JP2014060324A - 算出装置、搬送ロボットシステム、及び算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハの位置合わせを行う際、回転と移動を繰り返すために位置合わせ時間が長い。
【解決手段】算出装置１は取得部１１及び算出部１３を備える。取得部１１は、アライメント装置に載置されたウェハ８の中心位置及びオリフラ等の目印８ａに応じてウェハ角度を取得する。算出部１３は、ウェハ中心位置及びウェハ角度に基づいて、アライメント装置上でのウェハの回転角度と、搬送ロボットがウェハにアプローチする方向の角度である旋回角度と、回転後のウェハ８と搬送ロボットとの距離を算出する。そして、アライメント装置を前記回転角度だけ回転させると同時に搬送ロボットを前記旋回角度だけ旋回させる。その後、搬送ロボットのアームを伸ばしてアプローチを行い、ウェハ８を取得する。アライメント装置と搬送ロボットを同時に制御して位置合わせすることにより、位置合わせ時間を大幅に短縮することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送ロボットがあらかじめ決められた位置及び角度でウェハを取得するためにウェハの回転角度等を算出する算出装置等に関する。

従来、ウェハを搬送する際にウェハの位置や角度を正確に合わせるため、ウェハの中心位置や角度を算出することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。また、そのウェハの位置や角度の算出において、ウェハの周縁部に設けられたオリフラやノッチ等の目印が用いられることもあった。ウェハの位置や角度が算出されると、それに応じてアライメント装置がウェハの位置や角度を調整することにより、搬送ロボットは、あらかじめ決められた位置及び角度でウェハを取得できていた。

図８は、従来のアライメント方法の一例を示す図である。そのアライメント方法では、アライメント装置がウェハ８を回転させると共に、搬送ロボット３のアプローチ方向である図中の上下方向にウェハ８を移動させることによってアライメントを行うものとする。また、図８における破線の円は、搬送ロボット３がアプローチするウェハ８のあらかじめ決められた位置を示すものである。以下、その位置を「正規の位置」と呼ぶことがある。その破線の円の中心が、アライメント装置におけるウェハ８の回転中心であるとする。また、搬送ロボット３がアプローチするウェハ８のあらかじめ決められた角度を「正規の角度」と呼ぶことがある。すなわち、搬送ロボット３がウェハ８を取得する際には、そのウェハ８は、正規の位置及び角度でアライメント装置に載置されていなくてはならない。

図８（ａ）は、アライメント装置に載置されたウェハ８の初期位置を示す図である。その初期位置において、例えば、特許文献１の方法などを用いてウェハ８の中心位置や角度を算出する。そして、そのウェハ８の中心位置等を用いて、アライメント装置は、図８（ｂ）で示されるように、ウェハ８を回転し、ウェハ８の移動方向に直角な方向におけるウェハ８と、正規の位置とのずれをなくす。次に、アライメント装置は、図８（ｃ）で示されるように、ウェハ８を移動方向に移動させ、ウェハ８を正規の位置に合わせる。また、アライメント装置は、図８（ｄ）で示されるように、正規の角度となるようにウェハ８を回転させる。その後、図８（ｅ）で示されるように、搬送ロボット３があらかじめ決められた長さだけアームを延ばすことによって、正規の位置及び角度のウェハ８にアプローチする。その結果、搬送ロボット３は、あらかじめ決められた位置及び角度で、ウェハ８を取得できる。

特開２００１−２３０３０３号公報

しかしながら、従来のアライメント方法では、ウェハ８を回転させた後に移動させ、さらに回転させるというように、アライメント装置が複数回の処理を行うため、アライメントにかかる時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、アライメントにかかる時間を短縮することができる装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による算出装置は、アライメント装置に載置された、角度を取得するための目印を有するウェハの中心位置であるウェハ中心位置と、目印に応じた角度であるウェハ角度とを取得する取得部と、ウェハ中心位置及びウェハ角度を用いて、アライメント装置によるウェハの回転角度、ウェハを搬送する搬送ロボットがウェハにアプローチする方向の角度であるアプローチ角度、及び回転角度に応じた回転後のウェハと搬送ロボットとの距離を算出する算出部と、を備え、搬送ロボットは、アプローチ角度に応じた方向で、距離に応じて回転後のウェハにアプローチすることにより、あらかじめ決められた位置及び角度でアライメント装置からウェハを取得できる、ものである。
このような構成により、算出された回転角度に応じてウェハを回転させ、算出されたアプローチ角度に応じた方向で、算出された距離に応じて回転後のウェハにアプローチすることによって、搬送ロボットは、あらかじめ決められた位置及び角度でウェハを取得できる。このように、アライメントのためにウェハを繰り返して回転させる必要がなく、またウェハを移動させる必要もないため、ウェハのアライメントに必要な時間を短縮できる。

