KR100785682B1 - 원반형물의 기준위치 자동 교시방법, 자동 위치결정방법 및자동 반송방법, 그리고 이러한 방법을 사용하는원반형물의 기준위치 자동 교시장치, 자동 위치결정장치,자동 반송장치 및, 반도체 자동 제조설비 - Google Patents

Abstract

위치결정장치와 반송 로봇을 구비하는 반도체 제조장치에서의 설비 가동시의 각 포트에서의 기준위치 교시 및 정상생산공정에서의 위치결정을 자동화하여 생산성을 높이기 위해서, 본 발명에서는 웨이퍼 등의 원반형물(47)의 원주와 검출수단의 궤적(43)이 교차하는 2점(W1, W2)을 검출하고, 이 2점과 이들을 연결하는 선분의 수직이등분선(42)의 특정점(O)과 원반형물의 반경(r)을 사용하여 원반형물의 중심위치(A)를 산출한다. 이로써 반송로봇에 위치결정 작업을 시킬 수 있고, 그 결과를 사용하여 반송경로의 수정뿐만 아니라 설비 가동시의 기준위치교시도 자동화할 수 있었다. 노치부가 있는 경우에는 원반형물의 원주를 검출수단의 2개의 궤적으로 검출하고 바른 중심위치를 발견한다. 또한, 반경이 알려지지 않은 원반형물의 원주를 검출수단의 3개의 궤적으로 검출하여 반경을 구함으로써, 직경이 상이한 웨이퍼를 사용하는 혼합생산도 가능해졌다.

Description

원반형물의 기준위치 자동 교시방법, 자동 위치결정방법 및 자동 반송방법, 그리고 이러한 방법을 사용하는 원반형물의 기준위치 자동 교시장치, 자동 위치결정장치, 자동 반송장치 및, 반도체 자동 제조설비{AUTOMATIC REFERENCE POSITION TEACHING METHOD, AUTOMATIC POSITIONING METHOD, AND AUTOMATIC CARRYING METHOD FOR DISK-LIKE OBJECT, AUTOMATIC REFERENCE POSITION TEACHING DEVICE, AUTOMATIC POSITIONING DEVICE, AND AUTOMATIC CARRYING DEVICE FOR DISK-LIKE OBJECT USING THESE METHODS, AND AUTOMATIC SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT}

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 반도체 제조설비의 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 2는 상기 실시예의 반도체 제조설비를 나타내는 평면도.

도 3은 상기 실시예의 반도체 제조설비에서의 반송로봇을 나타내는 일부 절결 사시도.

도 4는 본 발명 방법의 원리를 나타내는 평면도.

도 5는 본 발명 방법의 원리를 나타내는 다른 평면도.

도 6은 본 발명 방법의 2개의 검출수단에 의한 노치부 검출원리를 나타내는 평면도.

도 7은 본 발명 방법의 2개의 검출수단에 의한 노치부 검출원리를 나타내는 다른 평면도.

도 8은 본 발명 방법의 1개의 검출수단에 의한 노치부 검출원리를 나타내는 평면도.

도 9는 본 발명 방법의 1개의 검출수단에 의한 노치부 검출원리를 나타내는 다른 평면도.

도 10은 본 발명 방법의 2개의 검출수단에 의한 노치부 검출과 위치결정의 원리를 나타내는 평면도.

도 11은 본 발명 방법의 2개의 검출수단에 의한 노치부 검출과 위치결정의 원리를 나타내는 다른 평면도.

도 12는 본 발명 방법에 의거하는 원반 반경의 산출원리를 나타내는 평면도.

도 13은 본 발명의 교시방법의 일 실시예를 사용한 반송장치에의 교시 순서를 나타내는 플로우차트.

도 14는 본 발명의 교시방법의 일 실시예를 사용한 반송장치에의 교시 순서를 나타내는 플로우차트.

도 15는 본 발명의 위치결정방법의 일 실시예를 사용한 반송장치에의 그 밖의 포트의 교시 순서를 나타내는 플로우차트.

도 16은 본 발명을 실시하기 위한 반송장치의 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 17은 본 발명을 실시하기 위한 위치결정장치의 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 18은 본 발명을 실시하기 위한 위치결정장치의 다른 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 19는 본 발명을 실시하기 위한 위치결정장치의 다른 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 20은 본 발명을 실시하기 위한 위치결정장치의 다른 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 21은 본 발명을 실시하기 위한 위치결정장치의 다른 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 22는 본 발명의 1개의 검출수단에 의한 노치부 검출과 위치결정의 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 23은 본 발명의 2개의 검출수단에 의한 노치부 검출과 위치결정의 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 24는 본 발명을 실시하기 위한 반송장치의 일 실시예를 도시하는 일부 절결 사시도.

도 25는 종래의 반송장치를 나타내는 일부 절결 사시도.

도 26은 종래의 반송장치에서의 교시 순서를 나타내는 플로우차트.

도 27은 종래의 위치결정장치의 예를 도시하는 사시도.

도 28은 본 발명 방법 및 장치의 1개의 센서에 의한 원반형물의 둘레가장자리 검출방법의 일례를 나타내는 평면도.

도 29는 본 발명 방법 및 장치의 1개의 센서에 의한 원반형물의 둘레가장자 리 검출방법의 다른 일례를 나타내는 평면도.

도 30은 본 발명 방법 및 장치에서 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점에서 중심점을 구하는 방법을 나타내는 평면도이다.

도 31은 본 발명에 의거하여 원반형물의 둘레가장자리 상의 4점에서 중심점을 구하는 방법 및 장치의 일 실시예를 도시하는 평면도.

도 32a 및 도 32b는 본 발명에 의거하여 원반형물의 둘레가장자리 상의 4점에서 중심점을 구하는 방법 및 장치의 다른 일 실시예를 도시하는 평면도.

본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 원반형물을 복수 장소 사이에서 이송하는 등의 취급시에 반드시 실시할 필요가 있는, 그 취급장치의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 원반형물의 위치의 기준이 되는 기준위치의 자동 교시를 위한 방법 및 장치에 관한 것임과 동시에, 그 교시에서의 중심위치를 구하는 방법을 사용한 자동 위치결정방법 및 장치와, 그 위치결정을 이용하여 반송궤도를 자동 수정하는 반송방법 및 장치에 관한 것이며, 또한 이들 장치를 이용하는 반도체 자동 제조설비에 관한 것이기도 하다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 일반적으로 반도체 제조설비(1)는, 반도체 웨이퍼 등이 선단 위에 수납되어 있는 카세트(6)로부터 각종 다양한 처리 챔버(7)의 반송구인 로드 로크실(8)로, 또한 그 로드 로크실(8)로부터 처리 챔버(7) 로 웨이퍼를 반송로봇(4)으로 반송하는 반송장치(2)를 갖고 있다. 이 반송로봇(4)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 등을 탑재 또는 고정하는 유지부(14)를 가짐과 동시에 굴신, 선회 및 승강 동작할 수 있는 반송아암(12)을 구비하고 있고, 반송로봇(4)의 각 축의 동작은 제어부(11)에 의해 제어되고 있다. 제어부(11)는 반송로봇(4)의 위치좌표를 포함하는 기준 좌표계에서의 반송의 순서, 경로 및 반송위치의 좌표정보를 기억하고, 그것을 기초로 반송로봇(4)의 각 축으로 동작명령을 내린다. 이로써, 반송로봇(4)은 웨이퍼(13) 등의 원반형물을 소정의 반송위치로 자동적으로 반송할 수 있고, 이를 위해서는 제어부(11)는, 상기 기준 좌표계에서의 상기 각종 기기나 웨이퍼의 위치좌표를 각각 인식해 둘 필요가 있다.

도 26은, 반도체 제조설비(1)의 가동시에 원점좌표를 정하기 위한, 도 25에 나타내는 종래의 반송장치(2)에서의 교시(티칭) 공정의 플로우차트의 일부를 나타낸다. 여기에서의 「교시」란, 반송로봇(4)과, 카세트(6), 로드 로크실(8) 사이, 필요하다면 별도로 형성하는 위치결정장치(10) 등과의 사이에서 웨이퍼(13) 등을 주고 받기 위한 기준위치를 결정하기 위한 작업이다.

예를 들어, 카세트(6)에 수납되어 있는 웨이퍼(13) 등의 원반형물을 로드 로크실(8)로 반송하는 공정에 관해서 교시하는 경우, 먼저 단계 S1에서 설계상의 반송로봇(4)의 임시 위치정보(초기값)를 제어부(11)에 입력하고, 이어서 단계 S2에 의해, 기준위치로서의 설계도면에 의거한 카세트(6)와의 주고 받음 위치로, 반송로봇(4)의 유지부(14)를 조금씩 수동조작(매뉴얼)으로 이동시킨다. 단, 원반형물 은 카세트(6) 내의 선단의 정상위치에 탑재된 채로 유지부(14)에 고정되어 있지 않은 상태이다.

이어서 단계 S3에서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 유지부(14) 상에 안내 지그(20)를 부착하고, 원반형물의 탑재위치와 설계도 상의 유지위치가 완전히 일치하는지 여부를 육안으로 확인한다. 어긋나 있는 경우에는 단계 S4에서, 반송로봇을 조금씩 수동조작으로 선회, 굴신, 승강 동작시켜, 유지부(14)의 위치를 적정한 위치로 수정하고, 계속되는 단계 S5에서, 단계 S4에서 얻은 위치정보를 제어부(11)에 전달하여 초기위치정보를 갱신한다.

단계 S3에서의 확인에서 어긋남이 없는 경우에는, 단계 S6에서 유지한 원반형물을 로드 로크실(8)과의 주고 받음 위치로 반송하고, 이어서 단계 S7에서 원반형물의 반송위치가 설계도면대로인지를 육안으로 확인한다. 실제의 반송위치에 어긋남이 있는 경우에는 단계 S4로 되돌아가 단계 S5로 진행한다. 어긋남이 없는 경우, 일련의 교시는 종료한다.

이하, 반송로봇(4)에 관해서는 위치결정장치(10)나 다른 카세트(6), 각 로드 로크실(8)과의 사이, 또한 진공로봇(31)에 관해서는 각 로드 로크실(8)이나 각 처리 챔버(7) 등의 다른 포트와의 사이에 관해서, 마찬가지로 단계 S1로부터 단계 S7의 순서에 따라서 하나하나 기준위치의 교시작업을 실시하고 있다.

