JP2014032996A - 基板搬送装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に撓みが生じていても物理的干渉を確実に回避できるようにする。
【解決手段】基板搬送装置１は、基板３の下部に挿入され、基板３を持ち上げて保持する保持部１１Ａと、保持部１１Ａを変位させる駆動部１３Ａと、少なくとも３つのセンサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを用いて基板３の両端近傍部の位置及び中央部の位置を検出する検出部１２と、検出部１２により検出された両端近傍部の位置及び中央部の位置に基づいて駆動部１３Ａを制御する制御部１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の基板が収納された収納部から所望の基板を取り出して搬送する技術に関する。

半導体基板の製造プロセス等において、複数の基板を収納する収納部から基板を取り出し、これを所定の加工場所等へ搬送する基板搬送装置が用いられている。

特許文献１は、キャリアカセットに収納された大きさの異なる二種類の基板の存否等を検出可能な基板検出装置において、２つの光センサを用いて基板の大きさを検出する構成を開示している。

特開２００５−３４７６０３号公報

通常の基板搬送装置においては、収納部内の基板を保持部により保持して所定の場所まで搬送する搬送動作を行う前に、収納部内の対象となる基板の存否等を検出する検出動作が行われる。そして、当該基板の下部に保持部を挿入し、保持部を所定のリフト量だけ持ち上げることにより、基板の保持・取り出し・搬送が行われる。

図７は、通常の基板搬送装置における検出動作及び搬送動作の流れを例示している。先ず、オペレータは、収納部の最下段スロットにおける保持部の挿入位置を設定する（Ｓ５０１）。当該設定は、通常、スロット内の基板を支持する部分から保持部までに所定の間隔（例えば１ｍｍ）が確保されるように設定される。次いで、オペレータがスロット間の間隔を設定すると（Ｓ５０２）、基板搬送装置の制御部は上記設定値に基づいて保持部のリフト量を決定する（Ｓ５０３）。

次いで、オペレータが最下段及び最上段スロットの基板の中心位置（厚み中心）を設定し（Ｓ５０４）、スロットが何段存在するかを設定すると（Ｓ５０５）、制御部は上記設定値に基づいて光センサ等を用いて検出動作を実施する（Ｓ５０６）。

上記検出動作により目的のスロット内に基板の存在が検出されると、上記設定に基づいて当該基板の下部に保持部が挿入され（Ｓ５０７）、保持部のリフト動作が実施される（Ｓ５０８）。

このように、通常の動作においては、対象となるスロット内に基板の存在が検出されると、予め定められた設定値に基づいて保持部の挿入、リフト動作等が行われる。

ここで、近年、基板の大口径化、ＲＣ−ＩＧＢＴ(Reverse Conduction Insulated Gate Bipolar Transistor)の製品開発等に伴い、基板の薄板化が進んでいる。そのため、収納部に収納されている基板に撓み（反り）が生じる場合が多くなっている。通常、基板は収納部（スロット）内において基板の端部が支持されることにより収納されるため、薄板化が進むとその自重により基板の中央部が端部より下方へ落ち込むように変形しやすくなるからである。

しかし、通常の基板搬送装置においては、検知動作において目的の基板の存在が確認されると、スロット形状等に基づいて予め定められた設定値に基づいて保持部が当該基板の下部に挿入される。従って、基板に撓みが生じていると、保持部が基板に接触したり、これを避けるために緊急停止等のエラー処理が行われたりする場合があった。

また、上記特許文献１のように、２つのセンサを用いたとしても、基板の撓みを検出することはできない。

そこで、本発明は、基板に撓みが生じていても物理的干渉を確実に回避できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の態様は、基板の端側の下面部を支持することにより複数の基板を収納する収納部から基板を取り出す基板搬送装置であって、基板の下部に挿入され、基板を持ち上げて保持する保持部と、保持部を変位させる駆動部と、少なくとも３つのセンサを用いて基板の両端近傍部の位置及び中央部の位置を検出する検出部と、検出部により検出された両端近傍部の位置及び中央部の位置に基づいて駆動部を制御する制御部とを備えるものである。

当該態様によれば、３つのセンサにより基板の両端近傍部及び中央部の位置が検出され、当該検出結果に基づいて駆動部が制御される。これにより、基板の撓みによる形状変化を考慮した制御が可能となり、物理的干渉による不具合を確実に防止することが可能となる。

