JP5949741B2 - ロボットシステム及び検出方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットシステム及び検出方法に関する。

半導体ウエハや液晶といった基板の大型化や薄型化が進むことで、アライメント装置に載置した際に生じる基板の撓みが基板の径が変化するほど大きくなり、基板のエッジ検出に誤差が生じる場合がある。

そこで、レーザ平行光をラインセンサに向けて照射した場合の受光パターンからフレネル回折を解析し、ラインセンサと基板のエッジ位置との光軸間距離を求めることで基板の撓みを検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４８５３９６８号公報

しかしながら、従来の検出方法では、フレネル回折を解析することで基板の高さを間接的に検出するため、撓みなどアライメント装置に載置された基板の載置状態を高精度に検出することが難しいという問題があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の載置状態を高精度に検出することができるロボットシステム及び検出方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、アームと、ハンドと、検出部と、取得部とを備える。アームは、基板を載置台に搬送する。ハンドは、アームの先端部に設けられ、搬送時に基板を保持する。検出部は、ハンドに設けられ、水平面について第１の位置または第２の位置になるように位置付けられたハンドを高さ方向に移動させることによって、第１の位置及び第２の位置でそれぞれ基板を検出する。取得部は、検出部が第１の位置で検出した基板の高さと、第２の位置で検出した基板の高さに基づき、載置台での基板の載置状態に関連付ける情報を取得する。

実施形態の一態様によれば、基板の載置状態を高精度に検出することができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムを示す模式図である。 図２は、ロボットの構成を示す斜視図である。 図３は、ハンドの構成を示す斜視図である。 図４は、ロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図５Ａは、載置台に載置されたウエハ及びハンドの側面図である。 図５Ｂは、載置台に載置されたウエハ及びハンドの上面図である。 図６Ａは、傾いた状態で載置台に載置されたウエハの斜視図である。 図６Ｂは、傾いた状態のウエハの検出結果を示す図である。 図７Ａは、撓んだ状態で載置台に載置されたウエハの斜視図である。 図７Ｂは、撓んだ状態のウエハの検出結果を示す図である。 図８は、アライメント装置の構成を示す図である。 図９Ａは、水平な状態で載置台に載置されたウエハの上面図である。 図９Ｂは、傾いた状態で載置台に載置されたウエハの上面図である。 図９Ｃは、撓んだ状態で載置台に載置されたウエハの上面図である。 図１０は、検出部の他の検出例を示す図である。 図１１は、ロボットシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステム及び検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１を用いて実施形態に係るロボットシステム１を説明する。図１は、ロボットシステム１を示す模式図である。なお、説明をわかりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向き（すなわち、「鉛直方向」）を負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は、「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。

図１のロボットシステム１は、基板搬送部２と、基板供給部３と、基板処理部４と、制御部５０とを備える。ロボットシステム１は、設置面１００に設置される。また、基板搬送部２は、筐体１０と、ロボット２０と、アライメント装置２６とを有する。

筐体１０は、基台設置フレーム１３と、フィルタユニット１４と、脚具１５とを有する。また、筐体１０は、いわゆるＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）であり、フィルタユニット１４を介してクリーンエアのダウンフローを形成する。かかるダウンフローにより、筐体１０の内部は高クリーン度状態に保たれる。

基台設置フレーム１３は、筐体１０の底壁部である。また、脚具１５は、基台設置フレーム１３の下面に設置される。脚具１５は、筐体１０と設置面１００との間に所定のクリアランスＣを設けつつ、筐体１０を支持する。

ロボット２０は、ハンド２１と、アーム部２２と、基台２３とを有する。基台２３は、基台設置フレーム１３に設置される。また、アーム部２２は、基台２３に対して昇降自在、かつ水平方向に旋回自在に支持される。

ハンド２１は、搬送対象物である基板を保持する。本実施形態では、基板の一例としてウエハＷを搬送する場合について記載するが、基板はこれに限られない。例えば、基板として液晶を搬送するようにしてもよい。なお、ロボット２０の詳細については、図２を用いて後述する。

アライメント装置２６は、ウエハＷを載置する載置台２６ａを有する。載置台２６ａは、Ｚ軸に平行な軸ＡＸｒまわりに回転する。アライメント装置２６は、ウエハＷが載置された載置台２６ａを回転させ、ウエハＷの位置決めを行う。なお、アライメント装置２６の詳細については、図８を用いて後述する。

