KR20220025019A - 기판반송장치 - Google Patents

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KR20220025019A
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

본 발명의 기판반송장치는, 베이스와, 암과, 암의 선단에 설치되고, 두 갈래로 분기한 제1 선단부 및 제2 선단부를 가지는 엔드 이펙터와, 발광부와, 수광부와, 암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비한다. 제어장치는, 엔드 이펙터의 선단을 직진하는 빛이, 전면 개방 통합 포드(FOUP)에 수용된 복수매의 기판의 테두리를 주사하도록 암의 동작을 제어함과 함께, 암의 동작 중에서 빛과 기판의 상대적인 위치관계에 따라, 수광부에서 연속적으로 변화하는 출력치의 측정파형의 형상 패턴과 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 기판의 상태, FOUP의 상태 및 엔드 이펙터의 상태 중 적어도 하나의 상태를 진단한다.

Description

기판반송장치
본 출원은 전체로서 본 출원에 참조로 원용되는 2019년 6월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/456,375호의 우선권과 이익을 주장한다.
본 발명은, 기판반송장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조설비나 액정 패널 제조설비에서는 반도체 웨이퍼나 유리기판을 원하는 위치로 반송하기 위해 기판반송장치가 사용된다. 기판반송장치는, 로봇암과, 기판을 유지하기 위한 엔드 이펙터를 구비한다. 예를 들어 일본 특허공보 제6088243호, 일본 특허공표공보2004-535681호 및 일본 특허공개공보2018-111200호에 개시된 엔드 이펙터에서는, 두 갈래로 분기한 한 쌍의 선단부의 사이를 진행하는 검출광이 기판으로 차광되는지 아닌지에 의해 전면 개방 통합 포드(front opening unified pod; 이하, FOUP)에 수용된 기판의 존부가 검출된다.
그러나, 상기 종래 기술의 엔드 이펙터를 구비한 기판반송장치는, 수광부에서 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 출력치(예를 들어, 출력 전압)를 이치 신호로 변환함으로써 기판의 존부를 검지한다. 이로 인해, 기판의 상태(예를 들어, 기판의 표면이 경사져 있는 등)를 정밀도 좋게 진단할 수는 없었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 기판반송장치에서 FOUP에 수용된 기판의 상태를 정밀도 좋게 진단하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 어느 형태에 따른 기판반송장치는, 베이스와, 상기 베이스에 장착된 로봇암과, 상기 로봇암의 선단에 설치되고, 두 갈래로 분기한 제1 선단부 및 제2 선단부를 가지는 엔드 이펙터와, 상기 제1 선단부로부터 상기 제2 선단부를 향하여 빛을 발하도록 구성된 발광부와, 상기 제1 선단부 및 제2 선단부의 사이의 공간을 진행하여 상기 제2 선단부에 입사한 빛의 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 출력치로 변환하도록 구성된 수광부와, 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 상기 제어장치는, 상기 엔드 이펙터의 선단을 진행하는 빛이, FOUP에 수용된 복수매의 기판의 테두리를 주사하도록 상기 로봇암의 동작을 제어함과 함께, 상기 로봇암의 동작 중에서 상기 빛과 상기 기판의 상대적인 위치관계에 따라, 상기 수광부에서 연속적으로 변화하는 출력치의 측정파형의 형상 패턴과 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 상기 기판의 상태, 상기 FOUP의 상태 및 상기 엔드 이펙터의 상태 중 적어도 하나의 상태를 진단하는 것이다.
상기 제어장치는, 상기 측정파형 중, 하나의 구간에서의 형상 패턴과, 다른 구간에서의 형상 패턴을 비교하고, 상기 하나의 구간에서의 형상 패턴이 다른 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 하나의 구간에서의 기판의 표면이 경사져 있다고 판정해도 좋다.
또한, 상기 제어장치는, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고, 이번에 측정된 측정파형 중 하나의 구간에서의 형상 패턴이, 전회 측정된 비교용의 측정파형 중 하나의 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 하나의 구간에서의 기판의 표면이 경사져 있다고 판정해도 좋다.
또한, 상기 제어장치는, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고, 상기 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 상기 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 FOUP가 경사져 있다고 판정해도 좋다.
또한, 상기 FOUP는, 상이한 위치에 복수 배치되고, 상기 제어장치는, 하나의 FOUP에서 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 다른 FOUP에서 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고, 하나의 FOUP에서 측정된 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 다른 FOUP에서 측정된 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우는, 하나의 FOUP가 경사져 있다고 판정해도 좋다.
또한, 상기 제어장치는, 상기 FOUP의 경사가 수정된 상태에서, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고, 이번에 측정된 상기 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 전회 측정된 상기 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 엔드 이펙터가 경사져 있다고 판정해도 좋다.
또한, 상기 제어장치는, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고, 이번에 측정된 상기 측정파형 중 모든 구간에서의 출력치가, 전회 측정된 상기 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 출력치보다 저하한 경우에는, 상기 발광부의 빛의 강도 및 상기 수광부의 수광감도 중 적어도 일방이 저하하고 있다고 판정해도 좋다.
또한, 상기 기판반송장치는, 상기 진단 결과를 표시하는 표시장치를 더 구비해도 좋다.
본 발명의 다른 양태에 따른 기판반송장치는, 베이스와, 상기 베이스에 장착된 로봇암과, 상기 로봇암의 선단에 설치되고, 두 갈래로 분기한 제1 선단부 및 제2 선단부를 가지는 엔드 이펙터와, 상기 제1 선단부로부터 상기 제2 선단부를 향하여 빛을 발하도록 구성된 발광부와, 상기 제1 선단부 및 제2 선단부의 사이의 공간을 진행하여 상기 제2 선단부에 입사한 빛의 수광량에 따라 검출광을 연속적으로 변화하는 출력치로 변환하도록 구성된 수광부와, 상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고, 상기 제어장치는, 상기 엔드 이펙터의 선단을 진행하는 빛이, 타겟에 대해 수평방향으로 상기 타겟을 주사하도록 상기 로봇암의 동작을 제어함과 함께, 상기 로봇암의 동작 중에서 상기 빛과 상기 타겟의 상대적인 위치관계에 따라, 상기 수광부에서 연속적으로 변화하는 출력치의 측정파형에 기초하여, 수평방향에서의 상기 타겟의 위치를 계측하는 것이다.
상기 타겟의 위치는, 수평방향에서의 상기 타겟의 중심의 위치 또는 테두리의 위치여도 좋다. 상기 타겟은, FOUP에 수용된 원반형의 기판이어도 좋다.
본 발명은, 이상에 설명한 구성을 가지고, 기판반송장치에서 FOUP에 수용된 기판의 상태를 정밀도 좋게 진단할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판반송장치를 나타내는 측면도이다.
