JP4454211B2

JP4454211B2 - Substrate transfer robot system and substrate transfer container used in this substrate transfer robot system

Info

Publication number: JP4454211B2
Application number: JP2002234651A
Authority: JP
Inventors: 景隆丁; 芳夫板清; 重信海野
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2022-08-12
Also published as: TWI225841B; JP2004079615A; TW200403179A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the adjusting labor and the adjusting cost during assembling/maintenance by providing a deviation detecting mechanism of a substrate transfer vessel in place of a mechanical position adjusting mechanism of the substrate transfer vessel and simplifying the structure of a substrate transfer robot system. <P>SOLUTION: A pair of detection plates 5 and 6 are provided on the upper face of a cassette 4 performing multistage storing of a substrate 7 mounted on a cassette stage 2. Optical sensors 9 and 10 for detecting the detection plates 5 and 6 are provided on a holder 31c of a substrate transfer robot 3 taking in and out the substrate 7 from the cassette 4 respectively. When the cassette 4 is mounted on the cassette stage 2, the substrate transfer robot 3 is moved to the side of the cassette 4 to detect the edges Ey and Ex of the detection plates 5 and 6 with the optical sensors 9 and 10. The amounts of the deviation of X, Y and θ directions from a reference position are calculated in the cassette stage 2 of the cassette 4 with the detection signals. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体基板や液晶基板などの製造プロセスに使用される基板搬送ロボットシステムであって、製造工程を構成する各種プロセス装置や検査装置に搬送された多数の基板を多段収納するカセットと呼ばれる容器から各基板を取り出し、プロセス装置や検査装置に搬送する基板搬送ロボットシステム及びこの基板搬送ロボットシステムに適用される基板搬送容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板や液晶基板などの製造は複数のプロセス工程や検査工程からなり、各工程に専用のプロセス装置や検査装置が配置されている。このため、複数枚の基板をカセットと呼ばれる基板搬送容器に多段収納し、その基板搬送容器を各プロセス装置や検査装置に順番に搬送して基板搬送容器内の基板のプロセス処理や検査処理が行われるようになっている。そして、このような製造工程では、図１３に示すように、ＡＧＶ（Auto Guided Vehicle）と呼ばれる無人の搬送用自走車１０４によってプロセス装置や検査装置などの処理装置１０５に搬送されてきたカセット（基板搬送容器）の中から基板を１枚ずつ取り出して当該処理装置１０５に搬送する基板搬送ロボットシステム１００が用いられている。
【０００３】
基板搬送ロボットシステム１００は、ＡＧＶ１０４の搬送方向と平行に配列されたカセット１０２を載置するための複数のカセットステージ１０１と、カセットステージ１０１に載置されたカセット１０２から基板を１枚ずつ取り出して処理装置１０５に搬送する基板搬送ロボット１０３を備えている。なお、基板搬送ロボット１０３はカセットステージ１０１の配設方向（同図矢印方向）に移動可能になっている。
【０００４】
図１３において、ＡＧＶ１０４によって搬送されるカセット１０２は、当該ＡＧＶ１０４が所定の位置精度でカセットステージ１０１の前に停止され、ＡＧＶ１０４からカセットステージ１０１上に移し変えられることにより、基板搬送ロボットシステム１００に搬入される。基板搬送ロボットシステム１００のカセットステージ１０１に搬入されたカセット１０２内から基板搬送ロボット１０３により基板を１枚ずつ抜き出すには、基板搬送ロボット１０３に対してカセット１０２を正対させ（具体的には基板搬送ロボット１０３を制御するＸＹ座標系とカセットステージ１０１に載置されるカセット１０２のｘｙ座標系とを一致させ）、基板搬送ロボット１０３のロボットハンドが正確にカセット１０２内の基板をハンドリングできるようにする必要がある。このため、従来の基板搬送ロボットシステム１００では、カセットステージ１０１上にカセット１０２の載置すべき基準位置（より正確にはカセット１０２の平面視の矩形形状と同一の矩形形状の基準枠）を設定するとともに、カセットステージ１０１に載置されたカセット１０２を基準位置に調整する調整機構が設けられている。より具体的には、カセットステージ１０１上にカセット１０２の平面視の矩形形状と同一の矩形形状の基準枠を載置すべき位置に設定し、カセットステージ１０１に載置されたカセット１０２をその基準枠内に位置調整する調整機構が設けられている。
【０００５】
図１４は、従来の基板搬送ロボットシステムにおけるカセットステージのカセット位置調整機構を示す要部斜視図である。
【０００６】
カセットステージ１０１は、平面長方形形状を有しかつ断面凹字状を有する箱型で、上面の対角上にある２つの隅にカセット１０１の載置位置を調整するための「く」の字型の一対のクランプ１０１Ａ，１０１Ｂが設けられている。これらのクランプ１０１Ａ，１０１Ｂは、図略の駆動部材により対角線上で内側に移動可能とされている。また、図示はしていないが、クランプ１０１Ａ，１０１Ｂの各辺の内側にはコロが設けられている。このようにクランプ機構によりカセット１０２の位置調整を行うのは、カセット１０２が数十Ｋｇ以上の重量物で容易に移動させられないからである。
【０００７】
ＡＧＶ１０４からカセット１０２が搬入されるとき、カセットステージ１０１のクランプ１０１Ａ，１０１Ｂは対角線上の最も外側に位置しており、この状態でカセット１０２はカセットステージ１０１のクランプ１０１Ａ，１０１Ｂで規定される長方形状の枠内に載置される。その後、クランプ１０１Ａ，１０１Ｂを内側に移動させると、当該クランプ１０１Ａ，１０１Ｂに押されてカセット１０２の位置が変位し、クランプ１０１Ａ，１０１Ｂが所定の位置に移動したときに当該クランプ１０１Ａ，１０１Ｂで規定される長方形の枠とカセット１０２の平面視形状が一致する位置でカセット１０２が固定され、これによりカセット１０２のカセットステージ１０１における位置が基準位置（基準枠）に調整される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の基板搬送ロボットシステムでは、カセットステージ１０１に、載置されたカセット１０２の位置を修正するためのクランプ機構を設け、基板搬送ロボット１０３に対するカセット１０２の位置を調整するようにしているので、カセットステージ毎にクランプ機構を設ける分、構造が複雑になるという問題があった。また、基板搬送ロボットシステムの組立時やメンテナンス時にクランプ機構の調整をする必要があり、その分保守管理に手間とコストを要するという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、カセットステージのクランプ機構に代えて基板搬送ロボットに対してカセットの載置すべき位置（以下、基準位置という）からのカセットの位置ずれ量を検出する機構を設けることよってカセットステージに載置されたカセットの位置調整を不要とした基板搬送ロボットシステムおよびこの基板搬送ロボットシステムに適用される基板搬送容器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、水平面内で互いに直交するＸＹ軸方向とこれらに垂直なＺ軸方向とにそれぞれ変位可能かつＺ軸の回りに回転可能なロボットハンドを有する基板搬送ロボットと、少なくとも一側面に基板出し入れ口を有する直方体形状の基板搬送容器が当該基板出し入れ口を前記基板搬送ロボットに対向させて載置される載置台とを備え、前記ロボットハンドを駆動して前記基板搬送容器に多段収納された基板の出し入れを行う基板搬送ロボットシステムにおいて、前記載置台に予め設定されている前記基板搬送容器を載置すべき基準位置に対する当該基板搬送容器の実際の載置位置のＸ軸方向、Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸を中心とした回転方向の各ずれ量を検出する位置ずれ検出手段を備え、前記位置ずれ検出手段は、前記ロボットハンドの保持部材に設けられ、被検出物までの距離を測定する距離測定手段と、前記基板搬送容器の前記基板出し入れ口が形成された側面に、所定の距離だけ離して突設された２個の突起を有する位置検出用部材と、前記載置台に前記基板搬送容器が載置されると、前記距離測定手段で前記２個の突起までの距離をそれぞれ測定させる測定制御手段と、前記距離測定手段により測定された前記２個の突起までの距離情報と前記２個の突起間の距離とを用いて前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及び前記回転方向のずれ量を演算する演算手段とを有するものである。
【００１８】
請求項１記載の発明によれば、基板搬送容器が載置台に載置されると、距離測定手段で基板搬送容器の２個の突起までの距離が測定され、これらの距離情報を用いて載置台における基準位置に対する基板搬送容器の実際の載置位置のＸ軸方向、Ｙ軸方向及び回転方向のずれ量が演算される。
【００１９】
本発明によれば、載置台に基板搬送容器を基準位置に位置調整するための機械的な位置調整機構を設ける必要がなくなるので、構造が簡単になり、基板搬送ロボットシステムの組立時やメンテナンス時に位置調整機構の調整をする必要もなくなるので、保守管理の手間やコストを低減することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の基板搬送ロボットシステムにおいて、前記演算手段により算出された各ずれ量に基づいて前記ロボットハンドの基板出し入れのための駆動制御値を補正する補正手段を更に備えたものである。
【００２１】
この発明によれば、ロボットハンドにより基板搬送容器から基板の出し入れを行う際、当該ロボットハンドの駆動制御値が演算手段により算出されたずれ量に基づいて補正されるので、基板搬送容器が載置台の基準位置に正確に載置されていなくても基板の出し入れを好適に行うことができる。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板搬送ロボットシステムに適用される基板搬送容器であって、前記基板出し入れ口が形成された側面に、所定の距離だけ離して２個の突起が配設されているものである。
【００２４】
本発明に係る基板搬送容器によれば、容器本体に位置検出用部材を設けるだけなので、簡単な構成で、かつ低コストで本発明に係る基板搬送ロボットシステムに適用可能な基板搬送容器を実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る基板搬送ロボットシステムの一実施形態の要部斜視図である。
【００２６】
