JP2014127533A - 搬送装置、基板貼り合わせ装置および搬送装置駆動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】環境が変化した場合も振動を抑制できる搬送装置を提供する。
【解決手段】搬送装置であって、搬送物を搭載する搭載部と、搬送物を搬送すべく搭載部を変位させるアクチュエータと、搭載部の固有振動数を検出する検出部と、検出部に検出された固有振動数を含む帯域を減衰させた駆動信号をアクチュエータに入力するアクチュエータ駆動部とを備える。上記搬送装置において、アクチュエータ駆動部は、周波数が逐次変化する検知用駆動信号でアクチュエータを駆動し、検出部は、検知用駆動信号により生じた搭載部の共振を検出してもよい。
【選択図】図１２

Description

本発明は搬送装置、基板貼り合わせ装置および搬送装置駆動プログラムに関する。

搬送装置を制御する場合、搬送装置の制御部は、当該搬送装置の固有振動帯域を避けた駆動指令を発生すべく設定される（特許文献１参照）。
［特許文献１］特開２００８−２０２７１９号公報

しかしながら、例えば真空環境において搬送装置を駆動した場合に、予め測定した固有振動帯域を避けているにも関わらず、搬送装置が振動を生じる場合がある。

本発明の第一態様においては、搬送物を搭載する搭載部と、搬送物を搬送すべく搭載部を変位させるアクチュエータと、搭載部の固有振動数を検出する検出部と、検出部に検出された固有振動数を含む帯域を減衰させた駆動信号をアクチュエータに入力するアクチュエータ駆動部とを備える搬送装置が提供される。

本発明の第二態様においては、搬送物を搭載する搭載部と、搬送物を搬送すべく搭載部を変位させるアクチュエータと、搭載部の固有振動数を検出する検出部と、検出部が検出した固有振動数の値が予め定められた帯域の範囲外であった場合に、搭載部の固有振動数を変化させて帯域の範囲内に戻す固有振動数調節部とを備える搬送装置が提供される。

本発明の第三態様においては、上記搬送装置を備えた基板貼り合わせ装置が提供される。

本発明の第四態様においては、搬送物を搭載する搭載部の固有振動数を検出する検出ステップと、検出ステップで検出された固有振動数を含む帯域を減衰させた駆動信号を、搬送物を搬送すべく搭載部を変位させるアクチュエータに入力する駆動ステップとをアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部に実行させる搬送装置駆動プログラムが提供される。

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

基板貼り合わせ装置１０の模式的平面図である。 基板２１０の斜視図である。 基板ホルダ２２０の斜視図である。 基板２１０の状態遷移を示す断面図である。 基板２１０の状態遷移を示す断面図である。 基板２１０の状態遷移を示す断面図である。 基板２１０の状態遷移を示す断面図である。 搬送ロボット３３０の斜視図である。 搬送ロボット３３０の平面図である。 搬送ロボット３３０の制御系４００の模式的ブロック図である。 フィンガセンサ４４０の模式的平面図である。 固有振動数の検出手順を例示する流れ図である。 制御系４００のブロック線図である。 搬送ロボット３３１の模式的断面図である。 制御系４０１のブロック図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、基板貼り合わせ装置１０の模式的平面図である。一対の基板２１０を貼り合わせて積層基板２３０を製造する。貼り合わされる基板２１０としては、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等を例示できる。また、貼り合わされる基板２１０は、それ自体が貼り合わせにより製造された積層構造を有する基板であってもよい。

基板貼り合わせ装置１０は、大気環境部１００および真空環境部３００を備える。大気環境部１００は、環境チャンバ１１０の内部に収容された搬送ロボット１３０、１６０、１８０、プリアライナ１４０、アライナ１５０、分離部１７０およびホルダラック１９０を有する。環境チャンバ１１０の内部は、清浄な雰囲気の温度、湿度等が管理されている。

環境チャンバ１１０の外側には、制御部１１２および基板カセット１２０が配される。制御部１１２は、基板貼り合わせ装置１０全体の動作を制御すると共に、アライナ１５０等の個々の要素の動作も制御する。基板カセット１２０は、貼り合わされる基板２１０と、貼り合わせにより製造された積層基板２３０とを収容する。基板カセット１２０は、基板貼り合わせ装置１０から取り外して、基板２１０または積層基板２３０を運搬する場合の容器としても使用できる。

大気環境部１００において、プリアライナ１４０は、基板カセット１２０から取り出された基板２１０を、基板ホルダ２２０に保持させる。アライナ１５０は、互いに対向する固定ステージ１５１および移動ステージ１５２を有して、制御部１１２の制御下に重ね合わせ装置を形成する。固定ステージ１５１および移動ステージ１５２には、それぞれが基板ホルダ２２０に保持された一対の基板２１０が搭載される。ホルダラック１９０は、使用していない基板ホルダ２２０を収容する。

分離部１７０は、基板２１０を貼り合わせて製造された積層基板２３０を基板ホルダ２２０から分離する。積層基板２３０から分離された基板ホルダ２２０は、ホルダラック１９０に格納して待機させてもよいし、プリアライナ１４０に搬送して次の基板２１０を保持させてもよい。

