(57)【要約】【課題】ロボットアームによる搬送時の振動を低減する。【解決手段】２つ以上のアーム部と、２つ以上のアーム部をそれぞれ回転させる２つ以上の回転関節と、を備えるロボットアーム装置の動作を制御するロボットアーム制御装置は、２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させるために、２以上の回転関節の回転を制御する制御部であって、所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際の先端側の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、２以上の回転関節の回転を制御する制御部を備える。予め定められた時間推移における動作加速度は、動作加速度を時間の関数とした場合に、関数を時間で微分した導関数が時間の変化に対して連続的な推移を示す。【選択図】図２
2014233774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上のアーム部と、該２つ以上のアーム部をそれぞれ回転させる２つ以上の回転関節と、を備えるロボットアーム装置の動作を制御するロボットアーム制御装置であって、
前記２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させるために、前記２以上の回転関節の回転を制御する制御部であって、前記所定のアーム部の先端側を前記略直線的に移動させる際の該先端側の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、前記２以上の回転関節の回転を制御する制御部を備え、
前記予め定められた時間推移における前記動作加速度は、該動作加速度を時間の関数とした場合に、該関数を前記時間で微分した導関数が前記時間の変化に対して連続的な推移を示す
ロボットアーム制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットアーム制御装置であって、
前記時間の関数としての前記動作加速度Ａ（ｔ）は、Ａ０を定数、Ｔを、前記所定のアーム部の先端側を始点から終点まで略直線的に移動させる際の時間とし、ω＝２πｆ、ｆ＝１／Ｔとしたときに、
Ａ（ｔ）＝Ａ０・ｓｉｎ（ωｔ）
を満たすロボットアーム制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のロボットアーム制御装置であって、
前記時間の関数としての前記動作加速度Ａ（ｔ）は、Ａ０を定数、Ｔを、前記所定のアーム部の先端側を始点から終点まで略直線的に移動させる際の時間とし、ω＝２πｆ、ｆ＝１／Ｔとしたときに、
Ａ（ｔ）＝Ａ０・ｓｉｎ２（ωｔ）
を満たすロボットアーム制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のロボットアーム制御装置であって、
前記動作加速度の周波数成分の基本周波数ｆ０は、該ｆ０と、該ｆ０のｎ倍（ｎは、正の整数）とが、前記ロボットアーム装置および前記ロボットアーム装置の固定部位の共振周波数と一致しないように設定された
ロボットアーム制御装置。
【請求項５】
基板搬送装置であって、
基板を搬送するための前記ロボットアーム装置と、
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の制御部と
を備えた基板搬送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の基板搬送装置を備えた基板処理装置。
【請求項７】
２つ以上のアーム部と、該２つ以上のアーム部をそれぞれ回転させる２つ以上の回転関節と、を備えるロボットアーム装置の動作を制御するロボットアーム制御方法であって、
前記２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際の該先端側の動作加速度の時間推移を、該動作加速度を時間の関数とした場合に、該関数を前記時間で微分した導関数が前記時間の変化に対して連続的な推移を示すように予め定め、
前記所定のアーム部の先端側を前記略直線的に移動させる際の該先端側の動作加速度が、前記予め定められた時間推移と一致する結果となるように、前記２以上の回転関節の回転を制御する
ロボットアーム制御方法。
【請求項８】
２つ以上のアーム部と、該２つ以上のアーム部をそれぞれ回転させる２つ以上の回転関節と、を備えるロボットアーム装置の動作を制御するためのプログラムであって、
前記２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させるために、前記２以上の回転関節の回転を制御する制御機能であって、前記最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を前記略直線的に移動させる際の該先端側の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、前記２以上の回転関節の回転を制御する制御機能をコンピュータに実現させ、
前記予め定められた時間推移における前記動作加速度は、該動作加速度を時間の関数とした場合に、該関数を前記時間で微分した導関数が前記時間の変化に対して連続的な推移を示す
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットアームの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品の製造工程においては、ウェハなどの基板を搬送するために種々の搬送装置が使用される。こうした搬送装置として、スカラー型アームロボットが使用されることがある。スカラー型アームロボットの多くは、アームの伸縮（展開）動作を１つの回転動力により実現している。
【０００３】
