JP4650273B2 - 基板搬送装置、および基板位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板搬送装置、および基板位置検出方法に関し、特に、半導体の基板（例えば、ウェハ）などの薄板状部材を、カセットなどから取り出す場合の基板の位置のずれを、簡易な方法で検出することを可能とする、基板搬送装置、および基板位置検出方法に関するものである。

半導体の基板（例えば、ウェハ）などの薄板状部材を、カセットなどから取り出す場合の基板の位置のずれを、簡易な方法で検出することが要求されている。

この基板の位置を検出するための、従来技術の基板検出方法及び基板検出装置がある（例えば、特許文献１を参照）。この従来技術の基板検出方法では、カセット内の各段の基板の有無ばかりでなく、基板の前後方向（取り出し方向）の位置検出を行うことを目的としている。このために、図４に示すように、カセットＣの内部にセンサ支持体５１の左右のアーム５１Ａ、５１Ｂを挿入して位置決めする。その状態で光センサ５２の発光器５２Ａから受光器５２Ｂに向けて水平にビームＨを照射しながらセンサ支持体５１を上下方向に移動させることにより、ビームＨを上下に走査させる。ビームＨの走査位置をカセットの前後方向に一定間隔ずつ移動し、等間隔離れた複数の位置でビームＨの走査を行うことにより、走査位置ごとの受光信号に基づいてカセットＣ内の各段における基板Ｗの有無と基板の先端の位置を検出する。

また、従来技術のウェハ検出装置がある（例えば、特許文献２を参照）。この従来技術のウェハ検出装置は、ウェハのカセットからの飛び出しを確実に検出することができるようにすることを目的としている。このために、図５に示すように、カセット６０の開口面側に投光ヘッド７１と受光ヘッド７２とを上下に対向配置する。両ヘッド７１、７２間には、スクリーン状の光ビームを形成し、これをカセット６０から飛び出したウェハ６１が遮ることに基づき飛び出しを検出する。この光ビームの大きさは、カセット６０からウェハ６１が飛び出るときの最大突出量よりも大きくなるように設定しておく。

また、従来技術のウェハ搬送装置がある（例えば、特許文献３を参照）。この従来技術のウェハ搬送装置は、キャリアからウェハが突出していても、ウェハがキャリアのスロットと擦れ合ったり、ウェハの搬送が不確実になったりしないウェハ搬送装置を提供することを目的としている。このために、図６に示すように、ウェハ搬送装置８４の搬送アーム８５のウェハ下面を支持するプレート８６にウェハ８１の周縁部を検出するための光源８８と検出器８７を設け、ウェハ下面へのプレート８６の挿入に際してウェハ８１の突出位置を検出し、この信号に基づいて搬送アーム８５の駆動を制御することによって、ウェハ８１の突出に係わらず、常にウェハ８１とプレート８６の位置関係を一定にしているものである。
特開２００４−２１４４６２号公報 特開２００３−１７５４８号公報 特開平１１−１３９５５９号公報

上述した従来技術の基板検出方法及び基板検出装置（特許文献１）においては、基板の位置検出は、センサアームをカセットへ挿入し、かつそれを上下方向にスキャンさせる必要がある。そのため、センサアームを設けなければならず、またスキャンにも時間がかかるという問題がある。

また、従来技術のウェハ検出装置（特許文献２）においては、カセット開口部近傍の上下にセンサを配置しているが、カセット開口部より内側までの基板ずれは、光ビームがカセット自体にさえぎられて検出できないという問題がある。