도 2는, 도 1의 엔드 이펙터의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은, 도 1의 기판반송장치의 구성의 개략을 나타낸 블록도이다.
도 4는, 엔드 이펙터의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는, 엔드 이펙터 동작 시의 수광량의 변화를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은, 엔드 이펙터 동작 시의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 7은, 엔드 이펙터 동작 시의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 8은, 엔드 이펙터 동작 시의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판반송장치를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 엔드 이펙터 동작 시의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 11은, 측정파형의 비교방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판반송장치에서의 엔드 이펙터 동작 시의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다.
이하, 바람직한 실시예를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는 모든 도면을 통하여 동일 또는 상당하는 요소에는 동일한 참조부호를 부여하고, 그 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면은 이해하기 쉽게 하기 위해, 각각의 구성요소를 모식적으로 나타낸 것이다.
(제1 실시예)
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판반송장치(1)를 나타내는 측면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판반송장치(1)는, 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 설비인 반도체 처리설비에서 사용된다. 반도체 웨이퍼로서, 실리콘 웨이퍼, 사파이어(단결정 알루미나) 웨이퍼, 기타 각종 웨이퍼가 예시된다. 또한, 유리 웨이퍼로서는, 예를 들어, FPD(Flat Panel Display)용 유리기판, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)용 유리기판이 예시된다.
처리 전 및 처리 후의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 기판이라고도 한다)(W)는 Front Opening Unified Pod(FOUP)(6)로 불리는 용기에 수용된다. FOUP(6)는, 국소 클린화 기술에 관한 것이고, 클린환경에서의 미니 인바이러먼트용 기판용기이다. FOUP(6)에는 복수의 기판(W)이 수용된다. 각 기판(W)은 FOUP(6)의 각 슬롯(도시하지 않음)에 수용된다. 각 기판(W)은 수평한 상태로 상하방향(Z)으로 등간격을 두고 배치된다. FOUP(6)는, 베이스(7)의 위에 대략 상자형으로 형성되고, 일방으로 개방된다. 반도체 처리설비는, 기판(W)을 처리하는 기판처리장치(도시하지 않음)를 포함하고 있다. 기판(W)에 대한 처리로서는, 열처리, 불순물 도입처리, 박막형성처리, 리소그래피처리, 세정처리 및 평탄화처리 등의 프로세스처리가 예시된다. 기판(W)은, FOUP(6)와 기판처리장치(도시하지 않음)의 사이를 기판반송장치(1)에 의해 반송된다.
본 실시예에서는, 기판반송장치(1)는, 이른바 수평 다관절형의 4축 로봇이다. 기판반송장치(1)는, X축, Y축, Z축의 3축방향으로 자유도를 가지는 로봇암(이하, 간단히 "암"이라고도 한다)(2)의 선단부에, 수평방향의 자유도를 가지는 손목이 설치되고, 이 손목에 기판(W)을 유지하는 엔드 이펙터(10)가 설치된다.
기판반송장치(1)는, 반도체 처리설비의 적소(예를 들어 바닥)에 고정되는 베이스(4)를 가지고, 베이스(4)에는 승강축(3)이 설치되어 있다. 베이스(4)에서는, 승강축(3)의 축선이 예를 들어 연직으로 향한다. 베이스(4)에는, 예를 들어 에어실린더로 이루어지는 액추에이터(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 이 액추에이터의 동작에 의해 승강축(3)은 베이스(4)의 상면측에서 상하방향으로 승강한다.
암(2)은, 제1 암(2a) 및 제2 암(2b)을 포함한다. 제1 암(2a)은 승강축(3)의 상단부에 설치된다. 제1 암(2a)은 승강축(3)의 상단부로부터 수평으로 연장하고 있다. 제1 암(2a)의 일단부는 승강축(3)에 대해 연직축선(L1) 둘레로 요동가능하게 연결되고, 승강축(3)에는, 예를 들어 전기 모터로 이루어지는 도시하지 않은 액추에이터가 내장되어 있다. 이 액추에이터의 동작에 의해 제1 암(2a)은 승강축(3)에 대해 수평면 내를 요동한다.
제2 암(2b)은 제1 암(2a)의 타단부의 상면측에 설치된다. 제2 암(2b)은, 제1 암(2a)의 타단부로부터 수평으로 연장하고 있다. 제2 암(2b)의 일단부는, 제1 암(2a)에 대해 연직축선(L2) 둘레로 요동가능하게 연결되어 있다. 제1 암(2a)의 타단부에는, 예를 들어 전기 모터로 이루어지는 도시하지 않은 액추에이터가 내장되어 있다. 이 액추에이터의 동작에 의해, 제2 암(2b)은 제1 암(2a)의 타단부에 대해 수평면 내를 요동한다.
제2 암(2b)의 타단부의 상면측에는, 기판(W)을 유지하는 엔드 이펙터(10)가 설치되어 있다. 엔드 이펙터(10)는, 제2 암(2b)의 타단부에 대해 연직축선(L3) 둘레로 요동가능하게 연결되어 있다. 제2 암(2b)의 타단부에는, 예를 들어 전기 모터로 이루어지는 도시하지 않은 액추에이터가 내장되어 있다. 이 액추에이터의 동작에 의해, 엔드 이펙터(10)는 제2 암(2b)의 타단부에 대해 수평면 내를 요동한다.
제어장치(5)는, 예를 들어 조작장치(도시하지 않음)로부터의 입력에 의해 혹은 자동적으로, 승강축(3), 제1 암(2a), 제2 암(2b) 및 엔드 이펙터(10)를 구동하는 각 액추에이터의 동작을 제어하고, 엔드 이펙터(10)는, 상하 및 수평으로 이동한다. 그리고, 액추에이터의 동작속도를 적절히 제어함으로써, 엔드 이펙터(10)는, 수평면 내에서 임의의 경로를 따라, 이동가능해 진다.
도 2는, 엔드 이펙터(10)를 위에서 본 평면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔드 이펙터(10)는, 평면에서 보면 U형으로 형성된 판재로 이루어진다. 본 실시예에서는, 판재는 중심선(C)에 대해 좌우대칭이다. 엔드 이펙터(10)는, 단일의 기단부(10a)와, 상기 기단부(10a)로부터 두 갈래로 분기한 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)를 가진다. 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)의 사이에는 공간이 형성되어 있다. 엔드 이펙터(10)의 기단부(10a)는, 장착판(20)의 일단에 고정되고, 엔드 이펙터(10)는, 장착판(20)으로부터 수평으로 연장하고 있다. 장착판(20)의 타단은, 제2 암(2b)의 타단부에 대해 연직축선(L3) 둘레로 요동가능하게 연결되어 있다.