基板供給部３は、筐体１０の側面１１に設けられる。また、基板供給部３は、フープ(ＦＯＵＰ ： Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ)３０と、フープオープナ（図示せず）と、かかるフープ３０及びフープオープナが設置されるテーブル３１とを有する。

フープ３０は、複数のウエハＷを高さ方向に多段に収納する。フープオープナは、フープ３０の蓋体（図示せず）を開閉してウエハＷを筐体１０内へ取り出せるようにする。なお、フープ３０及びフープオープナのセットは、テーブル３１上に所定の間隔をおいて複数併設するようにしてもよい。なお、フープ３０の詳細については、図１０を用いて後述する。

基板処理部４は、例えば、洗浄処理や成膜処理、フォトリソグラフィ処理といった半導体製造プロセスにおける所定のプロセス処理をウエハＷに対して施すプロセス処理部である。

基板処理部４は、所定のプロセス処理を行う処理装置４０を有する。かかる処理装置４０は、筐体１０の側面１２に、例えばロボット２０を挟んで基板供給部３と対向するように配置される。

なお、図１では基板供給部３と処理装置４０とが対向するように配置される場合について説明したが、基板供給部３と処理装置４０との配置関係はこれに限定されない。例えば、基板供給部３と処理装置４０とが同一の側面に配置されてもよく、あるいは、隣接する２つの側面にそれぞれ配置されてもよい。

制御部５０は、筐体１０の外部に設けられる。図１の例では、制御部５０は、設置面１００上に設置される。制御部５０は、ロボット２０及びアライメント装置２６とケーブル（図示せず）で接続されている。

制御部５０は、ケーブルで接続された各種装置の動作を制御する。制御部５０は、演算処理部や記憶部等を有する。なお、制御部５０の詳細については、図４を用いて後述する。

なお、図１では、筐体１０の外部に制御部５０を設けているが、筐体１０の内部に設けてもよい。また、ロボット２０、アライメント装置２６のそれぞれを制御する制御部を個別に設けるようにしてもよい。

この場合、各制御部を筐体１０の外部に設けてもよく、筐体１０の内部に設けてもよい。あるいは、ロボット２０の内部、アライメント装置２６の内部にそれぞれ個別に各制御部を設けるようにしてもよい。

制御部５０は、例えばロボット２０の動作を制御する。具体的には、制御部５０は、あらかじめ記憶している教示データに基づいてロボット２０の動作を制御する。あるいは、制御部５０がロボット２０を制御するたびに、図示しない上位装置から教示データを取得するようにしてもよい。この場合、上位装置がロボット２０（及びロボット２０の各構成要素）の状態を随時監視するようにしてもよい。

ロボット２０は、制御部５０の指示にしたがって昇降動作や旋回動作を行い、フープ３０に格納されているウエハＷを取り出す。ロボット２０は、フープ３０から取り出したウエハＷをアライメント装置２６の載置台２６ａに載置する。

制御部５０は、ウエハＷの載置状態を取得する。なお、載置状態を取得する方法については、図５Ａ及び図５Ｂを用いて後述する。

アライメント装置２６は、制御部５０の指示にしたがって載置台２６ａを回転させ、ウエハＷの位置決めを行う。ロボット２０は、位置決めされたウエハＷを処理装置４０へ搬入する。処理装置４０は、搬入されたウエハＷに所定のプロセス処理を施す。

上記したプロセス処理が完了すると、ロボット２０は、処理装置４０からウエハＷを取り出し、フープ３０へ収納する。このように、ロボットシステム１は、フープ３０に収納されたウエハＷに所定のプロセス処理を施し、再びフープ３０へ収納する。

次に、本実施形態に係るロボット２０の構成について説明する。図２は、ロボット２０の構成を示す斜視図である。ロボット２０は、ハンド２１と、アーム部２２と、基台２３とを有する。

アーム部２２は、昇降部２２ａ、第１関節部２２ｂ、第１アーム２２ｃ、第２関節部２２ｄ、第２アーム２２ｅ及び第３関節部２２ｆを有する。また、基台２３は、ロボット２０のベース部である。

昇降部２２ａは、基台２３に設けられ、アーム部２２を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って昇降させる（図２の両矢印ａ０参照）。第１関節部２２ｂは、昇降部２２ａに連結される。また、第１関節部２２ｂは、軸ａ１まわりに回転する（図２の軸ａ１まわりの両矢印参照）。第１アーム２２ｃは、第１関節部２２ｂに連結される。これにより、第１アーム２２ｃは、軸ａ１まわりに回転する。

