JP6303556B2 - 基板搬送機構の位置検出方法、記憶媒体及び基板搬送機構の位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を搬送する基板搬送機構の座標位置を検出するための技術に関する。

半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理装置においては、例えば搬送容器であるＦＯＵＰや、基板の処理や基板の受け渡しに用いられる複数のモジュールが設けられ、これらの間で搬送アームにより基板の搬送が行われている。
このような基板処理装置では、モジュール内の適正な位置に基板を搬送するために、モジュールに対する搬送アームの進入位置の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を取得する必要がある。このため例えば装置メーカーでは、装置の製造時に、目安となる座標を把握し、この座標に基づいて搬送アームの進入位置の座標を求めるティーチングが行われている。

またユーザー側にて装置を組み立てたときに組み立て誤差が発生し、搬送アームの進入位置の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がメーカー側から提示された座標とずれてしまうおそれがある。このためユーザー側においても既述のティーチングを行う必要がある。
自動でティーチングを行うためには、搬送アームの位置を事前に検出する必要がある。即ち、実際の搬送空間における位置が搬送アームの駆動系で管理されている座標系のどの位置に相当するかについて把握しておく必要がある。

特許文献１には、搬送アームに設けたマッピングセンサーを用いて、治具の高さ位置を検出する技術が記載されているが、水平方向の位置については自動で検出することができない。このためマニュアル操作で搬送アームを移動させて治具の水平位置を求めることも行われているが、工数が多くて手間がかかり、熟練性も要求される。

特許文献２には、レーザ光を投光することによりターゲット治具を探索してターゲット位置の上下方向位置の情報を取得し、次いで第２非接触センサ（マッピングセンサ）を用いてターゲット治具の半径方向位置の情報を取得する技術が提案されている。しかしながらこの手法では、作業者が搬送位置にターゲット治具を配置する必要があり、ティーチングを自動化することはできない。またターゲット位置については、上下方向位置と半径方向位置の情報を取得することができるが、水平方向のＸ座標とＹ座標を検出することはできない。

特開２００６−１８５９６０号公報：段落００２６〜段落００３２、図３等参照 特開２００５−２６０１７６号公報：段落００６７、００８３、００８７、００９０等参照

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板を搬送する基板搬送機構の水平方向の位置を自動で検出することができる技術を提供することにある。

このため本発明の基板搬送装置の位置検出方法は、
基板を保持し、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在及び鉛直軸周りに回転自在な基板保持部を備えた基板搬送機構の位置を検出する方法において、
発光部及び受光部が前記進退方向と交差する方向に互いに対向するように前記基板搬送機構に設けられ、前記基板保持部の水平方向の位置及び向きによりその光軸の水平方向の位置及び向きが特定される光透過型の光センサーと、
前記基板搬送機構により基板が搬送される部位に対して相対位置が把握されている位置において、前記光センサーの光軸を遮るように設けられ、前記基板保持部を第１の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、前記基板保持部を第２の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、を備えた被検出部と、を用い、
前記光センサーを前記被検出部に対して相対的に昇降させる工程と、
前記基板保持部を前記第１の向きに設定して、前記光センサ―を前記被検出部に対して相対的に昇降させて前記光軸を遮る当該被検出部の高さ寸法を計測する工程と、
前記基板保持部を前記第２の向きに設定して、前記光センサ―を前記被検出部に対して相対的に昇降させて前記光軸を遮る当該被検出部の高さ寸法を計測する工程と、
各向きごとの前記高さ寸法の計測値に基づいて前記被検出部の基準位置の水平方向の座標位置を求める工程と、を含むことを特徴とする。

また本発明の記憶媒体は、
基板を保持し、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在及び鉛直軸周りに回転自在な基板保持部を備えた基板搬送機構の位置を検出する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の基板搬送機構の位置検出方法を実行するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。

さらに本発明の基板搬送装置の位置検出装置は、
基板を保持し、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在及び鉛直軸周りに回転自在な基板保持部を備えた基板搬送機構の位置を検出する装置において、
発光部及び受光部が前記進退方向と交差する方向に互いに対向するように前記基板搬送機構に設けられ、前記基板保持部の水平方向の位置及び向きによりその光軸の水平方向の位置及び向きが特定される光透過型の光センサーと、
前記基板搬送機構により基板が搬送される部位に対して相対位置が把握されている位置において、前記光センサーの光軸を遮るように設けられ、前記基板保持部を第１の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、前記基板保持部を第２の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、を備えた被検出部と、
前記光センサーを前記被検出部に対して相対的に昇降させるための昇降機構と、
前記基板保持部を前記第１の向き及び前記第２の向きに順次設定して、各向きごとに前記光センサーを前記被検出部に対して相対的に昇降させて前記光軸を遮る当該被検出部の高さ寸法を計測し、各向きごとの前記高さ寸法の計測値に基づいて前記被検出部の基準位置の水平方向の座標位置を求める制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、基板搬送機構に設けられた光透過型の光センサーを、被検出部に対して相対的に昇降させて、光センサーの光軸を遮る被検出部の高さ寸法を計測している。被検出部は、基板保持部を第１の向きに設定したときの光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、前記基板保持部を第２の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面とを備える。
このため基板保持部を第１の向き及び第２の向きに夫々設定して被検出部の高さ寸法を計測することにより、高さ寸法を計測した傾斜面の位置から、被検出部の基準位置までの水平方向の距離を、各向きごとに把握することができる。これら各向きごとに把握された水平方向の距離を用いて、基準位置を通り、互いに傾きの異なる２つの直線の式を求めることにより、これらの式の交点を基準位置の水平方向の座標位置として取得する。この基準位置の座標位置は、基板搬送機構の駆動系で管理されている座標系を用いて把握されているので、基板搬送機構の水平方向の位置を自動で検出することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る基板搬送装置の位置合わせ装置を備えた真空処理装置の平面図である。 基板搬送装置とロードロック室の一部を示す概略斜視図である。 基板搬送装置と被検出部とを示す平面図である。 基板搬送装置と被検出部とを示す側面図である。 被検出部を示す斜視図と説明図である。 基板搬送装置と被検出部と制御部とを示す構成図である。 被検出部の座標を取得する様子を説明する平面図である。 第１の直線を示すグラフである。 被検出部と光センサーとを示す側面図と、光センサーの受光―非受光データを示す特性図である。 被検出部の座標を取得する様子を説明する平面図である。 第２の直線を示すグラフである。 被検出部と光センサーとを示す側面図と、光センサーの受光―非受光データを示す特性図である。 第１の直線と第２の直線を示すグラフである。 被検出部の他の例を示す斜視図と説明図である。 被検出部と光センサーとを示す側面図と、光センサーの受光―非受光データを示す特性図である。 被検出部の他の例を示す斜視図と説明図である。 被検出部の他の例を示す斜視図と説明図である。 被検出部の他の例を示す斜視図と説明図である。 被検出部の他の例を示す斜視図と側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る被検出部を示す斜視図と側面図である。 被検出部と光センサーとを示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る第１の搬送アームと被検出部とを示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態を説明するためのフローチャートである。 基板搬送機構の他の例を示す斜視図である。 基板搬送装置の他の例を示す平面図である。 基板搬送装置の他の例を示す平面図である。

