CN114008745A - 基板搬运装置 - Google Patents

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吉田雅也
田中佑治
中原一
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Kawasaki Jukogyo KK
Kawasaki Robotics USA Inc
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Abstract

本发明的基板搬运装置具备：基座；臂；末端执行器，设置于臂的前端，并具有分支为两股的第1前端部和第2前端部；发光部；受光部；以及控制装置，控制臂的动作。控制装置控制臂的动作，使得在末端执行器的前端前进的光扫描容纳于FOUP的多张基板的边缘，并且根据在臂的动作中光与基板的相对的位置关系，比较在受光部连续地变化的输出值的测定波形的形状图案与比较用的基准波形的形状图案，并基于比较结果，诊断基板的状态、FOUP的状态以及末端执行器的状态中的至少一个状态。

Description

基板搬运装置
相关申请的交叉引用
本申请要求在2019年6月28日提交的美国专利申请号62/456，375的优先权和权益，其全部公开内容通过引用导入于本申请。
技术领域
本发明涉及基板搬运装置。
背景技术
一般来说，在半导体制造设备、液晶面板制造设备中，为了将半导体晶片、玻璃基板向所希望的位置搬运而使用基板搬运装置。基板搬运装置具备机器人臂、和用于保持基板的末端执行器。例如在日本专利第6088243号公报、特表2004-535681号公报以及特开2018-111200号公报所公开的末端执行器中，通过在分支为两股的一对前端部之间行进的检测光是否被基板遮挡来检测容纳于FOUP(Front-Opening Unified Pod：前开式晶圆传送盒)的基板的存在与否。
但是，具备有上述现有技术的末端执行器的基板搬运装置通过将在受光部根据受光量连续地变化的输出值(例如输出电压)转换为二值信号来探测基板的存在与否。因此，不能高精度地诊断基板的状态(例如基板的表面倾斜等)。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于在基板搬运装置中高精度地诊断容纳于FOUP的基板的状态。
为了实现上述目的，本发明的一个方式所涉及的基板搬运装置具备：基座；机器人臂，安装于上述基座；末端执行器，设置于上述机器人臂的前端，并具有分支为两股的第1前端部和第2前端部；发光部，构成为从上述第1前端部朝向上述第2前端部发出光；受光部，构成为根据在上述第1前端部与第2前端部之间的空间行进并入射至上述第2前端部的光的受光量转换为连续地变化的输出值；以及控制装置，控制上述机器人臂的动作，上述控制装置构成为：控制上述机器人臂的动作，使得在上述末端执行器的前端行进的光扫描容纳于FOUP的多张基板的边缘，并且根据在该机器人臂的动作中上述光与上述基板的相对的位置关系，比较在上述受光部连续地变化的输出值的测定波形的形状图案与比较用的基准波形的形状图案，并基于比较结果，诊断上述基板的状态、上述FOUP的状态以及上述末端执行器的状态中的至少一个状态。
也可以构成为：上述控制装置比较上述测定波形中的一个区间中的形状图案与其他的区间中的形状图案，在该一个区间中的形状图案与其他的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为该一个区间中的基板的表面倾斜。
另外，也可以构成为：上述控制装置比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，在本次测定出的测定波形中的一个区间中的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形中的一个区间中的形状图案不一致的情况下，判定为该一个区间中的基板的表面倾斜。
并且，也可以构成为：上述控制装置比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，在上述测定波形中的所有的区间中的形状图案与上述比较用的测定波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为上述FOUP倾斜。
另外，也可以构成为，上述FOUP在不同的位置配置多个，上述控制装置构成为：比较在一个FOUP测定出的测定波形的形状图案与在其他的FOUP测定出的比较用的测定波形的形状图案，当在一个FOUP测定出的测定波形中的所有的区间中的形状图案与在其他的FOUP测定出的比较用的测定波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为一个FOUP倾斜。
并且，也可以构成为，上述控制装置构成为：在修正了上述FOUP的倾斜的状态下，比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，在本次测定出的上述测定波形中的所有的区间中的形状图案与上次测定出的上述比较用的测定波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为上述末端执行器倾斜。
