JP2008147583A - 基板の搬送方法および基板搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解消して、ロードポート装置と基板搬送ロボットとの相互間のデータ通信により安定した基板搬送が可能な基板搬送方法及びロードポート装置と基板搬送ロボットとの相互間のデータ通信により安定した基板搬送が可能な基板搬送システムを提供することである。
【解決手段】本発明の目的は、ロードポート装置のマッピング原点に位置決め基準を設け、基板搬送ロボットのティーチング作業でロードポート装置のマッピング原点をティーチングしてティーチングポイントとし、前記ティーチングポイントを前記ロードポート装置に送信し、前記ティーチングポイントを基準として基板の取り出しの可否を判定することにより、前記ロードポート装置と前記基板搬送ロボットの原点位置のマッチング及び前記ロードポート装置と前記基板搬送ロボットの位置データを共有し、前記ティーチングポイントを補正することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造及び検査工程において基板を水平に保持するキャリアから基板を搬送する搬送方法および基板搬送システムに関する。

基板搬送システムの概略を説明する。

半導体プロセスにおける基板搬送システムは、基板を複数枚収納し装置外部で搬送するためのキャリアと、前記キャリアを搭載するロードポート装置と、キャリアから基板を取り出し、収納する基板搬送ロボットを備えたミニエンバイロメント装置（以下、ミニエンと略称する）と、半導体製造装置又は検査装置等を収容する装置室から構成される。

前記ロードポート装置は人や自走代車からキャリアを授受するためのポートと、ミニエンとの基板受け渡しのインターフェースとなる開閉蓋を備えた開口部と、開閉蓋に連動もしくは独立に動作しキャリア内の基板の収納状態をセンシングするマッピング機構を有する。

例えば、マッピング機構は、左右対となる棒状のマッピングユニットにファイバーセンサの投光器、受光器をそれぞれ装着し、キャリア内にある基板に沿って平行移動し受光量を計測することで基板の収納位置、厚み、基板間の距離（以下、ピッチと略称する）を測定する。

前記作業をマッピングと称し、マッピングによって得られたデータを予めロードポート装置の制御部に記録された基準カセットにおける基板の厚み、収納位置等のパラメータと比較し、正常にキャリアが在荷されているか、基板がキャリアの何段目のスロットに収納されているか、基板が取り出し可能な状態か等を判断する。

前記比較によって判断した結果をマッピングデータとして記録する。

前記基板搬送ロボットは基板を取り出し収納するためのハンドを有し、前記ハンドにより基板を保持し搬送を行う。

基板搬送ロボットは予め、基準キャリアにおいて、基板を取り出すためにキャリア内部へハンドを挿入する位置、基板を保持するためにハンドを上昇させる位置を調整、設定する作業を実施する必要がある。

前記作業をティーチングと称し、ティーチング作業によって得られた基板搬送ロボットの機械的な教示位置（以下、ティーチングポイントと略称する）は基板搬送ロボットの制御部に記録され、搬送時に参照される。前記基板搬送システムにおいては、前記マッピングにより検出した基板位置と基板搬送ロボットのティーチングポイントを基に基板搬送を行う。

上述した基板搬送システムは、特許文献１、特許文献２等に示されている。

前記したように、基板搬送に必要な基準となるデータは、基準となるキャリアにおいてロードポート装置と基板搬送ロボットとで個別にティーチングされるため、それぞれに基準位置を持っている。

また、キャリアには個体差があり基板の位置が一様に検出されないことがあるが、その場合、基板が取り出し可能な状態で格納されていても基準位置とずれるため取り出不可と判断してしまう。

さらに、キャリアによっては形状が経年変化を起こすが、その場合には基板の検出位置が基準位置に合わなくなり、キャリアを交換しなくては改善されない。

したがって、ロードポート装置はキャリアの個体差に関わらず安定して基板の取り出し可否を判断すること、基板搬送ロボットはマッピングの結果に対して流動的にティーチングポイントを補正して基板を搬送することが要請される。

特開２００３−１６８７１５号公報 特開２００４−２９６４８４号公報

本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解消して、ロードポート装置と基板搬送ロボットでデータを共有することにより安定した基板搬送が可能な基板搬送方法および基板搬送システムを提供することである。

本発明は、ロードポート装置のマッピング原点に位置決め基準を設けること、基板搬送ロボットのティーチング作業にロードポート装置のマッピング原点のティーチングポイントを設けること、ティーチングポイントをロードポートに送信すること、ティーチングポイントを基準として基板取り出しの可否を判定することにより、ロードポート装置と基板搬送ロボットの原点位置のマッチング及びロードポート装置と基板搬送ロボットの位置データを共有し、ティーチングポイントを補正する。

