TW531479B - Teaching method and teaching plate for wafer carrying robot - Google Patents

Description

531479 A7 _B7___ 五、發明説明（） 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係關於晶片（晶圓）搬運用機器人，尤其是關 於將收容於晶圓卡式盒內之晶圓從晶圓卡式盒內搬出之晶 圓搬運用機器人之教導方法及所使用之教導用板者。 〔己往之技術〕 在半導體製這之過程中，必需要經常將晶圓放置於高 淸淨度之環境，因此，將晶圓容納於叫做正面開啓統一容 器(Front Opening Unified Pod, FOUP )及標準機械式界 面容器(Standard Mechanical Interface Pod, SMIF)的密 封晶圓卡式盒內而在各處理裝置間搬運之。又，從晶圓卡 式盒移交給處理裝置時，則在其淸潔度比外部較高之，叫 做前端的區域中爲之。 第1 0圖係顯示前端之構成之槪念圖。圖中，1係配 置在前端2 0內晶圓搬運用機器人。前端2 0係附屬於處 理裝置2 1之一種氣闡，用以連接外部與處理裝置2 1之 間之區域。將晶圓2 2容納於晶圓卡式盒4內而搬運至前 端2 0之外面。在晶圓卡式盒4與前端2 0之間設有未圖 示之閘門，打開該閘門之後，用晶圓搬運用機器人1取出 晶圓卡式盒4內部之晶圓2 2而搬進處理裝置2 1內。 教導重演型之機器人之教導作業中，通常是操作員在 機器人附近目視其動作而教導。然而，在前端裝置中，因 裝置之寬度狹窄使操作員進出困難，再者，爲了要維持前 端內之淸淨度起見，必需儘量避免人員進出，因此，操作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' " -4- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .ί Λ衣 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531479 A7 —B7 五、發明説明（> 員無法接近機器人，難以用以往的方式教導機器人之作業 〇 爲解決此一問題，在日本專利申請案特開平第8-7 1 9 7 3號公報中有提議，在機器人之機器手部安裝距 離感測器及照相機，在作業台側設標誌，觀察距離感測器 之距離情報及照相機所拍圖像內之標誌而對機器人教導位 置的方法。 〔發明所欲解決之問題〕 然而，在日本專利申請案特開平第8 - 7 1 9 7 3號 公報中所提議之方法中，需要設兩種機器，則在垂直方向 需要設距離感測器，而水平方向需要設照相機，因此有成 本尚的問題。 又，該等機器係安裝在機器人之前端而與機器人一起 移動，因此會發生因佈置訊號線所引起之問題。 又，教導時以外不需要該等機器的關係，有裝卸之必 要，但也有因裝卸之際所發生之磨耗粉等而降低前端內之 淸淨度的問題。 於是’本發明之目的，在於提供一種使用單純且廉價 之裝置之晶圓搬運用機器人之教導方法，其爲可以維持前 端內之淸淨度而且可以使教導方化省力化者。 〔解決問題之手段〕 爲解決上述問題，在搬運出載置於預定場所之晶圓， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-5- 531479 A7 ___B7____ 五、發明説明（$ 或將晶圓搬進預定場所之晶圓搬運用機器人之教導方法中 ’於晶圓搬運用機器人之機器手設定位用標誌，具備有用 以攝影前述定位用標誌之照相機之教導用板配置在前述場 所之預定位置，用前述照相機攝影前述定位用標誌，由操 作員操作來修整前述機器手之位置，使前述定位用標誌能 位於前述照相機所攝取之圖像內之預定位置，藉以在水平 面內決定前述機器手之位置者。 又，操作員操作調整前述機器手之高度方向之位置， 對準以前述照相機攝影之前述定位用標誌之圖像之焦點， 以對準焦點之高度爲基準而實行前述機器手垂直方向之定 位者。 又，將用前述照相機攝影之前述定位用標誌在圖像內 之前述定位用標誌之位置，與將前述機器手定位於正確位 置時所得到之前述圖像內之前述定位標誌之位置間之差異 予以計測，以前述差異自動地修整前述機器手之位置，藉 以在水平面內決定前述機器手之位置者。 又，將前述機器手向垂直方向移動而求得用前述照相 機攝影之前述定位用標誌之圖像之像素濃淡之微分値，在 前述微分値超過預定閾値之像素之數量變成最大的位置停 止前述機器手，以該時之高度爲基準決定前述機器手垂直 方向之位置者。 又，求得用前述照相機攝影之前述定位用標誌之圖像 之大小，與預定之大小比較前述圖像之大小，上下移動前 述之機器手，使前述圖像之大小能夠相等於前述預定之大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1·裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531479 A7 B7 五、發明説明（> 小，以實行前述機器手之垂直方向之定位者。 