TW202103254A - 基板搬送裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之基板搬送裝置具備基座、臂、設置於臂之前端且具有分支成兩叉之第1前端部及第2前端部之末端效應器、發光部、受光部、及控制臂之動作之控制裝置。控制裝置以於末端效應器之前端直線前進之光掃描收容於FOUP之複數片基板之邊緣之方式控制臂之動作，並且根據臂之動作過程中光與基板之相對位置關係，將於受光部中連續變化之輸出值之測定波形之形狀圖案與比較用之基準波形之形狀圖案進行比較，基於比較結果對基板之狀態、FOUP之狀態及末端效應器之狀態中之至少一種狀態進行診斷。

Description

基板搬送裝置
本發明係關於基板搬送裝置。
通常，於半導體製造設備或液晶面板製造設備中，為了將半導體晶圓或玻璃基板搬送至所期望之位置而使用基板搬送裝置。基板搬送裝置具備機械臂及用以保持基板之末端效應器。例如，於專利文獻1、專利文獻2及專利文獻3所揭示之末端效應器中，根據於分支成兩叉之一對前端部之間行進之檢測光是否被基板遮擋，來檢測收容於FOUP（Front-Opening Unified Pod）之基板是否存在。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6088243號公報 [專利文獻2]日本特表2004-535681號公報 [專利文獻3]日本特開2018-111200號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，上述習知技術之具備末端效應器之基板搬送裝置係藉由將受光部中根據受光量連續變化之輸出值（例如輸出電壓）轉換成二值訊號來檢測是否存在基板。因此，無法高精度地診斷基板之狀態（例如基板之表面傾斜等）。
本發明係為了解決如上所述之課題而完成者，目的在於高精度地診斷基板搬送裝置中收容於FOUP之基板之狀態。 [解決課題之技術手段]
為了達成上述目的，本發明之一形態之基板搬送裝置具備：基座；機械臂，其安裝於上述基座；末端效應器，其設置於上述機械臂之前端，具有分支成兩叉之第1前端部及第2前端部；發光部，其以自上述第1前端部向上述第2前端部發光之方式構成；受光部，其以根據在上述第1前端部及第2前端部之間之空間行進並入射至上述第2前端部之光的受光量轉換為連續變化之輸出值之方式構成；及控制裝置，其控制上述機械臂之動作；上述控制裝置以於上述末端效應器之前端行進之光掃描收容於FOUP中之複數片基板之邊緣之方式控制上述機械臂之動作，並且根據該機械臂之動作過程中之上述光與上述基板之相對位置關係，將上述受光部中連續變化之輸出值之測定波形之形狀圖案與比較用之基準波形之形狀圖案進行比較，基於比較結果對上述基板之狀態、上述FOUP之狀態及上述末端效應器之狀態中之至少一種狀態進行診斷。
上述控制裝置亦可將上述測定波形中之一區間中之形狀圖案與其他區間中之形狀圖案進行比較，於該一區間中之形狀圖案與其他區間中之形狀圖案不一致之情形時，判定該一區間中之基板之表面傾斜。
又，上述控制裝置亦可將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較，於此次測定之測定波形中之一區間中的形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形中之一區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定該一區間中之基板之表面傾斜。
進而，上述控制裝置亦可將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較，於上述測定波形中之所有區間中的形狀圖案與上述比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定上述FOUP傾斜。
又，亦可為，上述FOUP於不同位置配置有複數個，上述控制裝置將一FOUP中測定之測定波形之形狀圖案與其他FOUP中測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較，於一FOUP中測定之測定波形中之所有區間中的形狀圖案與其他FOUP中測定之比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定一FOUP傾斜。
進而，上述控制裝置亦可於上述FOUP之傾斜已被修正之狀態下，將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較，於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的形狀圖案與上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定上述末端效應器傾斜。
再者，上述控制裝置亦可將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較，於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的輸出值小於上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的輸出值之情形時，判定上述發光部之光強度及上述受光部之受光感度中之至少一者下降。
又，上述基板搬送裝置亦可進一步具備顯示上述診斷結果之顯示裝置。