同図に示す基板搬送ロボットシステム１は、図１４に示す従来の基板搬送ロボットシステム１００において、カセットステージ１０１の上面のクランプ１０１Ａ，１０１Ｂを削除する一方、カセットステージ１０１に載置されたカセット１０２の上面適所に基板搬送ロボット１０３に対する当該カセット１０２の位置を検出するための位置検出用部材５，６を設けるとともに、基板搬送ロボット１０３のロボットホルダ１０３Ａの上部に背面方向に伸びる一対の支持部材３７，３８を延設し、その先端下面に位置検出用部材５，６をそれぞれ検出するための光センサ９，１０を設けたものである。光センサ９，１０は、本発明に係る検出手段に相当するものである。
【００２７】
なお、図１では、説明の便宜上、カセットステージは１個にしている。また、同図において、カセットステージ２、基板搬送ロボット３およびカセット４がそれぞれ図１４のカセットステージ１０１、基板搬送ロボット１０３およびカセット１０２に相当している。なお、ロボットホルダ３１ｃは、図１４のロボットホルダ１０３Ａに相当している。カセット４は、本発明に係る基板搬送容器に相当するものであり、カセットステージ２は、本発明に係る載置台に相当するものである。
【００２８】
カセットステージ２は、ＡＧＶにより搬送されてきたカセット４を基板搬送ロボットシステム１内に載置するもので、平面長方形形状を有しかつ断面凹字状を有する箱型をなしている。本実施形態に係るカセットステージ２には、後述するように基板搬送ロボット３に対するカセット４の基準位置からのずれ量を、基板搬送ロボット３の駆動を制御する制御データで補正する構成としたため、従来のカセット１０２の載置位置を調整するためのクランプ機構は設けられていない。
【００２９】
基板搬送ロボット３は、カセットステージ２に載置されたカセット４から当該カセット４内に多段収納された基板７を取り出し、カセットステージ２と反対側に配設される図略のプロセス装置などの処理装置に搬送したり、逆に処理装置から処理の終了した基板７を排出し、カセット４に収納したりするものである。
【００３０】
図１に示すように、基板搬送ロボット３をカセット４と正対した状態で、基板搬送ロボット３からカセット４に向かう方向をＸ方向、水平面内でＸ方向に直交する方向をＹ方向、垂直方向をＺ方向、Ｚ軸の回りに回転する方向をθ方向とする座標系を設定すると、基板搬送ロボット３は、基板７を搬送するためのロボットハンド３４，３５をＸＹＺ方向にそれぞれ独立して移動させるためのＸ方向駆動機構３１、Ｙ方向駆動機構３２、Ｚ方向駆動機構３３およびθ方向回転機構３４を備えている。
【００３１】
Ｙ方向駆動機構３２は、基板搬送ロボット３全体を搭載するとともに、基板搬送ロボットシステム１の底面に敷設されたガイドレール８に沿って移動可能に構成されたベース盤３２１と、モータなどのベース盤３２１の駆動源が収納されたＹ方向駆動部３２２とを備えている。
【００３２】
Ｚ方向駆動機構３３は、ベース盤３２１の上の適所に固定されている。Ｚ方向駆動機構３３は、角柱状の支持体３３１と、この支持体３３１内に昇降可能に支持されたＺ軸３３２と、モータや油圧シリンダなどで構成されるＺ軸を昇降駆動するためのＺ方向駆動部とを備えている。なお、Ｚ方向駆動部は支持体３３１内の底部に設けられているため、図では見えていない。
【００３３】
θ方向駆動機構３４は、Ｚ軸の先端に設けられている。θ方向駆動機構３４は、長方形状の支持板とこの支持板を回転させるθ方向回転駆動部とを備えている。
【００３４】
Ｘ方向駆動機構３１は、θ方向駆動機構３４の支持板に設けられている。本実施形態では、基板７の搬送効率を高めるためにＸ方向駆動機構３１が２個設けられ、その先端に２個のロボットハンド３５，３６が取り付けられている。Ｘ方向駆動機構３１は、一対のアーム３１ａ，３１ｂが回転可能に連結されたリンクと、このリンクの先端に設けられたロボットホルダ３１ｃ（本発明のロボットハンドの保持部材に相当する）とを備えている。ロボットホルダ３１ｃは、ロボットハンド３５（又は３６）を保持するものである。ロボットハンド３５（又は３６）は一対の細長い板状の板部材からなり、ロボットホルダ３１ｃから水平面内に伸びるように一方端が当該ロボットホルダ３１ｃに固定されている。基板搬送ロボット３は、一対のロボットハンド３５（又は３６）を水平に保持した状態で基板７を載置し、この状態でロボットハンド３５（又は３６）を回転、昇降、ＸＹ面内での移動などを行うことにより、カセット４と処理装置との間で基板７を搬送する。
【００３５】
上側のロボットホルダ３１ｃの上面には、所定の間隔ｄ（図２参照）設けて一対の細長い板状の支持部材３７，３８が延設され、この先端の下面に例えば反射型の光センサ９，１０が設けられている。なお、本実施例では、光センサ９，１０に対してそれぞれ支持部材３７，３８を延設しているが、これに代えて１枚の長方形形状の支持板とし、その先端下面に所定の間隔ｄを設けて光センサ９，１０を配置するようにしてもよい。
【００３６】
カセット４は、直方体形状の箱体を成し、少なくとも基板搬送ロボット３に対向する側面は基板７の出し入れ面として開口している。カセット４内の両側面には基板７を、例えば２０段などに多段収納するための複数の支持部材（図では見えていない）が突設されている。基板７は、両端部を両側面の支持部材に係止させて多段収納されている。カセット４の上面には、基板搬送ロボット３に設けられた光センサ９，１０の間隔ｄと同一の間隔を設けて、かつ、一辺を開口面に沿わせて長方形状もしくは正方形状の位置検出用部材５，６（以下、検出プレート５，６という。）が取り付けられている。検出プレート５，６は光センサ９，１０からの光を反射させる素材、例えば金属板や反射率の高い樹脂板などで構成されている。
【００３７】
なお、上記説明では、一対の光センサ９，１０の配置を説明した後、カセット４の一対の検出プレート５，６の配置を説明したため、一対の検出プレート５，６の間の間隔を一対の光センサ９，１０の間隔に一致させているように説明したが、要は一対の光センサ９，１０の間隔と一対の検出プレート５，６の間の間隔とが同一に構成されていればよく、そのために一対の光センサ９，１０の間隔を一対の検出プレート５，６の間の間隔に一致させるようにしてもよい。
【００３８】
次に、本実施形態に係る基板搬送ロボットシステム１の基板搬送ロボット３に対するカセット４の基準位置からのずれ量の検出方法について説明する。なお、カセット４が基準位置に載置されている場合はずれ量がほぼ０となるから、検出されたずれ量が所定の誤差範囲内にあるか否かを確認することによりカセット４が基準位置に載置されている否かを確認することができる。
【００３９】
そこで、まず、基板搬送ロボット３に対するカセットの基準位置にカセット４が載置されている場合の確認方法について説明する。
【００４０】
図２は、基板搬送ロボット３に対するカセットの基準位置にカセット４がセットされた状態の上面図である。なお、基板搬送ロボット３については、ロボットホルダ３１ｃと光センサ９，１０の部分を簡略化して表現している。
【００４１】
光センサ９，１０を通る直線をＹ軸、光センサ９，１０の間の中心を通るＹ軸に直交する直線をＸ軸とし、この座標系に対するカセット４の基準位置が、カセット４の開口面内にあるｙ軸がＹ軸と平行で、かつ、所定の距離Ｄｘの位置にあるとする。
【００４２】
図２の状態で、光センサ９，１０を動作させながらロボットホルダ３１ｃをカセット４の方向に移動させ、光センサ９，１０が少なくとも検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂに位置するまで移動させたときの光センサ９，１０からの検出信号は、例えば図３に示すようになる。同図において、距離Ｄｘのところで、検出信号のレベルがＬからＨに反転しているのは、検出プレート５，６のｙ軸上のエッジＥｙの部分（図２のＡ点，Ｂ点参照）が検出されていることを示している。なお、本実施形態では、光センサ９，１０の出力として検出プレート５，６の検出時にＬからＨにレベルが反転するようにしているが、ＨからＬにレベルが反転するものでも良い。
【００４３】
従って、図３に示す信号波形からレベル反転位置を検出プレート５，６のエッジＥｙを検出したＡ点、Ｂ点のＸ座標とすると、いずれもＤｘとなり、両点の座標から得られる直線はｙ軸と一致するから、検出したＡ点、Ｂ点のＸ座標からＸ方向においてはカセット４が基準位置にあることを確認することができる。具体的にはＡ点のＸ座標ＸａとＢ点のＸ座標Ｘｂとの差ΔＸ＝｜Ｘａ−Ｘｂ|が所定の誤差範囲内でほぼ０となる場合、Ｘ方向において、カセット４は基準位置にあると判断される。
【００４４】
次に、図４（ａ）に示すように、光センサ９，１０をそれぞれ検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂに位置するまで移動させた状態で、例えば光センサ９，１０を動作させながら、ロボットホルダ３１ｃをＹ軸の下方向に移動させ、光センサ９，１０が少なくとも検出プレート５，６の下側のエッジＥｘを越える位置するまで移動させたときの光センサ９，１０からの検出信号は、同図（ｂ）に示すようになる。同図において、距離Ｄｙのところで、検出信号のレベルがＨからＬに反転しているのは、検出プレート５，６のエッジＥｘの部分（同図（ａ）のａ点参照）が検出されていることを示している。
【００４５】
従って、図４（ｂ）に示す信号波形からレベル反転位置を検出プレート５（又は６）のエッジＥｘを検出したａ点のＹ座標とすると、中心Ｐａからａ点までの距離Ｄｙは、検出プレート５（又は６）のエッジＥｙの長さＬの１／２となるから、検出したａ点のＹ座標からＹ方向においてもカセット４が基準位置にあることを確認することができる。具体的には、ａ点のＹ座標Ｙａが所定の誤差範囲内でＹａ≒Ｌ／２となる場合、Ｙ方向において、カセット４は基準位置にあると判断される。
【００４６】
従って、基板搬送ロボット３のＸＹ座標系におけるＡ点，Ｂ点の座標Ｘａ，Ｘｂ、ａ点のＹ座標Ｙａを検出し、これらの位置情報からカセット４が基準位置に位置しているか否か、基準位置に位置していない場合のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のずれ量を算出することができる。
【００４７】
次に、カセット４が基準位置に位置していない場合のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のずれ量の算出方法について説明する。
【００４８】
図５は、基板搬送ロボット３に対するカセットの基準位置にカセット４が傾いてセットされた状態の上面図である。なお、同図は、図２において、カセット４におけるｘｙ座標の原点ｏを中心に角度θだけ左周りにカセット４を回転させた状態である。
【００４９】
同図の状態で、光センサ９，１０を動作させながらロボットホルダ３１ｃをカセット４の方向に移動させ、光センサ９，１０が検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂに位置するまで移動させたときの光センサ９，１０からの検出信号の波形は、図６に示すようになり、実線で示す光センサ９の検出信号のレベル反転位置（Ａ点のＸ座標Ｘａ）はＤｘより短くなり、点線で示す光センサ１０の検出信号のレベル反転位置（Ｂ点のＸ座標Ｘｂ）はＤｘより長くなる。これは、図５に示すように、カセット４の傾きによりプレート５のエッジＥｙの検出点Ａが基準位置からロボットホルダ３１ｃ側に近付き、プレート６のエッジＥｙの検出点Ｂが基準位置からロボットホルダ３１ｃより離れるためである。
【００５０】
図５から分かるように、カセット４の傾き角θは、検出プレート５のエッジＥｙの検出点Ａと検出プレート６のエッジＥｙの検出点Ｂとを通る直線、すなわち、ｙ軸とロボットホルダ３１ｃに設定したＹ軸とのずれ角であり、このずれ角θに対してはtanθ＝ΔＸ／ｄ＝｜Ｘａ−Ｘｂ|／ｄが成り立つから、ずれ角θは、
θ＝tan^-1（｜Ｘａ−Ｘｂ|／ｄ）
により算出される。
【００５１】
なお、図５では、カセット４をｘｙ座標の原点ｏの周りに回転させているだけで、カセット４が傾いた状態でＸ方向にはずれていないので、Ｘ方向のずれ量、すなわち、原点ｏのＸＹ座標における原点位置（Ｘ座標ではＤｘ）からのずれ量は０である。すなわち、原点ｏのＸＹ座標におけるＸ座標は、Ｘｏ＝（Ｘａ−Ｘｂ）／２で算出されるが、カセット４が傾いた状態でＸ方向にはずれていない場合は、Ｘｏ＝（Ｘａ−Ｘｂ）／２＝Ｄｘとなる（図６の信号波形参照）。従って、カセット４が傾いた状態でＸ方向にずれている場合は、ΔＸｏ＝（Ｘａ−Ｘｂ）／２−Ｄｘを算出することにより、カセット４の基準位置からのＸ方向のずれ量が得られる。
【００５２】
カセット４のＹ方向のずれ量は、図４で説明したのと同様の方法で行われるが、図７（ａ）に示すように、カセット４が基準位置にあるとしたときの検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂの位置に光センサ９，１０をそれぞれ移動させた場合、カセット４が傾いていると、光センサ９，１０の位置は検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂの位置と一致しない。このため、同図（ｂ）に示すように、ロボットホルダ３１ｃを傾き角θだけ回転させてロボットホルダ３１ｃのＸ軸方向とカセット４のｘ軸方向とを合わせ、ロボットホルダ３１ｃをカセット４に正対させる。