また、本発明による算出装置では、取得部は、アライメント装置に載置されたウェハを撮影する撮影手段と、撮影手段が撮影したウェハの画像を用いて、ウェハのウェハ中心位置及びウェハ角度を取得する取得手段と、を有してもよい。
このような構成により、例えば、撮影手段によってウェハの全体を撮影できる場合には、ウェハ中心位置及びウェハ角度を取得するためにウェハを回転させる必要がなく、ウェハ中心位置等の取得を短時間で行うことができる。

また、本発明による算出装置では、取得部は、アライメント装置に載置されたウェハの異なる領域を撮影する２以上の撮影手段を有しており、取得手段は、２以上の撮影手段が撮影したウェハの２以上の画像のうち、目印を含む画像を用いて、ウェハ中心位置及びウェハ角度を取得してもよい。
このような構成により、単数の撮影手段を用いる場合よりも、撮影手段とウェハとの高さ方向の距離を短くできる。その結果、装置を小型化でき、精度を向上させられる。

また、本発明による算出装置では、撮影手段は、ウェハの法線方向と異なる光軸を有してもよい。
このような構成により、ウェハの法線方向から撮影する場合よりも、撮影手段とウェハとの高さ方向の距離を短くできる。その結果、装置を小型化できる。

また、本発明による搬送ロボットシステムは、上記算出装置と、算出装置が算出した回転角度に応じて、ウェハを回転させるアライメント装置と、算出装置が算出したアプローチ角度に応じた方向で、算出装置が算出した距離に応じて回転後のウェハにアプローチする搬送ロボットと、を備えたものである。
このような構成により、短時間でアライメントを行うことができる。

本発明による算出装置等によれば、短時間でアライメントを行うための回転角度やアプローチ角度等を算出でき、アライメントの時間を短縮できる。

本発明の実施の形態１による搬送ロボットシステムの構成を示す図 同実施の形態による算出装置の構成を示すブロック図 同実施の形態における複数の撮影手段を示す図 同実施の形態における複数の撮影手段による複数の撮影領域を示す図 同実施の形態における斜めの撮影について説明するための図 同実施の形態における撮影画像の補正について説明するための図 同実施の形態におけるウェハへのアプローチについて説明するための図 同実施の形態における回転前のウェハに関する角度等を示す図 同実施の形態における回転後のウェハに関する角度等を示す図 同実施の形態における角度・距離・座標を示す図 同実施の形態による搬送ロボットシステムの動作を示すフローチャート 従来のアライメント方法の一例について説明するための図

以下、本発明による搬送ロボットシステムについて、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による搬送ロボットシステムについて、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による搬送ロボットシステムは、ウェハの回転角度やウェハへのアプローチ角度等を算出し、それに応じてウェハを回転させたり、ウェハにアプローチする方向を変更したりすることによって、短時間でのアライメントを実現できるものである。

図１は、本実施の形態による搬送ロボットシステム１０の構成を示す図である。本実施の形態による搬送ロボットシステム１０は、算出装置１と、アライメント装置２と、搬送ロボット３とを備える。算出装置１は、ウェハの回転角度、搬送ロボット３がウェハにアプローチする方向の角度であるアプローチ角度、その回転角度に応じた回転後のウェハと搬送ロボット３との距離を算出する。アライメント装置２は、ウェハのアライメントを行うための装置である。搬送ロボット３は、ウェハを搬送する装置であり、例えば、アライメント装置２、ウェハ搬出入口４、及び処理室５の間でウェハを搬送する。搬送ロボット３は、通常、水平多関節ロボットである。なお、図１では、マニピュレータの部分のみを示しているが、搬送ロボット３は、マニピュレータを制御する図示しない制御部やサーボコントローラ等を有していてもよい。また、搬送ロボット３の軸数は問わない。

図２は、本実施の形態による算出装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態による算出装置１は、取得部１１と、記憶部１２と、算出部１３とを備える。
取得部１１は、アライメント装置２に載置されたウェハ８の中心位置であるウェハ中心位置を取得する。そのウェハ８は、ウェハ８の角度を取得するための目印８ａを有する。その目印８ａは、例えば、図２で示されるノッチであってもよく、オリフラであってもよく、または、その他の色や突起、凹み、マーク等による目印であってもよい。また、取得部１１は、ウェハ８の目印８ａに応じた角度であるウェハ角度を取得する。このように、目印８ａは、ウェハ８の角度を取得するために用いられるため、ウェハ８の周縁部に設けられることが好適である。なお、ウェハ中心位置は、ある点を基準とする座標値であってもよい。その基準となる点は、例えば、アライメント装置２の回転中心であってもよい。また、ウェハ角度は、ある方向を基準とする角度であってもよい。その基準となる方向は、例えば、アライメント装置２の回転中心と同心となるように載置されているウェハ８に搬送ロボット３がアプローチする際のアプローチ方向であってもよい。なお、取得部１１が、ウェハ中心位置とウェハ角度を取得する方法は問わない。例えば、取得部１１は、（１）ウェハ８を撮影することによってウェハ中心位置等を取得してもよく、（２）ウェハ８のエッジ位置を検出することによってウェハ中心位置等を取得してもよく、または、その他の方法によってウェハ中心位置等を取得してもよい。以下、上記（１）（２）によって取得部１１がウェハ中心位置等を取得する場合について説明する。

