态并不限定于本实施形态，只要是例如以嵌合、吸附、夹持、或其他形态使手腕部5保持基板3者即可。
在基板保持部52的分为双股的各自的梢端部分，设置有前方导引件53。此外，在基板保持部52的基端侧，以与一对前方导引件53对置的方式设置有一对后方导引件54。一对前方导引件53与一对后方导引件54，具有将基板从下方支持的机能。
手腕部5，进一步具有用来使基板保持部52保持基板3的保持机构。在此，在基板3的保持，包含以嵌合、吸附、夹持、或其他形态使载置于基板保持部52的基板3不从基板保持部52脱落。在本实施形态的手腕部5，具备夹持式的保持机构。此保持机构，由一对前方导引件53、推动器55、与其驱动机构64构成。
推动器55，设置于基板保持部52的基端侧，支持于基部51。推动器55的驱动机构64，设置于基部51的内部。驱动机构64，例如以气压缸等致动器构成。在手腕部5，规定有在俯视状态下通过关节轴线A3与保持于基板保持部52的基板3中心点3a的「手中心线C」。在俯视状态下，推动器55配置于手中心线C上，驱动机构64，使推动器55与手中心线C平行地进退移动。
在基板保持部52的上面载置基板3后，基板3的周缘部藉由一对前方导引件53与一对后方导引件54从下方支持。在此状态下，若推动器55往基板保持部52的梢端侧前进，推动器55会将基板3的侧面往前方导引件53推压。藉此，以推动器55与一对前方导引件53把持基板3，基板保持于手腕部5。
图3是显示基板搬送手5的诊断系统10与基板搬送机器人1的控制系统的构成的方块图。如图3所示，控制器6，与驱动基板搬送机器人1的各关节的驱动单元60、61、62、63、与基板搬送手5的推动器55的驱动机构64等电气连接，控制它们的动作。另外，各驱动单元60、61、62、63，例如，包含依照从控制器6给予的信号角变位的伺服马达、将伺服马达的动力往连杆传达的动力传达机构、检测伺服马达的角变位的位置检测器（皆图示略）。
控制器6，是所谓包含计算机的演算控制装置，例如，具有微控制器、CPU、MPU、PLC、DSP、ASIC或FPGA等演算处理部、ROM、RAM等存储部（皆未图示）。在存储部存储有演算处理部执行的程序、各种固定数据等。此外，在存储部保存有用来控制基板搬送机器人1的动作的示教点数据、关于手臂部7与手腕部5的形状与尺寸的数据、关于保持于手腕部5的基板3的形状与尺寸的资料等。在控制器6中，藉由将存储于存储部的程序等软件由演算处理部读出并执行，来进行用来控制基板搬送机器人1的动作的处理。另外，控制器6可藉由以单一计算机进行的集中控制来执行各处理，或藉由以多个计算机的合作进行的分散控制来执行各处理也可。
控制器6，基于与以位置检测器的各者检测的旋转位置对应的手腕部5的姿势（位置及姿势）与存储于存储部的示教点数据，演算规定的控制时间后的目标姿势。之后，控制器6，以在规定的控制时间后手腕部5成为目标姿势的方式，往伺服放大器输出控制指令。在伺服放大器中，基于控制指令对各伺服马达供给驱动电力。藉此，可使手腕部5往想要的姿势移动。
（诊断系统10）
接着，针对诊断手腕部5的状态的诊断系统10进行说明。如图1～3所示，诊断系统10，具备：摄影机80，安装于手腕部5；诊断装置8，取得前述摄影机80拍摄的影像信息，基于该影像信息诊断前述手腕部5的基板保持部52的健全性。
摄影机80，例如，可以是CCD摄影机。摄影机80，安装于固定在手腕部5的基部51的摄影机座81。支持于摄影机座81的摄影机80，位于手腕部5的基部51的基端部，且在俯视状态下与手中心线C重合处。
图4是显示摄影机80的拍摄影像的一例的图。如图4所示，在摄影机80的拍摄影像中，包含从手腕部5的基端部俯视的手腕部5的基部51的梢端部与基板保持部52的全体。另外，拍摄影像中心与手中心线C一致较理想。摄影机80，以手腕部5的基部51的梢端部、基板保持部52的全体在被该摄影机80的拍摄传感器的摄入的被摄体的范围内的方式，调整摄影机80的相对于摄影机座81的安装角度和位置。
诊断装置8，是所谓包含计算机的演算控制装置，例如，具有微控制器、CPU、MPU、PLC、DSP、ASIC或FPGA等演算处理部、ROM、RAM等存储部（皆未图示）。