【００５３】
図５のように、カセット４が基準位置で傾いているだけの場合は、このロボットホルダ３１ｃのＸ軸方向の修正により光センサ９，１０の位置は検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂの位置に一致することになる（図４（ａ）の状態参照）。このため、この後、ロボットホルダ３１ｃをＹ軸の下方向に移動させ、光センサ９（又は１０）により検出プレート５（又は６）の下側のエッジＥｘ上の点ａを検出すると、ａ点のＹ座標ＹａはＹａ≒Ｌ／２となるから、Ｙ方向におけるカセット４の基準位置からのずれ量ΔＹｏは０となる。
【００５４】
一方、カセット４が傾いた状態でＹ方向にずれている場合、ロボットホルダ３１ｃを傾き角θだけ回転させて、ロボットホルダ３１ｃをカセット４に正対させるようにしても、光センサ９，１０の位置は、図８（ｂ）に示すように、検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂの位置に一致しない。なお、図８（ａ）の点線で示す検出プレート５は、カセット４が基準位置にあるとしたときの光センサ９に対する検出プレート５の位置を示している。
【００５５】
この状態から、ロボットホルダ３１ｃをＹ軸の下方向に移動させ、光センサ９（又は１０）により検出プレート５（又は６）の下側のエッジＥｘ上の点ａを検出すると、ａ点までの移動距離Ｄｙから算出されるａ点のＹ座標ＹａはＹａ≠Ｌ／２（図８（ｂ）ではＹａ＜Ｌ／２）となるから、Ｙ方向におけるカセット４の基準位置からのずれ量ΔＹｏはΔＹｏ＝（Ｙａ−Ｌ／２）となる。従って、カセット４が傾いた状態でＹ方向にずれている場合は、ΔＹｏ＝（Ｙａ−Ｌ／２）を算出することにより、カセット４の基準位置からのＹ方向のずれ量が得られる。
【００５６】
図９は、基板搬送ロボットシステム１のカセットの位置ずれ検出処理に関係するブロック構成図である。
【００５７】
制御部１１は、基板搬送ロボットシステムの動作を集中制御するものであり、マイクロコンピュータを主要構成要素としている。制御部１１は、図示はしていないがそれぞれ相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスなどを備えている。
【００５８】
制御部１１は、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラムを実行することよりカセット４と処理装置との間の基板の搬送を制御する。また、ＲＯＭには上述したカセット４の基準位置からのずれ量を算出する演算プログラムが記憶されており、制御部１１は、カセット４がカセットステージ２に載置されたとき、この演算プログラムを実行してカセット４の基準位置からのずれ量を算出し、そのずれ量のデータをＲＡＭに記憶する。
【００５９】
Ｘ方向エッジ検出部１１１〜Ｙ方向ずれ量算出部１１６は、制御部１１がカセット４の基準位置からのずれ量を算出する演算プログラムを実行することにより果たす諸機能を機能ブロックとして表したものである。
【００６０】
Ｘ方向エッジ検出部１１１は、光センサ９，１０を動作させながらロボットホルダ３１ｃをカセット４側に移動させ、光センサ９，１０から出力される検出信号により検出プレート５，６のエッジＥｙを検出する機能ブロックである。Ｘ方向エッジ検出部１１１は、本発明に係る検出制御手段に相当するものである。エッジ間距離算出部１１２は、上述した検出プレート５，６のエッジＥｙ上の検出点Ａ，Ｂの相互のＸ方向の距離差ΔＸを算出する機能ブロックである。Ｘ方向ずれ量算出部１１３は、距離差ΔＸからカセット４のＸ方向における基準位置からのずれ量ΔＸｏを算出する機能ブロックである。θ方向ずれ量算出部１１４は、ΔＸと光センサ９，１０間の距離ｄからカセット４のθ方向における基準位置からのずれ角θを算出する機能ブロックである。エッジ間距離算出部１１２〜θ方向ずれ量算出部１１４は、本発明に係る演算手段に相当するものである。
【００６１】
Ｙ方向エッジ検出部１１５は、光センサ９，１０をカセット４が基準位置に位置していたとした場合の検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂにそれぞれ移動させた後、θ方向ずれ量算出部１１４で算出されたずれ角θに基づいて基板搬送ロボット３の向きをカセット４に正対する向きに修正し、その後、光センサ９，１０を動作させながらロボットホルダ３１ｃをＹ方向に移動させ、光センサ９，１０から出力される検出信号により検出プレート５，６のエッジＥｘを検出する機能ブロックである。Ｙ方向エッジ検出部１１５は、本発明に係る姿勢修正手段と第２の検出制御手段に相当するものである。
【００６２】
Ｙ方向ずれ量算出部１１６は、検出プレート５，６のエッジＥｘの部分を検出するまでの光センサ９，１０の移動距離Ｄｙからカセット４のＹ方向における基準位置からのずれ量ΔＹｏを算出する機能ブロックである。Ｙ方向ずれ量算出部１１６は、本発明に係る第２の演算手段に相当するものである。
【００６３】
ロボット制御部１２は、基板搬送ロボット３を制御するものであり、マイクロコンピュータを主要構成要素としている。ロボット制御部１２も、図示はしていないがそれぞれ相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスなどを備えている。ロボット制御部１２は、制御部１１からの制御信号に基づいて基板搬送ロボット３の駆動を制御する。
【００６４】
ロボット制御部１２は、ＲＯＭに予め記憶された駆動制御プログラムに基づいて基板搬送ロボット３の駆動を制御する。Ｘ方向駆動制御部１２１〜θ方向駆動制御部１２４は、ロボット制御部１２が駆動制御プログラムを実行することにより果たす諸機能を機能ブロックとして表したものである。Ｘ方向駆動制御部１２１〜θ方向駆動制御部１２４は、それぞれ上述したＸ方向駆動機構３１〜θ方向回転機構３４の駆動を制御する機能ブロックである。
【００６５】
センサ１３は、カセット４の検出プレート５，６の検出信号を出力するもので、光センサ９，１０に相当するものである。光センサ１３の動作は制御部１１により制御され、光センサ１３の検出信号は制御部１１に入力される。制御部１１にはＡＤ変換機能が設けられ、光センサ１３の検出信号はデジタル信号に変換されて制御部１１内のＲＡＭに一時記憶される。
【００６６】
次に、図１０に示すフローチャートに従って、基板搬送ロボットシステムにおけるカセットの基準位置からのずれ量検出処理について説明する。図１０に示す位置ずれ量検出処理は、カセット４がカセットステージ２に載置されると、実行される処理である。
【００６７】
まず、Ｙ方向駆動機構３２を駆動して基板搬送ロボット３がカセット４に対向する所定の位置に移動される（Ｓ１）。続いて、Ｚ方向駆動機構３３を駆動してロボットホルダ３１ｃが所定の高さに上昇される（Ｓ２）。ここに、所定の高さとは、光センサ９，１０がカセット４側に移動したとき、検出プレート５，６を検出し得るように、光センサ９，１０がカセット４の上面より所定の距離だけ上側となる高さである。
【００６８】
続いて、光センサ９，１０を動作させながら、Ｘ方向駆動機構３１を駆動してロボットホルダ３１ｃがカセット４側に移動される（Ｓ３）。ロボットホルダ３１ｃは、カセット４が基準位置にあるとしたときの検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂに光センサ９，１０が到るまでに移動され（Ｓ３〜Ｓ５）、この間に光センサ９，１０から出力される信号は制御部１１内のＲＡＭに一時記憶される（Ｓ４）。このステップＳ３〜Ｓ５の処理は、光センサ９，１０をＸ軸上でカセット４の検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂまでスキャンして検出プレート５，６のエッジＥｙの検出信号を出力する処理に相当するものである。
【００６９】
光センサ９，１０のスキャン動作が終了すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＲＡＭに記憶された光センサ９，１０の検出信号のデータを用いて検出プレート５，６のエッジＥｙの検出点Ａ，ＢのＸ座標Ｘａ，Ｘｂが算出され（Ｓ６）、更にこれらのＸ座標Ｘａ，Ｘｂと光センサ９，１０間の距離ｄとを用いてカセット４のＸ方向のずれ量ΔＸｏ〔＝（Ｘａ−Ｘｂ）／２−Ｄｘ〕とθ方向のずれ角θ〔＝tan^-1（｜Ｘａ−Ｘｂ|／ｄ）〕とが算出され、それぞれＲＡＭに一時記憶される（Ｓ７，Ｓ８）。
【００７０】
続いて、算出されたθ方向のずれ角θに基づいてθ方向駆動機構３４を駆動することにより基板搬送ロボット３の方向がカセット４に正対する方向に修正され（Ｓ９）、その後、光センサ９，１０を動作させながら、Ｙ方向駆動機構３２を駆動してロボットホルダ３１ｃがカセット４に対して右方向（光センサ９，１０が検出プレート５，６のエッジＥｘを横切る方向）に所定量だけ移動される（Ｓ１０〜Ｓ１２）。ここに、所定量とは、光センサ９，１０が検出プレート５，６のエッジＥｘを越え得るに足る量である。なお、ロボットホルダ３１ｃはカセット４に対して左方向（光センサ９，１０が検出プレート５，６のエッジＥｘと反対のエッジを横切る方向）に移動させてもよい。
【００７１】
ロボットホルダ３１ｃは、光センサ９，１０が、カセット４が基準位置にあるとしたときの検出プレート５，６の中心Ｐａ，Ｐｂから検出プレート５，６のエッジＥｘを越えた所定の位置に到るまで移動され（Ｓ１０〜Ｓ１２）、この間に光センサ９（又は１０）から出力される信号は制御部１１内のＲＡＭに一時記憶される（Ｓ１１）。このステップＳ１０〜Ｓ１２の処理は、光センサ９（又は１０）を検出プレート５，６の中心Ｐａ，ＰｂからエッジＥｘを越える所定の位置までスキャンして検出プレート５，６のエッジＥｘの検出信号を出力する処理に相当するものである。
【００７２】
光センサ９（又は１０）のスキャン動作が終了すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＲＡＭに記憶された光センサ９（又は１０）の検出信号のデータを用いて検出プレート５（又は６）のエッジＥｘの検出点ａのＹ座標Ｙａが算出され（Ｓ１３）、このＹ座標Ｙａと検出プレートのエッジＸｙの長さＬとを用いてカセット４のＹ方向のずれ量ΔＹｏ〔＝Ｙａ−Ｌ／２〕が算出されるとともにＲＡＭに一時記憶され（Ｓ１４）、位置ずれ量の算出処理は終了する。
【００７３】
なお、算出された位置ずれ量は基板搬送ロボット３によってカセット４から基板７を出し入れする際のロボットハンド３５，３６の駆動制御値の補正値として利用される。これにより、制御部１１は、カセット４が基板搬送ロボット３に正対した状態でロボットハンド３５，３６を駆動させる場合と同等の駆動制御が可能になるので、カセット４がカセットステージ２の基準位置に正確に位置していなくても好適に基板７の出し入れを行うことができる。
【００７４】
上記のように、本実施形態に係る基板搬送ロボット１は、ロボットホルダ３１ｃに所定の間隔ｄで一対の光センサ９，１０を設け、カセット４がカセットステージ２に載置されると、これらの光センサ９，１０で当該カセット４の上面に所定の間隔ｄを有して設けられた一対の検出プレート５，６のエッジＥｙ，Ｅｘの位置を検出し、この位置情報を用いてカセット４の基準位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のずれ量を算出するようにしているので、これらのずれ量を用いて基板搬送ロボット３の駆動を制御することにより、従来のようにカセット４をカセットステージ２上で基準位置に位置調整することなく当該カセット４内から基板７を搬送することができる。
【００７５】
従って、従来のようにカセットステージ２にカセット４の位置調整用のクランプ機構を設ける必要がなくなる分、基板搬送ロボットシステム１の構造が簡素になり、コスト低減に寄与する。また、基板搬送ロボットシステム１の組立てや保守点検に要する労力も低減される。
【００７６】
なお、上記実施形態では、一対の検出プレート５，６に対応して光センサを一対設けていたが、検出プレート５，６のエッジＥｙ，Ｅｘの位置を検出するセンサとして光センサは１個であってもよい。この場合は、光センサを２回スキャンして検出プレート５，６のエッジＥｙの位置をそれぞれ検出する必要があるため、位置ずれ検出処理の時間は長くなるが、光センサの部材が低減する効果がある。
【００７７】