本發明之另一形態之基板搬送裝置具備：基座；機械臂，其安裝於上述基座；末端效應器，其設置於上述機械臂之前端，具有分支成兩叉之第1前端部及第2前端部；發光部，其以自上述第1前端部向上述第2前端部發光之方式構成；受光部，其以根據在上述第1前端部及第2前端部之間之空間行進並入射至上述第2前端部之光的受光量，將檢測光轉換為連續變化之輸出值之方式構成；及控制裝置，其控制上述機械臂之動作；上述控制裝置以於上述末端效應器之前端行進之光相對於目標沿水平方向掃描該目標之方式控制上述機械臂之動作，並且根據該機械臂之動作過程中上述光與上述目標之相對位置關係，基於上述受光部中連續變化之輸出值之測定波形，測量水平方向上之上述目標之位置。
上述目標之位置為水平方向上之上述目標之中心位置或邊緣位置亦可。上述目標為收容於FOUP中之圓盤狀基板亦可。 [發明之效果]
本發明具有以上所說明之構成，能夠高精度地診斷基板搬送裝置中收容於FOUP之基板之狀態。
以下，參照附圖對較佳之實施形態進行說明。再者，於以下所有附圖中，對同一或相當之要素標示同一參照符號，且重複之說明不再贅述。又，為了容易理解，附圖示意性地表示各構成要素。 （第1實施形態）
圖1係表示本發明之第1實施形態之基板搬送裝置1的側視圖。如圖1所示，基板搬送裝置1用於半導體處理設備，亦即用以處理半導體晶圓之設備。作為半導體晶圓，可例示矽晶圓、藍寶石（單晶氧化鋁）晶圓及其他各種晶圓。又，作為玻璃晶圓，例如可例示FPD（Flat Panel Display）用之玻璃基板、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）用之玻璃基板。
處理前及處理後之半導體晶圓（以下，亦簡稱為基板）W收容於被稱為Front Opening Unified Pod（FOUP）6之容器中。FOUP 6係與局部潔淨化技術相關之用於潔淨環境中之迷你潔淨環境之基板容器。FOUP 6中收容有複數個基板W。各基板W收容於FOUP 6之各溝槽（未圖示）內。各基板W以水平狀態於上下方向Z隔開等間隔地配置。FOUP 6呈大致箱狀形成於基座7上，且朝一側開放。半導體處理設備包含對基板W進行處理之基板處理裝置（未圖示）。作為針對基板W之處理，可例示熱處理、雜質導入處理、薄膜形成處理、微影處理、洗淨處理及平坦化處理等製程處理。基板W係藉由基板搬送裝置1於FOUP 6與基板處理裝置（未圖示）之間搬送。
於本實施形態中，基板搬送裝置1係所謂的水平多關節型四軸機械人。基板搬送裝置1在於X軸、Y軸及Z軸之3軸方向上具有自由度之機械臂（以下，亦簡稱為「臂」）2之前端部設置有具有水平方向之自由度的腕部，於該腕部設置有保持基板W之末端效應器10。
基板搬送裝置1具有固定於半導體處理設備之適當位置（例如地板）之基座4，於基座4設置有升降軸3。於基座4中，升降軸3之軸線例如朝向鉛直方向。於基座4中內置有例如由氣缸構成之致動器（未圖示）。藉由該致動器之動作，升降軸3於基座4之上表面側沿上下方向升降。
臂2包含第1臂2a及第2臂2b。第1臂2a設置於升降軸3之上端部。第1臂2a自升降軸3之上端部水平延伸。第1臂2a之一端部以能夠繞鉛直軸線L1擺動之方式與升降軸3連結，於升降軸3中內置有例如由電動馬達構成之未圖示之致動器。藉由該致動器之動作，第1臂2a相對於升降軸3於水平面內擺動。
第2臂2b設置於第1臂2a之另一端部之上表面側。第2臂2b自第1臂2a之另一端部水平延伸。第2臂2b之一端部以能夠繞鉛直軸線L2擺動之方式與第1臂2a連結。於第1臂2a之另一端部內置有例如由電動馬達構成之未圖示之致動器。藉由該致動器之動作，第2臂2b相對於第1臂2a之另一端部於水平面內擺動。
於第2臂2b之另一端部之上表面側設置有保持基板W之末端效應器10。末端效應器10以能夠繞鉛直軸線L3擺動之方式與第2臂2b之另一端部連結。於第2臂2b之另一端部內置有例如由電動馬達構成之未圖示之致動器。藉由該致動器之動作，末端效應器10相對於第2臂2b之另一端部於水平面內擺動。
控制裝置5例如藉由來自操作裝置（未圖示）之輸入或自動地對驅動升降軸3、第1臂2a、第2臂2b及末端效應器10之各致動器之動作進行控制，末端效應器10於上下及水平移動。並且，藉由適當控制致動器之動作速度，末端效應器10可於水平面內沿任意路徑移動。
圖2係自上方觀察末端效應器10所得的俯視圖。如圖2所示，末端效應器10於俯視時由形成為U狀之板材構成。於本實施形態中，板材相對於中心線C左右對稱。末端效應器10具有單一之基端部10a、以及自該基端部10a分支成兩叉之第1前端部10b及第2前端部10c。於第1前端部10b及第2前端部10c之間形成有空間。末端效應器10之基端部10a固定於安裝板20之一端，末端效應器10自安裝板20水平延伸。安裝板20之另一端以能夠繞鉛直軸線L3擺動之方式與第2臂2b之另一端部連結。
末端效應器10構成為能夠保持圓盤狀基板W。於本實施形態中，末端效應器10具備設置於基端部10a之上表面之按壓面11a、以及設置於第1前端部10b及第2前端部10c之上表面之2個邊緣夾具11b及11c。藉由2個邊緣夾具11b及11c，載置於末端效應器10上之基板W之一端側之邊緣被卡止，且藉由按壓面11a，基板W之另一端側之邊緣被按壓，藉此基板W被固定於末端效應器10上。