搬送ロボット１３０、１６０、１８０のそれぞれは、フィンガ１３２、１６２、１８２と、フォールディングアーム１３４、１６４、１８４とを有する。フィンガ１３２、１６２、１８２は、基板２１０、基板ホルダ２２０および積層基板２３０のうちの少なくともひとつを保持する。フォールディングアーム１３４、１６４、１８４は、フィンガ１３２、１６２、１８２を支持して移動させる。

基板カセット１２０の直近に配され、プリアライナ１４０、アライナ１５０およびホルダラック１９０に包囲された搬送ロボット１３０は、プリアライナ１４０に、基板ホルダ２２０および基板２１０を順次搬入する。また、搬送ロボット１３０は、プリアライナ１４０において基板２１０を保持した基板ホルダ２２０をアライナ１５０に搬入する。更に、搬送ロボット１３０は、分離部１７０において基板ホルダ２２０から分離された積層基板２３０を基板カセット１２０に搬入する。

アライナ１５０に対して搬送ロボット１３０と反対側に配された搬送ロボット１６０は、アライナ１５０において基板２１０を保持した基板ホルダ２２０を重ね合わせることにより形成された積層体２０１を、真空環境部３００に搬送する。また、搬送ロボット１６０は、真空環境部３００において処理された積層体２０１を、再び大気環境部１００に搬出する。

アライナ１５０の図中側部に沿って配された搬送ロボット１８０は、搬送ロボット１６０により搬出された積層体２０１から分離部１７０において分離された基板ホルダ２２０および積層基板２３０を、基板カセット１２０側に向かって搬送する。

基板貼り合わせ装置１０における真空環境部３００は、ロードロック３１０、ロボットチャンバ３２０、加熱加圧部３４０および冷却室３６０を有する。ロードロック３１０は、大気環境部１００における環境チャンバ１１０の内部と、真空環境部３００のロボットチャンバ３２０の内部とを連通させる。

ロードロック３１０は、個別に開閉するアクセスドア３１２およびゲートバルブ３１４を有する。よって、アクセスドア３１２およびゲートバルブ３１４の両方を閉じた状態で給気または排気することにより、ロードロック３１０の内部を大気環境にすることも真空環境にすることもできる。

ロードロック３１０の内部が大気環境の場合、ゲートバルブ３１４を閉じたままアクセスドア３１２を開いて、ロードロック３１０と大気環境部１００と連通させる。これにより、搬送ロボット１６０は、大気環境部１００の環境を維持したまま、ロードロック３１０に積層体２０１を搬入または搬出できる。

また、ロードロック３１０の内部が真空環境の場合、アクセスドア３１２を閉じたままゲートバルブ３１４を開くことにより、ロードロック３１０を真空環境部３００に連通させる。これにより、真空環境部３００の環境を維持したまま、搬送ロボット３３０を用いて真空環境部３００側からロードロック３１０に積層体２０１を搬入または搬出できる。

即ち、ロボットチャンバ３２０には、搬送ロボット３３０が配される。搬送ロボット３３０は、積層体２０１を保持するフィンガ３３２、３５２と、フィンガ３３２、３５２を支持すると共に移動させるフォールディングアーム３３４、３５４とをそれぞれ一対有する。

複数の加熱加圧部３４０と単一の冷却室３６０は、それぞれが断熱容器３４９、３６９を有して、個別にロボットチャンバ３２０に連通する。加熱加圧部３４０および冷却室３６０の各々とロボットチャンバ３２０との間は、個別に開閉できるゲートバルブ３４２、３６２により気密に遮断できる。これにより、加熱加圧部３４０および冷却室３６０は、個別の温度環境を独立して維持できる。

加熱加圧部３４０は、加熱部と加圧部とを有し、搬入された積層体２０１を加熱すると共に加圧する。これにより、積層体２０１において重ね合わされていた基板２１０は、互いに貼り合わされて単一の積層基板２３０となる。なお、加熱加圧部３４０は、加熱加圧後の積層体２０１をある程度冷却する機能を有してもよい。これにより、加熱加圧部３４０から搬出される積層体２０１と、加熱加圧部３４０に搬入される積層体２０１とのそれぞれ生じる温度変化を抑制できる。

冷却室３６０は、加熱加圧部３４０から搬出された積層体２０１の温度を、大気環境部１００の環境温度と略等しい温度まで冷却する。これにより、大気環境部１００の熱負荷の増加を防止すると共に、真空環境部３００から大気環境部１００に搬入された積層体２０１の温度変化を抑制できる。

真空環境部３００においては、搬送ロボット３３０の一方のフィンガ３３２、３５２が加熱加圧部３４０のひとつから積層体２０１を搬出した場合に、搬送ロボット３３０の他方のフィンガ３３２、３５２が、他の積層体２０１を当該加熱加圧部３４０に即座に搬入できる。これにより、加熱加圧部３４０の待機時間を短縮して、基板貼り合わせ装置１０のスループットを向上させることができる。

図２は、基板貼り合わせ装置１０において貼り合わせる一対の基板２１０の概念的な斜視図である。基板２１０の各々は、ノッチ２１４により一部が欠けた円板型の形状を有する。基板２１０の各々は、複数の素子領域２１６および複数のアライメントマーク２１８を有する。