又，用具備有以無線電送信前述照相機之圖像訊號之 發信機之前述教導用板來教導晶圓搬運用機器人者。 又，教導用板具備有照相機，該照相機能夠攝影與實 際之晶圓同樣地定位之形狀及尺寸，以及晶圓搬運用機器 人之機器手之定位用標誌者。 又，前述教導用板具備有可用無線電發送前述照相機 之圖像訊號之發信機者。 〔實施發明之形態〕 玆根據圖式，將本發明之實施例說明如下。 第1圖係顯示本發明之實施例之晶圓搬運裝置之構成 圖。圖中，1爲晶圓搬運用機器人，其前端有安裝載置晶 圓而保持之機器手2，該機器手2設有定位用標誌3。4 爲容納晶圓之晶圓卡式盒。5係代替實際之晶圓而插入於 晶圓卡式盒內之教導用板。6係照相機，設置成能夠攝影 教導用板5之下方者。 晶圓搬運用機器人1係以控制裝置7控制，操作員係 使用連接於控制裝置7的操作箱8，可以教導如何將機器 手2在垂直軸周圍旋轉的動作，對晶圓卡式盒4進退的動 作，以及上下方向昇降的動作。又，向T V監視器9輸出 照相機6攝影之圖像，操作員係邊確認T V監視器9之圖 像邊操作晶圓搬運用機器人1而實行教導作業。 第2圖係顯示本發明之實施例之機器手之平面圖。機 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 531479 A7 B7___

五、發明説明（I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 器手2係載置晶圓而保持之平板，其上面設有定位用標誌 3。在本實施例中係十字形標誌，但只要是可以特定機器 手之位置及方向之形狀者任何標誌均可使用。又，視使用 狀況，不僅是上面，設在機器手2之兩面亦可。 第3圖係顯示本發明之實施例之教導用板之平面圖。 教導用板5係具有與實際之晶圓相同直徑之半圓部以便教 導晶圓搬運用機器人1之際，代替實際之晶圓而插入晶圓 卡式盒4內時，能夠與實際之晶圓同樣地定位者。再者， 虛線係表示實際之晶圓形狀。6係安裝在教導用板5之照 相機。照相機6配置成當將機器手2正確地對教導用板5 定位時，將定位用標誌3映現在T V監視器9之中央。 第4圖係顯示本發明之實施例之流程圖。 在實行該流程之前，把教導用板5正確地定位於晶圓 卡式盒5內。晶圓卡式盒4係以等間距設有2 5段之開縫 以便搬運2 5枚晶圓，因此，預先決定要插入那一段。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在步驟1 0 1中，首先將機器人1向水平方向移動， 把機器手2插入晶圓卡式盒4內之教導用板5之下面。該 水乎位置係使用預先以離線模擬裝置等所計算的位置。 在步驟1 0 2中，使用操作箱8而上下移動機器人1 ，使機器手2接近教導用板5。該時，操作員係以τ V監 視器9監視用攝影機6攝影之圖像，當焦點對在定位用標 誌3之時間點時停止機器人1之上下動作。 如第5圖所示，使用焦距距之透鏡1 1而在攝影元件 (未圖示）上結像拍照的對象1 2之圖像1 3時，從透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） "~" -8- 531479 A7 ____ B7 五、發明説明（$ 1 1至拍照的對象1 2爲止之距離a與自透鏡1 1至圖像 1 3爲止之距離b之間，有下述之關係。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1/ f = l/ a + Ι/b (式 1 ) 換言之，式1成立之狀態就是焦點對準的狀態。在本 實施例中，照相機6之透鏡1 1之焦距f爲固定，又自透 鏡1 1至攝影元件爲止之距離b也固定的關係，焦點對準 時之目透鏡1 1至拍照的對象1 2爲止之距離a爲一下子 就可決定。因此，在步驟1 2之操作中，可將機器手2對 教導用5之垂直方向之位置經常固定爲一定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，在步驟1 0 3中，調整水平方向之位置。圖6 係當步驟1 0 2終了之時間點用照相機6所攝影之定位用 標誌之定位用標誌3之圖像之例，係表示定位用標誌3之 位置偏離預先設定之位置之狀態。於是，操作員則用操作 箱8，目視TV監視器9之畫面之同時，藉機器人1之垂 直軸周圍之旋轉動作，對晶圓卡式4之進退動作等來調整 ，使定位標誌3之位置能夠位於畫面中央如第7圖所示。 藉上述之操作，可同時決定機器手2對定位於晶圓卡 式盒4中之某一段內之教導用板5之機器手2之位置與方 向。於是，在步驟1 0 4中，以該位置爲準，用計算求得 當把晶圓放置於晶圓卡式盒4之其他各段（未配置教導用 板5之段）內時之機器人1之各教導點。