また、従来技術のウェハ搬送装置（特許文献３）においては、ウェハを支持するプレートに検出器を設ける必要があり、プレートが厚くなる。また、プレートを保持するアームに配線を通さなければならないという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、基板の位置ずれ量を検出するための専用のセンサを新たに設置することを不要とし、もとからある基板有無確認センサを使用して基板の位置ずれ量の検出を可能とする、基板搬送装置、および基板位置検出方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の基板搬送装置は、基板搬送アームと該基板搬送アームに取り付けられたプレートとを有し、カセット内に収容された基板を前記プレート上に載置して取り出し、前記プレートを所定の基準位置まで移動することにより、該プレートに載置された基板を所定の基板保持位置まで搬送する手段を有すると共に、前記プレートを前記基準位置まで移動した際に、該プレート上の基板が前記所定の基板保持位置に搬送されたことを検知するための基板有無確認センサを有する基板搬送装置であって、前記プレートにより前記基板を搬送する際に、該プレートを前記所定の基準位置から所定の距離だけ離れた位置で一時停止するプレート一時停止手段と、前記プレート一時停止手段によりプレートを一時停止した際に、前記基板有無確認センサによりプレート上の基板の有無を検知する基板有無検出手段と、前記基板有無検出手段により前記基板が検知された場合に、前記プレート上に載置された基板が前記所定の基板保持位置からずれた位置にあると判定する基板位置ずれ判定手段とを備えることを特徴とする。
このような構成により、通常動作では、プレートに基板を載置してカセットから取り出した後に、基板を載置したプレートを基準位置（例えば、旋回可能位置）までを戻すところを、いったん基準位置から離れた（例えば、手前）の決まった位置でプレートを停止し、その時点で基板有無確認センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取ることにより、基板の位置ずれ量を検出する。
これにより、基板（例えば、ウェハ等）の位置ずれ量を検出するための専用のセンサを新たに設置することが不要となり、もとから設備された基板有無確認センサを使用し、基板搬送装置の制御ソフトウェアおよび制御動作を変更するだけで、基板の位置ずれ量の検出が可能となる。

また、本発明の基板搬送装置は、前記プレートを前記基準位置に移動する際に、該プレートを前記基準位置に対して漸近する複数の離れた位置で一時停止するプレート一時停止手段と、前記プレート一時停止手段によりプレートを各停止位置において一時停止した際に、停止位置ごとに前記基板有無確認センサによりプレート上の基板の有無を検知する基板有無検出手段とを備えることを特徴とする。
このような構成により、通常動作では、プレートに基板を載置してカセットから取り出した後に、基板を載置したプレートを基準位置（例えば、旋回可能位置）までを戻すところを、基準位置に漸近する複数の離れた位置でプレートを一時停止し、各一時停止位置で基板有無確認センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取ることにより、基板の位置ずれ量を検出する。
これにより、基板（例えば、ウェハ等）の位置ずれ量を検出するための専用のセンサを新たに設置することが不要となり、もとから設備された基板有無確認センサを使用して、基板の位置ずれの程度を概略ながら数値的に検出することが可能になる。

また、本発明の基板位置検出方法は、基板搬送アームと該基板搬送アームに取り付けられたプレートとを有し、カセット内に収容された基板を前記プレート上に載置して取り出し、前記プレートを所定の基準位置まで移動することにより、該プレートに載置された基板を所定の基板保持位置まで搬送する手段を有すると共に、前記プレートを前記基準位置まで移動した際に、該プレート上の基板が前記所定の基板保持位置に搬送されたことを検知するための基板有無確認センサを有する基板搬送装置における基板位置検出方法であって、前記基板搬送装置内の制御部により、前記プレートにより前記基板を搬送する際に、該プレートを前記所定の基準位置から所定の距離だけ離れた位置で一時停止するプレート一時停止手順と、前記プレート一時停止手順によりプレートを一時停止した際に、前記基板有無確認センサによりプレート上の基板の有無を検知する基板有無検出手順と、前記基板有無検出手順により前記基板が検知された場合に、前記プレート上に載置された基板が前記所定の基板保持位置からずれた位置にあると判定する基板位置ずれ判定手順とが行われることを特徴とする。
このような手順により、通常動作では、プレートに基板を載置してカセットから取り出した後に、基板を載置したプレートを基準位置（例えば、旋回可能位置）までを戻すところを、いったん基準位置の手前の決まった位置でプレートを停止し、その時点で基板有無確認センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取ることにより、基板の位置ずれ量を検出する。
これにより、基板（例えば、ウェハ等）の位置ずれ量を検出するための専用のセンサを新たに設置することが不要となり、もとから設備された基板有無確認センサを使用し、基板搬送装置の制御ソフトウェアおよび制御動作を変更するだけで、基板の位置ずれ量の検出が可能となる。