ノッチ２１４は、基板２１０の結晶配向性等を示す指標として設けられる。よって、プリアライナ１４０においては、ノッチ２１４の位置を検出することにより、基板２１０に形成された素子領域２１６の方向を検知する。

素子領域２１６は、基板２１０の表面に周期的に配される。素子領域２１６の各々には、フォトリソグラフィ技術等により形成された半導体装置が実装される。また、素子領域２１６の各々には、基板２１０を他の基板２１０に貼り合わせる場合に接続端子となるパッド、バンプ等も含まれる。

基板２１０において、複数の素子領域２１６相互の間には、素子、回路等の機能的要素が配されていないブランク領域がある。ブランク領域には、基板２１０を素子領域２１６毎に切り分ける場合に切断するスクライブライン２１２が配される。

更に、スクライブライン２１２上には、貼り合わせる基板２１０を位置合わせする場合の指標となるアライメントマーク２１８が配される。スクライブライン２１２は、基板２１０を切断してダイにする過程で鋸代となって消滅するので、アライメントマーク２１８を設けることにより、基板２１０の実効的な面積が圧迫されることはない。

なお、図中では素子領域２１６およびアライメントマーク２１８を大きく描いているが、例えば直径３００ｍｍの基板２１０に形成される素子領域２１６の数は数百以上にも及ぶ場合がある。また、素子領域２１６に形成された配線パターン等をアライメントマーク２１８として利用する場合もある。

図３は、基板貼り合わせ装置１０の内部で一対の基板２１０を貼り合わせる場合に用いられる一組の基板ホルダ２２０の斜視図である。アライナ１５０は、基板処理装置の一例である。

基板ホルダ２２０は、アルミナセラミックス等の硬質材料で形成される。基板ホルダ２２０の各々は、保持する基板２１０に接する円形の保持面２２７、２２８と、保持面２２７、２２８の径方向外側に延在する縁部２２１、２２２と有する。

基板ホルダ２２０の各々において、保持面２２７、２２８には、基板２１０を吸着する静電チャック２２５、２２６が埋設される。これにより、基板ホルダ２２０は、それぞれ基板２１０を吸着して保持する。

また、一組の基板ホルダ２２０において、一方は縁部２２１に配された磁石片２２３を有し、他方は縁部２２２に配された磁性体片２２４を有する。これにより、一組の基板ホルダ２２０は、間に基板２１０を挟んで、相互に結合された状態を自律的に維持できる。

図４、図５、図６および図７は、基板貼り合わせ装置１０における基板２１０の積層基板２３０への変遷を、段階を追って示す図である。これらの図面を参照しつつ、基板貼り合わせ装置１０の動作を説明する。

図４に示すように、貼り合わせる基板２１０の各々は、プリアライナ１４０において、１枚ずつ基板ホルダ２２０に搭載される。この段階では、基板２１０は、静電チャック２２５、２２６の静電力により基板ホルダ２２０に保持される。

プリアライナ１４０において基板２１０を保持した基板ホルダ２２０は、搬送ロボット１３０によりアライナ１５０に搬入される。アライナ１５０においては、固定ステージ１５１に保持された基板ホルダ２２０と、移動ステージに保持された基板ホルダ２２０とが、図５に示すように互いに対向する。これにより、貼り合わされる一対の基板２１０も互いに対向する。

引き続きアライナ１５０においては、一対の基板２１０が、位置合わせされた上で重ね合わされる。これにより、図６に示すように、一対の基板２１０および一対の基板ホルダ２２０により積層体２０１が形成される。

積層体２０１において、一対の基板ホルダ２２０は、互いに吸着する磁石片２２３および磁性体片２２４により結合され、重ね合わされた一対の基板２１０の相対位置を維持する。ただし、アライナ１５０から搬出された段階の積層体２０１において、一対の基板２１０は重ね合わされているに過ぎず、貼り合わされてはいない。

このような積層体２０１は、加熱加圧部３４０において加熱加圧される。これにより、積層体２０１に含まれる一対の基板２１０は相互に貼り合わされて積層基板２３０を形成する。積層基板２３０となった基板２１０は、図７に示すように、分離部１７０において基板ホルダ２２０から分離され、基板カセット１２０に収納される。

なお、上記の例では、磁石片２２３を有する基板ホルダ２２０を上側に、磁性体片２２４を有する基板ホルダ２２０を下側に描いている。しかしながら、基板ホルダ２２０の配置はこれに限られない。また、一対の基板ホルダ２２０を結合する部材は、磁石片２２３および磁性体片２２４の組み合わせに限られるわけではなく、一対の基板ホルダ２２０を弾性的に挟んで保持するクリップ等を用いることもできる。

更に、上記の基板貼り合わせ装置１０においては、アライナ１５０において重ね合わせた基板２１０を加熱加圧部３４０において貼り合わせることにより積層基板２３０とした。しかしながら、例えば、基板２１０を高度に研磨しておくことにより、加熱加圧なしにアライナ１５０における重ね合わせで積層基板２３０とすることもできる。また、接着剤を用いて基板２１０を貼り合わせて積層基板２３０を形成することもできる。

