TWI778436B - 基板搬送裝置及基板位置偏移測定方法 - Google Patents

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Abstract

基板搬送裝置(1)，具備：機器人(10)，其具備保持基板(W)之手(12)，及使手(12)移動之臂(11)；機器人控制裝置(15)，設定手(12)之移動路徑(T)，以使手(12)於移動路徑(T)上朝向目標位置(Py)移動之方式來控制臂(11)；以及攝影機(6)，配置成能對基板(W)攝影，基板(W)被保持在位於既定之確認位置(Px)之手(12)；機器人控制裝置(15)，以通過確認位置(Px)之方式來設定移動路徑(T)，當手(12)位於確認位置(Px)時，取得攝影機(6)所攝影之影像(G)，算出被拍攝於影像(G)之基板(W)與既定之環境之距離，根據該距離算出基板(W)之自基準位置(S)算起之位置偏移量(L)。

Description

基板搬送裝置及基板位置偏移測定方法
本發明係有關基板搬送裝置及基板位置偏移測定方法。
以往，已知有一種基板之自動位置對準裝置。例如，專利文獻1之基板之自動位置對準裝置，具備2個感測器、2個光源、及搬送基板之搬送夾頭。感測器與光源，設置成隔著基板於上下、且於基板之搬送方向成為對稱之位置，基板之周緣部橫切2個感測器與光源間。此外，搬送夾頭將基板吸引固定後使其移動，根據2個感測器被遮光時之感測器輸出算出基板之中心位置，進而算出基板自基準點座標算起之偏移量。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭63-94653號公報
然而，於日本特開昭63-94653號公報中所揭示之自動位置對準裝 置，於算出位置偏移量時，必須將基板往搬送方向一直線地大幅移動，而有裝置容易大型化之問題。
為了解決上述課題，本發明之一態樣之基板搬送裝置，具備：機器人，具備保持基板之手，及使該手移動之臂；機器人控制裝置，設定該手之移動路徑，以使該手於該移動路徑上朝向目標位置移動之方式來控制該臂；以及攝影機，配置成能對該基板攝影，該基板被保持在位於既定之確認位置之該手；該機器人控制裝置，以通過該確認位置之方式來設定該移動路徑，當該手位於該確認位置時，取得該攝影機所攝影之影像，算出被拍攝於該影像之該基板與既定之環境之距離，根據該距離算出該基板之自基準位置算起之位置偏移量。
依此構成，能使能於確認位置測定基板之位置偏移、且能補償基板之位置偏移之基板搬送裝置小型化。
依本發明，能獲得使基板搬送裝置小型化之效果。
C:中心
D:位置偏移方向
G:影像
L:位置偏移量
La:尺寸
Lb:尺寸
Ls:直線
P:指示點
Pp:基板載置位置
Px:確認位置
Pxa:修正確認位置
Py:目標位置
Pya:修正目標位置
S:基準位置
T:移動路徑
Ta:修正移動路徑
W:基板
We1、We2:端部
1:基板搬送裝置
3:腔室
4:搬送腔室
5:閘
6:攝影機
10:機器人
11:臂
12:手
13:臂驅動部
14:基台
15:機器人控制裝置
20:升降軸
21:下臂
22:上臂
23:葉片
23a:襯墊
24:腕
31:房間
32:載台
41:搬送室
51:開口
52:開口周緣
53:間隙
53a:第1間隙
53b:第2間隙
100:基板處理設備
110:載體
[圖1]係表示實施形態之具備基板搬送裝置之基板處理設備之構成例之立體圖。
[圖2]係表示圖1之基板處理設備之構成例之俯視圖。
[圖3]係表示圖1之基板處理設備之動作例之俯視圖，且係表示手位於確認位置之狀態之圖。
[圖4]係表示圖1之基板處理設備之動作例之圖，且係表示將位於確認位置之 手以攝影機攝影之影像之圖。
[圖5]係表示圖1之基板處理設備之動作例之俯視圖，且係表示將手之移動路徑修正後之狀態之圖。