本発明の基板搬送機構の位置検出装置を備えた、マルチチャンバシステムである真空処理装置の第１の実施の形態について説明する。先ず真空処理装置について、図１及び図２を参照して説明する。真空処理装置１００は、その内部雰囲気が、例えば窒素ガスにより常圧雰囲気とされる横長の常圧搬送室１１を備え、常圧搬送室１１の手前には、例えばＦＯＵＰである搬送容器１に対して基板の受け渡しを行うための複数のロードポート１０が左右方向に並べて設置されている。常圧搬送室１１の正面壁には、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを搬入出するための図示しないウエハ搬送口が設けられる。このウエハ搬送口には、搬送容器１の図示しない蓋体と一緒に開閉される開閉ドア１２が取り付けられている。以降、ロードポート１０の配列方向をＸ方向、ロードポート１０の配列方向に直交する方向をＹ方向、装置の上下方向をＺ方向として説明する。

常圧搬送室１１のロードポート１０側から見て左側壁には、ウエハＷの向きや偏心の調整を行うアライメント室１３が設けられている。また常圧搬送室１１の底面には、常圧搬送室１１内の排気を行うための図示しない排気口が設けられており、排気ファン等の排気手段により排気される構成となっている。さらに常圧搬送室１１内には、ウエハＷを搬送するための基板搬送機構である第１の搬送アーム２と、被検出部３とが設けられているが、これらについては後述する。

常圧搬送室１１におけるロードポート１０の反対側には、例えば２個のロードロック室１４が設けられている。これらロードロック室１４は、ウエハＷを待機させた状態で内部の雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り換えるものである。常圧搬送室１１側から見てロードロック室１４の奥側には、真空搬送室４１が配置されている。
図１に示すようにロードロック室１４は、常圧搬送室１１側と真空搬送室４１側に、夫々ウエハ搬入出用の開口部１５、１６を備えている。常圧搬送室１１側の開口部１５はドアバルブ１７により、真空搬送室４１側の開口部１６はゲートバルブ４２により、夫々開閉自在に構成されている。図２は第１の搬送アーム２とロードロック室１４の正面壁１４１側の一部を概略的に示すものであるが、この図では開口部１５が開口している状態を示している。

真空搬送室４１には、複数個例えば６個の真空処理モジュール４３が夫々ゲートバルブ４４を介して接続されている。また真空搬送室４１の内部には、多関節アームよりなる第２の搬送アーム４５が設けられており、この第２の搬送アーム４５により、各ロードロック室１４、及び各真空処理モジュール４３の間でウエハＷの受け渡しが行われる。真空搬送室４１は、例えばその底面に窒素ガス供給機構が設けられると共に、排気配管を介して真空排気機構に接続され、窒素ガス雰囲気となるように真空排気されている。真空処理モジュール４３で行われるプロセスとしては、例えば成膜処理、アニール処理、エッチング処理あるいは洗浄処理等の真空処理が挙げられる。

続いて常圧搬送室１１に設けられる第１の搬送アーム２について図２〜図４を参照して説明する。図２に示すように、第１の搬送アーム２は、下段アーム２１、中段アーム２２及びウエハＷを保持するための基板保持部に相当するフォーク２３とを連結した多関節アームとして構成されている。そして４個のモータを含む水平移動用の駆動機構２４により、フォーク２３が進退動作、回転動作も含めて水平方向に自在に移動できるように構成されている。また第１の搬送アーム２は昇降機構２５により昇降自在に構成されており、ロードポート１０に配置された搬送容器１と、アライメント室１３と、ロードロック室１４との間でウエハＷを搬送できるようになっている。水平移動用の駆動機構２４に含まれるモータにはエンコーダが接続され、図２では各モータのエンコーダを代表して符号２６で示している。また昇降機構２５のモータはエンコーダ２７に接続され、これらエンコーダ２６、２７のパルス数はカウンタ２６１、２７１よりカウントされる。