また、上記実施形態では、検出プレート５，６のエッジＥｙ，Ｅｘの検出センサとして反射型の光センサを用いたが、検出センサはこれに限定されるものではなく、例えば透過型の光センサでもよく、容量センサや磁気センサなどの他の被接触センサを用いてもよい。
【００７８】
また、上述したように、位置ずれ量の算出では検出プレート５，６のエッジＥｙ，Ｅｘの位置情報があれば足りるので、検出プレート５，６は、長方形や正方形の形状に限定されるものではない。エッジＥｙ，Ｅｘを有するものであれば、扇方などの任意の形状を採用することができる。また、上記実施形態では、検出プレート５，６をカセット４の上面に貼り付ける構成としたが、エッジＥｙ，Ｅｘが検出し得るものであれば、検出プレート５，６に相当するマークをカセット４の上面に描いても良い。
【００７９】
また、センサ１３のエッジＥｙ，Ｅｘ上の検出点Ａ，Ｂ，ａはカセット４の基準位置からのずれ量に応じて変化するため、エッジＥｙ，Ｅｘの長さは、カセット４の基準位置からのずれ量の最大値に対する検出点Ａ，Ｂ，ａを含む長さとすればよい。
【００８０】
更に、上記実施形態では、カセット４に同一形状の検出プレート５，６を２個設けていたが、検出プレートを２個設ける目的は、検出プレート５のエッジＥｙと検出プレート６のエッジＥｙから２点の位置情報を検出するためであるから、この目的が達成される限り、２個の検出プレート５，６を両検出プレート５，６が含まれる１つの検出プレートや両検出プレート５，６を連結した１つの検出プレートに置き換えても良い。すなわち、位置検出用部材としては１つであっても良い。この場合は、検出プレートを２個とした場合の検出プレート間の取付位置の調整などが不要になるので、カセット４への検出プレートの配設が容易になる。また、検出プレートのエッジＥｙは、カセット４の基板出し入れ用の開口面に一致させる必要はなく、エッジＥｙを含む直線が開口面に平行であればよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、カセット４の上面に位置検出用部材５，６を設けていたが、カセットステージ２の上面は凹溝が形成されているので、カセット４の下面に位置検出用部材５，６に設け、カセットステージ２の凹溝部分でセンサ１３をスキャンしてカセット４の下面側で位置検出用部材５，６の検出する構成としてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、カセット４の基準位置からのずれ量としてＸ方向、Ｙ方向、θ方向の全ての方向について検出していたが、少なくともθ方向のずれ量を検出するものでもよい。これは、カセット４が基準位置からずれていることによる問題点として基板搬送ロボット３がカセット４内の基板７を出し入れする際、カセット４が基準位置から傾いているために基板７がカセット４の側面に当たって損傷する点があり、少なくもこの問題が解消し得るものであれば、大きな実害を回避することができるからである。
【００８３】
また、上記実施形態は、実質的にカセット４の上面で検出されるＡ点とＢ点を通る直線を用いてカセット４の基準位置からのずれ量を算出するものであるが、他のずれ量の算出方法として、図１１に示す方法を採用することができる。
【００８４】
図１１に示す方法は、カセット４の開口面（具体的にはカセット４の上または下の側板の開口面に沿った面）に所定の間隔ｄを設けて２個の突起４１、４２を形成し、もしくは突起部材４１，４２を配設し、基板搬送ロボット３にカセット４との距離を検出する距離測定センサ１４を設けたものである。なお、突起部材４１，４２を外付けする場合は、突起４１，４２が所定間隔で形成された１個の部材を用いると良い。距離測定センサ１４は、本発明に係る距離測定手段に相当するものである。
【００８５】
図１１に示すカセットの位置ずれ量の検出方法も、カセット４に位置の異なる２点を検出するための位置検出用部材を設け、基板搬送ロボット３に設けたセンサで２点を検出するとともに基板搬送ロボット３のＸＹ座標系における２点の位置座標を算出し、これらの位置座標からカセット４の位置ずれ量を算出する点では、上述した実施形態に係るカセットの位置ずれ量の検出方法と基本的に共通の技術的思想に基づいている。
【００８６】
この実施形態では、例えば図１１において、基板搬送ロボット３を左から右（もしくは右から左）に移動させながら距離測定センサ１４によりカセット４の突起４１，４２が形成された面までの距離を検出すると、距離測定センサ１４から図１２の実線で示すような検出信号が出力されるので、この検出波形から突起４１，４２の頂点Ｐ１，Ｐ２の距離差ΔＸｐ（Ｘ方向の距離差）＝｜Ｘｐ１−Ｘｐ２｜を算出することにより、この距離差ΔＸｐと頂点Ｐ１，Ｐ２の間の距離ｄとからカセット４の基準位置からθ方向のずれ角θがθ＝tan^-1（ΔＸｐ／ｄ）の式で算出される。
【００８７】
また、図１２において、点線で示す波形は、カセット４が基準位置に設定されているとした場合の距離測定センサ１４からの出力波形であるが、この場合は、頂点Ｐ１，Ｐ２までの距離はいずれも所定の値Ｘｐ（カセット４が基準位置にある場合の距離。図２のＤｘに相当）となるから、Ｐ１までの距離Ｘｐ１とＰ２までの距離Ｘｐ２との距離差ΔＸｏ＝（Ｘｐ１−Ｘｐ２）と所定の値Ｘｐとから、ΔＸｏ＝（Ｘｐ１−Ｘｐ２）／２−Ｘｐを算出することにより、カセット４のＸ方向のずれ量ΔＸｏが算出される。
【００８８】
また、図１２において、例えばカセット４が基準位置に設定されているとした場合の頂点Ｐ１のＹ方向の位置情報Ｙｐ１とカセット４が基準位置からずれている場合の頂点Ｐ１のＹ方向の位置情報Ｙｐ１’との距離差ΔＹｐ１＝Ｙｐ１−Ｙｐ１’を算出することにより、Ｙ方向のずれ量ΔＹｏ＝ΔＹｐ１が算出される。なお、頂点Ｐ２のＹ方向の位置情報を用いてＹ方向のずれ量ΔＹｏ＝ΔＹｐ２を算出してもよい。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロボットハンドの保持部材にエッジを検出する検出手段を設け、基板出し入れ口を含む面に平行な第１のエッジとこれに直交する第２のエッジを有する位置検出用部材が配設された基板搬送容器が載置台に載置されると、ロボットハンドを基板搬送容器側に駆動して位置検出用部材の第１のエッジを横切るように検出手段をスキャンさせ、検出手段から出力される第１のエッジ上の所定の距離だけ離れた２つの点の検出信号を用いて前記基板搬送容器の載置台における基準位置からのＸ方向又はθ方向のずれ量を算出するようにし、更には検出手段を位置検出用部材の所定の位置に移動させ、θ方向のずれ量に基づいて基板搬送ロボットの姿勢を修正した後、ロボットハンドをＹ方向に駆動して位置検出用部材の第２のエッジを横切るように検出手段をスキャンさせ、検出手段から出力される第２のエッジの検出信号を用いて基板搬送容器の載置台における基準位置からのＹ方向のずれ量を算出するようにしたので、従来のように載置台に基板搬送容器を基準位置に位置調整するための機械的な位置調整機構が設ける必要がなくなるため、構造が簡単になるとともに、基板搬送ロボットシステムの組立時やメンテナンス時の位置調整機構の調整も不要になり、保守管理の手間やコストを低減することができる。
【００９０】
また、ロボットハンドの保持部材にエッジを検出する距離測定手段を設け、基板出し入れ口を含む面と平行な方向に所定の距離だけ離して基板搬送ロボット側に突出する２個の突起が配設された基板搬送容器が載置台に載置されると、距離測定手段で２個の突起までの距離を測定させ、それらの測定距離の情報を用いて基板搬送容器の載置台における基準位置からのＸ方向、Ｙ方向及びθ方向のずれ量の少なくとも１つを算出するようにしたので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
また、算出した基準位置からのずれ量に基づいてロボットハンドの基板出し入れのための駆動制御値を補正するようにしたので、基板搬送容器が載置台の基準位置に正確に載置されていなくても基板の出し入れを好適に行うことができる。
【００９２】
また、基板搬送容器を、容器本体の所定の位置に、基板出し入れ口を含む面に平行な第１のエッジとこれに直交する第２のエッジを有する位置検出用部材が配設された構成、もしくは、基板出し入れ口を含む面と平行な方向に所定の距離だけ離して２個の突起が配設された構成としたので、簡単な構成で、かつ低コストで本発明に係る基板搬送ロボットシステムに適用可能な基板搬送容器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板搬送ロボットシステムの一実施形態の要部斜視図である。
【図２】基板搬送ロボットに対するカセットの基準位置に当該カセットがセットされた状態の上面図である。
【図３】図２の状態で光センサをカセットの方向に移動させたときの当該光センサから出力される信号の波形を示す図である。
【図４】（ａ）は光センサを検出プレートの中心に設定した状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の状態から光センサを下方向に移動させたときの当該光センサから出力される信号の波形を示す図である。
【図５】基板搬送ロボットに対するカセットの基準位置にカセットが傾いてセットされた状態の上面図である。
【図６】図５の状態で光センサをカセット側に移動させたときの当該光センサから出力される信号の波形を示す図である。
【図７】（ａ）はカセットが傾いている状態で光センサを検出プレートの中心に移動させた状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の状態からロボットホルダを回転させてカセットと正対させた状態を示す図である。
【図８】（ａ）はカセットが傾くとともにＹ方向にもずれている場合に光センサを検出プレートの中心に移動したときの光センサとプレート中心との位置関係を示す図、（ｂ）は（ａ）の状態からロボットホルダを傾き角で回転させたときの光センサとプレート中心との位置関係を示す図である。
【図９】本発明に係る基板搬送ロボットシステムのカセットの位置ずれ検出処理に関係するブロック構成図である。
【図１０】基板搬送ロボットシステムのカセットの位置ずれ検出処理を示すフローチャートである。
【図１１】カセットの位置ずれ量を検出する他の実施形態を説明するための図である。
【図１２】距離測定センサから出力される信号波形を示す図である。
【図１３】半導体基板や液晶基板などの製造工程における工程間の基板の搬送方法を説明するための図である。
【図１４】従来の基板搬送ロボットシステムにおけるカセットステージのカセット位置調整機構を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１基板搬送ロボットシステム
２カセットステージ（載置台）
３基板搬送ロボット
３１Ｘ方向駆動機構
３２Ｙ方向駆動機構
３３Ｚ方向駆動機構
３４ θ方向回転機構
３５，３６ロボットハンド
４カセット（基板搬送容器）
４１，４２突起
５，６位置検出用部材
７基板
８ガイドレール
９，１０光センサ（検出手段）
１１制御部（測定制御手段）
１１１Ｘ方向エッジ検出部（検出制御手段）
１１２エッジ間距離算出部（演算手段）
１１３Ｘ方向ずれ量算出部（演算手段）
１１４ θ方向ずれ量算出部（演算手段）
１１５Ｙ方向エッジ検出部（姿勢修正手段，第２の検出制御手段）
１１６Ｙ方向ずれ量算出部（第２の演算手段）
１２ロボット制御部
１２１Ｘ方向制御駆動部
１２２Ｙ方向駆動制御部
１２３Ｚ方向駆動制御部
１２４ θ方向駆動制御部
１３センサ（検出手段）
１４距離測定センサ（距離測定手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a substrate transfer robot system used in a manufacturing process of, for example, a semiconductor substrate and a liquid crystal substrate, and includes a cassette for storing a large number of substrates transferred to various process devices and inspection devices constituting the manufacturing process The present invention relates to a substrate transfer robot system that takes out each substrate from a container called and transfers it to a process apparatus or an inspection apparatus, and a substrate transfer container applied to the substrate transfer robot system.