[圖6]係表示圖1之基板搬送裝置之變形例之圖。
以下，參照圖式以說明實施形態。此外，本發明不限於以下之實施形態。再者，在以下全部之圖中，針對相同或相當之要素標示相同之參考符號，而省略其重複之說明。
圖1係表示實施形態之具備基板搬送裝置1之基板處理設備100之構成例之立體圖。圖2係表示基板處理設備100之構成例之俯視圖。
如圖1及圖2所示，基板處理設備100，係用以對基板W實施熱處理、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各種製程處理之設備。於本實施形態中，基板W為半導體晶圓，以矽晶圓、藍寶石(單晶氧化鋁)晶圓、其他各種晶圓進行例示。此外，基板W亦可為玻璃基板，作為玻璃基板，可例示例如FPD(Flat Panel Display)用玻璃基板、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)用玻璃基板。
此外，基板處理設備100，具備腔室3及搬送腔室4，腔室3經由閘5而連接於搬送腔室4。於搬送腔室4之搬送室41設置有基板搬送裝置1。基板W係於被複數收容於稱為FOUP(Front Opening Unified Pod)之載體110之狀態下搬送至基板處理設備100，連接於搬送腔室4。其次，基板搬送裝置1將被收容於載體110之基板W取出，經由搬送腔室4之搬送室41，移送至腔室3之房間31之基板載置位置Pp。於基板載置位置Pp，例如設置有用以載置基板W之載台32。房間31，例如係用以對基板W施以各種製程處理之處理室，或是進而用以將基板W搬送至 另一腔室3之搬送室。其次，自搬送腔室4搬入腔室3之基板W，通過設於腔室3之房間31與搬送腔室4之搬送室41之間之閘5之開口51。閘5區隔房間31及搬送室41。開口51係朝向房間31及搬送室41開口，並將房間31與搬送室41連接之通路。此開口51之開口周緣52，例如形成為大致橫長四角形，開口51具有較基板W之直徑為大之寬度尺寸。此外，基板載置位置Pp，於俯視時，係定位於自閘5朝向房間31之深度方向延伸之直線上。藉此，可藉由將基板W自閘5(具體而言，後述之確認位置Px)直線地插入而使基板W位於基板載置位置Pp。
其次，移送至基板載置位置Pp之基板W，於腔室3等，施以預定之處理。其次，藉由基板搬送裝置1，自基板載置位置Pp移送至載體110，再度收容於載體110。為了防止此等過程中對基板W之微粒子之附著等，基板處理設備100包含用以高度保持房間31及搬送室41之潔淨度之未圖示之裝置。再者，閘5作為用以高度保持腔室3側之潔淨度之隔離壁而發揮功能。
基板搬送裝置1，係搬送基板W之裝置，包含機器人10、機器人控制裝置15、及攝影機6。
機器人10，例如係選擇順應性關節機械手臂(Selective Compliance Articulated Robot Arm)型水平多關節機器人。機器人10，藉由臂11而移動於三維即彼此正交之3軸方向。機器人10，包含設置於搬送室41之基台14、臂11、手12、及臂驅動部13。
手12係被動手，包含葉片23、及連接於葉片23之基端部之腕24。葉片23整體為平板狀，藉由臂11而保持成使上表面保持水平。此外，葉片23，透過設於上表面之3個襯墊23a而將被載置於其上之基板W利用摩擦力加以保持。此外，手12不限於被動手，亦可係白努利手(Bernoulli hand)等將工件吸引保持之吸附墊，或是把持基板W之邊緣之邊緣夾持手。
臂11係包含複數個關節之多關節構造，基端部與基台14連結，前 端部與腕24連結。臂11具備自基端部朝向前端部之方向透過關節依序連結之複數個連桿(升降軸20、下臂21、上臂22)。
