JP2024054919A - 基板搬送ユニットおよび基板搬送制御方法 - Google Patents

基板搬送ユニットおよび基板搬送制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板を搬送する基板搬送装置の経年劣化や環境温度の変動が生じても搬送精度を高く維持できる基板搬送ユニットおよび基板搬送制御方法を提供する。【解決手段】基板を目標搬送位置に搬送するための基板搬送ユニットは、軸により２つのアームが接続された部分を有する搬送機構と、搬送機構を駆動する駆動機構と、搬送機構が駆動される際に軸の軸角度を検出する軸角度検出部と、搬送されている基板を連続的に撮影する撮影手段と、画像処理を行う画像処理部と、軸角度に基づいて駆動機構のフィードバック制御を行うとともに、画像情報に基づいて制御動作の補正を行う搬送制御部とを有する。搬送制御部は、フィードバック制御を周期的に行い、それと同時並行的にリアルタイムで、かつ１回のフィードバック制御に対し少なくとも１回の撮影・画像処理を行わせ、画像情報に基づいて、１回のフィードバック制御ごとに制御動作の補正を行う。【選択図】図２

Description

本開示は、基板搬送ユニットおよび基板搬送制御方法に関する。
複数の基板に対して連続的に処理を行う処理システムにおいては、基板の搬送には、基板を保持し、保持した基板を所定のモジュールへ搬送する搬送装置が用いられる。特許文献１には、搬送装置として多関節アーム等の回転軸を有するものを用いる場合、回転モータのエンコーダにより回転角度を検出し、それに基づいて例えばＰＩＤ制御により所望の位置に基板が搬送されるように、基板搬送の制御を行う技術が記載されている。
また、特許文献２には、基板搬送装置に関して、以下の位置補正方法が記載されている。すなわち、この技術では、基板を載置するハンドをティーチングデータに従って移動させて、基板を基板保持部よりも上方の規定位置に移動させる。そして、その規定位置で停止するハンドに載置された基板をカメラによって撮像して画像データを取得して基板の中心位置を検出し、基板の中心位置が基板保持部の中心軸に近づくように規定位置を補正してティーチングデータを補正する。
特開２０２０－４９５６８号公報 特開２０２１－４８２７０号公報
本開示は、基板を搬送する基板搬送装置の経年劣化や環境温度の変動が生じても搬送精度を高く維持できる基板搬送ユニットおよび基板搬送制御方法を提供する。
本開示の一態様に係る基板搬送ユニットは、基板を目標搬送位置に搬送するための基板搬送ユニットであって、軸により２つのアームが接続された部分を有し、基板を保持して搬送する搬送機構と、前記搬送機構を駆動する駆動機構と、前記駆動機構により前記搬送機構が駆動される際に、前記軸の軸角度を検出する軸角度検出部と、前記搬送機構により搬送されている基板を連続的に撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影された画像の画像処理を行う画像処理部と、前記搬送機構により前記基板を搬送する際に、前記軸角度検出部により検出された前記軸角度が計算により求められた目標値になるように前記駆動機構のフィードバック制御を行うとともに、前記撮影手段で撮影され前記画像処理部で画像処理されて得られた画像情報に基づいて、前記フィードバック制御の制御動作の補正を行う搬送制御部と、を有し、前記搬送制御部は、前記フィードバック制御を周期的に行い、前記撮影手段および前記画像処理部に、前記フィードバック制御と同時並行的にリアルタイムで、かつ１回の前記フィードバック制御に対し少なくとも１回の撮影および画像処理を行わせ、前記画像情報に基づいて、１回の前記フィードバック制御ごとに前記制御動作の補正を行う。
本開示によれば、基板を搬送する基板搬送装置の経年劣化や環境温度の変動が生じても搬送精度を高く維持できる基板搬送ユニットおよび基板搬送制御方法が提供される。