（１）撮影によるウェハ中心位置等の取得
この場合には、図２で示されるように、取得部１１は、撮影手段２１と、取得手段２２とを備える。撮影手段２１は、アライメント装置２に載置されたウェハを撮影する。撮影手段２１が撮影するウェハ８の領域は、例えば、ウェハ８の全体であってもよく、または、ウェハ８の一部であってもよい。撮影手段２１がウェハ８の一部を撮影する場合には、撮影手段２１は、ウェハ８の周縁部を含む領域を撮影することが好適である。ウェハ８の中心位置を取得できるためである。また、撮影手段２１がウェハ８の一部を撮影する場合には、ウェハ８の目印８ａを含む領域が撮影されるように、ウェハ８を回転させながら複数回の撮影を行ってもよい。ウェハ角度を取得できるためである。その回転は、アライメント装置２によって行われる。

なお、ウェハ８を撮影する撮影手段２１の個数は問わない。例えば、図２で示されるように、１個の撮影手段２１によって撮影を行ってもよく、図３Ａで示されるように、４個の撮影手段２１−１〜２１−４によってアライメント装置２に載置されたウェハ８の異なる領域の撮影を行ってもよく、その他の個数の撮影手段によってそのウェハ８の異なる領域の撮影を行ってもよい。なお、ウェハ８の異なる領域とは、同じ領域ではないという意味であり、重複している範囲があってもよく、または、なくてもよい。複数の撮影手段によってウェハ８を撮影する場合には、各撮影手段は、ウェハ８の周縁部をそれぞれ撮影することが好適である。例えば、撮影手段２１−１〜２１−４によって撮影を行う場合には、各撮影手段２１−１〜２１−４は、図３Ｂで示される撮影領域３０−１〜３０−４をそれぞれ撮影してもよい。なお、複数の撮影手段によって撮影を行う場合であっても、撮影された複数の撮影画像によって、ウェハ８の周縁部の全体をカバーできてもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、目印８ａを含む領域がいずれかの撮影画像に含まれるように、ウェハ８を回転させながら複数回の撮影を行ってもよい。なお、図３Ａで示されるように、複数の撮影手段２１−１〜２１−４を用いて撮影する場合には、ウェハ８の法線方向における撮影手段２１−１〜２１−４とウェハ８との距離を短くすることができ、装置を小型化できる。また、複数の撮影手段２１−１〜２１−４を用いる場合には、単数の撮影手段２１を用いた場合よりも拡大した撮影画像を取得でき、ウェハ中心位置等の精度を向上させられる。なお、複数の撮影手段２１−１〜２１−４と、撮影手段２１との画角や画素数は同じであるとしている。また、図３Ｂにおいて、撮影領域が円形である場合について示しているが、撮影領域は矩形であってもよい。

また、撮影手段２１がウェハ８を撮影する方向は問わない。例えば、撮影手段２１の光軸は、図２で示されるように、撮影対象のウェハ８の法線方向であってもよく、または、図３Ｃで示されるように、その法線方向と異なっていてもよい。前者の場合には、アライメント装置２がウェハ８を回転させる回転軸と、撮影手段２１の光軸とが同軸であることが好適であるが、そうでなくてもよい。撮影手段２１の光軸がウェハ８の法線方向である場合には、撮影画像におけるウェハ８の形状は、略円形状になる。一方、図３Ｃで示されるように、撮影手段２１がウェハ８の法線方向と異なる光軸を有する場合には、撮影画像におけるウェハ８の形状は、略楕円状になるが、ウェハ８の法線方向における撮影手段２１とウェハ８との距離を短くすることができ、装置を小型化できる。なお、ウェハ８を斜めに撮影する場合にも、複数の撮影手段を用いて撮影を行うようにしてもよい。

ここで、撮影手段２１は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサによって実現することができる。また、撮影手段２１は、撮影対象からの光をイメージセンサの受光平面に結像させるための光学系を有していてもよい。また、撮影画像のデータ形式等は問わない。

