JPH11312725A - 基板搬入搬出装置 - Google Patents

基板搬入搬出装置

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JPH11312725A
JPH11312725A JP12127498A JP12127498A JPH11312725A JP H11312725 A JPH11312725 A JP H11312725A JP 12127498 A JP12127498 A JP 12127498A JP 12127498 A JP12127498 A JP 12127498A JP H11312725 A JPH11312725 A JP H11312725A
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Akihiko Morita
彰彦 森田
Yasuo Imanishi
保夫 今西
Jun Shibukawa
潤 渋川
Kazuhiro Nishimura
和浩 西村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板収納容器の種類によらず基板の収納の有
無を検出することが可能な基板搬入搬出装置を提供する
ことである。 【解決手段】 載置部2に載置された一体型カセット3
5の斜め上方にCCDカメラ11を配置し、照明装置1
0から一体型カセット35内に光を照射した状態で撮像
し、得られた2次元画像データを円柱座標系に変換し、
円柱座標系の各画素値を基板の整列方向に沿って走査し
て1次元画像データを求める。さらに、照明装置10を
消灯した状態で上記と同様にして消灯時の1次元画像デ
ータを求める。そして、照明点灯時の1次元画像データ
から消灯時の1次元画像データを減算することにより基
板の端縁のみの1次元画像データを求め、この1次元画
像データに基づいて基板収納容器内の各収納棚における
基板の有無を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板収納容器の各
収納棚における基板の有無を検出して基板収納容器との
間で基板の受け渡しを行う基板搬入搬出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基
板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基
板等の基板に種々の処理を行うために複数の基板処理部
が統合された基板処理装置が用いられている。基板処理
装置はクリーンルーム内に設置され、各基板処理装置間
の基板の搬送は、基板収納容器を用いて行われる。基板
収納容器は複数枚の基板を収納し、基板搬送ロボット等
によってクリーンルーム内を搬送され、基板処理装置に
供給される。
【0003】基板処理装置は、基板収納容器との間で基
板の受け渡しを行う基板搬入搬出装置を備えている。基
板搬入搬出装置は、基板収納容器から処理前の基板を取
り出し、基板の処理を行うために基板処理部の配置され
た領域に払い出し、一方、基板処理部で処理の終了した
基板を受け取って基板収納容器に搬入するようにしてい
る。さらに、基板搬入搬出装置は、基板検出装置を有し
ており、基板検出装置を用いて基板収納容器の複数段の
基板収納位置に基板があるか否かを検出できるように構
成されている。
【0004】従来より、基板収納容器の種類に応じて種
々の基板検出装置が提案されている。図7は基板収納容
器の一例を示す斜視図であり、図8は基板収納容器の他
の例を示す斜視図である。図7の基板収納容器30はオ
ープン型カセットと呼ばれるもので、両側面に開口部を
有している。このオープン型カセット30に対しては、
一方の開口部側に投光部を配置し、他方の開口部側に透
過型センサからなる受光部を配置し、投光部および受光
部を同時に上下に移動させることにより、投光部から照
射された光が基板により遮光されるタイミングおよび位
置を検出して基板の有無を判定する基板検出装置が提案
されている。
【0005】また、図8の基板収納容器35はFOUP
(Front Opening Unified Pod ;以下、一体型カセット
と称する)と呼ばれるもので、開口部36が蓋(図示せ
ず)により閉じられた密閉空間内に基板Wが収納され
る。このため、一体型カセット35では、搬送時に基板
Wが外気に晒されて外気中のパーティクルの付着により
汚染されることを防止することができる長所を有してい