엔드 이펙터(10)는, 원반형의 기판(W)을 유지가능하게 구성된다. 본 실시예에서는, 엔드 이펙터(10)는, 기단부(10a)의 상면에 설치된 가압면(11a)과, 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)의 상면에 설치된 2개의 에지그립(11b 및 11c)을 구비한다. 2개의 에지그립(11b 및 11c)에 의해, 엔드 이펙터(10) 상에 재치된 기판(W)의 일단측의 에지가 계지(係止)되고, 또한, 가압면(11a)에 의해 기판(W)의 타단측의 에지가 가압됨으로써, 기판(W)이 엔드 이펙터(10) 상에 고정된다.
엔드 이펙터(10)의 장착판(20)에는 발광부(13)가 내장된다. 발광부(13)는, 제어장치(5)로부터의 전기적 입력을 변환하여 검출광을 발생한다. 발광부(13)에는 광파이버(15a)의 일단이 접속되고, 광파이버(15a)는 엔드 이펙터(10)의 기단부(10a)의 뒤쪽에서 제1 선단부(10b)의 뒤쪽까지 부설(敷設)되어 있다. 광파이버(15a)는 발광부(13)로부터 출사된 검출광을 엔드 이펙터(10)의 제1 선단부(10b)의 뒤쪽까지 인도한다. 엔드 이펙터(10)의 장착판(20)에는 수광부(14)가 내장된다. 수광부(14)는 검출광을 수광하여 상기 검출광을 제어장치(5)로의 전기적 출력으로 변환한다. 엔드 이펙터(10)의 제2 선단부(10c)의 뒤쪽에는 광파이버(15b)의 일단이 접속되고, 광파이버(15b)는 엔드 이펙터(10)의 장착판(20)에 내장된 수광부(14)까지 부설되어 있다. 광파이버(15b)는 엔드 이펙터(10)의 제2 선단부(10c)의 뒤쪽으로 입사한 검출광을 수광부(14)까지 인도한다. 또한, 광파이버(15a 및 15b)의 각각의 양단에, 도시하지 않은 광수렴 소자(예를 들어 볼록 렌즈) 및 광발산 소자(예를 들어 오목 렌즈)를 필요에 따라, 적절히 배치해도 좋다.
도 3은, 기판반송장치(1)의 구성의 개략을 나타낸 블록도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어장치(5)는, 엔드 이펙터(10)의 발광부(13) 및 수광부(14) 및 기판유지부(11), 기판반송장치(1)의 구동장치(30)와 제어선을 통하여 접속되고, 예를 들어 마이크로 컨트롤러 등의 컴퓨터를 구비한 로봇 컨트롤러이다. 제어장치(5)는 단일의 장치라고는 한정하지 않아, 복수의 장치로 구성되어도 좋다.
발광부(13)는, 발광소자(16)와, 드라이브 회로(17)를 구비한다. 발광소자(16)는, 검출광을 생성하여 출사한다. 발광소자(16)로서, 예를 들어 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드가 이용된다. 드라이브 회로(17)는, 발광소자(16)에 전압을 인가하여 상기 발광소자를 구동한다. 드라이브 회로(17)는, 제어장치(5)로부터의 제어신호(전기적 입력)에 따라 전압을 생성하여, 발광소자(16)를 구동한다.
수광부(14)는, 수광소자(18)와, 출력회로(19)를 구비한다. 수광소자(18)는, 검출광을 수광하고, 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 출력치로 변환한다. 본 실시예에서는, 수광소자(18)는 검출광을 수광하고, 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 출력 전압으로 변환한다. 수광소자(18)로서, 예를 들어 포토다이오드가 사용된다. 출력회로(19)는 출력 전압(Vout)을 증폭하여 이것을 제어장치(5)에 출력한다.
발광소자(16)와 광파이버(15a)는 도시하지 않은 커넥터에 의해 접속되어 있다. 마찬가지로, 수광소자(18)와 광파이버(15b)도, 도시하지 않은 커넥터에 의해 접속되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 발광부(13) 및 수광부(14)는, 발광소자(16) 및 수광소자(18)를 포함하고, 발광소자(16) 및 수광소자(18)가 투과형의 광센서를 구성하고 있다.
기판유지부(11)는, 도 2에서 나타낸 가압면(11a)과 2개의 에지그립(11b 및 11c)에 의해 구성된다. 기판유지부(11)에서는, 제어장치(5)의 제어지령에 따라, 기판(W)과 접촉하는 가압면(11a)의 압력이 제어된다. 2개의 에지그립(11b 및 11c)에 의해, 엔드 이펙터(10) 상에 재치된 기판(W)의 일단측의 에지가 계지되고, 또한, 가압면(11a)에 의해 기판(W)의 타단측의 에지가 가압됨으로써, 엔드 이펙터(10)에 의해 기판(W)이 유지된다.
구동장치(30)는, 도 1에서 나타낸 승강축(3), 제1 암(2a), 제2 암(2b)을 구동하는 액추에이터에 의해 구성된다. 구동장치(30)는, 제어장치(5)의 제어지령에 따라, 승강축(3), 제1 암(2a) 및 제2 암(2b)을 구동하는 액추에이터를 동작시켜, 엔드 이펙터(10)를 상하 및 수평으로 이동한다.
제어장치(5)는, 연산부, 기억부 및 서보제어부를 구비한다(도시하지 않음). 기억부는, 제어장치(5)의 기본 프로그램, 로봇의 동작 프로그램 등의 정보, 및, 측정파형이나 기준파형의 데이터를 기억한다. 연산부는, 로봇제어를 위한 연산처리를 행하고, 로봇의 제어지령을 생성한다. 서보제어부는, 연산부에 의해 생성된 제어지령에 기초하여, 구동장치(30)나 기판유지부(11)의 동작을 제어하도록 구성되어 있다. 본 실시예에서는 제어장치(5)는, 연산부에서, 수광부(14)의 출력 전압(Vout)의 측정파형이나 기준파형 등의 데이터에 기초하여, 기판(W)의 상태나 FOUP(6)의 상태 등을 진단하기 위한 연산처리를 행하고, 연산 결과를 표시장치(40)에 출력한다. 표시장치(40)는, 진단 결과를 표시하기 위한 모니터이다.
