JP2009049251A - Wafer transfer device - Google Patents
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Abstract
【課題】搬送ロボットへの指令位置と実際に到達した目標位置には誤差が発生するため、搬送ロボットによってウエハ中心位置合わせを行う装置において、精度よくウエハ中心位置合わせができず、搬送装置の全体的なウエハ搬送精度に限界があった。
【解決手段】搬送装置稼働前に、予め、搬送ロボット3への指令位置と、ウエハアライメント装置1を用いて検出した、ウエハエッジ位置の検出範囲内における実際のウエハ2の中心位置の誤差と、から補正テーブルを作成し、ロボットコントローラに記憶しておき、搬送システム稼働時は、補正テーブルの補正量を目標位置に加算した位置を指令位置として搬送ロボットにウエハ中心位置合わせ動作をさせることで、ウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度にする
【選択図】図3Since an error occurs between a command position to a transfer robot and a target position that has actually reached, an apparatus that performs wafer center alignment by the transfer robot cannot accurately perform wafer center alignment, and the entire transfer apparatus There was a limit to the typical wafer transfer accuracy.
Before the operation of the transfer device, the command position to the transfer robot 3 and the error of the center position of the actual wafer 2 within the detection range of the wafer edge position detected using the wafer alignment device 1 are obtained. A correction table is created and stored in the robot controller. When the transfer system is in operation, the wafer is aligned with the transfer robot using the position obtained by adding the correction amount of the correction table to the target position as the command position. Reduce positioning errors and increase wafer transfer accuracy [Selection] Fig. 3
Description
本発明は、半導体製造装置や基板検査装置に使用されるウエハ搬送装置であって、特にウエハを搬送する際の位置決め精度を向上させたウエハ搬送装置に関するものである。 The present invention relates to a wafer transfer apparatus used in a semiconductor manufacturing apparatus or a substrate inspection apparatus, and more particularly to a wafer transfer apparatus with improved positioning accuracy when transferring a wafer.
従来、半導体製造装置や基板検査装置(以下、まとめて半導体製造装置と記載する)においては、ウエハを位置決めするためにウエハアライメント装置と搬送ロボットとからなるウエハ搬送装置が用いられている。
従来のウエハアライメント装置と搬送ロボットの構成を図4を用いて説明する(例えば特許文献1)。図において、ウエハ4Wを鉛直軸の回りに回転させてウエハ4Wの向きを合わせるための回動部としてのターンテーブル41と、前記ウエハ4Wの中心位置を合わせるための、搬送アーム42を備えた搬送ロボット43とを有しており、前記ターンテーブル41上のウエハ4W周縁部を挟むように、ウエハ4Wの表裏面側に位置する発光部、受光部によりなる光センサ44が設けられ、この光センサ44の受光部側には位置検出部45が接続されている。この位置検出部45は、ウエハ4Wが1回転したときにおける前記光センサ44の受光光量に基づいて、ウエハ4Wの輪郭を求め、更にこれに基づきウエハ4Wの向き及び中心の位置を検出する機能を有している。演算部46は、その検出した向き、中心位置から、ウエハ4Wの向きを所望の位置にあわせるための演算量をターンテーブルの駆動部47に送出し、駆動部47によってターンテーブル41はウエハ4Wの回転方向の向きを合わせる。また、演算部46は、搬送アーム42のウエハを保持するアーム先端の中心でウエハ4Wの中心を把持するための搬送アーム42の移動の演算量を、搬送ロボット43の制御部48に送出し、制御部48の指令に従って搬送アーム42は、ウエハ4Wの中心位置をハンドにて把持する。これらの動作によって、ウエハ搬送装置はウエハ4Wの向きと中心位置を合わせ、目的の位置まで搬送している。
A configuration of a conventional wafer alignment apparatus and a transfer robot will be described with reference to FIG. 4 (for example, Patent Document 1). In the drawing, a turntable 41 as a rotating unit for rotating the
しかしながら、通常、搬送ロボットを、ウエハ中心位置合わせのため目標位置へ位置決めするような絶対位置決め精度を求められる動作をさせても、搬送ロボットへの指令位置と実際に到達した目標位置には微少な誤差が発生する。これは、搬送ロボットがウエハを保持するアーム先端を制御しているのでなく、アームを駆動するモータのエンコーダフィードバックを使ったセミクローズド制御をしている一方、搬送ロボットの機械精度、組み立て精度、取り付け精度、バックラッシ等の機械的誤差の影響があるためである。従って、従来のウエハ搬送装置では、搬送ロボットによってウエハ中心位置合わせを行っても、精度よくウエハ中心位置合わせができず、ウエハ搬送精度に限界があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度にするウエハ搬送装置を提供することを目的とする。