取得手段２２は、撮影手段２１等が撮影したウェハ８の画像を用いて、ウェハ８のウェハ中心位置及びウェハ角度を取得する。取得手段２２は、例えば、撮影画像におけるウェハ８の輪郭を輪郭抽出等によって特定し、その特定した輪郭である円や円弧の中心点を特定することにより、ウェハ中心位置を特定することができる。なお、そのウェハ中心位置は、あらかじめ決められた座標系の位置として特定されてもよい。例えば、その座標系は、アライメント装置２の回転中心を原点とし、正規の位置に存在するウェハ８に搬送ロボット３がアプローチする際のアプローチ方向をＹ軸とし、そのＹ軸に直角な方向をＸ軸とする直交座標系であってもよく、または、その他の座標系であってもよい。本実施の形態では、前者の場合について説明する。すなわち、図１において、図中の右向きにＹ軸が設定され、図中の下向きにＸ軸が設定されているものとする。なお、ウェハ中心位置のＸＹ直交座標系における座標値を取得するために、取得手段２２は、例えば、撮影画像におけるウェハ中心位置の座標をまず特定し、その撮影画像におけるウェハ中心位置の座標を、ＸＹ直交座標系のウェハ中心位置の座標に変換することによって、ＸＹ直交座標系におけるウェハ中心位置を取得してもよい。また、取得手段２２は、例えば、撮影画像におけるウェハ８の目印８ａの位置を特定し、その目印８ａの位置と、ウェハ中心位置とを結ぶ直線を特定することにより、ウェハ角度を特定できる。そのウェハ角度は、例えば、目印８ａの位置及びウェハ中心位置を結ぶ直線と、あらかじめ決められた方向との角度であってもよい。そのあらかじめ決められた方向は、例えば、前述したＸＹ直交座標系におけるＸ軸やＹ軸であってもよく、または、その他の方向であってもよい。本実施の形態では、あらかじめ決められた方向が、ＸＹ座標系におけるＹ軸の方向である場合について主に説明する。ここで、取得手段２２は、例えば、特定したウェハ８の輪郭のうち、ウェハ中心位置に最も近い位置を特定することによって目印８ａであるノッチやオリフラ等の位置を特定してもよく、パターンマッチングによって目印８ａの位置を特定してもよく、特定したウェハ８の輪郭における接線方向の不連続な変化を検出することによって目印８ａであるノッチやオリフラ等の位置を特定してもよく、または、その他の方法によって目印８ａの位置を特定してもよい。また、取得手段２２は、撮影画像上でウェハ角度を取得してもよく、ＸＹ直交座標系等のあらかじめ決められた座標系においてウェハ角度を取得してもよい。

なお、撮影手段２１等が斜めからウェハ８を撮影した場合には、取得手段２２は、図３Ｄで示されるように、ウェハ８の輪郭が円になるように撮影画像を補正した補正画像を生成し、その補正画像を用いて上述のようにウェハ中心位置の取得等を行ってもよく、または、撮影画像そのものを用いて、ウェハ中心位置の取得等を行ってもよい。

また、複数の撮影手段２１を用いて撮影が行われた場合には、取得手段２２は、その複数の撮影手段２１が撮影したウェハ８の複数の画像のうち、目印８ａを含む画像を少なくとも用いてウェハ中心位置及びウェハ角度を取得してもよい。すなわち、取得手段２２は、目印８ａの撮影されている画像のみを用いてウェハ中心位置等を算出してもよく、または、その他の画像をも用いてウェハ中心位置等を算出してもよい。後者の場合には、例えば、複数の画像を用いてウェハ中心位置を算出し、その平均を最終的なウェハ中心位置としてもよい。また、ウェハ８を回転させながら複数の画像を取得する場合には、取得部１１は、適宜、ウェハ８を回転するようにアライメント装置２に指示を行ってもよい。

（２）エッジ位置によるウェハ中心位置等の取得
この場合には、図２とは異なり、取得部１１は、図示しないエッジ位置検出器と、そのエッジ位置検出器が検出したウェハ８のエッジ位置を用いてウェハ中心位置及びウェハ角度を算出する図示しない算出手段とを備えてもよい。そのエッジ位置検出器は、例えば、ある箇所においてウェハ８のエッジ位置を検出してもよい。そして、アライメント装置２が載置されているウェハ８を回転させることにより、エッジ位置検出器は、ウェハ８の全周または一部の周囲のエッジ位置を検出してもよい。なお、ウェハ８の周囲の一部のエッジ位置を検出する場合には、その検出したエッジ位置に目印８ａの位置が含まれていることが好適である。また、そのエッジ位置を検出した範囲で、ウェハ中心位置を取得できることが好適である。また、エッジ位置を用いてウェハ中心位置等を算出する方法は、前述の特許文献１等に記載されているため、詳細な説明を省略する。

