JP2009049250A - Cassette stage equipped with teaching mechanism, substrate transfer apparatus having the same, and semiconductor manufacturing device - Google Patents

Cassette stage equipped with teaching mechanism, substrate transfer apparatus having the same, and semiconductor manufacturing device Download PDF

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Keisuke Yoshino
圭介 吉野
Mitsuaki Hagio
光昭 萩尾
Yoshihiro Kusama
義裕 草間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus which can give accurate instructions for a substrate transfer robot in a cassette stage of opening/closing a cover of a cassette where the substrate is stored. <P>SOLUTION: The cassette stage comprises: a first sensor 7 where an optical axis is set in parallel to a plane of substrate on a front side of a cassette 20; and a second and third sensors 9 where an optical axis is set in an equally separating distance from a central axis of front side of the cassette 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体の製造装置や検査装置に使用され、基板を収納して装置間の移載に使用されるカセットを搭載して蓋の開閉を行うカセットステージ装置に関する。   The present invention relates to a cassette stage device that is used in a semiconductor manufacturing apparatus or an inspection apparatus and that opens and closes a lid by mounting a cassette that accommodates a substrate and is used for transfer between the apparatuses.

半導体の製造装置や検査装置（以下、まとめて半導体製造装置と呼ぶ）において、カセットステージ装置は、主にウェハやレチクルといった基板が収納されたカセットを搬送するカセット搬送ロボットやカセット内に収納された基板を搬送する基板搬送ロボットと組み合わせて使用され、他の半導体製造装置より移載されてきたカセットを搭載し、その蓋を開閉する装置である。搬送ロボットは、カセットステージがカセットの蓋を開放させると、カセット内の基板を半導体製造装置の基板処理部へ搬出する。また、処理や検査が完了した基板を再びカセットへ搬入する。そして、カセットステージは、再びカセットの蓋を閉め、次工程の装置へカセットが移載ができるようにする。
従って、基板の搬送ロボットに対しては、カセットステージ上のカセットに対する位置を正確にティーチング（教示）して搬送を行わせる必要がある。そこで最近では基板搬送ロボットへカセットに対してティーチングを行う際に、画像処理用のカメラやセンサを用いたティーチング用ツールを搬送ロボットのアームへ搭載し、ティーチング対象であるカセット側に対しカメラによる画像処理やセンサによる位置検出を行い、これらの信号を搬送ロボットのコントローラや上位コントローラにて理想のティーチング位置からの誤差量を算出し、補正を行うことで位置の算出を行うティーチング方法が提案されている。これにより作業者の目視によるティーチングが不要となるため、作業者によるティーチング精度の誤差が発生しなくなるという利点がある。また、搬送ロボットのコントローラや上位コントローラにてティーチングを自動化することにより、作業工数を大幅に削減する効果もある。
搬送ロボットにティーチング用ツールを搭載し、ティーチングを行う半導体製造装置の搬送システムの一例として、特許文献１などがある。図８はこの従来の半導体製造装置の搬送システムの側面図を示している。この特許文献１におけるティーチング方法及びその装置について説明する。
図８において、基板搬送ロボット４０は、アーム４１の先端に取り付けられた基板の搬送面であるエンドエフクタ４２上にティーチング用ツール９０を搭載している。このティーチング用ツール９０上に搭載したセンサ９１（またはカメラ）にてティーチング対象であるカセット２０内に収納された基板Ｗを垂直方向および平面方向に基板搬送ロボット４０を移動させながら検出し、センサ１１１の出力が変化したロボットの位置からティーチング位置の算出を行っている。
特開平１０−６２６２号公報（第８項、図１） In a semiconductor manufacturing apparatus and inspection apparatus (hereinafter collectively referred to as a semiconductor manufacturing apparatus), a cassette stage apparatus is stored in a cassette transfer robot or cassette that mainly transfers a cassette storing substrates such as wafers and reticles. A device that is used in combination with a substrate transport robot for transporting a substrate, mounts a cassette transferred from another semiconductor manufacturing apparatus, and opens and closes its lid. When the cassette stage opens the lid of the cassette, the transfer robot carries the substrate in the cassette to the substrate processing unit of the semiconductor manufacturing apparatus. In addition, the substrate that has been processed and inspected is loaded again into the cassette. The cassette stage then closes the cassette lid again so that the cassette can be transferred to the next process apparatus.
Accordingly, it is necessary for the substrate transfer robot to perform teaching by teaching (teaching) the position of the substrate on the cassette stage with respect to the cassette. Therefore, recently, when teaching a cassette to a substrate transfer robot, a teaching tool using an image processing camera or sensor is mounted on the arm of the transfer robot, and the camera image is applied to the cassette side to be taught. A teaching method has been proposed in which position detection is performed by processing and sensors, and the error amount from the ideal teaching position is calculated by the controller of the transfer robot and the host controller, and the position is calculated by correction. Yes. This eliminates the need for visual teaching by the worker, and thus has an advantage that an error in teaching accuracy by the worker does not occur. In addition, automating teaching with the controller of the transfer robot or the host controller has the effect of greatly reducing the work man-hours.
As an example of a transport system of a semiconductor manufacturing apparatus that mounts a teaching tool on a transport robot and performs teaching, there is Patent Document 1 or the like. FIG. 8 shows a side view of this conventional semiconductor manufacturing apparatus transfer system. The teaching method and apparatus in Patent Document 1 will be described.
In FIG. 8, the substrate transport robot 40 has a teaching tool 90 mounted on an end effector 42 that is a substrate transport surface attached to the tip of an arm 41. The sensor 91 (or camera) mounted on the teaching tool 90 detects the substrate W stored in the cassette 20 as a teaching target while moving the substrate transport robot 40 in the vertical direction and the planar direction, and the sensor 111 The teaching position is calculated from the position of the robot whose output has changed.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-6262 (Section 8, FIG. 1)