る。
【0006】このような一体型カセット35に対して
は、オープン型カセット30に用いられる投光部と受光
部とからなる光透過型の基板検出装置を適用することが
できない。このため、一体型カセット35に対しては、
反射型光センサを用いた基板検査装置が提案されてい
る。この基板検査装置では、一体型カセット35の開口
部36の外方から一体型カセット35内の基板Wに向け
て投光し、その反射光を反射型光センサで受光すること
により一体型カセット35内の各収納位置における基板
Wの有無を検出している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射型
光センサを用いた基板検査装置では、基板Wの表面に形
成される膜の種類や膜厚によって光の反射率が異なる。
このため、基板Wの表面に形成される膜の状態によって
反射光の光量が変化するため、反射光の光量に基づく基
板の有無の判定が難しく、誤検出を生じるおそれがあ
る。基板の有無に誤検出が生じると、基板搬入搬出動作
に誤りが生じ、基板の処理漏れが発生したり、基板収納
容器へ基板を収納する際に基板の衝突事故が生じるおそ
れがある。
【0008】本発明の目的は、基板収納容器内の基板の
有無を確実に検出することが可能な基板搬入搬出装置を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第1の
発明に係る基板搬入搬出装置は、基板が収納される複数
段の収納棚を有する基板収納容器との間で基板の受け渡
しを行う基板搬入搬出装置であって、基板収納容器が載
置される載置部と、基板収納容器から基板を取り出すこ
とと基板収納容器に基板を収納することが可能な基板受
け渡し手段と、載置部に載置された基板収納容器を照明
する照明手段と、載置部に載置された基板収納容器を撮
像して画像の明るさを示す画像データを出力する撮像手
段と、照明手段の点灯時に撮像手段から出力される画像
データから、照明手段の消灯時に撮像手段から出力され
る画像データを差し引くことによって基板の端縁の画像
データを抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出され
た画像データに基づいて基板収納容器内の各収納棚の基
板の有無を判定する判定手段とを備えたものである。
【0010】第1の発明に係る基板搬入搬出装置におい
ては、照明手段が点灯された際の基板収納容器の画像の
明るさを示す画像データと照明手段が消灯された際の基
板収納容器の画像の明るさを示す画像データとを撮像手
段により作成している。点灯時の画像データには、検出
すべき基板の端縁の画像データと、外乱等による画像デ
ータとが含まれる。また、消灯時の画像データには、外
乱等の画像が含まれる。そこで、抽出手段が照明点灯時
の画像データから照明消灯時の画像データを差し引くこ
とにより検出すべき基板の端縁の画像データを抽出する
ことができる。そして、判定手段が、抽出された画像デ
ータに基づいて基板収納容器内の各収納棚の基板の有無
を判定することにより、基板収納容器内における基板の
収納状態を正確に検出することができる。特に、基板収
納容器の画像の明るさを示す画像データは撮像手段によ
り得られるため、基板収納容器の種類によらず基板の収
納状態を検出することができる。また、消灯時の画像デ
ータを用いて外乱等の影響を排除することにより、基板
収納容器内の各収納棚の基板の有無を正確に判定するこ
とができる。
【0011】第2の発明に係る基板搬入搬出装置は、第
1の発明に係る基板搬入搬出装置の構成において、撮像
手段が、基板収納容器の斜め上方に設けられ、基板収納
容器を撮像して画像の明るさを示す2次元画像データを
出力し、抽出手段は、照明手段の点灯時および消灯時に
撮像手段から出力される2次元画像データを、基板収納
容器内に収納される複数の基板の整列方向に一致する中
心軸を有する円柱座標系における画像データに変換する
座標変換手段と、円柱座標系における画像データを中心
軸に沿う方向に走査し、各走査位置の画像データが1次
元に配列された照明手段の点灯時および消灯時の1次元
画像データを求める算出手段と、算出手段によって求め
られた照明手段の点灯時の1次元画像データから照明手
段の消灯時の1次元画像データを減算することによって
基板の端縁が抽出された1次元画像データを算出する減
算手段とを備え、判定手段が、基板の端縁が抽出された
1次元画像データに基づいて基板収納容器内の各収納棚