また、制御部は、検出部による検出結果に基づいて基板の撓み形状を推定し、当該推定結果に基づいて物理的干渉が生じないように駆動部を制御することが好ましい。

また、制御部は、保持部を基板の下部に挿入させる際に、基板の中央部と保持部との間に所定の間隔が確保されるように駆動部を制御することが好ましい。

また、保持部は、基板を両端近傍部の２点で保持するものであってもよい。

また、保持部と検出部とが同一の駆動部により変位されるものであってもよい。

また、検出部は、保持部が基板の下部に挿入される前に、収納部の所定の収納範囲を基板の積層方向に走査することにより、各基板の両端近傍部及び中央部の位置を検出することが好ましい。

また、本発明の第２の態様は、基板の端側の下面部を支持することにより複数の基板を収納する収納部から基板を取り出す基板搬送方法であって、基板を保持する保持部を基板の下部に挿入するステップと、保持部により基板を持ち上げて保持するステップと、少なくとも３つのセンサを用いて基板の両端近傍部及び中央部を検出するステップと、検出された両端近傍部の位置及び中央部の位置に基づいて保持部の動作を制御するステップとを備えるものである。

本発明によれば、基板の撓みによる形状変化を考慮した制御が可能となり、物理的干渉による不具合を確実に防止することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る基板搬送装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る検出部が基板の位置等を検出している状態を概念的に示す上面図である。 実施の形態１に係る検出動作における検出部の動作を概念的に示す収納部の正面図である。 実施の形態１に係る搬送動作における第１の保持部の配置を例示する収納部の正面図である。 基板の撓みを考慮せずに第１の保持部の配置を決定する場合を例示する収納部の正面図である。 実施の形態１に係る制御部による検出動作及び搬送動作の流れを示すフローチャートである。 通常の基板搬送装置における検出動作及び搬送動作の流れを示すフローチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る基板搬送装置１の外観を示している。基板搬送装置１は、収納部２内に積層されるように収納された複数の基板３から任意の基板３を取り出して所定の場所に搬送すると共に、基板３を所定の場所から収納部２内に搬送するものである。収納部２には複数のスロット５が形成され、隣接するスロット５間は凸部６で区切られている。各スロット５には基板３が挿入され、基板３の対向する両端部４の下面部が凸部６により支持されている。

基板搬送装置１は、保持部１１Ａ，１１Ｂ、検出部１２、駆動部１３Ａ，１３Ｂ、及び制御部１４を有する。

第１の保持部１１Ａは、収納部２から基板３を取り出すための機構であり、第２の保持部１１Ｂは、所定の場所から基板３を収納部２に収納するための機構である。第１の保持部１１Ａは、所望の基板３の下部に挿入され、基板３を持ち上げて保持する。本実施の形態に係る保持部１１Ａ，１１Ｂは、二股形状であり、２つの当接部２１Ａ，２１Ｂを有する。各当接部２１Ａ，２１Ｂには吸引部２２Ａ，２２Ｂが形成されている。各当接部２１Ａ，２１Ｂは、基板３の両端部４の近傍部（両端近傍部）の下面部に当接する。この時、吸引部２２Ａ，２２Ｂが空気を吸引することにより、基板３の保持力が増加される。

検出部１２は、収納部２に収納された各基板３の位置、形状等を検出するための機構である。本実施の形態に係る検出部１２は、３つのセンサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを有し、第１の保持部１１Ａと一体に形成されている。

図２は、検出部１２が基板３の位置等を検出している状態を概念的に示す上面図である。各センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、例えば赤外線、超音波等を利用した測距センサである。両端側のセンサ２５Ａ，２５Ｂは、基板３の両端部４、収納部２の凸部６等の位置を検出する。中央のセンサ２５Ｃは、基板３の中央部の位置を検出する。

第１の駆動部１３Ａ（図１参照）は、第１の保持部１１Ａ及び検出部１２を変位させるための機構であり、第２の駆動部１３Ｂは、第２の保持部１１Ｂを変位させるための機構である。両駆動部１３Ａ，１３Ｂは、リンク部材、関節機構、ピストン機構等から構成されるロボットアーム状の機構である。