図８に示した従来のティーチング方法の装置では、ティーチング用ツール９０を基板搬送ロボット４０のエンドエフェクタ４２に搭載し、しかもあらかじめティーチング用ツール９０に搭載されたセンサ９１やカメラをケーブル９２で基板搬送ロボット４０を制御するコントローラ４３に接続する作業が発生する。つまり、ティーチングの度にエンドエフェクタ４２へのティーチング用ツール９０の搭載とケーブル９２の接続作業が必要となり、事前の準備に時間を要してしまう。
また、ティーチングを実施する度にティーチング用ツール９０の設置作業が発生するので、エンドエフェクタ４２へのティーチング用ツール９０の設置精度がそのままティーチングの精度に影響してしまい、ティーチングの再現性が低いという問題がある。
また、近年の半導体製造装置の高密度化（密集化）により、装置のモジュールのレイアウトによっては基板搬送ロボット４０へ作業者がアクセス困難な場合もあるため、ティーチング用ツール９０を基板搬送ロボット４０へ搭載する作業自体も困難になる場合もある。
さらに、エンドエフェクタ４２へティーチング用ツール９０を搭載した際にティーチング用ツール９０の重量によって発生するエンドエフェクタ４２やアーム４１の撓み量を考慮したティーチング位置の補正をコントローラ４３にて制御する必要がある。 In the conventional teaching method apparatus shown in FIG. 8, the teaching tool 90 is mounted on the end effector 42 of the substrate transport robot 40, and the sensor 91 and the camera mounted on the teaching tool 90 in advance are transported by the cable 92. Work to connect to the controller 43 that controls the robot 40 occurs. That is, every time teaching is performed, it is necessary to mount the teaching tool 90 on the end effector 42 and to connect the cable 92, and time is required for advance preparation.
Moreover, since the installation work of the teaching tool 90 occurs every time teaching is performed, the installation accuracy of the teaching tool 90 on the end effector 42 directly affects the teaching accuracy, and the teaching reproducibility is low. There's a problem.
Further, due to the recent increase in density (density) of semiconductor manufacturing apparatuses, depending on the module layout of the apparatus, it may be difficult for an operator to access the substrate transfer robot 40, so the teaching tool 90 is transferred to the substrate transfer robot 40. The work itself may be difficult.
Further, the controller 43 needs to control the correction of the teaching position in consideration of the bending amount of the end effector 42 and the arm 41 generated by the weight of the teaching tool 90 when the teaching tool 90 is mounted on the end effector 42. .

上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１の発明は、基板を収納するカセットを搭載し、前記カセットの蓋を開閉するカセットステージにおいて、前記カセットの正面側に、前記基板の平面に平行になるよう光軸が設定される第１のセンサと、前記基板の平面に垂直になるよう光軸が設定され、かつ前記カセットの正面の中心軸から均等に離間するよう前記光軸が設定される第２及び第３のセンサと、が備えられたカセットステージとした。
請求項２の発明は、前記第１乃至第３の全てのセンサが、矩形の枠形状をなすフレーム上に設けられ、前記フレームが前記カセットステージの本体に対して位置決めピンによって位置を決定されて固定される請求項１記載のカセットステージとした。。
請求項３の発明は、請求項１又は２記載のカセットステージと、アームの旋回軸と昇降軸と伸縮軸とを少なくとも有する基板搬送ロボットと、を備える基板搬送装置において、前記基板搬送ロボットは、前記昇降軸を昇降させ、前記アーム先端のエンドエフェクタが前記第１のセンサの光軸を遮光したときの位置をもとに前記昇降軸の教示位置が決定され、前記旋回軸を一方向に回転させ、前記エンドエフェクタが前記第２のセンサの光軸を遮光したときの位置と、前記一方向とは逆に回転させ、前記エンドエフェクタが前記第３の光軸を遮光したときの位置と、から算出した前記カセット正面の中心位置が前記旋回軸の教示位置として決定され、前記昇降軸と前記旋回軸とを前記決定された教示位置まで移動させた後、前記伸縮軸を伸長させ、前記エンドエフェクタが前記第１のセンサの光軸を遮光した位置をもとに前記伸縮軸の教示位置が決定される基板搬送装置とした。
請求項４の発明は、前記伸縮軸の教示位置を決定する際、前記エンドエフェクタが前記第２又は第３のセンサの光軸を遮光した位置をもとに前記伸縮軸の教示位置が決定される請求項３記載の基板搬送装置とした。
請求項５の発明は、請求項３又は４記載の基板搬送装置を備えた半導体製造装置とした。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, in the cassette stage which mounts a cassette for storing a substrate and opens and closes the lid of the cassette, an optical axis is set on the front side of the cassette so as to be parallel to the plane of the substrate. A second sensor and a third sensor, the optical axis is set to be perpendicular to the plane of the substrate, and the optical axis is set to be evenly spaced from the central axis of the front of the cassette; The cassette stage was equipped with.
According to a second aspect of the present invention, all of the first to third sensors are provided on a frame having a rectangular frame shape, and the position of the frame is determined by a positioning pin with respect to the main body of the cassette stage. The cassette stage according to claim 1 is fixed. .
The invention of claim 3 is a substrate transfer robot comprising the cassette stage according to claim 1 or 2 and a substrate transfer robot having at least a pivot axis of an arm, an elevating axis, and a telescopic axis. The elevating shaft is moved up and down, the teaching position of the elevating shaft is determined based on the position when the end effector at the tip of the arm shields the optical axis of the first sensor, and the swiveling shaft is rotated in one direction A position when the end effector shields the optical axis of the second sensor, and a position when the end effector shields the third optical axis by rotating in the opposite direction to the one direction, and The center position of the cassette front calculated from the above is determined as the teaching position of the pivot axis, and after moving the lifting shaft and the pivot axis to the determined teaching position, the telescopic shaft is extended. And a substrate transfer apparatus wherein the end effector teaching position of the telescopic shaft on the basis of the position blocking the beam of the first sensor is determined.
In the invention of claim 4, when the teaching position of the telescopic shaft is determined, the teaching position of the telescopic shaft is determined based on the position where the end effector blocks the optical axis of the second or third sensor. The substrate transfer apparatus according to claim 3.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus including the substrate transfer apparatus according to the third or fourth aspect.