However, even if an operation that requires absolute positioning accuracy such as positioning the transfer robot to the target position for wafer center alignment is usually performed, the command position to the transfer robot and the actually reached target position are very small. An error occurs. This is because the transfer robot does not control the tip of the arm that holds the wafer, but uses semi-closed control that uses the encoder feedback of the motor that drives the arm. This is because there is an influence of mechanical errors such as accuracy and backlash. Therefore, in the conventional wafer transfer apparatus, even if the wafer center alignment is performed by the transfer robot, the wafer center alignment cannot be performed accurately, and the wafer transfer accuracy is limited.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wafer transfer apparatus that reduces wafer positioning errors and increases wafer transfer accuracy.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、保持して回転させたウエハの周囲を検出し、少なくとも前記ウエハの中心位置を算出するウエハアライメント装置と、算出された前記ウエハの中心位置に応じて搬送アームを駆動することにより前記ウエハの中心位置を修正し、所望の位置へと搬送する搬送ロボットと、を備えるウエハ搬送装置において、前記搬送ロボットが、前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置への教示原点位置から前記ウエハ平面における任意の方向へオフセットさせたオフセット指令位置と、前記オフセット指令位置へ前記搬送アームを駆動して前記ウエハを前記ウエハアライメント装置に載置し、その際前記ウエハアライメント装置によって算出された前記ウエハの中心位置と、から作成された補正テーブルを、予め前記搬送ロボットのコントローラに備え、実動作の際に、前記補正テーブルの補正量が前記ウエハアライメント装置への目標位置に加算されて前記ウエハの中心位置を修正するウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記補正テーブルが前記アライメント装置ごとに作成される請求項1記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記補正テーブルが、前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置に対する近接方向ごとに作成される請求項1または2記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記補正テーブルが、前記搬送アームの動作速度ごとに作成される請求項1乃至3いずれかに記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、前記補正テーブルが、前記搬送アームの各アームごとに作成される請求項1乃至4いずれかに記載のウエハ搬送装置とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5いずれかに記載のウエハ搬送装置を備えた半導体製造装置とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、前記補正テーブルは、前記ウエハ平面におけるX方向Y方向のそれぞれで補正量を有する請求項1記載のウエハ搬送装置とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, there is provided a wafer alignment device that detects the periphery of the wafer held and rotated and calculates at least the center position of the wafer, and a transfer arm according to the calculated center position of the wafer. And a transfer robot that corrects the center position of the wafer by driving and transfers the wafer to a desired position. The transfer robot moves from a teaching origin position of the transfer arm to the wafer alignment apparatus. An offset command position that is offset in an arbitrary direction on the wafer plane, and the transfer arm is driven to the offset command position to place the wafer on the wafer alignment device. At that time, the wafer alignment device calculates the wafer. A correction table created from the center position of the wafer is stored in advance in the transfer roller. Provided to Tsu bets controller, during actual operation, it is an wafer transfer device is added to the target position to correct the center position of the wafer of the correction amount of the correction table to the wafer alignment apparatus.
The invention according to claim 2 is the wafer transfer apparatus according to claim 1, wherein the correction table is created for each alignment apparatus.
The invention according to claim 3 is the wafer transfer apparatus according to claim 1 or 2, wherein the correction table is created for each proximity direction of the transfer arm to the wafer alignment apparatus.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the wafer transfer apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the correction table is created for each operation speed of the transfer arm.