다음으로, 엔드 이펙터(10)의 동작에 대해 설명한다. 도 4는, 엔드 이펙터의 동작을 설명하기 위한 모식도이다. 여기에서는, 간단하게 하기 위해, 엔드 이펙터(10) 및 기판(W)만 나타내고, FOUP(6)의 슬롯에는 4장의 기판(W)이 수용되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제어장치(5)는, 암(2)의 동작을 제어하여, 엔드 이펙터(10)의 선단을, FOUP(6)의 최하단의 슬롯으로부터 최상단의 슬롯까지 순차적으로 각 기판(W)에 대향하도록 하여 주사시킨다. 도 5는, FOUP(6)의 최하단의 슬롯에서, 엔드 이펙터(10)를 동작시켰을 때의 기판(W)과 빛(B)의 상대적인 위치관계에 따라 변화하는 빛(B)을 모식적으로 나타내고 있다. 빛(B)의 광자(도시하지 않음)는 공기 중을 산란하면서 진행하기 때문에, 도 5에서는 빛(B)의 형상은 제1 선단부(10b)로부터 제2 선단부(10c)를 향해 확대하고 있다.
먼저, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 엔드 이펙터(10)의 제1 선단부(10b)로부터 출사한 빛(B)은 기판(W)의 두께 방향(도 5의 Y축의 정방향)에 대해 진행한다. 빛(B)은 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)의 사이의 공간을 진행하여, 엔드 이펙터(10)의 제2 선단부(10c)로 수광된다. 이 구간에서는, 제2 선단부(10c)에 입사한 빛의 수광량은 일정하다.
다음의 순간에서는, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 빛(B)의 상측 부분의 광자가 기판(W)의 하측의 표면에서 반사하고, 반사광은 직진광과 함께, 엔드 이펙터(10)의 제2 선단부(10c)로 수광된다. 도 5b에서는, 빛(B) 중, 기판(W)의 하측의 표면에서 반사하여 선단부(10c)로 수광되는 빛을 사선으로 나타내고 있다. 이와 같이, 제1 선단부(10b)로부터의 빛과 기판(W)으로부터의 반사광이 제2 선단부(10c)에 입사하기 때문에, 이 구간에서는, 선단부(10c)에 입사하는 빛의 수광량은 증가한다.
다음의 순간에서는, 도 5c에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 하측의 표면에서 반사하는 빛(B)의 반사광(도 5c의 사선으로 나타낸 부분)의 비율이 증가한다. 그 결과, 이 구간에서는, 선단부(10c)에 입사하는 빛의 수광량이 더 증가한다.
다음의 순간에서는, 도 5d에 나타내는 바와 같이, 엔드 이펙터(10)의 제1 선단부(10b)로부터 출사한 빛(B)은, 기판(W)의 두께 방향에 대해 입사하고, 입사한 빛(B)이 기판(W)에 의해 차단된다. 기판(W)의 두께 방향에 대해 입사한 빛(B)의 거의 모두가 기판(W)의 두께 방향으로 평행한 면에서 반사 또는 흡수되고, 빛(B)은 엔드 이펙터(10)의 제2 선단부(10c)에서는 수광되지 않는다. 이 구간에서는, 선단부(10c)에 입사하는 빛의 수광량은 저하한다.
다음의 순간에서는, 도 5e에 나타내는 바와 같이, 엔드 이펙터(10)의 제1 선단부(10b)로부터 출사한 빛(B)의 일부는 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)의 사이의 공간을 진행하여, 엔드 이펙터(10)의 선단부(10c)로 수광된다. 빛(B)의 하측 부분의 광자가 기판(W)의 상측의 표면에서 반사하고, 반사광은 직진광과 함께, 엔드 이펙터(10)의 선단부(10c)로 수광된다. 도 5e에서는, 빛(B) 중, 기판(W)의 상측의 표면에서 반사하여 선단부(10c)로 수광되는 빛을 사선으로 나타내고 있다. 이와 같이, 제1 선단부(10b)로부터의 빛과 기판(W)으로부터의 반사광이 제2 선단부(10c)에 입사하기 때문에, 이 구간에서는, 선단부(10c)에 입사한 빛의 수광량은 증가한다.
다음의 순간에서는, 도 5f에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 상측의 표면에서 반사하는 빛(B)의 반사광(도 5f의 사선에서 나타낸 부분)의 비율이 감소한다. 그 결과, 이 구간에서는, 선단부(10c)에 입사하는 빛의 수광량이 더 감소한다.
그리고, 도 5g에 나타내는 바와 같이, 엔드 이펙터(10)의 제1 선단부(10b)로부터 출사한 빛(B)은 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)의 사이의 공간을 직진하고, 출사한 빛(B)의 전체가 엔드 이펙터(10)의 선단부(10c)로 수광된다. 이 구간에서는, 선단부(10c)에 입사한 빛의 수광량은 일정하다.
도 6은, 엔드 이펙터(10)의 동작 시의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다. 횡축은 Z의 마이너스 방향을 나타내고, 종축은 수광부(14)의 출력 전압(Vout)을 나타내고 있다. 여기에서 출력 전압(Vout)은 수광량(빛의 강도)에 따른 값이다. 도 6의 상측의 파형은, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴을 가진다. 하나의 형상 패턴은 도 5에서 나타낸 엔드 이펙터(10)의 동작에 대응하고 있다. 구간(a)에서는 수광부(14)의 출력 전압(Vout)은 일정값이다(도 5a에 상당한다). 구간(b)에서는 수광부(14)의 출력 전압(Vout)은 상승한다(도 5b 및 도 5c에 상당한다). 구간(c)에서는 수광부(14)의 출력 전압(Vout)은 저하한다(도 5d에 상당한다). 구간(d)에서는 수광부(14)의 출력 전압(Vout)은 상승한다(도 5e 및 도 5f에 상당한다). 구간(e)에서는 수광부(14)의 출력 전압(Vout)은 일정값이다(도 5g에 상당한다). 이와 같이, 엔드 이펙터(10)의 선단을 직진하는 빛(B)에 의해 FOUP(6)에 수납된 기판(W)의 테두리를 주사하면, 수광부(14)의 출력 전압(Vout)은, 빛(B)과 기판(W)의 상대적인 위치관계에 따라 연속적으로 변화한다.
종래는, 도 6의 하측의 파형에 나타내는 바와 같이, 임계값(Vth)을 설정하여 수광부(14)의 출력 전압(Vout)을 이치 신호(V’out)로 변환하고, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 기판(W)에서 차광되는지 아닌지에 의해 기판(W)의 존부를 검출하고 있었다. 기판(W)이 슬롯에 수납되어 있지 않은 경우, 빛(B)은 제1 선단부(10b) 및 제2 선단부(10c)의 사이의 공간을 진행한다. 이것에 의해, 빛(B)은 엔드 이펙터(10)의 제2 선단부(10c)의 뒤쪽의 광파이버(15b)의 단부로 수광된다. 수광량에 따른 출력 전압(Vout)은 임계값(Vth)보다 높아지므로, 수광부(14)는, 제어장치(5)에 하이레벨의 신호(V’out)를 출력한다. 한편, 기판(W)이 슬롯에 수납되어 있는 경우, 기판(W)의 테두리에 의해 엔드 이펙터(10)의 제1 선단부(10b)와 제2 선단부(10c)의 사이의 공간을 진행하는 빛(B)이 차단된다. 이 경우에는, 검출광(B)은 엔드 이펙터(10)의 선단부(10c)의 뒤쪽의 광파이버(15b)의 단부로 수광되지 않기 때문에, 수광량에 따른 출력 전압(Vout)은 임계값(Vth)보다 낮아지므로, 수광부(14)는 제어장치(5)에 로우레벨의 신호(V’out)를 출력한다. 이와 같이 하여 제어장치(5)는 FOUP(6) 내의 각 슬롯에 기판이 수납되어 있는지 아닌지를 순차적으로 판정한다. 그러나, 이와 같은 종래의 방법에서는, 예를 들어 기판(W)의 표면이 경사져 있는 등의 상태를 진단할 수는 없었다.