[0002]
[Prior art]
Manufacture of a semiconductor substrate, a liquid crystal substrate, and the like includes a plurality of process steps and inspection steps, and dedicated process devices and inspection devices are arranged in each step. For this reason, a plurality of substrates are stored in multiple stages in a substrate transfer container called a cassette, and the substrate transfer containers are sequentially transferred to each process apparatus and inspection apparatus to process and inspect the substrates in the substrate transfer container. It has come to be. In such a manufacturing process, as shown in FIG. 13, a cassette (AGV (Auto Guided Vehicle)) that has been transported to a processing device 105 such as a process device or an inspection device by an unmanned transporting self-propelled vehicle 104. A substrate transfer robot system 100 is used that takes out substrates one by one from a substrate transfer container) and transfers them to the processing apparatus 105.
[0003]
The substrate transfer robot system 100 takes out a plurality of cassette stages 101 for mounting the cassettes 102 arranged in parallel with the transfer direction of the AGV 104 and the substrates one by one from the cassette 102 mounted on the cassette stage 101. A substrate transfer robot 103 for transferring to the processing apparatus 105 is provided. The substrate transfer robot 103 is movable in the direction in which the cassette stage 101 is disposed (the arrow direction in the figure).
[0004]
In FIG. 13, the cassette 102 transported by the AGV 104 is transported to the substrate transport robot system 100 when the AGV 104 is stopped in front of the cassette stage 101 with a predetermined positional accuracy and transferred from the AGV 104 onto the cassette stage 101. Is done. In order to pull out the substrates one by one from the cassette 102 carried into the cassette stage 101 of the substrate transport robot system 100 by the substrate transport robot 103, the cassette 102 is directly opposed to the substrate transport robot 103 (specifically, the substrate The XY coordinate system for controlling the transfer robot 103 is matched with the xy coordinate system of the cassette 102 placed on the cassette stage 101) so that the robot hand of the substrate transfer robot 103 can accurately handle the substrate in the cassette 102. There is a need to. Therefore, in the conventional substrate transfer robot system 100, a reference position (more precisely, a reference frame having the same rectangular shape as that of the cassette 102 in plan view) on which the cassette 102 is to be placed is set on the cassette stage 101. In addition, an adjustment mechanism for adjusting the cassette 102 placed on the cassette stage 101 to the reference position is provided. More specifically, a rectangular reference frame having the same rectangular shape as the planar view of the cassette 102 is set on the cassette stage 101 at a position to be placed, and the cassette 102 placed on the cassette stage 101 is set as the reference. An adjustment mechanism for adjusting the position in the frame is provided.
[0005]
FIG. 14 is a main part perspective view showing a cassette position adjusting mechanism of a cassette stage in a conventional substrate transfer robot system.
[0006]
The cassette stage 101 is a box shape having a planar rectangular shape and a concave cross section, and is a “<” shape for adjusting the placement position of the cassette 101 at two corners on the upper surface diagonally. A pair of clamps 101A and 101B are provided. These clamps 101A and 101B can be moved inward on a diagonal line by a drive member (not shown). When Has been. Although not shown, rollers are provided inside the sides of the clamps 101A and 101B. The reason for adjusting the position of the cassette 102 by the clamp mechanism is that the cassette 102 cannot be easily moved by a heavy object of several tens of kilograms or more.
[0007]
When the cassette 102 is loaded from the AGV 104, the clamps 101A and 101B of the cassette stage 101 are positioned on the outermost side of the diagonal line. In this state, the cassette 102 has a rectangular shape defined by the clamps 101A and 101B of the cassette stage 101. Placed in the frame. Thereafter, when the clamps 101A and 101B are moved inward, the positions of the cassette 102 are displaced by being pushed by the clamps 101A and 101B, and when the clamps 101A and 101B are moved to predetermined positions, the clamps 101A and 101B are defined. The cassette 102 is fixed at a position where the rectangular frame and the shape of the cassette 102 in plan view coincide with each other, whereby the position of the cassette 102 on the cassette stage 101 is adjusted to the reference position (reference frame).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional substrate transfer robot system, the cassette stage 101 is provided with a clamp mechanism for correcting the position of the placed cassette 102 so that the position of the cassette 102 with respect to the substrate transfer robot 103 is adjusted. However, there is a problem that the structure becomes complicated by providing a clamp mechanism for each cassette stage. In addition, it is necessary to adjust the clamp mechanism during assembly and maintenance of the substrate transfer robot system, and there is a problem that maintenance management requires much labor and cost.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and the amount of misalignment of the cassette from the position at which the cassette is to be placed (hereinafter referred to as the reference position) with respect to the substrate transport robot instead of the clamping mechanism of the cassette stage. A substrate transport robot system that eliminates the need for adjusting the position of the cassette placed on the cassette stage by providing a mechanism for detecting the substrate, and a substrate transport container applied to the substrate transport robot system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided at least one substrate transfer robot having a robot hand displaceable in an XY axis direction orthogonal to each other in a horizontal plane and a Z axis direction perpendicular thereto and rotatable about the Z axis. A rectangular parallelepiped substrate transport container having a substrate loading / unloading port on a side surface is provided with a mounting table mounted with the substrate loading / unloading port facing the substrate transport robot, and the robot hand is driven to form a multi-stage on the substrate transporting container. In the substrate transport robot system for taking in and out the stored substrates, the X axis direction of the actual placement position of the substrate transport container relative to the reference position on which the substrate transport container set in advance on the mounting table is to be placed, A positional deviation detecting means for detecting deviation amounts in the rotational direction about the Y-axis direction and the Z-axis; It provided in the holding member of de, Distance measuring means for measuring the distance to the object to be detected, and two protrusions protruding from the side surface of the substrate transport container on which the substrate inlet / outlet is formed, separated by a predetermined distance. A position detection member; To the table above The substrate transfer container Is on Placed, The distance measurement means measures the distance to the two protrusions. Measurement control means; Using the distance information to the two protrusions measured by the distance measuring means and the distance between the two protrusions, a deviation amount in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the rotation direction is calculated. And an arithmetic means.
[0018]
Claim 1 According to the described invention, when the substrate transport container is placed on the mounting table, the distance measurement unit measures the distance to the two protrusions of the substrate transport container, and uses the distance information to determine the reference in the mounting table. A deviation amount in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the rotation direction of the actual placement position of the substrate transport container with respect to the position is calculated.
[0019]
According to the present invention, the mechanical position adjusting mechanism for adjusting the position of the substrate transport container to the reference position on the mounting table. The Since there is no need to install it, the structure is simplified and it is positioned during assembly and maintenance of the substrate transfer robot system. Adjustment Since it is not necessary to adjust the mechanism, maintenance work and costs can be reduced.
[0020]
Claim 2 The described invention is claimed. 1 In the described substrate transfer robot system, By the calculation means The apparatus further includes correction means for correcting a drive control value for loading and unloading the substrate of the robot hand based on the calculated deviation amounts.
[0021]
According to the present invention, when the substrate is taken in and out of the substrate transfer container by the robot hand, the drive control value of the robot hand is corrected based on the deviation amount calculated by the calculation means. The substrate can be taken in and out suitably even if it is not accurately placed at the reference position.
[0023]
Claim 3 The invention described in claim 1 Or 2 The substrate transfer container applied to the substrate transfer robot system described in 1), wherein two protrusions are provided on the side surface where the substrate loading / unloading port is formed at a predetermined distance.
[0024]
According to the substrate transport container according to the present invention, since the position detection member is only provided in the container body, a substrate transport container applicable to the substrate transport robot system according to the present invention is realized with a simple configuration and at a low cost. be able to.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view of an essential part of an embodiment of a substrate transfer robot system according to the present invention.
[0026]
The substrate transfer robot system 1 shown in FIG. 1 is a conventional substrate transfer robot shown in FIG. system In 100, the clamps 101A and 101B on the upper surface of the cassette stage 101 are deleted, while the position of the cassette 102 relative to the substrate transfer robot 103 is detected at a suitable position on the upper surface of the cassette 102 placed on the cassette stage 101. The members 5 and 6 are provided, and a pair of support members 37 and 38 extending in the back direction are extended on the upper part of the robot holder 103A of the substrate transfer robot 103, and the position detection members 5 and 6 are detected on the lower surfaces of the tips. Optical sensors 9 and 10 are provided. The optical sensors 9 and 10 correspond to detection means according to the present invention.
[0027]
In FIG. 1, for convenience of explanation, the number of cassette stages is one. Further, in the figure, the cassette stage 2, the substrate transfer robot 3 and the cassette 4 correspond to the cassette stage 101, the substrate transfer robot 103 and the cassette 102 of FIG. 14, respectively. The robot holder 31c corresponds to the robot holder 103A in FIG. The cassette 4 corresponds to the substrate transfer container according to the present invention, and the cassette stage 2 corresponds to the mounting table according to the present invention.
[0028]
The cassette stage 2 mounts the cassette 4 conveyed by the AGV in the substrate transfer robot system 1, and has a box shape having a planar rectangular shape and a concave cross section. Since the cassette stage 2 according to the present embodiment has a configuration in which a deviation amount from the reference position of the cassette 4 with respect to the substrate transfer robot 3 is corrected by control data for controlling the drive of the substrate transfer robot 3, as described later. Cassette 102 There is no clamping mechanism for adjusting the mounting position.
[0029]
The substrate transfer robot 3 takes out the substrates 7 accommodated in the cassette 4 from the cassette 4 placed on the cassette stage 2 and performs processing such as a process device (not shown) disposed on the opposite side of the cassette stage 2. The processed substrate 7 is transported to the apparatus, or the processed substrate 7 is discharged from the processing apparatus and stored in the cassette 4.
[0030]
As shown in FIG. 1, with the substrate transfer robot 3 facing the cassette 4, the direction from the substrate transfer robot 3 to the cassette 4 is the X direction, and the direction perpendicular to the X direction in the horizontal plane is the Y direction and the vertical direction. Is set in the Z direction and the direction of rotation around the Z axis is set as the θ direction, the substrate transfer robot 3 moves the robot hands 34 and 35 for transferring the substrate 7 independently in the XYZ directions. An X-direction drive mechanism 31, a Y-direction drive mechanism 32, a Z-direction drive mechanism 33, and a θ-direction rotation mechanism 34 are provided.
[0031]
The Y-direction drive mechanism 32 mounts the entire substrate transfer robot 3. When Both a base board 321 configured to be movable along a guide rail 8 laid on the bottom surface of the substrate transfer robot system 1, and a base board such as a motor. 321 And a Y-direction drive unit 322 in which the drive source is housed.
[0032]
The Z direction drive mechanism 33 is fixed at a proper position on the base board 321. The Z-direction drive mechanism 33 includes a prism-shaped support body 331, a Z-axis 332 supported in the support body 331 so as to be movable up and down, and a Z-axis for driving the Z-axis composed of a motor, a hydraulic cylinder, and the like. A direction drive unit. In addition, since the Z direction drive part is provided in the bottom part in the support body 331, it is not visible in the figure.