記憶部１２には、算出部１３による回転角度等の算出で用いられる情報が記憶される。具体的には、記憶部１２には、正規の位置に載置されたウェハ８と搬送ロボット３との距離や、正規の角度で載置されたウェハ８の基準となる方向からの角度が記憶されてもよい。その角度は、例えば、正規の位置及び角度におけるウェハ中心位置から目印８ａまでの線分と、前述のＹ軸との角度であってもよい。
記憶部１２に情報が記憶される過程は問わない。例えば、記録媒体を介して情報が記憶部１２で記憶されるようになってもよく、通信回線等を介して送信された情報が記憶部１２で記憶されるようになってもよく、あるいは、入力デバイスを介して入力された情報が記憶部１２で記憶されるようになってもよい。記憶部１２での記憶は、ＲＡＭ等における一時的な記憶でもよく、あるいは、長期的な記憶でもよい。記憶部１２は、所定の記録媒体（例えば、半導体メモリや磁気ディスク、光ディスクなど）によって実現されうる。

算出部１３は、記憶部１２で記憶されている情報と、ウェハ中心位置及びウェハ角度とを用いて、アライメント装置２によるウェハ８の回転角度、ウェハ８を搬送する搬送ロボット３がウェハ８にアプローチする方向の角度であるアプローチ角度、及び回転角度に応じた回転後のウェハ８と搬送ロボット３との距離を算出する。なお、具体的な算出方法については後述する。搬送ロボット３がウェハ８にアプローチする方向とは、搬送ロボット３がウェハ８にアプローチする際に、ハンド３ａを移動させる方向である。

なお、算出部１３が算出する回転角度、アプローチ角度、及び距離は、次のようなものである。すなわち、アライメント装置２がウェハ８を算出された回転角度に応じて回転させ、搬送ロボット３が、算出されたアプローチ角度に応じた方向で、算出された距離に応じて回転後のウェハ８にアプローチすることにより、あらかじめ決められた位置及び角度でアライメント装置２からウェハ８を取得できるように、回転角度、アプローチ角度、及び距離が計算される。

次に、算出装置１が回転角度等を算出した後のアライメント装置２及び搬送ロボット３の動作について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、アライメント装置２及び搬送ロボット３の初期状態を示す図である。その図４（ａ）において、実線で示されるウェハ８は、アライメント装置２に載置されたウェハを示している。また、破線で示されるウェハ８は、正規の位置及び角度でアライメント装置２に載置されたウェハを示している。なお、直線３１は、搬送ロボット３がウェハ８にアプローチする際のアプローチ方向を示すものである。

図４（ｂ）において、アライメント装置２は、算出装置１が算出した回転角度に応じて、アライメント装置２に載置されたウェハ８を回転させる。その結果、ウェハ８は、回転角度だけ回転する。また、搬送ロボット３は、回転後のウェハ８にアプローチする方向を、算出装置１が算出したアプローチ角度に応じた方向とする。搬送ロボット３がアプローチ角度に応じた方向で回転後のウェハ８にアプローチするために、例えば、図４（ｂ）で示されるように、搬送ロボット３自体が、旋回軸を中心に旋回することによって、ウェハ８へのアプローチ方向がアプローチ角度の示す方向となってもよく、または、搬送ロボット３のハンド３ａの移動方向をアプローチ角度の示す方向に設定することによって、ウェハ８へのアプローチ方向がアプローチ角度の示す方向となってもよい。後者の場合には、搬送ロボット３自体は旋回せず、マニピュレータにおけるハンド３ａの移動方向のみが変更されてもよい。なお、図４（ｂ）において、搬送ロボット３がアプローチ角度に応じて旋回することによって、回転後のウェハ８へのアプローチ方向が、直線３１で示される方向となる。また、図４（ｃ）で示されるように、搬送ロボット３は、算出された距離に応じて回転後のウェハ８にアプローチする。ここで、搬送ロボット３が、算出された距離に応じて回転後のウェハ８にアプローチするとは、搬送ロボット３がウェハ８にアプローチするためにハンド３ａを移動させる距離を、正規の位置のウェハ８にアプローチするときと比較してＬ２−Ｌ１だけ長くすることを意味する。ここで、Ｌ１は、正規の位置のウェハ８と搬送ロボット３との距離であり、Ｌ２は、算出された距離である。このように、ウェハ８が回転角度だけ回転し、搬送ロボット３が、算出装置１が算出したアプローチ角度の示す方向で、算出装置１が算出した距離に応じて、回転後のウェハ８にアプローチすることによって、搬送ロボット３は、あらかじめ決められた位置及び角度でアライメント装置２からウェハ８を取得できる。すなわち、搬送ロボット３は、正規の位置及び角度のウェハ８を取得する場合と同様に、あらかじめ決められた位置及び角度でウェハ８を取得できる。