於末端效應器10之安裝板20中內置有發光部13。發光部13轉換來自控制裝置5之電性輸入而產生檢測光。光纖15a之一端連接於發光部13，光纖15a自末端效應器10之基端部10a之內側鋪設至第1前端部10b之內側為止。光纖15a將自發光部13出射之檢測光引導至末端效應器10之第1前端部10b之內側。於末端效應器10之安裝板20中內置有受光部14。受光部14接收檢測光，並將該檢測光轉換為對控制裝置5之電性輸出。光纖15b之一端連接至末端效應器10之第2前端部10c之內側，光纖15b鋪設至末端效應器10之安裝板20中內置之受光部14為止。光纖15b將入射至末端效應器10之第2前端部10c內側之檢測光引導至受光部14。再者，視需要，亦可於光纖15a及15b各自之兩端適當地配置未圖示之聚光元件（例如凸透鏡）及散光元件（例如凹透鏡）。
圖3係表示基板搬送裝置1之構成概況的方塊圖。如圖3所示，控制裝置5係機械人控制器，其透過控制線與末端效應器10之發光部13、受光部14及基板保持部11、以及基板搬送裝置1之驅動裝置30連接，且具備例如微控制器等電腦。控制裝置5並不限於單一裝置，亦可由複數個裝置構成。
發光部13具備發光元件16及驅動電路17。發光元件16產生並出射檢測光。作為發光元件16，例如可使用發光二極體或雷射二極體。驅動電路17對發光元件16施加電壓以驅動該發光元件。驅動電路17根據來自控制裝置5之控制訊號（電性輸入）產生電壓來驅動發光元件16。
受光部14具備受光元件18及輸出電路19。受光元件18接收檢測光，並根據受光量轉換為連續變化之輸出值。於本實施形態中，受光元件18接收檢測光，並根據受光量轉換為連續變化之輸出電壓。作為受光元件18，例如使用光電二極體。輸出電路19放大輸出電壓Vout 並將其輸出至控制裝置5。
發光元件16及光纖15a藉由未圖示之連接器連接。同樣地，受光元件18及光纖15b亦藉由未圖示之連接器連接。如此，於本實施形態中，發光部13及受光部14包含發光元件16及受光元件18，發光元件16及受光元件18構成穿透式光感測器。
基板保持部11由圖2所示之按壓面11a及2個邊緣夾具11b及11c構成。於基板保持部11中，根據控制裝置5之控制指令控制與基板W接觸之按壓面11a之壓力。藉由2個邊緣夾具11b及11c，載置於末端效應器10上之基板W之一端側之邊緣被卡止，且藉由按壓面11a，基板W之另一端側之邊緣被按壓，藉此，藉由末端效應器10保持基板W。
驅動裝置30由驅動圖1所示之升降軸3、第1臂2a及第2臂2b之致動器構成。驅動裝置30根據控制裝置5之控制指令，使驅動升降軸3、第1臂2a及第2臂2b之致動器動作，從而使末端效應器10於上下及水平移動。
控制裝置5具備運算部、記憶部及伺服控制部（未圖示）。記憶部記憶控制裝置5之基本程式、機械人之動作程式等資訊、及測定波形或基準波形之資料。運算部進行用以控制機械人之運算處理，並產生機械人之控制指令。伺服控制部係以基於由運算部產生之控制指令來控制驅動裝置30或基板保持部11之動作之方式構成。於本實施形態中，控制裝置5於運算部中基於受光部14之輸出電壓Vout 之測定波形或基準波形等資料進行用以診斷基板W之狀態或FOUP 6之狀態等的運算處理，並將運算結果輸出至顯示裝置40。顯示裝置40係用以顯示診斷結果之顯示器。
其次，就末端效應器10之動作進行說明。圖4係用以說明末端效應器之動作的示意圖。此處，為了簡單起見，僅示出了末端效應器10及基板W，於FOUP 6之溝槽中收容有4片基板W。如圖4所示，控制裝置5控制臂2之動作，使末端效應器10之前端以依次與各基板W相對向之方式自FOUP 6最下段之溝槽掃描至最上段之溝槽。圖5示意性地表示當末端效應器10於FOUP 6最下段之溝槽中動作時，根據基板W與光B之相對位置關係發生變化之光B。由於光B之光子（未圖示）於空氣中一面散射一面前進，因此，於圖5中，光B之形狀自第1前端部10b向第2前端部10c擴大。
首先，如圖5A所示，自末端效應器10之第1前端部10b出射之光B於基板W之厚度方向（圖5之Y軸之正方向）行進。光B於第1前端部10b及第2前端部10c之間之空間行進，並被末端效應器10之第2前端部10c接收。於該區間內，入射至第2前端部10c光之受光量固定。
於下一瞬間，如圖5B所示，光B之上側部分之光子於基板W下側之表面發生反射，反射光與直進光一同被末端效應器10之第2前端部10c接收。於圖5B中，以斜線表示光B中於基板W下側之表面反射並被前端部10c接收之光。如此，由於來自第1前端部10b之光與來自基板W之反射光入射至第2前端部10c，因此，於該區間內，入射至前端部10c之光之受光量增加。
於下一瞬間，如圖5C所示，於基板W下側之表面發生反射之光B之反射光（圖5C之以斜線所示之部分）的比例增加。其結果為，於該區間內，入射至前端部10c之光之受光量進一步增加。
於下一瞬間，如圖5D所示，自末端效應器10之第1前端部10b出射之光B於基板W之厚度方向入射，入射之光B被基板W遮擋。於基板W之厚度方向入射之光B幾乎全部被與基板W之厚度方向平行之面反射或吸收，從而導致光B未被末端效應器10之第2前端部10c接收。於該區間內，入射至前端部10c之光之受光量下降。
於下一瞬間，如圖5E所示，自末端效應器10之第1前端部10b出射之光B之一部分於第1前端部10b及第2前端部10c之間之空間行進，並被末端效應器10之前端部10c接收。光B之下側部分之光子於基板W上側之表面發生反射，反射光與直進光一同被末端效應器10之前端部10c接收。於圖5E中，以斜線表示光B中於基板W上側之表面反射並被前端部10c接收之光。如此，由於來自第1前端部10b之光與來自基板W之反射光入射至第2前端部10c，因此，於該區間內，入射至前端部10c之光之受光量增加。
於下一瞬間，如圖5F所示，於基板W上側之表面發生反射之光B之反射光（圖5F之以斜線所示之部分）的比例減少。其結果為，於該區間內，入射至前端部10c之光之受光量進一步減少。
