TW201637800A - 基板搬送機器人及基板搬送方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之基板搬送機器人(1)包括：機械臂(4)，其設置有基板保持部(7)，該基板保持部(7)係將保持基板(S)可移位地設置；機器人控制機構(8)，其控制機械臂(4)及基板保持部(7)之各動作；及基板檢測機構(9)，其設置於機械臂(4)，且檢測被保持於基板保持部(7)之基板(S)之緣部。基板檢測機構(9)係於基板保持部(7)相對於機械臂(4)移位時檢測基板(S)之緣部之至少2個部位。機器人控制機構(8)根據基板(S)之緣部之檢測結果而修正基板搬送動作。即便被保持於基板保持部之基板自正規之位置偏移之情形時，亦可無障礙地進行基板之搬送。

Description

基板搬送機器人及基板搬送方法
本發明係關於一種具備用以保持基板之基板保持部、及將基板保持部可移位地設置之機械臂的基板搬送機器人及使用該機器人之基板搬送方法。
先前，作為用以搬送半導體晶圓等基板之機構，使用有基板搬送機器人。基板搬送機器人例如具備多關節之機械臂及設置於該機械臂之前端之手(基板保持部)。
基板搬送機器人之手例如存在對於載置於手上之基板(晶圓)之緣部利用邊緣握把進行握持並固定之類型、及對於載置於手上之基板之背面進行真空吸附並固定之類型。於邊緣握把類型之手之情形時，於利用邊緣握把對手進行握持時，基板相對於手之位置被自動地調整為正規之位置。
另一方面，於吸附固定類型之手之情形時，若於自正規之位置偏移之狀態下將基板載置於手上，則於對基板進行吸附固定時基板之位置不會被調整為正規之位置，而是於保持自正規之位置偏移之狀態下將基板固定於手。
若如此於自正規之位置偏移之狀態下驅動機械臂而搬送基板，則會產生於將基板搬入至FOUP(front opening unified pod，前開式晶圓盒)等基板收容容器時基板與容器壁衝突，或者，於將基板搬送至基板處理裝置時無法將基板正確地搬送至目標位置之問題。
因此，先前，例如，將利用手所吸附保持之基板暫時暫置於對準機，利用對準機檢測基板之位置，進行位置修正。
又，除了利用對準機之位置修正方法以外，提出了將用以檢測基板之感測器設置於裝置側，利用該感測器檢測手上之基板之偏移進行位置修正之方法(專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-223732號公報
然而，於上述之利用對準機之位置修正方法中，由於為了進行位置修正而必須使機器人進行特別之動作，故而存在機器人之動作步驟增加之問題。又，於不具備對準機之裝置之情形時，畢竟無法進行該位置修正方法。又，於將感測器配置於裝置側檢測基板方法中，存在裝置構成之複雜化及製造成本之增大之問題。
本發明係鑒於上述先前技術之問題點而完成者，其目的在於提供一種即便於由基板保持部保持之基板自正規之位置偏移之情形時，亦無需使用對準機或裝置側感測器，便可無障礙地進行基板之搬送的基板搬送機器人及基板搬送方法。
為了解決上述問題，本發明之第1態樣之基板搬送機器人之特徵在於包括：基板保持部，其用以保持基板；機械臂，其將基板保持部可移位地設置；機器人控制機構，其控制上述機械臂及上述基板保持部之各動作；及基板檢測機構，其設置於上述機械臂，且用以檢測被保持於上述基板保持部之上述基板之緣部；上述基板檢測機構係以於保持著上述基板之上述基板保持部相對於上述機械臂移位時檢測上述 基板之緣部之至少2個部位之方式構成，上述機器人控制機構係以根據上述基板檢測機構對上述基板之緣部之檢測結果而修正基板搬送動作之方式構成。
