CN112673462B - 基板搬运机器人 - Google Patents

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Abstract

一种基板搬运机器人，相对于在装载口的第一侧与该装载口的开口部结合的基板的载体，经由装载口从与第一侧相反的第二侧通过开口部来进行基板的交接，其中，基板搬运机器人具备：手部，其保持基板；机器人臂，其与手部连结并使该手部位移；拍摄装置，其安装于手部或者机器人臂；以及控制器，其控制机器人臂和拍摄装置的动作。控制器获取由拍摄装置从第二侧拍摄到的包含开口部的周缘和与该开口部结合的载体的拍摄图像，并对拍摄图像进行图像处理，由此检测载体的结合位置相对于规定的基准结合位置的偏差。

Description

基板搬运机器人
技术领域
本发明涉及对与装载口结合的基板的载体进行基板的交接的基板搬运机器人。
背景技术
以往，已知有一种进行基板的载体的夹紧、载体的对接及脱离对接、以及进行载体的门的开闭等的装载口。这种装载口例如设置于作为载体与基板处理装置的接口的EFEM(Equipment Front End Module：设备前端模块)。
专利文献1中，公开了一种向设备的盒体载置台自动搬运盒体(载体)的自动搬运系统。该自动搬运系统具备：自动搬运车，其具备照相机和手部；图像识别单元，其通过利用照相机获取载置台的图像并对其进行处理来检测载置台上有无盒体；以及控制单元，其在没有盒体及其他障碍物的情况下使手部向载置台移载盒体。
专利文献1：日本特开2000-195924号公报
如上述专利文献1记载的那样，若向装载口的载置台自动搬运载体，则存在载置台上的规定的载置基准位置与实际的载体的载置位置产生差异的情况。若在这种状态下使载体与装载口开口部对接，则存在规定的基准结合位置与实际的载体的结合位置产生差异的情况。与载体进行的基板的交接由基板搬运机器人进行。基板搬运机器人为了对载体准确地交接基板，需要预先识别载体的结合位置的偏移。
发明内容
本发明是鉴于以上情况而提出的，其目的在于提供一种由基板搬运机器人检测与装载口结合的载体的结合位置的偏移的技术。
本发明的一个方式所涉及的基板搬运机器人相对于在装载口的第一侧与该装载口的开口部结合的基板的载体，经由上述装载口从与上述第一侧相反的第二侧通过上述开口部来进行上述基板的交接，其特征在于，具备：
手部，其保持上述基板；
机器人臂，其与上述手部连结并使该手部位移；
拍摄装置，其安装于上述手部或者上述机器人臂；以及
控制器，其控制上述机器人臂和上述拍摄装置的动作，
上述控制器获取由上述拍摄装置从上述第二侧拍摄到的包含上述开口部的周缘和与该开口部结合的上述载体的拍摄图像，并对上述拍摄图像进行图像处理，由此检测上述载体的结合位置相对于规定的基准结合位置的偏差。
根据上述基板搬运机器人，能够基于由搭载于机器人本身的拍摄装置拍摄到的图像，来检测载体的结合位置相对于装载口的偏移。该检测结果能够反映至基板搬运机器人相对于载体进行的基板的交接的动作中。另外，通过一台基板搬运机器人，能够同样地对多个装载口检测载体的结合位置的偏移。进一步，不论装载口、载体的规格如何，都能够同样地检测载体的结合位置相对于装载口的偏移。
根据本发明，能够由基板搬运机器人检测与装载口结合的载体的结合位置的偏移。
附图说明
图1是表示包含本发明的一实施方式所涉及的基板搬运机器人的基板处理设备的简要结构的图。
图2是表示图1所示的装载口的简要结构的图。
图3是表示图1所示的基板搬运机器人的控制系统的结构的图。
图4是表示拍摄图像的例1的图。
图5是表示拍摄图像的例2的图。
具体实施方式
〔基板处理设备100的简要结构〕
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示包含本发明的一实施方式所涉及的基板搬运机器人7的基板处理设备100的简要结构的图，图2是表示图1所示的装载口2的简要结构的图。图1所示的基板处理设备100具备装载口2、基板移载装置3以及基板处理装置4。