또한, 종래의 생산 공정 중에서의 그때 그때의 원반형물의 위치결정은, 도 25에 나타내는 바와 같은 위치결정장치(전용기 : 10)를 사용하여 실시하고 있다. 도 25에 나타내는 반송장치(2)에 있어서는, 반송 중의 웨이퍼(13)의 궤도가 카세 트(6)나 각 출입구의 가장자리와 간섭하는 것을 방지하기 위해서, 반송로봇(4)과는 별도인 원반 회전식 위치결정장치(10)에 웨이퍼(13)를 일단 인도하고 정상위치에 위치결정한 후, 다시 반송로봇(4)이 웨이퍼(13)를 수취하여 목적 장소로 반송하는 것이 통상이다.

일본 특허등록공보 평7-27953호에서는, 상기 주고 받음 공정을 생략하여 생산성향상을 꾀하기 위해서, 웨이퍼를 유지한 채로 반송로봇의 반송 아암을 동작시키고, 도 27에 나타내는 바와 같은, 각각 발광부(9a)와 수광부(9b)를 갖고 광속(9c)에서 웨이퍼(13)를 검출하는 3개의 센서(9)가 부착된 도어형 위치결정장치를 통과시켜 웨이퍼의 중심위치를 산출하는 방법을 제안하고 있다. 이 방법에서는, 웨이퍼의 기준유지위치는 미리 교시하고 있고, 교시위치와 상기 도어형 위치결정장치에서 검출한 웨이퍼 중심위치와의 편이량으로부터 유지부(14)의 궤도를 수정하여 다른 기기와 간섭하지 않고 목적 장소로 반송한다. 이것에 의해서 위치결정장치(10)에 대한 인도와 수취에 필요한 시간이 단축되고, 상기 방법은 생산성의 향상에 기여하였다.

그러나, 앞서 설명한 종래의 교시작업은, 도 26의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 반송로봇(4)이 관여하는 모든 기기와의 사이에서, 안내 지그(20)를 사용하여 묵시로 확인하면서 시행착오를 반복하여 기준위치를 설정한다고 하는, 전수동방식인 것으로 매우 노력을 요하는 방법이다. 이것은 숙련된 기술자에 의한 긴장된 작업의 연속이기 때문에, 도 25에 나타내는 반송장치만으로, 하루 종일 또는 그 이상의 시간이 필요하였다.

또한, 생산 중의 원반형물의 위치결정용으로서, 전술한 바와 같이 도 27에 나타내는 일본 특허등록공보 평7-275953호에 기재된 도어형 위치결정장치가 제안되어 있지만, 여기에서도 초기의 교시는 상기 종래 방법을 사용하기 때문에, 설비 가동에 필요한 노력에는 전혀 변함이 없다. 더구나, 문을 통과시키는 장치이기 때문에 각 로드 로크실이나 각 처리 챔버의 입구마다에 1대 설치해야 한다는 문제가 있고, 또한 이 장치는 웨이퍼 등의 원반형 피검물의 직경 이상으로 큰 장치이기 때문에 투자액이 커진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 원반형물을 상기 도어형 위치결정장치에 삽입하기 이전에는 위치결정 공정이 없기 때문에, 원반형물이 이 장치에 충돌하지 않도록 미리 전술한 바와 같은 수고스러운 수동에 의한 위치결정을 해둘 필요가 있었다. 그리고 만일 충돌한 경우에는, 먼지의 발생은 필연적이고, 또한 웨이퍼 등 피검물의 파손에 연결된다는 문제도 있었다.

또한, 상기 일본 특허등록공보 평7-27953호에 기재된 위치결정방법에서는, 노치부의 판별 방법은 기하학적으로는 도시되어 있지만, 대수학적으로 판별하는 방법이 발견되어 있지 않다. 따라서, 근사식법인 최소제곱법에 의해서 원반 중심을 산출하는 방법을 취하기 때문에, 검출수단인 센서(9)를 적어도 3개 필요로 하고, 원반의 둘레가장자리 상의 적어도 6점과 원반유지부의 중심 1점, 합계 적어도 7점을 측정해야만 한다. 더구나 둘레가장자리 상 6점 중에, 노치부 가장자리 상에 있고 원주 상에 없는 점이 반드시 포함되어, 엄밀하게는 바른 위치가 산출되지 않아 정밀도가 좋지 않았다. 또한, 노치부를 포함하지 않는 둘레가장자리 상의 4점에서, 공지된 피타고라스 정리에 의거하여 원반의 반경을 구하는 계산식을 제시하고 있지만, 노치부 상의 점을 제외할 수 없기 때문에, 실제로는 정확한 원반 반경을 구할 수는 없었다.

본 발명은 이들의 문제점을 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 신규이고 또한 엄밀한 계산방법을 개발하여 웨이퍼 등의 원반형물의 중심위치의 편이량을 측정, 산출하고, 반도체설비의 신속한 가동을 실현하는 신규한 자동 교시(오토 티칭) 방법 및 자동 위치결정방법을 제안하는 것이다. 또한, 이 이론에 근거한 자동 교시장치, 자동 위치결정장치, 산출한 편이량에 의거하여 반송궤도의 수정을 실시하는 자동 반송방법, 자동 반송장치, 나아가 이들을 이용한 원반형물의 자동제조설비도 제안하는 것이다. 덧붙이면 본 발명에서 말하는 「교시」란, 원반형물의 반송 그 밖의 취급을 실시하는 취급장치의 유지부 등의 동작의 기준이 되는, 원반형물을 두는 장소의, 그 취급장치의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 위치좌표인 기준위치를, 그 취급장치에 입력하여 기억시키는 것을 말하고, 또한 본 발명에서의「위치결정」이란 유지부 상 등의 임의의 위치에 탑재된 원반형물이나 그것을 유지하는 유지부 등의 위치가, 먼저 입력된 기준위치로부터 얼마만큼 어긋나 있는가를 구하는 것을 말한다.

우선 처음에, 본 발명의 원리를 설명한다. 도 4는 원반의 원주와 1개 센서의 원호형의 궤적이 교차하는 경우를 나타낸다. 측정해야 할 원반(47)은, 이미 알려진 반경(r)의 상기 원주와 센서의 이미 알려진 반경(R)의 원호형의 검출궤 적(43)과의 교점을 W₁, W₂, 그들의 교점 사이의 상기 원주의 원호의 정점을 W₃으로 하면, 원호 W₁W₃W₂를 형성한다. 이 원호의 양단이 이루는 선분 W₁W₂의 수직이등분선(42)은 측정 원반(47)의 중심 A 및 센서의 원호궤적의 중심(O)의 쌍방을 통과한다. 이 수직이등분선(42)과 미리 교시한 방향 41과의 편이 각도(α)는 측정에 의해 구할 수 있다. 또한, 수직이등분선(42)과 원호의 일단 W₁이 이루는 각도(θ)도 측정에 의해 구할 수 있다.

다음에 측정 원반(47)의 중심위치로서 알려지지 않은 길이인 선분 AO(=L₁)를 구한다. W₁로부터 수직이등분선(42)의 선분 W₃O에 수선을 내려 그 교점을 B로 하면,

△W₁BO에서 BO = Rcosθ, W₁B = Rsinθ … (식 1)

△W₁BA에서 BO = rcosΦ+ L₁, W₁B = rsinΦ … (식 2)

즉, Rcosθ= rcosΦ+ L₁ … (식 3)

Rsinθ= rsinΦ … (식 4)

이항하여 정리하면, rcosΦ = Rcosθ - L₁ … (식 5)

rsinΦ= Rsinθ … (식 6)

(식 5)와 (식 6)을 2승하고 좌우 양변을 각각 더하면,

cos²φ+sin²φ=1 이므로

r² = (Rcosθ-L₁)² + R²sin²θ … (식 7)

따라서, L₁ = Rcosθ±(r₂ - R²sin²θ)^1/2 …(식 8)

여기에서, 도 4와 같이 센서의 검출궤적(43)에 대해서 측정해야 할 원반의 중심 A가 그 검출궤적이 실리는 원의 내측에 있는 경우에는,

L₁ = Rcosθ- (r² - R²sin²θ)^1/2 … (식 9)

외측에 있는 경우에는,

L₁ = Rcosθ+ (r² - R²sin²θ)^1/2 … (식 10)

이 된다.

여기서는, 미리 교시한 원반(46)의 중심위치 C는 알려져 있으므로, 선분 CO를 LO이라 하면,

직경방향의 편이 길이 △H=L₁-L₀ … (식 11)

따라서, 상기 편이 각도(α)와, (식 11)에 의한 직경 방향의 편이 길이 △H를 사용하여 원반의 위치결정을 할 수 있다.

다음에 도 5에 있어서, 기준이 되는 원반형물(46)의 원주를, 1개의 센서의 직선형의 검출 궤도(43)가 원호형으로 자르는 경우에 관해서 설명한다. 미리 교시한 위치에 있는 원반(46)의 원호의 양단이 이루는 선분(EF)와, 그 수직이등분선의 교점을 D로 하면, 중심(C)과의 거리 CD(=X₀)는 미리 교시되어 있기 때문에 판 명되고 있다.

동일하게, 도 5에서 중심이 알려지지 않은 위치(A)에 있는, 이미 알려진 반경(r)의 측정해야 할 원반형물(47)의 원주를, 센서의 직선형 검출 궤도(43)에 의해서 원호형으로 자르는 경우에 대해서 설명한다. 상기 원호의 양 단점을 W₁, W₂로 하면, 선분 W₁W₂의 길이는 측정에 의해 알려지게 된다. 선분 W₁W₂의 수직이등분선과 이 선분 W₁W₂의 교점을 B로 하고, 알려지지 않은 거리 AB=X₁로 하면,

△ABW2 는 직각삼각형이므로,

X₁ ² + (BW₂)² = r² … (식 12)

여기에서, BW₂=W₁W₂/2 이므로

X₁ = ±{r² - (W₁W₂/2)²}^1/2 … (식 13)

따라서, X 방향의 편이량은

△X = X₀ - X₁ … (식 14)

로서 산출된다.

여기서 검지 궤도(43) 상의 D 점은 교시위치이므로 이미 알려져 있고, B 점은 선분 측정점 W₁W₂의 중점이므로 측정에 의해 구해진다.

따라서, Y 방향의 편이량

△Y=BD …(식 15)

도 측정에 의해 구해진다.

따라서, 편이량(△X, △Y)이 산출된다.