本發明之第2態樣之特徵在於，於第1態樣中，上述機械臂具有：第1連桿構件，其於基端具有第1旋轉軸線並且於前端具有第2旋轉軸線；及第2連桿構件，其於基端具有上述第2旋轉軸線並且於前端具有第3旋轉軸線；上述基板保持部能夠繞上述第3旋轉軸線旋轉，上述基板檢測機構設置於上述第1連桿構件及上述第2連桿構件中之至少一者。
本發明之第3態樣之特徵在於，於第1或第2態樣中，上述基板檢測機構設置於構成上述機械臂之連桿構件之表面。
本發明之第4態樣之特徵在於，於第1至第3中任一之態樣中，上述基板檢測機構具有複數個基板檢測感測器。
本發明之第5態樣之特徵在於，於第1至第4中任一之態樣中，上述基板檢測機構係以於上述基板之通常之搬送動作中檢測上述基板之緣部之方式構成。
本發明之第6態樣之特徵在於，於第1至第5中任一之態樣中，上述基板檢測機構包含反射型之光感測器。
為了解決上述問題，本發明之第7態樣係使用具有機械臂之基板搬送機器人之基板搬送方法，該機械臂係將用以保持基板之基板保持部可移位地設置；且該基板搬送方法之特徵在於包括：保持步驟，其藉由上述基板保持部而保持上述基板；搬送步驟，其將被保持於上述基板保持部之上述基板搬送至目標位置；檢測步驟，其使用設置於上述機械臂之基板檢測機構，於上述搬送步驟中檢測上述基板之緣部之至少2個部位；及修正步驟，其根據上述檢測步驟中之上述基板之緣部之檢測結果而修正基板搬送動作。
本發明之第8態樣之特徵在於，於第7態樣中，於上述檢測步驟中，於上述基板保持部相對於上述機械臂之旋轉動作中檢測上述基板之緣部。
本發明之第9態樣之特徵在於，於第7或第8態樣中，於上述檢測步驟中，使用設置於構成上述機械臂之連桿構件之表面之上述基板檢測機構檢測上述基板之緣部。
本發明之第10態樣之特徵在於，於第7至第9中任一之態樣中，於上述檢測步驟中，使用構成上述基板檢測機構之反射型之光感測器檢測上述基板之緣部。
根據本發明，即便於由基板保持部保持之基板自正規之位置偏移之情形時，亦可不使用對準機或裝置側感測器，而無障礙地進行基板之搬送。
1‧‧‧基板搬送機器人
2‧‧‧基台
3‧‧‧迴旋主軸
4‧‧‧機械臂
5‧‧‧第1連桿構件
6‧‧‧第2連桿構件
7‧‧‧手(基板保持部)
8‧‧‧機器人控制器(機器人控制機構)
9‧‧‧基板檢測感測器(基板檢測機構)
10‧‧‧基板搬送機器人
L1‧‧‧第1旋轉軸線
L2‧‧‧第2旋轉軸線
L3‧‧‧第3旋轉軸線
S‧‧‧基板
圖1係模式性地表示本發明之一實施形態之基板搬送機器人之圖。
圖2係用以說明圖1所示之基板搬送機器人之基板搬送動作之模式性之俯視圖。
圖3係用以說明圖1所示之基板搬送機器人之基板搬送動作之另一模式性之俯視圖。
圖4係用以說明圖1所示之基板搬送機器人之基板檢測步驟之模式性之俯視圖。
圖5係用以說明圖1所示之基板搬送機器人之基板檢測步驟之另一模式性之俯視圖。
圖6係用以說明於圖1所示之基板搬送機器人中基板自正規之位置偏移之情形時之基板檢測步驟之模式性之俯視圖。
圖7係用以說明於圖1所示之基板搬送機器人中基板自正規之位置偏移之情形時之基板檢測步驟之另一模式性之俯視圖。
圖8係用以說明於圖1所示之基板搬送機器人中基板自正規之位置偏移之情形時之基板檢測步驟之另一模式性之俯視圖。
圖9係用以說明於圖1所示之基板搬送機器人中基板自正規之位置偏移之情形時之基板檢測步驟之另一模式性之俯視圖。
圖10係用以說明於圖1所示之基板搬送機器人之一變化例中、基板自正規之位置偏移之情形時之基板檢測步驟之模式性之俯視圖。
圖11係用以說明於圖1所示之基板搬送機器人之一變化例中、基板自正規之位置偏移之情形時之基板檢測步驟之另一模式性之俯視圖。
圖12係模式性地表示圖1所示之基板搬送機器人之另一變化例之圖。
以下，參照圖式對本發明之一實施形態之基板搬送機器人進行說明。再者，本實施形態之基板搬送機器人係適於半導體製造用之晶圓等圓形基板之搬送者。