基板移载装置3是基板的载体16与基板处理装置4的接口。载体16具备：在内部收容基板6的箱状的容器15；和将容器15的开口部密闭的盖17。在载体16的内部壁面沿铅垂方向以隔开规定的间隔的方式设置有多个用于载置基板6的架板18。
基板移载装置3具有：在内部形成有移载室30的框体31；和设置于框体31的顶板的风扇过滤单元5。从风扇过滤单元5被供给至移载室30的内部的清新的空气在移载室30内向下流动，并从移载室30的地面向装置外部被排出。通过这样的清新空气的供给，移载室30内被维持为相比外部环境高压，并被保持为高清新环境。
在基板移载装置3的框体31内设置有基板搬运机器人7，基板搬运机器人7从载体16接收基板6并将基板6交付到基板处理装置4，并且从基板处理装置4接收基板6并将基板6交付到载体16。关于基板搬运机器人7之后详细叙述。
在基板移载装置3的框体31的侧面连接有基板处理装置4。基板处理装置4可以是对基板实施热处理、杂质导入处理、薄膜形成处理、光刻处理、清洗处理以及平坦化处理中的至少一个以上的工艺处理的装置。基板处理装置4例如具有将基板6向真空空间导入的负载锁定腔室41、对基板6进行处理的处理腔室43、以及在负载锁定腔室41与处理腔室43之间接收基板6来进行搬入/搬出的转移腔室42的多个真空腔室。基板移载装置3相对于负载锁定腔室41进行基板的交接。但是，基板处理装置4的结构并不限于上述内容。
在基板移载装置3的框体31的与连接有基板处理装置4的侧面相反一侧的侧面，设置有至少一个装载口2。装载口2形成框体31的侧面的一部分。
如图1和图2所示，装载口2具备：载置台21，其供载体16载置；板23，其设置有作为基板6的交接口的端口开口部22；门24，其对端口开口部22进行开闭；载置台驱动装置29，其使载置台21相对于端口开口部22进行前进/后退移动；以及门驱动装置28，其使门24进行升降动作。
在载置台21设置有将载体16定位于规定的载置基准位置的定位销211。该定位销211通过嵌入于设置于载体16的底部的定位孔而将载体16定位于载置台21。但是，定位孔是长孔，存在载体16相对于载置台21产生些许位置偏移的情况。
通过载置台驱动装置29使载置台21往复移动。载置台驱动装置29例如具备马达291和被马达291驱动的进给丝杠292。通过进给丝杠292正转/反转，从而载置台21相对于端口开口部22进行前进/后退移动。当伴随着载置台21的前进移动，载体16朝向端口开口部22(门24)前进移动，则载体16的盖17与门24抵接。由此，形成于载体16的开口缘的凸缘19与设置于端口开口部22的周围的凸缘面板27抵接，载体16与板23结合(对接)。
门24具有：用于对盖17进行基于吸附力的一体化与定位的对位销241；和闩锁钥匙242。通过使闩锁钥匙242与盖17所具备的闩锁钥匙孔(图示略)嵌合并向锁定解除方向旋转，从而盖17切换为锁定解除状态，并且盖17与门24被一体化。另外，通过使闩锁钥匙242与盖17所具备的闩锁钥匙孔(图示略)嵌合并向锁定方向旋转，从而盖17切换为锁定状态，并且盖17与门24的一体化被解除。
当门24与盖17一体化后，通过门24向远离载体16的方向移动，从而盖17从载体16分离。门24经由托架285而安装于门驱动装置28。门驱动装置28例如具备升降用马达281、被升降用马达281驱动的进给丝杠282、平移用马达283、以及被平移用马达283驱动的平移用进给丝杠284。升降用进给丝杠282旋入于托架285，通过升降用进给丝杠282的正转/反转，从而门24上升/下降。平移用进给丝杠284旋入于保持升降用马达281的托架286，通过平移用进给丝杠284的正转/反转，从而门24相对于端口开口部22前进/后退。在上述门驱动装置28中，与盖17一体化的门24从端口开口部22后退之后下降，由此盖17及门24从端口开口部22退避，载体16内与移载室30通过端口开口部22而连通。
〔基板搬运机器人7的结构〕
接下来，关于基板搬运机器人7的结构详细地进行说明。图3是表示图1所示的基板搬运机器人7的控制系统的结构的图。
