专利名称：晶片位置示教方法及示教夹具装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及示教半导体晶片搬运用机器人半导体晶片位置的方法，尤其 涉及外部示教夹具。
背景技术：
以往，半导体晶片搬运用机器人的示教作业，与一般的工业机器人相同， 操作者目视搬运对象——晶片，确认其位置后将机器人引导至晶片。可是， 存在难以或不能从外部目视位于处理装置等内部的晶片的情形。因此，有人 提出如下技术方案取代晶片将与实物的晶片相同尺寸的示教夹具载置于处 理装置等上，通过设置于机器人的手端操作装置上的传感器检测出该示教夹 具的位置，从而向机器人示教位置的所谓自动示教方法或装置。本申请发明者们提出先使用具备2个透射光式传感器的机械手进行示教 夹具的传感检测的方法(例如参照专利文献l)。在现有的晶片示教方法中， 为了通过机器人的晶片把持部的传感器传感检测示教夹具而使晶片把持部向 示教夹具附近自动移动的动作，基于预先根据装置附图计算出的示教位置(以 下称为预示教位置)进行。另外，虽然本申请发明者们也提出以手动进行使 晶片把持部向示教夹具附近移动的动作的方法(例如参照专利文献2)，但为 了提高自动化率縮短示教操作的时间，也希望晶片把持部自动移动。专利文献l:国际公开公报WO03/22534 专利文献2:日本特开2005 — 123261发明内容可是，在现有的方法中存在如下问题若处理装置相对于机器人的设置 精度不良，则在装置入口的开口部(以下称横宽)狭窄的装置中，在使晶片 把持部接近示教夹具之际，晶片把持部会撞在装置上。因此，本发明是鉴于这样的问题而提出的，目的在于提供一种通过传感 检测设置于装置前面外壁的外部示教夹具预先修正示教位置，从而不会使晶 片把持部与装置干涉，即使在横宽狭窄的装置中也可自动高精度地示教半导 体晶片位置的方法。而且，另一目的在于还提供一种通过所述外部示教夹具 的设置不会使通常的晶片搬运时的机器人的可动范围縮小的外部示教夹具及 其设置方法。为了解决上述问题，本发明采用如下的构成。本发明方案1提供的晶片位置示教方法，在收纳容器与处理装置之间或 处理装置相互之间进行半导体晶片搬运的机器人上，在所述收纳容器或所述 处理装置的设置半导体晶片的位置设置示教夹具，以设置于所述机器人晶片 把持部的传感器检测出所述示教夹具，在用所述传感器传感检测所述示教夹 具之前，将设置于所述处理装置的前面外壁的外部示教夹具用所述传感器通 过传感检测进行传感检测从而粗略地推断所述示教夹具的位置，基于该推断 位置利用所述传感器接近所述示教夹具，通过进行传感检测求出所述半导体 晶片的位置，向所述机器人示教所述半导体晶片的位置，所述外部示教夹具 的个数至少为2个，设置于使该设置位置在所述处理装置的前面外壁沿水平 方向偏离的位置。本发明方案2提供的示教夹具装置，具有为了向在收纳容器与处理装 置之间或处理装置相互之间进行半导体晶片搬运的机器人示教所述半导体晶 片的位置而设置的预备进行传感检测的外部示教夹具；及设置于所述处理装 置内部的示教夹具，所述外部示教夹具的个数至少为2个，设置于使该设置位置在所述处理装置的前面外壁沿水平方向偏离的位置。根据方案l、 2所述的发明，具有如下效果通过传感检测沿水平方向偏离的2个以上的外部示教夹具，可以检测出处理装置相对于机器人的倾斜，从而能够高精度地推断半导体晶片的位置。另外，通过传感检测设置于装置前面外壁的外部示教夹具来推断示教夹 具的位置，以所述推断位置替换控制器储存的根据装置附图计算出的预示教 位置，机器人基于该修正了的预示教位置接近示教夹具，从而可使晶片把持部不与装置干涉地引导至示教夹具。具有如下效果如果一旦晶片把持部能够接近示教夹具，则即使在横宽狭窄的装置中，也可以自动示教该半导体晶 片的位置。