図２及び３に示すように、フォーク２３は平面的に見て所定の空間を挟んで進退方向に伸びる２本の腕部２３１、２３２を備えており、これら腕部２３１、２３２の上面にウエハＷが載置される。またフォーク２３には、図２〜図４に示すように、光透過型の光センサー５が設けられている。この光センサー５は、搬送容器１内のウエハＷの有無を検出するためのマッピングセンサーを利用することができる。光センサー５は、ウエハＷをフォーク２３に載置するときにウエハＷと緩衝しないようにフォーク２３の先端に設けられている。

例えば腕部２３１、２３２の一方の内面（この例では腕部２３１）に発光部５１が取り付けられると共に、腕部２３１、２３２の他方の内面（この例では腕部２３２）において、発光部５１と対向するように受光部５２が取り付けられている。光センサー５の光軸Ｆは、フォーク２３の進退方向と直交するように、即ちフォーク２３の中心軸線２８（図３参照）と直交するように水平に形成されている。このように光センサー５はフォーク２３に設けられているので、フォーク２３の水平方向の位置及び向きにより、光センサー５の光軸Ｆの水平方向の位置及び向きが特定される。

続いて被検出部３について、図２〜図５を参照して説明する。被検出部３は、光センサー５の光軸Ｆを遮ることができるように設けられ、第１の搬送アーム２により基板が搬送される部位に対して相対位置が特定されている。この例では、被検出部３は、図１〜図４に示すように、第１の搬送アーム２によりウエハＷの搬送を妨げないように、ロードロック室１４の開口部１５が形成された正面壁１４１において、２つの開口部１５の間に支持部材３０を介して取り付けられている。

図５に示すように、被検出部３の外形は、垂直な面を鉛直軸周りに回転させて得られた回転体として形成されている。この例では、頂点部分を切り落とした２つの同じ形状の円錐体３１を、その底面同士を接続するように、上下に配置した形状の回転体よりなる。この回転体は、二等辺三角形領域３４と、二等辺三角形領域３４の底辺側に設けられた四角形領域３５とを組み合わせた平面体３６を、鉛直軸（Ｚ軸）周りに回転して形成されたものである。このとき平面体３６は、二等辺三角形領域３４の頂点３４１が側方を向くように、頂点３４１に対向する四角形領域３５の辺３５１を鉛直軸に揃えるようにして回転される。

こうして被検出部３は中央部３２が平坦な円形状に構成されると共に、中央部３２から外方に向かうにつれて徐々に高さ寸法（上下方向の大きさ）が小さくなる傾斜部３３を備える。被検出部３は回転体であることから、傾斜部３３は、フォーク２３を第１の向きに設定したときに、光軸Ｆの伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、フォーク２３を第２の向きに設定したときに、光軸Ｆの伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面とを備えることになる。傾斜部３３では高さが連続的に変化しているので、傾斜部３３のある位置Ｐの高さ寸法ｔと、鉛直軸から位置Ｐまでの水平方向の距離ｄとは互いに対応する。このため高さ寸法ｔを検出することにより、距離ｄを取得することができる。また被検出部３が回転体であることから、傾斜部３３の周方向においては、どの位置の高さ寸法を検出しても、この高さ寸法に対応する鉛直軸からの水平方向の距離は同じである。

このような被検出部３は例えば金属により構成され、その大きさは、被検出部３に向けてフォーク２３を進行させたときに、光センサー５の発光部５１と受光部５２とが夫々被検出部３の外側に位置できるように設定されている。大きさの一例を挙げると、例えば中央部３２の直径Ｍ１は１０ｍｍ、中央部３２の高さ寸法Ｍ２は１０ｍｍ、傾斜部３３の外縁の直径Ｍ３は３０ｍｍである。なお被検出部３は、図示の便宜上、高さ寸法を誇張して描いている。

続いて制御部６について図６を参照して説明する。この制御部６は、例えばコンピュータからなり、ＣＰＵ６１、プログラム格納部６２及び記憶部６３を備えており、プログラム格納部６２には、後述の装置の一連の動作を行うために必要なプログラムが格納されている。
ここで第１の搬送アーム２の駆動系で管理している座標について述べておく。この座標は第１の搬送アーム２のモータに接続されたエンコーダ２６、２７（水平駆動に関する複数のエンコーダは既述のようにエンコーダ２６として代表している）のパルス数のカウント値により管理されており、第１の搬送アーム２のホーム位置を原点としている。この座標における水平方向の座標（位置）は例えば極座標で管理され、この極座標に基づいてＸ、Ｙ座標に換算されるが、便宜上Ｘ、Ｙ座標により管理されているものとする。

プログラムは、エンコーダ２６、２７のパルス数のカウント値に基づいて、駆動系で管理しているＸ、Ｙ、Ｚ座標上の第１の搬送アーム２の座標及びフォーク２３の向きを演算するステップ群を含む。更にプログラムは、光センサー５を被検出部３に対して昇降させたときの受光―非受光を取得して、後述するように被検出部３の位置がＸ、Ｙ、Ｚ座標の上のどの位置に相当するかを演算するステップ群を含む。またプログラムは、演算により求められた被検出部３の基準位置に基づいて、例えばロードロック室１４に対する進入位置（進入位置もウエハＷの搬送位置に相当する）の座標を求める、第１の搬送アーム２のティーチングを行うためのステップ群を含んでいる。

プログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等に格納されて制御部６にインストールされる。コンピュータの画面は表示部６４をなすものであり、この表示部６４によって、所定の基板処理やティーチングの選択や、各処理におけるパラメータ等の入力操作を行うことができるように構成される。また表示部６４には、後述する被検出部３の座標や光センサー５の受光―非受光データ等が表示されるようになっている。アラーム出力部６５は、例えばランプの点灯やアラーム音の発生、表示部６４へのアラーム表示を行う手段である。

先ずティーチングの説明に先立ち、基板処理装置１００におけるウエハＷの流れについて述べる。例えばＯＨＴ等でロードポート１０に搬入された搬送容器１内の処理前のウエハＷは、常圧搬送室１１→アライメント室１３→ロードロック室１４→真空搬送室４１→真空処理モジュール４３の経路で搬送されて成膜処理やアニール処理が行われる。処理を終えた処理済みのウエハＷは、真空処理装置４１内を逆の経路（ただしアライメント室１３は通らない）で搬送されて、所定の搬送容器１へと戻される。

続いて第１の搬送アーム２のティーチングについて説明するが、ティーチングは、メーカー側にて装置を組み立てた後やメンテナンス時、ユーザー側にて装置が搬入された時等に行われる。このティーチングには被検出部３の基準位置の座標位置を取得する工程が含まれており、以下の説明では被検出部３の回転中心を基準位置Ｎとしている。

先ず基準位置Ｎの水平方向の座標の取得について図７〜図１３を参照して説明する。ここでは第１の搬送アーム２がホーム位置にあるときの駆動系の座標を原点Ｏとし、Ｘ軸はロードポート１０の配列方向、Ｙ軸はロードポート１０の配列方向に直交する方向に夫々設定している。
図７に示すように、フォーク２３を第１の向きに設定して進行させ、光センサー５の光軸Ｆが被検出部３の傾斜部３３の上方側にある第１の位置に配置する（ステップ１）。第１の向きとは、フォーク２３の中心軸線２８がＹ軸に沿った向きである。図８には、このときの駆動系におけるＸ、Ｙ座標上の第１の搬送アーム２の位置Ｇ１（ｘ１、ｙ１）を示してある。

そしてフォーク２３を被検出部３の上方側から下方側まで下降させながら、光センサー５のデータを取得する。このときの光センサー５の受光―非受光データと、高さ位置とを対応付けたグラフを図９に、受光したときをＯＮ、非受光のときをＯＦＦとして示す。
フォーク２３を徐々に下降させていくと、被検出部３が存在しない高さ位置では受光データ（フォトダイオードに電流が流れている状態）が得られ、被検出部３が存在する高さ位置では光軸Ｆが被検出部３の傾斜部３３にて遮られるため非受光データが得られる。従ってエンコーダ２７のパルス数をカウンタ２７１により読み取ることにより、傾斜部３３の高さ寸法ｔ１が（ｈ１−ｈ２）により求められる。

被検出部３は略円錐体３１を２つ重ねた形状を成しているため、光軸Ｆが横切る位置における傾斜部３３の切断面を見ると、高さ寸法は一様ではなく、ｔ１は最も厚みが大きい位置Ｐ１の高さ寸法を示している。図９は、被検出部３を、位置Ｐ１を通るように鉛直軸に沿って切断した様子を示す。既述のように、傾斜部３３の高さ寸法と、鉛直軸からの水平方向の距離との間には対応関係があるので、傾斜部３３の高さ寸法ｔ１により、位置Ｐ１から基準位置Ｎまでの水平方向の距離ａが把握できる。この例では傾斜部３３が二等辺三角形の回転体により構成されているため、距離ａは傾斜部３３の高さ寸法に基づいて演算により求めてもよいし、予め記憶部６３に傾斜部３３の高さ寸法と基準位置Ｎからの距離とを対応付けたデータを格納しておき、高さに対応する距離を読み出すようにしてもよい。

そしてこのデータに基づいて、駆動系の座標上において基準位置Ｎを通る第１の直線Ｌ１の式を求める（ステップ２）。この第１の直線Ｌ１は、図８に示すように、被検出部３の基準位置Ｎを通り、かつＸ軸に平行な直線であり、式（１）のように表される。
ｙ＝ｙ１＋ａ・・・（１）

続いて図１０に示すように、フォーク２３を第２の向きに設定して進行させ、光センサー５の光軸Ｆが被検出部３の傾斜部３３の上方側にある第２の位置に配置する（ステップ３）。第２の向きは、例えば図１０に示すように、光軸ＦがＸ軸から水平面内においてθ度傾いた向きである。図１１には、このときの駆動系におけるＸ、Ｙ座標上の搬送アーム２の位置Ｇ２（ｘ２、ｙ２）を示してある。光センサー５の光軸Ｆは、フォーク２３の進退方向と直交して伸びているので、位置Ｇ２を通り、光軸Ｆに沿って伸びるＬ２´の直線の式（２）は次の通りである。
ｙ＝ｘｔａｎθ＋（ｙ２−ｘ２ｔａｎθ）・・・（２）

次にフォーク２３を被検出部３の上方側から下方側まで下降させながら、光センサー５のデータを取得する。このときの光センサー５の受光―非受光データと、高さ位置とを対応付けたグラフを図１２に、受光したときをＯＮ、非受光のときをＯＦＦとして示す。光センサー５の光軸Ｆが被検出部３で遮られる部位では非受光のデータが得られるので、傾斜部３３の高さ寸法ｔ２が（ｈ３−ｈ４）により演算される。
傾斜部３３の高さ寸法ｔ２は、光軸Ｆが横切る位置における傾斜部３３の最も厚みが大きい位置Ｐ２の高さ寸法であり、この高さ寸法ｔ２に基づいて、位置Ｐ２から基準位置Ｎまでの水平方向の距離ｂが得られる。