此外，也可以构成为，上述控制装置构成为：比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，在本次测定出的上述测定波形中的所有的区间中的输出值比上次测定出的上述比较用的测定波形中的所有的区间中的输出值降低的情况下，判定为上述发光部的光的强度与上述受光部的受光灵敏度的至少一方降低。
另外，也可以构成为：上述基板搬运装置还具备显示上述诊断结果的显示装置。
本发明的另一方式所涉及的基板搬运装置具备：基座；机器人臂，安装于上述基座；末端执行器，设置于上述机器人臂的前端，并具有分支为两股的第1前端部和第2前端部；发光部，构成为从上述第1前端部朝向上述第2前端部发出光；受光部，构成为根据在上述第1前端部与第2前端部之间的空间行进并入射至上述第2前端部的光的受光量将检测光转换为连续地变化的输出值；以及控制装置，控制上述机器人臂的动作，上述控制装置构成为：以在上述末端执行器的前端行进的光相对于目标在水平方向上扫描该目标的方式控制上述机器人臂的动作，并且根据在该机器人臂的动作中上述光与上述目标的相对的位置关系，并基于在上述受光部连续地变化的输出值的测定波形来测量水平方向上的上述目标的位置。
也可以构成为：上述目标的位置是水平方向上的上述目标的中心的位置或者边缘的位置。也可以构成为：上述目标是容纳于FOUP的圆盘状的基板。
本发明具有以上说明的结构，能够在基板搬运装置中高精度地诊断容纳于FOUP的基板的状态。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的基板搬运装置的侧视图。
图2是表示图1的末端执行器的结构的俯视图。
图3是表示图1的基板搬运装置的结构的概要的框图。
图4是用于对末端执行器的动作进行说明的示意图。
图5是用于对末端执行器动作时的受光量的变化进行说明的示意图。
图6是表示末端执行器动作时的输出波形的一个例子的曲线图。
图7是表示末端执行器动作时的输出波形的一个例子的曲线图。
图8是表示末端执行器动作时的输出波形的一个例子的曲线图。
图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的基板搬运装置的俯视图。
图10是表示末端执行器动作时的输出波形的一个例子的曲线图。
图11是用于对测定波形的比较方法进行说明的图。
图12是表示本发明的第3实施方式所涉及的基板搬运装置中的末端执行器动作时的输出波形的一个例子的曲线图。
具体实施方式
以下，边参照附图边对优选的实施方式进行说明。此外，以下在所有的附图中对相同或者相当的构件标注相同的参照附图标记，并省略其重复的说明。另外，为了理解附图，示意性地示出了各个结构构件。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的基板搬运装置1的侧视图。如图1所示，基板搬运装置1在作为用于处理半导体晶片的设备的半导体处理设备中使用。作为半导体晶片，例示硅晶片、蓝宝石(单晶氧化铝)晶片、其他的各种晶片。另外，作为玻璃晶片，例如例示FPD(Flat Panel Display：平板显示器)用玻璃基板、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems：微电子机械系统)用玻璃基板。
处理前和处理后的半导体晶片(以下，也简称为基板)W容纳于被称为前开式晶圆传送盒Front Opening Unified Pod(FOUP)6的容器。FOUP6涉及局部清洁化技术，是清洁环境中的微环境用基板容器。在FOUP6容纳多个基板W。各基板W容纳于FOUP6的各插口(未图示)。各基板W在水平的状态下在上下方向Z上隔着等间隔来配置。FOUP6呈大致箱状地形成于基座7上，并向一方敞开。半导体处理设备包括处理基板W的基板处理装置(未图示)。作为对基板W的处理，例示热处理、杂质导入处理、薄膜形成处理、光刻处理、清洗处理以及平坦处理等工序处理。在FOUP6与基板处理装置(未图示)之间通过基板搬运装置1搬运基板W。
在本实施方式中，基板搬运装置1是所谓的水平多关节型的4轴机器人。基板搬运装置1于在X轴、Y轴、Z轴的3个轴向上具有自由度的机器人臂(以下，也简称为“臂”)2的前端部设置具有水平方向的自由度的手臂，在该手臂设置保持基板W的末端执行器10。
基板搬运装置1具有固定于半导体处理设备的适当位置(例如地面)的基座4，在基座4设置有升降轴3。在基座4，升降轴3的轴线例如朝向铅垂方向。在基座4，例如内置有由气缸构成的致动器(未图示)。通过该致动器的动作使得升降轴3在基座4的上表面侧沿着上下方向升降。
臂2包括第1臂2a和第2臂2b。第1臂2a设置于升降轴3的上端部。第1臂2a从升降轴3的上端部水平地延伸。第1臂2a的一端部相对于升降轴3连结为能够绕着铅垂轴线L1摆动，在升降轴3，例如内置有由电动马达构成的未图示的致动器。通过该致动器的动作使得第1臂2a相对于升降轴3在水平面内摆动。
第2臂2b设置于第1臂2a的另一端部的上表面侧。第2臂2b从第1臂2a的另一端部水平地延伸。第2臂2b的一端部相对于第1臂2a连结为能够绕着铅垂轴线L2摆动。在第1臂2a的另一端部，例如内置有由电动马达构成的未图示的致动器。通过该致动器的动作，第2臂2b相对于第1臂2a的另一端部在水平面内摆动。