图1是表示应用本发明的机器人的行走运动的俯视图。图2是表示应用本发明的机器人的旋转动作的俯视图。图3是表示应用本发明的机器人的伸縮动作的俯视图。图4是表示应用本发明的机器人的升降动作的侧视图。图5是表示图1中的透射式传感器的立体图。图6是表示本发明的晶片搬运装置的俯视图。图7是表示本发明的外部示教夹具的安装状态的说明图。图8是表示本发明的动作的流程图。图9是图8的流程图的接续。图IO是表示本发明示教位置推断方法的说明图。符号说明l一机器人；2 —支柱部；3 —第1手臂；4一第2手臂；5—晶片把持部； 6 —透射式传感器；7 —机器人旋转中心；8 —发光部；9一受光部；IO —光轴； 11、 12、 13 —收纳容器；14、 15 —处理装置；16 —示教夹具；17、 23 —外部 示教夹具；18 —处于最小旋转位置的可动范围；19 —处理装置的前面外壁； 20 —处理装置的横宽；21—行走轴单元；22 —可动架台；24 —推断示教位置；25 —晶片搬运面；26—固定销。
具体实施方式
以下，对于本发明方法的具体实施例基于附图进行说明。 实施例1图1是表示本发明实施例的机器人的主视图，图4是其侧视图。 在图中，1是半导体晶片搬运用水平多关节型机器人，W是机器人1的搬运对象-——半导体晶片。机器人1，具备绕升降自如的圆柱状支柱部2的机器人旋转中心轴7在水平面内进行旋转的第1手臂3;在水平面内旋转 自如地安装于第1手臂3前端的第2手臂4;及在水平面内旋转自如地安装于第2手臂4前端的晶片把持部5。晶片把持部5是载置半导体晶片W的Y 字形机械手，在Y字形前端具备1组透射式传感器6。再者，21是行走轴单 元，22是行走轴机器人架台。机器人1固定于行走轴机器人架台22。机器人1具有如下的4个自由度。S卩，如图2的俯视图所示，保持第l 手臂3、第2手臂4及晶片把持部5的相对角度，使第1手臂3绕支柱部2 的中心轴7旋转的e轴动作(旋转)；如图3的俯视图所示，通过保持一定的 速度比使第1手臂3、第2手臂4及晶片把持部5进行旋转，从而使晶片把 持部5沿支柱部2的半径方向进行伸縮的R轴动作(伸縮)；如图4所示，使 支柱部2进行升降的Z轴动作(升降)；如图1所示，通过行走轴单元21的 直线动作而使机器人l自身进行行走运动的T轴动作(行走)。这里，e轴以绕逆时针为正向(参照图2)， R轴以使晶片把持部5远离 支柱部2的方向即伸出手臂的方向为正向(参照图3)， Z轴以使支柱部2上 升的方向为正向(参照图4)， T轴以使机器人向附图上方行走的方向为正向 (参照图1)。图5是表示晶片把持部5的详细的立体图。在图中，8是安装于Y字形 晶片把持部5的一端的发光部，9是以与发光部8对置地安装于另一端的受 光部。由发光部8与受光部9构成透射式传感器6。 10是从发光部8面向受 光部9的光轴，透射式传感器6可检测出遮挡光轴10的物体。 图6是表示本发明晶片搬运装置的整体配置的俯视图。 在图中，14、 15是处理装置，11、 12、 13是收纳容器，16是示教夹具， 17是外部示教夹具，18是处于最小旋转位置的机器人1的可动范围。外部示 教夹具17在处理装置14、 15上分别配置2个。另外，外部示教夹具17设置 在机器人1处于最小旋转位置的可动范围18之外。由此，即使设置外部示教 夹具17，机器人1在最小旋转位置不会与外部示教夹具17干涉地如现有技 术一样可进行通过行走轴的移动。而且，如果预先设计为可以拆卸外部示教 夹具17的结构，则当然可确保如现有技术那样的机器人1的可动范围。