따라서, 본 실시예에서는, 제어장치(5)는, 빛(B)과 기판(W)의 상대적인 위치관계에 따라, 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 출력치(Vout)의 측정파형의 형상 패턴과 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교함으로써, 비교 결과에 기초하여, 기판(W)의 상태 및 FOUP(6)의 상태를 진단한다.
<기판 상태의 진단>
기판(W) 상태의 진단은, 예를 들어 기판(W)의 반송동작 시에 실시된다. 도 7은, 기판(W)의 상태를 진단할 때의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다. 도 7의 하측의 그래프는 이번에 측정된 측정파형(Vout)을 나타내고 있다. 측정파형(Vout)은, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)을 가진다. 도 7의 상측의 그래프는 전회 측정된 비교용의 기준파형(Vref)을 나타내고 있다. 비교용의 기준파형(Vref)도, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 가진다. 또한, 측정파형 및 기준파형은 제어장치(5)의 기억부에 기억되고, 진단 시에 판독된다.
먼저, 제어장치(5)는, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)과, 전회 측정된 비교용의 기준파형의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 비교한다.
다음으로, 제어장치(5)는, 이번에 측정된 측정파형(Vout) 중 하나의 구간에서의 형상 패턴이, 비교용의 기준파형(Vref) 중 하나의 구간에서의 형상 패턴과 일치하는지 아닌지를 판정한다. 여기에서는 이번에 측정된 측정파형(Vout) 중, FOUP(6)의 밑에서부터 3번째의 슬롯에서의 형상 패턴(P3)이, 전회 측정된 비교용의 기준파형(Vref) 중 FOUP(6)의 밑에서부터 3번째의 슬롯에서의 형상 패턴(P3’)과 일치하지 않는다. 측정파형(Vout)의 형상 패턴(P3)과, 기준파형(Vref)의 형상 패턴(P3’)을 비교하면, 형상 패턴(P3)의 출력치가 저하한 구간이 형상 패턴(P3’)의 그것 보다 길다(도 7의 f). 제어장치(5)는, 밑에서부터 3번째의 슬롯에 수용된 기판(W)이 경사진 상태로 FOUP(6)에 수용되어 있다고 판정할 수 있다. 기판(W) 표면의 경사의 진단 결과는 표시장치(40)(도 3 참조)의 모니터에 표시된다.
또한, 제어장치(5)는, 이번에 측정된 측정파형(Vout)만으로 기판(W)의 경사를 판정해도 좋다. 그 경우, 제어장치(5)는, 측정파형(Vout) 중, 하나의 구간에서의 형상 패턴과, 다른 구간에서의 형상 패턴을 비교한다. 제어장치(5)는, 상기 하나의 구간에서의 형상 패턴이 다른 구간에서의 형상 패턴과 일치하는지 아닌지를 판정한다. 여기에서는 4개의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4) 중, FOUP(6)의 밑에서부터 3번째의 구간에서의 형상 패턴(P3)이, FOUP(6)의 다른 구간(예를 들어 밑에서 4번째의 구간)에서의 형상 패턴(P4)과 일치하지 않는다. 제어장치(5)는, 밑에서부터 3번째의 슬롯에 수용된 기판(W)이 경사진 상태로 FOUP(6)에 수용되어 있다고 판정할 수 있다.
<FOUP의 상태 진단>
FOUP(6)의 상태 진단은, 예를 들어 기판(W)의 반송동작에 앞서, 실시된다. 도 8은, FOUP(6)의 상태를 진단할 때의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다. 도 8의 하측의 그래프는 이번에 측정된 측정파형(Vout)을 나타내고 있다. 측정파형(Vout)은, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)을 가진다. 도 8의 상측의 그래프는 전회 측정된 비교용의 기준파형(Vref)을 나타내고 있다. 비교용의 기준파형(Vref)도, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 가진다. 또한, 측정파형 및 기준파형은 제어장치(5)의 기억부에 기억되고, 진단 시에 판독된다.
먼저, 제어장치(5)는, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)과, 비교용의 기준파형의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 비교한다. 제어장치(5)는, 이번에 측정된 측정파형(Vout) 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 전회 측정된 비교용의 기준파형(Vref) 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하는지 아닌지를 판정한다. 여기에서는 이번에 측정된 측정파형(Vout) 중, 모든 구간에서의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)이, 전회 측정된 비교용의 기준파형(Vref) 중 모든 구간에서의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)과 일치하지 않는다. 측정파형(Vout)의 전구간에서의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)과, 비교용의 기준파형(Vref)의 전구간에서의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 비교하면, 측정파형(Vout)의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)의 출력치가 상승하는 전체 구간이 비교용의 기준파형(Vref)의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)의 그것 보다 길다(도 8의 g). 제어장치(5)는, FOUP(6)가 경사져 있다고 판정할 수 있다. FOUP(6)의 경사의 진단 결과는 표시장치(40)(도 3 참조)의 모니터에 표시된다.
또한, 본 실시예에서는, 전회 측정된 측정파형을 비교용의 기준파형(Vref)으로서 이용했지만, 기판(W) 등의 경사가 없는 이상적인 상태로 측정된 파형을 기준파형으로 해도 좋다. 또한, 이상(理想) 상태로 측정된 파형에 한정되지 않고, 임의의 파형을 기준파형으로서 사용자가 선택해도 좋다. 또한, 하나의 장치로 계측된 파형을 다른 장치에서 기준파형으로서 이용해도 좋다.
(제2 실시예)
본 발명의 제2 실시예에 따른 기판반송장치(1)에 대해 설명한다. 기판반송장치(1)의 구성은 제1 실시예와 동일하지만, 본 실시예에서는, 복수의 FOUP(6)에서 측정된 측정파형의 형상 패턴을 사용하여, 하나의 FOUP(6)의 상태를 진단하는 점이 제1 실시예와 상이하다. 도 9는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판반송장치(1)를 나타내는 평면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는 기판반송장치(1)의 전방(前方)에 3대의 FOUP(6)가 배치되어 있다. 여기에서는 각 베이스(7)가 도 9의 Y방향을 따라 배치되어 있다.
