JP3899837B2 - 基板位置検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットによって搬送する基板を収めているカセット内で、前記基板が位置ずれしているか否かを検出するのに用いる基板位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶基板などの基板を収納して装置間を、ロボットにより搬送するカセットには、複数枚の前記基板を位置ずれなく収納および支持することが望ましい。一般には、予め定められた角度的許容誤差範囲内および位置的許容誤差範囲内で基板がカセット内に置かれる。また、カセットの運搬を容易にするため、カセット自身の方位および位置の精度がある程度緩やかに設計されている。このため、ティーチングプレイバック方式のロボットでは、基板を位置ずれしたまま引き出してこの基板をカセットに接触させてしまったり、引き出せても処理チャンバ内の正しい位置にその基板を挿入することができない場合があった。このため基板のカセットにおける正しい位置を検出し、その位置の補正を行って取り出す必要がある。
【０００３】
一方、これに対して、基板を搬送するためのＸ軸、Ｒ軸およびθ軸を持つロボットと、基板を収容するカセットのスロット対応に設けた基板有無検出用のセンサと、このセンサをＸ方向、Ｙ方向に移動させるＸ方向・Ｙ方向スライダと、ロボットアームおよびＸ方向・Ｙ方向スライダを駆動制御するとともに、前記基板の位置を前記各センサの出力にもとづいて演算し、この演算結果にもとづいて基板に対するロボットアームの位置を制御する制御装置とを備えた基板位置検出装置が提案されている。
【０００４】
この基板位置検出装置では、前記カセットのスロット対応で設けられた基板位置検出用のセンサがスライダによってＸ方向、Ｙ方向に移動されて、カセット内の基板の長辺側のエッジを検出する。一方、ロボットアーム先端の基板有無検出用のセンサは、前記基板の短辺側のエッジをロボットアームの伸長時に検出し、これらの各検出データにもとづいて、制御装置がカセット内での基板の傾きと位置を計算し、ロボットの前記Ｘ軸、Ｒ軸、θ軸を補正して、ロボットアームが基板に対して正しい位置にくるように制御する。その後、基板を持ち上げ元の位置にロボットを戻し、基板を引き出す。
【０００５】
一般に、二次平面内における矩形の位置および角度は、一つの辺もしくは平行な二つの辺に交わる二本の直線の交点の座標値と、その辺と直角なもう一つの辺に交わる直線との交点の座標値とにより決定される。従って、前記基板の長辺に交わる直線との二つの交点と短辺に加わる直線との交点とから、二次平面内での基板３の位置を求めることができる。
【０００６】
図１３（ａ）乃至（ｅ）は前記矩形の基板Ｐ上の三つの位置から、この基板Ｐの位置を特定できる原理を説明する図である。これによれば、図１３（ａ）に示すように、平面内に置かれた長方形の基板Ｐは、その中心位置ｎの座標（ｘｏ、ｙｏ）と短辺のＸ軸に対する傾きθにて位置が決まるが、一般にその中心位置ｎを検出することは困難である。また、図１３（ｂ）に示すように、基板Ｐの一つの辺上の座標（ｘ１、ｙ１）のみが与えられても、その基板Ｐの位置、姿勢ともに決まらない。さらに、図１３（ｃ）に示すように、基板Ｐの一つの辺上に二つの座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）が与えられた場合は、傾きは決まるものの、位置は二つの座標を結ぶ線上で位置が変化して、決まらない。また図１３（ｄ）に示すように、基板Ｐの隣り合う二つの辺上に各一の座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）が与えられた場合にも、その基板の一および傾きは決まらない。しかし、図１３（ｅ）に示すように、基板Ｐの一つの辺上に二つの座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）と、その辺に隣り合う他の辺上の一つの座標（ｘ３、ｙ３）とによって初めて基板Ｐの位置と姿勢が一つに決まる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の基板位置検出装置にあっては、カセット設置数分の基板有無検出用のセンサ、スライダ、スライダ駆動用のモータ、制御装置などを設置する必要があり、しかも前記センサがカセットのスロット分必要となるため、構成の複雑化と相俟ってメンテナンス性およびコストの点で不利になるという問題があった。また、カセット側での基板有無検出処理が終わるまで、ロボットアームを駆動して基板を取りに行くことができないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板有無検出用のすべてのセンサをロボット側に設けることで、センサの設置数を削減して位置検出のためのタクトタイムを短縮化できるとともに、カセット設置側の構成を簡素化でき、これによりメンテナンス性およびコスト低減を図ることができる基板位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明にかかる基板位置検出装置は、ロボットにより往復駆動され、該ロボットに対向配置したカセット内に収容された矩形の基板を該カセットの内外に移動可能に支持する基板支持部材と、該基板支持部材の先端部または後端部に設けられて、該基板支持部材の移動時に前記基板の一辺における一つのエッジ位置を検出する第１のセンサと、前記ロボットにより旋回される旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の前記一辺に隣り合う他辺における二つのエッジ位置を検出する第２のセンサとを設け、前記第１のセンサおよび第２のセンサの出力にもとづき制御装置に前記基板の位置を演算させ、この演算結果にもとづき前記ロボットの動作量を制御させるようにしたものである。