诊断装置8，具有图像处理部84、比较部85、健全性判断部86、变形指定部87、轨道修正部88的各机能部。在诊断装置8中，藉由将存储于存储部的程序等软件由演算处理部读出并执行，来进行作为各机能部的处理。另外，诊断装置8可藉由以单一计算机进行的集中控制来执行各处理，或藉由以多个计算机的合作进行的分散控制来执行各处理也可。在以下的说明中，一边参照图6，一边针对诊断装置8的诊断处理的流程与各机能部的机能进行说明。
首先，诊断装置8，取得摄影机80拍摄的影像信息（步骤S1）。图像处理部84，对该影像信息执行规定的图像处理，从影像抽出基部51与基板保持部52的轮廓线（步骤S2）。在此，在不诊断后述的摄影机80的姿势变化的场合，仅抽出基板保持部52的轮廓线也可。
比较部85，读出事先存储于存储部的参考线的影像（参考影像），与以图像处理部84抽出的轮廓线的影像比较（步骤S3），抽出两者的影像间变化。参考线，是事先以摄影机80拍摄健全的基板保持部52，将其轮廓藉由图像处理抽出者。亦即，参考线的影像，是健全的基板保持部52的轮廓线的影像。参考线的作成时与当下的诊断时，摄影机80的拍摄范围为相同。因此，只要基板保持部52是健全的，参考线与抽出的轮廓线会一致。另外，将轮廓线抽出的处理、将两个影像的影像间变化抽出的处理，可使用公知的手法。
图5是显示拍摄影像的影像，从摄影机80拍摄的影像抽出的轮廓线以实线显示，参考线以虚线显示。在图5中，抽出的基部51的轮廓线与参考线虽一致，但抽出的基板保持部52的轮廓线与参考线之间有偏移产生。
比较部85，针对相对于参考线事先规定的多个特征点的各点，算出相对于参考线的抽出的轮廓线的偏差量（步骤S4）。特征点，例如在图5中以黑点显示的那样，可规定于参考线的端点、线的斜率剧烈变化的点等。偏差量，例如，以从参考线的特征点至与该特征点对应的抽出的轮廓线上的点的向量表示。
健全性判断部86，基于以比较部85算出的多个偏差量，判断相对于基部51的摄影机80的位置的变化的有无、基板保持部52的健全性的有无（步骤S5）。另外，在摄影机80的位置的变化中，也包含相对于基部51的摄影机80的姿势的变化。
在此，首先，健全性判断部86，关于基部51，基于相对于参考线的抽出的轮廓线的偏差量，判断相对于基部51的摄影机80的位置的变化的有无。在此，健全性判断部86，在例如所有偏差量都在规定的阈值内时，判断为「有相对于基部51的摄影机80的位置的变化」，其余状况则判断为「没有变化」。相对于基部51的摄影机80的位置与姿势虽固定，但可能因为摄影机80抵接障碍物等而相对于基部51的摄影机80的位置与姿势中至少一方变化。针对上述问题，藉由先判断相对于基部51的摄影机80的位置的变化的有无，可先确认处于可适当判断基板保持部52的健全性的状态。另外，在判断为「有相对于基部51的摄影机座81的位置的变化」的场合，也可不判断以下说明的基板保持部52的健全性而输出错误后结束处理。
接着，健全性判断部86，基于相对于参考线的抽出的轮廓线的偏差量，判断基板保持部52的健全性的有无。健全性判断部86，在例如所有偏差量都在规定的阈值内时，判断为「有健全性」，其余状况则判断为「没有健全性」也可。此外，例如，比较部85，在多个偏差量中事先设定的数目超过规定的阈值时判断为「没有健全性」，其余状况则判断为「有健全性」也可。诊断装置8，将健全性的判断结果，往例如监视器等输出装置输出也可。
变形指定部87，在健全性判断部86判断为没有健全性时（步骤S6中否），基于多个偏差量，指定在基板保持部52产生的变形的种类（步骤S7）。在基板保持部52的变形的种类中，有例如扭曲、在面内的倾斜、局部应变、往面外方向的弯曲等。在存储部存储有将多个偏差量的倾向与变形的种类设定对应的数据、演算式、或模型，变形指定部87利用上述数据、演算式、或模型，基于多个偏差量从多个变形的种类中指定符合的一个。诊断装置8，将指定的变形的种类，往例如监视器等输出装置输出也可。
轨道修正部88，基于指定的变形的种类与多个偏差量，判断通过手腕部5的轨道修正来进行的矫正的可否（步骤S8）。另外，手腕部5的轨道，藉由教导而事先设定于控制器6。
原则上，随着指定的变形的种类，通过轨道修正来进行的矫正的可否会有不同。例如，若变形的种类是扭曲或往面外方向的弯曲，仅以轨道修正无法矫正，使手腕部5停止较理想。此外，例如，变形的种类是面内的倾斜或局部应变，就有藉由轨道修正而可适当地搬送基板3的可能性。但，即使变形的种类是面内的倾斜或局部应变，随着偏差量不同，也有仅以轨道修正无法矫正，而应当使手腕部5停止的场合。在存储部存储有将变形的种类、偏差量、通过轨道修正来进行的矫正的可否设定关连的数据、演算式、或模型，轨道修正部88，利用上述数据、演算式、或模型，判断通过轨道修正来进行的矫正的可否。诊断装置8，将通过轨道修正来进行的矫正的可否，往例如监视器等输出装置输出也可。