如圖1所示，本實施形態之基板搬送機器人1具有基台2，迴旋主軸3能夠沿著第1旋轉軸線L1升降地設置於基台2。
於迴旋主軸3之上端連接有機械臂4，機械臂4具有：第1連桿構件5，其於基端具有第1旋轉軸線L1並且於前端具有第2旋轉軸線L2；及第2連桿構件6，其於基端具有第2旋轉軸線L2並且於前端具有第3旋轉軸線L3。
於第2連桿構件6之前端，以能夠繞第3旋轉軸線L3旋轉之方式設置有手(基板保持部)7。手7係以藉由真空吸附而保持基板S之方式構成。
迴旋主軸3之升降動作、機械臂4之各連桿構件之旋轉動作、及手7之旋轉動作之控制係藉由利用機器人控制器8控制各伺服馬達而進行，各伺服馬達提供用於進行上述動作之驅動力。
而且，本實施形態之基板搬送機器人1中，於機械臂4之第2連桿構件6之上側表面具備基板檢測感測器(基板檢測機構)9。基板檢測感測器9係朝向上方發射光之反射式之光感測器。
圖2及圖3表示基板搬送機器人1之通常之基板搬送動作。由手7保持之基板S於機械臂4自圖2所示之狀態變化為圖3所示之狀態時，通過設置於機械臂4之基板檢測感測器9之上方。
而且，於圖2及圖3所示之狀態下，於基板檢測感測器9之上方不存在基板S，故而反射型之光感測器即基板檢測感測器9之檢測信號斷開。
然而，若手7自圖2所示之狀態繞第3旋轉軸線L3相對於第2連桿構件6旋轉，則於成為圖3所示之狀態之前，成為圖4所示之狀態。於圖4所示之狀態下，基板S之緣部(移動方向之前緣)正好通過基板檢測感測器9之上方，故而於該瞬間基板檢測感測器9之檢測信號自斷開變化為接通。將該時間點稱為前緣通過時間點，將此時之手7之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度設為α。
若手7自圖4所示之狀態繞第3旋轉軸線L3相對於第2連桿構件6進一步旋轉，則成為圖5所示之狀態。於圖5所示之狀態下，基板S之緣部(移動方向之後緣)正好通過基板檢測感測器9之上方，於該瞬間基板檢測感測器9之檢測信號自接通變化為斷開。將該時間點稱為後緣通過時間點，將此時之手之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度設為β。
其次，關於保持於手7上之基板S自手7上之正規之位置偏移之情形時，參照圖6及圖7進行說明。
首先，藉由機器人控制器8而驅動機械臂4及手7，將基板S載置 於手7上並吸附保持(保持步驟)。此時，手7上之基板S設為自正規之位置偏移。繼而，機器人控制器8進一步驅動機械臂4及手7，開始進行將基板S搬送至目標位置之通常之基板搬送動作(搬送步驟)。
圖6表示於該搬送步驟中，手7之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度為α之時間點，即基板S保持於手7上之正規之位置(由假想線所示之基板S之位置)的情形時之前緣通過時間點。自圖6可知，基板S於手7上自正規之位置偏移，故而儘管手7之旋轉角度到達α，但基板S之緣部(移動方向之前緣)未到達基板檢測感測器9之上方。
儘管手7之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度到達α，但未將基板檢測感測器9自斷開切換為接通，故而機器人控制器8判定為基板S於手7上自正規之位置偏移。
若手7自圖6所示之狀態繞第3旋轉軸線L3進一步旋轉，則如圖7所示成為基板S之緣部(移動方向之前緣)正好通過基板檢測感測器9之狀態，基板檢測感測器9之檢測信號自斷開變成接通(前緣檢測步驟)。若將該時間點下之手7之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度設為α'，則成為α'>α。