本発明によれば、ロードポート装置と基板搬送ロボットで位置データを共有することにより安定した基板搬送が可能な基板搬送方法及び基板搬送システムを提供することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例において、基板搬送システムとは、キャリア、ロードポート装置及び基板搬送ロボットを搭載するミニエンを纏めて称するものである。

具体的に本発明は、基板を水平に保持できるスロットを複数段備えたキャリアによって収納された基板を、取出収納ハンドを有した基板搬送ロボットよって取り出し、収納する基板の搬送方法において、基準キャリアに備えられた各基準スロット内に収納した各基準基板の基準収納位置、基準厚み、基準ピッチ、及び基準ハンド挿入位置、基準上昇量を決定及び記録するティーチング工程と、被搬送キャリア内に備えられた各被搬送スロット内に収納された各被搬送基板の収納位置、厚み及びピッチを検出するマッピング工程と、前記マッピング工程において検出した収納位置、厚み及びピッチと前記ティーチング工程において検出した基準収納位置、基準厚み及び基準ピッチを比較し、前記比較の結果に応じて基準取り出し位置、基準収納位置の補正情報の演算を行うコンペア工程と、補正情報を基板搬送ロボットに送信しティーチングポイントを補正するフィードバック工程を有することを特徴とする基板の搬送方法である。

前記ティーチング工程においては、マッピング機構の駆動軸におけるマッピング開始の基準となる位置（以下、マッピング原点と略称する）を基板搬送ロボットのティーチングポイントとして記録し、前記ティーチングポイントをロードポート装置に送信することで、ロードポート装置はマッピング原点と基板搬送ロボットの昇降軸の原点とのオフセット量を計算することができる。

このとき、ロードポート装置は基板搬送ロボットにおいて容易にティーチングができるようにセンサ等を設け、原点を明確にすることが望ましい。

また、基板を取り出すためのティーチングポイントをロードポート装置に送信することで、基板搬送ロボットのハンド挿入位置、ハンド上昇位置を基板の取り出し判断の基準とすることができる。

搬送段階として、被搬送キャリアにおいて前記マッピングを実施し、収納されている基板の厚み、ピッチから正常に基板が収納されていること及び基板搬送ロボットのハンドが安全に挿入可能なピッチが存在するか判断する。

また、ティーチングポイントにおいて基板の取り出し、収納の可否を判断すること、または、ティーチングポイントを補正して取り出し、収納を可能とするオフセット量である補正データを算出する。

補正データを基板搬送ロボットにフィードバックし、ティーチングポイントを修正することで取り出し収納が可能となり、キャリアの個体差における搬送可否判断の不安定さが解消され、基板の搬送の効率を向上することが可能となる。

図１は本発明に係る基板搬送システムの全体図である。

この基板搬送システムではロードポート装置１、基板搬送ロボット２、基板搬送ロボットを収容するミニエン３、製造装置又は検査装置等を収容する装置室４が形成されている。

ミニエン３は装置室４の基板搬入出口のある面に沿って設置され、装置室４に対面する側にはロードポート装置１を搭載する。そして、図示されていない人や自走代車等からロードポート装置にキャリアが積載される。

キャリアが開閉蓋を備えたものであれば、図示されていないロードポート装置の開閉蓋クランプ機構により開閉蓋を保持し、オープンすることでキャリア内の基板にアクセスすることができる。

また、ティーチングポイント等のデータ通信は、図示されていないロードポート装置、ミニエン、基板搬送ロボットそれぞれの制御コントローラ間で行っている。

例えば、マッピング機構は図２に示すような左右対となる棒状のマッピングユニット８にファイバーセンサの投光器１１、受光器１２をそれぞれ装着し、キャリア内にある基板１０に沿って平行移動し受光量を計測することで基板の収納位置、厚み、基板間の距離（以下、ピッチと称する）を測定する。

前記作業をマッピングと称し、マッピングによって得られたデータを予めロードポート装置の制御部に記録された基準カセットにおける基板の厚み、収納位置等のパラメータと比較し、正常にキャリアが在荷されているか、基板がキャリアの何段目のスロットに収納されているか、基板が取り出し可能な状態か等を判断する。前記比較によって判断した結果をマッピングデータとして記録する。

前記基板搬送ロボットは基板を取り出し収納するためのハンド６を有し、前記ハンドにより基板を保持し搬送を行う。

基板搬送ロボットは予め、基準キャリアにおいて、基板を取り出すためにキャリア内部へハンドを挿入する位置、基板を保持するためにハンドを上昇させる位置を調整、設定する作業を実施する必要がある。