第１の保持部１１Ａ及び検出部１２は、回転軸１５を介して第１の駆動部１３Ａに連結している。第１の駆動部１３Ａは、収納部２に収納されている基板３を取り出して所定の場所まで搬送する搬送動作を行う際には、図１に示すように、保持部１１の当接部２１Ａ，２１Ｂを基板３（収納部２）側に向ける。一方、基板３の位置、形状等を検出する検出動作を行う際には、図２に示すように、検出部１２の各センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを基板３側に向ける。

制御部１４は、本体部２０のケーシング内に収納され、第１及び第２の駆動部１３Ａ，１３Ｂ、検出部１２、吸引部２２Ａ，２２Ｂ等を制御する。制御部１４は、論理回路、コンピュータ、制御プログラム等の協働により構成され、制御対象に対して制御信号、必要な電源等を供給する。

図３は、検出部１２による検出動作を概念的に示している。同図において、収納部２の各スロット５に基板３が収納され、基板３の両端部４の下面部が凸部６により支持され、複数の基板３が収納部２内に積層された状態が示されている。また、基板３が自重により撓み、その中央部３２が両端部４及び両端近傍部３１（当接部２１Ａ，２１Ｂが当接する部分）より下方に位置するように撓んだ状態が示されている。

また、図３中一点鎖線で示す矢印は、検出動作における検出部１２の各センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの走査方向を例示している。当該走査は、検出動作の対象となるエリアにおいて検出部１２を最下部の基板３から最上部の基板３まで順次変位させることにより行われる。一点鎖線の円で示す箇所は、各センサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃによる検出部分の一部を示している。センサ２５Ａ，２５Ｂは、基板３の両端近傍部３１、凸部６、両端部４等の位置を検出する。センサ２５Ｃは、基板３の中央部３２の位置を検出する。センサ２５Ａ，２５Ｂにより検出される両端近傍部３１は、第１の保持部１１Ａが基板３を持ち上げて保持する際に当接部２１Ａ，２１Ｂが当接する部分である。

原則的には、上記検出動作は搬送動作の前に行われ、搬送動作は検出動作の検出結果に基づいて行われる。センサ２５Ｃにより基板３の中央部３２の位置が検出されることにより、制御部１４は基板３の撓みを認識することが可能となる。制御部１４は、当該検出結果により基板３の撓みによる形状変化を考慮して搬送動作における駆動部１２Ａ，１２Ｂの制御を実行することが可能となる。これにより、第１の保持部１１Ａの当接部２１Ａ，２１Ｂが凸部６との接触を避けて適切な位置に配置されるようにするだけでなく、基板３の落ち込んだ中央部３２に保持部１１の一部が接触する等の物理的干渉による不具合を確実に防止することが可能となる。

図４は、搬送動作における第１の保持部１１Ａの配置、即ち所望の基板３の下部への挿入位置を例示している。上述したように、第１の保持部１１Ａの搬送動作は、制御部１４が検出動作により取得された検出結果に基づいて駆動部１３Ａを制御することにより行われる。図４中、距離Ａは、両端近傍部３１と中央部３２との高低差を示している。距離Ｂは、基板３の端部４と中央部３２との高低差を示している。距離Ｃは、縦方向に隣接する凸部６の間隔を示している。距離Ｘは、中央部３２と保持部１１との間に確保されるべき間隔を示している。

距離Ａ，Ｂ等の情報に基づいて、撓んだ基板３の形状を推定することができる。この推定された形状に基づいて、基板３全体と保持部１１との接触を確実に避けることができる。距離Ｘは、中央部３２の位置、距離Ｃ、推定された基板３の形状、予め登録された基板３の厚さ等の情報に基づいて設定することができる。また、第１の保持部１１Ａが基板３を凸部６から持ち上げる際のリフト量は、距離Ｃ，Ｘ等の情報に基づいて設定することができる。

図５は、基板３の撓みを考慮せずに第１の保持部１１Ａの配置を決定する場合を例示している。この場合、第１の保持部１１Ａの挿入位置は、当接部２１Ａ，２１Ｂと両端近傍部３１との間に所定の距離Ｙが確保されるように決定される。しかし、図４に示すように基板３の中央部３２が落ち込んでおり距離Ａが生じている場合であって、Ａ＞Ｙとなる場合には、基板３と保持部１１とが接触することとなる。

図６は、上記制御部１４による検出動作及び搬送動作の流れを示している。制御部１４は、オペレータ、上位制御部等から、収納部２から基板３を取り出して所定の場所に搬送する搬送動作の指令を受けると、先ず収納部２内における検出動作の開始位置及び終了位置を設定する（Ｓ１０１）。当該設定は、搬送の対象となる基板３が収納されているエリアを、例えば図３に示すように基板３の積層方向に沿って下方から上方へ向けて走査するように設定される。

