CN115039214A - 基板搬运装置以及基板位置偏移测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的基板搬运装置(1)具备：机器人(10)，其具备保持基板(W)的手(12)、和使手(12)移动的臂(11)；机器人控制装置(15)，其设定手(12)的移动路径(T)，并控制臂(11)以使得手(12)在移动路径(T)上朝向目标位置(Py)移动；以及照相机(6)，其配置成能够对位于规定的确认位置(Px)的手(12)所保持的基板(W)进行拍摄，机器人控制装置(15)以通过确认位置(Px)的方式设定移动路径(T)，取得在手(12)位于确认位置(Px)时照相机(6)所拍摄到的图像(G)，计算图像(G)中拍到的基板(W)与规定的环境的距离，并基于距离来计算基板(W)的从基准位置(S)起的位置偏移量(L)。

Description

基板搬运装置以及基板位置偏移测定方法
技术领域
本发明涉及基板搬运装置以及基板位置偏移测定方法。
背景技术
以往，公知有一种基板的自动位置对准装置。例如专利文献1的基板的自动位置对准装置具备两个传感器、两个光源、以及搬运基板的搬运夹头。传感器和光源设置为隔着基板在上下且相对于基板的搬运方向成为对称的位置，基板的周缘部横穿两个传感器和光源间。而且，搬运夹头吸引固定基板而使其移动，基于两个传感器被遮光时的传感器输出来计算基板的中心位置，并在此基础上计算基板的从基准点坐标起的偏移量。
专利文献1：日本特开昭63-94653号公报
然而，在日本特开昭63-94653号公报中记载的自动位置对准装置在计算位置偏移量时，需要使基板朝向搬运方向在一条直线上大幅移动，存在装置容易大型化的问题。
发明内容
为了解决上述课题决，本发明的一个形态所涉及的基板搬运装置具备：机器人，其具备保持基板的手、和使上述手移动的臂；机器人控制装置，其设定上述手的移动路径，并控制臂以使得上述手在上述移动路径上朝向目标位置移动；以及照相机，其配置成能够对位于规定的确认位置的上述手所保持的基板进行拍摄，上述机器人控制装置以通过上述确认位置的方式设定上述移动路径，取得在上述手位于上述确认位置时上述照相机所拍摄到的图像，计算上述图像中拍到的上述基板与规定的环境的距离，并基于上述距离计算上述基板的从基准位置起的位置偏移量。
根据该结构，可以使能够在确认位置测定基板的位置偏移，并且能够补偿基板的位置偏移的基板搬运装置小型化。
本发明起到能够使基板搬运装置小型化的效果。
附图说明
图1是表示具备实施方式所涉及的基板搬运装置的基板处理设备的结构例的立体图。
图2是表示图1的基板处理设备的结构例的俯视图。
图3是表示图1的基板处理设备的动作例的俯视图，且表示手位于确认位置的状态的图。
图4是表示图1的基板处理设备的动作例的图，且表示照相机对位于确认位置的手进行拍摄的图像的图。
图5是表示图1的基板处理设备的动作例的俯视图，且表示对手的移动路径进行了修正的状态的图。
图6是表示图1的基板搬运装置的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，本发明并不限定于以下实施方式。另外，以下，在所有的图中，对相同或相当的要素标注相同的参照附图标记，并省略其重复的说明。
图1是表示具备实施方式所涉及的基板搬运装置1的基板处理设备100的结构例的立体图。图2是表示基板处理设备100的结构例的俯视图。
如图1以及图2所示，基板处理设备100是用于对基板W实施热处理、杂质导入处理、薄膜形成处理、光刻处理、清洗处理以及平坦处理等各种工序处理的设备。在本实施方式中，基板W为半导体晶片，可例示硅晶片、蓝宝石(单晶氧化铝)晶片、其他各种晶片。此外，基板W也可以为玻璃基板，作为玻璃晶片，例如可例示FPD(Flat Panel Display，平板显示器)用玻璃基板、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统)用玻璃基板。