然後，如圖5G所示，自末端效應器10之第1前端部10b出射之光B於第1前端部10b及第2前端部10c之間之空間直線前進，出射之光B全部被末端效應器10之前端部10c接收。於該區間內，入射至前端部10c之光之受光量固定。
圖6係表示末端效應器10動作時之輸出波形之一例的圖表。橫軸表示負Z方向，縱軸表示受光部14之輸出電壓Vout 。此處，輸出電壓Vout 係與受光量（光強度）相對應之值。圖6之上側波形係與FOUP 6中收容之4片基板W相對應地具有4個形狀圖案。一形狀圖案與圖5所示之末端效應器10之動作對應。於區間a中，受光部14之輸出電壓Vout 為固定值（相當於圖5A）。於區間b中，受光部14之輸出電壓Vout 上升（相當於圖5B及圖5C）。於區間c中，受光部14之輸出電壓Vout 下降（相當於圖5D）。於區間d中，受光部14之輸出電壓Vout 上升（相當於圖5E及圖5F）。於區間e中，受光部14之輸出電壓Vo ut 為固定值（相當於圖5G）。如此，若利用在末端效應器10之前端直線前進之光B掃描FOUP 6中所收納之基板W之邊緣，則受光部14之輸出電壓Vout 根據光B與基板W之相對位置關係連續變化。
以往係如圖6之下側波形所示，設定閾值Vth 並將受光部14之輸出電壓Vo ut 轉換為二值訊號V'o ut ，根據末端效應器10之光B是否被基板W遮擋來檢測是否存在基板W。於溝槽內未收納基板W之情形時，光B於第1前端部10b及第2前端部10c之間之空間行進。藉此，光B被末端效應器10之第2前端部10c內側之光纖15b的端部接收。由於與受光量相對應之輸出電壓Vout 變得高於閾值Vth ，故受光部14對控制裝置5輸出高位準訊號V'o ut 。另一方面，於溝槽內收容有基板W之情形時，於末端效應器10之第1前端部10b與第2前端部10c之間之空間行進的光B被基板W之邊緣遮擋。於此情形時，檢測光B不被末端效應器10之前端部10c內側之光纖15b之端部接收，故與受光量相對應之輸出電壓Vout 低於閾值Vth ，因此受光部14對控制裝置5輸出低位準訊號V'out 。以此方式，控制裝置5依次判斷FOUP 6內之各溝槽中是否收納有基板。然而，於此種習知方法中，例如基板W之表面傾斜等狀態無法得到診斷。
因此，於本實施形態中，控制裝置5根據光B與基板W之相對位置關係，將根據受光量連續變化之輸出值（Vout ）之測定波形之形狀圖案與比較用之基準波形之形狀圖案進行比較，藉此，基於比較結果，診斷基板W之狀態及FOUP 6之狀態。 ＜基板之狀態診斷＞
基板W之狀態診斷例如於基板W之搬送動作時實施。圖7係表示診斷基板W之狀態時之輸出波形之一例的圖表。圖7之下側圖表表示此次測定之測定波形（Vout ）。測定波形（Vout ）係與收容於FOUP 6之4片基板W對應地具有4個形狀圖案（P1、P2、P3、P4）。圖7之上側圖表表示上次測定之比較用之基準波形（Vref ）。比較用之基準波形（Vref ）亦與收容於FOUP 6之4片基板W對應地具有4個形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）。再者，測定波形及基準波形被記憶於控制裝置5之記憶部中，於診斷時被讀出。
首先，控制裝置5將此次測定之測定波形之形狀圖案（P1、P2、P3、P4）與上次測定之比較用之基準波形之形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）進行比較。
其次，控制裝置5判定此次測定之測定波形（Vout ）中之一區間中的形狀圖案是否與比較用之基準波形（Vref ）中之一區間中的形狀圖案一致。此處，此次測定之測定波形（Vout ）中之自FOUP 6之自下往上數第3個溝槽中之形狀圖案P3與上次測定之比較用之基準波形（Vref ）中之自FOUP 6之自下往上數第3個溝槽中之形狀圖案P3'不一致。將測定波形（Vout ）之形狀圖案P3與基準波形（Vref ）之形狀圖案P3'進行比較後，形狀圖案P3之輸出值下降之區間較形狀圖案P3'之輸出值下降之區間長（圖7之f）。控制裝置5能夠判定自下往上數第3個溝槽內所收容之基板W以傾斜之狀態收容於FOUP 6。基板W之表面傾斜之診斷結果顯示於顯示裝置40（參照圖3）之顯示器。
再者，控制裝置5亦可僅利用此次測定之測定波形（Vout ）判定基板W之傾斜。於此情形時，控制裝置5將測定波形（Vout ）中之一區間中之形狀圖案與其他區間中之形狀圖案進行比較。控制裝置5判定該一區間中之形狀圖案是否與其他區間中之形狀圖案一致。此處，於4個形狀圖案（P1、P2、P3、P4）之中，自FOUP 6之自下往上數第3個區間中之形狀圖案P3與FOUP 6之其他區間（例如自下往上數第4個區間）中之形狀圖案P4不一致。控制裝置5能夠判定自下往上數第3個溝槽內收容之基板W以傾斜之狀態收容於FOUP 6。 ＜FOUP之狀態診斷＞
FOUP 6之狀態診斷例如於基板W之搬送動作之前實施。圖8係表示診斷FOUP 6之狀態時之輸出波形之一例的圖表。圖8之下側圖表表示此次測定之測定波形（Vout ）。測定波形（Vout ）係與收容於FOUP 6之4片基板W對應地具有4個形狀圖案（P1、P2、P3、P4）。圖8之上側圖表表示上次測定之比較用之基準波形（Vref ）。比較用之基準波形（Vref ）亦與收容於FOUP 6之4片基板W對應地具有4個形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）。再者，測定波形及基準波形被記憶於控制裝置5之記憶部中，於診斷時被讀出。