[0033]
The θ-direction drive mechanism 34 is provided at the tip of the Z axis. The θ-direction drive mechanism 34 includes a rectangular support plate and a θ-direction rotation drive unit that rotates the support plate.
[0034]
The X direction drive mechanism 31 is provided on a support plate of the θ direction drive mechanism 34. In the present embodiment, two X-direction drive mechanisms 31 are provided in order to increase the transport efficiency of the substrate 7, and two robot hands 35 and 36 are attached to the tips thereof. The X-direction drive mechanism 31 includes a link in which a pair of arms 31a and 31b are rotatably connected, and a robot holder 31c (corresponding to the holding member of the robot hand of the present invention) provided at the tip of the link. ing. The robot holder 31c holds the robot hand 35 (or 36). The robot hand 35 (or 36) is composed of a pair of elongated plate-like plate members, and one end is fixed to the robot holder 31c so as to extend from the robot holder 31c into a horizontal plane. The substrate transfer robot 3 places the substrate 7 in a state where the pair of robot hands 35 (or 36) is held horizontally, and in this state, the robot hand 35 (or 36) is rotated, moved up and down, and moved in the XY plane. Etc., the substrate 7 is transported between the cassette 4 and the processing apparatus.
[0035]
On the upper surface of the upper robot holder 31c, a pair of elongate plate-like support members 37, 38 are provided with a predetermined distance d (see FIG. 2). For example, the reflective optical sensor 9, 10 is provided. In this embodiment, the support members 37 and 38 are extended to the optical sensors 9 and 10, respectively. Instead, a single rectangular support plate is used, and a predetermined interval is provided on the lower surface of the tip. You may make it arrange | position the optical sensors 9 and 10 by providing d.
[0036]
The cassette 4 forms a rectangular parallelepiped box, and at least a side surface facing the substrate transfer robot 3 is opened as a loading / unloading surface of the substrate 7. A plurality of support members (not shown in the figure) are provided on both side surfaces of the cassette 4 so as to accommodate the substrates 7 in, for example, 20 stages. The substrate 7 is stored in multiple stages with both ends locked to support members on both sides. The upper surface of the cassette 4 is provided with the same interval as the interval d between the optical sensors 9 and 10 provided in the substrate transfer robot 3 and one side is along the opening surface for rectangular or square position detection. Members 5 and 6 (hereinafter referred to as detection plates 5 and 6) are attached. The detection plates 5 and 6 are made of a material that reflects light from the optical sensors 9 and 10, for example, a metal plate or a resin plate having a high reflectance.
[0037]
In the above description, since the arrangement of the pair of detection plates 5 and 6 is described and then the arrangement of the pair of detection plates 5 and 6 of the cassette 4 is described, the distance between the pair of detection plates 5 and 6 is set to a pair. Although it has been described that the distance between the optical sensors 9 and 10 is the same, the point is that the distance between the pair of optical sensors 9 and 10 and the distance between the pair of detection plates 5 and 6 are the same. For this purpose, the distance between the pair of optical sensors 9 and 10 may be made to coincide with the distance between the pair of detection plates 5 and 6.
[0038]
Next, a method for detecting the amount of deviation from the reference position of the cassette 4 with respect to the substrate transfer robot 3 of the substrate transfer robot system 1 according to the present embodiment will be described. Note that when the cassette 4 is placed at the reference position, the amount of deviation is almost zero. Therefore, by checking whether the detected amount of deviation is within a predetermined error range, the cassette 4 is at the reference position. It can be confirmed whether or not it is placed.
[0039]
First, a confirmation method when the cassette 4 is placed at the cassette reference position with respect to the substrate transfer robot 3 will be described.
[0040]
FIG. 2 is a top view showing a state in which the cassette 4 is set at the cassette reference position with respect to the substrate transfer robot 3. In addition, about the board | substrate conveyance robot 3, the part of the robot holder 31c and the optical sensors 9 and 10 is simplified and expressed.
[0041]
A straight line passing through the optical sensors 9 and 10 is defined as the Y axis, and a straight line perpendicular to the Y axis passing through the center between the optical sensors 9 and 10 is defined as the X axis. The reference position of the cassette 4 with respect to this coordinate system is the opening surface of the cassette 4. It is assumed that the y-axis inside is parallel to the Y-axis and at a predetermined distance Dx.
[0042]
In the state of FIG. 2, the robot holder 31c is moved in the direction of the cassette 4 while operating the optical sensors 9 and 10, and is moved until the optical sensors 9 and 10 are positioned at least at the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6, respectively. The detection signals from the optical sensors 9, 10 are as shown in FIG. 3, for example. In the figure, at the distance Dx, the level of the detection signal is inverted from L to H because the edge Ey on the y-axis of the detection plates 5 and 6 (see points A and B in FIG. 2). Is detected. In the present embodiment, the level is inverted from L to H when the detection plates 5 and 6 are detected as the outputs of the optical sensors 9 and 10, but the level may be inverted from H to L.
[0043]
Therefore, if the level inversion position is the X coordinate of the points A and B where the edge Ey of the detection plates 5 and 6 is detected from the signal waveform shown in FIG. 3, both become Dx, and the straight line obtained from the coordinates of both points is y. Since it coincides with the axis, it can be confirmed that the cassette 4 is at the reference position in the X direction from the detected X coordinates of the points A and B. Specifically, when the difference ΔX = | Xa−Xb | between the X coordinate Xa of the point A and the X coordinate Xb of the point B becomes substantially 0 within a predetermined error range, the cassette 4 is at the reference position in the X direction. It is judged that there is.
[0044]
Next, as shown in FIG. 4A, while the optical sensors 9 and 10 are moved to positions at the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6, respectively, for example, the optical sensors 9 and 10 are operated. Detection from the optical sensors 9 and 10 when the robot holder 31c is moved downward in the Y axis and the optical sensors 9 and 10 are moved to a position at least exceeding the lower edge Ex of the detection plates 5 and 6. The signal is as shown in FIG. In the figure, at the distance Dy, the level of the detection signal is H From L Is inverted at the edge Ex portion of the detection plates 5 and 6 (see FIG. (A) (Refer to point a) in FIG.
[0045]
Therefore, if the level inversion position is the Y coordinate of the point a where the edge Ex of the detection plate 5 (or 6) is detected from the signal waveform shown in FIG. 4B, the distance Dy from the center Pa to the point a is the detection plate. Since it becomes 1/2 of the length L of the edge Ey of 5 (or 6), it can be confirmed that the cassette 4 is in the reference position also in the Y direction from the detected Y coordinate of the point a. Specifically, when the Y coordinate Ya of point a is Ya≈L / 2 within a predetermined error range, it is determined that the cassette 4 is at the reference position in the Y direction.
[0046]
Therefore, the coordinates Xa, Xb, and the Y coordinate Ya of the point a in the XY coordinate system of the substrate transfer robot 3 are detected, and whether or not the cassette 4 is located at the reference position from these position information, The amount of deviation in the X direction, Y direction, and θ direction when not located at the reference position can be calculated.
[0047]
Next, a method of calculating the deviation amounts in the X direction, the Y direction, and the θ direction when the cassette 4 is not located at the reference position will be described.
[0048]
FIG. 5 is a top view showing a state in which the cassette 4 is tilted and set at the reference position of the cassette with respect to the substrate transfer robot 3. 2 is a state in which the cassette 4 is rotated counterclockwise by an angle θ around the origin o of the xy coordinates in the cassette 4 in FIG.
[0049]
In the state shown in the figure, the robot holder 31c is moved in the direction of the cassette 4 while operating the optical sensors 9 and 10 until the optical sensors 9 and 10 are positioned at the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6, respectively. The waveform of the detection signal from the optical sensors 9 and 10 is as shown in FIG. 6, and the level inversion position (X coordinate Xa of the point A) of the detection signal of the optical sensor 9 indicated by the solid line is shorter than Dx, The level inversion position (X coordinate Xb of point B) of the detection signal of the optical sensor 10 indicated by the dotted line is longer than Dx. As shown in FIG. 5, the detection point A of the edge Ey of the plate 5 approaches the robot holder 31c side from the reference position due to the inclination of the cassette 4, and the detection point B of the edge Ey of the plate 6 moves from the reference position to the robot holder. This is because the distance is greater than 31c.
[0050]
As can be seen from FIG. 5, the inclination angle θ of the cassette 4 is a straight line passing through the detection point A of the edge Ey of the detection plate 5 and the detection point B of the edge Ey of the detection plate 6, ie, the y axis and the robot holder 31c. The deviation angle with respect to the set Y-axis, and tan θ = ΔX / d = | Xa−Xb | / d holds for this deviation angle θ.
θ = tan ^-1 (| Xa-Xb | / d)
Is calculated by
[0051]
In FIG. 5, since the cassette 4 is merely rotated around the origin xy of the xy coordinates and is not displaced in the X direction when the cassette 4 is tilted, the amount of deviation in the X direction, that is, the origin o The amount of deviation from the origin position in the XY coordinates (Dx in the X coordinates) is zero. In other words, the X coordinate in the XY coordinates of the origin o is calculated by Xo = (Xa−Xb) / 2, but when the cassette 4 is tilted and is not displaced in the X direction, Xo = (Xa−Xb) / 2 = Dx (see signal waveform in FIG. 6). Therefore, Mosquito When the set 4 is tilted and is displaced in the X direction, ΔXo = (Xa−Xb) / 2−Dx is calculated to obtain the amount of displacement in the X direction from the reference position of the cassette 4.
[0052]
The amount of misalignment of the cassette 4 in the Y direction is performed by the same method as described with reference to FIG. 4, but as shown in FIG. 7A, the detection plate 5 when the cassette 4 is at the reference position. When the optical sensors 9 and 10 are moved to the positions of the centers Pa and Pb of FIG. 6 and the cassette 4 is inclined, the positions of the optical sensors 9 and 10 are the same as the positions of the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6. It does not match. Therefore, as shown in FIG. 5B, the robot holder 31c is rotated by the tilt angle θ so that the X-axis direction of the robot holder 31c and the x-axis direction of the cassette 4 are aligned, and the robot holder 31c is aligned with the cassette 4. Make it counter.
[0053]
As shown in FIG. 5, when the cassette 4 is only tilted at the reference position, the position of the optical sensors 9 and 10 is set to the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6 by correcting the robot holder 31c in the X-axis direction. It corresponds to the position (see the state of FIG. 4A). Therefore, after that, when the robot holder 31c is moved downward in the Y axis and the point a on the lower edge Ex of the detection plate 5 (or 6) is detected by the optical sensor 9 (or 10), the point a Since the Y coordinate Ya of Ya is approximately equal to L / 2, the deviation amount ΔYo from the reference position of the cassette 4 in the Y direction is zero.
[0054]
On the other hand, when the cassette 4 is tilted and is shifted in the Y direction, the robot holder 31c is rotated by the tilt angle θ so that the robot holder 31c is directly opposed to the cassette 4. The positions do not coincide with the positions of the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6, as shown in FIG. The detection plate 5 indicated by the dotted line in FIG. 8A indicates the position of the detection plate 5 with respect to the optical sensor 9 when the cassette 4 is at the reference position.
[0055]
From this state, when the robot holder 31c is moved downward in the Y axis and the point a on the lower edge Ex of the detection plate 5 (or 6) is detected by the optical sensor 9 (or 10), up to the point a. Since the Y coordinate Ya of the point a calculated from the movement distance Dy is Ya ≠ L / 2 (Ya <L / 2 in FIG. 8B), the deviation amount ΔYo from the reference position of the cassette 4 in the Y direction is ΔYo = (Ya−L / 2). Therefore, Mosquito When the set 4 is tilted and is displaced in the Y direction, ΔYo = (Ya−L / 2) is calculated to obtain the amount of displacement in the Y direction from the reference position of the cassette 4.
