KR20240048482A

KR20240048482A - 기판 반송 유닛 및 기판 반송 제어 방법

Info

Publication number: KR20240048482A
Application number: KR1020230127768A
Authority: KR
Inventors: 이사무 다오다
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2022-10-06
Filing date: 2023-09-25
Publication date: 2024-04-15
Also published as: JP2024054919A; US20240120228A1

Abstract

본 발명은, 기판을 반송하는 기판 반송 장치의 경년 열화나 환경 온도의 변동이 생겨도 반송 정밀도를 높게 유지할 수 있는 기판 반송 유닛 및 기판 반송 제어 방법을 제공한다. 기판을 목표 반송 위치에 반송하기 위한 기판 반송 유닛은, 축에 의해 2개의 암이 접속된 부분을 갖는 반송 기구와, 반송 기구를 구동하는 구동 기구와, 반송 기구가 구동될 때 축의 축 각도를 검출하는 축 각도 검출부와, 반송되고 있는 기판을 연속적으로 촬영하는 촬영 수단과, 화상 처리를 행하는 화상 처리부와, 축 각도에 기초하여 구동 기구의 피드백 제어를 행함과 함께, 화상 정보에 기초하여 제어 동작의 보정을 행하는 반송 제어부를 갖는다. 반송 제어부는, 피드백 제어를 주기적으로 행하고, 그것과 동시 병행적으로 실시간으로, 또한 1회의 피드백 제어에 대하여 적어도 1회의 촬영·화상 처리를 행하게 하여, 화상 정보에 기초하여, 1회의 피드백 제어마다 제어 동작의 보정을 행한다.

Description

기판 반송 유닛 및 기판 반송 제어 방법{SUBSTRATE TRANSFER UNIT AND SUBSTRATE TRANSFER CONTROL METHOD}

본 개시는, 기판 반송 유닛 및 기판 반송 제어 방법에 관한 것이다.

복수의 기판에 대하여 연속적으로 처리를 행하는 처리 시스템에 있어서는, 기판의 반송에는, 기판을 보유 지지하고, 보유 지지한 기판을 소정의 모듈에 반송하는 반송 장치가 사용된다. 특허문헌 1에는, 반송 장치로서 다관절 암 등의 회전축을 갖는 것을 사용하는 경우, 회전 모터의 인코더에 의해 회전 각도를 검출하고, 그에 기초하여 예를 들어 PID 제어에 의해 원하는 위치에 기판이 반송되도록, 기판 반송의 제어를 행하는 기술이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 기판 반송 장치에 관해서, 이하의 위치 보정 방법이 기재되어 있다. 즉, 이 기술에서는, 기판을 적재하는 핸드를 티칭 데이터에 따라서 이동시켜, 기판을 기판 보유 지지부보다도 상방의 규정 위치로 이동시킨다. 그리고, 그 규정 위치에서 정지하는 핸드에 적재된 기판을 카메라에 의해 촬상해서 화상 데이터를 취득하여 기판의 중심 위치를 검출하고, 기판의 중심 위치가 기판 보유 지지부의 중심축에 가까워지도록 규정 위치를 보정해서 티칭 데이터를 보정한다.

일본 특허 공개 제2020-49568호 공보 일본 특허 공개 제2021-48270호 공보

본 개시는, 기판을 반송하는 기판 반송 장치의 경년 열화나 환경 온도의 변동이 생겨도 반송 정밀도를 높게 유지할 수 있는 기판 반송 유닛 및 기판 반송 제어 방법을 제공한다.

본 개시의 일 양태에 관한 기판 반송 유닛은, 기판을 목표 반송 위치에 반송하기 위한 기판 반송 유닛이며, 축에 의해 2개의 암이 접속된 부분을 갖고, 기판을 보유 지지해서 반송하는 반송 기구와, 상기 반송 기구를 구동하는 구동 기구와, 상기 구동 기구에 의해 상기 반송 기구가 구동될 때, 상기 축의 축 각도를 검출하는 축 각도 검출부와, 상기 반송 기구에 의해 반송되고 있는 기판을 연속적으로 촬영하는 촬영 수단과, 상기 촬영 수단에 의해 촬영된 화상의 화상 처리를 행하는 화상 처리부와, 상기 반송 기구에 의해 상기 기판을 반송할 때, 상기 축 각도 검출부에 의해 검출된 상기 축 각도가 계산에 의해 구해진 목표값이 되도록 상기 구동 기구의 피드백 제어를 행함과 함께, 상기 촬영 수단으로 촬영되어 상기 화상 처리부에서 화상 처리되어 얻어진 화상 정보에 기초하여, 상기 피드백 제어의 제어 동작의 보정을 행하는 반송 제어부를 갖고, 상기 반송 제어부는, 상기 피드백 제어를 주기적으로 행하여, 상기 촬영 수단 및 상기 화상 처리부에, 상기 피드백 제어와 동시 병행적으로 실시간으로, 또한 1회의 상기 피드백 제어에 대하여 적어도 1회의 촬영 및 화상 처리를 행하게 하고, 상기 화상 정보에 기초하여, 1회의 상기 피드백 제어마다 상기 제어 동작의 보정을 행한다.