在第2臂2b的另一端部的上表面侧，设置有保持基板W的末端执行器10。末端执行器10相对于第2臂2b的另一端部连结为能够绕着铅垂轴线L3摆动。在第2臂2b的另一端部，例如内置有由电动马达构成的未图示的致动器。通过该致动器的动作，末端执行器10相对于第2臂2b的另一端部在水平面内摆动。
控制装置5例如根据来自操作装置(未图示)的输入或者自动地控制驱动升降轴3、第1臂2a、第2臂2b以及末端执行器10的各致动器的动作，末端执行器10上下和水平地移动。而且，通过适当地控制致动器的动作速度，末端执行器10能够在水平面内沿着任意的路径移动。
图2是从上方观察末端执行器10的俯视图。如图2所示，末端执行器10由在俯视时形成为U状的板材构成。在本实施方式中，板材相对于中心线C左右对称。末端执行器10具有单一的基端部10a、和从该基端部10a分支为两股的第1前端部10b和第2前端部10c。在第1前端部10b与第2前端部10c之间形成有空间。末端执行器10的基端部10a固定于安装板20的一端，末端执行器10从安装板20水平地延伸。安装板20的另一端相对于第2臂2b的另一端部连结为能够绕着铅垂轴线L3摆动。
末端执行器10构成为能够保持圆盘状的基板W。在本实施方式中，末端执行器10具备设置于基端部10a的上表面的按压面11a、和设置于第1前端部10b和第2前端部10c的上表面的两个边缘把手11b和11c。通过两个边缘把手11b和11c，将载置于末端执行器10上的基板W的一端侧的边缘卡止，并且通过按压面11a按压基板W的另一端侧的边缘，由此将基板W固定于末端执行器10上。
在末端执行器10的安装板20内置发光部13。发光部13转换来自控制装置5的电输入而产生检测光。在发光部13连接光纤15a的一端，光纤15a从末端执行器10的基端部10a的背面侧铺设至第1前端部10b的背面侧。光纤15a将从发光部13射出的检测光引导至末端执行器10的第1前端部10b的背面侧。在末端执行器10的安装板20内置受光部14。受光部14接受检测光并将该检测光转换为向控制装置5的电输出。在末端执行器10的第2前端部10c的背面侧连接光纤15b的一端，光纤15b铺设至内置于末端执行器10的安装板20的受光部14。光纤15b将入射至末端执行器10的第2前端部10c的背面侧的检测光引导至受光部14。此外，在光纤15a和15b的各自的两端，也可以根据需要适当地配置未图示的光收束元件(例如凸透镜)和光扩散元件(例如凹透镜)。
图3是表示基板搬运装置1的结构的概要的框图。如图3所示，控制装置5是经由控制线与末端执行器10的发光部13、受光部14、基板保持部11以及基板搬运装置1的驱动装置30连接并例如具备微型控制器等计算机的机器人控制器。控制装置5并不局限于单一的装置，也可以由多个装置构成。
发光部13具备发光元件16和驱动电路17。发光元件16生成并射出检测光。作为发光元件16，例如使用发光二极管或者激光二极管。驱动电路17向发光元件16外加电压来驱动该发光元件。驱动电路17根据来自控制装置5的控制信号(电输入)来生成电压，并驱动发光元件16。
受光部14具备受光元件18和输出电路19。受光元件18接受检测光，并转换为根据受光量连续地变化的输出值。在本实施方式中，受光元件18接受检测光，并转换为根据受光量连续地变化的输出电压。作为受光元件18，例如使用光电二极管。输出电路19将输出电压Vout增幅并将其向控制装置5输出。
发光元件16与光纤15a通过未图示的连接器连接。同样，受光元件18与光纤15b也通过未图示的连接器连接。这样，在本实施方式中，发光部13和受光部14包括发光元件16和受光元件18，发光元件16和受光元件18构成了透射式的光传感器。
基板保持部11由图2所示的按压面11a和两个边缘把手11b及11c构成。在基板保持部11，根据控制装置5的控制指令，控制与基板W接触的按压面11a的压力。通过两个边缘把手11b和11c，将载置于末端执行器10上的基板W的一端侧的边缘卡止，并且通过按压面11a按压基板W的另一端侧的边缘，由此通过末端执行器10保持基板W。
驱动装置30由驱动图1所示的升降轴3、第1臂2a、第2臂2b的致动器构成。驱动装置30根据控制装置5的控制指令使驱动升降轴3、第1臂2a以及第2臂2b的致动器动作，来使末端执行器10上下和水平地移动。
控制装置5具备运算部、存储部以及伺服控制部(未图示)。存储部存储控制装置5的基本程序、机器人的动作程序等信息、以及测定波形、基准波形的数据。运算部进行用于机器人控制的运算处理，并生成机器人的控制指令。伺服控制部构成为基于由运算部生成的控制指令来控制驱动装置30、基板保持部11的动作。在本实施方式中，控制装置5在运算部基于受光部14的输出电压Vout的测定波形、基准波形等数据来进行用于诊断基板W的状态、FOUP6的状态等的运算处理，并将运算结果向显示装置40输出。显示装置40是用于显示诊断结果的监视器。
接下来，对末端执行器10的动作进行说明。图4是用于对末端执行器的动作进行说明的示意图。这里，为了简单而仅示出末端执行器10和基板W，在FOUP6的插口容纳有4张基板W。如图4所示，控制装置5控制臂2的动作，使末端执行器10的前端以从FOUP6的最下层的插口到最上层的插口依次与各基板W对置的方式进行扫描。图5示意性地表示在FOUP6的最下层的插口根据使末端执行器10动作时的基板W与光B的相对的位置关系而变化的光B。光B的光子(未图示)在空气中散射并且前行，因此在图5中光B的形状从第1前端部10b朝向第2前端部10c扩大。