如图1和图3所示，基板搬运机器人7具备：机器人臂(以下，简称为“臂71”)；基板保持手部(以下，简称为“手部72”)，其连结于臂71的腕部；基台73，其支承臂71；拍摄装置9，其搭载于臂71或者手部72；以及机器人控制器8。本实施方式所涉及的臂71是水平多关节型机器人臂，但臂71并不限定于此。
臂71具备：由基台73支承的升降轴70；和至少一个连杆75、76。在本实施方式所涉及的臂71中，第一连杆75的基端经由第一关节J1与升降轴70的上端连结，第二连杆76的基端经由第二关节J2与第一连杆75的前端连结。手部72的基端经由第一腕关节J3和第二腕关节J4与第二连杆76的连结。第一关节J1、第二关节J2以及第一腕关节J3是将两个要素以能够绕垂直的轴线转动的方式连接起来的关节。另外，第二腕关节J4是将两个要素以能够绕水平的轴线转动的方式连接起来的关节。
手部72具备：与臂71的前端连结的手部基部51；和与手部基部51结合的板片52。在板片52设置有用于保持基板6的保持装置(图示略)。该保持装置也可以是通过嵌合、吸附、夹持、或者其他方式使载置于板片52的基板6不从板片52落脱的装置。
在基台73内设置有对升降轴70进行升降驱动的升降驱动装置60。升降驱动装置60例如包括：根据从控制器8赋予的信号而进行角位移的伺服马达；包含减速装置并将伺服马达的动力转换成直进力而向升降轴70传递的动力传递机构；以及检测伺服马达的角位移的位置检测器(均省略图示)。在第一连杆75内设置有驱动第一关节J1的第一关节驱动装置61、和驱动第二关节J2的第二关节驱动装置62。在第二连杆76内设置有驱动第一腕关节J3的第一腕关节驱动装置63。在手部基部51内设置有驱动第二腕关节J4的第二腕关节驱动装置64。各关节J1～J4的驱动装置61～64包含：根据从控制器8赋予的信号而进行角位移的伺服马达；包含减速装置并将伺服马达的动力传递至连杆体的动力传递机构；以及检测伺服马达的角位移的位置检测器(均省略图示)。
拍摄装置9包含照相机91、和向照相机91的拍摄范围照射光的照射装置92。在本实施方式中，在手部基部51安装有拍摄装置9，但拍摄装置9也可以安装于臂71。通过臂71使照相机91与手部72一体地移动。
控制器8管理基板搬运机器人7的动作。控制器8包含机器人控制部81和载体位置调整部82。控制器8是所谓的计算机，例如具有微控制器、CPU、MPU、PLC、DSP、ASIC或者FPGA等处理器8a、以及ROM、RAM等存储器8b。在存储器8b存储有包含载体位置调整程序在内的由处理器8a执行的程序。另外，在存储器8b储存有处理器8a进行的处理中所使用的数据等。在控制器8中，通过处理器8a读取并执行存储在存储器8b中的程序，从而进行用于作为机器人控制部81、载体位置调整部82而发挥功能的处理。此外，控制器8可以通过基于单独的计算机的集中控制来执行各处理，也可以通过基于多个计算机的协作的分散控制来执行各处理。
控制器8的机器人控制部81控制基板搬运机器人7的动作。更详细而言，机器人控制部81与升降驱动装置60、第一关节驱动装置61、第二关节驱动装置62、第一腕关节驱动装置63以及第二腕关节驱动装置64电连接。机器人控制部81从上述驱动装置所包含的位置检测器获取伺服马达的旋转位置，并基于与上述旋转位置对应的手部72的姿态(位置及姿势)和存储的教导点数据，来运算目标姿态。进一步，机器人控制部81向伺服放大器输出控制指令，以使手部72成为目标姿态。伺服放大器基于控制指令来对各伺服马达供给驱动电力，由此手部72向目标姿态移动。
控制器8的载体位置调整部82检测与装载口2结合的载体16的位置偏移，并将其反映至基板搬运机器人7的动作中。以下，对由基板搬运机器人7进行的载体位置调整处理进行说明。
载体位置调整处理在载体16结合于装载口2且通过端口开口部22来将载体16与移载室30连通的状态下进行。但是，对载体16内有无基板6则没有限制。