另外， 在本实施例中，在收纳容器的前面外壁未设置外部示教夹具17。这是由于收纳容器的横宽足够宽。图7是在处理装置14安装2个外部示教夹具17的装置的侧视图及正视 图。在图中，25是晶片搬运面，19是处理装置的前面外壁，20是处理装置 14的横宽，Zofst表示晶片搬运面25与外部示教夹具17的上面的距离，Rofst 表示从附图上的示教位置中心至外部示教夹具17的中心的距离。外部示教夹具17在处理装置的前面外壁19上配置2个，其圆周的中心 安装于从处理装置14内部的示教夹具16的中心的正面沿水平方向偏离 1/2Lpin距离的位置。艮卩，2个外部示教夹具17的距离为Lpin。 Lpin与Zofst 或Rofst相同，由于在设计外部示教夹具17的安装位置时是已知，所以是预 先设定于控制器的值。这样，由于2个外部示教夹具17相对于示教夹具16 的相对位置确定，所以如果求出2个外部示教夹具17的位置，则也能够推断 示教夹具16的位置。图8、图9是表示利用本发明的2个外部示教夹具17的位置检测方法的 流程图。以下，关于该位置检测方法按步骤进行说明。(步骤1)将2个外部示教夹具17设置于处理装置的前面外壁19。(步骤2)根据装置附图等的信息，外部示教夹具17的安装位置由于已 知，所以可使晶片把持部5向第1个外部示教夹具17的传感检测开始位置自 动移动。跳过步骤3，跃迁至步骤4。另外，赋予变量i二l。(步骤3)使机器人的R轴后退至透射式传感器6未检测出第i个外部示 教夹具17的位置。(步骤4)使e轴动作，改变晶片把持部5的方向，接着使R轴动作， 使晶片把持部5前进，慢慢接近第i个外部示教夹具17，记录透射式传感器 6最初检测到第i个外部示教夹具17 (即光轴10接触外部示教夹具17的圆周)时的e轴与R轴的坐标。(步骤5)若反复操作步骤3与步骤4 N次后，跃迁至步骤6。否则， 返回步骤3。 N为3以上的任意值。(步骤6)反复操作步骤3与步骤4 N次，使晶片把持部5从不同的方 向接近第i个外部示教夹具17，求出多个光轴10接触第i个外部示教夹具17 的圆周时的e轴与R轴的坐标。根据这些值用最小二乘法解出，从而求出第i个外部示教夹具17的中心的位置(0si、 RSi)并记录。该解法在专利文献 1中有详细的叙述。(步骤7)使e轴动作，移动使晶片把持部5相对于处理装置14成直角。 进一步使R轴前进10mm左右，成为即使使Z轴动作，透射式传感器6也可 确实地检测出第i个外部示教夹具17的状态。(步骤8)使Z轴动作，在使晶片把持部5慢慢上升的同时，以透射式 传感器6不再检测出第i个外部示教夹具17的上面(即光轴10超过外部示 教夹具17的上面)时的Z轴的值为Zsi进行记录。(步骤8 — l)若i二l，则跃迁至步骤8—2，否则跃迁至步骤9。(步骤8—2) i = 2，则跃迁至步骤3。(步骤9)使用在步骤6与步骤8中记录的值与预先设定于控制器中的 Rofst、 Zofst、 Lpin求出处理装置14内部的晶片示教位置。该值的求出方法 下节详细叙述。己推断的晶片示教位置与控制器预先储存的预示教位置分别 进行储存。将预先设定于控制器的示教位置设定为Posl (e,、 R、 Zp T》， 将在本传感检测中求出的推断示教位置24设定为Pos2 (e2、 R2、 Z2、 T2)。(步骤IO)各轴各自比较Posl、 Pos2，如果有l轴超过各轴各自所设定 的临界值Thold ( e t、 Rt、 Zt、 Tt)，则自动示教中止跃迁至步骤ll。这 表示附图上的处理装置14的设置位置与实际设置的位置偏差较大，需要在进 行自动示教之前确认装置的设置状态的缘故。