図８は、基板貼り合わせ装置１０に設けられた搬送ロボット３３０を単体で示す斜視図である。搬送ロボット３３０は、一対のフィンガ３３２、３５２と、これらフィンガ３３２、３５２を個別に支持する一対のフォールディングアーム３３４、３５４とを有する。フィンガ３３２、３５２は、フォールディングアーム３３４、３５４の一端に結合され、フォールディングアーム３３４、３５４に対して回動する。

フォールディングアーム３３４、３５４は、全長の中程に屈曲する関節を有し、これにより全体として伸縮する。フォールディングアーム３３４、３５４の他端は、モータユニット３３６に結合される。

モータユニット３３６は、ステッピングモータ等のアクチュエータを備える。モータユニット３３６は、端子盤３３８を通じて、モータを駆動する駆動電力を供給され、フィンガ３３２、３５２およびフォールディングアーム３３４、３５４を、昇降、屈曲または回動させる。

このように、搬送ロボット３３０においては、フィンガ３３２、３５２およびフォールディングアーム３３４、３５４が、モータユニット３３６に対して相対的に移動または回転する可動部３５０をなす。これにより。搬送ロボット３３０は、フィンガ３３２、３５２に積層体２０１を搭載して、移動させることができる。

図９は、搬送ロボット３３０の平面図である。搬送ロボット３３０全体としては、一対のフォールディングアーム３３４、３５４を交互に屈曲させることができる。よって、フィンガ３３２、３５２の一方に積層体２０１を搭載して待機させながら、フィンガ３３２、３５２の他方で、他の積層体２０１を加熱加圧部３４０に搬入または搬出できる。これにより、真空環境部３００における加熱加圧部３４０の待機時間を短縮して、基板貼り合わせ装置１０のスループットを向上させることができる。

なお、可動部３５０は、複数存在する回動の支点の各々について機械的な固有振動数を有する。よって、搬送ロボット３３０が固有振動数と共振を生じる周期で変化する駆動電力を供給された場合に、可動部３５０が共振を生じる。

可動部３５０に共振が生じると、搬送物である積層体２０１の位置決め精度に影響する。また、搬送物が、接合前の基板２１０を含む積層体２０１である場合は、基板２１０相互の位置決め精度に影響を与える可能性がある。このため、搬送ロボット３３０に共振が生じた場合は、基板貼り合わせ装置１０の精度またはスループットが低下する場合がある。よって、搬送ロボット３３０を駆動する場合は、搬送ロボット３３０の固有振動数と共振する周期で駆動電力を変化させないことが推奨される。

図１０は、搬送ロボット３３０を制御する制御系４００の模式的ブロック図である。なお、制御系４００は、基板貼り合わせ装置１０の制御部１１２に実装してもよいし、搬送ロボット３３０に設けてもよい。更に、制御部１１２の一部と搬送ロボット３３０の一部とが協働して制御系４００を形成してもよく、更に、基板貼り合わせ装置１０の他の要素も加えてもよい。

制御系４００は、駆動部４１０、固有振動数検出部４２０および帯域設定部４３０を含む。また、制御系４００は、搬送ロボット３３０内に設けられたエンコーダ３３９、搬送ロボット３３０外に配されたフィンガセンサ４４０等を含んでもよい。これら制御系４００の要素の少なくとも一部は、ソフトウェアにより制御部１１２等に実装してもよい。また、制御系４００の要素の少なくとも一部は、ハードウェアとして実装することもできる。

駆動部４１０は、モータユニット３３６に供給する駆動電力を発生して搬送ロボット３３０を動作させる。また、駆動部４１０は、エンコーダ３３９の出力を参照して搬送ロボット３３０の動作をフィードバック制御する。エンコーダ３３９は、搬送ロボット３３０に設けられ、搬送ロボット３３０の可動部３５０における各部の動作量を検出する。よって、エンコーダ３３９の出力を参照することにより、駆動部４１０は、搬送ロボット３３０の動作を把握して、積層体２０１を搭載した搬送ロボット３３０を目標位置まで精度よく搬送させることができる。

駆動部４１０は、基板貼り合わせ装置１０の制御部１１２に実行させるプログラムとして実装してもよい。また、駆動部４１０は、ハードウェアとして制御部１１２または搬送ロボット３３０に実装してもよい。

固有振動数検出部４２０は、検出用駆動部４２２、振動検出部４２４を含み、搬送ロボット３３０の固有振動数を検出する場合に動作する。検出用駆動部４２２は、周期的に変動する検出用駆動電力を発生して搬送ロボット３３０に供給する。また、検出用駆動部４２２は、検出用駆動電力の周期を逐次変化させることができる。これにより、検出用駆動部４２２は、逐次変化する周期で周期的な動作を搬送ロボット３３０に実行させることができる。

検出用駆動部４２２は、基板貼り合わせ装置１０の制御部１１２にプログラムとして実装してもよい。また、検出用駆動部４２２は、専用の回路を、固有振動数検出部４２０または搬送ロボット３３０にハードウェアとして実装してもよい。

