(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の搬送において位置ずれ等を低減することができる基板搬送装置を提供する。【解決手段】基板搬送装置は、基板２を保持するためのアーム部３ａを有し、前記基板２をある場所から目標場所へ搬送する搬送ロボット３と、前記アーム部３ａが前記基板２を保持した状態において、前記基板２の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定する相対位置測定手段４と、前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボット３の前記アーム部３ａの位置制御を行って、前記目標場所に前記基板２を載置する搬送ロボット制御手段６とを有する。【選択図】図１
2005079442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するためのアーム部を有し、前記基板をある場所から目標場所へ搬送する搬送ロボットと、
前記アーム部が前記基板を保持した状態において、前記基板の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定する相対位置測定手段と、
前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の位置制御を行って、前記目標場所に前記基板を載置する搬送ロボット制御手段とを有することを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
さらに、前記相対位置測定手段は、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、予め決められた基準向きに対する相対向きを測定し、
前記搬送ロボット制御手段は、前記相対向きの情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の向きの制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記基板は、電気光学装置用基板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記電気光学装置用基板は、液晶装置用基板であることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
【請求項５】
基板を保持するためのアーム部を有する搬送ロボットによって、前記基板をある場所から取り出して保持し、
前記アーム部が前記基板を保持した状態において、前記基板の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定し、
前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の位置制御を行って、前記目標場所に前記基板を載置することを特徴とする基板の搬送方法。
【請求項６】
さらに、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、予め決められた基準向きに対する相対向きを測定し、
前記相対向きの情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の向きの制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の基板の搬送方法。
【請求項７】
基板を保持するためのアーム部を有する搬送ロボットによって、前記基板をある場所から取り出して保持する機能と、
前記アーム部が前記基板を保持した状態において、前記基板の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定する機能と、
前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の位置制御を行って、前記目標場所に前記基板を載置する機能とをコンピュータに実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板搬送装置、基板の搬送方法及びプログラムに関し、特に、搬送ロボットを用いた基板搬送装置、基板の搬送方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体装置等の製造工程において、シリコンウエハ等の基板を搬送するために、搬送ロボットが利用されている。そして、搬送ロボットによって基板を搬送する場合に、シリコンウエハ等の基板を製造装置の所定の場所に位置精度良く載置等するために、いわゆるアライナー装置が用いられている。
【０００３】
これは、例えば、基板であるシリコンウエハが複数収納されたカセットから、１枚ずつシリコンウエハを取り出して、搬送ロボットのアーム部においてシリコンウエハを把持して保持したとき、アーム部はシリコンウエハを位置精度良く把持することができず、アーム部に対するシリコンウエハの相対位置関係が常に同じにならない。そこで、一旦、アライナー装置へシリコンウエハを載置することによって、アライナー装置を利用してアーム部がシリコンウエハを把持したときのアーム部とシリコンウエハの相対的位置関係の精度を出していた。そのために、アライナー装置は、搬送ロボットによってアライナー装置へ搬送されたシリコンウエハが、シリコンウエハの基板平面に対して平行な平面内と垂直な方向において移動可能な機構を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