前記作業をティーチングと称し、ティーチング作業によって得られた基板搬送ロボットの機械的な教示位置は基板搬送ロボットの制御部に記録され、搬送時に参照される。前記基板搬送システムにおいては、前記マッピングにより検出した基板位置と基板搬送ロボットのティーチングポイントを基に基板搬送を行う。

本発明の処理手順を図３の基板搬送シーケンスに従い以下説明する。

まず、作業者は調整時にロードポート装置に積載された基準キャリアに対して、基板搬送ロボットが各基準基板を取り出し、収納するための機械的位置を調整し制御コントローラに記録するティーチングを行う（ステップ１００）。

作業者は、図示されていない基板搬送ロボットを調整するためのインターフェースにより実際に基板搬送ロボットを細かく動かし、安全に基板搬送ロボットのハンドをキャリア内部に挿入する基準位置、基準基板を保持するためにハンドを上昇する基準上昇量や図示されていないミニエン内部に設置されたアライメント装置へ基板を搬送するための位置、図１記載の装置室４と基板を受け渡しするための位置等を調整する。

また、前記ティーチングポイントに加え、ロードポート装置におけるマッピング開始の基準点である図１記載のマッピング原点９もティーチングポイントとして調整する。

ティーチング作業の後に、ミニエンは基板搬送ロボットに対してデータ取得命令を送信し（ステップ１０１）、ティーチング１００にて設定されたマッピング原点座標の送信（ステップ１０２）、ハンド挿入位置、ハンド上昇位置等のティーチングポイントの送信（ステップ１０３）を行う。

前記ティーチングポイントの成分は３次元データ及びハンドの角度を設定しているが、ロードポート装置のマッピング機構においてマッピング動作のみであれば（マッピングユニットの出し入れを含まない）上下動の１軸駆動であるので、基板搬送ロボットの昇降軸（Ｚ軸）成分のみが必要となる。

そのため、ミニエンではダウンロードしたティーチングポイントのＺ軸成分のみを抽出するためフォーマット変換を実行する（ステップ１０４）。

ミニエンは、フォーマット変換（ステップ１０４）により抽出したＺ軸ティーチングポイントをロードポート装置に送信する（ステップ１０５）。

ロードポート装置は、受信したＺ軸ティーチングポイントを基に基板位置パラメータを更新し、正常応答をミニエンに送信する（ステップ１０６）。

ミニエンは、ロードポート装置からの正常応答（ステップ１０６）を受信することで、ロードポート装置のマッピング原点及び基板収納位置のデータが更新されたことを確認する。また、マッピング可能と判断し、調整を完了する。

ミニエンは、図示していない上位装置からのマッピング命令を受信しロードポート装置に対してマッピング命令を送信する（ステップ１０７）。ロードポート装置は、ミニエンの命令に従いマッピングを実施する。

マッピングでは、基板の収納状態をスキャンするマッピング工程、取り出し可否を判断しティーチングポイントの補正情報を算出するコンペア工程を実施する。

コンペア工程は、マッピング結果を基板搬送ロボットの座標系に変換し、検出した基板の収納位置、厚み、ピッチが安全範囲内であるか比較する。

また、安全範囲外の場合、ティーチングポイントを補正するオフセット量を計算する。コンペア工程において算出された基板収納状態とオフセット量をマッピングデータとしてミニエンに送信する（ステップ１０９）。

ミニエンは、ロードポート装置においてマッピングが正常終了したことをマッピングデータの受信内容により確認する。

そして、フィードバック工程を実施する。フィードバック工程では、マッピングデータを基にティーチングポイントの補正を実行し（ステップ１１０）、補正されたティーチングポイントを基板搬送ロボットへ送信する（ステップ１１１）。

基板搬送ロボットは、補正データを基にティーチングポイントを更新し（ステップ１１２）、正常応答をミニエンに送信する（ステップ１１３）。ミニエンは、基板搬送ロボットからの正常応答を確認して始めて、基板の搬送が可能と認識する。

ミニエンは、図示していない前記の上位装置からの基板取り出し命令を受信し基板搬送ロボットに対して基板取り出し命令を送信する（ステップ１１４）。

基板搬送ロボットは、補正されたティーチングポイントを基に基板の取り出しを実行する。基板取り出しが正常終了した時点で、ミニエンに対して正常終了を送信する（ステップ１１５）。