首先，如图5的(a)所示，从末端执行器10的第1前端部10b射出的光B相对于基板W的厚度方向(图5的Y轴的正方向)行进。光B在第1前端部10b与第2前端部10c之间的空间行进，并被末端执行器10的第2前端部10c接受。在该区间，入射至第2前端部10c的光的受光量恒定。
在下一个瞬间，如图5的(b)所示，光B的上侧部分的光子在基板W的下侧的表面反射，反射光与前进光一起被末端执行器10的第2前端部10c接受。在图5的(b)中，用斜线示出了光B中的在基板W的下侧的表面反射并被前端部10c接受的光。这样，来自第1前端部10b的光和来自基板W的反射光向第2前端部10c入射，因此在该区间，向前端部10c入射的光的受光量增加。
在下一个瞬间，如图5的(c)所示，在基板W的下侧的表面反射的光B的反射光(图5的(c)的斜线所示的部分)的比例增加。其结果是，在该区间，向前端部10c入射的光的受光量进一步增加。
在下一个瞬间，如图5的(d)所示，从末端执行器10的第1前端部10b射出的光B对基板W的厚度方向入射，入射的光B被基板W遮蔽。对基板W的厚度方向入射的光B的几乎全部被与基板W的厚度方向平行的面反射或者吸收，光B不会被末端执行器10的第2前端部10c接受。在该区间，向前端部10c入射的光的受光量降低。
在下一个瞬间，如图5的(e)所示，从末端执行器10的第1前端部10b射出的光B的一部分在第1前端部10b与第2前端部10c之间的空间行进，并被末端执行器10的前端部10c接受。光B的下侧部分的光子在基板W的上侧的表面反射，反射光与前进光一起被末端执行器10的前端部10c接受。在图5的(e)中，用斜线表示光B中的在基板W的上侧的表面反射并被前端部10c接受的光。这样，来自第1前端部10b的光和来自基板W的反射光向第2前端部10c入射，因此在该区间，入射至前端部10c的光的受光量增加。
在下一个瞬间，如图5的(f)所示，在基板W的上侧的表面反射的光B的反射光(图5的(f)的斜线所示的部分)的比例减少。其结果是，在该区间，向前端部10c入射的光的受光量进一步减少。
而且，如图5的(g)所示，从末端执行器10的第1前端部10b射出的光B在第1前端部10b与第2前端部10c之间的空间前进，射出的光B全部被末端执行器10的前端部10c接受。在该区间，入射至前端部10c的光的受光量恒定。
图6是表示末端执行器10的动作时的输出波形的一个例子的曲线图。横轴表示Z的负方向，纵轴表示受光部14的输出电压Vout。这里输出电压Vout是与受光量(光的强度)相应的值。图6的上侧的波形与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案。一个形状图案与图5所示的末端执行器10的动作对应。在区间a受光部14的输出电压Vout是恒定值(相当于图5的(a))。在区间b，受光部14的输出电压Vout上升(相当于图5的(b)和图5的(c))。在区间c，受光部14的输出电压Vout降低(相当于图5的(d))。在区间d，受光部14的输出电压Vout上升(相当于图5的(e)和图5的(f))。在区间e，受光部14的输出电压Vout是恒定值(相当于图5的(g))。这样，若通过在末端执行器10的前端前进的光B来扫描收纳于FOUP6的基板W的边缘，则受光部14的输出电压Vout根据光B与基板W的相对的位置关系而连续地变化。
以往，如图6的下侧的波形所示，设定阈值Vth来将受光部14的输出电压Vout转换为二值信号V`out，通过末端执行器10的光B是否被基板W遮挡来检测基板W的存在与否。在未将基板W收纳于插口的情况下，光B在第1前端部10b与第2前端部10c之间的空间行进。由此，光B被末端执行器10的第2前端部10c的背面侧的光纤15b的端部接受。与受光量相应的输出电压Vout高于阈值Vth，因此受光部14向控制装置5输出高电平的信号V`out。另一方面，在将基板W收纳至插口的情况下，通过基板W的边缘来遮蔽在末端执行器10的第1前端部10b与第2前端部10c之间的空间行进的光B。在这种情况下，检测光B不被末端执行器10的前端部10c的背面侧的光纤15b的端部接受，因此与受光量相应的输出电压Vout低于阈值Vth，因此受光部14向控制装置5输出低电平的信号V`out。这样，控制装置5依次判定是否在FOUP6内的各插口收纳有基板。但是，通过这样的以往的方法，例如不能诊断基板W的表面倾斜等的状态。
因此，在本实施方式中，控制装置5通过根据光B与基板W的相对的位置关系将与受光量相应地连续地变化的输出值(Vout)的测定波形的形状图案与比较用的基准波形的形状图案比较，从而基于比较结果来诊断基板W的状态和FOUP6的状态。
＜基板的状态的诊断＞
例如在基板W的搬运动作时实施基板W的状态的诊断。图7是表示诊断基板W的状态时的输出波形的一个例子的曲线图。图7的下侧的曲线图表示本次测定出的测定波形(Vout)。测定波形(Vout)与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案(P1、P2、P3、P4)。图7的上侧的曲线图表示上次测定出的比较用的基准波形(Vref)。比较用的基准波形(Vref)也与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)。此外，测定波形和基准波形存储于控制装置5的存储部，并在诊断时读出。