청구항 1 및 청구항 2 기재의 발명은, 상기 원리를 사용하여 기준위치를 교시하는 방법에 관한 것이다. 즉 본 발명은, 원반형물의 취급장치에 그 취급장치의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 위치의 기준이 되는 기준위치를 교시하는 방법에 있어서, 기준위치로 하는 소정 장소에 놓인 반경이 이미 알려진 원반형물의, 상기 기준 좌표계에서의 중심위치를 구하는 공정과, 상기 중심위치에 의거하여 연산으로 구한 상기 기준 좌표계에서의 상기 소정 장소의 위치를 기준위치로서 상기 취급장치에 기억시키는 공정을 포함하고, 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정이, 상기 원반형물에 대하여 검출수단을 상대적으로 이동시켜 상기 원반형물의 원주에 대하여 상기 검출수단의 1개의 궤적을 교차시키는 공정과, 상기 교차에 의한 2개의 교점의, 상기 기준 좌표계에서의 위치를 구하는 공정과, 상기 2개의 교점을 연결하는 선분의 수직이등분선 상의 특정 점과 상기 2개의 교점과 상기 원반형물의 반경을 사용하여 상기 중심위치를 산출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원반형물의 기준위치 교시방법을 제안하고 있다. 청구항 7은 이 방법을 실현하기 위한 장치에 관한 것이다.

여기에서의 특정 점이란, 이미 알려진 또는 측정에 의해 정해지는 점이라 정의한다. 즉, 검출수단의 궤적이 원인 경우에는 이 원의 선회 중심이고, 이것은 이미 알려져 있다. 또한 검출수단의 궤적이 직선인 경우에는, 상기 원주와의 2개의 교점을 연결하는 선분의 중점에서 측정에 의해 즉시 구할 수 있다. 본 교 시방법에서는, 기준위치로 하는 소정 장소에 원반형물을 둘 때에, 바람직하게는 수동으로 실시하고, 그 때, 그 원반형물로서 시판의 웨이퍼를 사용하는 경우에는, 바람직하게는 노치나 오리엔테이션 플랫 등의 오목부를 검출 궤도로부터 피해 두도록 한다. 또한 웨이퍼 이외의 오목부나 볼록부가 없는 원반형물을 사용해도 된다. 한편, 화상처리 등으로 볼록부나 오목부의 위치를 자동적으로 인식하여 자동적으로 볼록부나 오목부를 검출 궤도로부터 피해 두도록 해도 된다.

*마찬가지로, 전술한 원리에 의해, 원반형물에 오목부나 볼록부가 없는 경우, 또는 이들이 상기한 바와 같이 하여 피해지는 경우에 관해서, 1개의 검출수단을 사용하여 청구항 3에 기재된 원반형물의 위치결정방법 및 청구항 9에 기재된 위치결정장치를 제안한다. 전술의 교시장치 및 위치결정장치에는 구체적 형태로서, 공지된 로봇, 반송장치, 위치결정 전용장치 등, 본 발명방법이 기능으로서 실현되는 모든 장치가 포함된다.

본 발명에서는, 원반형물을 검출하기 위한 센서가 고정되고 원반형물이 운동할 수도 있고, 또는 원반형물이 고정되고 센서가 운동할 수도 있다. 또한, 이 운동은 직선운동일 수도 있고 원운동일 수도 있다.

또한, 청구항 3 ∼ 청구항 5의 기재방법에 있어서는, 원반형물의 중심위치를 미리 교시할 필요가 있지만, 그 때, 청구항 1 또는 청구항 2의 기재방법을 사용할 수도 있고, 종래 공지방법을 사용할 수도 있다.

〔노치부를 피하는 방법1〕

청구항 4 및 청구항 10에 기재된 발명은, 반도체 웨이퍼와 같이 노치나 오리엔테이션 플랫 등의 둘레가장자리 상의 기준장소로서의 노치부(오목부)나, 원반에 부착된 손잡이와 같은 볼록부가 있는 경우에 관해서, 그 위치결정방법 및 위치결정장치를 제안하는 것이다.

즉 여기에서는, 원반형물의 중심위치를 산출할 때에 있어서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 2개의 검출수단(9)을 사용하여 다른 검출 궤도(43,44)를 형성한다. 검출 궤도(43)가 오목부인 노치부(51)를 통과한 경우, 거기에 노치부가 없던 경우에 비하여 원반의 외주와의 2개의 교점이 이루는 선분은 짧아지고, 상기 계산법으로 산출하면 원반 중심은 선회 중심(O) 근처에 있다고 산출된다.

더욱 자세하게 설명하면, 검지 궤도(43,44)가 모두 노치부를 통과하지 않은 경우는, 도 6에 있어서 수직이등분선(42)의 좌측 2개의 삼각형으로부터 (식 16)과 같이 원반의 중심 A와 선회 중심(O)의 거리는 모두 AO라고 산출한다.

AO = R₁cosθ₁ - (r²- R₁ ²sin²θ₁)^1/2

= R₂cosθ₁₁ - (r² - R₂ ²sin²θ₁₁)^1/2 … (식 16)

한편, 검출 궤도(43)가 노치부(51)를 통과한 경우에는, 선회 중심과 원반 중심의 거리(CO)는, 노치부(51)가 없던 경우에 비하여 △L₁ 만큼 짧아져 원반(49)으로 오인된다. 즉,

CO = R₁cosθ₁ - (r²- R₁ ²sin²θ₁)^1/2

= AO - △L₁ … (식 17)

으로 산출한다. 따라서, (식 16)과 (식 17)의 계산결과를 비교하여 큰 쪽을 선택하면 된다.

도 7에 있어서, 검출 궤도(44)에 노치부가 있는 경우도, 마찬가지로 큰 쪽의 거리 AO를 선택하면 된다.

즉, 노치부 상을 검출 궤도가 통과하면, 산출된 원반 중심은 반드시 선회 중심(O) 근처에 있어 작다고 산출된다. 동시에 노치부가 들어가지 않도록 2개의 검출 궤도를 이간해 두고, 원반의 원주를 2개의 원호형으로 잘라 각각의 양단을 측정하며, 선회 중심에서 보아 외측에 있는 원반 중심, 즉 거리 AO의 값이 큰 쪽을 선택하면 된다.

덧붙여, 2개의 검출 궤도(43,44) 상에 모두 노치부가 없는 경우에는, 같은 장소에 중심위치를 발견하기 때문에 어느 쪽을 채용해도 된다.

〔노치부를 피하는 방법 2, 1개의 센서로 2회 통과하는 방법〕

청구항 4에서는, 다음에 도 8, 도 9에 나타내는 바와 같이, 1개의 센서와 2회의 선회동작으로 2개의 다른 원호를 형성시켜도 된다. 즉, 원반형물의 중심을 산출함에 있어서, 선회 중심(O)에서 검출 궤도(43)까지의 거리(R)는 그대로 하고, 2회째는 원반형물의 중심위치를 거리 m만큼 엇갈리게 선회한다. 단, 거리 m은 2회의 선회동작에서는 동시에 노치부에 걸리지 않을 정도로 넓히고, 원반의 직경보다 좁은 간격으로 할 필요가 있다.

우선, 도 8에서 검출 궤도(43)가 노치부(51)를 통과하지 않은 경우와, 통과한 경우에 대해서 검출순서를 설명한다. 우선, 검출 궤도(43)가 노치부(51)에 통과하지 않은 경우에는, 수직이등분선(42)의 좌측에 있는 선회각도(θ₁)의 삼각형으로부터 계산식 (식 18)에 의해 원반(47)을 인식하고 그 중심은 A로 산출한다.

AO = Rcosθ₁ - (r²- R²sin²θ₁)^1/2 … (식 18)

한편, 검출 궤도(43)가 노치부(51)를 통과한 경우에는, 수직이등분선(42)의 우측에 있는 선회각도(θ₂)의 삼각형으로부터, 원호의 양단간 거리가 짧다고 오인하여 원반(49)을 인식하고, 원반 중심은 C라고 오인한다.

CO = Rcosθ₂ - (r²- R²sin²θ₂)^1/2 … (식 19)

AO - CO = △L₁ … (식 20)

즉, 노치부에 걸리면 중심(C)은 △L₁ 만큼 선회 중심(O) 측에 가깝다고 산출하고 있다.

다음에, 도 9에 나타내는 바와 같이, 거리 m 만큼 엇갈리게 2회째 선회동작시킨 경우에 관해서 설명한다. 1회째의 선회에서 원반(47)의 노치부(51)를 검출 궤도(43)가 통과한 경우, 원호가 작아졌다고 오인하고, 식 19와 동일한 계산에 의해 본래의 중심 A'로부터 △L₁ 만큼 선회 중심(O)측에 가까운 C' 에 원반 중심이 있다고 산출한다. 이어서 거리 m만큼 선회 반경이 커지는 방향으로 엇갈리게 하고, 검출 궤도(43)가 원반(50)의 노치부(51)를 통과하지 않도록 하면, 식 9로부터 원반 중심은 A〃라고 인식한다.

따라서, CO(=A'O-△L₁) 과 A"O-m을 비교하여 큰 쪽(A"O-m)을 채용하면 된다.

마찬가지로 하여, 1회째의 선회동작으로 노치부를 발견하지 못하고, 2회째의 선회동작에서 발견하더라도 원반의 바른 중심과 선회 중심과의 거리로서 큰 쪽을 선택하면 된다.

다음에, 원반의 원주 상에 도시하지 않은 볼록부가 있는 경우에는, 이것이 없던 경우에 비교하여 2개의 교점이 이루는 선분에 비하여 반드시 커진다. 따라서, 원반의 원주 상에 볼록부가 있는 경우에는, 이것이 없던 경우에 비교하여 원반 중심이 반드시 선회 중심으로부터 먼 쪽에 있다고 산출한다. 즉, 2개의 선분으로부터 식 9로 계산되는 거리 중, 원반 중심과 선회 중심과의 바른 거리로서 볼록부가 있는 경우에는 항상 작은 쪽을 선택하면 된다. 따라서, 오목부나 볼록부에 걸리지 않는 검출 궤도에 의한 원반 중심을 선택할 수 있다.

오목부나 볼록부가 2개의 검출 궤도 상에 없는 경우에는, 상기와 마찬가지로 같은 장소에 중심위치를 발견하기 때문에 어느 쪽을 채용해도 된다.

또한, 청구항 4 및 청구항 10에 있어서, 2개의 검출 궤도(43,44)가 직선인 경우에도 동일하게 말할 수 있고, 이들을 도 10, 도 11에 나타낸다. 노치부 상을 검출 궤도가 통과하면, 통과하지 않은 경우에 비교하여 산출된 원반 중심은 검출 궤도로부터 반드시 외측에 가깝다고 산출된다. 2개의 검출 궤도(43,44)를 노치부가 함께는 들어가지 않도록 평행간 거리 m 만큼 떨어뜨려 놓고, 원반의 원주를 2개의 원호로 잘라 각각의 양단을 측정하며, 검출 궤도로부터 보아 내측에 있는 원반 중심을 선택하면 된다.

더욱 자세히 설명하면, 도 10에 있어서, 검출 궤도(43,44) 모두에 노치부가 없으면 각각으로부터의 산출은, 원반형물의 중심위치는 A가 되고, X_AP=X_AB+m 이 된다.