(步骤11)以在步骤9中求出的Posl作为控制器的预示教位置保存，进 行现有的自动示教动作。若现有的自动示教正常结束，则处理装置14的示教 位置正确求出。(步骤12)将机器人l的手臂折叠于最小旋转位置，自动示教结束。 图IO是说明本发明的晶片位置推断方法的图。根据本图进行说明由在步 骤9中叙述的2个外部示教夹具17的推断位置推断处理装置内部的示教夹具 16的位置的方法。在图中，Rxi可以根据在步骤6中求出的(eSi、 RSi) 计算，是从T轴至第i个外部示教夹具17的中心的距离。另外，将Rn与R x2的平均値设为Ravs (式l)。 Txi可以根据在步骤6中求出的(eSi、 RSi) 计算，是相当于第i个外部示教夹具17的正面的T轴值。另外，将Tn与Tx2的平均值设为Tau (式3 )。 A e是处理装置14相对于T轴的倾斜，由式 (4)求出。另外，将在步骤8中求出的Zsi的平均值设为Zavg (式2)。根 据这些值，晶片位置Pos2 (02、 R2、 Z2、 T2)可根据式(5) (8)求出。<formula>formula see original document page 9</formula>这样，由于以Pos2修正预示教位置，所以在现有的晶片示教方法中，也 修正了晶片把持部5接近设置于处理装置14内的示教夹具16之际的路径， 在晶片把持部5通过处理装置的横宽20之际可以避免使晶片把持部5与装置 产生干涉。本发明作为向半导体晶片搬运用机器人示教半导体晶片位置的方法而起 作用。
权利要求
1.一种晶片位置示教方法，在收纳容器与处理装置之间或处理装置相互之间进行半导体晶片搬运的机器人上，在所述收纳容器或所述处理装置的设置半导体晶片的位置设置示教夹具，以设置于所述机器人晶片把持部的传感器检测出所述示教夹具，在用所述传感器传感检测所述示教夹具之前，将设置于所述处理装置的前面外壁的外部示教夹具用所述传感器通过传感检测进行传感检测从而粗略地推断所述示教夹具的位置，基于该推断位置利用所述传感器接近所述示教夹具，通过进行传感检测求出所述半导体晶片的位置，向所述机器人示教所述半导体晶片的位置，其特征在于所述外部示教夹具的个数至少为2个，设置于使该设置位置在所述处理装置的前面外壁沿水平方向偏离的位置。
2. —种示教夹具装置，具有为了向在收纳容器与处理装置之间或处理 装置相互之间进行半导体晶片搬运的机器人示教所述半导体晶片的位置而设 置的预备进行传感检测的外部示教夹具；及设置于所述处理装置内部的示教 夹具，其特征在于所述外部示教夹具的个数至少为2个，设置于使该设置位置在所述处理 装置的前面外壁沿水平方向偏离的位置。
全文摘要
本发明提供一种即使在处理装置的横宽狭窄的情况下，也不会产生干涉地高精度自动地示教晶片位置的方法及其外部示教夹具。本发明的晶片搬运装置的晶片位置示教方法，在收纳容器与处理装置之间或处理装置相互之间进行半导体晶片搬运的机器人上，在收纳容器或处理装置的设置半导体晶片的位置设置示教夹具(16)，通过以设置于机器人晶片把持部的传感器检测出示教夹具，向机器人示教半导体晶片的位置，在以传感器传感检测示教夹具(16)之前，将设置于处理装置的前面外壁的外部示教夹具(17)用传感器通过传感检测进行传感检测从而粗略地推断示教夹具的位置，基于该推断位置利用传感器接近示教夹具，进行传感检测求出半导体晶片的位置。
文档编号B25J9/22GK101223010SQ20068002565
公开日2008年7月16日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年7月15日
发明者川边满德, 足立胜 申请人:株式会社安川电机