首先，控制裝置5將此次測定之測定波形之形狀圖案（P1、P2、P3、P4）與比較用之基準波形之形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）進行比較。控制裝置5判定此次測定之測定波形（Vout ）中之所有區間中的形狀圖案是否與上次測定之比較用之基準波形（Vref ）中之所有區間中的形狀圖案一致。此處，此次測定之測定波形（Vout ）中之所有區間中的形狀圖案（P1、P2、P3、P4）與上次測定之比較用之基準波形（Vref ）中之所有區間中的形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）不一致。將測定波形（Vout ）之所有區間中之形狀圖案（P1、P2、P3、P4）與比較用之基準波形（Vref ）之所有區間中之形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）進行比較後，測定波形（Vout ）之形狀圖案（P1、P2、P3、P4）之輸出值上升之所有區間較比較用之基準波形（Vref ）之形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）之輸出值上升之所有區間長（圖8之g）。控制裝置5能夠判定FOUP 6傾斜。FOUP 6傾斜之診斷結果顯示於顯示裝置40（參照圖3）之顯示器。
再者，於本實施形態中，將上次測定之測定波形用作比較用之基準波形（Vref ），但亦可將於基板W等不傾斜之理想狀態下所測定之波形作為基準波形。又，亦可由使用者選擇任意之波形作為基準波形，並不限於理想狀態下所測定之波形。又，亦可將利用一裝置測量之波形於其他裝置中用作基準波形。 （第2實施形態）
對本發明之第2實施形態之基板搬送裝置1進行說明。基板搬送裝置1之構成與第1實施形態相同，但與第1實施形態之不同之處在於：於本實施形態中，使用複數個FOUP 6中所測定之測定波形之形狀圖案對一FOUP 6之狀態進行診斷。圖9係表示本發明之第2實施形態之基板搬送裝置1的俯視圖。如圖9所示，於本實施形態中，在基板搬送裝置1之前方配置有3台FOUP 6。此處，各基座7沿圖9之Y方向配置。
於本實施形態中，控制裝置5使用3個FOUP 6中所測定之測定波形之形狀圖案對一FOUP 6之狀態進行診斷。圖10係表示診斷一FOUP 6之狀態時之輸出波形之一例的圖表。圖10之下側圖表表示此次於中間之FOUP 6中測定之測定波形（Vout ）。測定波形（Vout ）係與收容於FOUP 6之4片基板W對應地具有4個形狀圖案（P1、P2、P3、P4）。圖10之上側圖表表示此次於兩側之FOUP 6中測定之比較用之基準波形（Vref ）。比較用之基準波形（Vref ）亦與收容於FOUP 6之4片基板W對應地具有4個形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）。再者，此次設為於兩側之FOUP 6中測定之波形相同，此處，僅將一測定波形作為基準波形（Vref ）示出。再者，測定波形及基準波形被記憶於控制裝置5之記憶部中，於診斷時被讀出。
控制裝置5將一FOUP 6中測定之測定波形之形狀圖案與其他FOUP 6中測定之比較用之基準波形之形狀圖案進行比較。控制裝置5判定中間之FOUP 6中測定之測定波形（Vout ）中之所有區間中的形狀圖案（P1、P2、P3、P4）是否與其他FOUP中測定之比較用之基準波形（Vref ）中之所有區間中的形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）一致。此處，此次於中間之FOUP 6中測定之測定波形（Vout ）中之所有區間中的形狀圖案（P1、P2、P3、P4）與其他FOUP中測定之比較用之基準波形（Vref ）中之所有區間中的形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）不一致。將測定波形（Vout ）之所有區間中之形狀圖案（P1、P2、P3、P4）與比較用之基準波形（Vref ）之所有區間中之形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）進行比較後，測定波形（Vout ）之形狀圖案（P1、P2、P3、P4）之輸出值下降之所有區間較比較用之基準波形（Vref ）之形狀圖案（P1'、P2'、P3'、P4'）之輸出值下降之所有區間長（圖10之h）。控制裝置5可判定中間之FOUP 6傾斜。FOUP 6傾斜之診斷結果顯示於顯示裝置40（參照圖3）之顯示器。於本實施形態中，控制裝置5可使用複數個FOUP 6中測定之測定波形之形狀圖案對一FOUP 6之狀態進行診斷。
再者，於本實施形態中，將裝置內之一FOUP 6中之測定波形與其他FOUP 6中測定之基準波形進行了比較，但亦可與理想狀態下測定之基準波形進行比較。 （其他實施形態）
再者，於第1實施形態中，作為比較方法，對判定基準波形與測定波形（波峰之數量）是否一致之情形進行了說明，但例如將基準波形預先設為一形狀圖案（例如僅圖7之P1'），將其與測定波形之所有形狀圖案（例如圖7之P1～P4）反覆進行比較亦可。
此外，亦可將以作為基板W存在之Z位置而預先記憶於記憶部之值為基準而準備之基準波形與測定波形進行比較。
再者，關於測定波形之形狀圖案與比較用之基準波形之形狀圖案的比較方法，可使用各種方法。