第２関節部２２ｄは、第１アーム２２ｃに連結される。また、第２関節部２２ｄは、軸ａ２まわりに回転する（図２の軸ａ２まわりの両矢印参照）。第２アーム２２ｅは、第２関節部２２ｄに連結される。これにより、第２アーム２２ｅは、軸ａ２まわりに回転する。

第３関節部２２ｆは、第２アーム２２ｅに連結される。また、第３関節部２２ｆは、軸ａ３まわりに回転する（図２の軸ａ３まわりの両矢印参照）。

ハンド２１は、ウエハＷ（図１参照）を保持するエンドエフェクタである。また、ハンド２１は、第３関節部２２ｆに連結される。これにより、ハンド２１は、軸ａ３まわりに回転する。

なお、ロボット２０には、モータなどの駆動源（図示せず）が搭載されている。ロボット２０は、制御部５０からの指示に基づいてかかる駆動源を駆動し、昇降部２２ａを昇降させる昇降動作や、各関節部２２ｂ、２２ｄ及び２２ｆを回転させる旋回動作等を行う。

続いて、図３を用いて、本実施形態に係るハンド２１の詳細について説明する。図３は、ハンド２１の構成を示す斜視図である。ハンド２１は、プレート支持部２１ａと、プレート２１ｂと、係止部２１ｃと、検出部６０とを有する。なお、図３では、ハンド２１に保持されるウエハＷを点線で示している。

プレート支持部２１ａは、第３関節部２２ｆに連結され、プレート２１ｂを支持する。プレート２１ｂは、先端側が二股に分かれた形状を有する。なお、図３では、二股のプレート２１ｂを例示しているが、プレート２１ｂの形状はこれに限られない。

係止部２１ｃは、ハンド２１がウエハＷを保持するときに、かかるウエハＷを係止する部材である。図３では、係止部２１ｃは、プレート２１ｂの二股に分かれた先端部それぞれ及び二股の基部の３カ所にそれぞれ設けられる。

これにより、ハンド２１は、３点でウエハＷを係止して保持する。なお、係止部２１ｃの個数及び設置箇所は、図３の例に限定されない。例えば、係止部２１ｃを４個以上設けてもよい。

検出部６０は、投光部６０ａ及び受光部６０ｂを有する光学センサである。図３では、投光部６０ａは、プレート２１ｂの二股に分かれた先端部の一方に設けられる。また受光部６０ｂは、プレート２１ｂの先端部の他方に設けられる。

投光部６０ａ及び受光部６０ｂは互いに対向するように設けられる。検出部６０は、投光部６０ａが投光した光を受光部６０ｂが受光するか否かによって、投光部６０ａ及び受光部６０ｂの間にウエハＷが存在するか否かを検出する。図３には、投光部６０ａから投光される光の軌跡を検出線Ｌとして示している。

なお、検出部６０は、後述する第１〜第３の位置Ｍ１〜Ｍ３におけるウエハＷの有無を検出できるものであればよく、設置場所、センサの種類は上述したものに限定されない。

次に、図４を用いて、本実施形態に係るロボットシステム１の構成について説明する。図４は、本実施形態に係るロボットシステム１の構成を示すブロック図である。なお、図４では、ロボットシステム１の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。また、図４の説明では、主として制御部５０の構成について説明することとし、すでに図１で示した構成要素については説明を簡略化する場合がある。

制御部５０は、検出制御部５１と、ロボット制御部５２と、取得部５３と、記憶部５４とを有する。

検出制御部５１は、検出部６０を制御する。具体的には、検出制御部５１は、取得部５３からの指示に基づき、光を投光するよう投光部６０ａ（図３参照）を制御する。また、検出制御部５１は、投光部６０ａが光を投光している間、受光部６０ｂ（図３参照）から検出結果を受け取る。検出制御部５１は、受光部６０ｂから受け取った検出結果を取得部５３へ通知する。

ロボット制御部５２は、ロボット２０を制御する。具体的には、ロボット制御部５２は、取得部５３からの指示に基づき、ロボット２０に搭載された駆動源を駆動し、ロボット２０に昇降動作や旋回動作等を行わせる。

このようにロボット２０を制御することで、ロボット制御部５２は、ハンド２１に搭載された検出部６０を所定の位置に移動させる。また、ロボット制御部５２は、ハンド２１の位置を取得部５３へ通知する。

取得部５３は、検出制御部５１及びロボット制御部５２を介して検出部６０及びロボット２０を制御することで、検出部６０が水平方向における複数の位置でそれぞれ検出したウエハＷの高さを得る。