そしてこのデータに基づいて駆動系の座標上の基準位置Ｎを通る第２の直線Ｌ２の式を求める（ステップ４）。この第１の直線Ｌ２は、図１１に示すように、被検出部３の基準位置Ｎを通り、かつＬ２´に平行な直線であり、式（３）のように表される。
ｙ＝ｘｔａｎθ＋（ｙ２−ｘ２ｔａｎθ）＋ｂ／ｃｏｓθ・・・（３）
続いて図１３に示すように、第１の直線Ｌ１の式（１）と第２の直線Ｌ２の式（２）との連立方程式を解くことにより、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２の交点である被検出部３の基準位置Ｎの水平方向の座標（Ｘａ、Ｙａ）を取得する（ステップ５）。

次いで基準位置Ｎの高さ位置を取得する（ステップ６）。この例では基準位置Ｎは被検出部３の回転中心に設定しているので、傾斜部３３のある位置の高さ寸法、例えば位置Ｐ１の高さ寸法ｔ１（ｈ１−ｈ２）を求めることにより、基準位置Ｎの高さ位置（Ｚａ）は｛ｈ１−（ｈ１−ｈ２）／２｝により演算される。こうして取得された基準位置Ｎの位置は、取得座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）のデータとして制御部６に記憶しておく。

そして被検出部３の基準位置Ｎの設計値の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）と、取得した座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）とを比較し、これらの差分をずれ量として演算し、記憶する。取得された基準位置Ｎの座標位置は、第１の搬送アーム２の駆動系で管理されている座標系を用いて取得したものであるので、基準位置Ｎと第１の搬送アーム２との位置関係が把握できる。従って基準位置Ｎの設計値の座標と取得した座標とのずれ量を把握することにより、第１の搬送アーム２の位置を検出できる。このように本発明では基準位置Ｎの座標位置を取得することにより、第１の搬送アーム２の位置を相対的に取得している。

そして第１の搬送アーム２のティーチングは、このずれ量に基づいて、第１の搬送アーム２の各搬送位置のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を取得し、記憶することにより行われる（ステップ７）。第１の搬送アーム２の各搬送位置とは、例えばロードロック室１４や搬送容器１、アライメント室１３との間でウエハＷの受け渡しを行うときの夫々の受け渡し位置である。被検出部３の基準位置Ｎと各搬送位置とは事前に相対位置が特定されていることから、例えば搬送位置の取得は、予め設定された各搬送位置の設計値のＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標をずれ量を用いて補正することにより行われる。
また第１の搬送アーム２の搬送位置を補正する代わりに、ずれ量がゼロとなるように、つまり基準位置Ｎの取得座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）が設計値の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）と揃うように、第１の搬送アーム２を調整してもよい。

この実施の形態によれば、被検出部３は、フォーク２３を第１の向きに設定したときの光センサー５の光軸Ｆの伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、フォーク２３を第２の向きに設定したときの光軸Ｆの伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、を備えている。この傾斜面は、鉛直軸から傾斜面のある位置までの水平方向の距離（以下「鉛直軸からの距離」という）と、傾斜面のある位置の高さ寸法（以下「傾斜面の高さ寸法」という）とが互いに対応する。このため光センサー５を被検出部３に対して昇降させて傾斜面の高さ寸法を検出することによって、鉛直軸からの距離を検知できる。これによりフォーク２３を第１の向き及び第２の向きに夫々設定して、各向きごとに傾斜面の高さ寸法を計測することにより、被検出部３の基準位置Ｎを通る第１の直線Ｌ１の式と、第１の直線Ｌ１とは傾きの異なる第２の直線Ｌ２の式が求められる。これら第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２の交点が基準位置Ｎとなるので、前記交点を求めることにより被検出部３の水平方向の座標位置（Ｘ座標及びＹ座標）を取得することができる。

この基準位置Ｎの座標位置は、第１の搬送アーム２の駆動系で管理されている座標系を用いて取得されているので、基準位置Ｎの設計値の座標位置と取得した座標位置とを比較することにより、基準位置Ｎに対する第１の搬送アーム２の相対的な位置が把握できる。このため第１の搬送アーム２に設けられた光センサー５により、被検出部３の高さ寸法を計測するという簡易な手法で、第１の搬送アーム２の水平方向の位置を自動的に取得することができる。

また被検出部３が回転体である場合には、鉛直軸を含む垂直な切断面の形状が鉛直軸の周方向に亘って同じであるため、フォーク２３の第１の向きと第２の向きとがどの向きであっても、光センサー５により計測される傾斜部３３の高さ寸法と、鉛直軸からの距離との対応関係が同じになる。このためフォーク２３の向きが異なっても、共通の傾斜部３３の高さ寸法と鉛直軸からの距離との対応関係を用いることができるので、被検出部３の座標位置の取得を容易に行うことができる。さらに被検出部３の傾斜面が三角形の回転体により構成されている場合には、傾斜部３３の高さ寸法によって、鉛直軸からの距離が演算により簡単に求められる。

さらにまた被検出部３の傾斜面が二等辺三角形の回転体により構成され、基準位置を回転体の回転中心としたときには、フォーク２３を第１の向きまたは第２の向きに設定して、傾斜面の高さ寸法を測定することにより、基準位置のＺ座標位置を取得できる。このためＸ座標位置及びＹ座標位置の取得と同時にＺ座標位置を取得することができ、別途Ｚ座標位置を取得する工程を行う必要がないため、工数を削減することができる。