而且，基板处理设备100具备腔室3以及搬运腔室4，腔室3经由闸门5与搬运腔室4连接。在搬运腔室4的搬运室41设置有基板搬运装置1。基板W在多个被收容于被称为FOUP(Front Opening Unified Pod，前开式晶圆传送盒)的载体110的状态下，被搬运到基板处理设备100，并与搬运腔室4连接。然后，基板搬运装置1将收容于载体110的基板W取出，经由搬运腔室4的搬运室41，移送到腔室3的空间31的基板载置位置Pp。在基板载置位置Pp例如设置有用于载置基板W的载台32。空间31例如是用于对基板W实施各种工序处理的处理室、或者用于进一步将基板W搬运到另外的腔室3的搬运室。然后，从搬运腔室4搬运到腔室3的基板W通过设置于腔室3的空间31与搬运腔室4的搬运室41之间的闸门5的开口51。闸门5划分空间31以及搬运室41。开口51是朝向空间31以及搬运室41开口，并将空间31与搬运室41连接的通路。该开口51的开口周缘52例如形成为大致横向长四边形，开口51具有比基板W的直径大的宽度尺寸。另外，基板载置位置Pp在俯视时，被定位在从闸门5朝向空间31的进深方向延伸的直线上。由此，能够通过从闸门5(具体而言，后述的确认位置Px)比笔直地插入基板W，而使基板W位于基板载置位置Pp。
然后，移送到基板载置位置Pp的基板W在腔室3等中，被施加预先决定的处理。然后，通过基板搬运装置1，从基板载置位置Pp移送到载体110，再次被收容于载体110。为了防止在上述过程中的微粒向基板W的附着等，基板处理设备100包含用于将空间31以及搬运室41的清洁度保持得高的未图示的装置。另外，闸门5作为用于将腔室3侧的清洁度保持得高的间隔壁发挥功能。
基板搬运装置1是搬运基板W的装置，包含机器人10、机器人控制装置15、以及照相机6。
机器人10例如是SCARA型水平多关节机器人。机器人10通过臂11而三维地、即在相互正交的3个轴向上移动。机器人10包含设置于搬运室41的基台14、臂11、手12、以及臂驱动部13。
手12是被动手，包含托板23、和与托板23的基端部相连的腕24。托板23整体上为平板状，通过臂11而保持为上表面保持水平。然后，托板23经由设置于上表面的3个衬垫23a，通过摩擦力保持载置于其上的基板W。此外，手12并不局限于被动手，也可以是在伯努利手等工件中吸引保持基板W的吸附手、把持基板W的边缘的边缘握持手。
臂11是包含多个关节的多关节构造，基端部与基台14连结，前端部与腕24连结。臂11具备在从基端部朝向前端部的方向上经由关节依次连结的多个连杆(升降轴20、下臂21、上臂22)。
升降轴20以能够相对于基台14沿上下方向移动的方式连接。下臂21以基端部能够经由关节绕在上下方向上延伸的转动轴线转动的方式与升降轴20的上端连结。上臂22以基端部能够经由关节绕在上下方向上延伸的转动轴线转动的方式与下臂21的前端部连结。而且，腕24以基端部能够经由关节在上下方向上延伸的转动轴线转动的方式与上臂22的前端部连结。
臂驱动部13是使下臂21、上臂22以及托板23在关节中转动而使手12沿水平方向移动的机构。另外，臂驱动部13是通过使升降轴20升降而使臂11整体沿上下方向移动，并且使手12沿上下方向移动的机构。
机器人控制装置15按照规定的动作程序，设定指示点P的移动路径T。在本实施方式中，移动路径T是包含用于进行手12在载体110中提起搬运对象的基板W的动作的路径，之后，指示点P通过确认位置Px到达目标位置Py的路径。指示点P例如设定在由托板23的3个衬垫23a所在的点限定的圆的中心轴上。确认位置Px例如设定在开口51的中央。此外，在该确认位置Px，手12也可以采取朝向目标位置Py延伸的姿势。目标位置Py设定在基板载置位置Pp的中心，在该位置，手12维持确认位置Px处的姿势。然后，机器人控制装置15控制臂11，使得手12的指示点P在移动路径T上朝向目标位置Py移动。此外，在移动路径T所涉及的信息中，不仅包含限定手12的位置的位移的信息，还包含限定手12的姿势的位移的信息。对于确认位置Px以及目标位置Py而言，也同样包含限定手12的姿势的信息。而且，机器人控制装置15构成为能够修正移动路径T。
机器人控制装置15例如分别具备：具有CPU等运算器的控制部；和具有ROM以及RAM等存储器的存储部。控制部可以由集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作来进行分散控制的多个控制器构成。在存储部中储存有生成移动路径T的程序，通过运算器执行该程序，来控制手12的位置以及姿势。