取得部５３は、検出部６０が検出したウエハＷの高さの組に基づき、載置台２６ａでのウエハＷの載置状態を取得する。ここで、載置状態とは、ウエハＷがどのような状態で載置台２６ａに搭載されているかを意味し、例えば、ウエハＷが水平な状態、撓んだ状態、傾いた状態で載置台２６ａに搭載されている場合を含む。

載置状態に応じてウエハＷの高さは変化する。例えばウエハＷが水平な状態の場合、ウエハＷの高さはほぼ変化しないのに対し、撓んだ状態の場合、ウエハＷの外周部になるほどウエハＷの高さが低くなる。また、撓んだ状態と傾いた状態とでは高さが変化する割合が異なる。

そこで、本実施形態では、取得部５３が水平方向における複数の位置でそれぞれ検出したウエハＷの高さを比較することで、ウエハＷの高さの変化を検出し、載置状態を取得する。

続いて、図５Ａ及び図５Ｂを用いてロボットシステム１がウエハＷの載置状態を取得する方法について説明する。図５Ａは、載置台２６ａに載置されたウエハＷ及びハンド２１の側面図であり、図５Ｂは、載置台２６ａに載置されたウエハＷ及びハンド２１の上面図である。なお、以下では、図５Ａ及び図５Ｂをまとめて図５という場合がある。

ロボットシステム１の取得部５３は、第１の位置Ｍ１及び第２の位置Ｍ２におけるウエハＷの有無を検出するように、検出制御部５１及びロボット制御部５２を制御する。

ここで、図５を用いて第１，第２の位置Ｍ１，Ｍ２について説明する。図５Ａに示すように、第１の位置Ｍ１は、載置台２６ａの回転軸ＡＸｒから距離Ｌ１の位置であり、第２の位置Ｍ２は、回転軸ＡＸｒから距離Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）の位置である。

具体的には、図５Ｂに示すように、第１の位置Ｍ１は、回転軸ＡＸｒから検出部６０の検出線Ｌまでの距離がＬ１となる位置であり、第２の位置Ｍ２は、回転軸ＡＸｒから検出線Ｌまでの距離がＬ２となる位置である。なお、図５Ｂでは、回転軸ＡＸｒを通りＸ軸に平行な軸を軸Ｘ０、Ｙ軸に平行な軸をＹ０としている。

取得部５３が第１の位置Ｍ１におけるウエハＷの有無を検出する動作について説明する。なお、第２の位置Ｍ２におけるウエハＷの検出動作は、第１の位置Ｍ１の場合と同じであるため説明を省略する。

まず、ロボット制御部５２は、検出部６０が第１の位置Ｍ１に位置するようロボット２０を制御する。このとき、検出部６０の高さが基台設置フレーム１３から所定の高さとなるように、ロボット制御部５２はロボット２０を制御する。

次に、ロボット制御部５２は、ロボット２０を制御し検出部６０を上昇させる（図５Ａ矢印参照）。なお、検出部６０を所定の高さから下降させるようにしてもよい。

ロボット制御部５２が検出部６０を上昇させると同時に、検出制御部５１は、検出部６０を制御しウエハＷの有無を検出させる。

続いて、図６Ａ及び図６Ｂを用いて、第１，第２の位置Ｍ１，Ｍ２におけるウエハＷの検出結果について説明する。図６Ａは、載置台２６ａに載置されたウエハＷの斜視図であり、図６Ｂは、ウエハＷの検出結果を示す図である。なお、以下では、図６Ａ及び図６Ｂをまとめて図６という場合がある。

まず、検出部６０の詳細な動作について述べておく。検出部６０は、投光部６０ａが投光した光を受光部６０ｂが受光すると、検出線Ｌ上にウエハＷがないとしてＬｏｗ信号を出力する。受光部６０ｂが光を受光しないと、検出線Ｌ上にウエハＷがあるとしてＨｉｇｈ信号を出力する。

このように、ウエハＷの高さの検出結果を示す検出信号はＨｉｇｈ信号とＬｏｗ信号の２値からなるデジタル信号となる。なお、以下、第１の位置Ｍ１での検出結果を第１の検出信号Ｓ１、第２の位置Ｍ２での検出結果を第２の検出信号Ｓ２と称する。

また、ハンド２１に搭載された検出部６０を上昇させながらウエハＷの有無を検出しているため、各検出信号がＨｉｇｈ信号となる検出部６０の高さ、すなわちハンド２１の高さがウエハＷの高さとなる。