以上に記載したように、本発明によれば第１の搬送アーム２の水平方向の位置の取得を自動化できることから、被検出部３の座標位置に基づく第１の搬送アーム２の搬送位置の座標位置の取得（ティーチング）が自動化できる。これにより第１の搬送アーム２の搬送位置毎に、作業者が搬送アームを手動で動かす工程が不要となるため、作業者の負担が軽減され、ティーチングに要する時間が短縮される。

続いて被検出部の他の例について、図１４〜図１９を参照して説明する。図１４及び図１５に示す被検出部７は、図５に示す被検出部３を上下方向に複数段例えば２段重ねたものであり、図１４に示すように２つの二等辺三角形領域７１を上下方向に並べた形状の平面体７２を鉛直軸周りに回転させた回転体より構成される。この被検出部７においても、平坦な円形状の中央部７３と、中央部７３の外側に傾斜部７４を備えるが、図１５に示すように、傾斜部７４は、横から見ると山型が上下に２つ配列された形状を成している。このため傾斜部７４に光軸Ｆが投影される位置にて、光センサー５を傾斜部７４の上方側から下降させると、図１５に示すように受光―非受光データと、高さ位置とを対応付けたグラフが得られ、データには同じ波形が２つ現れる。このように受光―非受光データの波形が特徴的であるので、例えばドライバー等の工具といった被検出部３以外の物体を検出したときに得られる波形とは大きく異なる。このため作業者が表示部６４のグラフを見ることにより、被検出部３以外の物体を誤検知しているか否かを判定でき、誤検知を防止することができる。なお複数個の被検出部を互いに離して上下に配置するようにしてもよい。

また図１６に示すように、三角形状の平面体８１１を鉛直軸周りに回転させて成る円錐形状の被検出部８１や、図１７に示すように、頂点が下を向く三角形状の平面体８２１を鉛直軸周りに回転させて成る、下を向く円錐形状の被検出部８２のように、平坦な中央部がない構成であってもよい。また図１８に示すように、略半円状の平面体８３１を鉛直軸周りに回転させて成る略球状の被検出部８３であってもよい。このように被検出部の傾斜面は、鉛直軸からの水平方向の距離に応じて高さ寸法が曲線的に変化する構成であってもよく、鉛直軸からの水平方向の距離と、高さ寸法とが互いに対応するものであればよい。
さらに被検出部は、フォーク２３を第１の向き及び第２の向きに夫々設定して、光センサー５を昇降させたときに、光センサー５の光軸Ｆが被検出部の傾斜面により夫々遮られる形状であれば、必ずしも回転体の全部である必要はなく、図１９に示すように、被検出部８４の外形は回転体の一部をなすものであってもよい。

続いて本発明の第２の実施の形態について、図２０及び図２１を参照して説明する。この実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、回転体ではない被検出部９を用いることである。図２０には被検出部９の概略斜視図と側面図とを示し、図２１には被検出部９の平面図を示している。
被検出部９は例えば三角錐形状を成しており、図２１に示すように、フォーク２３を第１の向きに設定したときの光センサー５の光軸Ｆの伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面９１と、フォーク２３を第２の向きに設定したときの光軸Ｆの伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面９２とを備えている。図２１ではフォーク２３を第１の向きに設定したときの光軸Ｆを一点鎖線で、フォーク２３を第２の向きに設定したときの光軸Ｆを点線で夫々示す。

フォーク２３を第１の向きに設定して、光センサ―５を被検出部９に対して昇降させると、被検出部９の稜線９３上の位置の高さ寸法が計測できる。同様にフォーク２３を第２の向きに設定して、光センサ―５を被検出部９に対して昇降させると、被検出部９の稜線９３上の位置の高さ寸法を計測できる。例えば被検出部９の底面の中心を基準位置Ｎ１とすると、図２０に示すように、稜線９３上の位置Ｑの高さ寸法ｒと、この位置Ｑから基準位置Ｎ１までの水平方向の距離ｓとは互いに対応するので、被検出部９の高さ寸法ｒを計測することにより、当該高さ寸法ｒの位置Ｑから基準位置Ｎ１までの水平方向の距離ｓが把握される。そしてフォーク２３の第１の向きと第２の向きとを夫々例えばＸ軸に対する傾きとして予め設定しておくことにより、第１の実施の形態と同様の手法で被検出部９の基準位置Ｎ１の座標位置を求めることができ、第１の搬送アーム２の位置を自動的に取得することができる。

続いて第３の実施の形態について図２２を参照して説明する。この実施の形態は、複数個例えば２個の被検出部３００、３０１をロードロック室１４の正面壁１４１の左右両端近傍に夫々設け、第１の搬送アーム２の光センサー５によって、夫々の被検出部３００、３０１の座標を検出することによって、ロードロック室１４の正面壁１４１の傾きを把握するものである。例えば被検出部３００は、搬送容器１側から見たときに、正面壁１４１の左端近傍に設けられ、被検出部３０１は被検出部３００と高さ位置を揃えた状態で、搬送容器１側から見たときに、正面壁１４１の右端近傍に設けられる。