圖8表示於手7之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度為β之情形時，即基板S於手7上保持於正規之位置(由假想線所示之基板S之位置)之情形時之後緣通過時間點。自圖8可知，基板S於手7上自正規之位置偏移，故而儘管手7之旋轉角度到達β，但基板S之緣部(移動方向之後緣)未到達基板檢測感測器9之上方。
儘管繞第3旋轉軸線L3之手7之旋轉角度到達β但未將基板檢測感測器9自接通切換為斷開，故而機器人控制器8判定為基板S於手7上自正規之位置偏移。
若手7自圖8所示之狀態繞第3旋轉軸線L3進一步旋轉，則如圖9所示成為基板S之緣部(移動方向之後緣)正好通過基板檢測感測器9之 狀態，基板檢測感測器9之檢測信號自接通變化為斷開(後緣檢測步驟)。若將該時間點下之手7之繞第3旋轉軸線L3之旋轉角度設為β'，則成為β'>β。
再者，根據基板S自正規之位置之偏移方向或偏移量，存在上述之前緣檢測與後緣檢測中之任一者以與正常時之旋轉角度α、β相同之角度檢測之可能性，但前緣檢測與後緣檢測該兩者不會以正常時之旋轉角度α、β檢測。因此，除了前緣檢測與後緣檢測該兩者以正常時之旋轉角度α、β檢測之情形時以外，被判定為基板S於手7上自正規之位置偏移。
機器人控制器8根據圖7所示之前緣檢測時之手旋轉角度α'及圖9所示之後緣檢測時之手旋轉角度β'，對手7上之基板S之緣部之2個部位之位置進行特定。由於基板S之緣部呈圓形，故而藉由對圓周上之2個部位之位置進行特定，可使用已知之基板直徑，對手7上之基板S之位置進行特定。
而且，機器人控制器8根據如上所述所特定之手7上之基板S之實際之位置，修正之後之搬送步驟中之機械臂4及手7之各動作(修正步驟)。藉此，即便於基板S自手7上之正規之位置偏移之情形時，亦可將基板S正確地搬送至目標位置。
作為上述實施形態之一變化例，如圖10及圖11所示，亦可於機械臂4上設置複數個(本例中為3個)基板檢測感測器9。於該例中，可按照基板檢測感測器9之設置數量獲取上述之前緣檢測時及後緣檢測時之手旋轉角度α'、β'之各者。因此，可對手7上之基板S之位置更確實且正確地進行特定。
又，於設置複數個檢測感測器9之本例中，亦可僅自基板S之移動方向上之前緣或後緣中之任一者之緣部，檢測2個部位以上之位置。例如，只要使用2個檢測感測器9，檢測基板S之移動方向上之前 緣或後緣中之任一者之緣部之2個部位，則可對手7上之基板S之位置幾何學地進行特定。
再者，於圖10及圖11中，將複數個基板檢測感測器9相對於第2連桿構件6之長度軸線平行地呈行狀地配置，但複數個基板檢測感測器9之配置並不限定於此。只要為由手7保持之基板S之緣部通過其上方之位置，則基板檢測感測器9之配置為任意。
又，於上述之實施形態及變化例中，係將基板檢測感測器9配置於機械臂4之第2連桿構件6，但基板檢測感測器9之配置並不限定於此。
例如，於圖12所示之基板搬送機器人10中，以上下方向上之手7之位置到達第1連桿構件5之位置與第2連桿構件6之位置之間之方式構成機械臂4。於該構成中，於機械臂4之通常之基板搬送動作中，被保持於手7之基板S通過第1連桿構件5之上方。
因此，於本例中，將基板檢測感測器9設置於第1連桿構件5之上側表面。或者，亦可將基板檢測感測器9設置於第2連桿構件6之下側表面。又，亦可將基板檢測感測器9設置於第1連桿構件5之上側表面與第2連桿構件6之下側表面該兩者。
如以上所述，根據上述實施形態及其變化例之基板搬送機器人1、10，由於可使用設置於機械臂之基板檢測感測器(基板檢測機構)對手上之基板之位置進行特定，故而即便於基板自手上之正規之位置偏移之情形時，亦可將基板正確地搬送至目標位置。