首先，控制装置5比较本次测定出的测定波形的形状图案(P1、P2、P3、P4)、与上次测定出的比较用的基准波形的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)。
接下来，控制装置5判定本次测定出的测定波形(Vout)中的一个区间中的形状图案是否与比较用的基准波形(Vref)中的一个区间中的形状图案一致。这里，本次测定出的测定波形(Vout)中的FOUP6的下数第3个插口中的形状图案P3与上次测定出的比较用的基准波形(Vref)中的FOUP6的下数第3个插口中的形状图案P3’不一致。若比较测定波形(Vout)的形状图案P3与基准波形(Vref)的形状图案P3’，则形状图案P3的输出值降低的区间比形状图案P3’的区间长(图7的f)。控制装置5能够判定为容纳于下数第3个插口的基板W在倾斜的状态下容纳于FOUP6。将基板W的表面的倾斜的诊断结果显示于显示装置40(参照图3)的监视器。
此外，控制装置5也可以仅通过本次测定出的测定波形(Vout)来判定基板W的倾斜。在该情况下，控制装置5比较测定波形(Vout)中的一个区间中的形状图案与其他的区间中的形状图案。控制装置5判定该一个区间中的形状图案是否与其他的区间中的形状图案一致。这里，在4个形状图案(P1、P2、P3、P4)中，FOUP6的下数第3个区间中的形状图案P3与FOUP6的其他的区间(例如下数第4个区间)中的形状图案P4不一致。控制装置5能够判定为容纳于下数第3个插口的基板W在倾斜的状态下容纳于FOUP6。
＜FOUP的状态的诊断＞
例如在基板W的搬运动作之前实施FOUP6的状态的诊断。图8是表示诊断FOUP6的状态时的输出波形的一个例子的曲线图。图8的下侧的曲线图表示本次测定出的测定波形(Vout)。测定波形(Vout)与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案(P1、P2、P3、P4)。图8的上侧的曲线图表示上次测定出的比较用的基准波形(Vref)。比较用的基准波形(Vref)也与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)。此外，测定波形和基准波形存储于控制装置5的存储部，并在诊断时读出。
首先，控制装置5比较本次测定出的测定波形的形状图案(P1、P2、P3、P4)与比较用的基准波形的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)。控制装置5判定本次测定出的测定波形(Vout)中的所有的区间中的形状图案是否与上次测定出的比较用的基准波形(Vref)中的所有的区间中的形状图案一致。这里，本次测定出的测定波形(Vout)中的所有的区间中的形状图案(P1、P2、P3、P4)与上次测定出的比较用的基准波形(Vref)中的所有的区间中的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)不一致。若比较测定波形(Vout)的全部区间中的形状图案(P1、P2、P3、P4)、与比较用的基准波形(Vref)的全部区间中的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)，则测定波形(Vout)的形状图案(P1、P2、P3、P4)的输出值上升的全部区间长于比较用的基准波形(Vref)的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)的区间(图8的g)。控制装置5能够判定为FOUP6倾斜。将FOUP6的倾斜的诊断结果显示于显示装置40(参照图3)的监视器。
此外，在本实施方式中，使用了上次测定出的测定波形作为比较用的基准波形(Vref)，但也可以将在没有基板W等的倾斜的理想的状态下测定出的波形作为基准波形。另外，并不局限于在理想状态下测定出的波形，使用者也可以选择任意的波形作为基准波形。另外，也可以将由一个装置测量出的波形在其他的装置中作为基准波形使用。
(第2实施方式)
对本发明的第2实施方式所涉及的基板搬运装置1进行说明。基板搬运装置1的结构与第1实施方式相同，但在本实施方式中，使用在多个FOUP6测定出的测定波形的形状图案来诊断一个FOUP6的状态这一点与第1实施方式不同。图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的基板搬运装置1的俯视图。如图9所示，在本实施方式中，在基板搬运装置1的前方配置有3台FOUP6。这里，各基座7沿着图9的Y方向配置。
在本实施方式中，控制装置5使用在3台FOUP6测定出的测定波形的形状图案来诊断一个FOUP6的状态。图10是表示诊断一个FOUP6的状态时的输出波形的一个例子的曲线图。图10的下侧的曲线图表示本次在中央的FOUP6测定出的测定波形(Vout)。测定波形(Vout)与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案(P1、P2、P3、P4)。图10的上侧的曲线图表示本次在两侧的FOUP6测定出的比较用的基准波形(Vref)。比较用的基准波形(Vref)也与容纳于FOUP6的4张基板W对应地具有4个形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)。此外，在两侧的FOUP6中本次测定出的波形相同，这里，仅将一个测定波形表示为基准波形(Vref)。此外，测定波形和基准波形存储于控制装置5的存储部，并在诊断时读出。