【００１１】
また、請求項２の発明にかかる基板位置検出装置は、ロボットにより往復駆動され、該ロボットに対向配置したカセット内に収容された矩形の基板を該カセットの内外に移動可能に支持する基板支持部材と、前記ロボットにより旋回される旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の一つの隅とこの隅に連続する一辺における二つのエッジ位置をそれぞれ検出する一つのセンサとを設け、該センサからの三つの出力にもとづき、制御装置に前記基板の位置を演算させ、この演算結果にもとづき前記ロボットの動作量を制御させるようにしたものである。
【００１２】
また、請求項３の発明にかかる基板位置検出装置は、ロボットにより往復駆動され、該ロボットに対向配置したカセット内に収容された矩形の基板を該カセットの内外に移動可能に支持する基板支持部材と、前記ロボットにより旋回される一つの旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の一つの隅とこの隅に連続する一辺における一つのエッジ位置を検出する第２のセンサと、前記ロボットにより旋回される他の一つの旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の前記一辺における他の一つのエッジ位置を検出する第３のセンサとを設け、前記第２のセンサおよび第３のセンサの各出力にもとづき、制御装置に前記基板の位置を演算させ、この演算結果にもとづき、前記ロボットの動作量を制御させるようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。図１は本発明の基板位置検出装置の全体を概念的に示す平面図である。同図において、１は図示しないカセット台に設置されたカセットであり、このカセット１は上下方向に一枚ずつの、形状および寸法が予め決められた正方形や長方形などの矩形の基板２を収納する複数のスロットを有する。また、カセット１の近傍には、Ｘ軸、Ｒ軸、θ軸を持つロボット３が配置されており、このロボット３のアーム４端にはフォーク部材としての基板支持部材５が取り付けられている。また、この基板支持部材５の一端には光電スイッチなどの第１のセンサ６が設置されている。
【００１４】
この第１のセンサ６は、基板支持部材５の移動時に、これに対向配置された前記カセット１内の基板２の有無、すなわちこの基板２の一辺におけるエッジ位置Ａを検出するように機能する。なお、このエッジ位置Ａの検出では、カセット１内の基板２の下側に基板支持部材５の先端部を移動させ、このとき基板２の一辺（短辺）側の前記エッジ位置Ａを第１のセンサ６により検出する。
また、ロボット３は旋回部材７を有し、この旋回部材７端に第２のセンサ８が取り付けられている。この第２のセンサ８は、前記基板支持部材５の移動時に、前記基板の他辺（長辺）における二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを検出するように機能する。
【００１５】
さらに、前記ロボット３は制御装置９により動作がコントロールされ、この制御装置９は、基板２の短辺側のエッジ位置Ａを第１のセンサ６が検出したときのアーム４の伸縮（移動）位置を記憶する。また、基板支持部材５上に基板２を支持した状態でアーム４を伸縮したとき、第２のセンサ８が基板２の長辺側における二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを検出し、これを制御装置９がアームの伸縮位置としてメモリ（図示しない）に記憶させる。そして、この制御装置９は第１のセンサ６および第２のセンサ８によって検出した前記三つの位置データから、この基板位置の適正位置に対する補正量を演算し、この補正量に応じた量だけロボット３の動きを制御するように機能する。なお、基板２の前記補正位置は、カセット１やロボット３の作動位置や向きなどの諸条件によって予め決められている。
【００１６】
これを図２について説明すると、図２（ａ）は基板支持部材５を基板２の下側に伸ばして、その基板の短辺のエッジ位置Ａを検出する様子を示し、図２（ｂ）はアーム４の伸縮して、カセット１からの基板２の取り出す時に、第２のセンサ８により基板２の長辺の一つのエッジ位置Ｂを検出する様子を示している。また図２（ｃ）は基板２アームのさらなる移動時に、この基板２の長辺の他の一つのエッジ位置Ｃを検出する様子を示す。第２のセンサ８によるエッジ位置Ｂ、Ｃの検出は、基板２をカセット１のスロットへ案内する過程で行うこともできる。
【００１７】
図３は本発明の他の実施形態を示す。これは、ロボット３に図１に示すような旋回部材７に加えて、別の旋回部材１０を設けて、この旋回部材１０の先端に第３のセンサ１１を設けたものからなる。なお、このほかの図１に示したものと同一の構成部分には同一符号を付してある。
