(57)【要約】【課題】基板搬送用ロボットにおいて、基板を目的位置へ搬送する際の搬送経路上に障害物が存在する場合の干渉回避動作を早く行う。また、基板の有無に応じて最短の軌跡を通過できるようにする。【解決手段】基板搬送ロボットの動作範囲に予め干渉領域を設定し、教示位置の動作の開始位置と目的位置と干渉領域との組み合わせのパターンを記憶し、開始位置から目的位置までの動作がパターンのいずれに当てはまるかを判定し、判定したパターンに応じて、干渉領域を避けるように開始位置から目的位置までの動作軌跡を決定するようにした。【選択図】図６
2010162682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するハンドを有し、予め教示された複数の教示位置に移動して前記基板を搬送する基板搬送ロボットにおいて、
前記基板搬送ロボットの動作範囲に予め干渉領域を設定する干渉領域設定手段と、
前記教示位置の動作の開始位置と目的位置と前記干渉領域との組み合わせのパターンを記憶するパターン記憶手段と、
前記基板搬送ロボットが前記教示位置を移動する際、前記開始位置から前記目的位置までの動作が前記パターンのいずれに当てはまるかを判定するパターン判定手段と、を備え、
前記パターン判定手段が判定したパターンに応じて、前記干渉領域を避けるように前記開始位置から前記目的位置までの回避動作を行うことを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項２】
前記干渉領域設定手段は、前記基板搬送ロボットの複数の動作軸のうち２軸を座標とした平面の仮想座標上に前記干渉領域を設定することを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボット。
【請求項３】
前記干渉領域は、前記基板搬送ロボットの動作範囲に存在する干渉物と、前記基板搬送ロボットと、をそれぞれ前記平面の仮想座標に長方形の領域として投影した投影物によって設定された長方形の領域が、互いに重なる領域から決定されたものであることを特徴とする請求項２記載の基板搬送ロボット。
【請求項４】
前記パターン記憶手段は、前記長方形の干渉領域の各辺の境界線を延長してできる分割領域を記憶することで、前記パターンを形成すること特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボット。
【請求項５】
前記パターン判定手段は、前記動作開始位置と前記目的位置とが、前記分割領域のどこに該当するかを判断し、該判断によって前記パターンのいずれに当てはまるかを判定することを特徴とする請求項４記載の基板搬送ロボット。
【請求項６】
前記仮想座標のＸ軸相当の駆動軸とＹ軸相当の駆動軸とを駆動させて前記回避動作を行うにあたって、前記Ｘ軸相当あるいはＹ軸相当のいずれかの駆動軸をまず動作させ、その後、予め決定したタイミングから残りの駆動軸の動作を開始させることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボット。
【請求項７】
前記干渉領域設定手段は、前記基板搬送ロボットが前記基板を保持している場合といない場合ごとの前記干渉領域を記憶していることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボット。
【請求項８】
前記パターン判定手段は、前記基板を保持している場合といない場合の前記干渉領域の切り替えを行なって前記動作の前記パターンへの判定を行うことを特徴とする請求項７記載の基板搬送ロボット。
【請求項９】
前記基板搬送ロボットは、前記ハンドにセンサを有し、前記センサによって前記ハンドが前記基板を保持しているか否かを検知することによって、前記基板を保持している場合といない場合とを区別することを特徴とする請求項８記載の基板搬送ロボット。
【請求項１０】
請求項１記載の基板搬送ロボットを備えたことを特徴とする基板搬送装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の基板搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１２】
基板を保持するハンドを有し、予め教示された複数の教示位置に移動して前記基板を搬送する基板搬送ロボットにおいて前記基板搬送ロボットの動作範囲に存在する干渉物を回避する方法であって、
前記基板搬送ロボットの動作範囲に予め干渉領域を設定する干渉領域設定ステップと、
前記教示位置の動作の開始位置と目的位置と前記干渉領域との組み合わせのパターンを記憶するパターン記憶ステップと、
前記基板搬送ロボットが前記教示位置を移動する際、前記開始位置から前記目的位置までの動作が前記パターンのいずれに当てはまるかを判定する判定ステップと、
前記パターンに応じて、前記干渉領域を避けるように前記開始位置から前記目的位置までの回避動作を行う回避動作ステップと、を備えたことを特徴とする基板搬送ロボットの干渉物回避方法。
【請求項１３】
前記干渉領域設定ステップにおいて、前記基板搬送ロボットの前記ハンドが前記基板を保持している場合といない場合ごとの前記干渉領域を設定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１２記載の基板搬送ロボットの干渉物回避方法。
【請求項１４】