アライナー装置においてシリコンウエハは所定の位置に移動されるので、搬送ロボットは、アーム部に対して所定の位置関係を持って、シリコンウエハを把持することができる。従って、アライナー装置を利用しない場合に比べて、搬送ロボットは、より位置精度良く、シリコンウエハを半導体製造装置等の処理ステージに載置等することができる。
【特許文献１】特開2003-163258号公報（段落番号０００５、第１２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、アライナー装置において搬送ロボットのアーム部に対してシリコンウエハを所定の位置関係に維持したとしても、アライナー装置からシリコンウエハをアーム部が把持するときにシリコンウエハがわずかに傾く等して、把持したシリコンウエハの、アーム部に対する位置がわずかにずれる。さらに、搬送先の処理ステージ等において、アーム部から把持したシリコンウエハを離すときにもシリコンウエハがわずかに傾く等して、載置されたシリコンウエハの、目標場所における載置位置がわずかにずれる。特に、載置場所への位置精度が厳しく要求される場合、位置ずれが累積すると、目標とする載置場所へシリコンウエハを載置できない虞があった。従って、基板の搬送においてシリコン基板の受け渡しの度に生じる位置ずれを少しでも少なくすることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、基板の搬送において位置ずれを低減することができる基板搬送装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の基板搬送装置は、基板を保持するためのアーム部を有し、前記基板をある場所から目標場所へ搬送する搬送ロボットと、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、前記基板の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定する相対位置測定手段と、前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の位置制御を行って、前記目標場所に前記基板を載置する搬送ロボット制御手段とを有する。
【０００８】
本発明の基板の搬送方法は、基板を保持するためのアーム部を有する搬送ロボットによって、前記基板をある場所から取り出して保持し、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、前記基板の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定し、前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の位置制御を行って、前記目標場所に前記基板を載置する。
【０００９】
このような構成によれば、基板の搬送において位置ずれを低減することができる基板の搬送を実現することができる。
【００１０】
また、本発明の基板搬送装置において、さらに、前記相対位置測定手段は、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、予め決められた基準向きに対する相対向きを測定し、前記搬送ロボット制御手段は、前記相対向きの情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の向きの制御を行うことが望ましい。
【００１１】
また、本発明の基板の搬送方法において、さらに、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、予め決められた基準向きに対する相対向きを測定し、前記相対向きの情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の向きの制御を行うことが望ましい。
【００１２】
このような構成によれば、基板の搬送において向きずれを低減することができる基板の搬送を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の基板搬送装置において、前記基板は、電気光学装置用基板であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の基板搬送装置において、前記電気光学装置用基板は、液晶装置用基板であることが望ましい。
【００１５】
このような構成によれば、電気光学装置用基板または液晶装置用基板を搬送するときに、位置ずれを少なく搬送することができる。
【００１６】
また、本発明のプログラムは、基板を保持するためのアーム部を有する搬送ロボットによって、前記基板をある場所から取り出して保持する機能と、前記アーム部が前記基板を保持した状態において、前記基板の予め決められた基準位置に対する相対位置を測定する機能と、前記相対位置の情報に基づいて前記搬送ロボットの前記アーム部の位置制御を行って、前記目標場所に前記基板を載置する機能とをコンピュータに実現させるためのプログラムである。
【００１７】