升降軸20，以能對基台14移動於上下方向之方式連接。下臂21，連結成基端部能於升降軸20之上端透過關節繞延伸於上下方向之轉動軸線轉動。上臂22，連結成基端部能於下臂21之前端部透過關節繞延伸於上下方向之轉動軸線轉動。此外，腕24，連結成基端部能於上臂22之前端部透過關節繞延伸於上下方向之轉動軸線轉動。
臂驅動部13，係使下臂21、上臂22及葉片23於關節轉動，以使手12移動於水平方向之機構。此外，臂驅動部13，係藉由使升降軸20升降而使臂11整體移動於上下方向，以使手12移動於上下方向之機構。
機器人控制裝置15，依照既定之動作程式，設定指示點P之移動路徑T。於本實施形態中，移動路徑T，係包含用以進行手12於載體110將搬送對象之基板W抬高之動作之路徑，其後，指示點P通過確認位置Px，而到達目標位置Py之路徑。指示點P，例如設定於藉由葉片23之3個襯墊23a所在之點所規定之圓之中心軸上。確認位置Px，例如設定於開口51之中央。此外，於此確認位置Px，手12採取朝向目標位置Py延伸之姿勢亦可。目標位置Py設定於基板載置位置Pp之中心，於此位置，手12維持在確認位置Px之姿勢。此外，機器人控制裝置15，以使手12之指示點P在移動路徑T上朝向目標位置Py移動之方式來控制臂11。此外，於有關移動路徑T之資訊中，不僅包含規定手12之位置之改變之資訊，亦包含規定手12之姿勢之改變之資訊。確認位置Px及目標位置Py亦同樣地，包含規定手12之姿勢之資訊。此外，機器人控制裝置15，構成為能修正移動路徑T。
機器人控制裝置15，例如具備：具有CPU等運算器之控制部、及具有ROM及RAM等記憶體之記憶部。控制部，能以集中控制之單獨之控制器構成亦可，或以彼此協動分散控制之複數個控制器構成亦可。於記憶部中，儲存生 成移動路徑T之程式，藉由運算器執行該程式來控制手12之位置及姿勢。
攝影機6，例如係能將對象物立體攝影之立體攝影機。攝影機6，用以偵測基板W之位置偏移。此外，攝影機6，配置成能對位於確認位置Px之手12所保持之基板W攝影。於本實施形態中，攝影機6安裝於閘5之搬送室41側之側面之開口51下方之位置，從而能同時對位於確認位置Px之手12所保持之基板W與開口51進行攝影。此外，攝影機6，以於視野中包含開口51之開口周緣52之方式朝向斜上方。藉此，能抑制攝入所攝影之影像G之基板W表面之反射光，因而能精確地進行影像處理。此外，使攝影機6位於基板W之下面側，藉此，能防止對基板W之上表面之微粒子之附著。此外，攝影機6所攝影之影像G被輸入機器人控制裝置15。再者，攝影機6亦可係亦用於偵測基板W之位置偏移之目的以外之目的之泛用之攝影機。此外，由於攝影機6係能將對象物立體攝影之立體攝影機，因此，能取得攝影機6與基板W之距離。
[動作例]
其次，說明基板搬送裝置1之動作例。
如圖2所示，首先，機器人控制裝置15，設定移動路徑T。其次，機器人控制裝置15，以手12於載體110中，將搬送對象之基板W抬高之方式來控制臂11。
圖3係表示手12之指示點P位於確認位置Px之狀態之圖。於圖3中係表示基板W之中心C自葉片23之指示點P偏移之狀態下基板W被載置於葉片23之例。
其次，機器人控制裝置15，以使保持基板W之手12之指示點P朝向經由點即確認位置Px而移動於移動路徑T上之方式來控制臂11。其次，如圖3所示，機器人控制裝置15，當手12之指示點P位於確認位置Px時，則使手12暫時停止。
圖4係表示將位於確認位置Px之手12以攝影機6攝影之影像G之圖。
其次，機器人控制裝置15，在手12之指示點P位於確認位置Px之時點，取得攝影機6所攝影之影像G。其次，如圖4所示，機器人控制裝置15，算出被拍攝於影像G之基板W與包圍基板W及基板搬送裝置1之既定之環境之距離，根據此距離算出基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L。於本實施形態中，上述既定之環境係指開口周緣52，更具體而言，係指開口周緣52之延伸於上下方向之左右之側緣。機器人控制裝置15，算出基板W與位於相鄰位置之開口周緣52之間隙53之尺寸，根據間隙53之尺寸算出基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L。此外，基板W之位置偏移，亦可係起因於手12之位置偏移。手12之位置偏移，例如係由於機器人10之重複精度低而產生。