본 개시에 의하면, 기판을 반송하는 기판 반송 장치의 경년 열화나 환경 온도의 변동이 생겨도 반송 정밀도를 높게 유지할 수 있는 기판 반송 유닛 및 기판 반송 제어 방법이 제공된다.

도 1은 일 실시 형태에 관한 기판 반송 유닛을 구비한 멀티 챔버 타입의 기판 처리 시스템을 개략적으로 도시하는 수평 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 기판 반송 유닛을 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 기판 반송 유닛을 도시하는 측면도이다.
도 4는 기판 반송 유닛에 의해 기판을 반송할 때의 기판 반송 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 반송 기구에 의한 기판의 반송 상태를 도시하는 평면도이다.
도 6은 보유 지지 암 상의 기판의 현실의 중심 위치가, 계산으로 구한 중심 위치로부터 어긋난 위치가 되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 축 각도가 계산에 의해 구해진 목표값이 되도록 피드백 제어하는 경우의 기판의 중심 위치의 현실의 제어 궤적과, 목표 제어 궤적을 도시하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태에 대해서 설명한다.

<기판 처리 시스템>

도 1은, 일 실시 형태에 관한 기판 반송 유닛을 구비한 멀티 챔버 타입의 기판 처리 시스템을 개략적으로 도시하는 수평 단면도이다.

기판 처리 시스템(100)은, 기판에 대하여 성막 처리 등의 소정의 진공 처리를 행하는 것이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(100)은, 진공 반송 모듈(5)과, 처리 모듈(1, 2, 3, 4)과, 진공 반송 장치(12)와, 대기 반송 모듈(8)과, 2개의 로드 로크 모듈(6)과, 3개의 로드 포트(11)와, 얼라이너(15)와, 기판 반송 유닛(20)과, 제어부(30)를 갖는다.

진공 반송 모듈(5)은, 단면 육각 형상을 이루는 하우징이며, 내부가 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 배기되어 소정의 진공도로 유지되도록 되어 있고, 그 내부에 진공 반송 장치(12)가 마련되어 있다. 진공 반송 모듈(5)의 4개의 변에 대응하는 벽부에는, 각각 처리 모듈(1 내지 4)이 접속되어 있다. 또한, 진공 반송 모듈(5)의 다른 2개의 벽부에는, 2개의 로드 로크 모듈(6)의 일방측 개구부가 각각 접속되어 있다.

4개의 처리 모듈(1 내지 4)은, 기판(W)에 대하여 예를 들어 성막 처리와 같은 진공 처리를 행하는 것이며, 진공 반송 모듈(5)의 대응하는 벽부에 게이트 밸브(G)를 통해서 접속되어, 이들은 대응하는 게이트 밸브(G)를 개방함으로써 진공 반송 모듈(5)과 연통되고, 대응하는 게이트 밸브(G)를 닫음으로써 진공 반송 모듈(5)로부터 차단된다.

대기 반송 모듈(8)은, 직사각 형상을 이루는 하우징이며, 내부에 기판 반송 유닛(20)의 기판 반송 장치(21)가 마련되어 있다. 대기 반송 모듈(8)은, EFEM으로서 구성되고, 내부에는 건조시킨 퍼지 가스, 예를 들어 질소 가스(N₂ 가스)가 순환 공급되도록 되어 있다. 대기 반송 모듈(8)의 상부에는 팬 필터 유닛이 마련되어, 대기 반송 모듈(8)의 기판 반송 영역에 청정한 퍼지 가스가 다운 플로우로서 공급되도록 되어 있다.

대기 반송 모듈(8)의 한쪽의 긴 변 벽부에는, 2개의 로드 로크 모듈(6)의 타방측 개구부가 접속되어 있다. 또한, 대기 반송 모듈(8)의 다른 쪽의 긴 변 벽부에는, 3개의 로드 포트(11)가 접속되어 있다. 또한, 대기 반송 모듈(8)의 짧은 변 벽부의 한쪽에는 얼라이너(15)가 접속되어 있다.

2개의 로드 로크 모듈(6)은, 대기압인 대기 반송 모듈(8)과 진공 분위기인 진공 반송 모듈(5)의 사이에서 기판(W)의 반송을 가능하게 하기 위한 것이며, 대기압과 진공 반송 모듈(5)과 동일 정도의 진공의 사이에서 압력 가변으로 되어 있다.

로드 로크 모듈(6)의 일방측 개구부는, 진공 반송 모듈(5)의 대응하는 벽부에 게이트 밸브(G1)를 통해서 접속되고, 로드 로크 모듈(6)의 타방측 개구부는, 대기 반송 모듈(8)의 한쪽의 긴 변 벽부에 게이트 밸브(G2)를 통해서 접속된다. 로드 로크 모듈(6)은, 게이트 밸브(G1 및 G2)를 닫은 상태에서 내부를 대기 분위기로 한 후, 게이트 밸브(G2)를 개방함으로써 대기 반송 모듈(8)과 연통된다. 또한, 로드 로크 모듈(6)은, 게이트 밸브(G1 및 G2)를 닫은 상태에서 내부를 진공 분위기로 한 후, 게이트 밸브(G1)를 개방함으로써 진공 반송 모듈(5)과 연통된다.