一実施形態に係る基板搬送ユニットを備えたマルチチャンバタイプの基板処理システムを概略的に示す水平断面図である。 一実施形態に係る基板搬送ユニットを示す概略構成図である。 一実施形態に係る基板搬送ユニットを示す側面図である。 基板搬送ユニットにより基板を搬送する際の基板搬送制御方法を示すフローチャートである。 搬送機構による基板の搬送状態を示す平面図である。 保持アーム上の基板の現実の中心位置が、計算で求めた中心位置からずれた位置となることを説明するための図である。 軸角度が計算により求められた目標値になるようにフィードバック制御する場合の基板の中心位置の現実の制御軌跡と、目標制御軌跡とを示す図である。
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
＜基板処理システム＞
図１は、一実施形態に係る基板搬送ユニットを備えたマルチチャンバタイプの基板処理システムを概略的に示す水平断面図である。
基板処理システム１００は、基板に対して成膜処理等の所定の真空処理を行うものである。
図１に示すように、基板処理システム１００は、真空搬送モジュール５と、処理モジュール１、２、３、４と、真空搬送装置１２と、大気搬送モジュール８と、２つのロードロックモジュール６と、３つのロードポート１１と、アライナ１５と、基板搬送ユニット２０と、制御部３０と、を有する。
真空搬送モジュール５は、断面六角形状をなす筐体であり、内部が真空ポンプ（図示せず）により排気されて所定の真空度に保持されるようになっており、その内部に真空搬送装置１２が設けられている。真空搬送モジュール５の４つの辺に対応する壁部には、それぞれ処理モジュール１～４が接続されている。また、真空搬送モジュール５の他の２つの壁部には、２つのロードロックモジュール６の一方側の開口部がそれぞれ接続されている。
４つの処理モジュール１～４は、基板Ｗに対して例えば成膜処理のような真空処理を行うものであり、真空搬送モジュール５の対応する壁部にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより真空搬送モジュール５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより真空搬送モジュール５から遮断される。
大気搬送モジュール８は、矩形状をなす筐体であり、内部に基板搬送ユニット２０の基板搬送装置２１が設けられている。大気搬送モジュール８は、ＥＦＥＭとして構成され、内部には乾燥したパージガス、例えば窒素ガス（Ｎ２ガス）が循環供給されるようになっている。大気搬送モジュール８の上部にはファンフィルターユニットが設けられ、大気搬送モジュール８の基板搬送領域に清浄なパージガスがダウンフローとして供給されるようになっている。
大気搬送モジュール８の一方の長辺壁部には、２つのロードロックモジュール６の他方側の開口部が接続されている。また、大気搬送モジュール８の他方の長辺壁部には、３つのロードポート１１が接続されている。さらに、大気搬送室８の短辺壁部の一方にはアライナ１５が接続されている。
２つのロードロックモジュール６は、大気圧である大気搬送モジュール８と真空雰囲気である真空搬送モジュール５との間で基板Ｗの搬送を可能にするためのものであり、大気圧と真空搬送モジュール５と同程度の真空との間で圧力可変となっている。
ロードロックモジュール６の一方側の開口部は、真空搬送モジュール５の対応する壁部にゲートバルブＧ１を介して接続され、ロードロックモジュール６の他方側の開口部は、大気搬送モジュール８の一方の長辺壁部にゲートバルブＧ２を介して接続される。ロードロックモジュール６は、ゲートバルブＧ１およびＧ２を閉じた状態で内部を大気雰囲気にした後、ゲートバルブＧ２を開放することにより大気搬送モジュール８と連通される。また、ロードロックモジュール６は、ゲートバルブＧ１およびＧ２を閉じた状態で内部を真空雰囲気にした後、ゲートバルブＧ１を開放することにより真空搬送モジュール５と連通される。
また、各ロードポート１１には、複数の基板を収納する基板収納容器であるＦＯＵＰ１０が載置され、ロードポート１１に載置されたＦＯＵＰ１０は大気搬送モジュール８の内部に連通されるように構成されている。