具體而言，機器人控制裝置15，算出在被拍攝於影像G之位置偏移方向D上之基板W之第1端部We1與開口周緣52之間隙即第1間隙53a之尺寸La、及第2端部We2與開口周緣52之間隙即第2間隙53b之尺寸Lb。此外，位置偏移方向D係指測定位置偏移之方向，例如開口51之寬度方向。此外，第1端部We1及第2端部We2，亦可係延伸於通過基板W之中心C之位置偏移方向D之直線Ls上之部位。此外，第1間隙53a，亦可係直線Ls通過開口周緣52之部位與第1端部We1之間隙。同樣地，第2間隙53b，亦可係直線Ls通過開口周緣52之部位與第2端部We2之間隙。之後，使用以下之式算出位置偏移量L。
L=(La+Lb)/2-La
即，位置偏移量L，係將一對間隙53a、53b之尺寸彼此相等之位置作為基準位置S，自此基準位置S算起往位置偏移方向D之基板W之具符號之位置偏移量。如此，機器人控制裝置15，根據一對端部We1、We2與環境之一對間隙53a、53b之尺寸，算出基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L。
圖5係表示手12之指示點P位於修正確認位置Pxa之狀態之圖。
其次，如圖5所示，機器人控制裝置15，根據位置偏移量L，修正移動路徑T及目標位置Py。具體而言，機器人控制裝置15，算出使自確認位置Px至目標位置Py之移動路徑T於位置偏移方向D移動(偏移)-L之修正移動路徑Ta。
其次，機器人控制裝置15，使暫時停止之手12再度移動，以手12之指示點P位於修正移動路徑Ta之始點即修正確認位置Pxa之方式，使於位置偏移方向D移動(偏移)位置偏移量L。藉此，於位置偏移方向D，以使基板W之中心C與確認位置Px一致之方式來補償基板W之位置。
其次，機器人控制裝置15，使手12移動於修正移動路徑Ta上，使手12位於修正移動路徑Ta之終點即修正目標位置Pya。此外，如上所述，由於在修正目標位置Pya之手12之姿勢，係維持在修正確認位置Pxa之手12之姿勢，因此，能防止基板W之位置偏移再度發生。
如上所述，基板處理設備100之基板搬送裝置1，能於確認位置Px，不使基板W移動，即可測定因於載體110之移送時、由基板搬送裝置1進行之基板W之搬送時等所引起之基板W之位置偏移，及因基板搬送裝置1之重複精度低所引起之基板W之位置偏移量L。藉此，能使能偵測基板W之位置偏移之基板搬送裝置小型化。此外，能將測定基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L之構成簡化，於製造上有利、且製造成本亦便宜。
此外，機器人控制裝置15，根據位置偏移量L來修正目標位置Py亦可。藉此，能對於位置偏移方向D上之自基板載置位置Pp算起之基板W之位置偏移進行補償。
此外，手12容許自基準位置S算起之往位置偏移方向D之位置偏移，機器人控制裝置15，根據被拍攝於影像G中之在位置偏移方向D上之基板W之一對端部與環境之一對間隙53之尺寸，算出基板W之自基準位置S算起之位置 偏移量L亦可。藉此，能適當地測定基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L。
進而，基準位置S，係於確認位置Px中，一對間隙53之尺寸彼此相等之位置亦可。藉此，能適當地測定基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L。