ここで、算出部１３が回転角度等を算出する方法について説明する。まず、角度や座標値、距離等に関する定義について説明する。図５Ａは、取得部１１がウェハ中心位置等を取得する際におけるウェハ８の位置を示す図である。図５Ａにおいて、前述のようにＸＹ直交座標系が設定されている。また、その座標系におけるウェハ８の中心の座標が（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）であるとする。本実施の形態では、その座標（Ｘ_ｃ，Ｙ_ｃ）が、取得部１１によって取得されるウェハ中心位置であるとする。また、原点からウェハ中心位置までの距離がｒ_ｃであるとする。また、原点とウェハ中心位置とを結ぶ線分から、Ｙ軸に平行な直線までの角度をθ_ｃとする。また、Ｘ軸から、原点とウェハ中心位置とを結ぶ線分までの角度をθ_ａ１とする。また、Ｙ軸に平行な直線から、ウェハ中心位置と目印８ａの位置とを結ぶ線分までの角度をθ_ｄとする。本実施の形態では、その角度θ_ｄが、取得部１１によって取得されるウェハ角度であるとする。また、Ｙ軸に平行な直線から、破線で示される正規の位置及び角度のウェハ８の中心位置と目印８ａの位置とを結ぶ線分までの角度をθ_ｎとする。この角度θ_ｎは、あらかじめ決められている値であり、記憶部１２で記憶されているものとする。図５Ｂは、算出部１３が算出した回転角度だけ回転した後のウェハ８の位置を示す図である。ここで、図５Ａ，図５Ｂでは、原点がアライメント装置２の回転中心と一致しているため、回転角度に応じた回転は、ＸＹ直交座標系の原点を中心に行われる。図５Ｂにおいても、前述のように、ＸＹ直交座標系が設定されている。また、回転後のウェハ８の中心の座標を（Ｘ_ｃ'，Ｙ_ｃ'）とする。また、回転後のウェハ８の中心位置と原点とを結ぶ線分から、回転後のウェハ８の中心位置と搬送ロボット３の基準位置とを結ぶ線分までの角度をθ_ｃ'とする。本実施の形態では、搬送ロボット３の基準位置を、搬送ロボット３のマニピュレータの基端の軸中心としている。また、Ｘ軸から、回転後のウェハ８の中心位置と原点とを結ぶ線分まで角度をθ_ａ２とする。また、回転後のウェハ８の中心位置から搬送ロボット３の基準位置までの距離をｈ_ｃとする。本実施の形態では、この距離ｈ_ｃが、算出部１３によって算出される、搬送ロボット３から回転後のウェハ８までの距離であるとする。また、搬送ロボット３の基準位置の座標を（０，ｈ_ｒ）とする。この値ｈ_ｒは、あらかじめ決められている値であり、記憶部１２で記憶されているものとする。また、Ｙ軸から、回転後のウェハ８の中心位置と搬送ロボット３の基準位置とを結ぶ線分までの角度をθ_ｒとする。その線分の方向が、搬送ロボット３が回転後のウェハ８にアプローチする方向、すなわち、アプローチ角度に応じた方向となる。本実施の形態では、この角度θ_ｒが、算出部１３によって算出されるアプローチ角度であるとする。なお、図示していないが、回転前のウェハ８の中心位置と原点とを結ぶ線分から、回転後のウェハ８の中心位置と原点とを結ぶ線分までの角度をθ_ａとする。この角度θ_ａが、算出部１３によって算出される回転角度である。また、搬送ロボット３が旋回可能な場合には、上述した基準位置は、搬送ロボット３の旋回軸と一致していることが好適である。また、各角度は、反時計回りが正であり、時計回りが負であるとする。すなわち、図５Ａ，図５Ｂのような場合は、θ_ｎ、θ_ａ２、θ_ｒ、θ_ａが負の値であり、それ以外が正の値である。

図６は、ＸＹ直交座標系において、図５Ａ，図５Ｂを用いて説明した角度や距離、座標を示す図である。算出部１３は、Ｘ_ｃ、Ｙ_ｃ、θ_ｄが取得部１１によって取得され、θ_ｎ、ｈ_ｒが記憶部１２で記憶されている場合に、ウェハ８の回転角度θ_ａと、アプローチ角度θ_ｒと、距離ｈ_ｃとを次のようにして算出する。まず、θ_ｃ、θ_ａ１、ｒ_ｃは、次のようになる。

また、θ_ｃ'は、θ_ｃ、θ_ｎ、θ_ｄを用いて示すことができ、上記θｃを代入することによって、次のようになる。

θ_ｃ'、ｈ_ｒ、ｒ_ｃが分かっているので、余弦定理を用いると次のようになる。

ここで、ｈ_ｃ＞０であるため、ｈ_ｃは、次のようになる。

したがって、式（１）を用いることにより、算出部１３は、回転後のウェハ８と搬送ロボット３との間の距離ｈ_ｃを算出できる。
また、ｈ_ｒ、ｈ_ｃ、ｒ_ｃが分かっているため、余弦定理を用いることによりθ_ｒを次のように求めることができる。