The invention according to claim 5 is the wafer transfer apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction table is created for each arm of the transfer arm.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus including the wafer transfer apparatus according to any one of the first to fifth aspects.
The invention according to claim 7 is the wafer transfer apparatus according to claim 1, wherein the correction table has a correction amount in each of the X direction and the Y direction on the wafer plane.
本発明によれば、搬送装置稼働前に、予め、ウエハアライメント装置を用いてウエハエッジ位置の検出範囲内における、搬送ロボットへの指令位置と、ウエハアライメント装置で検出した位置の誤差から補正テーブルを作成してロボットコントローラに記憶しておき、搬送装置稼働時は、補正テーブルの補正量を目標位置に加算した位置を指令位置として搬送ロボットにウエハ中心位置合わせ動作をさせるので、ウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度にするという効果がある。
According to the present invention, before the transfer device is operated, a correction table is created in advance from the error between the command position to the transfer robot and the position detected by the wafer alignment device within the detection range of the wafer edge position using the wafer alignment device. Stored in the robot controller, and when the transfer device is in operation, the transfer robot performs the wafer center alignment operation using the position obtained by adding the correction amount of the correction table to the target position as the command position, thus reducing wafer positioning errors. This has the effect of increasing the wafer transfer accuracy.
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のウエハ搬送装置の構成を示すブロック図である。
図1において、1はウエハアライメント装置であり、11ウエハ保持テーブル、12テーブル回転駆動部、13ウエハエッジ位置検出センサ、14回転位置検出部、15演算部、16制御部から構成されている。2はウエハを示す。3は搬送ロボットであり、31搬送アーム、32アーム駆動機構部、33アーム駆動制御部から構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the wafer transfer apparatus of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a wafer alignment apparatus, which includes an 11 wafer holding table, a 12 table rotation drive unit, a 13 wafer edge position detection sensor, a 14 rotation position detection unit, a 15 calculation unit, and a 16 control unit. Reference numeral 2 denotes a wafer. Reference numeral 3 denotes a transfer robot, which includes a 31 transfer arm, a 32 arm drive mechanism unit, and a 33 arm drive control unit.
本発明では、まず予め搬送ロボット3の補正テーブルを作成する。補正テーブル作成の手順を示すフローが図2(a)である。以下、補正テーブルの作成手順を説明する。
まず、搬送ロボット3の搬送アーム31先端のハンドがウエハ2を正常にウエハ保持テーブル11に載置できるようウエハ保持テーブル11のウエハ載置位置を教示する。
次に、搬送ロボット3の搬送アーム31先端のハンドがウエハ2を正常に保持するようにウエハ2を搬送アーム31に載置し、アーム駆動制御部33は、上記の教示位置にハンドが到達するよう教示指令位置(B0(X,Y))を目標として駆動機構部32を動作させ、ウエハ2をウエハ保持テーブル11上に載置する。
次に、ウエハ2の検出動作を行う。すなわち、テーブル回転駆動部12によってウエハ保持テーブル11上に載置されたウエハ2をウエハ保持テーブル11によって回転させ、このときウエハエッジ位置検出センサ13によってウエハ2のエッジ(周囲)の位置を検出する。次に、回転位置検出部14からの回転角度情報と、ウエハエッジ位置検出センサ13からの距離情報から、演算部15はウエハ2の中心位置及びその向きを演算する。
次に、このとき演算部15にて演算されたウエハ中心位置の結果(A0(X,Y))は、制御部16を介し、搬送ロボット3のアーム駆動制御部33へ送信され、アーム駆動制御部33は、上記教示指令位置(B0(X,Y))と、この教示指令位置(B0(X,Y))に対するウエハ中心位置結果A0(X,Y)を教示原点位置として記憶する。
In the present invention, a correction table for the transfer robot 3 is first created in advance. FIG. 2A is a flowchart showing the procedure for creating the correction table. The correction table creation procedure will be described below.