[0056]
FIG. 9 is a block configuration diagram related to cassette misalignment detection processing of the substrate transfer robot system 1.
[0057]
The control unit 11 performs centralized control of the operation of the substrate transfer robot system, and includes a microcomputer as a main component. Although not shown, the control unit 11 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like that are connected to each other.
[0058]
The control unit 11 controls the conveyance of the substrate between the cassette 4 and the processing apparatus by executing a control program stored in advance in the ROM. The ROM stores a calculation program for calculating the amount of deviation of the cassette 4 from the reference position, and the control unit 11 executes this calculation program when the cassette 4 is placed on the cassette stage 2. Then, a deviation amount from the reference position of the cassette 4 is calculated, and the deviation amount data is stored in the RAM.
[0059]
The X-direction edge detection unit 111 to the Y-direction deviation amount calculation unit 116 represent various functions performed by the control unit 11 executing a calculation program for calculating the deviation amount from the reference position of the cassette 4 as a functional block. is there.
[0060]
The X-direction edge detection unit 111 moves the robot holder 31c to the cassette 4 side while operating the optical sensors 9 and 10, and detects the edge Ey of the detection plates 5 and 6 based on the detection signal output from the optical sensors 9 and 10. Function block. The X-direction edge detection unit 111 corresponds to detection control means according to the present invention. The edge-to-edge distance calculation unit 112 is a functional block that calculates the distance difference ΔX in the X direction between the detection points A and B on the edge Ey of the detection plates 5 and 6 described above. The X-direction deviation amount calculation unit 113 is a functional block that calculates the deviation amount ΔXo from the reference position in the X direction of the cassette 4 from the distance difference ΔX. The θ-direction deviation amount calculation unit 114 is a functional block that calculates the deviation angle θ from the reference position in the θ direction of the cassette 4 from ΔX and the distance d between the optical sensors 9 and 10. The edge-to-edge distance calculation unit 112 to the θ-direction deviation amount calculation unit 114 correspond to a calculation unit according to the present invention.
[0061]
The Y-direction edge detection unit 115 moves the optical sensors 9 and 10 to the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6 when the cassette 4 is located at the reference position, and then calculates the θ-direction deviation amount calculation unit. Based on the deviation angle θ calculated in 114, the direction of the substrate transfer robot 3 is corrected to the direction facing the cassette 4, and then the robot holder 31c is moved in the Y direction while the optical sensors 9 and 10 are operated to This is a functional block that detects the edge Ex of the detection plates 5 and 6 based on detection signals output from the sensors 9 and 10. The Y-direction edge detection unit 115 corresponds to the posture correction unit and the second detection control unit according to the present invention.
[0062]
The Y-direction deviation amount calculation unit 116 calculates the deviation amount ΔYo from the reference position in the Y direction of the cassette 4 from the movement distance Dy of the optical sensors 9 and 10 until the edge Ex portion of the detection plates 5 and 6 is detected. It is a functional block. The Y-direction deviation amount calculation unit 116 corresponds to the second calculation means according to the present invention.
[0063]
The robot controller 12 controls the substrate transfer robot 3 and includes a microcomputer as a main component. The robot control unit 12 also includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like that are connected to each other (not shown). The robot controller 12 includes a controller 11 The driving of the substrate transfer robot 3 is controlled on the basis of the control signal from.
[0064]
The robot control unit 12 controls driving of the substrate transfer robot 3 based on a drive control program stored in advance in the ROM. The X-direction drive control unit 121 to the θ-direction drive control unit 124 represent various functions performed by the robot control unit 12 by executing a drive control program as functional blocks. The X-direction drive control unit 121 to the θ-direction drive control unit 124 are functional blocks that control the driving of the X-direction drive mechanism 31 to the θ-direction rotation mechanism 34 described above, respectively.
[0065]
The sensor 13 outputs detection signals from the detection plates 5 and 6 of the cassette 4 and corresponds to the optical sensors 9 and 10. The operation of the optical sensor 13 is controlled by the control unit 11, and the detection signal of the optical sensor 13 is input to the control unit 11. The control unit 11 is provided with an AD conversion function, and the detection signal of the optical sensor 13 is converted into a digital signal and temporarily stored in the RAM in the control unit 11.
[0066]
Next, according to the flowchart shown in FIG. 10, a process for detecting the amount of deviation from the reference position of the cassette in the substrate transfer robot system will be described. The positional deviation amount detection process shown in FIG. 10 is a process executed when the cassette 4 is placed on the cassette stage 2.
[0067]
First, the substrate transfer robot 3 is moved to a predetermined position facing the cassette 4 by driving the Y-direction drive mechanism 32 (S1). Subsequently, the Z-direction drive mechanism 33 is driven to raise the robot holder 31c to a predetermined height (S2). Here, the predetermined height means that when the optical sensors 9 and 10 are moved to the cassette 4 side, the optical sensors 9 and 10 are detected by a predetermined distance from the upper surface of the cassette 4 so that the detection plates 5 and 6 can be detected. It is the height on the upper side.
[0068]
Subsequently, while operating the optical sensors 9 and 10, the X-direction drive mechanism 31 is driven to move the robot holder 31c to the cassette 4 side (S3). The robot holder 31c is moved until the optical sensors 9 and 10 reach the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6 when the cassette 4 is at the reference position (S3 to S5). , 10 are temporarily stored in the RAM in the control unit 11 (S4). In the processing of steps S3 to S5, the optical sensors 9 and 10 are scanned on the X axis to the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6 of the cassette 4, and detection signals of the edges Ey of the detection plates 5 and 6 are output. This corresponds to processing.
[0069]
When the scanning operation of the optical sensors 9 and 10 is completed (S5: YES), the detection points A and B of the edge Ey of the detection plates 5 and 6 are detected using the detection signal data of the optical sensors 9 and 10 stored in the RAM. The X coordinates Xa and Xb are calculated (S6), and further, using these X coordinates Xa and Xb and the distance d between the optical sensors 9 and 10, the amount of deviation ΔXo in the X direction of the cassette 4 [= (Xa−Xb) / 2-Dx] and the deviation angle θ in the θ direction [= tan ^-1 (| Xa−Xb | / d)] is calculated and temporarily stored in the RAM (S7, S8).
[0070]
Subsequently, the direction of the substrate transport robot 3 is corrected to the direction facing the cassette 4 by driving the θ direction drive mechanism 34 based on the calculated deviation angle θ in the θ direction (S9), and then the optical sensor 9 , 10 is driven, the Y-direction drive mechanism 32 is driven, and the robot holder 31c moves rightward relative to the cassette 4 (the direction in which the optical sensors 9, 10 cross the edge Ex of the detection plates 5, 6) by a predetermined amount It is moved (S10 to S12). Here, the predetermined amount is an amount sufficient for the optical sensors 9 and 10 to exceed the edge Ex of the detection plates 5 and 6. The robot holder 31c may be moved leftward relative to the cassette 4 (the direction in which the optical sensors 9, 10 cross the edge opposite to the edge Ex of the detection plates 5, 6).
[0071]
In the robot holder 31c, the optical sensors 9, 10 reach a predetermined position beyond the edges Ex of the detection plates 5, 6 from the centers Pa, Pb of the detection plates 5, 6 when the cassette 4 is at the reference position. The signal output from the optical sensor 9 (or 10) during this time is temporarily stored in the RAM in the control unit 11 (S11). In the processing of steps S10 to S12, the optical sensor 9 (or 10) is scanned from the centers Pa and Pb of the detection plates 5 and 6 to a predetermined position beyond the edge Ex, and the detection signal of the edge Ex of the detection plates 5 and 6 is detected. Is equivalent to the process of outputting.
[0072]
When the scanning operation of the optical sensor 9 (or 10) is completed (S12: YES), the detection signal data of the optical sensor 9 (or 10) stored in the RAM is used to detect the edge Ex of the detection plate 5 (or 6). The Y coordinate Ya of the detection point a is calculated (S13), and using this Y coordinate Ya and the length L of the edge Xy of the detection plate, the deviation amount ΔYo [= Ya−L / 2] of the cassette 4 in the Y direction is calculated. It is calculated and temporarily stored in the RAM (S14), and the positional deviation amount calculation processing ends.
[0073]
The calculated positional deviation amount is used as a correction value for the drive control values of the robot hands 35 and 36 when the substrate transfer robot 3 moves the substrate 7 in and out of the cassette 4. As a result, the control unit 11 can perform drive control equivalent to the case where the robot hands 35 and 36 are driven in a state where the cassette 4 faces the substrate transfer robot 3. The substrate 7 can be preferably taken in and out even if it is not accurately positioned.
[0074]
As described above, when the substrate transfer robot 1 according to the present embodiment is provided with the pair of optical sensors 9 and 10 at the predetermined interval d in the robot holder 31 c and the cassette 4 is placed on the cassette stage 2, The optical sensors 9 and 10 detect the positions of the edges Ey and Ex of the pair of detection plates 5 and 6 provided on the upper surface of the cassette 4 with a predetermined interval d, and the position information of the cassette 4 Since the deviation amounts in the X direction, the Y direction, and the θ direction from the reference position are calculated, by controlling the drive of the substrate transfer robot 3 using these deviation amounts, the cassette 4 can be moved as in the conventional case. The substrate 7 can be transported from the cassette 4 without adjusting the position on the cassette stage 2 to the reference position.
[0075]
Therefore, the structure of the substrate transfer robot system 1 is simplified because it is not necessary to provide a clamp mechanism for adjusting the position of the cassette 4 on the cassette stage 2 as in the prior art, which contributes to cost reduction. Further, labor required for assembly and maintenance inspection of the substrate transfer robot system 1 is also reduced.
[0076]
In the above embodiment, a pair of optical sensors are provided corresponding to the pair of detection plates 5 and 6, but one optical sensor is used as a sensor for detecting the positions of the edges Ey and Ex of the detection plates 5 and 6. There may be. In this case, since it is necessary to detect the position of the edge Ey of the detection plates 5 and 6 by scanning the optical sensor twice, the time of the positional deviation detection processing becomes longer, but the effect of reducing the members of the optical sensor There is.
[0077]
In the above embodiment, the reflection type optical sensor is used as the detection sensor for the edges Ey and Ex of the detection plates 5 and 6, but the detection sensor is not limited to this. For example, a transmission type optical sensor may be used. Alternatively, other contacted sensors such as a capacitance sensor and a magnetic sensor may be used.
[0078]
Further, as described above, since the position information of the edges Ey and Ex of the detection plates 5 and 6 is sufficient for calculating the displacement amount, the detection plates 5 and 6 are not limited to rectangular or square shapes. Absent. Any shape such as a fan can be adopted as long as it has edges Ey and Ex. In the above embodiment, the detection plates 5 and 6 are attached to the upper surface of the cassette 4. However, if the edges Ey and Ex can be detected, marks corresponding to the detection plates 5 and 6 are displayed on the cassette 4. It may be drawn on the top surface.
[0079]
Further, the detection points A, B, a on the edges Ey, Ex of the sensor 13 change according to the amount of deviation from the reference position of the cassette 4, so the lengths of the edges Ey, Ex are from the reference position of the cassette 4. The length may include the detection points A, B, and a with respect to the maximum value of the deviation amount.