の基板の有無を判定するものである。
【0012】この場合、撮像手段から出力される2次元
画像データを円柱座標系の画像データに変換することに
より、実際に基板収納容器内に整列された基板に対応し
た座標系に2次元画像データの各画素を変換し、各画素
を基板の整列方向に沿って走査することにより1次元画
像データを得ることができる。1次元画像データでは、
基板の端縁からの反射光が生じた画素の値が大きく示さ
れている。これにより、基板収納容器内の各収納棚に基
板が収納されているか否かを正確に検出することができ
る。
【0013】第3の発明に係る基板搬入搬出装置は、第
2の発明に係る基板搬入搬出装置の構成において、算出
手段が、各走査位置ごとに円柱座標系における画像デー
タを周方向に沿って所定範囲積分することにより各走査
位置の画像データを求めるものである。
【0014】この場合には、各走査位置ごとに画像デー
タの積分値が求められることにより、基板収納容器内に
おいて反射光が生じた領域と生じなかった領域との際が
明確となり、それによって基板の有無を正確に判定する
ことができる。
【0015】第4の発明に係る基板搬入搬出装置は、第
2または第3の発明に係る基板搬入搬出装置の構成にお
いて、判定手段が、基板の端縁が抽出された1次元画像
データの各点の値が所定の閾値を越えるか否かによって
基板収納容器の各収納棚における基板の有無を判定する
ものである。
【0016】この場合、1次元画像データでは基板が存
在する位置における画素の値が大きく示されている。そ
こで、所定の閾値を設定することにより、閾値を超える
1次元画像データの画素位置に基づいて基板収納容器の
収納棚に基板が収納されているか否かを正確に判定する
ことができる。
【0017】第5の発明に係る基板搬入搬出装置は、第
2または第3の発明に係る基板搬入搬出装置の構成にお
いて、判定手段が、基板の端縁が抽出された1次元画像
データの変曲点を求め、変曲点の有無によって基板収納
容器の各収納棚における基板の有無を判定するものであ
る。
【0018】この場合、1次元画像データでは、基板が
存在する位置に対応して画像データの変曲点が存在す
る。このため、変曲点の有無によって基板収納容器の各
収納棚に基板が収納されているか否かを正確に判定する
ことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例による基板
搬入搬出装置の側部断面模式図である。基板搬入搬出装
置1は基板処理装置において複数の基板処理部に隣接す
るように配置されている。基板搬入搬出装置1は、載置
部2および基板搬送部3を備える。載置部2の上面に
は、基板収納容器が載置される。なお、以下では、基板
収納容器として図8の一体型カセット35を例に説明す
る。一体型カセット35は基板搬送路3側に開口部36
が向くように載置される。一体型カセット35の蓋35
aは蓋開閉機構(図示せず)により取り外され、基板搬
送部3の下方に保持される。
【0020】基板搬送部3には基板搬送機構5が配置さ
れている。基板搬送機構5は、基板Wを保持する基板保
持アーム6と、基板保持アーム6を水平方向に進退移動
させ、鉛直軸の周りに回動させるアーム駆動機構7と、
基板保持アーム6およびアーム駆動機構7を昇降移動さ
せる昇降駆動部8と、基板保持アーム6、アーム駆動機
構7および昇降駆動部8を水平方向(紙面垂直方向)に
延びるレール9aに沿って移動させる水平方向移動部9
とから構成される。
【0021】基板搬送部3の上部には空調ユニット4が
配置されている。空調ユニット4はファン4aとフィル
タ4bとから構成され、基板搬送部3内に清浄な空気を
下降させて基板搬送部3内を清浄な雰囲気に保持する。
【0022】さらに、基板搬入搬出装置1には、一体型
カセット35内の基板Wの有無を検出する基板検出装置
100が設けられている。基板検出装置100は、一体
型カセット35内を照明する照明装置10、一体型カセ
ット35内を撮像するCCD(電荷結合素子)カメラ1
1およびCCDカメラ11から出力される画像データに
対して画像処理を行う画像処理部15とを備える。
【0023】照明装置10は基板搬送部3の載置部2側
の内壁面に取り付けられ、一体型カセット35の内部を
照明する。また、CCDカメラ11は、一体型カセット
35の斜め上方から一体型カセット35の内部を撮像す
るように載置部2と反対側の基板搬送部3の壁面に固定
されている。CCDカメラ11により撮像された一体型