그러나, 검출 궤도(44)가 노치부에 걸린 경우에는, 본 발명의 계산방법으로는 원호는 작고 원은 49로 오인하고, 그 중심은 A'라고 산출한다.

따라서, X_AP<X_A'Q가 되므로 X_AB+m<X_A'Q 가 된다.

즉, 검출 궤도(43)와 검출 궤도(44)에서의 검출결과에 따른 중심위치정보를 비교하여, 작은 쪽의 거리 X_AB+m을 바른 값으로서 선택하면 된다.

마찬가지로, 검출 궤도(43)가 노치부에 걸린 경우에 대해서, 도 11에 나타낸다. 검출 궤도(43) 상에 모두 노치부가 없는 경우의 산출결과는 X_AB=X_AP-m이 된다.

검출 궤도(43) 상에 노치부가 있는 경우는 원 49라고 인식하고, X_AB<X_A'B' 즉, X_AP-m<X_A'B' 가 된다.

따라서, 검출 궤도(43)와 검출 궤도(44)와의 검출결과에서의 중심위치정보를 비교하여 노치부가 없는 쪽의 작은 거리 X_AP-m을 바른 값으로서 선택하면 된다. 즉, 검출 궤도로부터 보아 가까운 쪽에 있는 원반 중심을 항상 선택하면 된다.

또한, 청구항 4 및 청구항 10은, 1개의 센서와 2회의 직선동작으로 2개의 상이한 원호를 형성시키는 경우도 포함한다. 즉, 도 10, 도 11에 있어서 검출수단(9)의 궤적이, 1회째 동작으로 검출 궤도(43), 2회째 동작으로 검출 궤도(44)를 그리거나, 또는 그 반대의 순서로 궤적을 그린다고 한다면, 상기 설명이 그대로 들어맞는다.

다음에 청구항 6 및 청구항 12에서는, 반송기능을 갖는 장치에 본 발명의 원리를 응용하고, 구한 중심위치의 편이량으로부터 웨이퍼 등 원반형물을 목적 장소에 반송할 때에, 충돌이나 간섭이 일어나지 않도록 반송궤도를 미리 정한 궤도로부터 수정하는 방법 및 그를 위한 반송장치를 제안하고 있다.

〔3개의 검출 궤도로 웨이퍼반경(r)을 구하는 방법〕

원반형물 중 반도체 웨이퍼는, 국제 반도체 제조장치 재료협회에 의한 SEMI 규격에 의해서, 3인치, 4인치, 5인치, 6인치, 8인치, 300 mm의 6종류가 정해지고, 그들의 반경도 규격화되어 있으며, 또한 사이즈마다 전용카세트에 수납되어 있다. 따라서, 카세트가 놓여진 시점에서 웨이퍼의 반경(r)은 알 수 있기 때문에, 전술한 계산과정에서는 이미 알려진 값으로서 취급해 왔다. 그러나, 반송 공정 중 어떤 웨이퍼 사이즈인지를 확인하는 경우, 또한 상세하게는 웨이퍼 직경의 메이커에 의한 차, 로트간의 불균일 등에 의한 반경을 측정하려는 경우가 있다.

본 발명에서는, 그와 같은 요구에 따라 원반형물의 반경(r)도 측정 산출할 수 있다.

청구항 13 내지 청구항 16에서는, 반경이 알려지지 않은 원반형물을 측정하고 그 반경 및 중심위치를 산출하며, 그 산출결과에 의거하여 원반형물을 위치결정하는 방법 및 장치에 관해서 설명하고, 또한 청구항 17에서는 그 산출결과에 의거하여 반송경로를 수정하는 반송장치에 관해서 설명하고 있다.

여기에서 원반의 반경을 구하는 원리를, 도 12를 사용하여, 원반원주와 3개의 센서의 선회궤도를 교차시킨 경우에 관해서 설명한다. 선회 기선(40)은 미리 정한 것이다. 3개의 검출 궤도(43,44,45) 중 43이 노치부를 통과하였다고 하면, 다른 검출 궤도(44) 및 검출 궤도(45)의 웨이퍼 외주 가장자리와의 교점 2개씩의 각각의 사이의 선분의 수직이등분선(42)은 공통이고, 선회 기선(40)과 이루는 각도는 α₁이지만, 검출 궤도(43)의 경우의 수직이등분선(48)과 선회 기선(40)이 이루는 각도는 α₂로, 앞서의 α₁과 상이하다. 따라서, 하나만 수직이등분선의 각도가 다른 검출 궤도(43)를 제외한다.

검출 궤도(44) 및 검출 궤도(45)의 웨이퍼 외주 가장자리와의 교점 2개씩의 각각과 선회 중심(O)으로 이루어지는 삼각형은 모두 이등변 삼각형이고, 선 42는 직각삼각형을 4개 만들고 있다. 선회각도(θ₁, θ₂)는 모두 측정각, 선회 반경(R₁, R₂)은 모두 설정거리, L은 미지수이다.

… (식 21)

… (식 22)

선회 중심에서 보아 검출 궤도(44 와 45)가 원반 중심보다 먼 거리에 있는 경우,

… (식 23)

… (식 24)

식 21에 식 24를 대입하면,

… (식 25)

여기에서,

… (식 26)

으로 두고, 식 25에 식 26을 대입하면,

… (식 27)

… (식 28)

S에 관해서 풀면,

… (식 29)

… (식 30)

양변 자승하여

… (식 31)

식 24에 식 31을 대입하면,

… (식 32)

여기에서, 선회각도(θ₁, θ₂)는 모두 측정치이므로 L이 구해지고, 원반형물(47)의 중심(A)는, 공통되는 수직이등분선(42) 상의 선회 중심(O)으로부터 거리(L)의 부분으로 구해진다.

덧붙여서 말하면, 반경이 알려지지 않은 원반형물의 반경(r)은 양의 수이므로 (식 33)으로 구해진다.

… (식 33)

여기에서는, 검출수단의 3개의 검출궤적이 원호인 경우를 설명하였지만, 이들 검출궤적이 3개의 평행선일 수도 있다. 그 경우는, 선회 기선(40) 대신에 3개의 평행선상의 1점, 또는 다른 임의의 1점을 기점으로 하면, 마찬가지로 하여 반경이 알려지지 않은 원반형물의 반경과 중심위치를 구할 수 있다.

둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하는 본 발명의 제 2 방법에 의해서도, 반경이 알려지지 않은 원반형물에 관해서 중심위치를 특정할 수 있다. 이 제 2 방법에서는, 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하기 위해서 검출수단을 고정하여 원반형물을 이동시키거나, 반대로 원반형물을 고정하여 검출수단을 이동시킴으로써 상대적으로 원반형물에 대한 검출수단의 궤적을 그린다.

1개의 1점 검출형 검출수단을 사용하는 경우는, 원반형물의 둘레가장자리의 원과 3점 이상으로 교차시키면 된다. 예를 들어, 검출수단의 궤적으로서의 삼각함수곡선과 원반형물의 둘레가장자리의 원을 교차시키는 방법이나, 2차 이상의 다차 곡선(예를 들어 도 28 및 도 29는 2차 곡선을 따라 1점 검출형 검출수단으로서의 센서를 원반형물에 대하여 상대 이동시키고 있음)을 따라 원반형물의 둘레가장자리의 원에 대하여 검출수단을 가로질러 교차시키는 방법, 검출수단의 궤적으로서의 직선으로 둘레가장자리를 2점에서 가로질러 V자형으로 되돌리고 다시 2점을 검출하는 방법, 직선으로 둘레가장자리를 2점에서 가로질러 U 자형으로 되돌리고 다시 2점을 검출하는 방법 등의, 한번으로 적어도 3점을 검출하는 방법이 바람직하다. 또한, 1개의 검출수단의 궤적을 긴 직경이 상기 원반의 지름보다 큰 타원형이나 긴 원형, 즉 O자형으로 함으로써, 둘레 가장자리의 원에 대한 4점의 교점을 얻는 방법을 사용해도 된다. 결국, 검출수단을 원반형물에 대하여 상대 이동시켜 둘레 가장자리 상의 3점 이상을 검출하면 된다.

2개 이상의 검출수단을 사용하는 경우의 궤적은, 원반형물의 둘레가장자리를 1회 이상 교차시킨다. V자형, L자형 등의 열쇠형은 2개의 직선의 조합으로 구해지고, 또한, 예각 이동을 배제하기 위해서, 원이나 상기 각종 곡선과 직선의 조합인 U자형이나 C자형, 또는 O자형 (타원이나 긴 원)으로 해도 된다. 3개 내 지 4개 이상의 1점 검출형 검출수단을 사용하는 경우는, 전체 검출수단이 원반형물의 둘레가장자리와 1회 교차하는 것만으로 좋다.

본 발명에서는, 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하면, 원호의 양단을 연결하는 선분 및 그 이등분선을 산출하지 않고, 원주의 공식에 의해 그 원반형물의 반경을 산출할 수 있다. 둘레가장자리가 진원인 경우는 3점이 결정되면 원은 결정되지만, 반도체 웨이퍼와 같이 노치부가 있는 경우는, 적어도 4점이 필요하다.

반경이 알려지지 않은 원반형물의 둘레가장자리의 3점에서 중심점(중심위치)을 구하는 방법을 도 30을 사용하여 설명한다. 단지 여기서, 원반형물의 둘레가장자리의 3점은 노치부에 걸려있지 않은 진원 상의 점이라고 한다. 1점 검출형 검출수단으로서의 센서(예를 들어 발광부와 수광부의 쌍을 1쌍만 가지는 광학식 센서 등)의 1개의 선회궤도(43)와, 선회 중심으로부터 중심위치까지의 거리가 서로 상이한 원반형물(47,50)의 둘레가장자리를 교차시킴으로써, 선회기준선으로부터 교점까지의 선회각도를 측정한다. 여기에서는 편의상, 기준좌표의 0점은 선회궤도의 중심으로 하고, 선회 기선은 수평면에 평행하며, 원반형물(47)이 이동하는 평면의 X축과 일치한다. 또한, 센서의 선회동작 전, 센서는 선회 기선(X축) 상에 있고, 여기에서는 그 센서가 선회궤도(43) 상을 이동하는 것으로 한다.

노치부가 없는 진원형의 원반형물의 둘레가장자리에 관한, 선회궤도(43)와의 교점의 좌표는, 측정된 선회각도로부터 다음과 같이 산출된다. 이동 전의 원반 형물(47)의 둘레가장자리와 선회궤도(43)의 교점을 W₄, W₅로 하고, 그 원반형물(47)의 위치로부터 선회원점의 방향에 m만큼 이동한 원반형물(50)의 둘레가장자리와 선회궤도(43)와의 교점을 W₆, W₇로 하고, 선회 기선(X축)으로부터 교점 W₄, W₅, W₆, W₇까지의 선회각도를 θ₄, θ₅, θ₆, θ₇로 한다. 또한, 선회 중심에서 센서까지의 거리를 R로 한다.