基板（例えば、ウェハ等）のずれ量を検出するための専用のセンサを新たに設置することが不要となり、もとから設備された基板有無確認センサを使用し、基板搬送装置のソフトウェアおよび制御動作を変更するだけで、基板の位置ずれ量の検出が可能となる。また、基板搬送装置のロボットコントローラの機能としては、プレートを通常の縮み位置（基準位置）と異なる場所で一旦停止し、センサ状態を読み取る機能だけが必要であり、例えば移動しながらセンサがＯＮ／ＯＦＦした際の現在値（エンコーダデータ等）を読み取る必要がなく、ごく普通のコントローラ（例えば、エンコーダデータのカウント機能を有していないコントローラ等）でこの機能が実現できる。

次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

［本発明の基板位置検出方法が適用される基板搬送装置の構成例］
図１は、本発明の基板位置検出方法が適用される基板搬送装置（ウェハ移載ロボット）の一例を示す図である。図１（Ａ）は、基板搬送アーム(リンク機構)３が縮み位置（旋回能位置）へ戻った状態における基板搬送装置の上面図を示している。なお、図１に示す基板搬送装置の構造自体は、ごく普通に使用されているものであり、本発明では、基板（ウェハ等）２の位置検出方法に特徴があるものである。

図１（Ａ）に示すように、基板搬送装置では、基板搬送アーム３を図示しないアクチュエータ(サーボモータ等)により駆動し、二股状の基板支持プレート（単に「プレート」ともいう）６を矢印ａで示すＸ軸方向（カセット１に対しての前後方向）、およびＺ軸方向（紙面に垂直な方向）に移動させ、カセット１から基板２を取り出すように作動する。また、基板搬送アーム３およびプレート４は、図１（Ｂ）に示すように、基板搬送装置本体部６の中心軸ＣＬを中心に所定角度内で旋回可能である。

基板有無確認センサ５は、基板搬送アーム３のプレート４が基板２を取り出した後に、基板搬送アーム３およびプレート４が縮み位置（基準位置：旋回可能位置）へ戻った時点で基板２の有無を確認するセンサであり、基板搬送アーム３を有する搬送用のロボットには標準的に存在するものである。例えば、図１（Ｃ）は、カセット１から取り出した基板２が正常な位置（所定の基板保持位置）にある場合の例を示す図であり、この状態で、基板有無確認センサ５がＯＮとなり、基板２が正常な位置にあることが確認できる。

また、図２は、基板搬送システムの構成例を示す図であり、基板搬送装置の基板有無確認センサ５は、ロボットコントローラ１０のデジタル入力ユニット１１に接続されており、アーム制御部１２により、基板搬送アーム３の駆動制御を行うと共に、基板有無確認センサ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を認識できるように構成されている。

そして、図２において、カセット１から基板２を放り出す場合は、通常動作では、基板搬送アーム３を駆動し、プレート４をＸ軸方向に移動してカセット１まで伸ばし、Ｚ軸方向に上昇し、プレート４上に基板２を載置する。それから、プレート４を縮み位置（基準位置）へ戻す。その後、ロボットコントローラ１０では基板有無確認センサ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取り、ＯＮであれば正常とし、ＯＦＦならば基板取り出しエラーとして上位（例えば、制御用のコンピュータ等）に報告する。

なお、アーム制御部１２中の、プレート一時停止処理部１３、基板有無検出処理部１４、および基板位置ずれ判定処理部１５は、本発明に直接関係する処理部であり、その動作については後述する。