このような構成によれば、基板の搬送において位置ずれを低減することができる基板の搬送装置あるいは方法を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係わる基板搬送装置を説明するための構成図である。図１において、カセット１は、所定の処理を行うべきシリコンウエハ、石英基板等の基板２を複数枚搭載している。ある場所に置かれたカセット１に搭載されている基板２は、多関節ロボットである搬送ロボット３のアーム部３ａによって把持されて、１枚ずつカセット１から取り出されて、位置測定装置４まで搬送される。位置測定装置４において、基板２は、搬送ロボット３のアーム部３ａから離されて位置測定装置４内において基板２の位置、向きが測定されるのではなく、アーム部３ａによって基板２を機械的把持あるいは真空吸着された状態、すなわち保持状態のままで基板２の位置、向きが測定される。そして、後述するように、その測定された、アーム部３ａに対する基板２の相対的な位置及び向きのそれぞれのずれ量に応じた補正を行って、搬送ロボット３は、目標場所である、チェンバー５内の処理ステージ（図示せず）上における予め決められた位置（以下、目標位置という）に予め決められた向き（以下、目標向きという）で、基板２を載置する。チェンバー５では、目的の処理、例えば、スパッタ処理、エッチング処理等が行われ、その処理が終了すると、搬送ロボット３によって、基板２は、その処理ステージから取り出されて、次の処理ステージへ搬送、あるいは次の処理ステージへ搬送するためのカセットに収納される。
【００２０】
従って、従来であれば、カセット１に搭載されている基板２は、搬送ロボット３によって、１枚ずつカセット１から取り出されて、アライナー装置に載置されるときに、搬送ロボット３のアーム部３ａから基板２は一旦保持状態から、アームによって基板２が把持あるいは吸着されていない状態である解放状態にされ、アライナー装置によって位置修正されてから再度アーム部３ａによって基板２は保持される。これに対して、本実施の形態においては、位置測定装置４において位置測定が行われるときに、搬送ロボット３のアーム部３ａから基板２は解放されずに、保持した状態のままである。
【００２１】
位置測定装置４は、搬送ロボット３のアーム部３ａによって保持されている基板２の、アーム部３ａに対する相対的な位置及び向きを決定するために、基板２の位置及び向きを測定する。例えば、位置測定装置４は、複数のレーザセンサを有し、各レーザセンサによって、基板２の表面に直交する方向から基板２をスキャンすることによって、基板２の位置及び向きを測定する。基板２の位置及び向きの情報については、後述する。なお、位置測定装置４は、ＣＣＤ等の２次元イメージセンサを有し、その２次元イメージセンサによる基板２の２次元画像データに基づいて、基板２の位置及び向きを測定するようにしてもよい。
【００２２】
図２は、位置測定装置４の構成例を示す構成図である。図２において、ＣＣＤ等の固体撮像装置を有するイメージセンサ装置４ａは、搬送ロボット３が基板２を予め決められた位置に搬送してくると、アーム部３ａによって保持されている基板２の２次元画像を取得する。取得した２次元画像は、画像処理装置４ｂへ供給され、画像処理装置４ｂは、基板２が予め決められた位置及び向きに対してどのくらいずれているか、すなわち予め決められらた位置及び向きに対する相対位置及び相対向きを測定し、測定結果データを搬送ロボット制御装置６へ供給する。これらのずれ量については後述する。
【００２３】
搬送ロボット３には、アーム部３ａの移動、基板の保持及び解放等の制御を行う搬送ロボット制御装置６が接続されている。搬送ロボット制御装置６は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）を含むコンピュータであり、記憶装置６ａが接続されており、記憶装置６ａに予め記憶されたプログラムを実行することによって、搬送ロボット３の搬送制御を行う。搬送ロボット３は、搬送ロボット制御装置６からの動作コマンドに従ってアーム部３ａを動作する。
【００２４】
図３は、搬送ロボット制御装置６の搬送制御処理の流れの例を示すフローチャートである。図３の処理は、搬送ロボット制御装置６のＣＰＵによって実行される。まず、搬送ロボット制御装置６は、カセット１から基板２を取り出す（ステップ（以下、Ｓと略す）１）。基板２が取り出されたときに、アーム部３ａによって基板２は保持される。カセット１の位置は、搬送ロボット制御装置６の記憶装置６ａに予め記憶されているので、搬送ロボット制御装置６は、そのカセット１の位置において基板２を保持するための位置にアーム部３ａを移動させ、把持、吸着等の動作をさせる。カセット１に複数枚の基板２が収納されている場合は、収納されている基板２の枚数と、取り出す基板２のそれぞれの位置データも、予め記憶装置６ａに記憶されているので、その各基板２の位置データに基づいて、搬送ロボット制御装置６は、アーム部３ａに基板２の保持を行わせる。
【００２５】
次に、搬送ロボット制御装置６は、アーム部３ａによって保持されている基板２を、位置測定装置４における予め決められた位置（以下、ずれ量測定位置という）へ移動する（Ｓ２）。位置測定装置４におけるそのずれ量測定位置も、搬送ロボット制御装置６の記憶装置６ａに予め記憶されているので、搬送ロボット制御装置６は、そのずれ量測定位置に基板２が位置するようにアーム部３ａを移動させ、そのずれ量測定位置において基板２を保持した状態で固定する。
【００２６】