首先，控制器8使臂71动作，从而使照相机91移动，以使端口开口部22的周缘和结合于端口开口部22的载体16进入到拍摄范围。
接下来，控制器8使照相机91拍摄端口开口部22的周缘和结合于该端口开口部22的载体16而获取该拍摄图像。此外，照相机91从与装载口2的结合有载体16的第一侧(基板移载装置3的外侧)隔着该装载口2而位于相反一侧的第二侧(基板移载装置3的内侧)对端口开口部22和载体16进行拍摄。
接下来，控制器8对获取到的拍摄图像进行图像处理，由此求出载体16的实际的结合位置相对于由装载口2制定的规定的基准结合位置的偏差。基准结合位置是指载体16没有倾斜以及没有偏移地结合于端口开口部22时的载体16的位置。
具体而言，控制器8在拍摄图像中提取端口开口部22的周缘、以及显现在端口开口部22的内侧的载体16的内壁、架板18(或者基板6)的轮廓。例如如图4所示，控制器8能够根据拍摄图像中的端口开口部22的上缘和下缘的轮廓，确定出拍摄图像中的端口开口部22的水平基准线HD。并且，控制器8能够根据载体16的内壁、架板18(或者基板6)的轮廓，确定出拍摄图像中的载体16的水平线H。当与装载口2结合的载体16处于基准结合位置时，基准水平线与水平线平行。控制器8检测载体16的水平线相对于拍摄图像中的端口开口部22的基准水平线的倾斜，并将其设为结合位置的偏差(倾斜的偏差)。
另外，例如如图5所示，控制器8能够根据端口开口部22的水平方向的两端的轮廓，确定出拍摄图像中的端口开口部22的左边缘EDL和右边缘EDR。控制器8能够根据载体16的内壁、架板18(或者基板6)的轮廓，确定出拍摄图像中的载体16的左边缘EL和右边缘ER。控制器8求出拍摄图像中的载体16的左边缘EL相对于端口开口部22的左边缘EDL的距离(左边缘的差距)以及拍摄图像中的载体16的右边缘ER相对于端口开口部22的右边缘EDR的距离(右边缘的差距)中的至少一方，并将其设为结合位置的偏差(左右位置的偏差)。当与装载口2结合的载体16处于基准结合位置时，左右位置的偏差为预先存储的规定值。
另外，控制器8也可以预先存储有与装载口2结合的载体16处于基准结合位置时的图像来作为基准图像，并将该基准图像与拍摄图像进行比较，由此检测载体16的结合位置相对于基准结合位置的偏差(倾斜的偏差和左右位置的偏差)。
如上述那样，控制器8检测倾斜的偏差和左右位置的偏差中的至少一方的偏差，当偏差大于预先存储的阈值的情况下，考虑该偏差，来调整相对于载体16交接基板6时的臂71的动作。详细而言，载体位置调整部82向机器人控制部81输出偏差作为调整信息，或者存储偏差作为调整信息，机器人控制部81考虑该调整信息来控制臂71的动作。其结果为，成为相对于存储(教导)有手部72的目标位置的目标位置而上下或者左右移动的位置，或者使板片52的主面倾斜。这样，通过调整臂71的动作，从而当由手部72相对于载体16交接基板6时，手部72能够使目标基板6相对于架板18更加准确地进行操作，能够避免手部72与基板6干涉的情况。
此外，在本实施方式所涉及的基板搬运机器人7中，臂71除第一腕关节J3(回旋轴)以外，还具有第二腕关节J4(旋转轴)，因此能够通过使板片52的主面从水平倾斜而对载体16的倾斜的偏差进行调整。在臂71的腕轴不具有旋转轴的情况下，难以使板片52的主面倾斜，因此控制器8也可以构成为：在倾斜的偏差大于预先存储的阈值的情况下，报告使载体16再次与装载口2结合的通知。
如以上说明的那样，本实施方式的基板搬运机器人7相对于在装载口2的第一侧与该装载口2的开口部22结合的基板6的载体16，经由装载口2从与第一侧相反的第二侧通过开口部22来进行基板6的交接，其特征在于，具备：手部72，其保持基板6；机器人臂71，其与手部72连结并使该手部72位移；拍摄装置9，其安装于手部72或者机器人臂71；以及控制器8，其控制机器人臂71和拍摄装置9的动作。进而，控制器8获取由拍摄装置9从第二侧拍摄到的包含开口部22的周缘和与该开口部22结合的载体16的拍摄图像，并对拍摄图像进行图像处理，由此检测载体16的结合位置相对于规定的基准结合位置的偏差。