カセット35内の画像は画像処理部15に出力される。
【0024】基板搬入搬出装置1の載置部2に一体型カ
セット35が載置されると、まず基板検出装置100が
動作され、一体型カセット35内の各収納棚に基板Wが
収納されているか否かが検出される。基板の検出動作が
終了すると、検出結果に基づいて基板搬送機構5のアー
ム駆動機構7、昇降駆動部8および水平方向移動部9が
動作して基板保持アーム6が一体型カセット35内に収
納された基板Wを一体型カセット35から取り出して基
板の処理を行うために基板処理部の配置された領域に払
い出し、一方、基板処理部で処理の終了した基板を受け
取って一体型カセット35内の収納棚に収納する。
【0025】ここで、本実施例の載置部2が本発明の載
置部に相当し、基板搬送機構5が、基板受け渡し手段に
相当し、照明装置10が照明手段に相当し、CCDカメ
ラ11が撮像手段に相当し、画像処理部15が抽出手段
および判定手段に相当する。
【0026】次に、基板検出装置100の動作について
説明する。図2は基板検出装置100の動作を示すフロ
ーチャートである。図2において、まず照明装置10を
点灯し、一体型カセット35の開口部36内に光を照射
する。光が照射されると、一体型カセット35内の基板
Wでは開口部36側の端縁が光を基板搬送部3側に反射
し、主表面は照射された光を一体型カセット35の奥側
へ反射する。このため、基板搬送部3側から見ると、一
体型カセット35内で基板Wの端縁が明るく見える。ま
た、一体型カセット35の奥側の壁面が透明な場合や、
周囲に他の光源がある場合などには、それら外乱により
明るい部分が生じる(ステップS1)。
【0027】この状態で、CCDカメラ11から一体型
カセット35内を撮像する。図3はCCDカメラ11に
より撮像された一体型カセット35内部の画像データを
示す模式図である。図3において、画像データ20はX
−Y平面の2次元画像データからなり、枡目は画像デー
タ20の各画素21を示している。各画素21は256
階調の明るさを示す画素値(濃淡データ)を有する。ま
た、画像データ20において黒色で塗り潰した画素領域
22は一体型カセット35内で明るい領域を示してい
る。なお、図3では、明るい領域として基板Wの端縁の
みを図示し、外乱による明るい部分については図示を省
略している。
【0028】画像データ20は2次元のX−Y平面で規
定される。一方、CCDカメラ11は一体型カセット3
5内に収納された基板Wの斜め上方から円板状の基板W
を撮像している。このため、明るく光る基板Wの端縁は
画像データ20のX−Y平面で楕円状の領域22で示さ
れる。したがって、画像データ20の各画素21の値に
基づいて明るい部分を抽出したとしても、このままでは
明るい部分が一体型カセット35内のどの部分に相当す
るかを直接検出することができない(ステップS2)。
【0029】そこで、X−Y平面の画像データ20を一
体型カセット35内の複数の基板Wに対応する円柱座標
系の画像データに変換する。図4は基板に対応する円柱
座標系を示す模式図である。円柱座標系25では中心軸
Zと、中心軸Zからの半径位置rと、中心軸Z周りの角
度θにより3次元空間が定義される。ここでは、中心軸
Zを一体型カセット35内に収納される複数の基板Wの
整列方向(上下方向)に一致させており、それによって
基板Wの半径と等しい半径位置rwに、一体型カセット
35内に整列された複数枚の基板Wにより構成される仮
想の円柱領域に等しい円柱状の座標領域26が規定され
る。
【0030】一体型カセット35に対するCCDカメラ
11の取り付け位置は予め検出されている。このため、
CCDカメラ11により得られた画像データ20の各画
素と、円柱座標系25の円柱状の座標領域26の各画素
との対応関係は予め求められる。そこで、予め求められ
た対応関係に基づいて画像データ20の各画素を図4の
円柱座標系に変換する。この変換処理により、例えば図
3の画像データ20内の明るい領域22(基板Wの端
縁)は図4の円柱座標系25において黒色で示す領域2
7に変換される(ステップS3)。
【0031】CCDカメラ11の画像データ20が図4
の円柱座標系25に変換されると、円柱座標系25にお
ける座標領域26の各画素を中心軸Zに平行な走査方向
Pに沿って走査する。各走査位置では、基板Wの端縁か
ら光が反射すると想定される領域に対応する画素領域θ
1内の画素値を積分し、各走査位置における代表画素値