次いで、制御部１４は、上記設定された開始位置から終了位置の間のエリアに対して検出部１２により検出動作を実施し（Ｓ１０２）、当該検出結果に基づいて各基板３の位置及び形状を推定する（Ｓ１０３）。次いで、制御部１４は、推定された基板３の位置（両端近傍部３１、中央部３２等）、基板３の形状、収納部２の形状（凸部６の位置を含む）等に基づいて、第１の保持部１１Ａの挿入位置及びリフト量を決定する（Ｓ１０４）。その後、制御部１４は、当該決定された挿入位置及びリフト量に基づいて駆動部１３Ａ，１３Ｂを駆動させる（Ｓ１０５）。

上記基板搬送装置１によれば、３つのセンサ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにより基板３の位置及び形状が検出され、当該検出結果に基づいて第１の保持部１１Ａ及び駆動部１３Ａが制御される。これにより、基板３の撓みによる形状変化を考慮した制御が可能となり、物理的干渉による不具合（エラー検出による停止を含む）を確実に防止することが可能となる。

勿論、上記基板搬送装置１によれば、撓みのない基板３に対しても通常通りの搬送動作を実行することができる。従って、上記基板搬送装置１によれば、撓んでいる基板３と撓んでいない基板３とが混在する場合であっても搬送動作を高い精度で行うことができる。また、上記基板搬送装置１によれば、収納部のスロットという概念を用いることなく、個々の基板３の状態に合わせて適切な制御を実現することが可能となる。

尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能なものである。例えば、本実施の形態においては検出部１２が３つのセンサを用いる構成を示したが、本発明はこれに限られるものではない。４つ以上のセンサを用いることにより、基板３の撓みをより正確に検出・推定することが可能となる。センサの数は、実施に際してコスト、コンピュータの処理能力、精度の必要性等に応じて適宜設定すべき事項である。

１ 基板搬送装置
２ 収納部
３ 基板
４ 端部
５ スロット
６ 凸部
１１Ａ 第１の保持部
１１Ｂ 第２の保持部
１２ 検出部
１３Ａ 第１の駆動部
１３Ｂ 第２の駆動部
１４ 制御部
１５ 回転軸
２０ 本体部
２１Ａ，２１Ｂ 当接部
２２Ａ，２２Ｂ 吸引部
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ センサ
３１ 両端近傍部
３２ 中央部

Claims (7)

1. 基板の端側の下面部を支持することにより複数の前記基板を収納する収納手段から前記基板を取り出す基板搬送装置であって、
   前記基板の下部に挿入され、前記基板を持ち上げて保持する保持手段と、
   前記保持手段を変位させる駆動手段と、
   少なくとも３つのセンサを用いて前記基板の両端近傍部の位置及び中央部の位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記両端近傍部の位置及び前記中央部の位置に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と
   を備える基板搬送装置。
2. 前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて前記基板の撓み形状を推定し、当該推定結果に基づいて物理的干渉が生じないように前記駆動手段を制御する、
   請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記制御手段は、前記保持手段を前記基板の下部に挿入させる際に、前記中央部と前記保持手段との間に所定の間隔が確保されるように前記駆動手段を制御する、
   請求項１又は２に記載の基板搬送装置。
4. 前記保持手段は、前記基板を前記両端近傍部の２点で保持する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
5. 前記保持手段と前記検出手段とが同一の前記駆動手段により変位される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
6. 前記検出手段は、前記保持手段が前記基板の下部に挿入される前に、前記収納手段の所定の収納範囲を前記基板の積層方向に走査することにより、前記各基板の前記両端近傍部及び前記中央部の位置を検出する
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
7. 基板の端側の下面部を支持することにより複数の前記基板を収納する収納手段から前記基板を取り出す基板搬送方法であって、
   前記基板を保持する保持手段を前記基板の下部に挿入するステップと、
   前記保持手段により前記基板を持ち上げて保持するステップと、
   少なくとも３つのセンサを用いて前記基板の両端近傍部及び中央部を検出するステップと、
   前記検出された前記両端近傍部の位置及び前記中央部の位置に基づいて前記保持手段の動作を制御するステップと
   を備える基板搬送方法。

Images