本実施形態では、各検出信号がＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へと切り替わる立ち下がり時におけるハンド２１の高さをウエハＷの高さとする。図６Ｂでは、第１の位置Ｍ１におけるウエハＷの高さをＤ１とし、第２の位置Ｍ２におけるウエハＷの高さをＤ２とする。

図６に示すように、ウエハＷが軸Ｘ０まわりに角度θ１傾いた状態で載置される場合、第１の位置Ｍ１におけるウエハＷの高さＤ１は、第２の位置Ｍ２におけるウエハＷの高さＤ２より低くなる（Ｄ１＜Ｄ２）。

取得部５３は、第１，第２の位置Ｍ１，Ｍ２におけるウエハＷの高さＤ１，Ｄ２を比較し、異なる高さである場合にウエハＷが傾いた状態で載置されているとし、それ以外の場合にウエハＷが水平な状態で載置されているとする。

あるいは、取得部５３が、ウエハＷの傾き量α＝（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｌ１−Ｌ２）＝ｔａｎθ１を算出し、かかる傾き量αを載置状態とするようにしてもよい。

以上のように、２つの位置におけるウエハＷの高さＤ１，Ｄ２を比較することでウエハＷの載置状態として水平な状態であるか傾いた状態であるかを取得することができる。

なお、図６では各検出信号の立ち下がり時におけるハンド２１の高さをウエハＷの高さとしたが、例えば立ち上がり時におけるハンド２１の高さをウエハＷの高さにしてもよい。あるいは、立ち下がり時及び立ち上がり時におけるハンド２１の高さの中点をウエハＷの高さとしてもよい。

続いて、図７Ａ及び図７Ｂを用いてロボットシステム１がウエハＷの載置状態を取得する別の方法について説明する。図７Ａは、載置台２６ａに載置されたウエハＷの斜視図であり、図７Ｂは、ウエハＷの検出結果を示す図である。なお、以下では、図７Ａ及び図７Ｂをまとめて図７という場合がある。

図５及び図６を用いて説明した方法では２つの位置におけるウエハＷの高さに基づいて載置状態を取得しているのに対し、ここでは３つの位置におけるウエハＷの高さに基づいて載置状態を取得する方法について説明する。

図７Ｂに示すように、取得部５３は、第１〜第３の位置Ｍ１〜Ｍ３におけるウエハＷの有無を検出する。なお、各位置Ｍ１〜Ｍ３におけるウエハＷの検出方法は図５及び図６に示す場合と同じであるため説明を省略する。

なお、第３の位置Ｍ３におけるウエハＷの検出結果を第３の検出信号Ｓ３と称する。また、第３の位置Ｍ３は、載置台２６ａの回転軸ＡＸｒから距離Ｌ３（Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１）の位置である。

取得部５３は、各検出信号Ｓ１〜Ｓ３からウエハＷの高さを取得する。図７Ｂでは、各位置Ｍ１〜Ｍ３におけるウエハＷの高さをそれぞれＤ１〜Ｄ３とする。また、第１，第２の位置Ｍ１，Ｍ２間のウエハＷの傾き量をα１２とし、第２，第３の位置Ｍ２，Ｍ３間のウエハＷの傾き量をα２３とする。また、第１，第３の位置Ｍ１，Ｍ３間のウエハＷの傾き量をα１３とする。

図７に示すように、ウエハＷが撓んだ状態で載置されている場合、ウエハＷの高さＤ１〜Ｄ３は、高さＤ３が最も高く、高さＤ１が最も低くなる（Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１）。

第１，第２の位置Ｍ１，Ｍ２間のウエハＷの傾き量α１２は、α１２＝（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｌ１−Ｌ２）となる。同様に、第２，第３の位置Ｍ２，Ｍ３間のウエハＷの傾き量α２３は、α２３＝（Ｄ２−Ｄ３）／（Ｌ２−Ｌ３）、第１，第３の位置Ｍ１，Ｍ３間のウエハＷの傾き量α１３は、α１３＝（Ｄ１−Ｄ３）／（Ｌ１−Ｌ３）となる。

撓んだ状態で載置されている場合、各位置Ｍ１〜Ｍ３間のウエハＷの傾き量α１２，α２３及びα１３はそれぞれ異なる（α１２≠α２３≠α１３）。

そこで、取得部５３は、各位置Ｍ１〜Ｍ３間のウエハＷの傾き量α１２，α２３及びα１３の中から少なくとも２つの傾き量を選択して比較する。ここでは、取得部５３は、傾き量α１２，α２３を比較し、傾き量α１２，α２３が異なる場合に載置状態は撓んだ状態であるとする。