前記コンペア工程における補正演算を図４にて示す。

マッピング結果から算出したキャリア１３に収納されたキバンの存在位置１４とティーチングポイントから算出した基板搬送ロボットのハンド挿入位置１５において、予め設定した安全範囲を確保できる場合、ティーチングポイントは変更せずに搬送が可能であると判断する。

しかし、検出した基板の収納位置とハンド挿入位置との距離が、予め設定した安全範囲を確保できない場合、ティーチングポイントの補正演算を行う。

現在のティーチングポイントから安全範囲を確保するためにハンド挿入位置を下方に移動させるオフセット量を計算する。

計算値において、搬送する基板と下方の基板共に安全範囲を確保できる場合に補正可能と判断し、基板搬送ロボットに上記オフセット量を送信してティーチングポイントの補正を行う。

基板搬送ロボットは、基板の取り出し時に上記オフセット量に従いティーチングポイントから下方にハンドを移動する。（ステップ１６）
移動後の位置で、ハンドをキャリア内に挿入し（ステップ１７）、ハンドを上昇させて基板を保持する。（ステップ１８）
上記方法により、基板が基準収納位置から下方に傾いている場合においても基板の取り出しができる。また、キャリアのスロットが基準位置からずれている場合においては上昇位置（ステップ１８）で基板の収納を行う。

また、前記コンペア工程における補正演算及び基板の退避方法を図５にて示す。

前記補正演算において搬送する基板の下段に基板が存在し、上下の基板共に安全範囲を確保できない場合に補正不可能と判断し、下方の基板を一時的に退避して安全範囲を確保する。

基板搬送ロボットは下方の基板を取り出すために、下方基板の取り出し位置にハンドを挿入し（ステップ１９）、基板を保持するためにハンドを上昇し（ステップ２０）、基板をキャリアから退避させる（ステップ２１）。

このとき退避させる基板は、図示しない退避用のステージに置くか、もしくは空きスロットに一次収納する。基板搬送ロボットがハンドを２つ持つ場合には、一方のハンドで下方の基板を退避させ、もう一方のハンドで前記補正方法に従い基板を取り出す。

その後に退避させた基板を元のスロットに収納し直す。以上の方法により、基板のピッチに安全範囲を確保できない場合にも、基板を取り出すことができる。

システムは、ティーチングポイントの補正が必要と判断した場合に、システム内に搭載した図６に示す状態表示器のエラー警告ＬＥＤ２２を点灯することでオペレータにエラー発生を知らせる。

オペレータは、エラー状態を確認するために図７に示すオペレータアクセス画面のエラー内容表示２３を見て、スロット１の基板の取り出しにおいて基板と基板搬送ロボットのハンドが干渉する位置関係にあることを知る。

また、補正することにより基板を取り出すことが可能な場合、操作内容表示２４に補正して搬送するための操作内容表示し、操作ボタン２５にてオペレータの操作を決定する。

オペレータの操作を介してティーチングポイントを補正する取り出し方法を示したが、システムの内部設定により補正する可否を自動で判断しても良い。

以上により、基板の収納位置を検出し、流動的にティーチングポイントを修正することで、より安定した基板搬送システムを実現できる。

また、ミニエン主導によるデータ通信を示したが、ロードポート装置及び基板搬送ロボットが直接通信し、マッピング及びティーチングポイントの補正をしても良い。

ロードポート装置及び基板搬送ロボット間の直接通信で、ミニエン主導の方法と同等の機能を提供することによって、より安定した基板搬送システムを実現できる。

上記実施例の基板搬送方法によれば、ティーチングポイント及びマッピングデータを装置間で通信することにより、再度ティーチングを行うことなく、より安定した基板搬送の情報が形成され、キャリアの個体差を緩和し、また、基板と基板搬送ロボットのハンドの干渉を回避することができる安定した基板搬送システムを実現することができる。

本発明の実施例にかかわるもので、基板搬送システムの構成を示す図である。 本発明の実施例にかかわるもので、マッピングユニットの概略図である。 本発明の実施例にかかわるもので、基板搬送システムの通信処理シーケンス図である。 本発明の実施例にかかわるもので、基本搬送補正動作の概要図である。 本発明の実施例にかかわるもので、応用搬送補正動作の概要図である。 本発明の実施例にかかわるもので、搬送エラー発生時の状態表示器を示す正面図である。 本発明の実施例にかかわるもので、搬送エラー発生時のオペレータがアクセスする画面図である。