본 실시예에서는, 제어장치(5)는, 3대의 FOUP(6)에서 측정된 측정파형의 형상 패턴을 사용하여, 하나의 FOUP(6)의 상태를 진단한다. 도 10은, 하나의 FOUP(6)의 상태를 진단할 때의 출력파형의 일례를 나타낸 그래프이다. 도 10의 하측의 그래프는, 중앙의 FOUP(6)에서 이번에 측정된 측정파형(Vout)을 나타내고 있다. 측정파형(Vout)은, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)을 가진다. 도 10의 상측의 그래프는, 양측의 FOUP(6)에서 이번에 측정된 비교용의 기준파형(Vref)을 나타내고 있다. 비교용의 기준파형(Vref)도, FOUP(6)에 수용된 4장의 기판(W)에 대응하여 4개의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 가진다. 또한, 양측의 FOUP(6)에서 이번에 측정된 파형은 동일한 것으로 하고, 여기에서는 하나의 측정파형만 기준파형(Vref)으로서 나타내고 있다. 또한, 측정파형 및 기준파형은 제어장치(5)의 기억부에 기억되고, 진단 시에 판독된다.
제어장치(5)는, 하나의 FOUP(6)에서 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 다른 FOUP(6)에서 측정된 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교한다. 제어장치(5)는, 중앙의 FOUP(6)에서 측정된 측정파형(Vout) 중 모든 구간에서의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)이, 다른 FOUP에서 측정된 비교용의 기준파형(Vref) 중 모든 구간에서의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)과 일치하는지 아닌지를 판정한다. 여기에서는 중앙의 FOUP(6)에서 이번에 측정된 측정파형(Vout) 중, 모든 구간에서의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)이, 다른 FOUP에서 측정된 비교용의 기준파형(Vref) 중 모든 구간에서의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)과 일치하지 않는다. 측정파형(Vout)의 전구간에서의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)과, 비교용의 기준파형(Vref)의 전구간에서의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)을 비교하면, 측정파형(Vout)의 형상 패턴(P1, P2, P3, P4)의 출력치가 저하하는 모든 구간이 비교용의 기준파형(Vref)의 형상 패턴(P1’, P2’, P3’, P4’)의 그것 보다 길다(도 10의 h). 제어장치(5)는, 중앙의 FOUP(6)가 경사져 있다고 판정할 수 있다. FOUP(6)의 경사의 진단 결과는 표시장치(40)(도 3 참조)의 모니터에 표시된다. 본 실시예에서는, 제어장치(5)는, 복수의 FOUP(6)에서 측정된 측정파형의 형상 패턴을 사용하여, 하나의 FOUP(6)의 상태를 진단할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 장치 내의 하나의 FOUP(6)에서의 측정파형과 다른 FOUP(6)에서 측정된 기준파형을 비교했지만, 이상 상태로 측정된 기준파형과 비교해도 좋다.
(기타 실시예)
또한, 제1 실시예에서는, 비교방법으로서, 기준파형과 측정파형(피크의 수(the numbers of peaks))이 일치하는지 아닌지를 판정하는 경우에 대해 설명했지만, 예를 들어 기준파형은 하나의 형상 패턴(예를 들어 도 7의 P1'만)으로 설정하고, 그것을 측정파형의 모든 형상 패턴(예를 들어 도 7의 P1~P4)과 반복 비교해도 좋다.
그 외, 기판(W)이 존재하는 Z위치로서 미리 기억부에 기억된 값을 기준으로 하여 준비한 기준파형과 측정파형을 비교해도 좋다.
또한, 측정파형의 형상 패턴과 비교용의 기준파형의 형상 패턴의 비교방법에 대해서는 여러가지 방법을 사용할 수 있다.
(a) 예를 들어 두 파형이 어느 정도 어긋나 있는지로 판정해도 좋다. 두 파형이 어느 정도 어긋나 있는지의 산출방법으로서, 1 또는 복수의 Z위치에서의 어긋남에 기초하여 산출하는 방법, 및, Z위치에서의 1 또는 복수의 구간의 두 파형의 적분치의 어긋남에 기초하여 산출하는 방법을 들 수 있다.
(b) 두 파형의 피크치를 비교해도 좋다. 예를 들어 파형 1회분(예를 들어 도 7의 P1'와 P1)의 Vref의 최대치나 최소치를 서로 비교해도 좋다. 또한, Vref의 골짜기(도 10의 h의 부분)를 사이에 두는 좌우의 피크치를 각각 비교해도 좋다.
(c) 두 파형의 임계값과 일치했을 때의 횡축의 값(도 11의 파형의 ABDE)을 이용하여 비교해도 좋다. 도 11의 A와 B의 간격을 비교해도 좋다. 도 11의 D와 E의 간격을 비교해도 좋다. 도 11의 Vref의 골짜기(아래 도면의 C에 상당)와 A, B, D 또는 E의 간격을 비교해도 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 제어장치(5)는, 기판(W)의 경사 및 FOUP(6)의 경사를 진단했지만, 엔드 이펙터(10)의 상태를 진단해도 좋다. 엔드 이펙터(10)의 상태 진단은, 예를 들어 오퍼레이터가 로봇의 조작을 틀려 주변의 환경으로 충돌하는 등으로 하여 반도체 처리설비에서 처리가 일시 중단된 후, 로봇(기판반송장치(1))의 동작의 재개에 앞서, 실시된다. 이 엔드 이펙터(10)의 상태 진단은, FOUP(6)의 경사가 수정된 상태에서, 실시된다. 제어장치(5)는, FOUP(6)의 경사가 수정된 상태에서, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교한다. 이번에 측정된 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 전회 측정된 비교용의 기준파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 엔드 이펙터(10)가 경사져 있다고 판정할 수 있다.
그 외, 제어장치(5)는, 광부품의 수명을 진단해도 좋다. 제어장치(5)는, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교하고, 이번에 측정된 측정파형 중 모든 구간에서의 출력치가, 전회 측정된 비교용의 기준파형 중 모든 구간에서의 출력치보다 저하한 경우에는, 발광부(13)의 발광소자(16)(도 3 참조)의 광강도 및 수광소자(18)(도 3 참조)의 수광감도 중 적어도 일방이 저하하고 있다고 판정할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 수광소자(18)는, 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 전압치를 출력했지만, 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 전류치를 출력해도 좋다.