また、取得部５３は、載置状態が撓んだ状態でないとした場合、各位置Ｍ１，Ｍ２でのウエハＷの高さＤ１，Ｄ２を比較する。比較した結果、高さＤ１，Ｄ２が異なる場合に載置状態は傾いた状態であるとする。取得部５３は、ウエハＷが撓んだ状態でなく、かつ傾いた状態でないとした場合に載置状態は水平な状態であるとする。

なお、ここでは取得部５３が各位置Ｍ１〜Ｍ３間のウエハＷの傾き量α１２，α２３を比較するようにしているが、第１，第３の位置Ｍ１，Ｍ３間のウエハＷの傾き量α１３と傾き量α１２を比較するようにしてもよい。また、全ての傾き量α１２，α２３及びα１３を比較するようにしてもよい。

また、ウエハＷの高さについても同様に、高さＤ１，Ｄ３を比較するようにしてもよく、全ての高さＤ１〜Ｄ３を比較するようにしてもよい。

また、第１，第２の位置Ｍ１，Ｍ２間の距離（Ｌ１−Ｌ２）と第２，第３の位置Ｍ２，Ｍ３間の距離（Ｌ２−Ｌ３）が等しい場合、傾き量α１２，α２３は、高さの差（Ｄ１−Ｄ２，Ｄ２−Ｄ３）に比例する。したがって、この場合、傾き量α１２，α２３を比較する代わりに高さの差（Ｄ１−Ｄ２，Ｄ２−Ｄ３）を比較するようにしてもよい。

あるいは、取得部５３がウエハＷの高さＤ１〜Ｄ３を通る曲線を求め、かかる曲線の曲率から載置状態が撓んだ状態か否か判定するようにしてもよい。また、取得部５３がウエハＷの高さＤ１〜Ｄ３を通る直線を求め、かかる直線の傾きから載置状態が傾いた状態か否か判定するようにしてもよい。

または、取得部５３が、かかる直線の傾きを傾き量α、かかる曲線の曲率を撓み量βとして載置状態を取得するようにしてもよい。あるいは、傾き量αをウエハＷの傾き角、撓み量βを撓み角としてもよい。

あるいは、例えば予め記憶部５４に、各位置Ｍ１〜Ｍ３でのウエハＷの高さと載置状態とを関連づけて記憶しておき、取得部５３がウエハＷの高さＤ１〜Ｄ３に基づいて記憶部５４を参照することで載置状態を取得するようにしてもよい。

この場合、載置状態と関連づける情報はウエハＷの高さに限られない。例えば、各検出信号Ｓ１〜Ｓ３のＨｉｇｈ信号の長さと関連づけて記憶部５４に記憶するようにしてもよい。

以上のように、３つの位置におけるウエハＷの高さＤ１〜Ｄ３を比較することでウエハＷの載置状態として水平な状態、傾いた状態及び撓んだ状態のいずれであるか取得することができる。

なお、ウエハＷが撓んでいる場合は図７Ｂに示すように各検出信号Ｓ１〜Ｓ３の立ち上がり時の高さはほぼ一定であるのに対し、立ち下がり時の高さが変化する。したがって、図７Ｂでは各検出信号Ｓ１〜Ｓ３の立ち下がり時におけるハンド２１の高さをウエハＷの高さとしたが、例えば立ち下がり時及び立ち上がり時におけるハンド２１の高さの中点をウエハＷの高さとしてもよい。

次に、図８を用いて、アライメント装置２６がウエハＷの載置状態に基づいてウエハＷの位置決めを行う方法について説明する。図８は、アライメント装置２６の構成を示す図である。なお、図８では、アライメント装置２６の説明に必要な構成要素のみを示しており、すでに説明した構成要素や一般的な構成要素についての記載を省略している。

アライメント装置２６は、載置台２６ａと、エッジ検出部２６ｂとを有する。エッジ検出部２６ｂは、光源２６ｃとラインセンサ２６ｄとを含んでいる。

光源２６ｃとラインセンサ２６ｄとは、ウエハＷが載置台２６ａ上に載置された状態で、ウエハＷを挟んで光源２６ｃとラインセンサ２６ｄとが対向するように、鉛直方向に所定の間隔を隔てて配置される。