照相机6是例如能够立体地拍摄对象物的立体照相机。照相机6用于检测基板W的位置偏移。另外，照相机6配置成能够对位于确认位置Px的手12所保持的基板W进行拍摄。在本实施方式中，照相机6安装于位于闸门5的搬运室41侧的侧面的开口51的下方的位置，从而能够同时拍摄位于确认位置Px的手12所保持的基板W和开口51。而且，照相机6朝向斜上方，以便在视野中包含开口51的开口周缘52。由此，能够抑制映入拍摄到的图像G的基板W的表面的反射光，从而能够精确地进行图像处理。另外，通过使照相机6位于基板W的下表面侧，从而能够防止微粒向基板W的上表面的附着。而且，照相机6拍摄到的图像G被输入到机器人控制装置15。此外，照相机6也可以是用于检测基板W的位置偏移的目的以外的目的通用的照相机。另外，照相机6是能够立体地拍摄对象物的立体照相机，因此能够取得照相机6与基板W的距离。
[动作例]
接下来，对基板搬运装置1的动作例进行说明。
如图2所示，首先，机器人控制装置15设定移动路径T。然后，机器人控制装置15控制臂11，使得手12在载体110中提起搬运对象的基板W。
图3是表示手12的指示点P位于确认位置Px的状态的图。在图3中，示出有基板W的中心C从托板23的指示点P偏移，基板W载置于托板23的例子。
接下来，机器人控制装置15控制臂11，使得保持基板W的手12的指示点P在移动路径T上朝向作为经由点的确认位置Px移动。然后，如图3所示，机器人控制装置15当手12的指示点P位于确认位置Px时，使手12暂时停止。
图4是表示照相机6对位于确认位置Px的手12进行拍摄的图像G的图。
接下来，机器人控制装置15取得在手12的指示点P位于确认位置Px的时刻照相机6拍摄到的图像G。然后，如图4所示，机器人控制装置15计算图像G中拍到的基板W与基板搬运装置1以及基板W所处的规定的环境的距离，并基于该距离计算基板W的从基准位置S起的位置偏移量L。在本实施方式中，所谓上述规定的环境，是指开口周缘52，更具体而言，是指开口周缘52的在上下方向上延伸的左右的侧缘。机器人控制装置15计算基板W与位于相邻位置的开口周缘52的间隙53的尺寸，并基于间隙53的尺寸来计算基板W的从基准位置S起的位置偏移量L。此外，基板W的位置偏移也可以由手12的位置偏移引起。手12的位置偏移例如因机器人10的重复精度低而产生。
具体而言，机器人控制装置15计算在图像G中拍到的作为位置偏移方向D上的基板W的第一端部We1与开口周缘52的间隙的第一间隙53a的尺寸La、以及作为第二端部We2与开口周缘52的间隙的第二间隙53b的尺寸Lb。此外，所谓位置偏移方向D，是指测定位置偏移量的方向，例如为开口51的宽度方向。而且，第一端部We1以及第二端部We2也可以是在通过基板W的中心C的位置偏移方向D上延伸的直线Ls上的部位。另外，第一间隙53a也可以是直线Ls通过开口周缘52的部位与第一端部We1的间隙。同样，第二间隙53b也可以是直线Ls通过开口周缘52的部位与第二端部We2的间隙。然后，使用下式，计算位置偏移量L。
L＝(La+Lb)/2-La
即，位置偏移量L是将一对间隙53a、53b的尺寸相互相等的位置作为基准位置S，从该基准位置S向位置偏移方向D的基板W的带符号的位置偏移量。这样，机器人控制装置15基于一对端部We1、We2与环境的一对间隙53a、53b的尺寸，计算基板W的从基准位置S起的位置偏移量L。
图5是表示手12的指示点P位于修正确认位置Pxa的状态的图。
接下来，如图5所示，机器人控制装置15基于位置偏移量L，修正移动路径T以及目标位置Py。具体而言，机器人控制装置15计算使从确认位置Px到目标位置Py的移动路径T沿位置偏移方向D移动(位移)－L后的修正移动路径Ta。
接下来，机器人控制装置15使暂时停止的手12的移动再次开始，以手12的指示点P位于作为修正移动路径Ta的起点的修正确认位置Pxa的方式，在位置偏移方向D上移动(位移)位置偏移量L。由此，在位置偏移方向D上，以基板W的中心C与确认位置Px一致的方式补偿基板W的位置。
接下来，机器人控制装置15使手12在修正移动路径Ta上移动，使手12位于作为修正移动路径Ta的终点的修正目标位置Pya。此外，如上所述，修正目标位置Pya处的手12的姿势是对修正确认位置Pxa处的手12的姿势进行维持的姿势，因此能够防止基板W的位置偏移再次产生。
如上所述，基板处理设备100的基板搬运装置1能够在确认位置Px，不使基板W移动而测定因在载体110的移送时由基板搬运装置1进行的基板W的搬运时等引起的基板W的位置偏移、因基板搬运装置1的重复精度低引起的基板W的位置偏移量L。由此，能够使可检测基板W的位置偏移的基板搬运装置小型化。另外，能够使测定基板W的从基准位置S起的位置偏移量L的结构简化，有利于制造，且制造成本也变得低廉。