以上、本発明によれば、以下の効果がある。
（１）カセットステージ側へティーチング用の位置検出機構を設置することにより、基板搬送ロボットへのティーチングツールの搭載やケーブルの接続作業が不要となり、ティーチングツールのセッティング作業が発生しないため、作業工数の短縮が可能である。
（２）カセットステージ側にティーチングの検出機構を固定化することにより、ティーチングツールの設置精度によるティーチング精度への影響が解消される。
（３）基板搬送ロボットのエンドエフェクタ上にティーチングツールを搭載しないため、エンドエフェクタの撓みが同じ条件でティーチングを行うことにより、撓み量の差を上位コントローラ側で補正することなくティーチング位置の算出が可能である。
（４）基板搬送ロボットのティーチング用の位置検出用のセンサ群が、フレーム枠に全て搭載され、そのフレームをカセットステージの本体に対して位置精度よく設置できるので、センサ群の調整をフレーム枠単体で行うことができる。
（５）少なくとも３組のセンサをカセットステージ側が備えているので、基板搬送ロボットの旋回、昇降、伸縮の３軸を簡単に行うことができる。
（６）カセットステージ側にティーチング用機構が備えられているので、密集化した半導体製造装置においても、基板搬送ロボットの教示を簡単に正確に行うことができる。
As described above, the present invention has the following effects.
(1) By installing a teaching position detection mechanism on the cassette stage side, there is no need to install a teaching tool or connect cables to the substrate transfer robot, and there is no need to set the teaching tool. Shortening is possible.
(2) By fixing the teaching detection mechanism on the cassette stage side, the influence of teaching tool installation accuracy on teaching accuracy is eliminated.
(3) Since the teaching tool is not mounted on the end effector of the substrate transfer robot, teaching position can be calculated without correcting the difference in the amount of bending on the host controller side by performing teaching under the same condition of bending of the end effector. Is possible.
(4) Since the sensor group for position detection for teaching of the substrate transfer robot is all mounted on the frame frame, and the frame can be installed with high positional accuracy with respect to the cassette stage main body, the adjustment of the sensor group can be carried out by itself. Can be done.
(5) Since at least three sets of sensors are provided on the cassette stage side, it is possible to easily perform the three axes of turning, raising and lowering, and extending and contracting of the substrate transfer robot.
(6) Since the teaching mechanism is provided on the cassette stage side, the substrate transfer robot can be taught easily and accurately even in a dense semiconductor manufacturing apparatus.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

以下、本発明のカセットステージ装置の実施形態の第一例について、説明する。
図４は、本発明のカセットステージを備えた基板搬送装置を示す側面図である。図８で説明した従来構成と同等の部分については同符号を付している。図４において、カセット搬送ロボット５０は、矢印５１方向の動作によりカセット２０を本発明のカセットステージ３１のステージ３２上に移載する。ステージ３２はカセット２０をメカニカルに保持する。カセットステージ３１は、矢印３３方向にステージ３２を下降させる。このときカセット２０の蓋２１を残し、カセット２０のみを下降させることで、基板搬送ロボット４０がカセット２０内の図示しない基板にアクセス可能な位置へと移動させる。その後、基板搬送ロボット４０は、カセット２０内の図示しない基板の搬出・搬入を行う。このような基板搬送装置では上述のように、カセットステージ３１に搭載されたカセット２０に対して、基板搬送ロボット４０には予めティーチングを行う。そのため、本発明のカセットステージ３１は以下の構成を有している。 Hereinafter, a first example of the embodiment of the cassette stage apparatus of the present invention will be described.
FIG. 4 is a side view showing a substrate transfer apparatus provided with the cassette stage of the present invention. Portions that are the same as those in the conventional configuration described in FIG. In FIG. 4, the cassette carrying robot 50 transfers the cassette 20 onto the stage 32 of the cassette stage 31 of the present invention by the operation in the direction of the arrow 51. The stage 32 holds the cassette 20 mechanically. The cassette stage 31 lowers the stage 32 in the arrow 33 direction. At this time, the lid 21 of the cassette 20 is left and only the cassette 20 is lowered, so that the substrate transfer robot 40 is moved to a position in the cassette 20 where a substrate (not shown) can be accessed. Thereafter, the substrate transfer robot 40 carries out and carries in a substrate (not shown) in the cassette 20. In such a substrate transport apparatus, the substrate transport robot 40 is taught in advance for the cassette 20 mounted on the cassette stage 31 as described above. Therefore, the cassette stage 31 of the present invention has the following configuration.