図８に示すように、光源２６ｃは、第２検出制御部５６から入力される制御信号に基づいて発光し、ウエハＷの下側からラインセンサ２６ｄに対して平行光を照射する。

ラインセンサ２６ｄは、例えば複数の画素（図示せず）が直線状に配列された１列の画素列を有するＣＣＤラインセンサであり、画素毎に受光した光量に応じた電荷を蓄積する。

第２検出制御部５６は、位置決め制御部５８からの指示に基づいて制御信号を出力することで光源２６ｃを制御する。また、検出処理部５７は、ラインセンサ２６ｄから各画素に蓄積された電荷を検出信号として読み出すとともに、検出信号に基づいてウエハＷのエッジ位置及びウエハＷに形成された欠けを検出する。

判定部５５は、取得部５３から入力されるウエハＷの載置状態及び検出処理部５７から入力されるウエハＷの欠けの情報に基づき、かかる欠けが予めウエハＷに形成されたノッチか否かを判定する。

また、判定部５５は、判定結果及び検出処理部５７から入力されるウエハＷのエッジ位置に基づき、ノッチの位置情報を位置決め制御部５８へ出力する。

位置決め制御部５８は、ノッチの位置情報に基づいて載置台２６ａを回転させ、ウエハＷの位置決めを行う。

次に、図９Ａ〜図９Ｃを用いて、アライメント装置２６がウエハＷの載置状態に基づいてウエハＷに形成された欠けがノッチか否かを判定する方法について説明する。図９Ａは、水平な状態で載置されたウエハＷの上面図であり、図９Ｂは、傾いた状態で載置されたウエハＷの上面図である。また、図９Ｃは、撓んだ状態で載置されたウエハＷの上面図である。

図９Ａに示すように、ウエハＷが水平な状態で載置台２６ａに載置されている場合、ウエハＷはウエハ半径に等しい半径Ｒ１を有する円形状となっている。検出処理部５７は、エッジ位置が大きく変化している部分をウエハＷに形成された欠けとして検出する。

判定部５５は、ウエハＷの欠けの形状とノッチの形状とを比較し、検出した欠けがノッチであるか否かを判定する。判定部５５は、ノッチであると判定された欠けの位置情報を位置決め制御部５８へ出力する。

ここで、図９Ｂに示すように、ウエハＷが傾いた状態で載置台２６ａに載置されている場合、ウエハＷは鉛直方向からみて長径Ｒ１、短径Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）を有する楕円形状にみえる。

また、図９Ｃに示すように、ウエハＷが撓んだ状態で載置台２６ａに載置されている場合、ウエハＷは鉛直方向からみてウエハ半径より小さい半径Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）を有する円形状にみえる。

このように、ウエハＷの載置状態に応じて検出処理部５７が検出するエッジ位置が異なる。したがって、検出した欠け及びノッチの形状を単純に比較すると、ウエハＷの載置状態によっては誤ってノッチを判定してしまう恐れがある。

そこで、判定部５５は、取得部５３から入力された載置状態に基づいて欠け及びノッチの形状を比較することで、ノッチの誤判定を抑制する。具体的には、判定部５５は、欠けの形状を載置状態に基づいて補正する。

判定部５５は、補正した欠けの形状とノッチの形状とを比較することで、かかる欠けがノッチであるか否かを判定する。

また、判定部５５は、エッジ位置を載置状態に応じて補正し、補正したエッジ位置を位置決め制御部５８へ出力するようにしてもよい。

また、ここでは、欠けの形状を載置状態に基づいて補正しているが、ノッチの形状を補正するようにしてもよい。あるいは、検出処理部５７が取得部５３から載置状態を受け取り、エッジ位置を補正し、補正したエッジ位置に基づいて欠けを検出するようにしてもよい。

以上のように、ウエハＷの載置状態に基づいてノッチの判定を行うことで、ノッチを精度よく検出することができる。また、載置状態に基づいてウエハＷの位置決めを行うことで、ウエハＷの位置決めの精度を向上させることができる。

ところで、上述してきた実施形態では、検出部６０がウエハＷの高さを検出する場合について説明したが、検出部６０が他の検出対象を検出するようにしてもよい。以下、図１０を用いて、検出部６０がフープ３０に収納されたウエハＷの収納状態を検出する場合について説明する。図１０は、検出部６０の他の検出例を示す図である。

図１０に示すように、基板供給部３はフープ３０を有する。フープ３０は、ウエハＷを例えば水平方向に保持する溝部３１１を有する。また、フープ３０は、複数のウエハＷをＺ軸方向に多段に収納することができる。

ロボット２０（図２参照）は、ハンド２１の先端を所定の位置でＺ軸方向に走査させる。そして、検出部６０は、検出線ＬがウエハＷの周縁部に遮られるか否かによってウエハＷの有無を検出する。すなわち、検出部６０は、フープ３０内に収容されたウエハＷの位置や数を検出する、いわゆるマッピング操作を行うマッピングセンサとしても機能する。