前記判定ステップにおいて、前記基板を保持している場合といない場合の前記干渉領域の切り替えを行なって前記判定を行うことを特徴とする請求項１３記載の基板搬送ロボットの干渉物回避方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造装置や検査装置に使用される基板搬送ロボットにおいて、基板搬送ロボットの稼動範囲内における干渉を回避する機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶の製造装置や検査装置（以下、まとめて半導体製造装置と記載する）において、半導体ウェハ、マスク、液晶ガラスといった基板を所定の位置へ搬送するため、従来から基板搬送ロボットが使用されている。
この基板搬送ロボットは、予め教示された複数の教示位置に対して、基板の搬送を実施する。基板搬送ロボットが目的位置まで移動するとき、動作の開始位置と目的位置の２点間を結んだ直線を移動することが最も移動量が少なく短時間で移動できるが、半導体製造装置の省スペース化に伴い、基板搬送ロボットの稼動範囲が狭く、その稼動範囲に障害物が設置されることがあり、この直線を移動することができないことがある。
このような状況に対して、従来であれば、予め基板搬送ロボットの稼動範囲内に、障害物を示す干渉領域を設定し、その領域を通過するような移動動作であれば、その干渉領域を回避するような軌跡を生成して動作させ、干渉を回避していた(例えば、特許文献１参照)。
特許文献１の干渉回避の方法は、おおむね次のとおりである。まず、干渉領域と非干渉領域との領域臨界点（頂点）を予め設定し、この領域臨界点によって複数のゾーンを生成しておく。次に、動作の開始位置と目的位置を結んだ直線式を計算する。そして、開始位置と目的位置を含むゾーンの間に位置する領域臨界点と、計算した直線式とを比較することによって直線式が干渉領域と干渉するか（干渉領域を通過するか）を判断し、干渉するならば、その領域臨界点の近傍を通るような軌跡を生成して干渉を回避する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９７１５２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の干渉回避は、開始位置と目的位置を結んだ直線式が干渉領域と干渉するかを判断する際、開始位置と目的位置を含むゾーンの間に存在する領域臨界点を抽出し、その抽出された領域臨界点の座標と直線式とを比較するため、抽出された領域臨界点が多い場合は判断が煩雑になり遅くなるという問題があった。
また、基板搬送ロボットは、ハンドで基板を保持しているときのほうが、基板を保持していないときよりも、最低限必要な動作範囲が大きくなることがほとんどであるにもかかわらず、特許文献１の干渉回避では、ハンド上の基板の有無に関係なく干渉回避の軌跡が生成されている。そのため、生成された軌跡は２点間の最短経路ではない場合があり、このとき基板搬送ロボットの移動時間は最短にならないという問題がある。
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、基板搬送ロボットの稼動範囲に設けられた干渉領域を避ける軌跡を早く確実に生成して干渉を回避するとともに、ハンド上の基板の有無によって干渉領域を回避する軌跡を変更し、基板搬送ロボットが確実に最短径路を通るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、基板を保持するハンドを有し、予め教示された複数の教示位置に移動して前記基板を搬送する基板搬送ロボットにおいて、前記基板搬送ロボットの動作範囲に予め干渉領域を設定する干渉領域設定手段と、前記教示位置の動作の開始位置と目的位置と前記干渉領域との組み合わせのパターンを記憶するパターン記憶手段と、前記基板搬送ロボットが前記教示位置を移動する際、前記開始位置から前記目的位置までの動作が前記パターンのいずれに当てはまるかを判定するパターン判定手段と、を備え、前記パターン判定手段が判定したパターンに応じて、前記干渉領域を避けるように前記開始位置から前記目的位置までの回避動作を行うことを特徴とする基板搬送ロボットとした。
請求項２に記載の発明は、前記干渉領域設定手段は、前記基板搬送ロボットの複数の動作軸のうち２軸を座標とした平面の仮想座標上に前記干渉領域を設定することを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボットとした。
請求項３に記載の発明は、前記干渉領域は、前記基板搬送ロボットの動作範囲に存在する干渉物と、前記基板搬送ロボットと、をそれぞれ前記平面の仮想座標に長方形の領域として投影した投影物によって設定された長方形の領域が、互いに重なる領域から決定されたものであることを特徴とする請求項２記載の基板搬送ロボットとした。
請求項４に記載の発明は、前記パターン記憶手段は、前記長方形の干渉領域の各辺の境界線を延長してできる分割領域を記憶することで、前記パターンを形成すること特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボットとした。
請求項５に記載の発明は、前記パターン判定手段は、前記動作開始位置と前記目的位置とが、前記分割領域のどこに該当するかを判断し、該判断によって前記パターンのいずれに当てはまるかを判定することを特徴とする請求項４記載の基板搬送ロボットとした。
請求項６に記載の発明は、前記仮想座標のＸ軸相当の駆動軸とＹ軸相当の駆動軸とを駆動させて前記回避動作を行うにあたって、前記Ｘ軸相当あるいはＹ軸相当のいずれかの駆動軸をまず動作させ、その後、予め決定したタイミングから残りの駆動軸の動作を開始させることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボットとした。