したがって、式（２）のｈ_ｃに上記式（１）で算出したｈ_ｃを代入することにより、算出部１３は、搬送ロボット３が回転後のウェハ８にアプローチする角度であるアプローチ角度θ_ｒを算出できる。ここで、上述の各角度の定義から分かるように、θ_ｃ'の範囲と、θ_ｒの正負の関係は、次のようになる。
０°＜θ_ｃ'≦１８０°：θ_ｒ＜０
１８０°＜θ_ｃ'≦３６０°：θ_ｒ＞０

次に、ｈ_ｒ、ｈ_ｃ、θ_ｒから、Ｘ_ｃ'、Ｙ_ｃ'を求めると、次のようになる。

したがって、Ｘ_ｃ'、Ｙ_ｃ'を用いてθ_ａ２を求めると、次のようになる。

また、θ_ａ＝θ_ａ２−θ_ａ１であるため、θ_ａは、次のようになる。

したがって、式（３）のｈ_ｃに上記式（１）で算出したｈ_ｃを代入し、θ_ｒに上記式（２）で算出したθ_ｒを代入することにより、算出部１３は、アライメント装置２がウェハ８を回転させる角度である回転角度θ_ａを算出できる。なお、アライメント装置２がウェハ８を回転させるときの回転量を１８０°以内にするため、θ_ａの範囲を、−１８０°≦θ_ａ≦１８０°とする。そのため、θ_ａがその範囲内にない場合には、次のようにθ_ａを置き換えてもよい。
１８０°＜θ_ａ≦３６０°：θ_ａ←θ_ａ−３６０°
−３６０°≦θ_ａ＜−１８０°：θ_ａ←θ_ａ＋３６０°

なお、上述した算出方法は一例であり、算出部１３は、上述した方法と異なる方法によって、回転角度、アプローチ角度、及び搬送ロボット３から回転後のウェハ８までの距離を算出してもよい。また、算出部１３は、式（１）〜（３）を用いて算出した各値を、図示しない記録媒体で記憶してもよい。また、算出部１３は、算出した距離ｈ_ｃと、アプローチ角度θ_ｒとを搬送ロボット３に渡し、算出した回転角度θ_ａをアライメント装置２に渡す。そして、アライメント装置２が、その回転角度θ_ａだけウェハ８を回転させ、搬送ロボット３が、アプローチ角度θ_ｒの方向で、距離ｈ_ｃに応じて回転後のウェハ８にアプローチすることによって、搬送ロボット３は、あらかじめ決められた位置及び角度で、ウェハ８を取得できる。なお、この場合には、前述のＬ１＝｜ｈ_ｒ｜となり、Ｌ２＝ｈ_ｃとなる。したがって、搬送ロボット３は、正規の位置にあるウェハ８にアプローチするときと比較して、ｈ_ｃ−｜ｈ_ｒ｜だけアプローチの長さを長くする。なお、ｈ_ｃ−｜ｈ_ｒ｜が負の値である場合には、その値の絶対値だけアプローチの長さが短くなる。

次に、搬送ロボットシステム１０におけるアライメントの動作について図７のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）撮影手段２１は、アライメント装置２に載置されたウェハ８を撮影する。なお、撮影された画像は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０２）取得手段２２は、撮影されたウェハ８の画像を用いて、ウェハ中心位置及びウェハ角度を取得する。なお、取得されたウェハ中心位置等は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０３）算出部１３は、取得部１１が取得したウェハ中心位置及びウェハ角度と、記憶部１２で記憶されている情報とを用いて、上述の式（１）〜（３）により、回転角度、アプローチ角度、距離を算出する。なお、算出された回転角度等は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０４）アライメント装置２は、算出装置１で算出された回転角度に応じて、載置されているウェハ８を回転する。

（ステップＳ１０５）搬送ロボット３は、算出装置１で算出されたアプローチ角度の方向にハンド３ａを移動させるようにアプローチ方向を変更する。具体的には、搬送ロボット３は、アプローチ角度に応じて旋回してもよく、または、ハンド３ａの移動方向がアプローチ角度となるように設定を行ってもよい。

（ステップＳ１０６）搬送ロボット３は、算出装置１で算出された距離に応じて回転後のウェハ８にアプローチし、アライメント装置２に載置されているウェハ８を取得する。

（ステップＳ１０７）搬送ロボット３は、取得したウェハ８を、処理室５等に搬送する。なお、搬送ロボット３は、処理室５等における処理の終了したウェハ８を、アライメントのためにアライメント装置２に搬送してもよい。
なお、ステップＳ１０１の処理よりも前に、アライメントを行うウェハ８をアライメント装置２に搬送する処理があってもよい。また、エッジ位置を用いてウェハ中心位置等を取得する場合には、ステップＳ１０１，Ｓ１０２に代えて、エッジ位置の検出と、検出されたエッジ位置を用いたウェハ中心位置等の取得を行ってもよい。