또한, 각 로드 포트(11)에는, 복수의 기판을 수납하는 기판 수납 용기인 FOUP(10)이 적재되고, 로드 포트(11)에 적재된 FOUP(10)은 대기 반송 모듈(8)의 내부에 연통되도록 구성되어 있다.

대기 반송 모듈(8)에 접속된 얼라이너(15)는, 하우징(41)과, 하우징(41) 내에서 기판(W)을 회전 가능하게 보유 지지하는 스테이션(페디스털)(42)을 갖고, 스테이션(42)에 기판(W)을 보유 지지한 상태에서 기판(W)의 얼라인먼트가 행해지도록 구성된다.

진공 반송 모듈(5) 내의 진공 반송 장치(12)는, 처리 모듈(1 내지 4), 로드 로크 모듈(6)에 대하여, 기판(W)의 반출입을 행하는 것이며, 각각 독립적으로 기판(W)의 반송이 가능한 2개의 다관절 암 구조의 암부(14)와 구동부(14a)를 갖고 있다.

또한, 대기 반송 모듈(8) 내의 기판 반송 장치(21)는, 본 실시 형태의 기판 반송 유닛(20)의 일 구성 요소이며, 축을 통해서 선회 가능한 암을 갖는 반송 기구(22)와, 반송 기구(22)를 구동하여, 암의 회전 각도를 검출 가능한 구동부(23)를 갖는다. 본 예에서는, 반송 기구(22)는, 기판을 보유 지지하는 보유 지지 암(포크)(22a)과, 2개의 중간 암(22b, 22c)을 갖고, 이들 암이 축에 의해 접속된 다관절 암 구조를 갖고 있다. 보유 지지 암(22a)과 중간 암(22b)은 축(22d)을 통해서 회동 가능하게 접속되어 있다. 암(22b, 22c) 내에는 구동부(23)로부터의 동력을 전달하는 기어 등의 동력 전달 기구가 마련되어 있다. 기판 반송 장치(21)는, 로드 포트(11)에 연결된 FOUP(10), 얼라이너(15) 및 로드 로크 모듈(6)에 대한 기판(W)의 반송을 행한다. 본 실시 형태에서는, 기판 반송 유닛(20)은, 기판 반송 장치(21)에 의해 기판(W)을 얼라이너(15)에 반송하는 것으로서 구성되고, 또한, 촬영 장치인 라인 카메라(24), 그리고, 화상 처리부 및 반송 제어부(모두 도 1에서는 도시하지 않음)를 갖고 있다. 기판 반송 유닛(20)의 상세는 후술한다.

제어부(30)는, CPU 및 기억부를 구비한 컴퓨터를 포함하고, 기판 처리 시스템(100)의 각 구성부를 제어하도록 구성되는 기억부에는, 기판 처리 시스템(100)에서 소정의 처리를 실행하기 위해서 각 구성부에 지령을 부여하는 제어 프로그램, 즉 처리 레시피나, 각종 데이터베이스 등이 저장되어 있다. 또한, 제어부(30)는, 기판 반송 유닛(20)의 일 구성 요소이며 기판의 반송을 제어하는 반송 제어부를 포함한다.

이러한 기판 처리 시스템(100)에서는, 로드 포트(11)에 기판(W)이 수납된 FOUP(10)을 장착하고, 그 안의 기판(W)을 기판 반송 장치(21)에 의해 취출해서, 대기 반송 모듈(8)을 거쳐서 얼라이너(15)에 반송하여, 기판(W)의 얼라인먼트를 행한 후, 대기 분위기로 유지된 어느 것의 로드 로크 모듈(6)에 반송한다. 기판(W)이 수용된 로드 로크 모듈(6)을 진공으로 한 후, 진공 반송 장치(12)에 의해 기판(W)을 처리 모듈(1 내지 4)의 어느 것에 반송하여, 기판(W)에 성막 처리 등의 소정의 처리를 실시한다. 처리 후, 진공 반송 장치(12)에 의해 기판(W)을 진공으로 유지된 어느 것의 로드 로크 모듈(6)에 반송하고, 그 로드 로크 모듈(6) 내를 대기압으로 복귀시킨 후, 그 안의 기판(W)을 기판 반송 장치(21)에 의해 FOUP(10)으로 되돌린다.

<기판 반송 유닛>

이어서, 기판 반송 유닛(20)에 대해서 설명한다.

도 2는 기판 반송 유닛(20)을 도시하는 개략 구성도, 도 3은 기판 반송 유닛(20)을 도시하는 측면도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 기판 반송 유닛(20)은, 기판 반송 장치(21)와, 라인 카메라(24)와, 화상 처리부(25)와, 진동 센서(26)와, 반송 제어부(27)를 갖는다.