帯域設定部４３０は、例えば、駆動部４１０の出力にノッチフィルタを設定することにより、固有振動数検出部４２０が検出した搬送ロボット３３０の固有振動数を含む帯域において、駆動部４１０が出力する駆動電力を減衰する。また、駆動部４１０にカットオフ周波数可変のノッチフィルタが既に実装されている場合は、そのノッチフィルタのカットオフ周波数を変更して、検出された搬送ロボット３３０の固有振動数を含む帯域を減衰させる設定をする。これにより、搬送ロボット３３０が共振を生じる周期で駆動されることが抑止または抑制される。

このように、搬送ロボット３３０の固有振動数を含む狭い帯域のノッチフィルタを設定することにより、搬送ロボット３３０の動作速度を低下させることなく、共振の発生を効果的に防止できる。なお、帯域設定部４３０は、搬送ロボット３３０の駆動電力を減衰させる帯域の設定に加えて、当該帯域における減衰量も併せて設定してもよい。これにより、駆動電力の一部を減衰させることによる搬送ロボット３３０の動作速度低下を抑制できる。

振動検出部４２４は、検出用駆動電力により駆動された搬送ロボット３３０が共振を生じた場合に振幅が増加した振動を検出する。即ち、搬送ロボット３３０に供給された検出用駆動信号の周期が搬送ロボット３３０の固有振動数と共振を生じた場合、可動部３５０の機械的な振動振幅が増加する。よって、フィンガ３３２、３５２およびフォールディングアーム３３４、３５４の変位を検出することにより、搬送ロボット３３０における共振の発生を検知できる。固有振動数検出部４２０は、共振を検知した時点で搬送ロボット３３０に供給していた検出用駆動電力の周期に基づいて搬送ロボット３３０の固有振動数を検出できる。

なお、共振により増加したフィンガ３３２、３５２およびフォールディングアーム３３４、３５４の変位は、例えば、搬送ロボット３３０に設けられたエンコーダ３３９の出力が予め定めた閾値を超えたことにより検知できる。また、搬送ロボット３３０のフィンガ３３２、３５２またはフォールディングアーム３３４、３５４の存在を検出するフィンガセンサ４４０を、基板貼り合わせ装置１０の内部であって搬送ロボット３３０の外部に設けて、フィンガセンサ４４０を用いて搬送ロボット３３０の共振を検出してもよい。

図１１は、フィンガセンサ４４０の模式的な構造を示す平面図である。フィンガセンサ４４０は、複数のフォトインタラプタ４４１、４４２、４４３を有する。一対のフォトインタラプタ４４１、４４２は、予め定めた検出位置にフィンガ３３２がある場合に、フィンガ３３２の先端と重なる位置に配される。また、ひとつのフォトインタラプタ４４３は、フィンガ３３２の先端が他のフォトインタラプタ４４１、４４２と重なる位置にある場合に、フィンガ３３２の内側の一部に隣接する位置に配される。

これにより、フォトインタラプタ４４１、４４２がフィンガ３３２に遮断され、且つ、フォトインタラプタ４４３が遮断されていない場合に、フィンガ３３２が予め定めた位置に正確に位置していることが判る。また、フォトインタラプタ４４１、４４２の検出光が漏れた場合、または、フォトインタラプタ４４３の検出光が遮断された場合は、フィンガ３３２が、フォトインタラプタ４４１、４４２、４４３の検出範囲よりも大きく変位したことが判る。

よって、搬送ロボット３３０を駆動した場合に、共振が生じて搬送ロボット３３０の振動振幅が大きくなると、フィンガセンサ４４０により検出できる。なお、同様の仕組みを、フォールディングアーム３３４、３５４に対しても設け得ることはもちろんである。

また、フィンガセンサ４４０は、搬送ロボット３３０の固有振動数を検出する場合に使用する目的で専用に設けてもよい。また、積層体２０１の搬入または搬出を検出する目的で加熱加圧部３４０等に設けられていたものを固有振動数検出部４２０が兼用してもよい。

図１２は、制御系４００の固有振動数検出処理に係る動作手順を示す流れ図である。制御系４００の処理が開始されると、制御部１１２は、搬送ロボット３３０が加熱加圧により基板２１０が接合される前の積層体２０１を搬送していないかどうかを調べる（ステップＳ１０１）。

搬送ロボット３３０が、加熱加圧部３４０により接合をする前の積層体２０１を搬送している場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、制御部１１２は、固有振動数検出部４２０による固有振動数の検出動作を待機させる。これにより、検出用駆動電力により駆動された搬送ロボット３３０の振動で、積層体２０１における基板２１０が位置ずれを生じることが防止される。

ステップＳ１０１において、搬送ロボット３３０が接合前の積層体２０１を搬送していないことが判った場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、制御部１１２は、固有振動数検出部４２０の検出用駆動部４２２から、搬送ロボット３３０に検出用駆動電力を供給させる（ステップＳ１０２）。これにより、搬送ロボット３３０は、固有振動数を検出するための周期的な動作を実行する。なお、上記ステップＳ１０１：ＮＯには、搬送ロボット３３０が積層体２０１を搭載していない場合と、加熱加圧による接合済みの積層体２０１を搭載している場合の両方が含まれる。