轨道修正部88，在判断为可矫正时（步骤S9中是），基于变形的种类与偏差量算出轨道修正量（步骤S10）。诊断装置8，将算出的轨道修正量，往手臂部7的控制装置亦即控制器6输出。控制器6，以取得的轨道修正量，修正在教导中设定的轨道，以手腕部5沿着修正后的轨道移动的方式使手臂部7动作。
另一方面，轨道修正部88，在判断为不可矫正时（步骤S9中否），将停止信号往控制器6输出（步骤S11）。控制器6，取得停止信号后，使手臂部7的动作停止。
如上述，以诊断装置8来监视手腕部5，特别是基板保持部52的状态。另外，由诊断装置8进行的手腕部5的诊断，在基板3没有载置于基板保持部52的正时进行。例如，可在维护时、搬送循环的开始时或结束时等，进行手腕部5的诊断。
如以上说明般，本实施形态的基板搬送手5的诊断系统10，以如下为特征：具备：摄影机80，固定在基板搬送手5基部51，拍摄基板保持部52；诊断装置8，取得前述摄影机80拍摄的影像信息，基于该影像信息诊断前述基板保持部52的健全性。
另外，本实施形态的诊断装置8，从影像信息，例如抽出包含于拍摄的影像的基板保持部52的轮廓线，比较抽出的轮廓线与事先存储的健全的轮廓线（亦即，参考线），基于抽出的轮廓线离健全的轮廓线的偏差量，判断基板保持部的健全性的有无。
根据上述诊断系统10，由于为了判断基板保持部52的健全性而利用基板保持部52的拍摄影像，故与使用接触或非接触型的变位传感器等的场合比较，可更正确且具体地知道基板保持部52的状态。此外，基板保持部52的健全性的诊断，可在基板移载装置的密闭的搬送室内且没有作业者介入的状态下进行。
此外，在本实施形态中，诊断装置8，在判断为没有健全性时，基于偏差量，从事先存储的变形的种类中选择符合者。
藉此，在手腕部5的基板保持部52有变形产生的场合，可指定该变形的种类。而且，可采取对应于变形的种类的适当的处理。
另外，在本实施形态中，诊断装置8，基于变形的种类与偏差量，判断通过基板搬送手5的轨道修正来进行的矫正的可否，在可矫正时，算出轨道修正量后往机器人手臂7的控制装置（亦即，控制器6）输出，在不可矫正时，将停止信号往机器人手臂7的控制装置（亦即，控制器6）输出。
藉此，在可藉由手腕部5的轨道修正来矫正的场合，基板搬送机器人1可不停止而继续作业。
此外，在本实施形态中，摄影机80，除了基板保持部52外，也拍摄基部51的一部分。此外，诊断装置8，抽出包含于影像信息的基部51的轮廓线，比较抽出的基部51的轮廓线的影像与事先存储的健全的基部51的轮廓线的影像，抽出两影像的影像间变化，基于抽出的影像间变化，判断相对于基部51的前述摄影机80的位置的变化的有无。另外，在相对于基部51的摄影机80的位置的变化中，也包含相对于基部51的摄影机80的姿势的变化。
如上述，藉由判断相对于基部51的摄影机80的位置的变化的有无，可知是否处于诊断系统10可适当进行基板保持部52的诊断的状态。
虽已在以上说明了本发明的理想的实施形态，但在不脱离本发明的精神的范围内，将上述实施形态的具体的构造及/或机能的细节变更者，也可包含于本发明。上述的构成，例如，可如以下般变更。
例如，在上述实施形态中，诊断装置8，利用以摄影机80拍摄的影像进行基板3的诊断。但，诊断装置8，利用以摄影机80拍摄的动画进行基板3的诊断也可。
此外，例如，在上述实施形态中，控制器6与诊断装置8为独立，但作为诊断装置8的机能加入控制器6也可。
此外，例如，在上述实施形态中，诊断装置8，在将包含于影像信息的手腕部5的基部51与基板保持部52的影像事先存储的健全的基部51与基板保持部52的影像的影像间变化抽出时，利用包含于影像信息的基部51与基板保持部52的轮廓的影像。但，影像间变化的抽出，并不限于利用轮廓的影像。例如，藉由将包含于摄影机80拍摄的影像信息的指定色的面积抽出，并将该面积与事先存储的健全的基板保持部52的指定色的面积（参考影像）比较，来抽出影像间变化也可。例如，在基部51与基板保持部52事先附加标记，藉由比较包含于摄影机80拍摄的影像信息的基部51与基板保持部52的标记的影像、事先存储的健全的基部51与基板保持部52的标记的影像（参考影像），来抽出影像间变化也可。