기판 반송 장치(21)는, 상술한 바와 같이, 축을 통해서 선회 가능한 암을 갖는 반송 기구(22)와, 반송 기구(22)를 구동하는 구동부(23)를 갖는다. 반송 기구(22)는, 기판을 보유 지지하는 보유 지지 암(포크)(22a)과, 2개의 중간 암(22b, 22c)을 갖고, 이들이 축을 통해서 접속된 구조를 갖고 있다. 보유 지지 암(22a)과 중간 암(22b)은 축(22d)으로 접속되어 있다. 구동부(23)는, 반송 기구(22)를 구동하는 구동 수단인 모터(23a)와, 모터(23a)의 회전 각도를 검출하는 인코더(23b)를 갖고 있다. 인코더(23b)는, 모터(23a)의 회전 각도를 검출함으로써, 예를 들어 보유 지지 암(22a)과 중간 암(22b)을 접속하는 축(22d)의 축 각도를 검출하는 축 각도 검출 수단으로서 기능한다.

라인 카메라(24)는, 반송 기구(22)에 의해 기판(W)을 반송 위치인 얼라이너(15)의 스테이션(42)에 반송할 때, 반송 기구(22) 상에 적재된 기판(W)을 촬영하는 촬영 수단으로서 구성된다. 라인 카메라(24)는, 얼라이너(15) 내에서 기판(W)을 적재하여 이동하는 보유 지지 암(포크)(22a)의 하방에 고정적으로 마련되어 있어, 기판(W)을 반송할 때, 기판(W)의 전체 폭을 촬영 가능하다. 도 3에 도시한 바와 같이, 라인 카메라(24)는, 기판 반송 시에 그 상방을 이동하는 보유 지지 암(22a) 상의 기판(W)을, 렌즈(24a)를 통해서 연속적으로, 후술하는 기판 반송 장치(21)의 제어 속도 이상의 속도(예를 들어 1sec당 26000회(26000FPS))로 촬영한다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 얼라이너(15) 내에는, 스테이션(42)의 기판(W)의 위치를 검출하는 센서(43)가 마련되어 있다.

화상 처리부(25)는, 라인 카메라(24)에 의해 고속으로 촬영한 화상을 화상 처리 가능한 화상 처리 프로세서, 예를 들어 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구성된다. 이 때문에, 예를 들어 상술한 바와 같은 1sec당 26000회(26000FPS)라는 고속 촬영한 화상의 화상 처리가 가능하다. 화상 처리부(25)는, 화상 정보를 수치로서 반송 제어부(27)에 피드백한다.

진동 센서(26)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 반송 기구(22)에 마련되어 있으며, 반송 기구(22)의 흔들림을 검출한다.

반송 제어부(27)는, 티칭에 의해 구한 스테이션(42)의 목표 반송 위치(티칭 위치)에 기판(W)이 반송되도록, 기판 반송 장치(21)를 제어하는 것이다. 구체적으로는, 반송 제어부(27)는, 인코더(23b)에 의해 반송 기구(22)의 축(22d)의 축 각도(암의 각도)를 검출하여, 그 각도가 계산에 의해 구해진 목표값이 되도록 모터(23a)의 피드백 제어를 행함과 함께, 라인 카메라(24)로 촬영되어 화상 처리부(25)에서 화상 처리된 화상 정보에 기초하여, 실시간으로 피드백 제어의 제어 동작의 보정을 행한다. 그리고, 피드백 제어와, 화상 정보에 기초하는 제어 동작의 보정을 목표 반송 위치에 기판(W)이 반송될 때까지 반복한다.

피드백 제어에는, 예를 들어 PID 제어를 사용할 수 있다. 1회의 피드백 제어는, 예를 들어 125μsec이라는 극히 짧은 시간에 행해지고, 이 제어 동작을 반복해서 반송 기구(22)에 의해 기판(W)을 스테이션(42)에 반송한다.

반송 제어부(27)는, 이 1회의 피드백 제어 동안에 라인 카메라(24)에 의해 적어도 1회, 예를 들어 3회의 화상 촬영 및 화상 처리를 행하게 하고, 얻어진 화상 정보에 기초하여, 1회의 피드백 제어마다 실시간으로 반송 기구(22)의 제어 동작의 보정을 행한다. 반송 제어부(27)가 이러한 반송 기구(22)의 제어 및 제어 동작의 보정을 반복함으로써, 반송 기구(22)는 스테이션(42)의 목표 반송 위치에 고정밀도로 기판(W)을 반송할 수 있다.

반송 기구(22)가 기판(W)을 반송할 때는, 피드백 제어의 1회당 제어 시간이 125μsec이라면, 1sec당 8000회의 제어 동작이 행해진다. 따라서, 반송 기구(22)가 기판(W)을 개시 위치로부터 스테이션(42)의 목표 반송 위치로 반송할 때까지의 시간이 예를 들어 2sec이라고 하면, 16000회의 제어 동작이 행해진다. 이 경우, 상술한 바와 같이 촬영·화상 처리의 능력이 예를 들어 26000FPS이라면, 2초간에 52000회의 촬영·화상 처리를 행할 수 있고, 계산 마진을 고려해도, 1회의 제어 동작에 대하여 실시간으로 3회의 촬영·화상 처리를 행할 수 있다.

반송 제어부(27)에 의한 제어 동작의 보정으로서, 예를 들어 피드백 제어 시의 제어 파라미터(PID 파라미터 등)의 제어량의 보정을 행한다.