本発明のカセットステージ３１の構成を図１〜図３にて説明する。図１は実施例１のカセットステージ装置であって、カセットを搭載したときの正面図の部分図である。図２は図１の側面図であって、基板搬送ロボットがカセットにアクセスするときの図である。図３は図２における上面図である。
本発明のカセットステージ３１には、基板搬送ロボット４０のアクセス側、すなわちカセットの正面側にティーチング用機構としてティーチングフレーム１が取り付けられている。
ティーチングフレーム１は、カセット２０がカセットステージ３１に正常に載置（保持）されているとき、カセット２０の正面に対してほぼ平行となるように設置されている。また、基板搬送ロボットがエンドエフェクタ４２によってカセット２０内の基板を搬出入する際、これと干渉しないようティーチングフレーム１は矩形の枠形状を成していて、この枠内でエンドエフェクタ４２が通過できるよう必要十分な大きさを有している。
ティーチングフレーム１の外周部分（枠の部分）の縦フレームには、水平方向に光軸８を配した透過型の垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂが少なくとも１組固定されている。水平方向とは、カセット２０内の基板の平面と同一方向である。また、同じく横フレームには、垂直方向に光軸１０ａ、１０ｂを配した透過型の平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが二組固定されている。垂直方向とは、カセット２０内の基板の平面と垂直をなす方向である。また、光軸１０ａと１０ｂは、カセット２０がカセットステージ３１に正常に載置されているとき、カセット正面の中心から均等な距離で離間するように配置されている。
垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂおよび平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、ティーチングフレーム１に対して、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂはセンサ固定機構１４ａ、１４ｂによって、また、平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはセンサ固定機構１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄによって固定されていて、固定機構を調整・固定することにより、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの光軸８および平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの光軸１０ａ、１０ｂの水平度、垂直度の精度が調整できる機構となっている。
また、平面方向検出用センサ９ａ、９ｂと９ｃ、９ｄの二組は、基板搬送ロボット４０が旋回方向１３ａとその逆側の旋回方向１３ｂに対して旋回したとき、エンドエフェクタ４２が検出できる機構となっていて、本実施例の場合、平面検出用センサ９ａ、９ｂと９ｃ、９ｄのピッチは、エンドエフェクタ４２の平面方向の幅Ｌよりやや大きい位置で配置されている。
また、ティーチングフレーム１は、カセットステージ３１に設けられている３つの位置決めピン１６ａ、１６ｂ、１６ｃに対し押し当てられ、固定ネジ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄにて固定される。こうすることで、カセットステージ３１の本体側に取り付ける際、位置の再現性が確保できる。また、ティーチングフレーム１を本体側に取り付ける前に、上記センサ群の光軸を予め調節できるので、光軸の再現性確保と共に作業性が向上する。そして、ティーチングフレーム１を本体側に取り付けたときに、カセット２０つまり基板に対して、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの光軸８および平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの光軸１０ａ、１０ｂの水平方向および垂直方向の精度が確保できる機構となっている。以上の構成により、本発明のカセットステージ３１は、垂直方向に移動する基板搬送ロボット４０のエンドエフェクタ４２が垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの光軸８を遮光できるようになっている。また、平面方向に移動する基板搬送ロボット４０のエンドエフェクタ４２が平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの光軸１０ａ、１０ｂをそれぞれ遮光できるようになっている。そして、これらが遮光されたとき、各々の検出用センサ出力信号が切り替わる構成となっている。
垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂおよび平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの信号出力ケーブル１１は、カセットステージ３１内部のその他の機器の信号と同様にカセットステージ３１のインターフェース部を介してコントローラ４３へ出力される。また、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂと平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄには、アンプ分離式のファイバセンサを用い、センサアンプ１２をティーチングフレーム１に配置せずに、フレーム以外の箇所に配置しているので、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂと平面方向検出用センサ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのファイバ部分のみがティーチングフレーム１に配置されるように構成されているので、基板搬送ロボットのアクセス方向に対するティーチングフレーム１の薄型化が可能となっている。
なお、本実施例ではカセットステージ３１と基板搬送ロボット４０とがコントローラ４３で制御されているが、カセットステージ３１と基板搬送ロボット４０が各々のコントローラで制御され、これらが互いに接続されて、カセットステージのコントローラから上記のセンサの情報が基板搬送ロボットのコントローラへと送信されるように構成してもよい。 The structure of the cassette stage 31 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cassette stage apparatus according to the first embodiment, and is a partial view of a front view when a cassette is mounted. FIG. 2 is a side view of FIG. 1 when the substrate transfer robot accesses the cassette. FIG. 3 is a top view of FIG.
A teaching frame 1 is attached to the cassette stage 31 of the present invention as a teaching mechanism on the access side of the substrate transfer robot 40, that is, on the front side of the cassette.
The teaching frame 1 is installed so as to be substantially parallel to the front surface of the cassette 20 when the cassette 20 is normally placed (held) on the cassette stage 31. Further, when the substrate transfer robot carries the substrate in the cassette 20 in and out by the end effector 42, the teaching frame 1 has a rectangular frame shape so as not to interfere with the substrate, and the end effector 42 can pass through the frame. It has a necessary and sufficient size.