First, the wafer mounting position of the wafer holding table 11 is taught so that the hand at the tip of the transfer arm 31 of the transfer robot 3 can normally place the wafer 2 on the wafer holding table 11.
Next, the wafer 2 is placed on the transfer arm 31 so that the hand at the tip of the transfer arm 31 of the transfer robot 3 normally holds the wafer 2, and the arm drive control unit 33 reaches the above teaching position. The drive mechanism 32 is operated with the teaching command position (B0 (X, Y)) as a target, and the wafer 2 is placed on the wafer holding table 11.
Next, the detection operation of the wafer 2 is performed. That is, the wafer 2 placed on the wafer holding table 11 is rotated by the table rotation driving unit 12 by the wafer holding table 11, and at this time, the edge (periphery) position of the wafer 2 is detected by the wafer edge position detection sensor 13. Next, the calculation unit 15 calculates the center position and the orientation of the wafer 2 from the rotation angle information from the rotation position detection unit 14 and the distance information from the wafer edge position detection sensor 13.
Next, the result (A0 (X, Y)) of the wafer center position calculated by the calculation unit 15 at this time is transmitted to the arm drive control unit 33 of the transfer robot 3 via the control unit 16, and the arm drive control is performed. The unit 33 stores the teaching command position (B0 (X, Y)) and the wafer center position result A0 (X, Y) with respect to the teaching command position (B0 (X, Y)) as the teaching origin position.
次に、アーム駆動制御部33は、教示指令位置(B0(X,Y))からウエハ2の面に沿ったX方向又はY方向の、プラス方向、マイナス方向に任意の位置にオフセットさせた目標位置を新たに生成し、上記と同様にハンドを動作させてウエハ2をウエハ保持テーブル11に載置する。例えば、新たな目標位置として、教示原点位置よりY方向に+1.Ommオフセットさせる位置(B1(X,Y)=B0(X,Y)+(0,1))をアーム駆動機構部32に指令する。
次に、上記と同様にウエハ2の検出動作を行う。すなわち、テーブル回転駆動部12によってウエハ保持テーブル11上に載置されたウエハ2をウエハ保持テーブル11が回転させ、このときウエハエッジ位置検出センサ13によってウエハ2のエッジ(周囲)の位置を検出する。
次に、上記と同様に回転位置検出部14からの回転角度情報と、ウエハエッジ位置検出センサ13からの距離情報から、演算部15はウエハ2の中心位置及びその向きを演算する。
次に、このとき演算部15にて演算されたウエハ中心位置結果A1(X,Y)をアーム駆動制御部33へ送信し、アーム駆動制御部33は目標位置B1(X,Y)に対して、搬送アーム31が実際に移動した位置A1(X,Y)として記憶する。
次に、アーム駆動制御部33は、教示指令位置(B0(X,Y))よりY方向に更に1.0mmオフセットさせた目標位置B2(X,Y)=B0(X,Y)+(0,2)を生成し、アーム駆動機構部32に指令し、ウエハ保持テーブル11にウエハ2を載置し、同様にウエハ中心位置結果A2を演算するように、ウエハ検出動作を行う。
Next, the arm drive control unit 33 offsets the teaching command position (B0 (X, Y)) to an arbitrary position in the plus or minus direction in the X or Y direction along the surface of the wafer 2. A new position is generated, and the hand is operated in the same manner as described above to place the wafer 2 on the wafer holding table 11. For example, the arm drive mechanism 32 is instructed as a new target position a position (B1 (X, Y) = B0 (X, Y) + (0,1)) offset by + 1.Omm in the Y direction from the teaching origin position. To do.
Next, the detection operation of the wafer 2 is performed in the same manner as described above. In other words, the wafer holding table 11 rotates the wafer 2 placed on the wafer holding table 11 by the table rotation driving unit 12, and at this time, the position of the edge (periphery) of the wafer 2 is detected by the wafer edge position detection sensor 13.
Next, the calculation unit 15 calculates the center position and the orientation of the wafer 2 from the rotation angle information from the rotation position detection unit 14 and the distance information from the wafer edge position detection sensor 13 as described above.