以上のように、本実施の形態による搬送ロボットシステム１０によれば、算出装置１によって回転角度等を算出し、その算出した回転角度等に応じてウェハ８を回転させ、ウェハ８へのアプローチ方向を設定することによって、アライメントにかかる時間を短縮できる。すなわち、従来のアライメント方法では、アライメント装置のみですべての処理を行っていたが、その処理をアライメント装置２と搬送ロボット３とで分担することにより、アライメントにかかる時間を短縮している。具体的には、従来のアライメント方法では、アライメント装置において、ウェハ８の回転を２回行い、ウェハ８の移動を１回行う必要があったが、本実施の形態では、アライメント装置２においてウェハ８の回転を１回行うだけでよいため、時間が短縮される。また、取得部１１が、ウェハ８の全周を撮影可能な単数または複数の撮影手段２１を備えることにより、ウェハ８を回転させることなくウェハ中心位置及びウェハ角度を取得でき、ウェハ中心位置等を取得する時間を短縮できる。その結果として、アライメントにかかる時間を短縮できる。

なお、本実施の形態において、算出装置１は、算出した回転角度等をアライメント装置２や搬送ロボット３に渡す図示しない出力部を備えていてもよい。その出力部は、算出された回転角度をアライメント装置２に出力し、算出されたアプローチ角度及び距離を搬送ロボット３に出力してもよい。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。例えば、回転角度の算出と、アプローチ角度及び距離の算出とが別々の装置によって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、あるいは、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いるしきい値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、あるいは長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、あるいは、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、あるいは、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いるしきい値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、あるいは、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、算出装置１に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、あるいは、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、あるいは、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。なお、そのプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、そのプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。また、そのプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明による算出装置等によれば、アライメントにかかる時間を短縮できるという効果が得られ、アライメントを行うための回転角度等を算出する装置等として有用である。

１ 算出装置
２ アライメント装置
３ 搬送ロボット
８ ウェハ
８ａ 目印
１０ 搬送ロボットシステム
１１ 取得部
１２ 記憶部
１３ 算出部
２１、２１−１〜２１−４ 撮影手段
２２ 取得手段

Claims (6)

1. アライメント装置に載置された、角度を取得するための目印を有するウェハの中心位置であるウェハ中心位置と、当該目印に応じた角度であるウェハ角度とを取得する取得部と、
   前記ウェハ中心位置及び前記ウェハ角度を用いて、前記アライメント装置による前記ウェハの回転角度、前記ウェハを搬送する搬送ロボットが前記ウェハにアプローチする方向の角度であるアプローチ角度、及び前記回転角度に応じた回転後の前記ウェハと前記搬送ロボットとの距離を算出する算出部と、を備え、
   前記搬送ロボットは、前記アプローチ角度に応じた方向で、前記距離に応じて前記回転後のウェハにアプローチすることにより、あらかじめ決められた位置及び角度で前記アライメント装置からウェハを取得できる、算出装置。
2. 前記取得部は、
   前記アライメント装置に載置されたウェハを撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段が撮影したウェハの画像を用いて、当該ウェハのウェハ中心位置及びウェハ角度を取得する取得手段と、を有する、請求項１記載の算出装置。
3. 前記取得部は、前記アライメント装置に載置されたウェハの異なる領域を撮影する２以上の撮影手段を有しており、
   前記取得手段は、２以上の撮影手段が撮影したウェハの２以上の画像のうち、前記目印を含む画像を少なくとも用いて、ウェハ中心位置及びウェハ角度を取得する、請求項２記載の算出装置。
4. 前記撮影手段は、前記ウェハの法線方向と異なる光軸を有する、請求項２記載の算出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか記載の算出装置と、
   前記算出装置が算出した回転角度に応じて、前記ウェハを回転させるアライメント装置と、
   前記算出装置が算出したアプローチ角度に応じた方向で、前記算出装置が算出した距離に応じて前記回転後のウェハにアプローチする搬送ロボットと、を備えた搬送ロボットシステム。
6. アライメント装置に載置された、角度を取得するための目印を有するウェハの中心位置であるウェハ中心位置と、当該目印に応じた角度であるウェハ角度とを取得する取得ステップと、
   前記ウェハ中心位置及び前記ウェハ角度を用いて、前記アライメント装置による前記ウェハの回転角度、前記ウェハを搬送する搬送ロボットが前記ウェハにアプローチする方向の角度であるアプローチ角度、及び前記回転角度に応じた回転後の前記ウェハと前記搬送ロボットとの距離を算出する算出ステップと、を備え、
   前記搬送ロボットは、前記アプローチ角度に応じた方向で、前記距離に応じて前記回転後のウェハにアプローチすることにより、あらかじめ決められた位置及び角度で前記アライメント装置からウェハを取得できる、算出方法。

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