（a）例如，可藉由兩波形之偏移程度進行判定。作為兩波形之偏移程度之計算方法，可列舉基於1個或複數個Z位置上之偏移進行計算之方法、及基於Z位置上之1個或複數個區間之兩波形之積分值之偏移進行計算之方法。
（b）亦可比較兩波形之峰值。例如，可將1次之波形（例如圖7之P1'與P1）之Vref 之最大值或最小值彼此進行比較。又，亦可分別比較Vref 之隔著波谷（圖10之h部分）之左右峰值。
（c）亦可使用與兩波形之閾值一致時之橫軸之值（圖11之波形之ABDE）進行比較。亦可比較圖11之A與B之間隔。亦可比較圖11之D與E之間隔。亦可比較圖11之Vref 之波谷（相當於下圖之C）與A、B、D或E之間隔。
再者，於上述各實施形態中，控制裝置5對基板W之傾斜及FOUP 6之傾斜進行了診斷，但亦可對末端效應器10之狀態進行診斷。末端效應器10之狀態診斷係於例如操作員錯誤地操作機械人導致與周邊環境碰撞等而於半導體處理設備中之處理暫時被中斷之後，於再次開始機械人（基板搬送裝置1）之動作之前實施。該末端效應器10之狀態診斷係於FOUP 6之傾斜已被修正之狀態下實施。控制裝置5於FOUP 6之傾斜已被修正之狀態下，將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之基準波形之形狀圖案進行比較。於此次測定之測定波形中之所有區間中的形狀圖案與上次測定之比較用之基準波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，可判定末端效應器10傾斜。
此外，控制裝置5亦可診斷光學零件之壽命。控制裝置5將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之基準波形之形狀圖案進行比較，於此次測定之測定波形中之所有區間中的輸出值小於上次測定之比較用之基準波形中之所有區間中的輸出值之情形時，可判定發光部13之發光元件16（參照圖3）之光強度及受光元件18（參照圖3）之受光感度中之至少一者下降。
再者，於本實施形態中，受光元件18輸出根據受光量連續變化之電壓值，但亦可輸出根據受光量連續變化之電流值。 （第3實施形態）
對本發明之第3實施形態之基板搬送裝置進行說明。由於本實施形態之基板搬送裝置之基本構成與上述實施形態（圖1～圖3）相同，故省略說明。圖12之上段表示本實施形態之基板搬送裝置中之末端效應器10之俯視圖。目標為圓盤狀基板W。此處，為了簡單起見，僅表示末端效應器10及基板W。基板W例如收容於FOUP 6（參照圖4A）之溝槽中。末端效應器10與基板W被調整至相同水平面（圖12之Z軸方向之基準位置）。本實施形態與上述實施形態之不同之處在於：控制裝置5控制臂2之動作，使於末端效應器10之前端行進之光B相對於俯視時為圓形之基板W於水平方向（圖之X軸之正方向）上掃描該基板W；及根據臂2之動作過程中之光B與基板W之相對位置關係，並基於受光部14中連續變化之輸出值之測定波形，測量水平方向上之基板W之位置。
圖12之圖表表示末端效應器10之動作時之輸出波形。橫軸表示X軸之正方向，縱軸表示於末端效應器10之受光部14中根據受光量（光強度）輸出之測定波形。圖12之下方圖表表示於臂2之動作過程中根據光B與基板W之相對位置關係，於受光部14中連續變化之輸出電壓Vout 之測定波形（類比訊號）。相對於下方圖表所示之類比訊號（輸出電壓Vout ），圖12之上方圖表表示藉由設定閾值而轉換為二值訊號V'out 之測定波形（數位訊號）。
於現有之映射感測器中，二值訊號V'out （圖12之上方之圖表）之值根據末端效應器10之光B是否被基板W遮擋而發生變化。藉此，檢測是否存在基板W。此處，作為比較例，對使用現有之映射感測器之數位訊號（V'out ）測量水平方向上之基板W之位置的方法進行說明。具體而言，若使末端效應器10之光B相對於基板W於水平方向（圖12之X軸之正方向）上移動，則末端效應器10之光B被基板W之側面（圖12之與Z軸平行之面）遮擋。當末端效應器10之光B到達基板W之邊緣（圖12之左側邊緣）後，受光部14中之受光量（光強度）即刻開始減少。其結果為，於受光量（光強度）少於所設定之閾值時，數位訊號（V'out ）自高位準轉變為低位準。藉由算出數位訊號（V'out ）自高位準變為低位準之位置（X軸之正方向之值），能夠測量基板W之邊緣（圖12之左側邊緣）之位置。然而，如圖12之點線所示，藉由比較例測量之基板W之邊緣位置自實際之基板W之邊緣位置發生了偏移。
然後，若末端效應器10之光B進一步於水平方向（圖12之X軸之正方向）移動，則受光部14中之受光量（光強度）進一步減少。進而，末端效應器10之光B於水平方向移動，於末端效應器10之光B通過基板W之中心位置C之附近後，受光部14中之受光量（光強度）逐漸增加。在此期間，數位訊號（V'o ut ）保持低位準。然後，若受光部14中之受光量（光強度）超過所設定之閾值，則數位訊號（V'o ut ）自低位準轉變為高位準。藉由算出數位訊號（V'out ）自低位準轉變為高位準之位置（X軸之正方向之值），能夠測量基板W之邊緣（圖12之右側邊緣）之位置。然而，如圖12之點線所示，藉由比較例測量之基板W之邊緣位置自實際之基板W之邊緣位置發生了偏移。
又，藉由算出數位訊號（V'out ）自高位準轉變為低位準之位置（X軸之正方向之值）與自低位準轉變為高位準之位置（X軸之正方向之值）之間之距離，能夠測量基板W之中心位置。然而，如圖12之點線所示，藉由比較例測量之基板W之中心位置自實際之基板W之中心位置C發生了偏移。