또한, 반송 제어부(27)는, 반송 기구(22)의 화상으로부터 반송 기구(22)의 수평 방향(X-Y 방향)의 흔들림이 설정값 이상으로 판정한 경우, 또는, 진동 센서(26)의 검출값으로부터 반송 기구(22)의 높이 방향(Z 방향)의 흔들림이 설정값 이상으로 판정한 경우, 「흔들림」 있음으로 해서, 예를 들어 모터(23a)의 게인을 저하시키는 제어를 행한다.

<기판 반송 제어 방법>

이어서, 기판 반송 유닛(20)에 의해 기판을 반송할 때의 기판 반송 제어 방법에 대해서 설명한다.

도 4는, 기판 반송 유닛(20)에 의해 기판을 반송할 때의 기판 반송 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 실시 형태에 있어서, 기판의 반송 제어는, 반송 제어부(27)에 의해 행해진다.

먼저, 기판을 보유 지지한 반송 기구(22)를 구동한다(스텝 ST1). 이때, 반송 기구(22)의 보유 지지 암(포크)(22a)에 기판(W)을 적재한 상태에서, 인코더(23b)에 의한 축 각도의 검출값에 기초하여 기판 반송 장치(21)의 피드백 제어를 행한다. 이 제어는, 인코더(23b)에 의해 반송 기구(22)의 축(22d)의 각도(즉 보유 지지 암(22a)과 중간 암(22b)의 각도)를 검출하여, 그 각도가 계산에 의해 구해진 목표값이 되도록 모터(23a)를 제어한다. 이 때의 제어는 예를 들어 PID 제어에 의해 행한다. 1회의 PID 제어 동작은, 예를 들어 125μsec이라는 극히 짧은 시간에 행해진다.

스텝 ST1의 반송 기구(22)를 제어하면서 구동하는 동작과 동시 병행적으로 실시간으로, 라인 카메라(24)에 의해 반송 기구(22)(보유 지지 암(22a)) 상의 기판(W)을 촬영하고(스텝 ST2), 연속해서, 촬영된 화상을 화상 처리부(25)에서 화상 처리한다(스텝 ST3).

이때의 스텝 ST2의 촬영 및 스텝 ST3의 화상 처리는 연속해서, 반송 기구(22)의 1회의 제어 동작 중에 적어도 1회, 예를 들어 3회 행한다. 스텝 ST1의 1회의 제어 동작이 125μsec이라고 하면, 예를 들어 1회의 촬영과 화상 처리의 시간이 38μsec으로, 촬영과 화상 처리가 3회에 합계 114μsec이고, 나머지 11μsec이 계산 시간으로 하면, 1회의 제어 동작의 시간에 3회의 화상 정보를 얻을 수 있다.

스텝 ST1의 제어 동작과 동시 병행적으로, 반송 기구(22)의 흔들림 검출을 행한다(스텝 ST4). 반송 기구(22)의 수평 방향(X-Y 방향)의 흔들림은 반송 기구(22)의 화상으로부터 검출할 수 있고, 높이 방향(Z 방향)의 흔들림은 진동 센서(26)에 의해 검출할 수 있다. 반송 제어부(27)는, 반송 기구(22)의 화상으로부터 반송 기구(22)의 수평 방향(X-Y 방향)의 흔들림이 설정값 이상으로 판정한 경우, 또는, 진동 센서(26)의 검출값으로부터 반송 기구(22)의 높이 방향(Z 방향)의 흔들림이 설정값 이상으로 판정한 경우, 「흔들림」 있음으로 한다.

이어서, 반송 기구(22)의 피드백 제어 시의 제어 동작의 보정을 행한다(스텝 ST5). 구체적으로는, 스텝 ST2에서 촬영하고 스텝 ST3의 화상 처리에 의해 수치화된 화상 정보에 기초하여, 기판(W)의 위치가 계산에 의해 구해진 위치로 되도록, 제어 동작의 보정, 예를 들어 피드백 제어 시의 제어 파라미터(PID 파라미터 등)의 제어량의 보정을 실시간으로 행한다.

구체예를 들면, 기판(W)의 중심 위치가, 계산상의 목표 궤적에 대하여 반송 기구(22)의 동작량이 적다고 판단되는 위치에 있는 경우에는, 모터(23a)의 제어 필터를 떼어 나가는 방향의 보정, 또는 PID 파라미터 중 I(적분) 파라미터, D(미분) 파라미터를 높이는 보정을 행한다. 한편, 기판(W)의 중심 위치가, 계산상의 목표 궤적에 대하여 반송 기구(22)의 동작량이 많다고 판단되는 위치에 있는 경우에는, 동작량이 적다고 판단되는 위치에 있는 경우와는 역의 보정을 행한다.

또한, 화상 정보로부터 반송 기구(22)의 수평 방향(X-Y 방향)의 흔들림, 진동 센서(26)에 의해 반송 기구(22)의 높이 방향(Z 방향)의 흔들림이 검출되었을 때는, 모터(23a)의 게인을 낮추는 등의 보정을 실시간으로 행하여, 흔들림을 억제한다. 이때, 모터(23a)의 게인을 지나치게 낮추면 반송 시간이 길게 걸려 스루풋이 저하되어버리기 때문에, 스루풋이 과도하게 저하되지 않는 값으로 제한하는 것이 바람직하다.