(제3 실시예)
본 발명의 제3 실시예에 따른 기판반송장치에 대해 설명한다. 본 실시예의 기판반송장치의 기본적인 구성은 상기 실시예(도 1~도 3)와 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 도 12의 상단은, 본 실시예에 따른 기판반송장치에서의 엔드 이펙터(10)의 평면도를 나타내고 있다. 타겟은, 원반형의 기판(W)이다. 여기에서는, 간단하게 하기 위해, 엔드 이펙터(10) 및 기판(W)만 나타내고 있다. 기판(W)은, 예를 들어 FOUP(6)(도 4a 참조)의 슬롯에 수용되어 있다. 엔드 이펙터(10)와 기판(W)은 같은 레벨(도 12의 Z축방향의 기준위치)로 조정되어 있다. 본 실시예에서는, 제어장치(5)는, 암(2)의 동작을 제어하여, 엔드 이펙터(10)의 선단을 진행하는 빛(B)을, 평면에서 보면 원형의 기판(W)에 대해 수평방향(도면의 X축의 정방향)으로 상기 기판(W)을 주사시키는 점, 및, 암(2)의 동작 중에서의 빛(B)과 기판(W)의 상대적인 위치관계에 따라, 수광부(14)에서 연속적으로 변화하는 출력치의 측정파형에 기초하여, 수평방향에서의 기판(W)의 위치를 계측하는 점이 상기 실시예와 상이하다.
도 12의 그래프는, 엔드 이펙터(10)의 동작 시의 출력파형을 나타내고 있다. 횡축은 X축의 플러스방향을 나타내고, 종축은 엔드 이펙터(10)의 수광부(14)에서 수광량(빛의 강도)에 따라 출력된 측정파형을 나타내고 있다. 도 12의 아래의 그래프는, 암(2)의 동작 중에서 빛(B)과 기판(W)의 상대적인 위치관계에 따라, 수광부(14)에서 연속적으로 변화하는 출력 전압(Vout)의 측정파형(아날로그 신호)을 나타내고 있다. 도 12의 위의 그래프는, 아래의 그래프에서 나타낸 아날로그 신호(출력 전압(Vout))에 대해, 임계값을 설정함으로써, 이치 신호(V’out)로 변환된 측정파형(디지털 신호)을 나타내고 있다.
현상(現)의 매핑센서에서는, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 기판(W)에서 차광되는지 아닌지에 의해, 이치 신호(V’out)(도 12의 위의 그래프)의 값이 변화한다. 이것에 의해, 기판(W)의 존부가 검출된다. 여기에서는, 비교예로서, 현상의 매핑센서의 디지털 신호(V’out)를 사용하여 수평방향에서의 기판(W)의 위치를 계측하는 방법에 대해 설명한다. 구체적으로, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)을 기판(W)에 대해 수평방향(도 12의 X축의 정방향)으로 이동시키면, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)은 기판(W)의 측면(도 12의 Z축으로 평행한 면)에 의해 차광된다. 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 기판(W)의 테두리(도 12의 좌측의 테두리)에 도달하면, 그 직후로부터, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)은 감소를 개시한다. 그 결과, 수광량(빛의 강도)이 설정된 임계값보다 감소했을 때, 디지털 신호(V’out)가 하이레벨에서 로우레벨로 전환된다. 디지털 신호(V’out)가 하이레벨에서 로우레벨로 변화한 위치(X축의 플러스방향의 값)를 산출함으로써, 기판(W)의 테두리(도 12의 좌측의 테두리)의 위치를 계측할 수 있다. 그러나, 도 12의 점선으로 나타낸 바와 같이, 비교예에 의해 계측된 기판(W)의 테두리의 위치는 실제 기판(W)의 테두리의 위치로부터 어긋나 버린다.
그 후, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이, 수평방향(도 12의 X축의 정방향)으로 더 이동하면, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)은 더 감소한다. 또한 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이, 수평방향으로 이동하고, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 기판(W)의 중심위치(C)의 부근을 통과한 후는, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)은 서서히 증가한다. 이 사이, 디지털 신호(V’out)는 로우레벨 그대로이다. 그 후, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)이 설정된 임계값보다 증가하면, 디지털 신호(V’out)가 로우레벨에서 하이레벨로 전환된다. 디지털 신호(V’out)가 로우레벨에서 하이레벨로 전환된 위치(X축의 플러스방향의 값)를 산출함으로써, 기판(W)의 테두리(도 12의 우측의 테두리)의 위치를 계측할 수 있다. 그러나, 도 12의 점선으로 나타내는 바와 같이, 비교예에 의해 계측된 기판(W)의 테두리의 위치는 실제 기판(W)의 테두리의 위치로부터 어긋나 버린다.
또한, 디지털 신호(V’out)가 하이레벨에서 로우레벨로 전환된 위치(X축의 플러스방향의 값)와, 로우레벨에서 하이레벨로 전환된 위치(X축의 플러스방향의 값)까지의 거리를 산출함으로써, 기판(W)의 중심위치를 계측할 수 있다. 그러나, 도 12의 점선으로 나타내는 바와 같이, 비교예에 의해 계측된 기판(W)의 중심위치는 실제 기판(W)의 중심위치(C)로부터 어긋나 버린다.
이와 같이, 비교예에서는, 현상의 매핑센서의 디지털 신호(V’out)에 의해 수평방향에서의 기판(W)의 위치를 계측하는 경우, 광센서의 임계값의 설정이나 히스테리시스에 의해, 디지털 신호(V’out)의 하이레벨과 로우레벨이 실제 기판(W)의 위치로부터 어긋나 버려, 수평방향에서의 기판(W)의 위치를 정밀도 좋게 계측할 수 없다.
이것에 대해, 본 실시예에서는, 수광부(14)에서 연속적으로 변화하는 아날로그 신호(Vout)에 의해, 수평방향에서의 기판(W)의 위치를 계측한다. 구체적으로, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)을, 기판(W)에 대해 수평방향(도 12의 X축의 정방향)으로 이동시키면, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)은 기판(W)의 측면(도 12의 Z축으로 평행한 면)에 의해 차광된다. 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 기판(W)의 테두리(도 12의 좌측)에 도달하면, 그 직후부터, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)은 감소를 개시한다. 그 결과, 아날로그 신호(Vout)는 최대치로부터 저하하기 시작한다. 아날로그 신호(Vout)가 최대치로부터 저하하기 시작하는 위치(X축의 플러스방향의 값)를 산출함으로써, 기판(W)의 테두리(도 12의 좌측의 테두리)의 위치를 계측할 수 있다. 계측된 기판(W)의 테두리의 위치는, 도 12의 파선으로 나타내는 바와 같이, 비교예와 비교하여, 실제 기판(W)의 테두리의 위치에 가까운 값으로 되어 있다.