控制装置5比较在一个FOUP6测定出的测定波形的形状图案与在其他的FOUP6测定出的比较用的基准波形的形状图案。控制装置5判定在中央的FOUP6测定出的测定波形(Vout)中的所有的区间中的形状图案(P1、P2、P3、P4)是否与在其他的FOUP测定出的比较用的基准波形(Vref)中的所有的区间中的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)一致。这里，本次在中央的FOUP6测定出的测定波形(Vout)中的所有的区间中的形状图案(P1、P2、P3、P4)与在其他的FOUP测定出的比较用的基准波形(Vref)中的所有的区间中的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)不一致。若比较测定波形(Vout)的全部区间中的形状图案(P1、P2、P3、P4)、与比较用的基准波形(Vref)的全部区间中的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)，则测定波形(Vout)的形状图案(P1、P2、P3、P4)的输出值降低的全部的区间长于比较用的基准波形(Vref)的形状图案(P1’、P2’、P3’、P4’)的区间(图10的h)。控制装置5能够判定为中央的FOUP6倾斜。将FOUP6的倾斜的诊断结果显示于显示装置40(参照图3)的监视器。在本实施方式中，控制装置5能够使用在多个FOUP6测定出的测定波形的形状图案来诊断一个FOUP6的状态。
此外，在本实施方式中，比较装置内的一个FOUP6中的测定波形与在其他的FOUP6测定出的基准波形，但也可以与在理想状态下测定出的基准波形比较。
(其他的实施方式)
此外，在第1实施方式中，作为比较方法，对判定基准波形与测定波形(波峰的数量)是否一致的情况进行了说明，但例如基准波形也可以为一个形状图案(例如仅为图7的P1’)，并将其与测定波形的所有的形状图案(例如图7的P1～P4)反复比较。
另外，也可以比较将作为基板W存在的Z位置而预先存储于存储部的值作为基准准备的基准波形和测定波形。
此外，对于测定波形的形状图案与比较用的基准波形的形状图案的比较方法，能够使用各种方法。
(a)例如也可以通过两波形偏离多少来进行判定。作为两波形偏离多少的计算方法，能够举出基于1个或者多个Z位置处的偏离来计算的方法、和基于Z位置处的1个或者多个区间的两波形的积分值的偏离来计算的方法。
(b)也可以比较两波形的峰值。例如也可以将一次波形(例如图7的P1’和P1)的Vref的最大值、最小值彼此比较。另外，也可以分别比较夹着Vref的波谷(图10的h的部分)的左右的峰值。
(c)也可以使用与两波形的阈值一致时的横轴的值(图11的波形的ABDE)来比较。也可以比较图11的A与B的间隔。也可以比较图11的D与E的间隔。也可以比较图11的Vref的波谷(相当于下图的C)与A、B、D或者E的间隔。
此外，在上述各实施方式中，控制装置5诊断了基板W的倾斜和FOUP6的倾斜，但也可以诊断末端执行器10的状态。例如在操作人员误进行机器人的操作并与周边的环境碰撞等而在半导体处理设备中暂时中断处理后，并在机器人(基板搬运装置1)的动作的再次启动之前，实施末端执行器10的状态的诊断。在修正了FOUP6的倾斜的状态下实施该末端执行器10的状态的诊断。控制装置5在修正了FOUP6的倾斜的状态下比较本次测定出的测定波形的形状图案、与上次测定出的比较用的基准波形的形状图案。在本次测定出的测定波形中的所有的区间中的形状图案、与上次测定出的比较用的基准波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，能够判定为末端执行器10倾斜。
另外，控制装置5也可以诊断光部件的寿命。控制装置5比较本次测定出的测定波形的形状图案、与上次测定出的比较用的基准波形的形状图案，在本次测定出的测定波形中的所有的区间中的输出值比上次测定出的比较用的基准波形中的所有的区间中的输出值降低的情况下，能够判定为发光部13的发光元件16(参照图3)的光强度与受光元件18(参照图3)的受光灵敏度的至少一方降低。
此外，在本实施方式中，受光元件18输出了根据受光量连续地变化的电压值，但也可以输出根据受光量连续地变化的电流值。
(第3实施方式)
对本发明的第3实施方式所涉及的基板搬运装置进行说明。本实施方式的基板搬运装置的基本的结构与上述实施方式(图1～图3)相同，因此省略说明。图12的上层表示本实施方式所涉及的基板搬运装置中的末端执行器10的俯视图。目标是圆盘状的基板W。这里，为了简单，仅示出了末端执行器10和基板W。基板W例如容纳于FOUP6(参照图4的(a))的插口。将末端执行器10和基板W调整至相同的水平(图12的Z轴方向的基准位置)。在本实施方式中，控制装置5控制臂2的动作来使在末端执行器10的前端行进的光B相对于在俯视时为圆形的基板W在水平方向(图的X轴的正方向)上扫描该基板W这一点、和根据臂2的动作中的光B与基板W的相对的位置关系并基于在受光部14连续地变化的输出值的测定波形来测量水平方向上的基板W的位置这一点与上述实施方式不同。