이상의 스텝 ST1 내지 스텝 ST5의 조작을 반복해서 행해서 기판(W)을 반송하여, 기판(W)의 위치가 스테이션(42)의 목표 반송 위치에 달한 시점에서 제어를 종료하고, 기판(W)을 스테이션(42) 상에 전달한다. 이때, 라인 카메라(24) 및 센서(43)에 의해, 기판(W)이 목표 반송 위치에 올바르게 반송되었는지를 확인할 수 있다.

이러한 제어에 의한 기판(W)의 반송은, 도 5에 도시하는 바와 같이 행해진다. 도 5는, 반송 기구(22)에 의한 기판(W)의 반송 상태를 도시하는 평면도이다. 기판 반송 유닛(20)은, 반송 기구(22)의 보유 지지 암(포크)(22a) 상에 기판(W)을 적재한 상태에서, 기판(W)을 도 5의 (a)에 도시하는 개시 위치로부터, 라인 카메라(24)의 상방을 통과하여, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 기판(W)을 스테이션(42) 상에 반송한다. 도 5의 (b)의 사선 부분은 라인 카메라(24)의 촬영 영역(R)이며, 라인 카메라(24)에 의해, 반송되는 기판(W)의 거의 전체가 촬영된다. 선(A)은, 라인 카메라(24)로 촬영된 기판(W)의 중심의 궤적이다.

본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 반송 기구(22)의 피드백 제어 시마다, 화상 정보에 기초하여 제어 동작의 보정을 행함으로써, 티칭에 의해 구한 스테이션(42)의 목표 반송 위치(티칭 위치)에 기판(W)을 고정밀도로 반송할 수 있다.

이상과 같은 화상 정보에 기초하는 보정을 가미한 기판 반송 제어에 의해 얻어진 제어 결과는, 반송 제어부(27)에 보존되어, 다른 모듈의 스테이션에 대한 기판(W)의 반송 제어에 반영시킬 수 있다. 이에 의해, 다른 모듈의 스테이션에 대한 기판의 반송 제어도 고정밀도로 행할 수 있어, 기판(W)을 목표 반송 위치에 고정밀도로 반송할 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에서의 화상 정보에 기초하는 제어 동작의 보정에 대해서 보다 상세하게 설명한다.

인코더(23b)에 의해 축(22d)에서의 축 각도(암의 각도)를 검출하고, 그 값이 계산에 의해 구해진 목표값으로 되도록 모터(23a)를 피드백 제어하는 경우, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제어에 사용하는 암의 축(22d)은, 보유 지지 암(포크)(22a) 상의 기판(W)과는 이격된 위치에 있다. 이 때문에, 기계 오차나 암의 열팽창 등에 의해, 파선으로 나타내는 바와 같은 어긋남이 생겨서, 반송 기구(22)에서의 보유 지지 암(22a) 상의 기판(W)의 현실의 중심 위치는, 계산에서 구한 중심 위치로부터 어긋난 위치가 된다.

이러한 경우는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판(W)의 중심 위치의 현실의 제어 궤적(D)은, 계산에 의해 구해진 목표 제어 궤적(C)에 대하여 어긋난 것이 되어, 스테이션(42)에서의 기판(W)의 중심 위치는, 목표 반송 위치(O)로부터 어긋난 O1이 된다. 즉, 암의 축의 각도를 사용한 계산에 기초하는 피드백 제어만으로는, 충분한 반송 정밀도가 얻어지지 않는 경우가 있다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 반복해서 행해지는 피드백 제어 시마다, 실시간으로 반송 기구(22)에서의 보유 지지 암(포크)(22a) 상의 기판(W)의 화상 정보를 취득함으로써, 현실의 기판(W)의 위치(중심 위치)를 파악할 수 있다. 그리고, 현실의 기판(W)의 위치(중심 위치)가 계산에 의해 구해진 목표 제어 위치로 되도록, 반송 기구(22)의 피드백 제어의 제어 동작, 예를 들어 제어량을 실시간으로 보정한다. 즉, 화상 정보로부터 현실의 기판(W)의 위치(중심 위치)의 목표 제어 궤적(C) 상의 위치로부터의 괴리를 산출하고, 그 괴리가 해소되도록, 반송 기구(22)의 피드백 제어의 제어 동작, 예를 들어 제어량을 실시간으로 보정한다.

구체적 예를 들면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 어떤 피드백 제어의 타이밍에, 실시간으로 취득한 화상 정보에 기초하는 현실의 기판(W)의 중심 위치가 점(E)이었을 경우, 기판(W)의 중심 위치가 목표 제어 궤적(C) 상의 점(F)으로 되도록 피드백 제어 시의 제어량을 실시간으로 보정한다.