At least one set of transmission type vertical direction detection sensors 7a, 7b having an optical axis 8 arranged in the horizontal direction is fixed to the vertical frame of the outer peripheral portion (frame portion) of the teaching frame 1. The horizontal direction is the same direction as the plane of the substrate in the cassette 20. Similarly, two sets of transmission type planar direction detection sensors 9a, 9b, 9c, 9d having optical axes 10a, 10b arranged in the vertical direction are fixed to the horizontal frame. The vertical direction is a direction perpendicular to the plane of the substrate in the cassette 20. Further, the optical axes 10a and 10b are arranged so as to be spaced apart at an equal distance from the center of the front of the cassette when the cassette 20 is normally placed on the cassette stage 31.
The vertical direction detection sensors 7a and 7b and the plane direction detection sensors 9a, 9b, 9c and 9d are connected to the teaching frame 1, and the vertical direction detection sensors 7a and 7b are driven by the sensor fixing mechanisms 14a and 14b. The direction detection sensors 9a, 9b, 9c and 9d are fixed by sensor fixing mechanisms 15a, 15b, 15c and 15d. By adjusting and fixing the fixing mechanism, the optical axes 8 of the vertical direction detection sensors 7a and 7b are fixed. In addition, it is a mechanism that can adjust the accuracy of the horizontal and vertical degrees of the optical axes 10a and 10b of the planar direction detection sensors 9a, 9b, 9c, and 9d.
Further, two sets of plane direction detection sensors 9a, 9b and 9c, 9d have a mechanism that the end effector 42 can detect when the substrate transport robot 40 turns with respect to the turning direction 13a and the turning direction 13b on the opposite side. In this embodiment, the pitches of the plane detection sensors 9a, 9b and 9c, 9d are arranged at positions slightly larger than the width L of the end effector 42 in the plane direction.
The teaching frame 1 is pressed against the three positioning pins 16a, 16b, 16c provided on the cassette stage 31, and is fixed by fixing screws 17a, 17b, 17c, 17d. In this way, when the cassette stage 31 is attached to the main body, position reproducibility can be ensured. In addition, since the optical axis of the sensor group can be adjusted in advance before the teaching frame 1 is attached to the main body side, workability is improved while ensuring reproducibility of the optical axis. When the teaching frame 1 is attached to the main body, the optical axis 8 of the vertical direction detection sensors 7a and 7b and the optical axes of the planar direction detection sensors 9a, 9b, 9c and 9d with respect to the cassette 20, that is, the substrate. This is a mechanism that can ensure the accuracy in the horizontal and vertical directions of 10a and 10b. With the above configuration, the cassette stage 31 of the present invention is configured such that the end effector 42 of the substrate transfer robot 40 moving in the vertical direction can block the optical axis 8 of the vertical direction detection sensors 7a and 7b. Further, the end effector 42 of the substrate transport robot 40 moving in the plane direction can shield the optical axes 10a, 10b of the plane direction detection sensors 9a, 9b, 9c, 9d, respectively. And when these are shielded from light, each detection sensor output signal is switched.
The signal output cables 11 of the vertical direction detection sensors 7a and 7b and the planar direction detection sensors 9a, 9b, 9c and 9d are connected via the interface part of the cassette stage 31 in the same manner as signals from other devices inside the cassette stage 31. It is output to the controller 43. The vertical direction detection sensors 7a and 7b and the plane direction detection sensors 9a, 9b, 9c, and 9d are separated from each other by using an amplifier-separated fiber sensor and the sensor amplifier 12 is not disposed on the teaching frame 1. Since only the fiber portions of the vertical direction detection sensors 7a, 7b and the plane direction detection sensors 9a, 9b, 9c, 9d are arranged in the teaching frame 1, The teaching frame 1 can be made thinner with respect to the access direction of the substrate transfer robot.
In the present embodiment, the cassette stage 31 and the substrate transfer robot 40 are controlled by the controller 43. However, the cassette stage 31 and the substrate transfer robot 40 are controlled by the respective controllers, and these are connected to each other to form the cassette stage. The information of the sensor may be transmitted from the controller to the controller of the substrate transfer robot.