例えば、アームロボットは、ＡＣサーボモータと減速機とを組み合わせた回転動力によって、第１アームを旋回させる。このアームロボットは、第１アームの駆動軸側には、第１プーリが固定されている。第１アームの先端側には、軸受によって支持された第２プーリが設けられる。第１プーリと第２プーリとの間は、タイミングベルトによって連結されている。第２プーリは、第２アームの旋回中心（根元）に対して回転方向に拘束されている。第２プーリが回転することによって、第２アームが旋回する。第２アームの旋回中心側には、第３プーリが設けられており、この第３プーリは第２アームに固定されている。第２アームの先端側には、軸受によって支持された第４プーリが設けられる。第３プーリと第２プーリとの間は、タイミングベルトによって連結されている。第４プーリは、第２アームの先端に位置するハンドの旋回中心（根元）に対して回転方向に拘束されている。
【０００４】
かかるロボットアームは、第１アームの根元に位置する回転動力源に現在角度からの移動指令を与えると、回転動力によって第１アームが旋回し、それとほぼ同時に第２アームは第１アームと逆方向に旋回する。第２アームの先端側の軌跡は、理想的には一直線上となる。かかるロボットアームが、ハンドに基板を載置して搬送する場合、回転動力源は、予め設定された回転軸角度の移動量や回転角速度に基づいて動作制御される。回転軸の回転角速度は、一般的に、台形状に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５０４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような半導体製造工程で使用されるロボットアームには、生産性の向上の観点から、搬送時間の短縮が求められる。しかしながら、従来のロボットアームの制御方法では、搬送時間短縮のためにアームを高速動作させると、動作反力によってロボットアームや装置全体の振動が大きくなり、搬送物の落下や、周辺機器との干渉が生じるおそれがある。しかも、振動が大きくなることに伴い、静定待ち時間が増大すれば、アームの高速動作は、生産性の向上、すなわち、製造時間の短縮化に寄与しなくなる。このようなことから、ロボットアームによる搬送時の振動を低減する技術が求められる。かかる問題は、半導体製造工程に限らず、種々の製品の製造、加工などの各種処理工程に共通する問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
本発明の第１の形態は、２つ以上のアーム部と、２つ以上のアーム部をそれぞれ回転させる２つ以上の回転関節と、を備えるロボットアーム装置の動作を制御するロボットアーム制御装置として提供される。このロボットアーム制御装置は、２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させるために、２以上の回転関節の回転を制御する制御部であって、所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際の先端側の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、２以上の回転関節の回転を制御する制御部を備える。予め定められた時間推移における動作加速度は、動作加速度を時間の関数とした場合に、関数を時間で微分した導関数が時間の変化に対して連続的な推移を示す。
【０００９】
かかるロボットアーム制御装置によれば、所定のアーム部の動作加速度の変化が滑らかになる。その結果、高い周波数の加速力および減速力がロボットアーム装置に作用することを抑制できる。したがって、ロボットアーム装置による搬送時の振動を低減できる。
【００１０】
本発明の第２の形態として第１の形態において、時間の関数としての動作加速度Ａ（ｔ）は、Ａ０を定数、Ｔを、所定のアーム部の先端側を始点から終点まで略直線的に移動させる際の時間とし、ω＝２πｆ、ｆ＝１／Ｔとしたときに、Ａ（ｔ）＝Ａ０・ｓｉｎ（ωｔ）を満たしてもよい。かかる形態によれば、所定のアーム部の動作加速度の変化が非常に滑らかになる。また、ロボットアーム装置の固定部位に作用する反作用力の周波数ｆが機械共振周波数よりも小さくなるようにＴを設定すれば、機械共振モードを励振することなく、搬送を行える。
【００１１】
本発明の第３の形態として、第１の形態において、動作加速度Ａ（ｔ）は、Ａ（ｔ）＝Ａ０・ｓｉｎ２（ωｔ）を満たしてもよい。かかる形態によれば、第２の形態とほぼ同等の効果を奏する。
【００１２】
本発明の第４の形態として、第１の形態において、動作加速度の周波数成分の基本周波数ｆ０は、ｆ０と、ｆ０のｎ倍（ｎは、正の整数）とが、アーム部およびロボットアーム装置の固定部位の共振周波数と一致しないように設定されてもよい。かかる形態によれば、ロボットアーム装置の固定部位に作用する反作用力の周波数が、基本周波数ｆ０の周波数成分と、ｆ０のｎ倍の周波数成分とを含む場合において、これらのうちのいずれの周波数成分に対しても機械共振モードの励振を抑制できる。
【００１３】