大気搬送モジュール８に接続されたアライナ１５は、筐体４１と、筐体４１内で基板Ｗを回転可能に保持するステーション（ペデスタル）４２とを有し、ステーション４２に基板Ｗを保持した状態で基板Ｗのアライメントが行われるように構成される。
真空搬送モジュール５内の真空搬送装置１２は、処理モジュール１～４、ロードロックモジュール６に対して、基板Ｗの搬入出を行うものであり、それぞれ独立に基板Ｗの搬送が可能な２つの多関節アーム構造のアーム部１４と駆動部１４ａとを有している。
また、大気搬送モジュール８内の基板搬送装置２１は、本実施形態の基板搬送ユニット２０の一構成要素であり、軸を介して旋回可能なアームを有する搬送機構２２と、搬送機構２２を駆動し、アームの回転角度を検出可能な駆動部２３とを有する。本例では、搬送機構２２は、基板を保持する保持アーム（フォーク）２２ａと、２つの中間アーム２２ｂ，２２ｃとを有し、これらアームが軸により接続された多関節アーム構造を有している。保持アーム２２ａと中間アーム２２ｂとは軸２２ｄを介して回動可能に接続されている。アーム２２ｂ、２２ｃ内には駆動部２３からの動力を伝達するギア等の動力伝達機構が設けられている。基板搬送装置２１は、ロードポート１１に連結されたＦＯＵＰ１０、アライナ１５、およびロードロックモジュール６に対する基板Ｗの搬送を行う。本実施形態では、基板搬送ユニット２０は、基板搬送装置２１により基板Ｗをアライナ１５へ搬送するものとして構成され、さらに、撮影装置であるラインカメラ２４、ならびに、画像処理部および搬送制御部（いずれも図１では図示せず）を有している。基板搬送ユニット２０の詳細は後述する。
制御部３０は、ＣＰＵおよび記憶部を備えたコンピュータからなり、基板処理システム１００の各構成部を制御するように構成される記憶部には、基板処理システム１００で所定の処理を実行するために各構成部に指令を与える制御プログラム、すなわち処理レシピや、各種データベース等が格納されている。また、制御部３０は、基板搬送ユニット２０の一構成要素であり基板の搬送を制御する搬送制御部を含む。
このような基板処理システム１００においては、ロードポート１１に基板Ｗが収納されたＦＯＵＰ１０を装着し、その中の基板Ｗを基板搬送装置２１により取り出し、大気搬送モジュール８を経てアライナ１５に搬送し、基板Ｗのアライメントを行った後、大気雰囲気に保持されたいずれかのロードロックモジュール６に搬送する。基板Ｗが収容されたロードロックモジュール６を真空にした後、真空搬送装置１２により基板Ｗを処理モジュール１～４のいずれかに搬送し、基板Ｗに成膜処理等の所定の処理を施す。処理後、真空搬送装置１２により基板Ｗを真空に保持されたいずれかのロードロックモジュール６に搬送し、そのロードロックモジュール６内を大気圧に戻した後、その中の基板Ｗを基板搬送装置２１によりＦＯＵＰ１０に戻す。
＜基板搬送ユニット＞
次に、基板搬送ユニット２０について説明する。
図２は基板搬送ユニット２０を示す概略構成図、図３は基板搬送ユニット２０を示す側面図である。
図２に示すように、基板搬送ユニット２０は、基板搬送装置２１と、ラインカメラ２４と、画像処理部２５と、振動センサー２６と、搬送制御部２７と、を有する。
基板搬送装置２１は、上述したように、軸を介して旋回可能なアームを有する搬送機構２２と、搬送機構２２を駆動する駆動部２３とを有する。搬送機構２２は、基板を保持する保持アーム（フォーク）２２ａと、２つの中間アーム２２ｂ，２２ｃとを有し、これらが軸を介して接続された構造を有している。保持アーム２２ａと中間アーム２２ｂとは軸２２ｄで接続されている。駆動部２３は、搬送機構２２を駆動する駆動手段であるモータ２３ａと、モータ２３ａの回転角度を検出するエンコーダ２３ｂとを有している。エンコーダ２３ｂは、モータ２３ａの回転角度を検出することにより、例えば、保持アーム２２ａと中間アーム２２ｂとを接続する軸２２ｄの軸角度を検出する軸角度検出手段として機構する。