この実施の形態では、ロボット３のアーム４を駆動して、前記基板支持部材５をカセット１側に伸長（移動）させることにより、第１のセンサ６が基板２の短辺側の一つのエッジ位置Ａを、図４（ａ）に示すように検出する。従って、制御装置９はそのエッジ位置Ａをアーム４の伸縮位置としてメモリに記憶させる。一方、カセット１内の基板２を基板支持部材５により支持し、この状態でアーム４を回動させて、基板支持部材５を基板２を載せたまま収縮（移動）させる。このとき各旋回部材７、１０上の第２のセンサ８および第３のセンサ１１が、基板２の長辺側の二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを図４（ｂ）に示すように検出し、これを制御装置９がアーム４の伸縮位置としてメモリに記憶させる。制御装置９はこれらの三つのセンサ６、８、１１から得られた位置データにもとづいて、この基板位置の適正位置に対する補正量を演算し、この補正量に応じた量だけロボット３の動きを制御する。この実施の形態では、アーム４を縮めた状態にて同時に二つのエッジ位置Ｂ、Ｃの検出が可能となる。
【００１８】
図５は、本発明の他の実施形態を示す。これは第１のセンサ６を、図１に示すように基板支持部材５の先端部に取り付けるのではなく、この基板支持部材５の後部に取り付けたものである。従って、この実施の形態では、図６（ａ）に示すようにカセット１内の基板２を基板支持部材５上に載せてロボット３側に移動させるとき、図６（ａ）、（ｂ）に示すように旋回部材７上の第２のセンサ８により長辺側の二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを次々に検出し、これを制御装置９がアーム４の伸縮位置としてメモリに記憶させる。
また、基板支持部材５に基板２を載せた状態で、該基板支持部材５が移動しているとき、第１のセンサ６が、図６（ｂ）に示すように基板２の短辺側のエッジ位置Ａを検出し、これを制御装置９はアーム４の伸縮位置としてメモリに記憶させる。そして、この制御装置では検出した三つの位置データにもとづき、この基板位置の適正位置に対する補正量を演算し、この補正量に応じた量だけロボット３の動きを制御する。この実施の形態では、第２のセンサ８による二つのエッジ位置Ｂ、Ｃの検出を、第１のセンサ６によるエッジ検出の直前まで行うことができる。
【００１９】
図７は本発明の他の実施の形態を示す。これは、図５の旋回部材７および第２のセンサ８に加えて、旋回部材１０および第３のセンサ１１を並設したものである。従って、この実施の形態では、図８に示すように、ロボット３のアーム４を縮めてカセット１内から基板１を基板支持部材５に載せた状態で取り出し、このとき第２のセンサおよび第３のセンサにより、基板２の長辺側の二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを検出する。この検出位置を制御装置９がアーム４の伸縮位置としてメモリに記憶させる。続く基板２の取り出し行程において、第１のセンサ６が基板２の短辺側のエッジ位置Ａを検出し、制御装置９はこの検出位置を前記同様にしてメモリに記憶させる。制御装置９はこれら三つの位置データにもとづき、基板２の適正位置に対する補正量を演算し、この補正量に応じた量だけロボットの動きを制御する。この実施の形態では第２のセンサ８および第３のセンサ１１によるエッジ検出が、第１のセンサ６によるエッジ検出の直前まで行える。
【００２０】
図９は本発明の他の実施の形態を示す。これは、ロボット３の旋回とともに旋回する一つの旋回部材７に第２のセンサ８を設けただけである。従って、カセット１内の基板２を、ロボット３のアーム４を縮めて、基板支持部材５上に載せて取り出す際に、まず、図１０（ａ）に示すように、第２のセンサ８により基板２の隅（角エッジ部）の位置Ｄを検出して、この検出時のアーム４の伸縮位置を制御装置９がメモリに記憶させる。続いて、同じ第２のセンサ８により、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように基板２の長辺側の二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを検出し、この検出時のアーム４の各伸縮位置を、制御装置９がメモリに記憶させる。従って制御装置９はこれらの三つの位置データにもとづいて、基板２の適正位置に対する補正量を演算し、この補正量に応じた量だけロボットの動きを制御する。この実施の形態では一つの第２のセンサのみで前記補正量を求めることができる。
【００２１】