請求項７に記載の発明は、前記干渉領域設定手段は、前記基板搬送ロボットが前記基板を保持している場合といない場合ごとの前記干渉領域を記憶していることを特徴とする請求項１記載の基板搬送ロボットとした。
請求項８に記載の発明は、前記パターン判定手段は、前記基板を保持している場合といない場合の前記干渉領域の切り替えを行なって前記動作の前記パターンへの判定を行うことを特徴とする請求項７記載の基板搬送ロボットとした。
請求項９に記載の発明は、前記基板搬送ロボットは、前記ハンドにセンサを有し、前記センサによって前記ハンドが前記基板を保持しているか否かを検知することによって、前記基板を保持している場合といない場合とを区別することを特徴とする請求項８記載の基板搬送ロボットとした。
請求項１０に記載の発明は、請求項１記載の基板搬送ロボットを備えたことを特徴とする基板搬送装置とした。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の基板搬送装置を備えたことを特徴とする半導体製造装置とした。
請求項１２に記載の発明は、基板を保持するハンドを有し、予め教示された複数の教示位置に移動して前記基板を搬送する基板搬送ロボットにおいて前記基板搬送ロボットの動作範囲に存在する干渉物を回避する方法であって、前記基板搬送ロボットの動作範囲に予め干渉領域を設定する干渉領域設定ステップと、前記教示位置の動作の開始位置と目的位置と前記干渉領域との組み合わせのパターンを記憶するパターン記憶ステップと、前記基板搬送ロボットが前記教示位置を移動する際、前記開始位置から前記目的位置までの動作が前記パターンのいずれに当てはまるかを判定する判定ステップと、前記パターンに応じて、前記干渉領域を避けるように前記開始位置から前記目的位置までの回避動作を行う回避動作ステップと、を備えたことを特徴とする基板搬送ロボットの干渉物回避方法とした。
請求項１３に記載の発明は、前記干渉領域設定ステップにおいて、前記基板搬送ロボットの前記ハンドが前記基板を保持している場合といない場合ごとの前記干渉領域を設定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１２記載の基板搬送ロボットの干渉物回避方法とした。
請求項１４に記載の発明は、前記判定ステップにおいて、前記基板を保持している場合といない場合の前記干渉領域の切り替えを行なって前記判定を行うことを特徴とする請求項１３記載の基板搬送ロボットの干渉物回避方法とした。
【発明の効果】
【０００６】
以上、本発明によると、基板搬送ロボットの稼動範囲内に障害物があれば、事前にその障害物の位置を基板搬送ロボットの稼動範囲に領域化することで、動作の開始位置から目的位置に移動する際にその移動軌跡上に障害物があるかどうかを、パターンによってすばやく判定することが可能となる。そして、干渉領域と基板搬送ロボットの開始動作位置から目的位置までの動作とが干渉する場合はその障害物を最短時間で回避する動作を行うことが可能である。
また、外部センサより得た基板搬送ロボット上の基板有無状態によって、状況に応じた干渉領域を選択し、最適な回避動作を実行することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明が適用された基板搬送ロボットの構成を示す平面図
【図２】図１の基板搬送ロボットが用いられた半導体製造装置のレイアウトの一例を示す側面図
【図３】基板搬送ロボットと仮想座標との関連を示した図
【図４】基板搬送ロボットと障害物の干渉を仮想座標に反映させた図
【図５】仮想座標を干渉領域により分割した図
【図６】仮想座標内での開始位置と目的位置と干渉領域の配置パターン１
【図７】仮想座標内での開始位置と目的位置と干渉領域の配置パターン２
【図８】仮想座標内での開始位置と目的位置と干渉領域の配置パターン３
【図９】仮想座標内での開始位置と目的位置と干渉領域の配置パターン４
【図１０】本発明の干渉回避動作の実施有無判定処理手順を示すフローチャート
【図１１】本発明の干渉回避動作の回避軌跡生成手順を示す図とフローチャート
【図１２】本発明の干渉回避動作の回避軌跡生成手順を示す図とフローチャート
【図１３】本発明の干渉回避動作の回避軌跡生成手順を示す図とフローチャート
【図１４】本発明の干渉回避動作の回避軌跡生成手順を示す図とフローチャート
【図１５】昇降軸と走行軸による仮想座標であって基板有無時の干渉領域を示した図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１（ａ）は、本発明の干渉回避機能を備えた基板搬送ロボットを示す平面図である。
図１において、１は基板搬送ロボットであり、Ｗは搬送対象の基板である。基板搬送ロボット１は、基台となる支柱部２に対して鉛直方向に昇降自在なマウントベース部４と、そのマウントベース部４に水平面で回動自在に取り付けられたアーム部５と、アーム部５の先端に取り付けられたハンド６を備えている。本実施例の場合、ハンド６は基板Ｗの裏面を吸着してこれを保持するハンドである。ハンド６が基板Ｗを吸着すると、その吸着機構の圧力によって基板Ｗを適切に吸着したかが判断できるようになっている。あるいはハンド６に基板Ｗを検知する図示しないセンサが設置されていて、これによってハンド６が基板Ｗを保持しているかが判断できるようになっている。ハンド６は吸着によるものではなく、基板Ｗを機械的に把持するものであってもよく、いずれにしても基板Ｗをハンド６が把持、保持、吸着できたことを検知可能であればよい。