如此，於比較例中，於藉由現有之映射感測器之數位訊號（V'out ）測量水平方向上之基板W之位置之情形時，由於光感測器之閾值之設定或滯後現象，數位訊號（V'out ）之高位準及低位準自實際之基板W之位置發生偏移，無法高精度地測量水平方向上之基板W之位置。
相對於此，於本實施形態中，藉由受光部14中連續變化之類比訊號Vout 測量水平方向上之基板W之位置。具體而言，若使末端效應器10之光B相對於基板W於水平方向（圖12之X軸之正方向）移動，則末端效應器10之光B被基板W之側面（圖12之與Z軸平行之面）遮擋。當末端效應器10之光B到達基板W之邊緣（圖12之左側）後，受光部14中之受光量（光強度）即刻開始減少。其結果為，類比訊號（Vo ut ）開始自最大值下降。藉由算出類比訊號（Vout ）開始自最大值下降之位置（X軸之正方向之值），能夠測量基板W之邊緣（圖12之左側邊緣）之位置。如圖12之虛線所示，與比較例相比，所測量之基板W之邊緣位置成為更接近實際之基板W之邊緣位置之值。
然後，若末端效應器10之光B進一步於水平方向（圖12之X軸之正方向）移動，則受光部14中之受光量（光強度）逐漸減少。其結果為，類比訊號（Vout ）自最大值逐漸下降。進而，末端效應器10之光B於水平方向移動，於末端效應器10之光B通過基板W之中心位置C之附近時，類比訊號（Vout ）變為最小值。藉由算出類比訊號（Vout ）達到最小值之位置（X軸之正方向之值），能夠測量基板W之中心位置。與比較例相比，所測量之基板W之中心位置成為更接近實際之基板W之中心位置C之值（圖12之虛線所示之線）。
然後，若末端效應器10之光B進一步於水平方向（圖12之X軸之正方向）移動，則受光部14中之受光量（光強度）逐漸增加。其結果為，類比訊號（Vout ）逐漸上升。當末端效應器10之光B通過基板W之邊緣（圖12之右側邊緣）時，末端效應器10之光B不再被基板W遮擋，因此，類比訊號（Vout ）再次達到最大值。藉由算出類比訊號（Vout ）達到最大值之位置（X軸之正方向之值），能夠測量基板W之邊緣（圖12之右側邊緣）之位置。如圖12之虛線所示，與比較例相比，所測量之基板W之邊緣位置成為更接近實際之基板W之邊緣位置之值。
根據本實施形態，基於受光部14中根據受光量連續變化之類比訊號Vout 之測定波形，能夠較習知之方法（比較例）更高精度地測量水平方向上之基板W之位置。
再者，於本實施形態中，使用收容於FOUP之圓盤狀基板W作為目標，對水平方向上之基板W之位置進行測量，但並不限定於此。例如，目標亦可為棒狀物（object）。
根據上述說明，對本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明之多種改良或其他實施形態係顯而易見的。因此，上述說明應僅解釋為例示，係以教導本發明所屬技術領域中具有通常知識者為目的而提供實施本發明之最佳態樣。於不脫離本發明之精神之情況下，可實質性地變更其結構及/或功能之細節。 [產業上之可利用性]
本發明對於半導體製造裝置或液晶面板製造裝置中所使用之基板搬送裝置係有用的。
1:基板搬送裝置 2:機械臂 2a:第1臂 2b:第2臂 3:升降軸 4:基座 5:控制裝置 6:FOUP 7:基座 10:末端效應器 10a:基端部 10b:第1前端部 10c:第2前端部 11:基板保持部 11a:按壓面 11b,11c:邊緣夾具13:發光部 14:受光部 15a,15b:光纖 16:發光元件 17:驅動電路 18:受光元件 19:輸出電路 20:安裝板 30:驅動裝置 40:顯示裝置 B:光 C:中心位置 L1,L2,L3:鉛直軸線 P1,P1’,P2,P2’,P3,P3’,P4,P4’:形狀圖案 Vout:輸出電壓 V’out:二值訊號（高位準訊號、低位準訊號） Vref:基準波形 Vth:閾值 W:晶圓（基板） a,b,c,d,e,f,g:區間
[圖1]係表示本發明之第1實施形態之基板搬送裝置的側視圖； [圖2]係表示圖1之末端效應器之構成的俯視圖； [圖3]係表示圖1之基板搬送裝置之構成概況的方塊圖； [圖4]係用以說明末端效應器之動作的示意圖； [圖5]係用以說明末端效應器動作時之受光量之變化的示意圖； [圖6]係表示末端效應器動作時之輸出波形之一例的圖表； [圖7]係表示末端效應器動作時之輸出波形之一例的圖表； [圖8]係表示末端效應器動作時之輸出波形之一例的圖表； [圖9]係表示本發明之第2實施形態之基板搬送裝置的俯視圖； [圖10]係表示末端效應器動作時之輸出波形之一例的圖表； [圖11]係用以說明測定波形之比較方法的圖； [圖12]係表示本發明之第3實施形態之基板搬送裝置中之末端效應器動作時之輸出波形之一例的圖表。
1:基板搬送裝置
2:機械臂
2a:第1臂
2b:第2臂
3:升降軸
4:基座
5:控制裝置
6:FOUP
7:基座
10:末端效應器
L1,L2,L3:鉛直軸線
W:晶圓(基板)

Claims (15)

  1. 一種基板搬送裝置，其具備： 基座； 機械臂，其安裝於上述基座； 末端效應器，其設置於上述機械臂之前端，具有分支成兩叉之第1前端部及第2前端部； 發光部，其以自上述第1前端部向上述第2前端部發光之方式構成； 受光部，其以根據在上述第1前端部及第2前端部之間之空間行進並入射至上述第2前端部之光的受光量，將檢測光轉換為連續變化之輸出值之方式構成；及 控制裝置，其控制上述機械臂之動作； 上述控制裝置以於上述末端效應器之前端行進之光掃描收容於FOUP之複數片基板之邊緣之方式控制上述機械臂之動作，並且 根據該機械臂之動作過程中上述光與上述基板之相對位置關係，將於上述受光部中連續變化之輸出值之測定波形之形狀圖案與比較用之基準波形之形狀圖案進行比較，基於比較結果對上述基板之狀態、上述FOUP之狀態及上述末端效應器之狀態中之至少一種狀態進行診斷。