換言之，就某一 段教導之位置資料向高度方向移動而作成其他各段之位置 本紙張尺用中.國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -9 - 531479 A7 B7 五、發明説明（> 資料者。 以上述方法，可決定取出放進晶圓時之機器人1之教 導點。 第8圖係顯示本發明其他實施例之構成圖。基本上， 如同第1圖所示之構成，但其相異之點在於用圖像處理裝 置1 0來解析用照相機6所攝影的圖像，向控制裝置7輸 出其結果。 第9圖係顯示該其他實施例之流程圖。 在步驟2 0 1中，首先把機器人1向水平方向移動， 向晶圓卡式盒4插入機器手2。該水平位置係使用預先用 離線摸擬裝置等所計算的位置。 在步驟2 0 2中，用圖像處理裝置1 0計測圖像之模 糊狀態，根據該情報，向機器人控制裝置7輸出上下方向 之動作指令。圖像之摸糊程度係藉計算畫面全體之微分値 ，以該値之大小則可知道。 在此所謂徵分値係指圖像之明亮度（濃淡値）之空間 性變化之比例而言，更具體而言，係指相鄰接之像素之濃 淡値之相差分量者。 對圖像實行微分處理時，可抽出其輪廓部分。在焦點 對準之圖像中，因其輪廓部分淸晰的關係，其微分値變大 。因此’當其微分値大於預先決定之閾値之像素之數量變 成最大時’可以說是焦點有對準。於是，在該時間點停止 機器人1之上下動作。 步驟2 0 3中，用圖像處理裝置1 〇求得標誌3之位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨，裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 531479 A7 B7____ 五、發明説明（》 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 置與預先決定之位置之偏差，根據該情報’向機器人控制 裝置7輸出有關機器人1之旋轉動作，進退動作之指令。 由藉適當的閾値之圖像之二値化，計算重心等之周知之圖 像處理方法中，選擇從用照相機6所攝影之圖像中抽出標 誌3求得其位置及方向之手段則可。 最後，如第7圖所示，當定位標誌3之位置位於畫面 中央時停止機器人1之動作。 步驟2 0 4係就某一段之開縫教導之位置資料向尚度 方向移動而作成其他各段之位置資料之步驟° 機器手2之高度方向之定位爲，代替前述之利用對準 焦點之方法，使用自動調整機器手2之高度’使以照相機 6所攝影之定位標誌3畫像之大小變成預定之大小的方法 也可以。 具體而言，使用（1 )至（3 )之方法則可。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 )事先計算或經實驗求得機器手2對晶圓正確地 定位時之，用照相機6所攝影之定位標誌3之圖像之大小 (例如，構成定位標誌3之線之寬度方向之像素之數量等 )° (2 )接著，在實際教導時，用圖像處理裝置1 0求 定位標誌3之大小，將其與預先求得之値比較之。 (3 )如果定位標誌3之圖像較大時，則從圖像處理 裝置10向控制裝置輸出下降機器手2 (遠離教導用板5 )之指令。如果定位標誌3之圖像小時，輸出上昇機器手 2之指令。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ -11 - 531479 A7 B7 五、發明説明（& (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖及第8圖中，顯示用線路連繫照相機6及T V 監視器9或圖像處理裝置1 0置之例，但用電波訊號發信 照相機6之圖像訊號之無線發信機安裝於教導用板5，用 無線電連繫照相機6及T V監視器9或圖像處理裝置1 0 也可以。 再者，在上述之實施例中，就搬運晶圓卡式盒4內之 晶圓用之教導方法敘述，然而，本發明之方法之對象並非 限定於從晶圓卡式盒4內搬出晶圓之教導。在處理裝置 2 1內之平台上放置教導用板5以取代晶圓時，則可適用 於從處理裝置21搬出晶圓之教導者。 〔發明之效果〕 如上述說明之本發明之效果如下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲操作員邊看以照相器所攝影之圖像邊可教導機器 人位置的關係，不必進入前端內。又，把照相機安裝在教 導用板的關係，機器人的一方只設標誌則可，而不必在機 器人之前端安裝機器，可排除發生麻煩之原因。再者，不 會發生對機器人裝卸機器之過程，因此可維持前端內之淸 浮度。 又’利用照相機之對準焦點，或定位標誌圖像之大小 的關係，不需要距離感測器，可壓低成本。 