図１１は本発明の他の実施の形態を示す。これは、図９の旋回部材７および第２のセンサ８に加えて、旋回部材１０および第３のセンサ１１を並設したものである。従って、この実施の形態では、前記のように基板２を基板支持部材５に載せた状態でアーム４を伸縮させたとき、まず、第２のセンサ８により基板２の隅の位置Ｄを検出し、続いて第２のセンサ８および第３のセンサ１１をそれぞれ用いて、基板２の長辺側の二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを検出する。従って、制御装置９はこれらの三つの検出データをアーム４の伸縮位置としてメモリに記憶させるとともに、これらの検出データにもとづき、基板２の適正位置に対する補正量を演算し、この補正量に応じた量だけロボット３の動きを制御する。この実施の形態ではアーム３を縮めた状態にて基板２の長辺側の二つのエッジ位置Ｂ、Ｃを同時に検出できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基板の三つのエッジ位置を検出するための全てのセンサをロボット側に設けたので、カセット側の配線を少なくでき、基板をカセットに対し出し入れするときに前記エッジ位置の検出が行えるとともに、その検出のための動作が単純化されることで、タスクタイムを大幅に短縮することができる。また、第１のセンサを用いない場合には基板支持部材も不要となることで、エッジ検出時に発生するメカニカルな誤差にもとづくロボットの制御誤差を最小限に抑えることができる。
【００２３】
さらに、基板の出し入れ時にこの基板のエッジ検出を行うことで、走行の加減速による基板のずれを検出できる。そして、従来のようにカセット側のスロットごとにセンサやこのセンサを移動するスライダ、モータなどを設ける必要がなくなり、センサの使用量の削減とメンテナンスの容易化並びにコストの大幅な低減をともに図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による基板位置検出装置を示す平面図である。
【図２】 図１における基板位置検出装置の動作前後に亘る状況を示す説明図である。
【図３】 本発明の他の実施形態による基板位置検出装置を示す平面図である。
【図４】 図３における基板位置検出装置の動作前後に亘る状況を示す説明図である。
【図５】 本発明の他の実施形態による基板位置検出装置を示す平面図である。
【図６】 図５における基板位置検出装置の動作前後に亘る状況を示す説明図である。
【図７】 本発明の他の実施形態による基板位置検出装置を示す平面図である。
【図８】 図７における基板位置検出装置の動作前後に亘る状況を示す説明図である。
【図９】 本発明の他の実施形態による基板位置検出装置を示す平面図である。
【図１０】 図９における基板位置検出装置の動作前後に亘る状況を示す説明図である。
【図１１】 本発明の他の実施形態による基板位置検出装置を示す平面図である。
【図１２】 図１１における基板位置検出装置の動作前後に亘る状況を示す説明図である。
【図１３】 一般的な基板位置検出原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１ カセット ２ 基板
３ ロボット ４ アーム
５ 基板支持部材 ６ 第１のセンサ
７、１０ 旋回部材 ８ 第２のセンサ
９ 制御装置 １１ 第３のセンサ

Claims (3)

1. ロボットにより往復駆動され、該ロボットに対向配置したカセット内に収容された矩形の基板を該カセットの内外に移動可能に支持する基板支持部材と、
   該基板支持部材の先端部または後端部に設けられて、該基板支持部材の移動時に前記基板の一辺における一つのエッジ位置を検出する第１のセンサと、
   前記ロボットにより旋回される旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の前記一辺に隣り合う他辺における二つのエッジ位置を検出する第２のセンサと、
   前記第１のセンサおよび第２のセンサの出力にもとづき前記基板の位置を演算し、この演算結果にもとづき前記基板支持部材および旋回部材の動作量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする基板位置検出装置。
2. ロボットにより往復駆動され、該ロボットに対向配置したカセット内に収容された矩形の基板を該カセットの内外に移動可能に支持する基板支持部材と、
   前記ロボットにより旋回される旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の一つの隅とこの隅に連続する一辺における二つのエッジ位置をそれぞれ検出する一つのセンサと、
   該センサからの三つの出力にもとづき前記基板の位置を演算し、この演算結果にもとづき前記基板支持部材および旋回部材の動作量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする基板位置検出装置。
3. ロボットにより往復駆動され、該ロボットに対向配置したカセット内に収容された矩形の基板を該カセットの内外に移動可能に支持する基板支持部材と、
   前記ロボットにより旋回される一つの旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の一つの隅とこの隅に連続する一辺における一つのエッジ位置を検出する第２のセンサと、
   前記ロボットにより旋回される他の一つの旋回部材に設けられて、前記基板支持部材の移動時に該基板支持部材に支持された前記基板の前記一辺における他の一つのエッジ位置を検出する第３のセンサと、
   前記第２のセンサおよび第３のセンサの各出力にもとづき前記基板の位置を演算し、この演算結果にもとづき前記基板支持部材および旋回部材の動作量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする基板位置検出装置。

Images