次に、制御部１１２は、検出用駆動部４２２による搬送ロボット３３０の駆動を継続しつつ、固有振動数検出部４２０の振動検出部４２４を通じて搬送ロボット３３０が共振しているか否かを調べる（ステップＳ１０３）。振動検出部４２４が搬送ロボット３３０の共振による振動を検出した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、制御部１１２は、固有振動数検出部４２０に、振動が検出された時点で搬送ロボット３３０に供給されていた検出用駆動電力の駆動周波数を、搬送ロボット３３０の固有振動数として記録させる（ステップＳ１０４）。

更に、制御部１１２は、記録された搬送ロボット３３０の固有振動数を参照して、駆動部４１０から搬送ロボット３３０に供給される駆動電力において、当該固有振動数を含む帯域が減衰されるように、帯域設定部４３０に駆動部４１０を設定させる（ステップＳ１０５）。これにより、駆動部４１０からは、搬送ロボット３３０の固有振動数を含む帯域が減衰された駆動電力が搬送ロボット３３０に供給される状態になる。

なお、制御部１１２は、ステップＳ１０５におけるフィルタの設定後に、再び同じ周波数の検出用電力を搬送ロボット３３０に供給して、共振の抑制を確認してもよい。この場合、搬送ロボット３３０を共振させる周波数帯域が減衰されるので、搬送ロボット３３０における共振は検出されない（ステップＳ１０３：ＮＯ）。

当初のステップＳ１０３において搬送ロボット３３０から共振による振動が検出されなかった場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、制御部１１２は、固有振動数の検出が、制御部１１２の制御帯域の範囲内で全て完了しているか否かを調べる（ステップＳ１０６）。ここで、まだ共振の有無を調べていない帯域が残っている場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）制御部１１２は、検出用駆動電力の駆動周波数を変更して、再び、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３を繰り返す。なお、搬送ロボット３３０は固有振動数を有し得る複数の要素を含むので、ひとつの固有振動数が既に検出されている場合であっても、他の駆動周波数についても共振が生じるか否かを調べることが好ましい。

一方、ステップＳ１０６において、制御部１１２の全制御帯域について共振の有無が確認されていたことが判った場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御部１１２は、搬送ロボット３３０の他の状態について、固有振動数を検出していない場合があるか否かを調べる（ステップＳ１０８）。即ち、搬送ロボット３３０の固有振動数は、環境、付加、経時劣化等により変化する。

より具体的には、例えば、フォールディングアーム３３４が伸びている場合と屈曲している場合とでは、搬送ロボット３３０の固有振動数は異なる。また、フィンガ３３２に積層体２０１が搭載されている場合と搭載されていない場合でも、搬送ロボット３３０の固有振動数は異なる。更に、搬送ロボット３３０が動作している環境の真空度、温度等の環境条件の変化に応じて搬送ロボット３３０の固有振動数も変化する。固有振動数を検出すべき条件は、固有振動数検出部４２０に予め設定してもよい。

搬送ロボット３３０について固有振動数を検出していない条件がまだ残っている場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、制御部１１２は、搬送ロボット３３０の条件を変更した上で（ステップＳ１０９）、再びステップＳ１０２からの一連の処理を実行する。これにより、搬送ロボット３３０の動作条件が異なる場合についても固有振動数を検出して、帯域設定部４３０に駆動部４１０を設定させる（ステップＳ１０５）。こうして、駆動部４１０には、搬送ロボット３３０の共振を防止する駆動条件が順次蓄積される。

予め指示された複数の異なる動作条件について固有振動数を検出し終わった場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、固有振動数検出部４２０は動作を終了する。このような固有振動数検出動作は、基板貼り合わせ装置１０において搬送ロボット３３０が待機している期間に実行してもよい。これにより、基板貼り合わせ装置１０のスループットを低下させることなく、固有振動数検出部４２０は固有振動数検出動作を実行できる。

また、搬送ロボット３３０が、既に加熱加圧により基板２１０が接合された積層体２０１を搭載している場合に、固有振動数検出部４２０が固有振動数検出動作を実行してもよい。これにより、搬送ロボット３３０が積層体２０１を搭載した状態の固有振動数を検出できる。

更に、固有振動数検出部４２０は、基板貼り合わせ装置１０の初期化動作の一環として固有振動数検出動作を実行してもよい。これにより、搬送ロボット３３０の稼働時間の増加と共に変化する固有振動数に対しても対応することができる。また更に、基板貼り合わせの動作条件が変化した場合、動作環境が変化した場合に、固有振動数検出部４２０は、固有振動数検出動作をその都度実行してもよい。これにより、搬送ロボット３３０の固有振動数の変化に未然に対応して共振を防止できる。

上記のような一連の制御は、制御部１１２に実行させるプログラムとして、制御部に実装することもできる。この場合、例えば基板貼り合わせ装置１０に設けられた既存のセンサ類を利用して、固有振動数検出部４２０を形成することができる。