  2. 如請求項1之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將上述測定波形中之一區間中之形狀圖案與其他區間中之形狀圖案進行比較，於該一區間中之形狀圖案與其他區間中之形狀圖案不一致之情形時，判定該一區間中之基板之表面傾斜。
  3. 如請求項1之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之測定波形中之一區間中的形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形中之一區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定該一區間中之基板之表面傾斜。
  4. 如請求項1至3中任一項之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於上述測定波形中之所有區間中的形狀圖案與上述比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定上述FOUP傾斜。
  5. 如請求項1至3中任一項之基板搬送裝置，其中上述FOUP於不同位置配置有複數個， 上述控制裝置將一FOUP中測定之測定波形之形狀圖案與其他FOUP中測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於一FOUP中測定之測定波形中之所有區間中的形狀圖案與其他FOUP中測定之比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定一FOUP傾斜。
  6. 如請求項4之基板搬送裝置，其中上述控制裝置於上述FOUP之傾斜已被修正之狀態下，將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的形狀圖案與上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定上述末端效應器傾斜。
  7. 如請求項1至3中任一項之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的輸出值小於上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的輸出值之情形時，判定上述發光部之光強度及上述受光部之受光感度中之至少一者下降。
  8. 如請求項1至3中任一項之基板搬送裝置，其進一步具備顯示診斷結果之顯示裝置。
  9. 如請求項5之基板搬送裝置，其中上述控制裝置於上述FOUP之傾斜已被修正之狀態下，將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的形狀圖案與上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的形狀圖案不一致之情形時，判定上述末端效應器傾斜。
  10. 如請求項4之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的輸出值小於上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的輸出值之情形時，判定上述發光部之光強度及上述受光部之受光感度中之至少一者下降。
  11. 如請求項5之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的輸出值小於上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的輸出值之情形時，判定上述發光部之光強度及上述受光部之受光感度中之至少一者下降。
  12. 如請求項6之基板搬送裝置，其中上述控制裝置將此次測定之測定波形之形狀圖案與上次測定之比較用之測定波形之形狀圖案進行比較， 於此次測定之上述測定波形中之所有區間中的輸出值小於上次測定之上述比較用之測定波形中之所有區間中的輸出值之情形時，判定上述發光部之光強度及上述受光部之受光感度中之至少一者下降。
  13. 一種基板搬送裝置，其具備： 基座； 機械臂，其安裝於上述基座； 末端效應器，其設置於上述機械臂之前端，具有分支成兩叉之第1前端部及第2前端部； 發光部，其以自上述第1前端部向上述第2前端部發光之方式構成； 受光部，其以根據在上述第1前端部及第2前端部之間之空間行進並入射至上述第2前端部之光的受光量，將檢測光轉換為連續變化之輸出值之方式構成；及 控制裝置，其控制上述機械臂之動作； 上述控制裝置以於上述末端效應器之前端行進之光相對於目標沿水平方向掃描該目標之方式控制上述機械臂之動作，並且根據該機械臂之動作過程中上述光與上述目標之相對位置關係，基於上述受光部中連續變化之輸出值之測定波形，測量水平方向上之上述目標之位置。
  14. 如請求項13之基板搬送裝置，其中上述目標之位置係水平方向上之上述目標之中心位置或邊緣位置。
  15. 如請求項13或14之基板搬送裝置，其中上述目標係收容於FOUP之圓盤狀基板。
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