图12的曲线图表示末端执行器10的动作时的输出波形。横轴表示X轴的正方向，纵轴表示在末端执行器10的受光部14根据受光量(光的强度)输出的测定波形。图12的下方的曲线图表示在臂2的动作中根据光B与基板W的相对的位置关系而在受光部14连续地变化的输出电压Vout的测定波形(模拟信号)。图12的上方的曲线图表示通过对下方的曲线图所示的模拟信号(输出电压Vout)设定阈值而转换为二值信号V`out的测定波形(数字信号)。
在现有的映射传感器中，二值信号V`out(图12的上部的曲线图)的值根据末端执行器10的光B是否被基板W遮挡而变化。由此，检测基板W的存在与否。这里，作为比较例，对使用现有的映射传感器的数字信号(V`out)来测量水平方向上的基板W的位置的方法进行说明。具体而言，若使末端执行器10的光B相对于基板W在水平方向(图12的X轴的正方向)上移动，则末端执行器10的光B被基板W的侧面(与图12的Z轴平行的面)遮挡。若末端执行器10的光B到达至基板W的边缘(图12的左侧的边缘)，则从此刻之后受光部14中的受光量(光的强度)开始减少。其结果是，在受光量(光的强度)比设定好的阈值减少时，数字信号(V`out)从高电平转为低电平。通过计算数字信号(V`out)从高电平变化至低电平的位置(X轴的正方向的值)，能够测量基板W的边缘(图12的左侧的边缘)的位置。但是，如图12的点线所示，通过比较例测量出的基板W的边缘的位置与实际的基板W的边缘的位置偏离。
其后，若末端执行器10的光B进一步在水平方向(图12的X轴的正方向)上移动，则受光部14中的受光量(光的强度)进一步减少。末端执行器10的光B进一步在水平方向上移动，在末端执行器10的光B通过基板W的中心位置C的附近后，受光部14中的受光量(光的强度)缓缓地增加。在该期间，数字信号(V`out)保持低电平不变。其后，若受光部14中的受光量(光的强度)比设定好的阈值增加，则数字信号(V`out)从低电平转为高电平。通过计算数字信号(V`out)从低电平转为高电平的位置(X轴的正方向的值)，能够测量基板W的边缘(图12的右侧的边缘)的位置。但是，如图12的点线所示，通过比较例测量出的基板W的边缘的位置与实际的基板W的边缘的位置偏离。
另外，通过计算数字信号(V`out)从高电平转为低电平的位置(X轴的正方向的值)、与从低电平转为高电平的位置(X轴的正方向的值)的距离，能够测量基板W的中心位置。但是，如图12的点线所示，通过比较例测量出的基板W的中心位置与实际的基板W的中心位置C偏离。
这样，在比较例中，在通过现有的映射传感器的数字信号(V`out)测量水平方向上的基板W的位置的情况下，由于光传感器的阈值的设定、滞后，数字信号(V`out)的高电平和低电平与实际的基板W的位置偏离，从而不能高精度地测量水平方向上的基板W的位置。
与此相对地，在本实施方式中，通过在受光部14连续地变化的模拟信号Vout来测量水平方向上的基板W的位置。具体而言，若使末端执行器10的光B相对于基板W在水平方向(图12的X轴的正方向)上移动，则末端执行器10的光B被基板W的侧面(与图12的Z轴平行的面)遮挡。若末端执行器10的光B到达至基板W的边缘(图12的左侧)，则从此刻之后受光部14中的受光量(光的强度)开始减少。其结果是，模拟信号(Vout)开始从最大值降低。通过计算模拟信号(Vout)开始从最大值降低的位置(X轴的正方向的值)，能够测量基板W的边缘(图12的左侧的边缘)的位置。如图12的虚线所示，与比较例相比，所测量出的基板W的边缘的位置为靠近实际的基板W的边缘的位置的值。
其后，若末端执行器10的光B进一步在水平方向(图12的X轴的正方向)上移动，则受光部14中的受光量(光的强度)缓缓地减少。其结果是，模拟信号(Vout)从最大值缓缓地降低。末端执行器10的光B进一步在水平方向上移动，在末端执行器10的光B通过基板W的中心位置C的附近时，模拟信号(Vout)变为最小值。通过计算模拟信号(Vout)到达至最小值的位置(X轴的正方向的值)，能够测量基板W的中心位置。与比较例相比，所测量的基板W的中心位置为靠近实际的基板W的中心位置C的值(图12的虚线所示的线)。
其后，若末端执行器10的光B进一步在水平方向(图12的X轴的正方向)上移动，则受光部14中的受光量(光的强度)缓缓地增加。其结果是，模拟信号(Vout)缓缓地上升。末端执行器10的光B若通过基板W的边缘(图12的右侧的边缘)，则末端执行器10的光B不再被基板W遮挡，因此模拟信号(Vout)再次到达至最大值。通过计算模拟信号(Vout)到达至最大值的位置(X轴的正方向的值)，能够测量基板W的边缘(图12的右侧的边缘)的位置。如图12的虚线所示，与比较例相比，所测量出的基板W的边缘的位置为靠近实际的基板W的边缘的位置的值。
根据本实施方式，基于在受光部14根据受光量连续地变化的模拟信号Vout的测定波形，能够比以往的方法(比较例)更高精度地测量水平方向上的基板W的位置。
此外，在本实施方式中，作为目标，使用容纳于FOUP的圆盘状的基板W，并测量水平方向上的基板W的位置，但并不局限于此。例如目标也可以是棒状的物体(object)。