ラインカメラ２４は、搬送機構２２により基板Ｗを搬送位置であるアライナ１５のステーション４２へ搬送する際に、搬送機構２２上に載置された基板Ｗを撮影する撮影手段として構成される。ラインカメラ２４は、アライナ１５内で基板Ｗを載置して移動する保持アーム（フォーク）２２ａの下方に固定的に設けられており、基板Ｗを搬送する際に、基板Ｗの全幅を撮影可能である。図３に示すように、ラインカメラ２４は、基板搬送時にその上方を移動する保持アーム２２ａ上の基板Ｗを、レンズ２４ａを介して連続的に、後述する基板搬送装置２１の制御速度以上の速度（例えば１ｓｅｃあたり２６０００回（２６０００ＦＰＳ））で撮影する。なお、図３に示すように、アライナ１５内には、ステーション４２の基板Ｗの位置を検出するセンサー４３が設けられている。
画像処理部２５は、ラインカメラ２４により高速で撮影した画像を画像処理可能な画像処理プロセッサ、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成される。このため、例えば、上述のような１ｓｅｃあたり２６０００回（２６０００ＦＰＳ）という高速撮影した画像の画像処理が可能である。画像処理部２５は、画像情報を数値として搬送制御部２７にフィードバックする。
振動センサー２６は、図３に示すように、搬送機構２２に設けられており、搬送機構２２の振動を検出する。
搬送制御部２７は、ティーチングにより求めたステーション４２の目標搬送位置（ティーチング位置）に基板Ｗが搬送されるように、基板搬送装置２１を制御するものである。具体的には、搬送制御部２７は、エンコーダ２３ｂにより搬送機構２２の軸２２ｄの軸角度（アームの角度）を検出し、その角度が計算により求められた目標値になるようにモータ２３ａのフィードバック制御を行うとともに、ラインカメラ２４で撮影され画像処理部２５で画像処理された画像情報に基づいて、リアルタイムでフィードバック制御の制御動作の補正を行う。そして、フィードバック制御と、画像情報に基づく制御動作の補正とを目標搬送位置に基板Ｗが搬送されるまで繰り返す。
フィードバック制御には、例えばＰＩＤ制御を用いることができる。１回のフィードバック制御は、例えば１２５μｓｅｃという極めて短い時間で行われ、この制御動作を繰り返して搬送機構２２により基板Ｗをステーション４２に搬送する。
搬送制御部２７は、この１回のフィードバック制御の間にラインカメラ２４により少なくとも１回、例えば３回の画像撮影および画像処理を行わせ、得られた画像情報に基づいて、１回のフィードバック制御ごとにリアルタイムで搬送機構２２の制御動作の補正を行う。搬送制御部２７がこのような搬送機構２２の制御および制御動作の補正を繰り返すことにより、搬送機構２２はステーション４２の目標搬送位置に精度良く基板Ｗを搬送することができる。
搬送機構２２が基板Ｗを搬送する際には、フィードバック制御の１回あたりの制御時間が１２５μｓｅｃであれば、１ｓｅｃあたり８０００回の制御動作が行われる。したがって、搬送機構２２が基板Ｗを開始位置からステーション４２の目標搬送位置へ搬送するまでの時間が例えば２ｓｅｃであるとすると、１６０００回の制御動作が行われる。この場合、上述したように撮影・画像処理の能力が例えば２６０００ＦＰＳであれば、２秒間に５２０００回の撮影・画像処理を行うことができ、計算マージンを考慮しても、１回の制御動作に対してリアルタイムで３回の撮影・画像処理を行うことができる。
搬送制御部２７による制御動作の補正として、例えば、フィードバック制御の際の制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ等）の制御量の補正を行う。
また、搬送制御部２７は、搬送機構２２の画像から搬送機構２２の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）のブレが設定値以上と判定した場合、または、振動センサー２６の検出値から搬送機構２２の高さ方向（Ｚ方向）のブレが設定値以上と判定した場合、「ブレ」ありとし、例えば、モータ２３ａのゲインを低下させる制御を行う。
＜基板搬送制御方法＞
次に、基板搬送ユニット２０により基板を搬送する際の基板搬送制御方法について説明する。