再者，利用圖像處理技術之結果，除了前述之效果， 可自動實行機器人之水平方向及垂直方向之位置調整，可 實現大幅度地節省教導作業之勞力者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 531479 A 7 __ B7 五、發明説明（D〇 〔圖式之簡單說明〕 第1圖係顯示本發明之實施例之晶圓搬運裝置之構成 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖。 第2圖係顯示本發明之實施例之機器手之平面圖。 第3圖係顯示本發明之實施例之教導用板之平面圖。 第4圖係顯示本發明之實施例之流程圖。 第5圖係說明被拍照體與透鏡與圖像之關係之說明圖 〇 第6圖係顯示定位前之定位標誌圖像之圖。 第7圖係顯不定位後之定位標誌圖像之圖。 第8圖係顯不本發明之其他實施例之晶圓搬運裝置之 構成圖。 第9圖係顯示本發明之其他實施例之流程圖。 第1 0圖係顯示前端之構成之槪念圖。 〔元件編號之說明〕 1 :晶圓搬運用機器人 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 :機器手 3 :定位用標誌 4 :晶圓卡式盒 5 :教導用板 6 :照相機 7:控制裝置 8 :操作箱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ 297公釐） -13- 531479 A7 B7 五、發明説明（ 12 2 2 裝 器理体 置 視處照 裝 監像鏡拍像端理圓 視圖透被圖前處晶 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 14-

Claims (1)

1. 531479 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 . 一種在搬運出載置於預定場所之晶圓，或將晶圓 搬進預定場所之晶圓搬運用機器人之教導方法，其特徵爲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於晶圓搬運用機器人之機器手設定位用標誌， 具備有用以攝影前述定位用標誌之照相機之教導用板 配置在前述預定之場所， 用前述照相機攝影前述定位用標誌， 由操作員操作來修整前述.機器手之位置，使前述定位 用標誌能位於前述照相機所攝取之圖像內之預定位置， 藉以在水平面內決定前述機器手之位置者。 2 .如申請專利範圍第1項之晶片搬運用機器人之教 導方法，其中，操作員操作調整前述機器手之高度方向之 位置，對準以前述照相機攝影之前述定位用標誌之圖像之 焦點，以對準焦點之高度爲基準而實行前述機器手垂直方 向之定位者。 3 . —種在搬運出載置於預定場所之晶圓，或將晶圓 搬進預定場所之晶圓搬運用機器人之教導方法，其特徵爲 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於晶圓搬運用機器人之機器手設定位用標誌， 具備有用以攝影前述定位用標誌之照相機之教導用板 配置在前述預定之場所， 用前述照相機攝影前述定位用標誌， 將用前述照相機攝影之前述定位用標誌在圖像內之前 述定位用標誌之位置，與將前述機器手定位於正確位置時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 531479 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 所得到之前述圖像內之前述定位標誌之位置間之差異予以 計測， (請先閱讀背面之注意事項再填寫^4頁) 以前述差異自動地修整前述機器手之位置， 藉以在水平面內決定前述機器手之位置者。 4 .如申請專利範圍第3項之晶片搬運用機器人之教 導方法，其中，將前述機器手向垂直方向移動而求得用前 述照相機攝影之前述定位用標誌之圖像之像素濃淡之微分 値，在前述微分値超過預定閾.値之像素之數量變成最大的 位置停止前述機器手，以該時之高度爲基準決定前述機器 手垂直方向之位置者。 5 .如申請專利範圍第3項之晶片搬運用機器人之教 導方法，其中，求得用前述照相機攝影之前述定位用標誌 之圖像之大小，與預定之大小比較前述圖像之大小，上下 移動前述之機器手，使前述圖像之大小能夠相等於前述預 定之大小，以實行前述機器手之垂直方向之定位者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 ·如申請專利範圍第1至5項中任一項之晶片搬運 用機器人之教導方法，其中，一用具備有以無線電送信前 述照相機之圖像訊號之發信機之前述教導用板來教導晶圓 搬運用機器人者。 7 . —種教導用板，其特徵爲，具備有與實際之晶圓 同樣地定位之形狀及尺寸，且具備有可攝影晶圓搬 運用 機器人之機器手之定位用標誌者。 8 ·如申請專利範圍第7項之教導用板，其中，具備 有可用無線電發送前述照相機之圖像訊號之發信機者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-