Wn의 좌표 (x_n y_n)은 다음과 같이 구해진다. 단, n=4, 5, 6, 7이다.

다음에, 원반형물(47)의 위치로부터 원반형물(50)의 위치로의 원반형물의 이동에 따라, W₈, W₉는 원반형물(50)의 둘레가장자리 상의 점 W₆, W₇에 이동하였기 때문에, W₈, W₉의 좌표는 아래와 같이 표시된다.

한편, (θ₆+θ₇)/2는, 원반형물(47)의 중심점과 선회 중심점을 지나는 직선과 선회기준선이 이루는 각도이다.

상기의 교점좌표에 의해, 원반형물의 중심위치의 좌표(Xo Yo)를 구하는 식은 다음과 같다.

기준 좌표계상의 원반형물의 원주는, 원주의 공식에서,

r=(x-x₀)²+(y-y₀)²

로 표시되고, 원반형물(50) 상의 점 W₄, W₅, W₇, W₈의 좌표를 대입하면,

… (식 41)

… (식 42)

… (식 43)

… (식 44)

가 된다.

상기의 식 41 ∼ 식 44 중의 3개의 식에서, 원반형물의 반경(r) 및 중심좌표 (x₀ y₀)가 구해지고, 여기에서는, 식 41 ∼ 식 43을 사용하여 이하와 같이 나타낸다.

교점 W₄, W₅와 W₈은 동일한 둘레가장자리 상에 있으므로 반경은 동일하기 때문에,

… (식 45)

… (식 46)

식 45에서, x₀ 에 관해서 풀면,

… (식 47)

식 47을 식 46에 대입하여 y₀ 을 구하면,

… (식 48)

이것을 정리하면,

… (식 49)

y₀은 식 49를 식 47에 대입하여,

… (식 50)

이렇게 하여 식 50이 얻어진다.

식 41로부터 43 중 어느 하나 대신에, w₉ 점을 사용하는 식 44를 사용해도, w₄, w₅, w₈, w₉ 모두 진원 상에 있으므로 동일한 (x₀, y₀)가 얻어진다.

다음에, 어느 하나의 교점이 노치부에 걸리는 경우, 4개의 교점을 측정한다. 이 4점 중, 1조 3점으로 이루어지는 편성은 4가지 있고, 노치부를 포함하지 않은 편성은 1가지 뿐이다. 따라서, 전술한 바와 같이 하여 구한 (x₀, y₀)와 식 41∼ 식 44로부터 반경 r을 구하면, 노치부가 없는 1가지의 경우인 r은 노치부가 있는 3가지의 경우인 r과는 상이한 값이 된다. 그러나 이 노치부가 없는 1가지를 선별하는 방법이 없기 때문에, 4가지의 조합에서의 r 값의 모두가 합치하지 않은 경우는, 원반형물에 대한 궤적의 위치를 바꾸고 다시 4점을 측정하여 재계산한다는 처리를 4가지의 조합에서의 r 값의 모두가 합치할 때까지 반복하여, 바른 값의 반경 r을 구한다.

또한, 반경 r을 구하지 않고, 식 41 내지 식 44 중의 3개의 식의 조합으로부터 구한 원반형물의 중심점을 직접 비교하여, 일치한 경우는 바른 값의 중심점으로서 채용하고, 일치하지 않은 경우는 재측정하는 것으로 해도 된다.

청구항 18, 22, 26, 27, 31 및 35는 전술한 원리를 응용한 자동 교시방법, 자동 위치결정방법, 자동 교시장치 및 자동 위치결정장치 중, 1점 검출형 센서를 1개 사용하는 신규한 방법 및 장치에 관한 것이다.

청구항 2, 5, 14 및 청구항 8, 11, 16은 전술한 원리를 응용한 자동 교시방법, 자동 위치결정방법, 자동 교시장치 및 자동 위치결정장치 중, 센서궤적이 원궤도인 신규한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 원궤도 상을 센서가 운동할 수도 있고, 원반형물이 선회운동할 수도 있다.

또한, 본 발명은 청구항 36에 있어서, 상기한 바와 같은 자동 교시장치, 자동 위치결정장치 및 자동 반송장치의 어느 하나 또는 복수를 사용함으로써, 반도체 등의 개선된 자동제조설비를 제공한다.

본 발명은, 위치결정 전용장치에 있어서도, 반송장치에 있어서도 실현할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 자동 반송장치는, 선회운동기구 및/또는 직선운동기구를 갖는 반송장치, 예를 들어, 스칼라형 로봇, 다관절 로봇, XY축 이동테이블 등 공지의 장치를 포함한다.

상기 원반형물의 외주 상의 2점을 검지하는 센서의 종류로서는, 비접촉형의 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 전자부품인 반도체 웨이퍼를 취급하는 것이 많기 때문에, 전자기적 센서나 기계적 센서가 아니라, 투과형 또는 반사형의 광센서가 바람직하고, 그 중에서, 화상처리수단을 수반하는 CCD 등의 이차원 센서일 수도 있고, 광량이 정량화되는 라인 센서일 수도 있으며, ON, OFF를 알 수 있는 점 센서일 수도 있다. 이 광 센서는 본 발명을 실현하기 위해서는, 최소한 1점 검출형 센서 1개로 충분하지만, 전술한 바와 같이 노치나 오리엔테이션 플랫을 검출시키기 위해서 2개의 센서를 사용해도 된다. 편이각을 측정하는 센서로서는, 인코더 등 공지의 각도 센서를 사용할 수도 있고, 서보 모터나 스텝핑 모터 등의 펄스 모터에 의해 각도로서의 펄스값을 채용해도 된다.

본 발명에 있어서 기술한 상기 각 계산식은, 통상의 컴퓨터 프로그램에 의해 반송장치의 반송로봇의 제어용 등의 컴퓨터로 구성하는 산출수단으로 용이하게 그 계산을 실행할 수 있고, 그 계산결과는, 반송장치의 로봇 등의 제어용 컴퓨터로 구성하는 제어수단에 사용하면, 용이하게 반송장치의 각부의 운동궤도에 반영할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 기준 좌표계는, 직각 좌표계 뿐만 아니라 극좌표계일 수도 있고, 또한 그 좌표계에서의 위치를 좌표치로 직접적으로 표시되는 것 뿐만아 니라 반송로봇의 각 축의 작동량 등으로 간접적으로 표시되는 것일 수도 있다.

발명의 실시형태

이하에, 본 발명에 관한 반도체 제조설비에 관해서, 원반형물을 위치결정하는 방법의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에 나타내는 반도체 제조설비(1)는 원반형물인 웨이퍼(13)를 카세트(6)로부터 로드 로크실(8) 등으로 반송하는 반송장치(2)와, 로드 로크실(8)에 접속하여 웨이퍼(13)에 대하여 막 형성, 확산, 에칭 등의 각종 처리를 실시하는 처리장치(3)를 구비하여 이루어진다. 그 중의 반송장치(2)는 웨이퍼가 선단형으로 수납되는 카세트(6)를 탑재할 수 있는 1개 또는 복수개의 스테이지(19)와, 반송아암(12)을 갖는 스칼라형의 반송로봇(4)과, 그 반송로봇(4)을 나열하고 있는 복수개의 스테이지 전에 그 열에 평행하게 움직이는 이동수단(17)과, 검출수단으로서의 센서(9)와, 그들 반송로봇(4)과 이동수단(17)과 센서(9)의 작동을 제어하는, 통상의 컴퓨터를 갖는 제어부(11)를 구비하여 구성되어 있다. 한편, 원반형물의 정확한 위치보정을 실시하거나, 웨이퍼 가장자리부의 노치부를 검출하기 위해서, 도 25에 나타내는 바와 같은 종래의 위치결정장치(10)를 반송장치(2)의 구성에 포함시킬 수도 있다.

동일하게, 도 1에 나타내는 처리장치(3)는 레지스트 도포, 노광, 에칭 등 각종 처리를 실시하는 1개 내지 복수개의 챔버(7)와, 상기 챔버(7)끼리를 연결하는 이동탑재실(16)과, 이동탑재실(16) 내에 구비되어 원반형물을 반송하는 진공로봇(31)과, 검출수단인 센서(9)와, 반송장치(2)인 스칼라형 반송로봇(4)에 의해 반 송된 원반형물의 주고 받음을 실시하는 로드 로크실(8)과, 그들 챔버(7)와 진공로봇 (31)과 센서(9)와 로드 로크실(8)의 후술하는 도어와의 작동을 제어하는 반송장치(2)와 공용의 제어부(11)를 구비하여 구성되어 있다.

한편, 로드 로크실(8)에는, 복수장의 원반형물을 선단 위에 탑재하기 위한 도시하지 않은 포켓을 형성하고 있다. 또한, 로드 로크실(8) 내를 진공상태로 하기 위해서, 반입출구에는 로드 로크 도어(32)가 배치되어 있다.

〔기준위치 교시방법(1)〕

각 카세트, 각 로드 로크실, 각 처리 챔버 등 각 포트에서의 교시를 실시하기 전에 우선 유지부와 원반형물과의 위치관계를 나타내는 원점좌표를 교시한다.

도 2의 반도체 제조설비(1) 내에서 웨이퍼(13)를 자동 반송시키기 위해서는, 사전에, 반송장치(2)와 처리장치(3)의 제어부(11)에, 반송로봇(4) 및 진공로봇(31)의 적어도 한 쪽의 위치를 포함하는 기준 좌표계 상에서 원점좌표로 하는 기준위치를 교시한 후에, 반송궤도를 교시할 필요가 있다. 교시 전의 위치는 통상 여유를 두고 설계되어 있기 때문에, 상세한 것은 현장 맞춤이 필요하다. 본 발명의 기준위치 교시방법의 일 실시예를 하나의 로드 로크실(8)을 사용하는 경우에 관해서, 도 13의 플로우차트에 나타낸다.

먼저 단계 S11에서, 교시 전의 설계 상의, 상기 기준 좌표계에서의 제1 로드 로크실(8)의 임시 위치정보(초기값)를 제어부(11)에 입력한다. 이어서 단계 S12에서, 반송로봇(4)의 유지부(14)를 로드 로크 도어(32) 경유로 도입하고, 그 유지부(14)에서 제1 로드 로크실(8) 내의, 기준위치로 하는 소정 장소에 수작업으로 둔 웨이퍼 또는 그것과 동일 직경인 다른 판으로 이루어지는 원반형물 (여기에서는 웨이퍼와 동일부호로 나타냄 : 13)을 유지하여 반출한다.