アーム部５は２〜３つの複数のアームが連結されたものであって、図示しないモータによってこれらのアームが互いに回動自在である。最も基端側のアームがマウントベース部４に連結されていて、アーム部５全体は中心軸３にて旋回可能である。
中心軸３を中心とする円の放射線状の半径方向でアーム部５を縮め、中心軸３を中心として旋回するとき、図１（ｂ）が示すように、ハンド６が基板Ｗを保持していないときは、直径Ａの範囲が最低限必要な範囲である。また、図１（ｃ）が示すように、ハンド６が基板Ｗを保持しているときは、直径Ｂの範囲が最低限必要な範囲となる。アーム部５の旋回による平面的に必要な直径を最小旋回径と呼ぶ。必要に応じて、ハンド６が基板Ｗを保持していないときの最小旋回径を基板無最小旋回径、ハンド６が基板Ｗを保持しているときの最小旋回径を基板有最小旋回径と呼ぶ。
さらに、支柱部２は走行部７に連結されていて、これによって基板搬送ロボット１は図の左右方向に走行が可能である。走行部７は、リニアモータやボールネジなどによって構成されている。
以上の構成により、基板搬送ロボット１は、アーム部５を鉛直方向に駆動する昇降軸と、支柱部２を直線状に走行させる走行軸と、アーム部５およびハンド６を水平方向に伸縮させる伸縮軸と、アーム部５およびハンド６を中心軸３を中心として旋回させる旋回軸と、を少なくとも有している。
そして、基板搬送ロボット１は図示しないコントローラと接続されており、これに予め記憶された教示位置から生成される搬送経路を再生しながら基板Ｗを搬送する。
【００１０】
図２は、図１の基板搬送ロボット１が用いられた半導体製造装置の一部として設けられている搬送装置８であり、これの側面図を示している。
基板搬送ロボット１は搬送装置８の内部に取り付けられており、搬送装置８の壁面の中央付近には障害物９が基板搬送ロボット１の稼動範囲内に配置されている。また、搬送装置８には２つの基板収納容器１０ａ、１０ｂが配置されている。基板搬送ロボット１は、走行部７を駆動させて各基板収納容器１０に接近し、アーム部５を伸長させ、ハンド６を基板収納容器１０内にアクセスさせて基板Ｗの授受動作を行えるように配置されている。障害物９は、アーム部５が一定以上の高さにあって走行部７によって走行軸で走行すると 
き、少なくともアーム部５と干渉する位置に配置されている。この場合、昇降軸によってアーム部５を一定以下の高さに下げないと、障害物９との干渉を避けることができない。
【００１１】
ここで、本発明の干渉回避機能ついて説明する。干渉回避機能とは、障害物９のように基板搬送ロボット１の稼動範囲内にある障害物に対して基板搬送用ロボット１が干渉しないように回避する機能のことである。本機能は、平面座標上に定義された干渉領域と、その平面座標上に投影した基板搬送ロボット１との干渉を確認するものである。以降、走行軸と昇降軸による干渉回避機能を例にあげて説明する。
【００１２】
本機能では、まず予め平面座標上の干渉領域を生成しておく。図３は、図２の搬送装置８における干渉領域生成方法を示した図である。１１は昇降軸と走行軸を平面座標に投影した仮想座標である。仮想座標１１のＸ軸方向に走行軸の走行座標を、Ｙ軸方向に昇降軸の昇降座標を割り当てている。この仮想座標１１に対して、図２で示した障害物９、及び基板搬送ロボット１を投影したものが、投影障害物１３と投影基板搬送ロボット１４である。
本機能では、この投影障害物１３と投影基板搬送ロボット１４とが重なる状態を干渉している状態と判断し、その位置を干渉領域１２と定義して干渉確認を実現する。具体的には、次のように干渉領域１２を生成する。
まず複雑な障害物、基板搬送ロボットの形状が投影された領域を、長方形の領域に置き換えた投影領域を生成する。長方形の領域に置き換えるのは、投影物が複雑な形状のままでは干渉領域の定義や干渉確認が複雑になるためである。投影領域の生成は、各軸方向に最も広く投影された部分を抽出することで、投影物の形状全てを包含することが出来る長方形の領域を定義する。図３の投影基板搬送ロボット１４では、Ｘ方向に最も広く投影されているのはアーム部５の部分であり、つまり基板搬送ロボット１の基板有最小旋回径あるいは基板無最小旋回径のいずれかである。またＹ方向に関しては、基板搬送ロボットの昇降軸の動作可能範囲から決定される。
次に、投影障害物と投影基板搬送ロボットのそれぞれの投影領域が、互いに接触する座標位置を決定する。これらの投影領域が互いに接触する座標位置は、固定されている投影障害物１３の座標の位置に対して、移動可能な投影基板搬送ロボット１４の昇降軸と走行軸の座標を用いて決定する。図４は投影障害物１３の投影領域に対して投影基板搬送ロボット１４の投影領域が接触するときを示す図である。同図のように、投影基板搬送ロボット１４の走行軸方向の最大、最小位置と、昇降軸方向の最大、最小位置が投影障害物と干渉するときの制御点１６の位置の４点で囲まれた範囲が干渉領域１２となる。本実施例の場合、制御点１６はハンド６上が基板Ｗを正しく載置したとき基板Ｗの中心位置に相当する点である。
なお、以上のように投影障害物１３と投影基板搬送ロボット１４とが接触する座標を平面的に判断すると、図４のように投影基板搬送ロボット１４は投影障害物１３の上方空間を通りぬけることが出来ないが、実際の障害物９の空間的な設置条件によっては障害物９に対して、基板搬送ロボットのアーム部５しか干渉しない状態等もありうるため、実際(空間的)の干渉状態と比較しながら接触位置を決定する。また決定したそれらの位置はパラメータとしてコントローラに設定することができ、レイアウトに合わせて干渉領域１２を定義することが出来る。