図４は、基板搬送ユニット２０により基板を搬送する際の基板搬送制御方法を示すフローチャートである。本実施形態において、基板の搬送制御は、搬送制御部２７により行われる。
まず、基板を保持した搬送機構２２を駆動する（ステップＳＴ１）。この際に、搬送機構２２の保持アーム（フォーク）２２ａに基板Ｗを載置した状態で、エンコーダ２３ｂによる軸角度の検出値に基づいて基板搬送装置２１のフィードバック制御を行う。この制御は、エンコーダ２３ｂにより搬送機構２２の軸２２ｄの角度（すなわち保持アーム２２ａと中間アーム２２ｂの角度）を検出し、その角度が計算により求められた目標値になるようにモータ２３ａを制御する。この際の制御は例えばＰＩＤ制御により行う。１回のＰＩＤ制御動作は、例えば１２５μｓｅｃという極めて短い時間で行われる。
ステップＳＴ１の搬送機構２２を制御しつつ駆動する動作と同時並行的にリアルタイムで、ラインカメラ２４により搬送機構２２（保持アーム２２ａ）上の基板Ｗを撮影し（ステップＳＴ２）、連続して、撮影された画像を画像処理部２５で画像処理する（ステップＳＴ３）。
このときのステップＳＴ２の撮影およびステップＳＴ３の画像処理は連続して、搬送機構２２の１回の制御動作中に少なくとも１回、例えば３回行う。ステップＳＴ１の１回の制御動作が１２５μｓｅｃであるとすると、例えば、１回の撮影と画像処理の時間が３８μｓｅｃで、撮影と画像処理が３回で合計１１４μｓｅｃであり、残りの１１μｓｅｃが計算時間とすれば、１回の制御動作の時間で３回の画像情報を得ることができる。
ステップＳＴ１の制御動作と同時並行的に、搬送機構２２のブレの検出を行う（ステップＳＴ４）。搬送機構２２の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）のブレは搬送機構２２の画像から検出することができ、高さ方向（Ｚ方向）のブレは振動センサー２６により検出することができる。搬送制御部２７は、搬送機構２２の画像から搬送機構２２の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）のブレが設定値以上と判定した場合、または、振動センサー２６の検出値から搬送機構２２の高さ方向（Ｚ方向）のブレが設定値以上と判定した場合、「ブレ」ありとする。
次に、搬送機構２２のフィードバック制御の際の制御動作の補正を行う（ステップＳＴ５）。具体的には、ステップＳＴ２で撮影しステップＳＴ３の画像処理により数値化された画像情報に基づき、基板Ｗの位置が計算により求められた位置になるように、制御動作の補正、例えば、フィードバック制御の際の制御パラメータ（ＰＩＤパラメータ等）の制御量の補正をリアルタイムで行う。
具体例を挙げると、基板Ｗの中心位置が、計算上の目標軌跡に対して搬送機構２２の動作量が少ないと判断される位置にある場合には、モータ２３ａの制御フィルタを外していく方向の補正、またはＰＩＤパラメータのうちＩ（積分）パラメータ、Ｄ（微分）パラメータを上げる補正を行う。一方、基板Ｗの中心位置が、計算上の目標軌跡に対して搬送機構２２の動作量が多いと判断される位置にある場合には、動作量が少ないと判断される位置にある場合とは逆の補正を行う。
また、画像情報から搬送機構２２の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）のブレ、振動センサー２６により搬送機構２２の高さ方向（Ｚ方向）のブレが検出された際には、モータ２３ａのゲインを下げる等の補正をリアルタイムで行い、ブレを抑制する。このとき、モータ２３ａのゲインを下げすぎると搬送時間が長くかかりスループットが低下してしまうため、スループットが過度に低下しない値に制限することが好ましい。
以上のステップＳＴ１～ステップＳＴ５の操作を繰り返し行って基板Ｗを搬送し、基板Ｗの位置がステーション４２の目標搬送位置に達した時点で制御を終了し、基板Ｗをステーション４２上に受け渡す。このとき、ラインカメラ２４およびセンサー４３により、基板Ｗが目標搬送位置に正しく搬送されたかを確認することができる。