又，於上述實施形態及其變化例之基板搬送機器人1、10中，由於基板檢測感測器9之設置位置為機器人側，故而可簡化用於檢測基板所需之機器構成。
又，於上述實施形態及其變化例之基板搬送機器人1、10中，由於可於通常之基板搬送動作中對手7上之基板S之位置進行特定，故而 不需要用以對基板位置進行特定之特別之機器人動作。因此，不會因基板位置之特定而令基板搬送作業之效率降低。
又，於上述實施形態及其變化例之基板搬送機器人1、10中，由於藉由基板檢測感測器9而檢測基板S之緣部之不同之2個部位，故而可根據各自之部位之檢測時之旋轉角度α'、β'，藉由幾何學上的計算對手7上之基板S之位置進行特定。因此，機器人控制器8能夠根據手7上之基板S之實際之位置控制手7之位置，從而可將基板S正確地搬送至目標位置。
1‧‧‧基板搬送機器人
2‧‧‧基台
3‧‧‧迴旋主軸
4‧‧‧機械臂
5‧‧‧第1連桿構件
6‧‧‧第2連桿構件
7‧‧‧手(基板保持部)
8‧‧‧機器人控制器(機器人控制機構)
9‧‧‧基板檢測感測器(基板檢測機構)
L1‧‧‧第1旋轉軸線
L2‧‧‧第2旋轉軸線
L3‧‧‧第3旋轉軸線
S‧‧‧基板

Claims (10)

  1. 一種基板搬送機器人，其包括：基板保持部，其用以保持基板；機械臂，其將基板保持部可移位地設置；機器人控制機構，其控制上述機械臂及上述基板保持部之各動作；及基板檢測機構，其設置於上述機械臂，且用以檢測被保持於上述基板保持部之上述基板之緣部；且上述基板檢測機構係以於保持著上述基板之上述基板保持部相對於上述機械臂移位時檢測上述基板之緣部之至少2個部位之方式構成，上述機器人控制機構係以根據上述基板檢測機構對上述基板之緣部之檢測結果而修正基板搬送動作之方式構成。
  2. 如請求項1之基板搬送機器人，其中上述機械臂具有：第1連桿構件，其於基端具有第1旋轉軸線並且於前端具有第2旋轉軸線；及第2連桿構件，其於基端具有上述第2旋轉軸線並且於前端具有第3旋轉軸線；上述基板保持部能夠繞上述第3旋轉軸線旋轉，上述基板檢測機構設置於上述第1連桿構件及上述第2連桿構件中之至少一者。
  3. 如請求項1或2之基板搬送機器人，其中上述基板檢測機構設置於構成上述機械臂之連桿構件之表面。
  4. 如請求項1或2之基板搬送機器人，其中上述基板檢測機構具有複數個基板檢測感測器。
  5. 如請求項1或2之基板搬送機器人，其中上述基板檢測機構係以 於上述基板之通常之搬送動作中檢測上述基板之緣部之方式構成。
  6. 如請求項1或2之基板搬送機器人，其中上述基板檢測機構包含反射型之光感測器。
  7. 一種基板搬送方法，其係使用具有機械臂之基板搬送機器人者，該機械臂係將用以保持基板之基板保持部可移位地設置；且該基板搬送方法包括：保持步驟，其藉由上述基板保持部而保持上述基板；搬送步驟，其將被保持於上述基板保持部之上述基板搬送至目標位置；檢測步驟，其使用設置於上述機械臂之基板檢測機構，於上述搬送步驟中檢測上述基板之緣部之至少2個部位；及修正步驟，其根據上述檢測步驟中之上述基板之緣部之檢測結果而修正基板搬送動作。
  8. 如請求項7之基板搬送方法，其中於上述檢測步驟中，於上述基板保持部相對於上述機械臂之旋轉動作中檢測上述基板之緣部。
  9. 如請求項7或8之基板搬送方法，其中於上述檢測步驟中，使用設置於構成上述機械臂之連桿構件之表面的上述基板檢測機構檢測上述基板之緣部。
  10. 如請求項7或8之基板搬送方法，其中於上述檢測步驟中，使用構成上述基板檢測機構之反射型之光感測器檢測上述基板之緣部。
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