【００１３】
次に干渉領域１２への侵入判断について記載する。干渉領域１２への侵入判断にはまず、上記で説明した仮想座標１１の分割が必要となる。仮想座標１１の分割は干渉領域１２を定義した時点で実施され、仮想座標１１を干渉領域１２各辺の延長線を使って、図５のような領域に分割する。図４の場合であれば、仮想座標を９つの領域に分割することになる。本実施例では、図５のように最大でＸ方向に領域Ａ〜領域Ｅ、Ｙ方向には領域１〜領域３の１５領域に分割することを想定して以下説明する。
この分割された仮想座標１１上の領域に、これから基板搬送ロボットが実行する動作の開始位置と動作の目的位置が含まれる領域（以下それぞれ、開始領域と目的領域と記載する）を決定し、事前に定義された干渉領域１２とを含めた位置関係にて干渉領域への侵入判断を実施する。
【００１４】
具体的には、開始位置、目的位置、干渉領域の位置の組み合わせを図６、図７、図８、図９のパターンのいずれかに当てはめるところから始める。
図６は干渉領域を投影した仮想座標において、干渉領域の隣り合う境界線に開始領域と目的領域が位置する場合のパターン１の例を示している。
図７は干渉領域を投影した仮想座標において、干渉領域の向かい合う境界線に開始領域と目的領域が位置する場合のパターン２の例を示している。
図８は干渉領域を投影した仮想座標において、干渉領域の対角上に開始領域と目的領域が位置する場合のパターン３の例を示している。
図９は干渉領域を投影した平面座標において、ことなる干渉領域の向かい合う境界線に開始領域と目的領域が位置する場合のパターン４の例を示している。
これら４パターンのいずれかにこれから実行する動作があてはある場合は、干渉物に対して干渉する可能性があるものとして干渉回避の動作を実施し、これらのパターンにあてはまらない場合は干渉物へ干渉する可能性が無いものと判断して開始位置から目的位置へ直線的に移動する。このように干渉領域への侵入判断は、単純なパターン同定にて実現しており、図１０フローに従って処理される。
【００１５】
図１０フローについて以下に説明する。パターンの同定処理は、まず、仮想座標１１において、動作の開始位置および目的位置の位置を判断する（開始位置領域判別、目的位置領域判別）。この時、事前に仮想座標を分割した個々の領域(図５)のいずれの領域に対して、開始位置と目的位置がどの領域に属するかを判断し、Ｘ方向の領域Ａ〜領域Ｅのいずれの領域か、Ｙ方向の領域１〜領域３のいずれの領域の属するかという情報を基板搬送ロボットのコントローラが保持する。この情報を元に以下の順で回避パターンの同定を実施する。
【００１６】
次に、開始位置・目的位置が属するＸ方向領域（領域Ａ〜Ｅ）の比較を実施する。この結果が同一の領域であった場合は、次に、それらの開始領域が、干渉領域が属するＸ方向領域と一致するかを確認する。
干渉領域が属するＸ方向領域と一致していなければ開始位置から目的位置へは直線的に動作可能であり、干渉回避の必要はないという判断になる（図１０のＮ１）。
干渉領域が属するＸ方向領域と一致する場合は、継続してＹ方向領域（領域１〜３）の比較を実施する。開始位置・目的位置の属するＹ方向領域が一致していれば、Ｘ、Ｙ共に同一領域であるため干渉回避の必要はないという判断になる（図１０のＮ２）。一致していなければ、回避パターン（２）−１(図７)の干渉回避動作が必要という判断になる。
【００１７】
開始位置・目的位置の属するＸ方向の領域が一致していなかった場合は、Ｙ方向領域の一致を確認する判断に移行する。Ｙ方向領域が同一の領域であった場合は、その領域が干渉領域が属するＹ方向領域と一致するかを確認する。
干渉領域が属するＹ方向領域と一致していなければ開始位置から目的位置へは直線的に動作可能であり、干渉回避の必要はないという判断になる（図１０のＮ３）。
干渉領域が属するＹ方向領域と一致する場合は、継続してＸ方向の領域の比較を実施する。開始位置・目的位置の属するＸ方向領域が一致していれば、Ｘ、Ｙ共に同一領域であるため干渉回避の必要はないという判断になる（図１０のＮ４）。一致していなければ、回避パターン（２）−２(図７)の干渉回避動作が必要という判断になる。
【００１８】
開始位置・目的位置の属するＸ、Ｙ方向領域が共に一致していない場合は、開始位置が属するＸ方向領域と干渉領域が属するＸ方向領域の一致を確認する判断に移行する。開始位置が属するＸ方向領域と、干渉領域が属するＸ方向領域が一致する場合は、継続して目的位置が属するＸ方向領域と、干渉領域が属するＸ方向領域の一致を確認する判断に移行する。この判断の結果、目的位置・干渉領域の属するＸ方向領域が一致していれば、これまでの判断結果を踏まえて、回避パターン４（図９）の干渉回避動作が必要という判断になる。一致していなければ回避パターン（１）−１(図６)の回避動作が必要という判断になる。
【００１９】