このような制御による基板Ｗの搬送は、図５に示すように行われる。図５は、搬送機構２２による基板Ｗの搬送状態を示す平面図である。基板搬送ユニット２０は、搬送機構２２の保持アーム（フォーク）２２ａ上に基板Ｗを載置した状態で、基板Ｗを図５（ａ）に示す開始位置から、ラインカメラ２４の上方を通過して、図５（ｂ）に示すように基板Ｗをステーション４２上へ搬送する。図５（ｂ）の斜線部分はラインカメラ２４の撮影領域Ｒであり、ラインカメラ２４により、搬送される基板Ｗのほぼ全体が撮影される。線Ａは、ラインカメラ２４で撮影された基板Ｗの中心の軌跡である。
本実施形態では、上述のように、搬送機構２２のフィードバック制御の都度、画像情報に基づいて制御動作の補正を行うことにより、ティーチングにより求めたステーション４２の目標搬送位置（ティーチング位置）に基板Ｗを精度良く搬送することができる。
以上のような画像情報に基づく補正を加味した基板搬送制御により得られた制御結果は、搬送制御部２７に保存され、他のモジュールのステーションに対する基板Ｗの搬送制御に反映させることができる。これにより、他のモジュールのステーションに対する基板の搬送制御も高精度で行うことができ、基板Ｗを目標搬送位置に精度良く搬送することができる。
次に、本実施形態における画像情報に基づく制御動作の補正についてより詳細に説明する。
エンコーダ２３ｂにより軸２２ｄにおける軸角度（アームの角度）を検出し、その値が計算により求められた目標値になるようにモータ２３ａをフィードバック制御する場合、図６に示すように、制御に用いるアームの軸２２ｄは、保持アーム（フォーク）２２ａ上の基板Ｗとは離れた位置にある。このため、機械誤差やアームの熱膨張等により、破線で示すようなズレが生じ、搬送機構２２における保持アーム２２ａ上の基板Ｗの現実の中心位置は、計算で求めた中心位置からずれた位置となる。
このような場合は、図７に示すように、基板Ｗの中心位置の現実の制御軌跡Ｄは、計算により求められた目標制御軌跡Ｃに対しずれたものとなり、ステーション４２での基板Ｗの中心位置は、目標搬送位置ＯからずれたＯ１となる。すなわち、アームの軸の角度を用いた計算に基づくフィードバック制御のみでは、十分な搬送精度が得られない場合がある。
これに対して、本実施形態では、繰り返し行われるフィードバック制御の都度、リアルタイムで搬送機構２２における保持アーム（フォーク）２２ａ上の基板Ｗの画像情報を取得することにより、現実の基板Ｗの位置（中心位置）を把握することができる。そして、現実の基板Ｗの位置（中心位置）が計算により求められた目標制御位置になるように、搬送機構２２のフィードバック制御の制御動作、例えば制御量をリアルタイムで補正する。すなわち、画像情報から現実の基板Ｗの位置（中心位置）の目標制御軌跡Ｃ上の位置からの乖離を算出し、その乖離が解消されるように、搬送機構２２のフィードバック制御の制御動作、例えば制御量をリアルタイムで補正する。
具体的例を挙げると、図７に示すように、あるフィードバック制御のタイミングで、リアルタイムで取得した画像情報に基づく現実の基板Ｗの中心位置が点Ｅであった場合、基板Ｗの中心位置が目標制御軌跡Ｃ上の点Ｆになるようにフィードバック制御の際の制御量をリアルタイムで補正する。
このような搬送機構２２のフィードバック制御と、画像情報に基づくリアルタイムでの制御動作（制御量）の補正とを繰り返し行うことにより、基板Ｗの中心位置が目標制御軌跡Ｃに沿うように、基板Ｗを搬送することができる。したがって、基板Ｗをティーチングにより求めたステーション４２の目標搬送位置（ティーチング位置）に高精度で搬送することができる。例えば、アームの軸角度を用いた計算によるフィードバック制御のみでは搬送位置の誤差が１．０ｍｍφの範囲内であるのに対し、本実施形態では１／１０である０．１ｍｍφの範囲内とすることが可能となる。
このため、基板搬送装置２１の経年劣化や環境温度の変動が生じても搬送精度を高く維持することができる。
また、本実施形態では、画像情報に基づき搬送機構２２の水平方向（Ｘ－Ｙ方向）のブレを検出し、振動センサー２６により搬送機構２２の高さ方向（Ｚ方向）のブレを検出し、リアルタイムでブレが抑制されるように制御動作を補正する。このため、基板搬送装置２１が経年劣化によりブレが生じやすくなっても、ブレを抑制して高精度の基板搬送を行うことができる。