次に、以上で構成されたカセットステージ３１に対する基板搬送ロボット４０のティーチング手法について説明する。基板搬送ロボット４０は、少なくとも昇降軸、旋回軸、アーム伸縮軸にて構成されているものとする。基板搬送ロボット４０のティーチングは、まず垂直方向のティーチング、次に旋回方向のティーチング、最後に伸縮方向のティーチング、なる手順で完了する。以下、各手順のティーチングを説明する。なお、垂直方向のティーチングと旋回方向のティーチングの手順は逆になってもよい。   Next, a teaching method of the substrate transfer robot 40 for the cassette stage 31 configured as described above will be described. The substrate transfer robot 40 is assumed to be composed of at least a lifting / lowering axis, a turning axis, and an arm telescopic axis. Teaching of the substrate transfer robot 40 is completed in the order of first teaching in the vertical direction, then teaching in the turning direction, and finally teaching in the expansion / contraction direction. Hereinafter, teaching of each procedure will be described. Note that the teaching procedure in the vertical direction and the teaching in the turning direction may be reversed.

図５は垂直方向のティーチング方法のフローチャートを示している。
（ステップ１）まず、カセットステージ３１と基板搬送ロボット４０の位置関係によりあらかじめ求められた垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの光軸８近傍まで基板搬送ロボット４０のエンドエフェクタ４２を移動させる。このとき、エンドエフェクタ４２は光軸８を未だ遮光しない位置であって、エンドエフェクタ４２の高さ方向の位置は、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの光軸８より下側の遮光しない位置とする。
（ステップ２）基板搬送ロボット４０の昇降軸を上昇させ、エンドエフェクタ４２が光軸８を遮光し、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの信号出力が変化したときの昇降軸の位置Ｚ１をコントローラ４３で記憶させ、基板搬送ロボット４０の動作を停止させる。
（ステップ３）さらに基板搬送ロボット１を上昇させ、遮光されていた光軸８が再び入光する位置まで上昇させ、基板搬送ロボット４０の動作を停止させる。
（ステップ４）搬送ロボット４０の昇降軸を下降させ、エンドエフェクタ４２が光軸８を遮光し、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの信号出力が変化した昇降軸の位置Ｚ２をコントローラ４３で記憶させ、搬送ロボット１の動作を停止させる。
（ステップ５）ステップ２、ステップ４にて上位コントローラ１２で記憶した位置Ｚ１、Ｚ２の中間位置Ｚ３を算出し、上位コントローラ１２にて記憶する。
Ｚ３＝（Ｚ１＋Ｚ２）／２
（ステップ６）ステップ５にて算出された位置Ｚ３に対し、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂと理想の垂直方向の基準位置との位置関係から得られる補正値αで以って補正することにより垂直方向基準位置Ｚとして上位コントローラ１２に記憶させる。
垂直方向基準位置Ｚ＝Ｚ３＋α
ここで、中間位置Ｚ３を算出するのは、昇降軸の動作の上昇、下降動作において、減速機などが起因していわゆるヒステリシスが発生しているが、この誤差を減少させるためである。よって、勿論、Ｚ１のみやＺ２のみの位置で垂直方向の基準位置Ｚを決定してもよい。また、昇降軸の昇降動作を複数回行ってその平均から基準位置Ｚを決定してもよい。
また、本実施例では垂直方向検出用センサは１組のみを使用しているが、基準位置Ｚを精度よく決定するため、ティーチングフレーム１に複数の組を設置してもよい。 FIG. 5 shows a flowchart of the teaching method in the vertical direction.
(Step 1) First, the end effector 42 of the substrate transport robot 40 is moved to the vicinity of the optical axis 8 of the vertical direction detection sensors 7a and 7b obtained in advance based on the positional relationship between the cassette stage 31 and the substrate transport robot 40. At this time, the end effector 42 is a position where the optical axis 8 has not yet been shielded, and the position of the end effector 42 in the height direction is a position below the optical axis 8 of the vertical direction detection sensors 7a, 7b that is not shielded. To do.
(Step 2) The lift axis of the substrate transfer robot 40 is raised, the end effector 42 shields the optical axis 8, and the position Z1 of the lift axis when the signal output of the vertical direction detection sensors 7a, 7b changes changes to the controller 43. And the operation of the substrate transfer robot 40 is stopped.
(Step 3) The substrate transfer robot 1 is further raised to a position where the light axis 8 that has been shielded is incident again, and the operation of the substrate transfer robot 40 is stopped.
(Step 4) The lift axis of the transport robot 40 is lowered, the end effector 42 blocks the optical axis 8, and the controller 43 stores the position Z2 of the lift axis where the signal output of the vertical direction detection sensors 7a and 7b has changed. Then, the operation of the transfer robot 1 is stopped.
(Step 5) An intermediate position Z3 between the positions Z1 and Z2 stored in the host controller 12 in steps 2 and 4 is calculated and stored in the host controller 12.
Z3 = (Z1 + Z2) / 2
(Step 6) By correcting the position Z3 calculated in Step 5 with a correction value α obtained from the positional relationship between the vertical direction detection sensors 7a and 7b and the ideal vertical reference position. The vertical controller 12 stores the vertical reference position Z.
Vertical reference position Z = Z3 + α
Here, the reason why the intermediate position Z3 is calculated is to reduce a so-called hysteresis caused by a speed reducer or the like in the ascending / descending operation of the lifting shaft. Therefore, of course, the reference position Z in the vertical direction may be determined based on only Z1 or only Z2. Further, the reference position Z may be determined from the average by performing the lifting / lowering operation of the lifting shaft a plurality of times.
In this embodiment, only one set of vertical direction detection sensors is used, but a plurality of sets may be installed on the teaching frame 1 in order to determine the reference position Z with high accuracy.

図６は旋回方向のティーチング方法のフローチャートのを示している。
（ステップ１）基板搬送ロボット４０の旋回軸を矢印１３ａの方向へ回転させ、エンドエフェクタ４２が水平方向検出用センサ９ａ、９ｂの光軸１０ａを遮光し、水平方向検出用センサ９ａ、９ｂの出力が変化したときの旋回軸の位置θ１をコントローラ４３で記憶させ、基板搬送ロボット４０の動作を停止させる。
（ステップ２）基板搬送ロボット４０の旋回軸をステップ１の矢印方向１３ａとは反対の矢印１３ｂの方向へ回転させ、エンドエフェクタ４２が水平方向検出用センサ９ｃ、９ｄの光軸１０bを遮光し、水平方向検出用センサ９ｃ、９ｄの出力が変化したときの旋回軸の位置θ２をコントローラ４３で記憶させ、基板搬送ロボット４０の動作を停止させる。
（ステップ３）ステップ１、ステップ２にてコントローラ４３で記憶した旋回軸の位置の中間位置θを算出し、上位コントローラ１２にて記憶する。
旋回方向基準位置θ＝（θ１＋θ２）／２
（ステップ４）ステップ３で算出した旋回軸の基準位置θを旋回方向基準位置としてコントローラ４３に記憶させる。
なお、水平方向検出用センサの光軸１０ａ、１０ｂのピッチは、上述のようにエンドエフェクタ４２の幅Ｌより大きいものとしているが、上記の作業においてコントローラ４３が問題なければ、ピッチがＬよりも小さくてもよい。つまり、ピッチがＬよりも小さい場合はエンドエフェクタ４２が上記作業において光軸１０ａ、１０ｂを同時に遮光してしまうが、コントローラ４３がこれらの光軸の遮光が同時にされても上記中間位置θの算出に問題が無ければピッチが狭くなってもよい。 FIG. 6 shows a flowchart of the teaching method in the turning direction.
(Step 1) The turning axis of the substrate transfer robot 40 is rotated in the direction of the arrow 13a, the end effector 42 blocks the optical axis 10a of the horizontal direction detection sensors 9a and 9b, and the outputs of the horizontal direction detection sensors 9a and 9b. Is stored by the controller 43, and the operation of the substrate transfer robot 40 is stopped.
(Step 2) The rotation axis of the substrate transfer robot 40 is rotated in the direction of the arrow 13b opposite to the arrow direction 13a of Step 1, and the end effector 42 blocks the optical axis 10b of the horizontal direction detection sensors 9c and 9d, The position θ2 of the turning axis when the outputs of the horizontal direction detection sensors 9c and 9d change is stored in the controller 43, and the operation of the substrate transfer robot 40 is stopped.
(Step 3) The intermediate position θ of the position of the turning axis stored in the controller 43 in step 1 and step 2 is calculated and stored in the host controller 12.
Reference position for turning direction θ = (θ1 + θ2) / 2
(Step 4) The reference position θ of the turning axis calculated in Step 3 is stored in the controller 43 as the turning direction reference position.
The pitch of the optical axes 10a and 10b of the horizontal direction detection sensor is larger than the width L of the end effector 42 as described above. However, if the controller 43 does not have any problem in the above work, the pitch is larger than L. It may be small. In other words, when the pitch is smaller than L, the end effector 42 simultaneously shields the optical axes 10a and 10b in the above work, but the controller 43 calculates the intermediate position θ even if these optical axes are shielded simultaneously. If there is no problem, the pitch may be narrowed.