符号の説明

１…ロードポート装置、２…基板搬送ロボット、３…ミニエンバイロメント装置、４…装置室、５…キャリア、６…ハンド、７…インターフェース開閉蓋、８…マッピングユニット、９…マッピング原点、１０…基板、１１…ファイバーセンサ（投光器）、１２…ファイバーセンサ（受光器）、１３…キャリア（側面）、１４…基板検出位置、１５…基板取り出し位置、１６…（ステップ１６）ハンド下降動作、１７…（ステップ１７）ハンド挿入動作、１８…（ステップ１８）ハンド上昇動作、１９…（ステップ１９）下方基板の取り出し位置への移動、２０…（ステップ２０）下方基板の保持動作、２１…（ステップ２１）下方基板の取り出し動作、２２…エラー警告ＬＥＤ、２３…エラー内容表示、２４…操作内容表示、２５…操作ボタン。

Claims (6)

1. ロードポート装置のマッピングの基準位置に位置決め基準を設け、基板搬送ロボットのティーチング作業にロードポート装置のマッピングの基準位置をティーチングしてティーチングポイントとし、前記ティーチングポイントを前記ロードポート装置に送信し、前記ティーチングポイントを基準として基板の取り出しの可否を判定することにより、前記ロードポート装置と前記基板搬送ロボットの原点位置のマッチング及び前記ロードポート装置と前記基板搬送ロボットの位置データを共有し、前記ティーチングポイントを補正することを特徴とする基板の搬送方法。
2. 基板を水平に保持できるスロットを複数段備えたキャリアと、
   前記スロットに収納された前記基板の位置等を検出するマッピング機構を備えたロードポート装置と、
   前記スロットに収納された前記基板を取り出し収納して搬送する取出収納ハンドを有した基板搬送ロボットを備えた基板の搬送方法において、
   前記基板の搬送に先立ち、前記基板搬送ロボットが基準キャリアの各基準スロット内に収納された各基準基板の基準厚み、基準基板間の距離、基準基板の収納位置及び取出収納ハンドの基準ハンド挿入位置、基準上昇量を決定及び記録するティーチング工程と、
   前記マッピング機構が前記キャリアに備えられた複数の前記スロットに収納された各々の前記基板の厚み、基板間の距離及び収納位置を検出するマッピング工程と
   前記ティーチング工程において検出した基準厚み、基準基板間の距離及び基準位置と前記マッピング工程において検出した厚み、基板間の距離及び位置を比較し、前記比較の結果に応じて基準取り出し位置、基準収納位置の補正情報の演算を行うコンペア工程と、
   前記補正情報を前記基板搬送ロボットに送信し、前記ティーチング工程で調整した前記基板搬送ロボットの機械的なティーチングポイントを補正するフィードバック工程を有することを特徴とする基板の搬送方法。
3. 請求項２に記載された基板の搬送方法において、
   前記ロードポート装置に備えられた前記マッピング機構のマッピング開始の基準となる位置決め基準位置を基板搬送ロボットの機械的なティーチングポイントとして記録することを特徴とする基板の搬送方法。
4. 請求項２に記載された基板の搬送方法において、
   前記基板搬送ロボットの機械的なティーチングポイントを基準位置として前記基板の取り出しの可否判断、補正情報の演算を行うことを特徴とする基板の搬送方法。
5. 請求項２に記載された基板の搬送方法において、
   前記マッピング機構のマッピングの結果をフィードバックして基板搬送ロボットの機械的なティーチングポイントを補正することを特徴とする基板の搬送方法。
6. 基板を水平に保持できるスロットを複数段備えたキャリアと、
   前記スロットに収納された前記基板の位置等を検出するマッピング機構を備えたロードポート装置と、
   前記スロットに収納された前記基板を取り出し収納する取出収納ハンドを有する基板搬送ロボットを備えた基板搬送装置において、
   前記基板搬送ロボットにより、基準キャリアの各基準スロット内に収納された各基準基板の基準厚み、基準基板間の距離、基準基板の収納位置及び取出収納ハンドの基準ハンド挿入位置、基準上昇量を決定及び記録するティーチング機能と、
   マッピング機構により、前記キャリアに備えられた複数の前記スロットに収納された各々の前記基板の厚み、基板間の距離及び収納位置を検出するマッピング機能と
   前記ティーチング機能において検出した基準厚み、基準基板間の距離及び基準位置と前記マッピング機能において検出した厚み、基板間の距離及び位置を比較し、前記比較の結果に応じて基準取り出し位置、基準収納位置の補正情報の演算を行うコンペア機能と、
   前記補正情報を前記基板搬送ロボットに送信し、前記ティーチング機能で調整した前記基板搬送ロボットの機械的なティーチングポイントを補正するフィードバック機能を有することを特徴とする基板搬送装置。

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