Next, the wafer center position result A1 (X, Y) calculated by the calculation unit 15 at this time is transmitted to the arm drive control unit 33, and the arm drive control unit 33 performs the operation with respect to the target position B1 (X, Y). The position A1 (X, Y) where the transfer arm 31 has actually moved is stored.
Next, the arm drive control unit 33 further sets a target position B2 (X, Y) = B0 (X, Y) + (0,0, offset by 1.0 mm in the Y direction from the teaching command position (B0 (X, Y)). 2) is generated and commanded to the arm drive mechanism 32, the wafer 2 is placed on the wafer holding table 11, and the wafer detection operation is performed so as to calculate the wafer center position result A2.
このように、教示指令位置(B0(X,Y))から任意の位置にオフセットさせた目標位置でのウェハ検出動作を繰り返し、ウエハエッジ位置検出センサ13の検出範囲外になるまでこれを繰り返す。そして、生成した目標位置と搬送アーム31が実際に移動した位置を記憶する。教示指令位置(B0(X,Y))からのX方向、Y方向のプラス方向、マイナス方向の全てのこれらの情報を収集後、オフセット動作の目標位置と、ウエハ中心位置結果で判断される搬送アーム31が実際に移動した位置と、の差である位置誤差から、アーム駆動制御部33は補正テーブルを作成する。 In this manner, the wafer detection operation at the target position offset from the teaching command position (B0 (X, Y)) to an arbitrary position is repeated, and this is repeated until the wafer edge position detection sensor 13 is out of the detection range. Then, the generated target position and the position where the transfer arm 31 has actually moved are stored. After collecting all these information in the X direction, Y direction plus direction, and minus direction from the teaching command position (B0 (X, Y)), transfer determined by the target position of the offset operation and the wafer center position result The arm drive control unit 33 creates a correction table from the position error that is the difference between the position where the arm 31 actually moved.
この補正テーブルのイメージを示すのが図3である。図3では、例えば、上記で収集したY方向における目標位置と搬送アームが実際に移動した位置との差を補正量として補正テーブルが作成されている。アーム駆動制御部33は、このようにして作成された補正テーブルを記憶し、通常の動作時に、補正テーブルの補正量を目標位置に加算した位置を指令位置として搬送アーム31を動作させ、ウエハ中心位置合わせ動作をさせることで、ウエハアライメント動作を行う。このフローを示すのが図2(b)である。このようにすれば、ウエハ搬送装置においてウエハ位置決めの誤差を減少させ、ウエハ搬送精度を高精度することができる。 FIG. 3 shows an image of this correction table. In FIG. 3, for example, the correction table is created using the difference between the target position in the Y direction collected above and the position where the transfer arm has actually moved as a correction amount. The arm drive control unit 33 stores the correction table created in this way, and operates the transfer arm 31 with the position obtained by adding the correction amount of the correction table to the target position as a command position during the normal operation. The wafer alignment operation is performed by performing the alignment operation. This flow is shown in FIG. In this way, it is possible to reduce the wafer positioning error in the wafer transfer device and increase the wafer transfer accuracy.
なお、上記の補正テーブルは、例えばウエハアライメント装置が1台の搬送ロボット3に対して複数存在する場合、ウエハアライメント装置ごとに作成すれば、ウエハアライメント装置自体の誤差分を吸収することができる。
また、搬送ロボットの動作方向ごと、すなわち例えば搬送ロボット3に走行軸が備えられていて、搬送アーム31がウエハアライメント装置1に対して異なる方向から接近する場合があるならば、この動作方向ごとに補正テーブルを作成すれば、動作方向による減速機のバックラッシュ誤差分が吸収することができる。
また、搬送ロボット3が所謂双腕ロボットであれば、各アームごとに補正テーブルを作成すれば、上記と同様な効果が得られる。
また、搬送ロボットの搬送アーム31の動作速度ごとに補正テーブルを作成すれば、動作速度による搬送アームの動的誤差を吸収することができる。
これらにより、ウエハ位置決め誤差を更に減らすことができる。
For example, when there are a plurality of wafer alignment apparatuses for one transfer robot 3, if the above correction table is created for each wafer alignment apparatus, the error of the wafer alignment apparatus itself can be absorbed.