［本発明による基板位置検出方法についての説明］
次に、本発明の基板位置検出方法について説明する。本発明の基板位置検出方法においては、図１及び図２に示す構成において、プレート４に基板２を載置した後は、通常動作では、基板搬送アーム３を駆動してプレート４を旋回可能な縮み位置（基準位置）に戻すところを、いったん縮み位置の手前の決まった位置でプレート４を停止し、その時点で基板有無確認センサ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取ることにより、基板２の位置ずれ量を検出するものである。

たとえば、図３は、アーム３とプレート４が、本来の縮み位置（基準位置）の手前で停止した状態を示す図である。この場合、プレート４は、本来の縮み位置（破線４ａで示す基準位置）よりもＬｍｍだけ手前で停止する。なお、アーム３を駆動するアクチュエータ（図示せず）はサーボモータ等であり、プレート４を任意の位置で停止する機能を基本的に有しており、プレート４を本来の縮み位置（破線４ａで示す基準位置）よりもＬｍｍだけ手前で停止することは、容易に行うことができる。

そして、プレート４が本来の縮み位置（破線４ａで示す位置）よりもＬｍｍだけ手前で停止した位置において、正常状態（カセット１内で正常な位置に格納されていた状態）の基板２ならば、基板２も本来の縮み位置（破線２ａで示す位置）よりもＬｍｍだけ手前で停止する。この状態においては、基板２は基板有無確認センサ５に検知されず、センサ５はＯＮしていない。

しかし、基板２が手前にずれた状態（破線２ａの方向にずれた状態）であれば、該基板２は基板有無確認センサ５に検知され、センサ５はＯＮした状態となっている。このように、検出したい“ずれ位置”の程度に応じてプレート４の停止位置（Ｌｍｍ）を変えて、基板有無確認センサ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を読み取ることで、基板２のずれ量を検出することができる。

実際の連用では、基板２はカセット内にあるときには本来収まっている位置から前に飛び出してずれている場合が多い。ずれの許容値は、システムによるが数ｍｍ程度であり、プレート４を縮み位置（基準位置）から例えば２ｍｍ手前で停止して基板有無確認センサ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を確認すれば、基板２が２ｍｍ以上ずれているかどうかは判断できる。そして、位置ずれが認識できた場合は、再度カセット１へ基板２を戻して、基板搬送アーム３を伸ばす位置を手前にして取り出すようにする。

なお、プレート４の停止位置として、本来の縮み位置（破線４ａで示す位置）に対して複数の停止位置（例えば、１ｍｍ手前、２ｍｍ手前、３ｍｍ手前など漸近的な停止位置）を設定し、各停止位置における基板有無確認センサ５のＯＮ／ＯＦＦ状態を確認すれば、位置ずれの程度を概略ながら数値的に検出することが可能になる。

また、前後方向のずれだけではなく、左右方向のずれも検出したい場合には、カセット１から基板２を取り出す際に、旋回軸、または左右軸にオフセットをつけて取り出し、縮み位置で確認すればよい（確認が終われば正しい位置で取り直す）。

また、図２に示したアーム制御部１２中のプレート一時停止処理部１３、基板有無検出処理部１４、および基板位置ずれ判定処理部１５は、上述した本発明の基板位置検出方法を実現するための処理部である。

プレート一時停止処理部１３は、プレート４により基板２を所定の基板保持位置に搬送する際に、プレート４を所定の基準位置（縮み位置）から所定の距離だけ手前の位置で一時停止させるための処理部である。なお、プレート４の一時停止位置を複数とすることもできる。

基板有無検出処理部１４は、プレート４を一時停止した際に、基板有無確認センサ５によりプレート４上の基板２の有無を検出するための処理部である。

基板位置ずれ判定処理部１５は、プレート４を一時停止した際に、基板有無検出処理部１４により基板が検知された場合に、プレート４上に載置された基板がずれ位置にあると判定するための処理部である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の基板搬送装置、および基板位置検出方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明においては、もともと設備された基板有無確認センサを使用して、基板の位置ずれを検出できるので、本発明は、基板搬送装置、および基板位置検出方法等に有用である。