[0080]
Further, in the above embodiment, the two detection plates 5 and 6 having the same shape are provided in the cassette 4. G The purpose of providing two is to detect position information of two points from the edge Ey of the detection plate 5 and the edge Ey of the detection plate 6, so that as long as this purpose is achieved, the two detection plates 5, 6 are provided. May be replaced with one detection plate including both detection plates 5 and 6 or one detection plate in which both detection plates 5 and 6 are connected. That is, the number of position detection members may be one. In this case, it is not necessary to adjust the mounting position between the detection plates when there are two detection plates, so that the detection plates can be easily arranged on the cassette 4. Further, the edge Ey of the detection plate does not need to coincide with the opening surface for loading and unloading the substrate of the cassette 4, and it is sufficient that the straight line including the edge Ey is parallel to the opening surface.
[0081]
In the above embodiment, the position detection members 5 and 6 are provided on the upper surface of the cassette 4. However, since the upper surface of the cassette stage 2 is formed with a concave groove, the position detection member 5 is formed on the lower surface of the cassette 4. , 6 and the groove portion of the cassette stage 2 so The sensor 13 may be scanned to detect the position detection members 5 and 6 on the lower surface side of the cassette 4.
[0082]
In the above embodiment, the shift amount from the reference position of the cassette 4 is detected in all directions of the X direction, the Y direction, and the θ direction. However, at least the shift amount in the θ direction may be detected. This is because the cassette 4 is displaced from the reference position. When the substrate transfer robot 3 moves the substrate 7 in and out of the cassette 4, the cassette 4 is inclined from the reference position. 4 This is because if the problem can be solved at least, the actual damage can be avoided.
[0083]
Moreover, although the said embodiment calculates the deviation | shift amount from the reference | standard position of the cassette 4 using the straight line which passes through the point A and B point substantially detected on the upper surface of the cassette 4, other deviation | shift amounts are calculated. The method shown in FIG. 11 can be employed as the calculation method of.
[0084]
In the method shown in FIG. 11, two protrusions 41 and 42 are formed by providing a predetermined distance d on the opening surface of the cassette 4 (specifically, the surface along the opening surface of the upper or lower side plate of the cassette 4). Alternatively, the projecting members 41 and 42 are provided, and the substrate transport robot 3 is provided with a distance measuring sensor 14 for detecting the distance from the cassette 4. In addition, when attaching the protrusion members 41 and 42 externally, it is preferable to use one member in which the protrusions 41 and 42 are formed at a predetermined interval. The distance measuring sensor 14 corresponds to the distance measuring means according to the present invention.
[0085]
In the cassette misalignment detection method shown in FIG. 11, the cassette 4 is provided with a position detecting member for detecting two points having different positions, the two points are detected by a sensor provided in the substrate transfer robot 3 and the substrate. The method of calculating the positional deviation amount of the cassette according to the above-described embodiment and the basic point are that the positional coordinates of the two points in the XY coordinate system of the transfer robot 3 are calculated and the positional deviation amount of the cassette 4 is calculated from these positional coordinates. Based on a common technical idea.
[0086]
In this embodiment, for example, in FIG. 11, the distance measurement sensor 14 detects the distance to the surface on which the projections 41 and 42 of the cassette 4 are formed while moving the substrate transfer robot 3 from left to right (or from right to left). Then, since the detection signal as shown by the solid line in FIG. 12 is output from the distance measuring sensor 14, the distance difference ΔXp (distance difference in the X direction) between the apexes P1 and P2 of the protrusions 41 and 42 from this detection waveform = | Xp1 By calculating −Xp2 |, the deviation angle θ in the θ direction from the reference position of the cassette 4 from the distance difference ΔXp and the distance d between the vertices P1 and P2 is θ = tan. ^-1 It is calculated by the equation (ΔXp / d).
[0087]
In FIG. 12, the waveform indicated by the dotted line is from the distance measurement sensor 14 when the cassette 4 is set at the reference position. of In this case, the distance to the vertices P1 and P2 is a predetermined value Xp (distance when the cassette 4 is at the reference position, corresponding to Dx in FIG. 2). By calculating ΔXo = (Xp1−Xp2) / 2−Xp from the distance difference ΔXo = (Xp1−Xp2) between the distance Xp1 and the distance Xp2 up to P2 and a predetermined value Xp, the X direction of the cassette 4 is calculated. A deviation amount ΔXo is calculated.
[0088]
In FIG. 12, for example, the position information Yp1 of the vertex P1 in the Y direction when the cassette 4 is set to the reference position and the position information of the vertex P1 in the Y direction when the cassette 4 is deviated from the reference position. By calculating a distance difference ΔYp1 = Yp1−Yp1 ′ from Yp1 ′, a deviation amount ΔYo = ΔYp1 in the Y direction is calculated. Note that the displacement amount ΔYo = ΔYp2 in the Y direction may be calculated using position information of the vertex P2 in the Y direction.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the detecting means for detecting the edge is provided on the holding member of the robot hand, and the first edge parallel to the surface including the substrate loading / unloading port and the second edge perpendicular thereto are provided. When the substrate transport container having the position detecting member is placed on the mounting table, the robot hand is driven to the substrate transport container side so that the detection means is moved across the first edge of the position detecting member. The amount of deviation in the X or θ direction from the reference position on the mounting table of the substrate transport container using the detection signals of two points that are scanned and output from the detection means at a predetermined distance on the first edge Furthermore, after the detection means is moved to a predetermined position of the position detection member and the posture of the substrate transfer robot is corrected based on the deviation amount in the θ direction, the robot hand is driven in the Y direction. Position detection The detection means is scanned so as to cross the second edge of the member for use, and the amount of deviation in the Y direction from the reference position on the mounting table of the substrate transport container is detected using the detection signal of the second edge output from the detection means Since the calculation is performed, it is not necessary to provide a mechanical position adjusting mechanism for adjusting the position of the substrate transfer container to the reference position on the mounting table as in the prior art. Position during assembly and maintenance Adjustment Adjustment of the mechanism is also unnecessary, and maintenance work and costs can be reduced.
[0090]
The robot hand holding member is provided with a distance measuring means for detecting an edge, and two protrusions are provided to protrude toward the substrate transfer robot side at a predetermined distance in a direction parallel to the surface including the substrate loading / unloading port. When the substrate transport container is placed on the mounting table, the distance measuring means measures the distance to the two protrusions, and uses the information of the measured distances to measure X from the reference position on the substrate transport container mounting table. Since at least one of the shift amount in the direction, the Y direction, and the θ direction is calculated, the same effect as described above can be obtained.
[0091]
In addition, since the drive control value for loading and unloading the robot hand substrate is corrected based on the amount of deviation from the calculated reference position, the substrate transfer container is not accurately placed at the reference position of the placement table. Also, the substrate can be taken in and out suitably.
[0092]
Further, the substrate transport container is configured such that a position detection member having a first edge parallel to a surface including the substrate loading / unloading port and a second edge perpendicular to the first edge is disposed at a predetermined position of the container main body, Alternatively, since the two protrusions are disposed at a predetermined distance in a direction parallel to the surface including the substrate loading / unloading port, the substrate transfer robot system according to the present invention is simple and low-cost. A substrate transfer container applicable to the above can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of main parts of an embodiment of a substrate transfer robot system according to the present invention.
FIG. 2 is a top view showing a state where the cassette is set at a reference position of the cassette with respect to the substrate transport robot.
FIG. 3 is a diagram showing a waveform of a signal output from the photosensor when the photosensor is moved in the direction of the cassette in the state of FIG.
FIG. 4A is a diagram showing a state in which the optical sensor is set at the center of the detection plate, and FIG. 4B is an output from the optical sensor when the optical sensor is moved downward from the state of FIG. It is a figure which shows the waveform of a signal.
FIG. 5 is a top view showing a state where the cassette is tilted and set at a reference position of the cassette with respect to the substrate transfer robot.
6 is a diagram illustrating a waveform of a signal output from the optical sensor when the optical sensor is moved to the cassette side in the state of FIG. 5;
7A is a diagram showing a state in which the optical sensor is moved to the center of the detection plate in a state where the cassette is tilted, and FIG. 7B is a diagram illustrating a state where the robot holder is rotated from the state of FIG. It is a figure which shows the state made to oppose.
8A is a diagram showing the positional relationship between the optical sensor and the plate center when the optical sensor is moved to the center of the detection plate when the cassette is tilted and also displaced in the Y direction, and FIG. It is a figure which shows the positional relationship of a photosensor and a plate center when rotating a robot holder by the inclination angle from the state of (a).
FIG. 9 is a block configuration diagram related to cassette misalignment detection processing in the substrate transfer robot system according to the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing cassette misalignment detection processing in the substrate transfer robot system.
FIG. 11 is a diagram for explaining another embodiment for detecting the amount of misalignment of a cassette.
FIG. 12 is a diagram illustrating a signal waveform output from a distance measurement sensor.
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of transporting a substrate between processes in a manufacturing process of a semiconductor substrate, a liquid crystal substrate, and the like.
FIG. 14 is a perspective view of a main part showing a cassette position adjusting mechanism of a cassette stage in a conventional substrate transfer robot system.
[Explanation of symbols]
1 Substrate transfer robot system
2 Cassette stage (mounting table)
3 Substrate transfer robot
31 X-direction drive mechanism
32 Y direction drive mechanism
33 Z-direction drive mechanism
34 θ direction rotation mechanism
35, 36 Robot hand
4 cassette (substrate transfer container)
41, 42 protrusion
5,6 Position detection member
7 Substrate
8 Guide rail
9, 10 Optical sensor (detection means)
11 Control unit (measurement control means)
111 X direction edge detection unit (detection control means)
112 Edge distance calculation unit (calculation means)
113 X direction deviation | shift amount calculation part (calculation means)
114 θ-direction deviation amount calculation unit (calculation means)
115 Y-direction edge detection unit (posture correction means, second detection control means)
116 Y-direction deviation amount calculation unit (second calculation means)
12 Robot controller
121 X direction control drive
122 Y direction drive control unit
123 Z direction drive controller
124 θ-direction drive controller
13 Sensor (detection means)
14 Distance measuring sensor (distance measuring means)

Claims

A substrate transport robot having a robot hand displaceable in an XY axis direction perpendicular to each other in a horizontal plane and a Z axis direction perpendicular thereto, and rotatable about the Z axis, and a rectangular parallelepiped having a substrate loading / unloading port on at least one side surface The substrate transport container having a shape includes a mounting table mounted with the substrate loading / unloading port facing the substrate transport robot, and the robot hand is driven to load / unload the substrates stored in the substrate transport container in multiple stages. In the substrate transfer robot system,
The X-axis direction, the Y-axis direction, and the rotation direction about the Z-axis of the actual placement position of the substrate transport container with respect to the reference position on which the substrate transport container set in advance on the mounting table is to be placed A position deviation detecting means for detecting the amount of deviation is provided,
The positional deviation detecting means is
A distance measuring means provided on a holding member of the robot hand, for measuring a distance to an object to be detected ;
A position detecting member having two protrusions projecting apart from each other by a predetermined distance on a side surface of the substrate transport container on which the substrate outlet is formed ;
When the substrate transport container to said mounting base is mounting location, and measurement control means for measuring respective distances to the two projections in the distance measuring means,
Calculation means for calculating a deviation amount in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the rotation direction using the distance information to the two protrusions measured by the distance measurement means and the distance between the two protrusions. When,
A substrate transfer robot system comprising:

2. The substrate transport robot system according to claim 1, further comprising a correction unit that corrects a drive control value for loading and unloading the substrate of the robot hand based on each shift amount calculated by the calculation unit. .

A substrate transfer container applied to the substrate transfer robot system according to claim 1 or 2,
2. A substrate transfer container, wherein two protrusions are disposed at a predetermined distance on a side surface where the substrate insertion / removal port is formed.