Also, for each operation direction of the transfer robot, that is, for example, if the transfer robot 3 is provided with a travel axis and the transfer arm 31 may approach the wafer alignment apparatus 1 from a different direction, for each operation direction. If a correction table is created, the backlash error of the speed reducer depending on the operating direction can be absorbed.
If the transfer robot 3 is a so-called double-arm robot, the same effect as described above can be obtained by creating a correction table for each arm.
If a correction table is created for each operation speed of the transfer arm 31 of the transfer robot, a dynamic error of the transfer arm due to the operation speed can be absorbed.
As a result, wafer positioning errors can be further reduced.
なお、搬送ロボットとウエハアライメント装置が搭載されている製品(例えばフロントエンドモジュール(EFEM)など)に、本発明のウエハ搬送装置を適用すれば、ウエハの製造処理を行うプロセス装置との間でのウエハの受け渡し精度を高精度にすることができる。
なお、アーム駆動制御部33は、説明を明確にするためアーム駆動制御部と記載したが、アーム駆動制御部33は所謂ロボットコントローラ(ロボット制御装置)である。
In addition, if the wafer transfer device of the present invention is applied to a product (for example, a front end module (EFEM), etc.) on which the transfer robot and the wafer alignment device are mounted, it can be connected to a process device that performs wafer manufacturing processing. Wafer delivery accuracy can be increased.
The arm drive control unit 33 is described as an arm drive control unit for the sake of clarity, but the arm drive control unit 33 is a so-called robot controller (robot control device).
1 ウエハアライメント装置
11 ウエハ保持テーブル
12 テーブル回転駆動部
13 ウエハエッジ位置検出センサ
14 回転位置検出部
15 演算部
16 制御部
2 ウエハ
3 搬送ロボット
31 搬送アーム
32 アーム駆動機構部
33 アーム駆動制御部
4W ウエハ
41 ターンテーブル
42 搬送アーム
43 搬送ロボット
44 光センサ
45 位置検出部
46 演算部
47 駆動部
48 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer alignment apparatus 11 Wafer holding table 12 Table rotation drive part 13 Wafer edge position detection sensor 14 Rotation position detection part 15 Calculation part 16 Control part
2 Wafer
3 Transfer Robot 31 Transfer Arm 32 Arm Drive Mechanism 33 Arm Drive Control Unit
4W Wafer 41 Turntable 42
Claims (7)
前記搬送ロボットが、
前記搬送アームの前記ウエハアライメント装置への教示原点位置から前記ウエハ平面における任意の方向へオフセットさせたオフセット指令位置と、
前記オフセット指令位置へ前記搬送アームを駆動して前記ウエハを前記ウエハアライメント装置に載置し、その際前記ウエハアライメント装置によって算出された前記ウエハの中心位置と、から作成された補正テーブルを、予め前記搬送ロボットのコントローラに備え、
実動作の際に、前記補正テーブルの補正量が前記ウエハアライメント装置への目標位置に加算されて前記ウエハの中心位置を修正することを特徴とするウエハ搬送装置。 A wafer alignment device that detects the periphery of the held and rotated wafer and calculates at least the center position of the wafer, and a center position of the wafer by driving a transfer arm according to the calculated center position of the wafer A wafer transfer apparatus comprising: a transfer robot that corrects and transfers to a desired position;
The transfer robot is
An offset command position offset from a teaching origin position of the transfer arm to the wafer alignment apparatus in an arbitrary direction on the wafer plane;
A correction table created in advance from the wafer center position calculated by the wafer alignment apparatus by driving the transfer arm to the offset command position and placing the wafer on the wafer alignment apparatus. In preparation for the controller of the transfer robot,
In the actual operation, a correction amount of the correction table is added to a target position for the wafer alignment device to correct the center position of the wafer.
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