図７はアーム伸縮方向のティーチング方法のフローチャートを示している。
（ステップ１）基板搬送ロボット４０を、垂直方向のティーチングで算出した垂直方向の基準位置Ｚおよび旋回方向のティーチングで算出した旋回方向基準位置θへ移動させる。
（ステップ２）基板搬送ロボット４０のアーム伸縮軸を伸ばし、エンドエフェクタ４２をカセット２０方向へ移動させ、エンドエフェクタ４２が垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの光軸８を遮光し、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂの信号出力が変化したときの伸縮軸の位置Ｘ１をコントローラ４３で記憶させ、基板搬送ロボット４０の動作を停止させる。
（ステップ３）ステップ２にて算出された位置Ｘ１に対し、垂直方向検出用センサ７ａ、７ｂと理想のアーム伸縮方向の基準位置との位置関係から得られる補正値βで以って補正することにより伸縮方向基準位置Ｘとしてコントローラ４３に記憶させる。
Ｚ＝Ｘ１＋β FIG. 7 shows a flowchart of the teaching method in the arm expansion / contraction direction.
(Step 1) The substrate transfer robot 40 is moved to the vertical reference position Z calculated by the vertical teaching and the turning direction reference position θ calculated by the turning teaching.
(Step 2) The arm telescopic axis of the substrate transfer robot 40 is extended, the end effector 42 is moved in the direction of the cassette 20, the end effector 42 blocks the optical axis 8 of the vertical direction detection sensors 7a and 7b, and detects the vertical direction. The controller 43 stores the position X1 of the telescopic shaft when the signal outputs of the sensors 7a and 7b change, and stops the operation of the substrate transfer robot 40.
(Step 3) The position X1 calculated in Step 2 is corrected with a correction value β obtained from the positional relationship between the vertical direction detection sensors 7a and 7b and the reference position in the ideal arm expansion / contraction direction. Thus, the controller 43 stores the expansion / contraction direction reference position X.
Z = X1 + β

以上により、カセット内の基板の径、垂直方向の間隔及び平面方向の位置は既知であるので、以上の各手順により決定された垂直方向基準位置Ｚから基板搬送ロボットの昇降軸の教示位置を自動的に生成することができ、また、伸縮方向基準位置Ｘから伸縮軸の教示位置を自動的に生成することができ、基板搬送ロボット４０は３つの軸がカセットステージすなわちカセット２０に対して正確にティーチングされる。
本発明のカセットステージでは、少なくとも３組の教示用センサをカセットステージに以上の構成によって備えているので、従来のように、ティーチングツールをロボットのエンドエフェクタに搭載する必要がない。 As described above, since the diameter of the substrate in the cassette, the vertical interval, and the position in the plane direction are known, the teaching position of the lifting axis of the substrate transfer robot is automatically determined from the vertical reference position Z determined by the above procedures. The teaching position of the expansion / contraction axis can be automatically generated from the expansion / contraction direction reference position X, and the substrate transfer robot 40 can accurately detect the three axes with respect to the cassette stage, that is, the cassette 20. Teaching.
In the cassette stage of the present invention, since at least three sets of teaching sensors are provided in the cassette stage with the above-described configuration, it is not necessary to mount the teaching tool on the end effector of the robot as in the prior art.