位置測定装置４は、そのずれ量測定位置において保持されながら静止している基板２の相対的な位置及び向きを測定する（Ｓ３）。この相対的な位置及び向きは、予め決められた基準となる位置及び向きに対する、基板２の位置のずれ量及び向きのずれ量である。本実施の形態では、その予め決められた基準となる位置（以下、基準位置という）及び予め決められた基準となる向き（以下、基準向きという）は、搬送ロボット制御装置６がアーム部３ａをずれ量測定位置に移動させたときに、保持された基板２が、アーム部３ａに対してずれがなく保持されている場合における位置及び向きである。アーム部３ａによって保持されている基板２の位置及び向きが、その基準位置及び基準向きと一致しているときは、搬送ロボット制御装置６は、その位置及び向きを基準として、目標場所であるチェンバー５の内の処理ステージ上の目標位置に、目標向きで、基板２を載置する。
【００２７】
ここで、相対的な位置及び向きの測定方法について説明する。図４は、位置測定装置４における相対的な位置及び向きの測定方法を説明するための図である。位置測定装置４の予め決められた位置にアーム部３ａを移動することによって、アーム部３ａによって保持されている基板２は、位置測定装置４の予め決められた位置測定範囲４ｃ内に位置される。位置測定範囲４ｃは、レーザセンサ、イメージセンサ等によって、基板２の中心位置及び向きを測定できる２次元の領域である。よって、イメージセンサの場合であれば、位置測定範囲４ｃは、例えばイメージセンサの撮像範囲である。アーム部３ａを位置測定装置４の予め決められた位置に移動したとき、アーム部３ａが常に位置測定装置４の位置測定範囲４ｃ内の予め決められた位置において予め決められた向きで静止するように、アーム部３ａの位置及び向きの制御が行われる
カセット１から基板２を取り出すときに、アーム部３ａは、基板２の予め決められた位置において保持するように動作制御がされるが、カセット１内における基板２の位置のずれ、アーム部３ａが基板２を把持したときに基板２の傾く等して生じるずれ、等が生じる。その結果、アーム部３ａによって保持された基板２が位置測定装置４の予め決められた位置に予め決められた向きで移動しても、基板２は位置測定装置４の予め決められた位置において、常に同じ位置及び向きとはならない。
【００２８】
図４において、基板２が位置ずれ及び向きずれがなく位置測定装置４の予め決められた位置に移動してきたときの基板２の位置及び向き、すなわち基準位置及び基準向きの状態が、点線で示されている。その場合の基板２の中心位置をＣ１とする。一方、実際に基板２が基準位置及び基準向きに対して位置又は向きがずれている状態が、実線で示されている。その場合の基板２の中心位置をＣ２とする。
【００２９】
図３の説明に戻ると、位置測定装置４は、基板２の基準位置及び基準向きに対するずれ量を測定し、搬送ロボット制御装置６は、そのずれ量に基づいて目標位置及び目標向きを修正する（Ｓ４）。そして、その修正された目標位置（以下、修正目標位置という）と、修正された目標向き（以下、修正目標向きという）のデータを用いて、搬送ロボット制御装置６は、アーム部３ａを移動させ、目標場所、すなわちチェンバー５内の処理ステージ上の予め決められた目標位置に、目標向きで基板２を載置する（Ｓ５）。すなわち、搬送ロボット制御装置６は、相対位置及び相対向きの情報に基づいて搬送ロボット３のアーム部３ａの位置及び向きの制御を行って、目標場所に基板を載置する。
【００３０】
具体的に、ずれ量について説明する。図４に示すように、基準位置に対する２次元平面内での位置ずれ量を（Δｘ，Δｙ）で、基準向きからの向きずれ量をΔθで表すと、位置測定装置４は、これらの位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）及び向きずれ量Δθを測定する。図４では、位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）は、基準位置における基板２の中心位置Ｃ１に対する、測定された基板２の中心位置Ｃ２の位置の差によって、ずれ量が示される。向きずれ量Δθは、基準位置における基板２の中心位置Ｃ１からオリフラへの垂線に対して、測定された基板２の中心位置Ｃ２からオリフラへの垂線のなす角度によって、ずれ量が示されている。その測定された位置ずれ量と向きずれ量のデータは、搬送ロボット制御装置６へ供給される。搬送ロボット制御装置６は、その位置ずれ量及び向きずれ量の分だけ、目標位置と目標向きを修正し、修正された目標である、修正目標位置及び修正目標向きのデータの示す位置及び向きに基板２を載置するように、アーム部３ａの動作を制御する。
【００３１】
例えば、基板２が位置及び向きのずれがなく位置測定装置４の予め決められた位置に移動してきたときは、搬送ロボット制御装置６は、アーム部３ａを記憶装置６ａに記憶されている目標場所、すなわちチェンバー５内の処理ステージ上の予め決められた目標位置に、予め決められた目標向きで、基板２を移動して載置する。基板２が、図４の実線で示すように基板２がずれて、位置測定装置４の予め決められた位置に移動してきたときは、搬送ロボット制御装置６は、目標場所の目標位置及び目標向きのデータを、測定されたずれ量に基づいて修正する。例えば、目標位置に対して、ｘ方向にプラスΔｘ、ｙ方向にプラスΔｙだけずれていれば、目標位置データをｘ方向においてマイナスΔｘ、ｙ方向においてマイナスΔｙだけ修正すれば、アーム部３ａに保持されている基板２は、目標場所、すなわちチェンバー５内の処理ステージ上の予め決められた位置に基板２を載置することができる。また、例えば、目標向きに対して、プラスΔθだけずれていれば、目標向きデータをマイナスΔθだけ修正すれば、アーム部３ａに保持されている基板２は、目標場所、すなわちチェンバー５内の処理ステージ上において、予め決められた向きで基板２を載置することができる。  