開始位置・目的位置の属するＸ、Ｙ方向領域が共に一致していない場合、さらに開始位置が属するＸ方向領域と干渉領域が属するＹ方向領域が一致していない場合は、目的位置が属するＸ方向領域と干渉領域が属するＸ方向領域の一致を確認する判断に移行する。目的位置が属するＸ方向領域が、干渉領域が属するＸ方向領域と一致している場合は、これまでの判断結果を踏まえて、回避パターン（１）−２(図６)の回避動作が必要という判断になる。目的位置が属するＸ方向領域が、干渉領域が属するＸ方向領域と一致しない場合は、開始位置が属するＹ方向領域と、干渉領域が属するＹ方向領域の一致を確認する。開始位置が属するＹ方向領域と干渉領域が属するＹ方向領域が一致している場合は、これまでの判断結果を踏まえて、回避パターン（１）−２(図６)の回避動作が必要という判断になる。開始位置が属するＹ方向領域と、干渉領域が属するＹ方向領域が一致しない場合は、目的位置が属するＹ方向領域と、干渉領域が属するＹ方向領域の一致を確認する。目的位置が属するＹ方向領域と、干渉領域が属するＹ方向領域が一致している場合は、回避パターン（１）−１(図６)の回避動作が必要という判断になり、一致していない場合は回避パターン３(図８)の回避動作が必要という判断になる。
【００２０】
次に、これから実行する動作が、上記パターンのいずれかにあてはまった場合の干渉回避動作(軌跡)の生成方法について記載する。
干渉領域を回避するには、たとえば図６の回避パターン（１）−１で回避動作を行う場合、図１１左図の基本径路（１）−ａに示すように、仮想座標上のＹ軸相当の駆動軸を駆動して、次にＸ軸相当の駆動軸を駆動すれば干渉領域を回避することが出来る。しかし、動作方向をＹ方向からＸ方向に切替えるタイミングで動作の停止が発生し、また開始位置と目的位置を結んだ最短軌跡では無い為、スループットの低下を起こしてしまう(その他の回避パターンでも同様)。
そこで、図１１右図の基本径路（１）−ｂのように、Ｙ軸相当の駆動軸とＸ軸相当の駆動軸の動作軌跡を合成する動作を実現する。この動作は、Ｙ軸相当の駆動軸が動作を開始した後、その動作を行いながら、あるタイミングでＸ軸相当の駆動軸の動作を開始することで実現するものであり、後発の駆動軸の開始タイミングによって、干渉物と基板搬送ロボットの干渉が発生せず、かつ最短の軌跡にて動作できるように制御するものである。従来のように干渉領域の頂点を通るような軌跡を予め計算によって求めるのではなく、後発の駆動軸の動作開始タイミングによって動作軌跡が決定される。従って本発明によれば、基板搬送ロボットが最短時間で干渉領域を回避する軌跡を結果的に通ることになる。動作開始タイミングの決定方法は、干渉回避動作パターン毎に異なる。以下、干渉回避動作パターン毎に説明する。
【００２１】
回避パターン（１）−１の場合、図１１の右図（基本径路（１）−ｂ）のように、まず開始位置から目的位置に移動する際に通過するＸ方向の領域境界線までのＸ方向移動量（ΔＸ）を算出する。領域境界線とは、仮想座標を分割している直線のことであり、事前に仮想座標を分割した際に算出している。開始位置と目的位置のＸ方向の位置関係を確認して、開始位置が目的位置よりも負方向に位置するのであれば、目的位置が属する領域を構成する負方向側のＸ方向領域境界線がタイミング決定に必要な境界線となる。逆に動作開始位置が目的位置よりも正方向に位置するのであれば、目的位置が属する領域を構成する正方向側のＸ方向領域境界線がタイミング決定に必要な境界線となる。開始位置から境界線までの移動量（ΔＸ）は、それぞれのＸ方向座標より算出する。
次にＸ軸相当の駆動軸がこの移動量（ΔＸ）を移動するのに必要なＸ軸移動時間（Ｔｘ）を算出する。算出には、予め指定されている動作速度と動作パターンを用いて算出する。
さらに、算出したＸ軸移動時間（Ｔｘ）の間にＹ軸相当の駆動軸が動作するＹ方向移動距離（ΔＹ）を同様に算出する。この算出も予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。
実現しようとしている動作軌跡は、図１１右図(基本径路（１）−ｂ)のような軌跡であり、開始領域から目的領域への移動の際に、干渉領域のいずれかの頂点にあたる境界点１５を結果的に経由するよう動作させる。そのために、上記で算出した個々の情報を用い、開始位置から目的位置に移動する際に、始めにＹ軸相当の駆動軸を動作させ、その動作を行いつつ、目的位置に到達するまでに通過するＹ方向領域境界線からＹ方向移動距離（ΔＹ）だけ手前の位置から、Ｘ軸相当の駆動軸の動作を開始させる。この動作により、本発明の基板搬送ロボットの動作軌跡は結果的に境界点１５を経由することができる。この結果、干渉物と基板搬送ロボットが境界点(干渉していない位置)を経由する最短経路で、また各軸の持つ最大速度で動作することができる。
【００２２】
次に、回避パターン（１）−２の場合についても、図１１の右図（基本径路（１）−ｄ）のような軌跡にするため、上記の回避パターン（１）−１と同様な考えで回避動作を行えばよい。
【００２３】
次に、回避パターン（２）−１の場合、図１２の右図（基本径路（２）−ｂ）のように、まず開始位置から目的位置に移動する際に通過する可能性があるＸ方向領域境界線Ｘ１，Ｘ２を算出する。干渉領域を構成する正方向側のＸ方向領域境界線と干渉領域を構成する負方向側のＸ方向領域境界線がタイミング決定に必要な境界線となる。次に、開始位置から目的位置に移動する際に、干渉領域を右回りで回避するのか左周りで回避するのかを判断する。その際の判断は、開始位置・目的位置それぞれの位置から、干渉領域を構成する負方向側のＸ方向領域境界線までの合計距離と、開始位置・目的位置それぞれ位置からの干渉領域を構成する正方向側のＸ方向領域境界線までの合計距離を比較して、その合計距離が短い方を選択する。