이러한 반송 기구(22)의 피드백 제어와, 화상 정보에 기초하는 실시간으로의 제어 동작(제어량)의 보정을 반복해서 행함으로써, 기판(W)의 중심 위치가 목표 제어 궤적(C)을 따르도록 기판(W)을 반송할 수 있다. 따라서, 기판(W)을 티칭에 의해 구한 스테이션(42)의 목표 반송 위치(티칭 위치)에 고정밀도로 반송할 수 있다. 예를 들어, 암의 축 각도를 사용한 계산에 의한 피드백 제어만으로는 반송 위치의 오차가 1.0mmφ의 범위 내인 것에 반해, 본 실시 형태에서는 1/10인 0.1mmφ의 범위 내로 하는 것이 가능하게 된다.

이 때문에, 기판 반송 장치(21)의 경년 열화나 환경 온도의 변동이 생겨도 반송 정밀도를 높게 유지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 화상 정보에 기초하여 반송 기구(22)의 수평 방향(X-Y 방향)의 흔들림을 검출하고, 진동 센서(26)에 의해 반송 기구(22)의 높이 방향(Z 방향)의 흔들림을 검출하여, 실시간으로 흔들림이 억제되도록 제어 동작을 보정한다. 이 때문에, 기판 반송 장치(21)가 경년 열화에 의해 흔들림이 생기기 쉬워져도, 흔들림을 억제해서 고정밀도의 기판 반송을 행할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 암의 축 각도를 사용한 계산에 기초하는 피드백 제어의 1회의 제어 동작에 있어서, 실시간으로 화상 정보를 적어도 1회 취득하면 되지만, 횟수가 많을수록 보정 정밀도를 높일 수 있다. 상기 예에서는, 1회의 제어 동작에 있어서 화상 정보를 3회 취득하고 있으므로, 높은 보정 정밀도를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 특허문헌 2에는, 기판 반송 장치의 제어 시에 기판의 화상 데이터를 취득하는 것이 기재되어 있지만, 화상 데이터는, 기판의 중심 위치를 검출하여, 기판의 중심 위치가 기판 보유 지지부의 중심축에 가까워지도록 규정 위치를 보정해서 티칭 데이터를 보정하는 것이다. 따라서, 본 발명과 같이, 반송 기구의 피드백 제어 시에, 실시간으로 화상 정보에 기초하여 제어 동작의 보정을 행하는 기술과는 다른 기술이다.

<다른 적용>

이상, 실시 형태에 대해서 설명했지만, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 멀티 챔버 타입의 기판 처리 시스템에 있어서 얼라이너에 기판을 반송하는 기판 반송 유닛을 예로 들어서 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 다른 모듈의 스테이션 등, 목표 반송 위치에 기판을 반송하는 경우라면 적용 가능하다. 또한, 반송 기구는 상기 실시 형태의 것에 한하지 않고, 각도를 검출 가능한 축을 갖는 것이면 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 화상 정보로부터 평면 방향의 반송 기구의 흔들림을 파악하고, 진동 센서의 검출값으로부터 높이 방향의 흔들림을 파악하여, 흔들림이 억제되도록 보정을 행하는 예를 나타냈지만, 이것들은 필수가 아니다. 어느 한쪽의 흔들림을 파악해서 억제하도록 해도 되고, 흔들림의 파악은 행하지 않고, 피드백 제어 시의 제어 동작의 보정 시에, 위치 보정만을 행해도 된다.