とする。このような積分処理を走査方向Pに沿って各走
査位置で行うことにより1次元の画像データを得ること
ができる。図5(a)は、この積分処理により得られた
1次元画像データを示す図である。図5(a)におい
て、横軸は図4の円柱座標系25の走査方向Pに相当
し、横軸の各数字は、図6に示すように、走査方向Pの
所定の走査位置が対応する一体型カセット35内の各基
板Wの収納棚の位置を示している。また、図5(a)の
縦軸は、各走査位置での画素の濃淡データの積分値A、
すなわち明るさを示している。なお、積分処理を行わ
ず、走査方向Pに沿う各画素を走査して1次元画像デー
タを求めてもよい(ステップS4)。
【0032】次に、照明装置10を消灯した状態での上
記ステップS2〜S4の処理に移行する(ステップS
5)。
【0033】照明装置10を消灯して(ステップS
6)、上記のステップS2〜S4の処理を行うと、基板
Wの端縁からの光の反射が生じなくなる。このため、基
板Wからの反射光に対応する画像データがなくなり、外
部から一体型カセット35内に透過する光や散乱光等の
外乱による画像データを得ることができる。図5(b)
は、外乱による1次元画像データを示す図である。
【0034】照明装置10を消灯しての処理が終了する
と(ステップS5)、照明装置10を点灯した状態での
1次元画像データ(図5(a))から照明装置10を消
灯した状態での1次元画像データ(図5(b))を減算
することにより、図5(c)に示す基板Wの端縁からの
反射光に基づく1次元画像データが得られる(ステップ
S7)。
【0035】基板Wの端縁からの反射光のみに基づく1
次元画像データが得られると、この1次元画像データに
基づいて一体型カセット35内の各収納棚における基板
Wの有無を判定する。基板の有無の第1の判定方法で
は、まず画素の積分値Cに対し閾値Vを設定する。そし
て、明るさを示す画素の積分値Cが閾値Vを越える走査
方向Pの位置を求める。そして、求めた位置が一体型カ
セット35内の収納棚の位置に相当する場合には、その
収納棚に基板Wが収納されていると判定し、それ以外の
位置では、基板Wが収納されていないと判定する。
【0036】また、第2の方法では、図5(c)に示す
1次元画像データの分布曲線を微分して変曲点を求め
る。また、この変曲点が一体型カセット35内の収納棚
の位置に相当する場合には、その位置に基板Wが収納さ
れているものと判定する。したがって、一体型カセット
35の収納棚の位置に相当する変曲点が存在しない場合
には、その収納棚に基板Wが収納されていないものと判
定する(ステップS8)。
【0037】以上の処理により、一体型カセット35内
の基板Wの有無を各収納棚ごとに判定することができ
る。
【0038】このように、上記実施例による基板搬入搬
出装置の基板検出装置100では、一体型カセット35
の周囲に外部雰囲気からの外乱が生じた場合でも、基板
Wからの反射光のみを抽出して基板Wの有無検出を行う
ことができる。このため、基板収納容器の種類によらず
正確に基板収納容器内の基板の有無を検出することがで
きる。
【0039】なお、上記ステップS1〜S8の処理を複
数回繰り返すことにより、基板Wの検出精度をさらに高
めることができる。すなわち、複数回処理を繰り返すこ
とにより、ある処理時に一体型カセット35の周囲にお
いて強い外乱が発生した場合等における基板Wの誤検出
を排除することができる。
【0040】また、上記実施例において、図3のX−Y
平面の画像データ20を図4の円柱座標系25に変換す
る際に、基板Wの直線状切欠き部(オリエンテーション
フラット部)の形状データを加味して変換することが好
ましい。直線状切欠き部の形状は基板の種類に応じて規
定されている。したがって、CCDカメラ11から撮像
した場合の直線状切欠き部の2次元平面での形状を予め
求めることが可能であり、それに基づいて直線状切欠き
部を有する基板Wの画像データ20を円柱座標系25に
変換することができる。
【0041】さらに、上記実施例では、一体型カセット
35に収納された基板Wの検出動作について説明した
が、上記の基板検出装置は図7のオープン型カセットに
対しても同様に適用することができる。
【0042】さらに、照明装置10は、基板収納容器の
内部を照明できる位置であれば、その取り付け位置は上
記実施例の位置に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による基板搬入搬出装置の側部