此外，例如，在上述实施形态中，虽利用手腕部5的基部51的影像，检测相对于基部51的摄影机80的位置的变化，但例如在以下说明般，利用基部51以外的部分来检测相对于基部51的摄影机80的位置的变化也可。在手腕部5以外的场所事先将基准点P以标记等规定，摄影机80以该基准点P进入的方式拍摄基板保持部52。在如上述般拍摄的影像信息中，例如图7所示，包含基准点P与基板保持部52的影像。在此，每次诊断时，使手腕部5为规定的一定的位置与姿势，以摄影机80进行拍摄。因此，只要相对于基部51的摄影机80的位置没有偏移，就会在摄影机80的视野范围的规定位置拍到基准点P。诊断装置8，将基准点P与基板保持部52的影像、健全的基准点P与基板保持部52的影像（参考影像）进行比较，抽出各影像的影像间变化（亦即，基准点P的偏差量），基于抽出的影像间变化，判断相对于基部51的摄影机80的位置变化的有无。
符号说明：
1 基板搬送手
3 基板
3a 中心点
5 基板搬送手
6 控制器
7 手臂
8 诊断装置
10 诊断系统
51 基部
52 基板保持部
53 前方导引件
54 后方导引件
55 推动器
60～63 驱动单元
64 驱动机构
73 基台
74 升降轴
75 连杆
76 连杆
80 摄影机
81 摄影机座
84 图像处理部
85 比较部
86 健全性判断部
87 变形指定部
88 轨道修正部
A1～A3 关节轴线
C 手中心线。

Claims (7)

1.一种基板搬送手的诊断系统，是具备连结在机器人手臂的手梢端部的基部及与所述基部结合且保持基板的基板保持部的基板搬送手的诊断系统，其特征在于：
具备
摄影机，固定于所述基部，拍摄所述基板保持部；
诊断装置，取得所述摄影机拍摄的影像信息，基于该影像信息诊断所述基板保持部的健全性。
2.根据权利要求1所述的基板搬送手的诊断系统，其特征在于，
所述诊断装置，从所述影像信息，抽出包含于拍摄的影像的所述基板保持部的轮廓线，比较抽出的轮廓线的影像与事先存储的健全的轮廓线的影像，基于所述抽出的轮廓线的离所述健全的轮廓线的偏差量，判断所述基板保持部的健全性的有无。
3.根据权利要求2所述的基板搬送手的诊断系统，其特征在于，
所述诊断装置，在判断为没有健全性时，基于所述偏差量，从事先存储的变形的种类中选择符合的种类。
4.根据权利要求3所述的基板搬送手的诊断系统，其特征在于，
所述诊断装置，基于所述变形的种类与所述偏差量，判断通过所述基板搬送手的轨道修正来进行矫正的可否，在可矫正时，算出轨道修正量后往所述机器人手臂的控制装置输出，在不可矫正时，将停止信号往所述机器人手臂的控制装置输出。
5.根据权利要求1所述的基板搬送手的诊断系统，其特征在于，
所述诊断装置，比较包含于所述影像信息的所述基板保持部的影像与事先存储的健全的所述基板保持部的影像，抽出两影像的影像间变化，基于抽出的所述影像间变化，判断所述基板保持部的健全性的有无。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的基板搬送手的诊断系统，其特征在于，
所述摄影机，除了所述基板保持部外，也拍摄所述基部的一部分，
所述诊断装置，抽出包含于所述影像信息的所述基部，比较抽出的所述基部的影像与事先存储的健全的所述基部的影像，抽出两影像的影像间变化，基于抽出的所述影像间变化，判断相对于所述基部的所述摄影机的位置的变化的有无。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的基板搬送手的诊断系统，其特征在于，
在所述基板搬送手以外的场所事先规定有基准点，
所述摄影机，在所述基板搬送手处于规定的位置与姿势时，以所述基准点与所述基板保持部在该摄影机的视野范围内的方式进行拍摄，
所述诊断装置，将包含于所述影像信息的所述基准点及所述基板保持部的影像、健全的所述基准点及所述基板保持部的影像进行比较，抽出两影像的影像间变化，基于抽出的所述影像间变化，判断相对于所述基部的所述摄影机的位置的变化的有无。
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