Claims

기판을 목표 반송 위치에 반송하기 위한 기판 반송 유닛이며,
축에 의해 2개의 암이 접속된 부분을 갖고, 기판을 보유 지지해서 반송하는 반송 기구와, 상기 반송 기구를 구동하는 구동 기구와,
상기 구동 기구에 의해 상기 반송 기구가 구동될 때, 상기 축의 축 각도를 검출하는 축 각도 검출부와,
상기 반송 기구에 의해 반송되고 있는 기판을 연속적으로 촬영하는 촬영 수단과,
상기 촬영 수단에 의해 촬영된 화상의 화상 처리를 행하는 화상 처리부와,
상기 반송 기구에 의해 상기 기판을 반송할 때, 상기 축 각도 검출부에 의해 검출된 상기 축 각도가 계산에 의해 구해진 목표값이 되도록 상기 구동 기구의 피드백 제어를 행함과 함께, 상기 촬영 수단으로 촬영되어 상기 화상 처리부에서 화상 처리되어서 얻어진 화상 정보에 기초하여, 상기 피드백 제어의 제어 동작의 보정을 행하는 반송 제어부
를 포함하고,
상기 반송 제어부는, 상기 피드백 제어를 주기적으로 행하여, 상기 촬영 수단 및 상기 화상 처리부에, 상기 피드백 제어와 동시 병행적으로 실시간으로, 또한 1회의 상기 피드백 제어에 대하여 적어도 1회의 촬영 및 화상 처리를 행하게 하고, 상기 화상 정보에 기초하여, 1회의 상기 피드백 제어마다 상기 제어 동작의 보정을 행하는, 기판 반송 유닛.
제1항에 있어서, 상기 구동 기구는 모터를 갖고, 상기 축 각도 검출부는 상기 모터의 회전 각도를 검출하는 인코더를 갖는, 기판 반송 유닛.
제1항에 있어서, 상기 촬영 수단은, 상기 반송 기구에 의한 상기 기판을 반송할 때, 상기 반송 기구에 적재된 기판이 그 위를 통과하도록 고정적으로 마련되어 있는, 기판 반송 유닛.
제3항에 있어서, 상기 촬영 수단은, 상기 기판을 반송할 때, 상기 기판의 전체 폭을 촬영 가능한 라인 카메라인, 기판 반송 유닛.
제1항에 있어서, 상기 반송 제어부는, 상기 피드백 제어를 PID 제어에 의해 행하는, 기판 반송 유닛.
제1항에 있어서, 상기 반송 제어부는, 상기 제어 동작의 보정으로서, 제어 파라미터의 제어량의 보정을 행하는, 기판 반송 유닛.
제1항에 있어서, 상기 반송 제어부는, 1회의 상기 피드백 제어에 대하여 3회의 촬영 및 화상 처리를 행하게 하는, 기판 반송 유닛.
제7항에 있어서, 상기 피드백 제어는, 1sec당 8000회 행해지고, 상기 촬영 및 상기 화상 처리는, 1sec당 26000회 행해지는, 기판 반송 유닛.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반송 제어부는, 상기 화상 정보에 기초하여 상기 반송 기구의 수평 방향의 흔들림을 파악하고, 흔들림을 억제하도록 상기 반송 기구를 제어하는, 기판 반송 유닛.
제9항에 있어서, 상기 반송 기구의 높이 방향의 흔들림을 검출하는 진동 센서를 더 갖고,
상기 반송 제어부는, 상기 진동 센서에 의해 상기 반송 기구의 높이 방향의 흔들림을 파악하고, 흔들림을 억제하도록 상기 반송 기구를 제어하는, 기판 반송 유닛.
기판을 목표 반송 위치에 반송하기 위한 기판 반송 제어 방법이며,
축에 의해 2개의 암이 접속된 부분을 갖고, 기판을 보유 지지한 상태의 반송 기구를, 상기 축의 축 각도가 계산에 의해 구해진 목표값이 되는 피드백 제어에 의해 제어하면서 구동하는 공정과,
상기 반송 기구를 구동하는 공정과 동시 병행적으로 실시간으로, 촬영 수단에 의해 상기 반송 기구 상의 상기 기판을 촬영하는 공정과,
상기 촬영하는 공정과 연속해서, 상기 촬영하는 공정에 의해 촬영된 화상을 화상 처리부에서 화상 처리하는 공정과,
상기 화상 처리에 의해 얻어진 화상 정보에 기초하여, 상기 기판의 위치가 계산에 의해 구해진 위치로 되도록 제어 동작을 보정하는 공정
을 포함하고,
상기 피드백 제어는 주기적으로 행해지고, 상기 촬영하는 공정 및 상기 화상 처리하는 공정은, 상기 피드백 제어와 동시 병행적으로 실시간으로, 또한 1회의 상기 피드백 제어에 대하여 적어도 1회 행해지고, 상기 화상 정보에 기초하여, 1회의 상기 피드백 제어마다 상기 제어 동작을 보정하는 공정을 행하는, 기판 반송 제어 방법.
제11항에 있어서, 상기 반송 기구의 구동은 모터에 의해 행해지고, 상기 축 각도는 상기 모터의 회전 각도를 검출하는 인코더에 의해 검출되는, 기판 반송 제어 방법.
제11항에 있어서, 상기 촬영하는 공정은, 상기 반송 기구에 의해 상기 기판을 반송할 때, 상기 반송 기구에 적재된 기판이 그 위를 통과하도록 고정적으로 마련된 촬영 수단에 의해 행해지는, 기판 반송 제어 방법.
제11항에 있어서, 상기 피드백 제어는 PID 제어에 의해 행해지는, 기판 반송 제어 방법.
제11항에 있어서, 상기 제어 동작을 보정하는 공정은, 제어 파라미터의 제어량의 보정을 행하는, 기판 반송 제어 방법.
제15항에 있어서, 상기 촬영하는 공정 및 상기 화상 처리하는 공정은, 1회의 상기 피드백 제어에 대하여 3회 행해지는, 기판 반송 제어 방법.
제16항에 있어서, 상기 피드백 제어는, 1sec당 8000회 행해지고, 상기 촬영하는 공정 및 상기 화상 처리하는 공정은, 1sec당 26000회 행해지는, 기판 반송 제어 방법.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 피드백 제어와 동시 병행적으로, 상기 반송 기구의 흔들림의 검출을 행하는 공정을 더 갖고, 상기 제어 동작을 보정하는 공정은, 상기 흔들림이 검출되었을 때 상기 흔들림을 억제하도록 제어 동작을 보정하는, 기판 반송 제어 방법.
제18항에 있어서, 상기 반송 기구의 상기 흔들림의 검출은, 상기 화상 정보로부터 상기 반송 기구의 수평 방향의 흔들림을 검출함으로써 행하는, 기판 반송 제어 방법.
제18항에 있어서, 상기 반송 기구의 상기 흔들림의 검출은, 진동 센서에 의해 상기 반송 기구의 높이 방향의 흔들림을 검출함으로써 행하는, 기판 반송 제어 방법.