選択の結果、通過するＸ方向領域境界線が決定すれば、次に開始位置から目的位置に移動する際に、始めに通過するＹ方向領域境界線Ｙ１までのＹ方向移動量（ΔＹ）を算出する。始めに通過するＹ方向領域境界線は、開始位置と目的位置のＹ方向の位置関係を確認して、開始位置が目的位置よりも負方向に位置するのであれば、開始位置が属する領域を構成する正方向側のＹ方向領域境界線、逆に開始位置が目的位置よりも正方向に位置するのであれば、開始位置が属する領域を構成する負方向側のＹ方向領域境界線となり、開始位置から領域境界線までの移動量（ΔＹ）は、それぞれのＹ方向座標より算出する。そしてＹ軸相当の駆動軸がこの移動量（ΔＹ）を移動するのに必要なＹ軸移動時間（Ｔｙ）を算出する。算出には、予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。
次に、算出したＹ軸移動時間（Ｔｙ）の間にＸ軸相当の駆動軸が動作するＸ方向移動距離（ΔＸ）を算出する。この算出も予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。
実現しようとしている動作軌跡は、図１２右図(基本径路（２）−ｂ)のような軌跡であり、開始領域から目的領域への移動の際に、干渉領域のいずれかの頂点のうち隣り合った２つの境界点を結果的に経由するよう動作させる。そのために、上記で算出した個々の情報を用い、開始位置から目的位置に移動する際に、始めにＸ軸相当の駆動軸を、選択されたＸ方向領域境界線の方向へ動作させる。そして、その動作を行いつつ、通過するＸ方向領域境界線からＸ方向移動距離（ΔＸ）だけ手前の位置から、Ｙ軸相当の駆動軸の動作を開始させる。すると、基板搬送ロボットはＸ方向領域境界線上を通りながら目的領域へと近づく。そして、最後に通過するＹ方向領域境界線に到達したとき、Ｘ方向領域境界線から目的位置までの移動距離を駆動するＸ軸相当の駆動軸の動作を開始する。
以上の結果、基板搬送ロボットは、図１２右図(基本径路（２）−ｂ)のような軌跡を通って目的位置まで移動し、最短経路で、また各軸の持つ最大速度で動作することができる。
【００２４】
次に、回避パターン（２）−２の場合についても、図１２の右図（基本径路（２）−ｄ）のような軌跡にするため、上記の回避パターン（２）−１と同様な考えで回避動作を行えばよい。
【００２５】
次に、パターン（３）の場合、図１３の右図（基本径路（３）−ｂ）のように、まず開始位置から目的位置に移動する際に通過するＸ方向領域境界線Ｘ１，Ｘ２を算出する。開始位置と目的位置のＸ方向の位置関係を確認して、開始位置が目的位置よりも負方向に位置するのであれば、開始位置が属する領域を構成する正方向側のＸ方向領域境界線と、目的位置が属する領域を構成する負方向側のＸ方向領域境界線がタイミング決定に必要な境界線となる。逆に開始位置が目的位置よりも正方向に位置するのであれば、開始位置が属する領域を構成する負方向側のＸ方向領域境界線と、目的位置が属する領域を構成する正方向側のＸ方向領域境界線がタイミング決定に必要な境界線となる。
次に開始位置から目的位置へ移動する際の、Ｘ軸相当の駆動軸とＹ軸相当の駆動軸の駆動順序を決定する。決定するには、干渉領域の頂点のうち、開始領域と目的領域に最も接近した頂点を結ぶ対角線Ｌを基準に、開始位置と目的位置の位置関係で決定する。
対角線Ｌに対し、開始位置・目的位置がＸ軸座標・Ｙ軸座標ともに負側に位置する場合は、図１３の駆動順序-１のうち、開始位置の座標と目的位置の座標との位置関係から、駆動軸の駆動順序が決定される。
対角線Ｌに対して開始位置・目的位置がＸ軸座標・Ｙ軸座標ともに正側に位置する場合は、図１３の駆動順序-２のうち、開始位置の座標と目的位置の座標との位置関係から、駆動軸の駆動順序が決定される。
どちらにも当てはまらない場合は、対角線Ｌと開始位置・目的位置間距離を求めて、その大小関係より図１３の駆動順序-３を用いて決定する。
２番目に駆動する第２駆動軸がＸ軸相当の駆動軸の場合、開始位置から開始位置が属する領域を構成するＸ方向領域境界線までの移動量を算出する。次にＸ軸相当の駆動軸がこの移動量を移動するのに必要なＸ軸移動時間を算出する。算出には、予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。さらに、Ｙ軸相当の駆動軸が、算出したＸ軸移動時間の間に動作するＹ方向移動距離を算出する。この算出も予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。
実現しようとしている動作軌跡は、図１３右図(基本径路（３）−ｂ)のような軌跡であり、開始領域から目的領域への移動の際に、干渉領域のいずれかの角にあたる境界点を結果的に経由するよう動作させる。このため、上記で算出した個々の情報を用い、開始位置から目的位置に移動する際に、始めにＹ軸相当の駆動軸を動作させ、その動作を行いつつ、目的位置に到達するまでに通過するＹ方向境界線からＹ方向移動距離だけ手前の位置から、Ｘ軸相当の駆動軸の動作を開始させる。この結果、目的位置Ｘ座標に動作した場合、動作軌跡は結果的に境界点を経由することができる。
同様に、２番目に駆動する第２駆動軸がＹ軸相当の駆動軸の場合、開始位置から開始位置が属する領域を構成するＹ方向領域境界線までの移動量を算出する。次にＹ軸相当の駆動軸がこの移動量を移動するのに必要なＹ軸移動時間を算出する。算出には、予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。さらに、Ｘ軸相当の駆動軸が、算出したＹ軸移動時間の間に動作するＸ方向移動距離を算出する。この算出も予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。そして、上記で算出した個々の情報を用い、以下、上記と同様に動作させる。
【００２６】