図１３は、駆動部４１０による搬送ロボット３３０の制御を示すブロック線図である。制御系４００は、搬送ロボット３３０（Ｒ）を制御対象とし、搬送ロボット３３０においてフィンガ３３２、フォールディングアーム３３４等を動作させるモータユニット３３６に搭載されたモータ（Ｍ）の駆動電力を制御要素とする。搬送ロボット３３０は、フィンガ３３２、フォールディングアーム３３４等の移動量または回転量を検出するエンコーダの出力をフィードバック要素として、制御部１１２によりフィードバック制御される。

制御部１１２は、制御器（Ｃ）、増幅器（Ａ）およびノッチフィルタ（Ｆ）を有する。制御器（Ｃ）は、指令としての目標位置と、フィードバック要素としてのエンコーダ出力を受けて、モータ（Ｍ）の駆動信号を出力する。増幅器（Ａ）は、駆動信号を増幅して駆動電力Ｉ_１を出力する。更に、増幅器（Ａ）から出力された駆動電力Ｉ_１は、ノッチフィルタ（Ｆ）において一部の帯域を減衰された駆動電力Ｉ_２となって、搬送ロボット３３０に供給される。

このように、搬送ロボット３３０は、目標位置に向かってフィードバック制御される。このため、目標位置を入力される毎に加速と減速とを繰り返すべく駆動電力が変動するので、駆動電力の変動周期が、搬送ロボット３３０と共振を生じる周波数成分を含む場合がある。

搬送ロボット３３０の可動部３５０は、もとより固有振動数を有しているので、設計の段階から当該固有振動数を避けて駆動する構造を有する。しかしながら、基板貼り合わせ装置１０における真空環境部３００のように、搬送ロボット３３０が可動する環境が変化した場合に、例えば、当初は１００Ｈｚ程度であった固有振動数が１０Ｈｚ以上まで変化する場合がある。

しかしながら、制御系４００におけるノッチフィルタ（Ｆ）は、固有振動数検出部４２０が検出して帯域設定部４３０が設定した帯域を減衰させる。よって、外的な要因により搬送ロボット３３０の固有振動数が変化した場合であっても、搬送ロボット３３０の共振を効果的に抑制できる。

図１４は、搬送ロボット３３１の模式的断面図である。搬送ロボット３３１は、フィンガ３３２を形成する部材に、ウエイト３３５および送りねじ３３７を含む固有振動数調節部３３３を有する。なお、固有振動数調節部３３３を有する点を除くと、搬送ロボット３３１は、搬送ロボット３３０と同じ構造を有するので、重複する説明は省く。

搬送ロボット３３１において、ウエイト３３５は、フィンガ３３２の上に摺動自在に配される。また、ウエイト３３５は、送りねじ３３７と螺合し、送りねじ３３７が回転した場合は、送りねじ３３７の長手方向に移動する。これにより、フィンガ３３２の重心が移動して実効的な長さが変化するので、フィンガ３３２を含む系の固有振動数が変化する。なお、送りねじ３３７は、例えば、制御部１１２から供給される駆動電力で動作するステッピングモータにより駆動される。

図１５は、搬送ロボット３３１を制御する制御系４０１の模式的ブロック図である。制御系４０１は、制御部１１２が、帯域設定部４３０に換えて振動数設定部４５０を備える点において、制御系４００と相違する。その余の点で制御系４０１は制御系４００と同じ構造を有する。

制御系４０１に設けられた振動数設定部４５０は、固有振動数検出部４２０により検出された搬送ロボット３３０の固有振動数が駆動部４１０のノッチフィルタに設定された減衰帯域からはずれた場合に、図１４に示した固有振動数調節部３３３を動作させて、搬送ロボット３３０の固有振動数を再び減衰帯域に移動させる。これにより、駆動部４１０のフィルタＦの設定を変更することなく、搬送ロボット３３０の共振による振動を防止できる。

なお、図１４には、固有振動数調節部３３３をフィンガ３３２に設けた場合を例示した。しかしながら、搬送ロボット３３０の他の要素、例えばフォールディングアーム３３４にも個別に固有振動数調節部３３３を設けてもよい。また、固有振動数調節部３３３の構造は、ウエイト３３５と送りねじ３３７の組み合わせに限られるわけではなく、更に、アクチュエータとしても、圧電モータ等の他の種類のアクチュエータを用いてもよい。

更に、固有振動数調節部３３３は、ウエイト３３５を移動させることにより実効的な長さを変化させる構造以外の構造でも形成できる。例えば、搬送ロボット３３０の可動部３５０と共に変形する弾性体または粘性体を用いて固有振動数調節部３３３を形成することもできる。