그 후, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 수평방향(도 12의 X축의 정방향)으로 더 이동하면, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)은 서서히 감소한다. 그 결과, 아날로그 신호(Vout)는 최대치로부터 서서히 저하한다. 또한 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이, 수평방향으로 이동하고, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 기판(W)의 중심위치(C)의 부근을 통과할 때, 아날로그 신호(Vout)는 최소치가 된다. 아날로그 신호(Vout)가 최소치에 도달한 위치(X축의 플러스방향의 값)를 산출함으로써, 기판(W)의 중심위치를 계측할 수 있다. 계측된 기판(W)의 중심위치는, 비교예와 비교하여, 실제 기판(W)의 중심위치(C)에 가까운 값으로 되어 있다(도 12의 파선으로 나타낸 라인).
그 후, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이 수평방향(도 12의 X축의 정방향)으로 더 이동하면, 수광부(14)에서의 수광량(빛의 강도)은 서서히 증가한다. 그 결과, 아날로그 신호(Vout)는 서서히 상승한다. 엔드 이펙터(10)의 빛(B)이, 기판(W)의 테두리(도 12의 우측의 테두리)를 통과하면, 엔드 이펙터(10)의 빛(B)은 기판(W)에 차광되는 일이 없어지므로, 아날로그 신호(Vout)는 다시 최대치에 도달한다. 아날로그 신호(Vout)가 최대치에 도달한 위치(X축의 플러스방향의 값)를 산출함으로써, 기판(W)의 테두리(도 12의 우측의 테두리)의 위치를 계측할 수 있다. 계측된 기판(W)의 테두리의 위치는, 도 12의 파선으로 나타내는 바와 같이, 비교예와 비교하여, 실제 기판(W)의 테두리의 위치에 가까운 값으로 되어 있다.
본 실시예에 의하면, 수광부(14)에서 수광량에 따라 연속적으로 변화하는 아날로그 신호(Vout)의 측정파형에 기초하여, 수평방향에서의 기판(W)의 위치를, 종래의 방법(비교예)보다 정밀도 좋게 계측할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 타겟으로서, FOUP에 수용된 원반형의 기판(W)을 사용하고, 수평방향에서의 기판(W)의 위치를 계측했지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 타겟은 막대 모양의 물건(object)이어도 좋다.
상기 설명에서, 당업자에게는, 본 발명의 많은 개량이나 기타 실시예가 명확하다. 따라서, 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실행하는 최선의 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 일탈하지 않고, 그 구성 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

Claims (11)

  1. 베이스와,
    상기 베이스에 장착된 로봇암과,
    상기 로봇암의 선단에 설치되고, 두 갈래로 분기한 제1 선단부 및 제2 선단부를 가지는 엔드 이펙터와,
    상기 제1 선단부로부터 상기 제2 선단부를 향하여 빛을 발하도록 구성된 발광부와,
    상기 제1 선단부 및 제2 선단부의 사이의 공간을 진행하여 상기 제2 선단부에 입사한 빛의 수광량에 따라 검출광을 연속적으로 변화하는 출력치로 변환하도록 구성된 수광부와,
    상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고,
    상기 제어장치는,
    상기 엔드 이펙터의 선단을 진행하는 빛이, 전면 개방 통합 포드(이하, FOUP)에 수용된 복수매의 기판의 테두리를 주사하도록 상기 로봇암의 동작을 제어함과 함께,
    상기 로봇암의 동작 중에서 상기 빛과 상기 기판의 상대적인 위치관계에 따라, 상기 수광부에서 연속적으로 변화하는 출력치의 측정파형의 형상 패턴과 비교용의 기준파형의 형상 패턴을 비교하고, 비교 결과에 기초하여, 상기 기판의 상태, 상기 FOUP의 상태 및 상기 엔드 이펙터의 상태 중 적어도 하나의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 측정파형 중, 하나의 구간에서의 형상 패턴과, 다른 구간에서의 형상 패턴을 비교하고, 상기 하나의 구간에서의 형상 패턴이 다른 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 하나의 구간에서의 기판의 표면이 경사져 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고,
    이번에 측정된 측정파형 중 하나의 구간에서의 형상 패턴이, 전회 측정된 비교용의 측정파형 중 하나의 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 하나의 구간에서의 기판의 표면이 경사져 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고,
    상기 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 상기 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 FOUP가 경사져 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FOUP는, 상이한 위치에 복수 배치되고,
    상기 제어장치는,
    하나의 FOUP에서 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 다른 FOUP에서 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고,
    하나의 FOUP에서 측정된 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 다른 FOUP에서 측정된 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우는, 하나의 FOUP가 경사져 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 FOUP의 경사가 수정된 상태에서, 이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고,
    이번에 측정된 상기 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴이, 전회 측정된 상기 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 형상 패턴과 일치하지 않는 경우에는, 상기 엔드 이펙터가 경사져 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    이번에 측정된 측정파형의 형상 패턴과, 전회 측정된 비교용의 측정파형의 형상 패턴을 비교하고,
    이번에 측정된 상기 측정파형 중 모든 구간에서의 출력치가, 전회 측정된 상기 비교용의 측정파형 중 모든 구간에서의 출력치보다 저하한 경우에는, 상기 발광부의 빛의 강도 및 상기 수광부의 수광감도 중 적어도 일방이 저하하고 있다고 판정하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    진단 결과를 표시하는 표시장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  9. 베이스와,
    상기 베이스에 장착된 로봇암과,
    상기 로봇암의 선단에 설치되고, 두 갈래로 분기한 제1 선단부 및 제2 선단부를 가지는 엔드 이펙터와,
    상기 제1 선단부로부터 상기 제2 선단부를 향하여 빛을 발하도록 구성된 발광부와,
    상기 제1 선단부 및 제2 선단부의 사이의 공간을 진행하여 상기 제2 선단부에 입사한 빛의 수광량에 따라 검출광을 연속적으로 변화하는 출력치로 변환하도록 구성된 수광부와,
    상기 로봇암의 동작을 제어하는 제어장치를 구비하고,
    상기 제어장치는,
    상기 엔드 이펙터의 선단을 진행하는 빛이, 타겟에 대해 수평방향으로 상기 타겟을 주사하도록 상기 로봇암의 동작을 제어함과 함께, 상기 로봇암의 동작 중에서 상기 빛과 상기 타겟의 상대적인 위치관계에 따라, 상기 수광부에서 연속적으로 변화하는 출력치의 측정파형에 기초하여, 수평방향에서의 상기 타겟의 위치를 계측하는 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 타겟의 위치는, 수평방향에서의 상기 타겟의 중심의 위치 또는 테두리의 위치인 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 타겟은, FOUP에 수용된 원반형의 기판인 것을 특징으로 하는 기판반송장치.
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