なお、以上説明した図３に示す処理は、搬送ロボット制御装置６の記憶装置６ａに記憶されたプログラムが、コンピュータのＣＰＵによって実行される。
【００３２】
図５は、本実施の形態に係わる基板搬送装置を半導体製造工程に適用した例を示す構成図である。図５において、大気下にある室（以下、大気室という）１１から、真空下の室（以下、真空室という）１２へ半導体ウエハ等の基板を搬送するための搬送ロボット３は、前工程において処理された基板２が収納されているカセット１から、基板２を取出し、位置測定装置４に移動する。位置測定装置４においては、搬送ロボット３のアーム部３ａが基板２を保持した状態のままで、上述した位置及び向きのずれ量、すなわち位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）と向きずれ量Δθが測定される。位置測定装置４によって測定された位置及び向きのずれ量のデータは、搬送ロボット制御装置６に供給される。従って、搬送ロボット制御装置６は、測定されたずれ量に基づいて、搬送ロボット３が、目的場所である真空室１２のロードロック２１の予め決められた目標位置に予め決められた目標向きで基板２を載置するように、搬送ロボット３を制御することができる。真空室１２では、予め決められた処理が、例えばチェンバー２２内で行われ、処理が終了するとロードロック２１に戻される。真空室１２内での基板２の搬送は、搬送ロボット２３によって行われる。なお、搬送ロボット２３の動作制御は、図示しない搬送ロボット制御装置によって行われる。処理が終了した基板２は、再び搬送ロボット３によって、ロードロック２１から取出され、大気室１１のカセット１ａ内の予め決められた位置に載置される。カセット１ａは、次の工程へ搬送するためのカセットである。
【００３３】
以上のように、搬送ロボット３は、位置測定装置４によって測定された、アーム部３ａによって基板２を保持したときの、基準位置及び基準向きに対するずれ量に基づいて、ロボット３による搬送制御を行うので、確実に基板を所望の位置に、かつ所望の向きで、ロードロックに載置することができる。
【００３４】
図６は、本実施の形態に係わる基板搬送装置を半導体製造システムに適用した他の例を示す構成図である。図６において、大気室１１から、真空室１２へ基板２を搬送する工程は、例えば、図５に示した搬送ロボット３によって行われるので、説明は省略する。
【００３５】
真空室１２内においては、搬送ロボット３によって基板２が載置されたロードロック２１から、基板２を取出し、位置測定装置２４に移動する。位置測定装置２４においては、搬送ロボット２３のアーム部２３ａが基板２を保持した状態のままで、上述した位置及び向きのずれ量、すなわち位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）と向きずれ量Δθが測定される。位置測定装置２４によって測定された位置及び向きのずれ量のデータは、搬送ロボット制御装置２６に供給される。従って、搬送ロボット制御装置２６は、測定されたずれ量に基づいて、搬送ロボット２３が、チェンバー２２の予め決められた目標位置に予め決められた目標向きで基板２を載置するように、搬送ロボット２３を制御することができる。処理が終了した基板２は、再び搬送ロボット２３によって、チェンバー２２から取出され、ロードロック２１内の予め決められた位置に載置される。ロードロック２１には複数の基板２が収納されているので、全ての基板２について処理が終了すれば、大気側の室１１の搬送ロボット３によって、ロードロック２１から基板２が取り出される。
【００３６】
以上のように、搬送ロボット２３は、位置測定装置２４によって測定された、アーム２３ａによって基板２を保持したときの、基準位置及び基準向きに対するずれ量に基づいて、ロボット２３による搬送制御が行われるので、真空室１２内においても、確実に基板を所望の位置に、かつ所望の向きで、ロードロックに載置することができる。
【００３７】
なお、位置測定装置の設置場所は、どこでもよく、上述したように従来のアライナー装置の場所に設置してもよいし、あるいは基板が収納されたカセットの位置に設置してもよい。言い換えれば、アーム部に対する、基板の相対位置及び相対装置が測定できる場所であればどこでもよい。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基板の搬送において位置ずれ等を低減することができる基板搬送装置を実現することができる。
【００３９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係わる基板搬送装置を説明するための構成図。
【図２】位置測定装置の構成例を示す構成図。
【図３】搬送ロボット制御装置の搬送制御処理の流れの例を示すフローチャート。
【図４】位置測定装置における相対的な位置及び向きの測定方法を説明するための図。
【図５】基板搬送装置を半導体製造工程に適用した例を示す構成図。
【図６】基板搬送装置を半導体製造システムに適用した他の例を示す構成図。
【符号の説明】
【００４１】
１  カセット、２  基板、３  搬送ロボット、３ａ  アーム部、４  位置測定装置、５  チェンバー、６  搬送ロボット制御装置、６ａ  記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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