而且，机器人控制装置15也可以基于位置偏移量L来修正目标位置Py。由此，能够补偿位置偏移方向D上的从基板载置位置Pp起的基板W的位置偏移。
另外，手12允许从基准位置S向位置偏移方向D的位置偏移，机器人控制装置15也可以基于图像G中拍到的位置偏移方向D上的基板W的一对端部与环境的一对间隙53的尺寸，计算从基板W的基准位置S起的位置偏移量L。由此，能够适当地测定基板W的从基准位置S起的位置偏移量L。
并且，基准位置S也可以是在确认位置Px上一对间隙53的尺寸相互相等的位置。由此，能够适当地测定基板W的从基准位置S起的位置偏移量L。
另外，环境也可以是供在移动路径上移动的基板W通过的基板处理设备100的闸门5的开口周缘52。由此，能够适当地测定基板W的从基准位置S起的位置偏移量L。
＜变形例＞
在上述实施方式中，虽然照相机6安装于闸门5，但并不局限于此。也可以取而代之，如图6所示，照相机6也可以安装于腕24。
另外，在上述实施方式中，虽然在确认位置Px使手12暂时停止来测定基板W的位置偏移，但并不局限于此。也可以取而代之，机器人控制装置15边使手12移动，边基于在指示点P通过确认位置Px的时刻的图像G来测定位置偏移。而且，机器人控制装置15也可以基于测定结果，在基板载置位置Pp附近补偿基板W的位置偏移。
并且，在上述实施方式中，对在水平面内向与位置偏移方向D正交的方向的基板W的位置偏移未进行补偿，但也可以对其进行补偿。例如，也可以基于作为立体照相机的照相机6拍摄到的图像G，对在水平面内向与位置偏移方向D正交的方向的基板W的位置偏移进行补偿。
另外，在上述实施方式中，虽然基于间隙53的尺寸来测定位置偏移量L，但并不局限于此。例如，也可以以使位于规定位置的基板W和载台32同时被拍进图像的方式进行拍摄，并基于该图像中拍到的基板W与载台32的位置关系来测定位置偏移量L。
根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本发明的许多改良、其他实施方式是显而易见的。因此，上述说明应仅解释为例示，是以向本领域技术人员教导执行本发明的最佳形态为目的而提供的。能够在不脱离本发明的精神的情况下，对其构造和/或功能的详细情况进行实质性变更。
附图标记说明
G...图像；L...位置偏移量；Px...确认位置；Py...目标位置；S...基准位置；T...移动路径；W...基板；1...基板搬运装置；6...照相机；10...机器人；11...臂；12...手；15...机器人控制装置。

Claims (6)

1.一种基板搬运装置，其中，具备：
机器人，其具备保持基板的手、和使所述手移动的臂；
机器人控制装置，其设定所述手的移动路径，并控制所述臂以使得所述手在所述移动路径上朝向目标位置移动；以及
照相机，其配置成能够对位于规定的确认位置的所述手所保持的基板进行拍摄，
所述机器人控制装置以通过所述确认位置的方式设定所述移动路径，取得在所述手位于所述确认位置时所述照相机所拍摄到的图像，计算所述图像中拍到的所述基板与规定的环境的距离，并基于所述距离来计算所述基板的从基准位置起的位置偏移量。
2.根据权利要求1所述的基板搬运装置，其中，
所述机器人控制装置基于所述位置偏移量来修正所述目标位置。
3.根据权利要求1或2所述的基板搬运装置，其中，
所述手允许从所述基准位置向位置偏移方向的位置偏移，
所述机器人控制装置基于所述图像中拍到的所述位置偏移方向上的所述基板的一对端部与所述环境的一对间隙的尺寸，计算所述基板的从所述基准位置起的位置偏移量。
4.根据权利要求3所述的基板搬运装置，其中，
所述基准位置是在所述确认位置处一对间隙的尺寸相互相等的位置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的基板搬运装置，其中，
所述环境是供在所述移动路径上移动的所述基板通过的基板处理设备的闸门的开口周缘。
6.一种基板位置偏移测定方法，其中，
以通过规定的确认位置的方式设定移动路径，
取得当对基板进行保持并且在所述移动路径上移动的手位于所述确认位置时照相机所拍摄到的图像，
计算所述图像中拍到的所述基板与规定的环境的距离，基于所述距离来计算所述基板的从基准位置起的位置偏移量。
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