また更に、固有振動数検出部４２０は、検出して蓄積した搬送ロボット３３０の固有振動数に基づいて、搬送ロボット３３０の固有振動数の変化を予測してもよい。予測された固有振動数は、例えば、次に固有振動数を検出する場合に、検出用駆動電力の周波数を予測値近傍から変更させることにより検出動作を高速化できる。また、十分な検出値が蓄積されて予測精度が高い場合、制御部１１２は、駆動部４１０の駆動電力において予測値を含む帯域を減衰させる制御を実行してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 基板貼り合わせ装置、１００ 大気環境部、１１０ 環境チャンバ、１１２ 制御部、１２０ 基板カセット、１３０、１６０、１８０、３３０、３３１ 搬送ロボット、１３２、１６２、１８２、３３２、３５２ フィンガ、１３４、１６４、１８４、３３４、３５４ フォールディングアーム、１４０ プリアライナ、１５０ アライナ、１５１ 固定ステージ、１５２ 移動ステージ、１７０ 分離部、１９０ ホルダラック、２０１ 積層体、２１０ 基板、２１２ スクライブライン、２１４ ノッチ、２１６ 素子領域、２１８ アライメントマーク、２２０ 基板ホルダ、２２１、２２２ 縁部、２２３ 磁石片、２２４ 磁性体片、２２５、２２６ 静電チャック、２２７、２２８ 保持面、２３０ 積層基板、３００ 真空環境部、３１０ ロードロック、３１２ アクセスドア、３１４、３４２、３６２ ゲートバルブ、３２０ ロボットチャンバ、３３３ 固有振動数調節部、３３５ ウエイト、３３６ モータユニット、３３７ 送りねじ、３３８ 端子盤、３３９ エンコーダ、３４０ 加熱加圧部、３４９、３６９ 断熱容器、３５０ 可動部、３６０ 冷却室、４００、４０１ 制御系、４１０ 駆動部、４２０ 固有振動数検出部、４２２ 検出用駆動部、４２４ 振動検出部、４３０ 帯域設定部、４４０ フィンガセンサ、４４１、４４２、４４３ フォトインタラプタ、４５０ 振動数設定部

Claims (16)

1. 搬送物を搭載する搭載部と、
   前記搬送物を搬送すべく前記搭載部を変位させるアクチュエータと、
   前記搭載部の固有振動数を検出する検出部と、
   前記検出部に検出された前記固有振動数を含む帯域を減衰させた駆動信号を前記アクチュエータに入力するアクチュエータ駆動部と
   を備える搬送装置。
2. 前記アクチュエータ駆動部は、周波数が逐次変化する検知用駆動信号で前記アクチュエータを駆動し、前記検出部は、前記検知用駆動信号により生じた前記搭載部の共振を検出する請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記検出部は、前記搭載部の変位量を計測してフィードバック制御する場合に用いるエンコーダを含み、前記エンコーダの出力に基づいて前記搭載部の振動を検出する請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記検出部は、前記搭載部により遮られた光量を検出する光センサを含む請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
5. 前記搭載部は、真空環境において前記搬送物を搬送する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の搬送装置。
6. 前記アクチュエータ駆動部は、前記固有振動数を含む前記帯域の減衰量を変化させる請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の搬送装置。
7. 前記アクチュエータ駆動部は、前記駆動信号において減衰させる帯域の周波数を変化させる請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の搬送装置。
8. 前記検出部が検出した前記搭載部の前記固有振動数の値を記録する記録部を更に備え、
   前記アクチュエータ駆動部は、前記記録部に記録された前記固有振動数の変化の履歴に基づいて前記駆動信号の一部の帯域を減衰させる請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の搬送装置。
9. 前記アクチュエータ駆動部は、前記履歴に基づいて減衰させる帯域が予め定められた範囲を超えた場合に、その旨を外部に向かって通知する請求項８に記載の搬送装置。
10. 前記検出部は、前記搭載部が前記搬送物を搭載している状態と、前記搭載部が前記搬送物を搭載していない状態とについてそれぞれ固有振動数を検出し、
    前記アクチュエータ駆動部は、前記検出部が検出した前記固有振動数の各々を含む複数の帯域を減衰させた駆動信号を前記アクチュエータに入力する
    請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の搬送装置。
11. 前記搭載部はフォールディングアームを備え、
    前記検出部は、前記フォールディングアームが伸びた状態と屈曲した状態とについてそれぞれ固有振動数を検出し、
    前記アクチュエータ駆動部は、前記検出部が検出した前記固有振動数の各々を含む複数の帯域を減衰させた駆動信号を前記アクチュエータに入力する
    請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の搬送装置。
12. 搬送物を搭載する搭載部と、
    前記搬送物を搬送すべく前記搭載部を変位させるアクチュエータと、
    前記搭載部の固有振動数を検出する検出部と、
    前記検出部が検出した固有振動数の値が予め定められた帯域の範囲外であった場合に、前記搭載部の固有振動数を変化させて前記帯域の範囲内に戻す固有振動数調節部と
    を備える搬送装置。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の搬送装置を備えた基板貼り合わせ装置。
14. 前記検出部は、前記搭載部の待機期間に前記搭載部の前記固有振動数を検出する請求項１３に記載の基板貼り合わせ装置。
15. 前記検出部は、初期化動作の一部として前記搭載部の前記固有振動数を検出する請求項１３または請求項１４に記載の基板貼り合わせ装置。
16. 搬送物を搭載する搭載部の固有振動数を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップで検出された前記固有振動数を含む帯域を減衰させた駆動信号を、前記搬送物を搬送すべく前記搭載部を変位させるアクチュエータに入力する駆動ステップと
    を前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部に実行させる搬送装置駆動プログラム。

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