이어서 단계 S13에서, 반송로봇(4)이, 유지한 원반형물(13)을 검지수단으로서의 센서(9)의 부분에 반송하고, 로봇(4)의 동체축을 중심으로 선회하며, 센서(9)의 광으로 원반형물(13)의 바깥 둘레가장자리부를 원호로 잘라 그 원반형물(13)의 바깥 둘레가장자리와 센서광의 교점의 2점의, 유지부(14)에 대한 위치 나아가서는 상기 기준 좌표계에서의 위치를 검출한다. 그리고 단계 S14에서, 얻어진 바깥 둘레가장자리 상의 2점의 위치정보로부터 앞서 설명한 계산식으로 구한, 상기 소정 장소에서의 원반형물(13)의 중심위치를, 기준위치로서 제어부(11)가 갖는 반송로봇 작동제어 프로그램으로 전달하고, 단계 S11에서 입력한 임시 위치정보를 재기록하여 원점 좌표 교시작업을 종료한다.

덧붙여서 말하면, 이들 단계 S11∼S14는, 제어부(11)에 미리 주어진 프로그램에 의해, 제어부(11) 자신이 실행한다.

마찬가지로 하여, 진공로봇(31)을 사용하여 다른 로드 로크실(8) 등 각 포트에 관해서 각각 교시한다. 즉, 본 발명에서는 각 포트에 관해서 최초에 수동으로 기준위치로 하는 소정 장소에 웨이퍼 등 기준 원반을 두는 것 이외에는, 모두 자동 교시(오토 티칭)할 수 있다. 그 때, 유지부(14)가 원반형물(13)을 유지할 때에 유지부(14)의 유지중심과 원반형물(13)의 중심이 종래의 교시방법과 같이 완전히 일치할 필요는 없고, 반송로봇(4)의 아암이 로드 로크 도어(32)나 다른 기기에 간섭하지 않을 정도이면 다소 어긋나 있어도 된다.

〔기준위치 교시방법(2)〕

본 발명의 기준위치의 교시방법의 다른 실시예에 있어서는, 종래의 안내 지그를 사용해도 된다. 유지부(14)를 사람이 작업하기 쉬운 적당한 위치에 이동시켜 도 3에 나타내는 바와 같은 안내 지그(20)를 유지부(14)에 설치하고, 원반형물을 유지부(14) 상에 탑재하여 그 안내 지그(20)에 손으로 밀어 부쳐 그 때의 원반형물의 중심위치를 기준위치로 하는 방법이다. 이 안내 지그(20)는, 웨이퍼와 합치하는 곡면과, 유지부(14)로 이루어지는 평면의 기준면을 가지고 물리적으로 웨이퍼의 위치를 고정하는 것이다. 도 14는 도 3의 장치에 있어서 오토 티칭(자동 교시)을 실시할 때의 처리순서의 플로우차트를 나타내고 있고, 이 처리에서는, 각 카세트, 각 로드 로크실 등 각 포트에서의 교시를 실시하기 전에 먼저 유지부와 원반형물과의 위치관계를 기준위치로서 교시한다.

먼저 단계 T1에서, 유지부(14)에 대한 원반형물의 임시 위치정보(초기값)를 제어부(11)에 입력한다. 이어서 단계 T2에서, 유지부(14) 상에 안내 지그(20)와 원반형물(13)을 수작업으로 탑재하고, 원반형물의 중심위치가 적정한 위치에 오도록 수작업으로 조정한다.

이어서 단계 T3에서, 검지수단으로서의 센서(9)의 부분에서 원반형물(13)을 선회운동시키고, 원반형물(13)의 바깥 둘레가장자리와 센서광의 교점의 2점의, 유지부(14)에 대한 위치 나아가서는 상기 기준 좌표계에서의 위치를 검출한다. 그리고 단계 T4에서, 얻어진 위치정보로부터 앞서 설명한 계산식으로 구한 유지부(14) 상에서의 원반형물(13)의 중심위치를, 유지부(14) 상의 기준위치로서, 제어 부(11)가 갖는 반송로봇 작동제어 프로그램에 전달하여 제어부(11)에 기억시킨다.

덧붙여서 말하면, 이들 단계 T1∼T4는, 단계 T2를 제외하고, 제어부(11)에 미리 주어진 프로그램에 의해 제어부(11) 자신이 실행한다.

〔그 밖의 포트의 교시방법〕

전술한 바와 같이 정한 기준위치를 기초로, 오토 티칭에 의해 원반형물을 카세트로부터 반출하는 경우의 교시(위치결정 및 궤도수정을 포함함)의 순서에 관해서, 도 15의 플로우차트에 나타낸다.

우선, 단계 U1에서, 반송 임시 위치정보 (초기값) 및 기준 위치정보를 제어부(11)에 입력한다. 이어서 단계 U2에서 카세트(6) 및 원반형물(13)을 수작업으로 설계 상의 위치로 탑재한다.

이어서 단계 U3에서 반송로봇(4)이 카세트(6) 내의 주고받는 장소에서 원반형물(13)을 받아들인다. 그리고 단계 U4에서 반송로봇(4)이 원반형물(13)을 센서(9)의 부분에 이동시켜 선회시키고, 상기와 마찬가지로 바깥 둘레가장자리의 2점을 검출한다.

이어서 단계 U5에서, 단계 U4에서 얻어진 정보(측정값)를 편이량 산출수단으로 전달한다. 이어서 단계 U6에서, 편이량 산출수단에 의해 측정치와 기준위치를 비교하여 편이량을 산출한다. 이어서 단계 U7에서, 어긋나 있는 경우, 편이량을 제어부(11)가 갖는 반송로봇 작동제어 프로그램으로 전달한다.

덧붙여서 말하면, 이들 단계 U1∼U7는 단계 U2를 제외하고, 제어부(11)에 미리 주어진 프로그램에 의해 제어부(11) 자신이 편이량 산출수단 등이 되어 실행한 다.

그리고 단계 U8에서, 제어부(11)는 상기 편이량을 고려하여 반송로봇(4)의 궤도를 수정한다. 결국은 설계도면상의 반송위치인 초기값을 갱신한다. 어긋나 있지 않으면 일련의 교시는 종료한다.

마찬가지로, 다른 카세트(6), 각 로드 로크실(8) 등 각 포트와의 주고 받는 장소에 관해서도, 각각 도 15의 단계 U1로부터 단계 U8까지의 순서를 따라 실시된다. 본 발명에 의거하는 교시방법에 의해서, 단계 U2에서의 원반형물을 수작업으로 설계도면 상의 위치로 탑재하는 공정 이외에는, 모두 자동적으로 실시할 수 있게 되었다.

또한, 메인터넌스 시에 카세트(6) 등의 위치를 이동시킨 경우, 종래는 도 26의 번거로운 단계 S1로부터 S7까지 공정을 모두 수동으로 재차 실시하였지만, 본 발명에 의거하는 오토 티칭에서는, 도 15의 단계 U2만 수동으로 실시하면, 그 후는 자동적으로 진행한다. 또한, 유지부(14)를 교환한 경우는 기준위치의 교시를 단계 U1에서 다시 실시하고, 신구의 정보를 비교하여 편이량을 각각의 측정값에 반영시키면 된다. 이것에 의해, 로드 로크실(8)로의 반송위치는 항상 일정해지고, 각 처리 챔버(7) 부근에서의 간섭이 없어지며 먼지도 경감된다.

도 16은 본 발명의 원반형물의 위치결정장치의 일 실시예로서의, 반송로봇(4)과, 검출수단인 광학식 점 센서(9)를 구비한 반송장치(2)를 나타낸다. 이 반송로봇(4)의 반송아암(12)을 동작시키는 구동수단은, 미리 설정된 기준점을 가지고, 편이량은 광학 센서(9)의 출력신호와 상기 구동수단의 스텝핑 모터의 펄스를 계측하고 연산하여 구한다. 반송아암(12)이 시동할 때, 반송로봇(4)의 전체 축이 기준점에 있는 것을 제어부(11)에 의해 확인하고, 제어부(11)로부터의 명령에 의해, 반송로봇(4)의 각 축을 굴신, 승강 동작시키고, 센서(9)의 부분에서 선회시켜 웨이퍼(13)의 위치결정을 실시한다.

도 16은 또한, 웨이퍼(13)의 기준위치가 미리 교시되어 있는 본 발명의 위치결정방법의 일 실시예를 설명한 것이다. 웨이퍼(13)를 카세트(6)로부터 반송아암(12)의 유지부(14) 상에 탑재하여 반출한 반송로봇(4)은, 그 동체의 회전축을 중심으로 선회하고, 검출수단으로서의 고정된 광학센서(9)의 ㄷ자형 프레임 사이에 웨이퍼(13)를 통과시키며, 웨이퍼(13)의 바깥 둘레가장자리부를 센서광으로 원호로 자른다. 이것에 의해서 웨이퍼(13)의 중심위치가 계측 산출되고, 편이량과 웨이퍼 바깥 둘레가장자리의 위치좌표가 상기 편이량 산출수단에 의해 산출되어 반송아암(12)의 유지부(14) 상에서의 웨이퍼 위치가 결정된다.

산출된 편이량은 반송아암(12)의 동작을 제어하고 있는 제어부(11)에 보내지고, 미리 교시된 반송위치의 정보에 편이량을 고려한 보정값을 가함으로써, 반송위치 및 반송궤도가 수정된다. 또한, 도 16 중의 검지수단으로서의 센서(9)는, 웨이퍼(13)를 유지한 반송아암(12)이 선회동작할 때, 반송로봇(4)에 대해서 정해진 위치에서 또한, 원반형물(13)을 검지할 수 있는 위치에 설치된다.

도 16의 우측의 처리장치(3) 내의 진공로봇(31)도, 마찬가지로 하여 검출수단으로서의 센서를 사용하고, 각 로드 로크실(8), 각 처리 챔버(7)에서의 기준위치의 교시, 웨이퍼(13)를 수취한 후의 위치보정을 위한 위치결정을 실시하는 것이다.