次に、回避パターン（４）の場合、図１４の右図（基本径路（４）−ｂ）のように、まず開始位置から目的位置に移動する際に通過するＸ方向領域境界線Ｘ１，Ｘ２とＹ方向領域境界線Ｙ１，Ｙ２を算出する。開始位置と目的位置のＸ方向の位置関係を確認して、動作開始位置が目的位置よりも負方向に位置するのであれば、目的位置が属する領域を構成する負方向側のＸ方向領域境界線Ｘ２と、そのＸ方向領域境界線Ｘ１のもう１つ負側のＸ方向領域境界線Ｘ１がタイミング決定に必要な境界線となる。逆に動作開始位置が目的位置よりも正方向に位置するのであれば、目的位置が属する領域を構成する正方向側のＸ方向領域境界線と、そのＸ方向境界線のもう１つ正側のＸ方向領域境界線１がタイミング決定に必要な境界線となる。Ｙ方向領域境界線Ｙ１、Ｙ２は、干渉領域を構成する正方向側のＹ方向領域境界線と負方向側のＹ方向領域境界線とが、タイミング決定に必要な境界線となる。
回避パターン（４）の場合では、第１駆動軸がＸ軸相当の駆動軸、第２駆動軸がＹ軸相当の駆動軸、第３駆動軸がＸ相当の駆動軸となる。第１駆動軸が動作中に、第２駆動軸を動作させ、第２駆動軸が動作中に第３駆動軸が動作するようなタイミングを次に決定する。
開始位置からはじめに通過するＹ方向領域境界線Ｙ１までの、Ｙ方向移動量を算出する。次にＹ軸相当の駆動軸がこの移動量を移動するのに必要なＹ軸移動時間を算出する。算出には、予め指定されている動作速度、動作パターンを用いて算出する。さらに、算出したＹ軸移動時間の間にＸ軸相当の駆動軸が動作するＸ方向移動距離を算出する。
実現しようとしている動作軌跡は、図１４右図(基本径路（４）−ｂ)のような軌跡であり、開始領域から目的領域への移動の際に、干渉領域のいずれかの頂点にあたる境界点を経由するよう動作させる。このため、上記で算出した個々の情報を用い、開始位置からＸ方向境界線Ｘ２をめざして移動する際に、はじめに通過するＸ方向境界線Ｘ１からＸ方向移動距離だけ手前の位置からＹ軸相当の駆動軸を動作させる。次に、Ｘ方向境界線Ｘ２とＹ方向境界線Ｙ２の両方に到達すると、Ｙ方向境界線Ｙ２を通過したときから、Ｘ方向境界線Ｘ２から目的位置までのＸ方向移動距離を駆動するようＸ軸相当の駆動軸の動作を開始させる。
以上の結果、基板搬送ロボットは、図１４右図(基本径路（４）−ｂ)のような軌跡を通って目的位置まで移動し、最短経路で、また各軸の持つ最大速度で動作することができる。
【００２７】
次に、以上で説明した干渉回避機能に、さらに基板の有無による干渉領域切替えの機能を追加したものについて説明する。基板搬送ロボットは、図１の（ｂ）と（ｃ）で示したように、基板をハンドに載置していないときとそうでないときとは、平面的に必要な最小旋回径が異なることがある。そこでこれらの場合で、上記で説明した干渉回避機能において、予め生成する干渉領域の大きさを切替えるようにしている。
図１５は、基板搬送ロボットの昇降軸と走行軸による仮想座標における干渉回避概念を示した図である。図１５は図４と同様に昇降軸と走行軸の２軸を平面座標に投影した仮想座標であり、Ｘ軸方向に走行座標、Ｙ方向に昇降座標をわりあてている。仮想座標１１に設定された斜線エリアが干渉領域１２として定義されている領域である。図から明らかなように、基板搬送ロボットの基板無最小旋回径Ａを投影させた投影基板搬送ロボット１４ａと投影干渉物１３とから設定される干渉領域１２ａと、基板搬送ロボットの基板有最小旋回径Ｂを投影させた投影基板搬送ロボット１４ｂと投影干渉物１３とから設定される干渉領域１２ｂとは、その領域の大きさが異なり、干渉領域１２ａのほうが小さい。
そこで、本機能を追加した基板搬送ロボットでは、干渉領域の設定時に、コントローラが干渉領域１２ａ、１２ｂの２つの干渉領域を記憶しておき、開始位置から目的位置へ移動する際、
基板搬送ロボット自身やそのハンド、または半導体製造装置に取り付けられた基板有無センサによって、基板搬送ロボット上の基板有無情報をコントローラに連絡し、既に述べた干渉回避の動作において、回避パターンのいずれかにあてはまった場合に行なう干渉回避動作で、干渉領域１２ａと１２ｂのいずれかの領域を使って（切り替えながら）回避動作を行う。これにより、ハンドに基板が無いときのほうが、より最短の回避動作を行うことができる。
従来の干渉回避動作では、一様に設定された干渉領域に対して干渉回避動作を実施していた為、基板の有無で干渉する状況が変化する場合であったとしても、毎回同じ干渉回避動作を実施していたので、基板搬送時間が短縮できなかった。
【符号の説明】
【００２８】
１ 基板搬送用ロボット
２ 支柱部
３ 中心軸
４ マウントベース
５ アーム部
６ ハンド
７ 走行部
８ 搬送装置
９ 障害物
１０ 基板収納容器
１１ 仮想座標
１２ 干渉領域
１３ 投影障害物
１４ 投影基板搬送ロボット
１５ 境界点
１６ 制御点 
【図１】
2010162682.tif 000003
【図２】
2010162682.tif 000004
【図３】
2010162682.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010162682.tif 000007
【図６】
2010162682.tif 000008
【図７】
2010162682.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010162682.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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