本実施形態において、アームの軸角度を用いた計算に基づくフィードバック制御の１回の制御動作において、リアルタイムで画像情報を少なくとも１回取得すればよいが、回数が多いほど補正精度を高めることができる。上記例では、１回の制御動作において画像情報を３回取得しているので、高い補正精度を得ることができる。
なお、上述した特許文献２には、基板搬送装置の制御の際に基板の画像データを取得することが記載されているが、画像データは、基板の中心位置を検出し、基板の中心位置が基板保持部の中心軸に近づくように規定位置を補正してティーチングデータを補正するものである。したがって、本発明のように、搬送機構のフィードバック制御の際に、リアルタイムで画像情報に基づいて制御動作の補正を行う技術とは異なる技術である。
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態では、マルチチャンバタイプの基板処理システムにおいてアライナへ基板を搬送する基板搬送ユニットを例にとって示したが、これに限らず、他のモジュールのステージョン等、目標搬送位置へ基板を搬送する場合であれば適用可能である。また、搬送機構は上記実施形態のものに限らず、角度を検出可能な軸を有するものであればよい。
さらに、上記実施形態では、画像情報から平面方向の搬送機構のブレを把握し、振動センサーの検出値から高さ方向のブレを把握して、ブレが抑制されるように補正を行う例を示したが、これらは必須ではない。いずれか一方のブレを把握して抑制するようにしてもよいし、ブレの把握は行わず、フィードバック制御の際の制御動作の補正の際に、位置補正のみを行ってもよい。
１５；アライナ
２０；基板搬送ユニット
２１；基板搬送装置
２２；搬送機構
２２ａ；保持アーム（フォーク）
２２ｂ，２２ｃ；アーム
２２ｄ；軸
２３；駆動部
２３ａ；モータ
２３ｂ；エンコーダ
２４；ラインカメラ（撮影手段）
２５；画像処理部
２６；振動センサー
２７；搬送制御部
４２；ステーション
１００；基板処理システム
Ｃ；目標制御軌跡
Ｄ；現実の制御軌跡
Ｗ；基板

Claims (20)

  1. 基板を目標搬送位置に搬送するための基板搬送ユニットであって、
    軸により２つのアームが接続された部分を有し、基板を保持して搬送する搬送機構と、
    前記搬送機構を駆動する駆動機構と、
    前記駆動機構により前記搬送機構が駆動される際に、前記軸の軸角度を検出する軸角度検出部と、
    前記搬送機構により搬送されている基板を連続的に撮影する撮影手段と、
    前記撮影手段により撮影された画像の画像処理を行う画像処理部と、
    前記搬送機構により前記基板を搬送する際に、前記軸角度検出部により検出された前記軸角度が計算により求められた目標値になるように前記駆動機構のフィードバック制御を行うとともに、前記撮影手段で撮影され前記画像処理部で画像処理されて得られた画像情報に基づいて、前記フィードバック制御の制御動作の補正を行う搬送制御部と、
    を有し、
    前記搬送制御部は、前記フィードバック制御を周期的に行い、前記撮影手段および前記画像処理部に、前記フィードバック制御と同時並行的にリアルタイムで、かつ１回の前記フィードバック制御に対し少なくとも１回の撮影および画像処理を行わせ、前記画像情報に基づいて、１回の前記フィードバック制御ごとに前記制御動作の補正を行う、基板搬送ユニット。
  2. 前記駆動機構はモータを有し、前記軸角度検出部は前記モータの回転角度を検出するエンコーダを有する、請求項１に記載の基板搬送ユニット。
  3. 前記撮影手段は、前記搬送機構による前記基板を搬送する際に、前記搬送機構に載置された基板がその上を通過するように固定的に設けられている、請求項１に記載の基板搬送ユニット。
  4. 前記撮影手段は、前記基板を搬送する際に、前記基板の全幅を撮影可能なラインカメラである、請求項３に記載の基板搬送ユニット。