端面模式図である。
【図2】図1の基板搬入搬出装置における基板検出装置
の動作を示すフローチャートである。
【図3】CCDカメラにより撮像された一体型カセット
内部の画像データを示す模式図である。
【図4】円柱座標系の模式図である。
【図5】画像処理により得られた1次元画像データを示
す図である。
【図6】基板収納容器と走査方向との対応を示す図であ
る。
【図7】オープン型カセットの斜視図である。
【図8】一体型カセットの斜視図である。
【符号の説明】
1 基板搬入搬出装置 2 載置部 10 照明装置 11 CCDカメラ 15 画像処理部 20 画像データ 25 円柱座標系 30 オープン型カセット 35 一体型カセット 36 開口部 100 基板検出装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋川 潤 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 西村 和浩 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板が収納される複数段の収納棚を有す
    る基板収納容器との間で基板の受け渡しを行う基板搬入
    搬出装置であって、 前記基板収納容器が載置される載置部と、 前記基板収納容器から基板を取り出すことと前記基板収
    納容器に基板を収納することが可能な基板受け渡し手段
    と、 前記載置部に載置された前記基板収納容器を照明する照
    明手段と、 前記載置部に載置された前記基板収納容器を撮像して画
    像の明るさを示す画像データを出力する撮像手段と、 前記照明手段の点灯時に前記撮像手段から出力される画
    像データから、前記照明手段の消灯時に前記撮像手段か
    ら出力される画像データを差し引くことによって基板の
    端縁の画像データを抽出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出された画像データに基づいて前
    記基板収納容器内の各収納棚の基板の有無を判定する判
    定手段とを備えたことを特徴とする基板搬入搬出装置。
  2. 【請求項2】 前記撮像手段は、前記基板収納容器の斜
    め上方に設けられ、前記基板収納容器を撮像して画像の
    明るさを示す2次元画像データを出力し、 前記抽出手段は、 前記照明手段の点灯時および消灯時に前記撮像手段から
    出力される前記2次元画像データを、前記基板収納容器
    内に収納される複数の基板の整列方向に一致する中心軸
    を有する円柱座標系における画像データに変換する座標
    変換手段と、 前記円柱座標系における前記画像データを前記中心軸に
    沿う方向に走査し、各走査位置の画像データが1次元に
    配列された前記照明手段の点灯時および消灯時の1次元
    画像データを求める算出手段と、 前記算出手段によって求められた前記照明手段の点灯時
    の1次元画像データから前記照明手段の消灯時の1次元
    画像データを減算することによって前記基板の端縁が抽
    出された1次元画像データを算出する減算手段とを備
    え、 前記判定手段は、前記基板の端縁が抽出された前記1次
    元画像データに基づいて前記基板収納容器内の各収納棚
    の基板の有無を判定することを特徴とする請求項1記載
    の基板搬入搬出装置。
  3. 【請求項3】 前記算出手段は、各走査位置ごとに前記
    円柱座標系における画像データを周方向に沿って所定範
    囲積分することにより各走査位置の画像データを求める
    ことを特徴とする請求項2記載の基板搬入搬出装置。
  4. 【請求項4】 前記判定手段は、前記基板の端縁が抽出
    された前記1次元画像データの各点の値が所定の閾値を
    越えるか否かによって前記基板収納容器の各収納棚にお
    ける基板の有無を判定することを特徴とする請求項2ま
    たは3記載の基板搬入搬出装置。
  5. 【請求項5】 前記判定手段は、前記基板の端縁が抽出
    された前記1次元画像データの変曲点を求め、前記変曲
    点の有無によって前記基板収納容器の収納棚における基
    板の有無を判定することを特徴とする請求項2または3
    記載の基板搬入搬出装置。
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