そして第１の実施の形態にて説明した手法により、被検出部３００、３０１の夫々の基準位置Ｎの座標を取得する。例えば夫々の被検出部３００、３０１の取得座標のＹ座標と設計値のＹ座標とのずれ量を演算し、被検出部３００、３０１の一方のずれ量が大きい場合には、正面壁１４１が左右方向においてＹ方向に傾いていると判定することができる。このとき被検出部３００、３０１の夫々の基準位置Ｎの取得座標自体を比較して、ずれ量が大きいとき（例えば設定された閾値を越えているとき）に正面壁１４１がＹ方向に傾いていると判定してもよい。
また複数個の被検出部をロードロック室１４の正面壁１４１の上下端近傍に夫々設け、夫々の被検出部の座標を検出することによって、ロードロック室１４の正面壁１４１の上下方向のＹ方向の傾きを把握するようにしてもよい。

続いて第４の実施の形態について説明する。この実施の形態は、第１の搬送アーム２の光センサー５により、定期的に被検出部の座標を検出することによって、被検出部が取り付けられた部位の熱膨張等による変形等を把握する技術に関するものである。
具体的に図２３に示すフローチャートを参照して説明する。先ず、例えばユーザ―側にて装置の組み立て時に、第１の実施の形態にて説明した手法により、被検出部３の基準位置Ｎの座標（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を初期値として取得して、制御部６に記憶する（ステップＳ１１）。次いで予め設定された枚数のウエハＷを真空処理モジュール４３に順次搬送し、ウエハＷに対して所定の真空処理を行う（ステップＳ１２）。次に第１の実施の形態の手法にて被検出部３の基準位置Ｎの座標（Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ）を取得して（ステップＳ１３）、初期座標（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）との差分（Ｘｂ−Ｘｃ、Ｙｂ−Ｙｃ、Ｚｂ−Ｚｃ）を演算する（ステップＳ１４）。

そしてステップＳ１５にて差分が許容範囲以内か否かを判定し、許容範囲であれば、差分に基づいて第１の搬送アーム２の搬送位置を補正すると共に、このときの基準位置Ｎの座標（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）を初期値として制御部６に記憶する。次いでステップＳ１２に戻りウエハＷの真空処理を続行する。一方、許容範囲を超えている場合には、ステップＳ１７に進み、アラーム出力部６５にて所定のアラームを出力して、装置を停止する（ステップＳ１８）。このような一連の処理は制御部６に格納されたプログラムにて実施される。
この例では、差分が小さい場合（許容範囲以内のとき）には、第１の搬送アーム２の搬送位置を補正し、差分が大きい場合（許容範囲を越えているとき）には、ロードロック室１４の変形が大きいと判定して、装置を停止し、所定の調整作業を実行する。

この実施の形態によれば、定期的に被検出部３の座標を検出することにより、仮に真空処理モジュール４３からの熱に起因して、ロードロック室１４が熱膨張し変形したとしても、早いタイミングでロードロック室１４の変形を検知することができる。従って、ロードロック室１４の変形量が大きくなる前に装置を停止して対応することができるので、ロードロック室１４の変形に基づく、ウエハＷの搬送事故の発生を未然に防ぐことができる。なお被検出部３の座標の取得のタイミングは、ウエハＷの処理枚数で管理する以外に、時間で管理するようにしてもよい。

以上において、本発明の基板搬送機構は、図２４及び図２５に示す構成の搬送アーム２００であってもよい。この搬送アーム２００は、ウエハＷを保持する基板保持部２０１が基台２０２に沿って進退自在に設けられると共に、基台２０２が昇降機構及び回転機構を備えた駆動機構２０３により昇降自在かつ鉛直軸まわりに回転自在に構成されている。また駆動機構２０３は、ロードポート１０の配列方向（Ｘ方向）に伸びるガイドレール２０４に沿って移動自在に設けられている。従って基板保持部２０１は、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在、鉛直軸周りに回転自在及び昇降自在に構成されることになる。

基板保持部２０１の内面には、光透過型の光センサー５の受光部５１と発光部５２とが、基板保持部２０１の進退方向と交差する方向に互いに対向するように設けられている。この光センサー５は基板保持部２０１と共に動くので、基板保持部２０１の水平方向の位置及び向きにより、その光軸Ｆの水平方向の位置及び向きが特定される。
そして基板保持部２０１を第１の向き（図２５に実線にて示す向き）と、第２の向き（図２５に点線にて示す向き）に夫々設定して、既述の手法にて被検出部３の基準位置Ｎの座標位置を取得する。

また光透過型の光センサー５００は必ずしも基板保持部に設ける必要はなく、図２６に示すように、基台２０２に取り付けるようにしてもよい。この例では、光センサー５００の受光部５０１と発光部５０２とは、基台２０２の先端に夫々支持アーム２０５、２０６を介して、基板保持部２０１の進退方向と交差する方向に互いに対向するように設けられている。基板保持部２０１及び光センサー５００は基台２０２と共に、進退方向と交差する方向に移動自在、鉛直軸周りに回転自在及び昇降自在に構成されているので、基板保持部２０１の水平方向の位置及び向きと、光軸Ｆの水平方向の位置及び向きとは互いに対応している。このため基板保持部２０１の水平方向の位置及び向きにより、光軸Ｆの水平方向の位置及び向きが特定されることになる。

そして基板保持部２０１を退行位置（図２６に示す位置）に位置させた状態で、基板保持部２０１を第１の向き（図２６に実線にて示す向き）と、第２の向き（図２６に点線にて示す向き）に夫々設定して、既述の手法にて被検出部３の基準位置Ｎの座標位置を取得する。この光センサー５００は、基板保持部２０１の進退方向に沿って進退自在に基台２０２に設けるようにしてもよい。