〔위치결정장치 (얼라이너)에 채용한 경우 1〕

도 17은, 본 발명의 위치결정방법을 위치결정장치에 사용한 일 실시예에 관해서 나타내는 것이다. 이 위치결정장치(10)는 웨이퍼(13)를 진공 흡착할 수 있는 유지대(19)를 구비하고, 유지대(19)의 아래쪽에는 회전수단과 1축 내지는 2축 방향으로 이동 가능하게 하는 X축 이동수단, Y축 이동수단과, 승강수단(21)을 구비하고 있다. 여기에서는, 반송로봇(4) 등에 의해 탑재된 웨이퍼(13)가 정치된 상태로, 스테이지 상에 형성된 검출아암(24)이 선회하여 검출궤적(43)을 그리고, 검출아암(24)의 선단부에 형성된 검출수단인 광학식 센서(9)에 의해 웨이퍼(13)의 바깥 둘레가장자리 상의 2점이 검출된다. 이 2점의 위치를 사용하여, 전술한 본 발명의 계산방법을 적용하고 웨이퍼 중심을 산출하여 X, Y축 방향을 수정하고, 다시 들어서 정상위치에 놓여진 웨이퍼를 회전시키며, 별도의 센서가 그 웨이퍼(13)의 가장자리부에 있는 노치부를 검출하여 회전을 정지한다.

〔위치결정장치 (얼라이너)에 채용한 경우 2〕

도 18은 검출아암(24)이 웨이퍼 반경보다 짧은 경우에 관한 위치결정장치(10)를 나타내고, 동작방법 및 위치결정방법은 도 17과 마찬가지이다.

〔위치결정장치 (얼라이너)에 채용한 경우 3〕

도 19는 종래의 위치결정장치에서 본 발명의 위치검출방법을 실시하는 경우 에 관해서 나타낸 것이다. 이 위치결정장치(10)는, 회전할 수 있는 유지대(19)와 X축 이동수단 및 Y축 이동수단과 승강수단과 검지수단으로서의 점 센서(9)를 구비하고 있다. 회전하는 웨이퍼(13)가 편심되어 있는 경우에는, 회전에 의해 웨 이퍼(13)와 동일한 반경의 검출 궤도(43)에서 웨이퍼 가장자리부가 잘려 2점을 검출한다. 그 이후의 위치결정방법은 도 17의 장치와 마찬가지이다.

종래, 반송로봇 등에 의해 탑재대에 반송된 원반형물은, 광학식의 라인센서를 사용하는 일본 공개특허공보 평6-224285에서 나타나는 검출방법 등으로 원반형물의 중심위치정보가 얻어진다. 이 방법으로는 탑재부를 회전구동시키고, 1둘레분의 가장자리부의 위치정보를 검지할 필요가 있으며, 도 20에 나타내는 바와 같이 가장자리부의 일부가 라인센서의 검출범위 외에 있는 경우에 관해서는, X축, Y축의 이동수단을 구동시켜 검출범위 내에 들어오도록 원반형물을 다시 드는 것을 전제로 위치결정 동작을 실시하고 있다. 여기에서, 본 발명의 위치결정방법을 사용하면, 가장자리부의 일부가 검출범위 외에 나와 있더라도, 웨이퍼의 회전에 의해 반드시 다른 부분이 센서에 들어오기 때문에, 라인센서 상의 1점을 검출점으로서 정해놓으면, 도 19와 마찬가지로 본 발명의 중심위치 산출방법에 의해 원반형물의 중심위치정보가 산출된다. 즉, 다시 들 필요가 전혀 없이 웨이퍼의 중심을 산출할 수 있다.

한편, 웨이퍼의 중심위치를 알면, 위치결정장치의 X, Y 구동부는 불필요하고, 도 21에 나타내는 바와 같이, 반송로봇(4)을 동작시킴으로써 탑재 전에 유지부(14)를 정상위치에 이동시켜 원반형물(13)의 위치결정을 실시할 수 있다.

〔유지부에 센서〕

도 22에 나타내는 바와 같이, 반송로봇(4)의 유지부(14)의 선단 내지 측부에 센서(9)를 형성하고, 반송로봇(4)의 선회나 굴신 동작에 의해 탑재된 원반형물(13) 의 바깥 둘레가장자리의 2점을 검출하여 원반형물(13)의 중심위치를 산출할 수 있다. 한편, 검출 궤도상에 노치부 등이 겹치는지의 여부를 판별하는 경우, 도 10, 도 11에 나타낸 방법에 의해, 유지부(14)에 2개의 검출수단을 배치하거나, 1개의 검출수단으로 원반형물(13)을 2회 주사시키면 된다.

〔포트도어에 센서〕

*도 23은 반송장치(2)의 카세트용 도어에 센서(9)를 2개를 부착하고 (도면에서는 한 쪽만 도시), 반송로봇(4)의 반송아암(12)을 구동하여 직선 운동시켜 웨이퍼(13)를 집어낼 때, 그 중심을 산출하여 위치결정하고, 반송해야 할 다른 포트로의 바른 궤도로 수정한다. 계산방법은 도 10, 도 11에 나타낸 바와 같다.

〔직선운동〕

도 24는 청구항 9에 기재된 본 발명의 위치결정장치의 일 실시예이다. 반송로봇(4)에 부속시켜 센서 1개로 이루어지는 검출수단(9)을 형성하고, 반송로봇(4)의 반송아암(12)을 구동하여 웨이퍼(13)를 직선 운동시켜 웨이퍼(13)의 바깥 둘레가장자리상의 2점을 검출한다. 이들에 의해서 중심을 산출하여 위치결정하고, 반송해야 할 다른 포트로의 바른 궤도로 수정한다. 계산방법은 앞서의 (식 12) 내지 (식 15)에 나타낸 바와 같다.

다음에, 1개의 검출수단(센서)에 의해 반경이 알려지지 않은 원반형물의 둘레가장자리상의 적어도 3점을 검출하는 본 발명의 제 2 방법 및 장치에 따르는 실시예에 관해서, 도 31과 같이 원반형물을 소정 장소에 탑재하여 검출수단을 이동시 키는 경우와, 도 32a, 32b와 같이 검출수단을 고정하여 원반형물을 이동시키는 경우로 나누어 설명한다.

[실시예 A]

도 31에 나타내는 장치에서는, 1점 검출형 검출수단으로서의 센서(9)는, 반송장치의 유지부의 선단에 구비되어 있다. 이 센서(9)로서는 광학식 반사형 센서인 것이 바람직하지만, 원반형물의 둘레가장자리가 검출할 수 있는 센서라면 공지된 것으로 괜찮다. 여기에서는, 반송장치로서의 반송로봇과 원반형물(47)은 기준 좌표계상에 배치되어 있고, 편의상 원점위치를 반송로봇의 반송아암(12)의 선회 중심점 상에 있는 것으로 하며, 원반형물(47)은 이미 알려진 탑재대(60) 상에 탑재되어 있어 이동하지 않는다. 이 기준 좌표계 상에서 센서(9)가 2차 곡선의 궤적(43)을 따라 이동함으로써, 원반형물(47)의 둘레가장자리의 3점 또는 4점의 좌표를 검출한다.

[실시예 B]

도 32의 기준 좌표계 상에는, 모두 위치가 이미 알려진 반송장치로서의 반송로봇과 센서(9)가 고정되어 있다. 반송로봇의 반송아암(12)의 유지부(14) 상에는 원반형물(47)이 흡착 고정되어 있고, 이 유지부(14) 상의 특정 점이 2차 곡선의 궤적(43)을 따라 이동함으로써, 센서(9)가 원반형물(47)의 둘레가장자리의 3점을 검지한다. 도 32a에 나타내는 바와 같이, 센서(9)가 원반형물(47)에 의해 가려지려는 시점에서는, 원반형물(47)의 위치로부터 원반형물(46)로의 사상(寫像)(이 동)에 의해, 유지부(14) 상의 특정 점 K₁의 상은 원점 K₀이 되고, 센서(9)에서 검출된 둘레가장자리의 점 J₂의 상은, 원점으로의 이동직선에 평행하게 이동하여 점 J₁에 사상된다.

2점째인 점 J₄는 도 32b에 나타내는 바와 같이, 센서(9)가 원반형물(47)로부터 벗어나려는 시점에서 검출되고, 그 때의 유지부(14) 상의 특정 점 K₂ 의 K₀ 로의 사상에 따라 점 J₃에 사상된다(유지부(14)의 각도변화분의 원반형물(46)의 각도변화는 보상됨).

둘레가장자리 상의 나머지의 2점에 관해서는, J₁, J₃의 대칭위치에 검출되지만, 이들 4점 중 3점을 사용하여 원반형물(47)의 중심위치 및 반경을 검출한다. 3점 검출한 부분에서 유지부의 동작을 정지해도 된다.

이들의 측정값을 기초로 교점 좌표 나아가 원반형물의 중심좌표가 산출되고, 전술한 기준위치 교시방법이나 자동 교시방법 등에 사용된다.

한편, 본 발명의 자동 교시방법이나 자동 위치결정방법이나 자동 반송방법을 실시하기 위한 위치계산 등은, 상기 실시예에서는 반송장치(2)의 제어부(11)가 실시하는 것으로 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 상기 제어부(11)에 접속한 별도의 컴퓨터 등이 실시해도 된다.

또한, 도 13의 단계 S11과, 도 14의 단계 T1과, 도 15의 단계 U1에서의 초기값의 입력은, 상기 실시예에서는 프로그램의 실행에 의해 자동적으로 실시하고 있 지만, 키보드 조작 등으로 사람이 실시할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 원반형물의 기준위치 자동 교시방법 및 자동 위치결정방법에 의하면, 위치결정 전용기를 특별히 필요하지 않기 때문에, 공간 절약화가 도모되어 장치비용도 절약할 수 있다. 또한, 검출수단인 센서도 1개 또는 2개의 저렴한 점 센서로 충분하여 비용저하에 공헌할 수 있었다.

덧붙여서 말하면, 센서가 1개인 경우에는, 센서의 좌표가 결정되어 있기 때문에 광축이 다소 어긋나도 괜찮으므로 비용 저감을 도모할 수 있다.

한편, 일회의 동작과 복수의 센서를 사용하는 경우에는, 스루풋(생산성)을 향상시킬 수 있고, 또한 메인터넌스 후의 티칭을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명에 의거하는 자동 교시방법 및 장치에 의하면, 도 1의 반도체 제조설비의 경우, 작업공정수를 대폭 단축할 수 있고, 작업시간도 종래의 약 10분의 1인 1∼2시간 정도로 단축할 수 있었다. 또한, 반송위치의 육안확인 등의 인위적인 오차가 없어졌으므로, 메인터넌스를 하더라도 작업 전의 상태로 용이하게 회복할 수 있다. 또한 원반형물의 반송 중에 편이량을 산출할 수 있기 때문에, 위치결정장치로 반송하는 왕복시간이 생략되고 생산성도 향상하였다. 그리고 검출수단을 상시 작동시켜 두어 필요에 따라 검출수단(9)을 통과시키면, 위치 어긋남 검출이 실시되기 때문에, 반송이 정상으로 실시되고 있는지를 관리하여, 항상 정상 운전시킬 수 있다.