此外，環境係在移動路徑上移動之基板W所通過之基板處理設備100之閘5之開口周緣52亦可。藉此，能適當地測定基板W之自基準位置S算起之位置偏移量L。
<變形例>
於上述實施形態中，雖將攝影機6安裝於閘5，但不限於此。取代此方式而如圖6所示，攝影機6安裝於腕24亦可。
此外，於上述實施形態中，雖於確認位置Px使手12暫時停止來測定基板W之位置偏移，但不限於此。亦可取代此方式，機器人控制裝置15，一邊使手12移動，一邊根據指示點P通過確認位置Px之時點之影像G來測定位置偏移。其次，機器人控制裝置15，根據測定結果，將基板W之位置偏移於基板載置位置Pp附近來進行補償亦可。
進而，於上述實施形態中，雖於水平面內往與位置偏移方向D正交之方向之基板W之位置偏移未進行補償，但亦可對此進行補償。例如，根據立體攝影機即攝影機6所攝影之影像G，將於水平面內往與位置偏移方向D正交之方向之基板W之位置偏移進行補償亦可。
此外，於上述實施形態中，雖根據間隙53之尺寸來測定位置偏移量L，但不限於此。例如，以使位於既定位置之基板W與載台32同時被拍入影像之方式進行攝影，根據此影像中所攝得之基板W與載台32之位置關係來測定位置偏移量L亦可。
依據上述說明，對發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，應 可理解本發明之許多改良及其他實施形態。因此，上述說明，應解釋為僅係例示，係基於將實行本發明之最佳態樣對發明所屬技術領域中具有通常知識者教示之目的而提供。在不脫離本發明之精神之前提下，能實質地變更其構造及/或功能之細節。
W:基板
1:基板搬送裝置
3:腔室
5:閘
6:攝影機
10:機器人
11:臂
12:手
13:臂驅動部
14:基台
15:機器人控制裝置
20:升降軸
21:下臂
22:上臂
23:葉片
24:腕
53:間隙
100:基板處理設備

Claims (8)

  1. 一種基板搬送裝置，具備：機器人，具備保持基板之手，及使該手移動之臂；機器人控制裝置，設定該手之移動路徑，以使該手於該移動路徑上朝向目標位置移動之方式來控制該臂；以及攝影機，配置成能對圍繞該基板搬送裝置及該基板之既定之環境與該基板攝影，該基板被保持在位於既定之確認位置之該手；該機器人控制裝置，以通過該確認位置之方式來設定該移動路徑，當該手位於該確認位置時，取得該攝影機所攝影之影像，算出被拍攝於該影像之該基板與該既定之環境之距離，根據該距離算出該基板之自基準位置算起之位置偏移量。
  2. 如請求項1之基板搬送裝置，其中，該機器人控制裝置，根據該位置偏移量來修正該目標位置。
  3. 如請求項1或2之基板搬送裝置，其中，該手容許自該基準位置算起之往位置偏移方向之位置偏移；該機器人控制裝置，根據被拍攝於該影像之該位置偏移方向上之該基板之一對端部與該環境之間之一對間隙之尺寸，算出該基板自該基準位置算起之位置偏移量。
  4. 如請求項3之基板搬送裝置，其中，該基準位置，係於該確認位置中，一對間隙之尺寸彼此相等之位置。
  5. 如請求項1或2之基板搬送裝置，其中，該環境，係於該移動路徑上移動之該基板所通過之基板處理設備之閘之開口周緣。
  6. 如請求項3之基板搬送裝置，其中，該環境，係於該移動路徑上移動之該基板所通過之基板處理設備之閘之開 口周緣。
  7. 如請求項4之基板搬送裝置，其中，該環境，係於該移動路徑上移動之該基板所通過之基板處理設備之閘之開口周緣。
  8. 一種基板位置偏移測定方法，以通過既定之確認位置之方式來設定移動路徑，當保持基板且移動於該移動路徑上之基板搬送裝置之手位於該確認位置時，取得攝影機所攝影之影像，算出被拍攝於該影像之該基板與圍繞該基板搬送裝置及該基板之既定之環境之距離，根據該距離算出該基板之自基準位置算起之位置偏移量。
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