本発明の基板検出方法が適用される基板搬送装置の一例を示す図である。 基板搬送システムの構成例を示す図である。 基板搬送アームが本来の縮み位置の手前で停止した状態を示す図である。 従来技術の基板検出装置を示す図である。 従来技術のウェハ検出装置を示す図である。 従来技術のウェハ搬送装置を示す図である。

符号の説明

１…カセット
２…基板（ウェハ等）
３…基板搬送アーム
４…基板支持プレート
５…基板有無確認センサ
１０…ロボットコントローラ
１１…デジタル入力ユニット
１２…アーム制御部
１３…プレート一時停止処理部
１４…基板有無検出処理部
１５…基板位置ずれ判定処理部

Claims (3)

1. 基板搬送アームと該基板搬送アームに取り付けられたプレートとを有し、カセット内に収容された基板を前記プレート上に載置して取り出し、前記プレートを所定の基準位置まで移動することにより、該プレートに載置された基板を所定の基板保持位置まで搬送する手段を有すると共に、前記プレートを前記基準位置まで移動した際に、該プレート上の基板が前記所定の基板保持位置に搬送されたことを検知するための基板有無確認センサを１つ有する基板搬送装置であって、
   前記プレートにより前記基板を搬送する際に、該プレートを前記所定の基準位置から、前記所定の基板保持位置に対する前記プレートに載置された基板のずれの許容値だけ手前に設定された停止位置で一時停止するプレート一時停止手段と、
   前記プレート一時停止手段によりプレートを一時停止した際に、前記基板有無確認センサによりプレート上の基板の有無を検知する基板有無検出手段と、
   前記基板有無検出手段により前記基板が検知された場合に、前記プレート上に載置された基板が前記所定の基板保持位置からずれた位置にあると判定する基板位置ずれ判定手段と
   を備えることを特徴とする基板搬送装置。
2. 基板搬送アームと該基板搬送アームに取り付けられたプレートとを有し、カセット内に収容された基板を前記プレート上に載置して取り出し、前記プレートを所定の基準位置まで移動することにより、該プレートに載置された基板を所定の基板保持位置まで搬送する手段を有すると共に、前記プレートを前記基準位置まで移動した際に、該プレート上の基板が前記所定の基板保持位置に搬送されたことを検知するための基板有無確認センサを有する基板搬送装置であって、
   前記プレートを前記基準位置に移動する際に、該プレートを前記基準位置に対して漸近する複数の離れた位置で一時停止するプレート一時停止手段と、
   前記プレート一時停止手段によりプレートを各停止位置において一時停止した際に、停止位置ごとに前記基板有無確認センサによりプレート上の基板の有無を検知する基板有無検出手段と、
   前記基板有無検出手段により前記基板が検知された場合に、前記プレート上に載置された基板が前記所定の基板保持位置からずれた位置にあると判定する基板位置ずれ判定手段と
   を備えることを特徴とする基板搬送装置。
3. 基板搬送アームと該基板搬送アームに取り付けられたプレートとを有し、カセット内に収容された基板を前記プレート上に載置して取り出し、前記プレートを所定の基準位置まで移動することにより、該プレートに載置された基板を所定の基板保持位置まで搬送する手段を有すると共に、前記プレートを前記基準位置まで移動した際に、該プレート上の基板が前記所定の基板保持位置に搬送されたことを検知するための基板有無確認センサを１つ有する基板搬送装置における基板位置検出方法であって、
   前記基板搬送装置内の制御部により、
   前記プレートにより前記基板を搬送する際に、該プレートを前記所定の基準位置から、前記所定の基板保持位置に対する前記プレートに載置された基板のずれの許容値だけ手前に設定された停止位置で一時停止するプレート一時停止手順と、
   前記プレート一時停止手順によりプレートを一時停止した際に、前記基板有無確認センサによりプレート上の基板の有無を検知する基板有無検出手順と、
   前記基板有無検出手順により前記基板が検知された場合に、前記プレート上に載置された基板が前記所定の基板保持位置からずれた位置にあると判定する基板位置ずれ判定手順と
   が行われることを特徴とする基板位置検出方法。

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