이에 더하여, 알려지지 않은 원반형물의 반경도 측정, 판별할 수 있기 때문 에, 각각을 본 발명의 장치로 반경을 확인하면, 사이즈가 다른 웨이퍼를 동시에 반도체처리장치에 공급하여 처리할 수 있어 라인 가동률과 생산성의 향상을 실현할 수 있다.

Claims (30)

1. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇에 그 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 위치의 기준이 되는 기준위치를 자동 교시하는 방법에 있어서,

   기준위치로 하는 소정 장소에 놓인 반경이 이미 알려진 원반형물의 상기 기준 좌표계에서의 중심위치를 구하는 공정과,

   상기 중심위치에 의거하여 연산으로 구한 상기 기준 좌표계에서의 상기 소정 장소의 위치를 기준위치로서 상기 스칼라형 로봇에 기억시키는 공정을 포함하고,

   상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정은,

   상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 원반형물의 원주에 대하여 상기 검출수단의 1개의 궤적을 교차시키는 공정과,

   상기 교차에 의한 2개의 교점의, 상기 기준 좌표계에서의 위치를 구하는 공정과,

   상기 2개의 교점을 연결하는 선분의 수직이등분선상의 특정 점과 상기 2개의 교점과 상기 원반형물의 반경을 사용하여 상기 중심위치를 산출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 기준위치 자동 교시방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 검출수단의 궤적은 원호인 것을 특징으로 하는, 원반형물의 기준위치 자동 교시방법.
3. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의, 반경이 이미 알려진 상기 원반형물의 자동 위치결정을 실시하는 방법에 있어서,

   상기 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정과,

   상기 기준 좌표계에서의 미리 교시된 중심위치로부터 상기 구해진 중심위치로의 편이량을 산출하는 공정을 포함하고,

   상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정은,

   상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 원반형물의 원주에 대하여 상기 검출수단의 1개의 궤적을 교차시키는 공정과,

   상기 교차에 의한 2개의 교점의, 상기 기준 좌표계에서의 위치를 구하는 공정과,

   상기 2개의 교점을 연결하는 선분의 수직이등분선상의 특정 점과 상기 2개의 교점과 상기 원반형물의 반경을 사용하여 상기 중심위치를 산출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 검출수단의 궤적은 원호인 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 기재된 원반형물의 자동 위치결정방법을 실시하는 공정과,

   상기 위치결정방법으로 산출한 편이량에 의거하여, 상기 취급장치 및 반송장치로서의 상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부의 미리 교시된 반송궤도를 수정하는 공정과,

   상기 수정한 반송궤도를 따라 상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부에서 상기 원반형물을 소정의 반송위치에 반송하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 반송방법.
6. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇에 그 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 위치의 기준이 되는 기준위치를 자동 교시하는 장치에 있어서,

   기준위치로 하는 소정 장소에 놓여진 반경이 이미 알려진 원반형물의, 상기 기준 좌표계에서의 중심위치를 구하는 수단과,

   상기 중심위치에 의거하여 연산으로 구한 상기 기준 좌표계에서의 상기 소정 장소의 위치를 기준위치로서 상기 스칼라형 로봇에 기억시키는 수단을 구비하고,

   상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단은,

   상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 원반형물의 원주에 대하여 상기 검출수단의 1개의 궤적을 교차시키는 수단과,

   상기 교차에 의한 2개의 교점의, 상기 기준 좌표계에서의 위치를 구하는 수단과,

   상기 2개의 교점을 연결하는 선분의 수직이등분선상의 특정 점과 상기 2개의 교점과 상기 원반형물의 반경을 사용하여 상기 중심위치를 산출하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 기준위치 자동 교시장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 검출수단의 궤적은 원호인 것을 특징으로 하는, 원반형물의 기준위치 자동 교시장치.
8. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의, 반경이 이미 알려진 상기 원반형물의 자동 위치결정을 실시하는 장치에 있어서,

   상기 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단과,

   상기 기준 좌표계에서의, 미리 교시된 중심위치로부터 상기 구해진 중심위치로의 편이량을 산출하는 수단을 구비하고,

   상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단은,

   상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 원반형물의 원주에 대하여 상기 검출수단의 1개의 궤적을 교차시키는 수단과,

   상기 교차에 의한 2개의 교점의, 상기 기준 좌표계에서의 위치를 구하는 수단과,

   상기 2개의 교점을 연결하는 선분의 수직이등분선상의 특정 점과 상기 2개의 교점과 상기 원반형물의 반경을 사용하여 상기 중심위치를 산출하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 검출수단의 궤적은 원호인 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정장치.
10. 제 8 항에 기재된 원반형물의 자동 위치결정장치와,

    상기 원반형물의 위치결정장치가 산출한 편이량에 의거하여 상기 취급 장치 및 반송장치로서의 상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부의 미리 교시된 반송궤도를 수정하는 수단과,

    상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부의 작동을 제어하고, 상기 수정한 반송궤도를 따라 상기 유지부에서 상기 원반형물을 소정의 반송위치에 반송하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 반송장치.
11. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 위치의 기준이 되는 기준위치를 자동 교시하는 방법에 있어서,

    기준위치로 하는 소정 장소에 반경이 알려지지 않은 원반형물을 두는 공정과,

    상기 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정과,

    상기 중심위치에 의거하여 연산으로 구한 상기 기준 좌표계에서의 상기 소정 장소의 위치를 기준위치로서 상기 스칼라형 로봇에 기억시키는 공정을 포함하고,

    상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정은,

    상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 1개의 1점 검출형 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 1점 검출형 검출수단으로 상기 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하는 공정과,

    상기 검출한 적어도 3점의 좌표위치와 원주의 공식을 사용하여 중심위치를 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 교시방법.
12. 삭제
13. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 3점을 검출하는 공정은,

    상기 1점 검출형 검출수단이 상기 원반형물에 대하여 상대적으로 O자형, V자형, U자형, L자형 또는 C자형의 궤적을 그려 상기 원반형물의 둘레가장자리와 교차하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 교시방법.
14. 삭제
15. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의, 반경이 알려지지 않은 상기 원반형물의 자동 위치결정방법에 있어서,

    상기 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정과,

    상기 기준 좌표계에서의, 미리 교시된 중심위치로부터 상기 구해진 중심위치로의 편이량을 산출하는 공정을 포함하고,

    상기 원반형물의 중심위치를 구하는 공정은,

    상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 1개의 1점 검출형 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 1점 검출형 검출수단으로 상기 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하는 공정과,

    상기 검출한 적어도 3점의 좌표위치와 원주의 공식을 사용하여 중심위치를 구하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정방법.
16. 삭제
17. 제 15 항에 있어서, 상기 적어도 3점을 검출하는 공정은,

    상기 1점 검출형 검출수단이 상기 원반형물에 대하여 상대적으로 O자형, V자형, U자형, L자형 또는 C자형의 궤적을 그려 상기 원반형물의 둘레가장자리와 교차하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정방법.
18. 삭제
19. 제 15 항에 기재된 원반형물의 자동 위치결정방법을 사용한 원반형물의 자동 반송방법에 있어서,

    상기 위치결정방법으로 산출한 편이량에 의거하여, 상기 취급장치 및 반송장치로서의 상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부의 미리 교시된 반송궤도를 수정하는 공정과,

    상기 수정한 반송경로를 따라 상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부에서 상기 원반형물을 소정의 반송위치에 반송하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 반송방법.
20. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇에 그 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 위치의 기준이 되는 기준위치를 자동 교시하는 장치에 있어서,

    기준위치로 하는 소정 장소에 놓여진 반경이 알려지지 않은 원반형물의, 상기 기준 좌표계에서의 중심위치를 구하는 수단과,

    상기 중심위치에 의거하여 연산으로 구한 상기 기준 좌표계에서의 상기 소정 장소의 위치를 기준위치로서 상기 스칼라형 로봇에 기억시키는 수단을 구비하고,

    상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단은,

    상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 1개의 1점 검출형 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로 상기 1점 검출형 검출수단으로 상기 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하는 수단과,

    상기 검출한 적어도 3점의 좌표위치와 원주의 공식을 사용하여 중심위치를 구하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 기준위치 자동 교시장치.
21. 삭제
22. 제 20 항에 있어서, 상기 적어도 3점을 검출하는 수단으로는,

    상기 1점 검출형 검출수단이 상기 원반형물에 대하여 상대적으로 O자형, V자형, U자형, L자형 또는 C자형의 궤적을 그려 상기 원반형물의 둘레가장자리와 교차하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 교시장치.
23. 삭제
24. 원반형물의 취급장치로서의 스칼라형 로봇의 위치를 포함하는 기준 좌표계에서의, 반경이 알려지지 않은 상기 원반형물의 자동 위치결정을 실시하는 장치에 있어서,

    상기 기준 좌표계에서의 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단과,

    상기 기준 좌표계에서의, 미리 교시된 중심위치로부터 상기 구해진 중심위치로의 편이량을 산출하는 수단을 구비하고,

    상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단은,

    상기 원반형물을, 상기 스칼라형 로봇의 유지부에서 유지하여 그 스칼라형 로봇에 의해 복수 장소 사이에서, 동일 경로에서의 왕복 이동을 포함하지 않고, 이동 탑재 중에, 1개의 1점 검출형 검출수단에 대하여 이동 탑재시켜, 상대적으로, 상기 1점 검출형 검출수단으로 상기 원반형물의 둘레가장자리 상의 적어도 3점을 검출하는 수단과,

    상기 검출한 적어도 3점의 좌표위치와 원주의 공식을 사용하여 상기 원반형물의 중심위치를 구하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정장치.
25. 삭제
26. 제 24 항에 있어서, 상기 적어도 3점을 검출하는 수단으로는,

    상기 1점 검출형 검출수단이 상기 원반형물에 대하여 상대적으로 O자형, V자형, U자형, L자형 또는 C자형의 궤적을 그려 상기 원반형물의 둘레가장자리와 교차하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 위치결정장치.
27. 삭제
28. 제 24 항에 기재된 원반형물의 자동 위치결정장치를 사용하는 원반형물의 자동 반송장치에 있어서,

    상기 위치결정 수단이 산출한 편이량에 의거하여, 상기 취급장치 및 반송장치로서의 상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부의 미리 교시된 반송궤도를 수정하는 수단과,

    상기 스칼라형 로봇의 상기 유지부의 작동을 제어하고, 상기 수정한 반송경로를 따라 상기 유지부에서 상기 원반형물을 소정의 반송위치에 반송하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 원반형물의 자동 반송장치.
29. 삭제
30. 제 6 항 또는 제 20 항에 기재된 원반형물의 기준위치 교시장치와,

    제 8 항 또는 제 24 항에 기재된 원반형물의 위치결정장치와,

    제 10 항 또는 제 28 항에 기재된 원반형물의 반송장치 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 자동 제조설비.

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