このように、検出部６０を用いて、ウエハＷの高さ検出だけでなくマッピング操作を行うようにしてもよい。ウエハＷの高さを検出する検出部６０をマッピングセンサとして用いることで、ロボットシステム１が検出部６０とは別にマッピングセンサを備える必要がなくなる。これにより、ロボットシステム１の設備コストを低減することができる。

次に、実施形態にかかるロボットシステム１が実行する処理手順について図１１を用いて説明する。図１１は、ロボットシステム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、図１１には、２つの位置におけるウエハＷの高さに基づいて載置状態を取得する場合を示している。

図１１に示すように、検出部６０が第１の位置Ｍ１に移動する（ステップＳ１０１）。次に、検出部６０は第１の位置Ｍ１でウエハＷを検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、ロボット２０がハンド２１を上昇させている間、検出部６０がウエハＷの有無を検出する。

続いて、検出部６０は第２の位置Ｍ２に移動し（ステップＳ１０３）、検出部６０は第２の位置Ｍ２でウエハＷを検出する（ステップＳ１０４）。

次に、取得部５３は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４の検出結果に基づき、ウエハＷの載置状態を取得する（ステップＳ１０５）。具体的には、取得部５３は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４の検出結果からウエハＷの高さＤ１，Ｄ２を取得し、かかる高さＤ１，Ｄ２を比較することで、載置状態が傾いた状態か水平な状態かを取得する。

なお、図１１では、２つの位置におけるウエハＷの高さに基づいて載置状態を取得する場合について説明した。３つの位置におけるウエハＷの高さに基づいて載置状態を取得する場合は、例えば図１１の処理に第３の位置でウエハＷを検出するステップを追加すればよい。

上述してきたように、実施形態に係るロボットシステムは、アームと、ハンドと、検出部と、取得部とを備える。検出部が検出した複数の位置における基板の高さに基づき、取得部が基板の載置状態を取得する。

したがって、実施形態に係るロボットシステムによれば、基板の載置状態を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、アライメント装置２６の載置台２６ａに載置された状態でウエハＷの載置状態を取得しているが、フープ３０に収納されたウエハＷの高さを検出することで載置状態を取得するようにしてもよい。あるいは、アライメント装置２６とは別に載置台を設け、かかる載置台に載置されたウエハＷの高さを検出するようにしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
２ 基板搬送部
３ 基板供給部
４ 基板処理部
２０ ロボット
２１ ハンド
２２ アーム部
２６ アライメント装置
２６ａ 載置台
３０ フープ
５０ 制御部
６０ 検出部

Claims (6)

1. 基板を載置台に搬送するアームと、
   前記アームの先端部に設けられ、搬送時に前記基板を保持するハンドと、
   前記ハンドに設けられ、水平面について第１の位置または第２の位置になるように位置付けられた前記ハンドを高さ方向に移動させることによって、前記第１の位置及び前記第２の位置でそれぞれ前記基板を検出する検出部と、
   前記検出部が前記第１の位置で検出した前記基板の高さと、前記第２の位置で検出した前記基板の高さに基づき、前記載置台での前記基板の載置状態に関連付ける情報を取得する取得部と
   を備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記検出部は、
   前記基板の収容容器での収容状態を検出する検出部であることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記載置台を回転させて前記基板の位置決めを行うアライメント装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記アライメント装置は、
   前記検出部が検出した前記基板の載置状態に基づいて前記基板のエッジ位置を補正し、前記基板の位置決めを行うことを特徴とする請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記アライメント装置は、
   前記基板に形成された欠けを検出する第２検出部と、
   前記検出部が検出した前記基板の載置状態に基づいて前記第２検出部が検出した欠けが予め前記基板に形成されたノッチか否か判定する判定部と
   を有することを特徴とする請求項３または４に記載のロボットシステム。
6. アームの先端部に設けられたハンドによって保持された基板を載置台に搬送する搬送工程と、
   水平面について第１の位置または第２の位置になるように位置付けられた前記ハンドを高さ方向に移動させることによって、前記ハンドに設けられた検出部が前記第１の位置及び前記第２の位置でそれぞれ前記基板を検出する検出工程と、
   前記第１の位置で検出した前記基板の高さと、前記第２の位置で検出した前記基板の高さに基づき、前記載置台での前記基板の載置状態に関連付ける情報を取得する取得工程と
   を含むことを特徴とする検出方法。

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