以上において、光透過型の光センサーの受光部と発光部とは、基板保持部の進退方向と直交する方向に互いに対向するように設ける必要はなく、前記進退方向と交差する方向に互いに対向するように設けられればよい。また光センサーの高さ位置は固定しておき、被検出部を昇降させて、被検出部の基準位置の座標位置を取得するようにしてもよい。さらに被検出部は常圧搬送室１１のロードポート１０側に設けるようにしてもよい。また真空搬送室４１内に被検出部を設け、真空搬送室４１の第２の搬送アーム４５に設けられた光透過型の光センサーにより、被検出部の座標位置を取得し、第２の搬送アーム４５の位置を把握するようにしてもよい。さらにまた、基板搬送装置に設けられた光センサーで被検出部の高さ寸法を計測することにより、被検出部の水平方向の座標位置（Ｘ、Ｙ）のみを把握し、被検出部の高さ方向の座標（Ｚ）については他の手法で検出するようにしてもよい。また被検出部の高さ方向の座標については、光センサー５の光軸Ｆが被検出部３の中央部３２に対応する位置で、光センサー５を昇降させてデータを取得することにより求めてもよい。

１００ 真空処理装置
１１ 常圧搬送室
１４ ロードロック室
２ 第１の搬送アーム
２３ フォーク
３ 被検出部
３３ 傾斜部
５ 光透過型の光センサー
５１ 発光部
５２ 受光部
６ 制御部
Ｆ 光軸
Ｗ ウエハ

Claims (12)

1. 基板を保持し、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在及び鉛直軸周りに回転自在な基板保持部を備えた基板搬送機構の位置を検出する方法において、
   発光部及び受光部が前記進退方向と交差する方向に互いに対向するように前記基板搬送機構に設けられ、前記基板保持部の水平方向の位置及び向きによりその光軸の水平方向の位置及び向きが特定される光透過型の光センサーと、
   前記基板搬送機構により基板が搬送される部位に対して相対位置が把握されている位置において、前記光センサーの光軸を遮るように設けられ、前記基板保持部を第１の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、前記基板保持部を第２の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、を備えた被検出部を用い、
   前記光センサーを前記被検出部に対して相対的に昇降させる工程と、
   前記基板保持部を前記第１の向きに設定して、前記光センサ―を前記被検出部に対して相対的に昇降させて前記光軸を遮る当該被検出部の高さ寸法を計測する工程と、
   前記基板保持部を前記第２の向きに設定して、前記光センサ―を前記被検出部に対して相対的に昇降させて前記光軸を遮る当該被検出部の高さ寸法を計測する工程と、
   各向きごとの前記高さ寸法の計測値に基づいて前記被検出部の基準位置の水平方向の座標位置を求める工程と、を含むことを特徴とする基板搬送機構の位置検出方法。
2. 前記被検出部の外形は、垂直な面を鉛直軸周りに回転させて得られた回転体の外形に相当する形状であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送機構の位置検出方法。
3. 前記被検出部は、複数段重ねられていることを特徴とする請求項１または２記載の基板搬送機構の位置検出方法。
4. 前記基準位置は、前記回転体の回転中心であることを特徴とする請求項２又は３記載の基板搬送機構の位置検出方法。
5. 前記基板保持部を前記第１の向きまたは前記第２の向きに設定して得られた前記高さ寸法の計測値に基づいて、前記被検出部の基準位置の高さ位置を求める工程を更に含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板搬送機構の位置検出方法。
6. 基板を保持し、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在及び鉛直軸周りに回転自在な基板保持部を備えた基板搬送機構の位置を検出する装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板搬送機構の位置検出方法を実行するように命令が記述されていることを特徴とする記憶媒体。
7. 基板を保持し、進退自在、進退方向と交差する方向に移動自在及び鉛直軸周りに回転自在な基板保持部を備えた基板搬送機構の位置を検出する装置において、
   発光部及び受光部が前記進退方向と交差する方向に互いに対向するように前記基板搬送機構に設けられ、前記基板保持部の水平方向の位置及び向きによりその光軸の水平方向の位置及び向きが特定される光透過型の光センサーと、
   前記基板搬送機構により基板が搬送される部位に対して相対位置が把握されている位置において、前記光センサーの光軸を遮るように設けられ、前記基板保持部を第１の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、前記基板保持部を第２の向きに設定したときの前記光軸の伸びる方向から見たときに傾斜した傾斜面と、を備えた被検出部と、
   前記光センサーを前記被検出部に対して相対的に昇降させるための昇降機構と、
   前記基板保持部を前記第１の向き及び前記第２の向きに順次設定して、各向きごとに前記光センサーを前記被検出部に対して相対的に昇降させて前記光軸を遮る当該被検出部の高さ寸法を計測し、各向きごとの前記高さ寸法の計測値に基づいて前記被検出部の基準位置の水平方向の座標位置を求める制御部と、を備えたことを特徴とする基板搬送機構の位置検出装置。
8. 前記被検出部の外形は、垂直な面を鉛直軸周りに回転させて得られた回転体の外形に相当する形状であることを特徴とする請求項７記載の基板搬送機構の位置検出装置。
9. 前記被検出部は、複数段重ねられていることを特徴とする請求項７または８記載の基板搬送機構の位置検出装置。
10. 前記基準位置は、前記回転体の回転中心であることを特徴とする請求項８又は９記載の基板搬送機構の位置検出装置。
11. 前記光センサーは、基板保持部と共に昇降するように構成されていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の基板搬送機構の位置検出装置
12. 前記制御部は、前記基板保持部を前記第１の向きまたは前記第２の向きに設定して得られた前記高さ寸法の計測値に基づいて、前記被検出部の基準位置の高さ位置を求めるように構成されていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか一項に記載の基板搬送機構の位置検出装置。

Images