根据上述说明，对于本领域技术人员来说，本发明的许多改进、其他的实施方式是显而易见的。因此，上述说明应仅作为例示来解释，是以向本领域技术人员教导执行本发明的最优的形态的目的而提供的。不脱离本发明的精神，就能够实际上变更其构造和/或功能的详细内容。

Claims (11)

1.一种基板搬运装置，其中，
所述基板搬运装置具备：
基座；
机器人臂，安装于所述基座；
末端执行器，设置于所述机器人臂的前端，并具有分支为两股的第1前端部和第2前端部；
发光部，构成为从所述第1前端部朝向所述第2前端部发出光；
受光部，构成为根据在所述第1前端部与第2前端部之间的空间行进并入射至所述第2前端部的光的受光量将检测光转换为连续地变化的输出值；以及
控制装置，控制所述机器人臂的动作，
所述控制装置构成为：
控制所述机器人臂的动作，使得在所述末端执行器的前端行进的光扫描容纳于FOUP的多张基板的边缘，
并且根据在该机器人臂的动作中所述光与所述基板的相对的位置关系，比较在所述受光部连续地变化的输出值的测定波形的形状图案与比较用的基准波形的形状图案，并基于比较结果，诊断所述基板的状态、所述FOUP的状态以及所述末端执行器的状态中的至少一个状态。
2.根据权利要求1所述的基板搬运装置，其中，
所述控制装置构成为：
比较所述测定波形中的一个区间中的形状图案与其他的区间中的形状图案，在该一个区间中的形状图案与其他的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为该一个区间中的基板的表面倾斜。
3.根据权利要求1所述的基板搬运装置，其中，
所述控制装置构成为：
比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，
在本次测定出的测定波形中的一个区间中的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形中的一个区间中的形状图案不一致的情况下，判定为该一个区间中的基板的表面倾斜。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的基板搬运装置，其中，
所述控制装置构成为：
比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，
在所述测定波形中的所有的区间中的形状图案与所述比较用的测定波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为所述FOUP倾斜。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的基板搬运装置，其中，
所述FOUP在不同的位置配置多个，
所述控制装置构成为：
比较在一个FOUP测定出的测定波形的形状图案与在其他的FOUP测定出的比较用的测定波形的形状图案，
当在一个FOUP测定出的测定波形中的所有的区间中的形状图案与在其他的FOUP测定出的比较用的测定波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为一个FOUP倾斜。
6.根据权利要求4或5所述的基板搬运装置，其中，
所述控制装置构成为：
在修正了所述FOUP的倾斜的状态下，比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，
在本次测定出的所述测定波形中的所有的区间中的形状图案与上次测定出的所述比较用的测定波形中的所有的区间中的形状图案不一致的情况下，判定为所述末端执行器倾斜。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的基板搬运装置，其中，
所述控制装置构成为：
比较本次测定出的测定波形的形状图案与上次测定出的比较用的测定波形的形状图案，
在本次测定出的所述测定波形中的所有的区间中的输出值比上次测定出的所述比较用的测定波形中的所有的区间中的输出值降低的情况下，判定为所述发光部的光的强度与所述受光部的受光灵敏度的至少一方降低。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的基板搬运装置，其中，
还具备显示诊断结果的显示装置。
9.一种基板搬运装置，其中，
所述基板搬运装置具备：
基座；
机器人臂，安装于所述基座；
末端执行器，设置于所述机器人臂的前端，并具有分支为两股的第1前端部和第2前端部；
发光部，构成为从所述第1前端部朝向所述第2前端部发出光；
受光部，构成为根据在所述第1前端部与第2前端部之间的空间行进并入射至所述第2前端部的光的受光量将检测光转换为连续地变化的输出值；以及
控制装置，控制所述机器人臂的动作，
所述控制装置构成为：
以在所述末端执行器的前端行进的光相对于目标在水平方向上扫描该目标的方式控制所述机器人臂的动作，并且根据在该机器人臂的动作中所述光与所述目标的相对的位置关系，并基于在所述受光部连续地变化的输出值的测定波形来测量水平方向上的所述目标的位置。
10.根据权利要求9所述的基板搬运装置，其中，
所述目标的位置是水平方向上的所述目标的中心的位置或者边缘的位置。
11.根据权利要求9或10所述的基板搬运装置，其中，
所述目标是容纳于FOUP的圆盘状的基板。
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