  5. 前記搬送制御部は、前記フィードバック制御をＰＩＤ制御により行う、請求項１に記載の基板搬送ユニット。
  6. 前記搬送制御部は、前記制御動作の補正として、制御パラメータの制御量の補正を行う、請求項１に記載の基板搬送ユニット。
  7. 前記搬送制御部は、１回の前記フィードバック制御に対し３回の撮影および画像処理を行わせる、請求項１に記載の基板搬送ユニット。
  8. 前記フィードバック制御は、１ｓｅｃあたり８０００回行われ、前記撮影および前記画像処理は、１ｓｅｃあたり２６０００回行われる、請求項７に記載の基板搬送ユニット。
  9. 前記搬送制御部は、前記画像情報に基づいて前記搬送機構の水平方向のブレを把握し、ブレを抑制するように前記搬送機構を制御する、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の基板搬送ユニット。
  10. 前記搬送機構の高さ方向の振動を検出する振動センサーをさらに有し、
    前記搬送制御部は、前記振動センサーにより前記搬送機構の高さ方向のブレを把握し、ブレを抑制するように前記搬送機構を制御する、請求項９に記載の基板搬送ユニット。
  11. 基板を目標搬送位置に搬送するための基板搬送制御方法であって、
    軸により２つのアームが接続された部分を有し、基板を保持した状態の搬送機構を、前記軸の軸角度が計算により求められた目標値になるようなフィードバック制御により制御しつつ駆動する工程と、
    前記搬送機構を駆動する工程と同時並行的にリアルタイムで、撮影手段により前記搬送機構上の前記基板を撮影する工程と、
    前記撮影する工程と連続して、前記撮影する工程により撮影された画像を画像処理部で画像処理する工程と、
    前記画像処理により得られた画像情報に基づき、前記基板の位置が計算により求められた位置になるように、制御動作を補正する工程と、
    を有し、
    前記フィードバック制御は周期的に行われ、前記撮影する工程および前記画像処理する工程は、前記フィードバック制御と同時並行的にリアルタイムで、かつ１回の前記フィードバック制御に対し少なくとも１回行われ、前記画像情報に基づいて、１回の前記フィードバック制御ごとに前記制御動作を補正する工程を行う、基板搬送制御方法。
  12. 前記搬送機構の駆動はモータにより行われ、前記軸角度は前記モータの回転角度を検出するエンコーダにより検出される、請求項１１に記載の基板搬送制御方法。
  13. 前記撮影する工程は、前記搬送機構により前記基板を搬送する際に、前記搬送機構に載置された基板がその上を通過するように固定的に設けられた撮影手段により行われる、請求項１１に記載の基板搬送制御方法。
  14. 前記フィードバック制御はＰＩＤ制御により行われる、請求項１１に記載の基板搬送制御方法。
  15. 前記制御動作を補正する工程は、制御パラメータの制御量の補正を行う、請求項１１に記載の基板搬送制御方法。
  16. 前記撮影する工程および前記画像処理する工程は、１回の前記フィードバック制御に対し３回行われる、請求項１５に記載の基板搬送制御方法。
  17. 前記フィードバック制御は、１ｓｅｃあたり８０００回行われ、前記撮影する工程および前記画像処理する工程は、１ｓｅｃあたり２６０００回行われる、請求項１６に記載の基板搬送制御方法。
  18. フィードバック制御と同時並行的に、前記搬送機構のブレの検出を行う工程をさらに有し、前記制御動作を補正する工程は、前記ブレが検出された際に前記ブレを抑制するように制御動作を補正する、請求項１１から請求項１７のいずれか一項に記載の基板搬送制御方法。
  19. 前記搬送機構の前記ブレの検出は、前記画像情報から前記搬送機構の水平方向のブレを検出することにより行う、請求項１８に記載の基板搬送制御方法。
  20. 前記搬送機構の前記ブレの検出は、振動センサーにより前記搬送機構の高さ方向のブレを検出することにより行う、請求項１８に記載の基板搬送制御方法。
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