根据上述基板搬运机器人7，能够基于由搭载于机器人本身的拍摄装置9拍摄到的图像，来检测载体16的结合位置相对于装载口2的偏移。该检测结果能够被反映至基板搬运机器人7相对于载体16进行的基板6的交接的动作中。另外，能够通过一台基板搬运机器人7针对多个装载口2同样地来检测载体16的结合位置的偏移。进一步，不论装载口2、载体16的规格如何，都能够同样地检测载体16的结合位置相对于装载口2的偏移。
在上述基板搬运机器人7中，如本实施方式所示，也可以构成为：上述控制器8在机器人臂71相对于载体16交接基板时考虑偏差来调整机器人臂71的动作。
由此，由于考虑了检测出的偏差来使机器人臂71动作，因此手部72能够对目标基板6更加准确地进行操作。由此，由手部72进行的基板6的交接动作稳定，能够避免手部72与基板6干涉的情况。
另外，在上述基板搬运机器人7中，如本实施方式所示，也可以是偏差包含载体16的水平线相对于由开口部22规定的基准水平线的倾斜。
由此，控制器8能够掌握与装载口2结合的载体16是否相对于基准结合位置倾斜。
另外，在上述基板搬运机器人7中，如本实施方式所示，也可以是偏差包含载体16的水平方向的端部相对于开口部22的水平方向的端部的距离。
由此，控制器8能够掌握与装载口2结合的载体16是否相对于基准结合位置在水平方向(左右方向)上位置偏移。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的思想的范围内，变更上述实施方式的具体构造和/或功能的详细内容而得到的内容也可包含在本发明中。
附图标记说明
2…装载口；3…基板移载装置；4…基板处理装置；5…风扇过滤单元；6…基板；7…基板搬运机器人；8…机器人控制器；8a…处理器；8b…存储器；9…拍摄装置；15…容器；16…载体；17…盖；18…架板；19…凸缘；21…载置台；22…端口开口部；23…板；24…门；27…凸缘面板；28…门驱动装置；29…载置台驱动装置；30…移载室；31…框体；41…负载锁定腔室；42…转移腔室；43…处理腔室；51…手部基部；52…板片；60～65…驱动装置；70…升降轴；71…机器人臂；72…手部；73…基台；75、76…连杆；81…机器人控制部；82…载体位置调整部；91…照相机；92…照射装置；100…基板处理设备。

Claims (3)

1.一种基板搬运机器人，相对于在装载口的第一侧与该装载口的开口部结合的基板的载体，经由所述装载口从与所述第一侧相反的第二侧通过所述开口部来进行所述基板的交接，
所述基板搬运机器人的特征在于，具备：
手部，其保持所述基板；
机器人臂，其与所述手部连结并使该手部位移；
拍摄装置，其安装于所述手部或者所述机器人臂；以及
控制器，其控制所述机器人臂和所述拍摄装置的动作，
所述控制器获取由所述拍摄装置从所述第二侧拍摄到的包含所述开口部的周缘和与该开口部结合的所述载体的拍摄图像，并对所述拍摄图像进行图像处理，由此检测所述载体的结合位置相对于规定的基准结合位置的偏差，
所述控制器在所述机器人臂相对于所述载体交接所述基板时考虑所述偏差来调整所述机器人臂的动作，
所述偏差包含所述载体的水平线相对于由所述开口部规定的基准水平线的倾斜。
2.根据权利要求1所述的基板搬运机器人，其特征在于，
所述偏差包含所述载体的水平方向的端部相对于所述开口部的水平方向的端部的距离。
3.根据权利要求1或2所述的基板搬运机器人，其特征在于，
在所述图像处理中，所述控制器在拍摄图像中提取所述开口部的周缘、显现在所述开口部的内侧的所述载体的内壁、以及所述基板的轮廓，从而确定出由所述开口部规定的水平基准线、所述载体的水平线、所述开口部的水平方向的端部、以及所述载体的水平方向的端部，由此来检测所述载体的水平线相对于由所述开口部规定的基准水平线的倾斜、以及所述载体的水平方向的端部相对于所述开口部的水平方向的端部的距离作为所述偏差。
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