本発明実施例１のカセットステージ装置の正面図The front view of the cassette stage apparatus of Example 1 of this invention 図２の側面図に基板搬送ロボットが接近した図The figure which the substrate transfer robot approached the side view of FIG. 図３における上面図Top view in FIG. 本発明実施例１のカセットステージ装置を備えた搬送システムの側面図The side view of the conveyance system provided with the cassette stage apparatus of this invention Example 1. 垂直方向ティーチング手順のフローチャートFlow chart of vertical teaching procedure 旋回方向ティーチング手順のフローチャートFlow chart of turning direction teaching procedure 伸縮方向ティーチング手順のフローチャートFlow chart of stretching direction teaching procedure 従来のカセットステージに対する搬送ロボットのティーチングを説明する図The figure explaining the teaching of the transfer robot with respect to the conventional cassette stage

符号の説明Explanation of symbols

１ ティーチングフレーム

７ａ 垂直方向検出用センサ
７ｂ 垂直方向検出用センサ
８ 垂直方向検出用センサの光軸
９ａ 水平方向検出用センサ
９ｂ 水平方向検出用センサ
９ｃ 水平方向検出用センサ
９ｄ 水平方向検出用センサ
１０ａ 水平方向検出用センサの光軸
１０ｂ 水平方向検出用センサの光軸
１１ 信号出力ケーブル
１２ センサアンプ

２０ カセット
２１ 蓋

３１ カセットステージ
３２ ステージ
３３ 矢印

４０ 基板搬送ロボット
４１ アーム
４２ エンドエフェクタ
４３ コントローラ

５０ カセット搬送ロボット
５１ 矢印

９０ ティーチング用ツール
９１ センサ
９２ ケーブル
９３ 上位コントローラ

Ｗ 基板
1 Teaching frame

7a Vertical direction detection sensor 7b Vertical direction detection sensor 8 Vertical direction detection sensor optical axis 9a Horizontal direction detection sensor 9b Horizontal direction detection sensor 9c Horizontal direction detection sensor 9d Horizontal direction detection sensor 10a Horizontal direction detection sensor Sensor optical axis 10b Horizontal sensor optical axis 11 Signal output cable 12 Sensor amplifier

20 cassette 21 lid

31 Cassette stage 32 Stage 33 Arrow

40 Substrate transfer robot 41 Arm 42 End effector 43 Controller

50 Cassette transfer robot 51 Arrow

90 Teaching tool 91 Sensor 92 Cable 93 Host controller

W substrate

Claims (5)

基板を収納するカセットを搭載し、前記カセットの蓋を開閉するカセットステージにおいて、
前記カセットの正面側に、
前記基板の平面に平行になるよう光軸が設定される第１のセンサと、
前記基板の平面に垂直になるよう光軸が設定され、かつ前記カセットの正面の中心軸から均等に離間するよう前記光軸が設定される第２及び第３のセンサと、が備えられたことを特徴とするカセットステージ。 In a cassette stage that mounts a cassette for storing substrates and opens and closes the lid of the cassette,
On the front side of the cassette,
A first sensor whose optical axis is set to be parallel to the plane of the substrate;
A second sensor and a third sensor, the optical axis of which is set to be perpendicular to the plane of the substrate and the optical axis of the cassette is set to be evenly spaced from the central axis of the front surface of the cassette. A cassette stage characterized by 前記第１乃至第３の全てのセンサが、矩形の枠形状をなすフレーム上に設けられ、前記フレームが前記カセットステージの本体に対して位置決めピンによって位置を決定されて固定されることを特徴とする請求項１記載のカセットステージ。   All of the first to third sensors are provided on a frame having a rectangular frame shape, and the position of the frame is fixed by a positioning pin with respect to the main body of the cassette stage. The cassette stage according to claim 1. 請求項１又は２記載のカセットステージと、アームの旋回軸と昇降軸と伸縮軸とを少なくとも有する基板搬送ロボットと、を備える基板搬送装置において、
前記基板搬送ロボットは、
前記昇降軸を昇降させ、前記アーム先端のエンドエフェクタが前記第１のセンサの光軸を遮光したときの位置をもとに前記昇降軸の教示位置が決定され、
前記旋回軸を一方向に回転させ、前記エンドエフェクタが前記第２のセンサの光軸を遮光したときの位置と、前記一方向とは逆に回転させ、前記エンドエフェクタが前記第３の光軸を遮光したときの位置と、から算出した前記カセット正面の中心位置が前記旋回軸の教示位置として決定され、
前記昇降軸と前記旋回軸とを前記決定された教示位置まで移動させた後、前記伸縮軸を伸長させ、前記エンドエフェクタが前記第１のセンサの光軸を遮光した位置をもとに前記伸縮軸の教示位置が決定されること、を特徴とした基板搬送装置。 A substrate transfer apparatus comprising: the cassette stage according to claim 1; and a substrate transfer robot having at least a pivot axis of an arm, an elevating axis, and an extendable axis.
The substrate transfer robot is
The elevating shaft is moved up and down, and the teaching position of the elevating shaft is determined based on the position when the end effector at the tip of the arm blocks the optical axis of the first sensor,
The swivel axis is rotated in one direction, the position when the end effector shields the optical axis of the second sensor is rotated in the direction opposite to the one direction, and the end effector is rotated by the third optical axis. And the center position of the cassette front calculated from the position when the light is shielded is determined as the teaching position of the pivot axis,
After moving the elevating shaft and the pivot shaft to the determined teaching position, the telescopic shaft is extended, and the telescopic operation is performed based on the position where the end effector shields the optical axis of the first sensor. A substrate transfer apparatus characterized in that a teaching position of an axis is determined. 前記伸縮軸の教示位置を決定する際、前記エンドエフェクタが前記第２又は第３のセンサの光軸を遮光した位置をもとに前記伸縮軸の教示位置が決定されることを特徴とした請求項３記載の基板搬送装置。   The teaching position of the telescopic shaft is determined based on the position where the end effector blocks the optical axis of the second or third sensor when determining the teaching position of the telescopic shaft. Item 4. The substrate transfer apparatus according to Item 3. 請求項３又は４記載の基板搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。   A semiconductor manufacturing apparatus comprising the substrate transfer apparatus according to claim 3.
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