本発明の第５の形態は、基板搬送装置として提供される。この基板搬送装置は、基板を搬送するためのロボットアーム装置と、第１ないし第４のいずれかの形態の制御部とを備える。本発明の第６の形態は、第５の形態の基板搬送装置を備えた基板処理装置として提供される。本発明の第７の形態は、ロボットアーム制御方法として提供される。この方法は、２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際の先端側の動作加速度の時間推移を、動作加速度を時間の関数とした場合に、関数を時間で微分した導関数が時間の変化に対して連続的な推移を示すように予め定め、所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際の先端側の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、２以上の回転関節の回転を制御する。本発明の第８の形態は、ロボットアーム装置の動作を制御するためのプログラムとして提供される。このプログラムは、２つ以上のアーム部のうちの最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させるために、２以上の回転関節の回転を制御する制御機能であって、最基部のアーム部以外の所定のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際の先端側の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、２以上の回転関節の回転を制御する制御機能をコンピュータに実現させる。予め定められた時間推移における動作加速度は、動作加速度を時間の関数とした場合に、関数を時間で微分した導関数が時間の変化に対して連続的な推移を示す。本発明の第９の形態は、第
８の形態のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供される。第５ないし第９の形態によれば、第１の形態と同様の効果を奏する。なお、第６ないし第９の形態に対しても、第１ないし第４の形態を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例としての基板研磨装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】ロボットアーム装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】図２に示すロボットアーム装置が動作する様子を示す説明図である。
【図４】第１アームおよび第２アームの移動軌跡の例を示す説明図である。
【図５】予め定められた、第２アームの先端側の動作加速度の時間推移の一例を示す説明図である。
【図６】第２アームの先端側の動作加速度の時間推移から、第２アームの先端側の移動速度と、第１アームおよび第２アームの変位を求めた結果の一例を示す説明図である。
【図７】第１アームおよび第２アームの変位から、第１アームおよび第２アームの回転軸角度、角速度および角加速度を求めた結果の一例を示す説明図である。
【図８】比較例としての第１アームおよび第２アームの動作パラメータの例である。
【図９】比較例としての第１アームおよび第２アームの動作パラメータの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の基板処理装置の一例としてのＣＭＰ研磨装置１０の概略構成を示す平面図である。図１に示すように、ＣＭＰ研磨装置１０は、ロード／アンロード部２０と、研磨部５０と、洗浄部７０とを備えている。ロード／アンロード部２０は、基板の一種としてのウェハをストックするウェハカセットを載置する４つのフロントロード部２１〜２４と、基板搬送装置２５とを備えている。フロントロード部２１〜２４には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッドまたはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。
【００１６】
基板搬送装置２５は、ロボットアーム装置３０と、ロボットアーム制御装置４０とを備えている。ロボットアーム装置３０は、２つのロボットアームを備えており、フロントロード部２１〜２４の並びに沿って設けられた走行機構上を移動可能に構成されている。ロボットアーム装置３０は、フロントロード部２１〜２４のウェハカセットと、後述する第１リニアトランスポータ６１との間で、ウェハの受け渡しを行うために使用される。このロボットアーム装置３０が備える２つのロボットアームは、上下に配置されており、下側のロボットアームは、処理前のウェハをウェハカセットから取り出すときに使用され、上側のロボットアームは、処理されたウェハをウェハカセットに戻すときに使用される。ロボットアーム制御装置４０は、ロボットアーム装置３０の動作全般を制御する。ロボットアーム制御装置４０は、本実施例では、ＰＬＣ（programmable logic controller）とモーションコントローラとモータドライバとを備えている。ただし、ロボットアーム制御装置４０の構成は、特に限定するものではなく、メモリに記録されたソフトウェアをＣＰＵが実行することによって、必要な機能を実現するものであってもよい。
【００１７】
研磨部５０は、ウェハの研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット５０ａ、第２研磨ユニット５０ｂ、第３研磨ユニット５０ｃ、第４研磨ユニット５０ｄを備えている。第１研磨ユニット５０ａは、研磨面を有する研磨テーブル５１ａと、ウェハを保持し、かつ、ウェハを研磨テーブル５１ａに対して押圧しながら研磨するためのトップリング５２ａと、研磨テーブル５１ａに研磨液やドレッシング液（例えば、水）を供給するための研磨液供給ノズル５３ａと、研磨テーブル５１ａのドレッシングを行うためのドレッサ５４ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素）との混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして、１つ以上のノズルから研磨面に噴射するアトマイザ５５ａと、を備えている
。説明は省略するが、研磨ユニット５０ｂ，５０ｃ，５０ｄも、第１研磨ユニット５０ａと同一の構成を有している。
【００１８】
洗浄部７０は、研磨後のウェハを洗浄する領域であり、研磨後のウェハを洗浄する２つの洗浄機７１，７２と、ウェハを搬送するロボットアーム装置７３，７４と、乾燥ユニット７５とを備えている。洗浄機７１によって一次洗浄されたウェハは、ロボットアーム装置７３によって洗浄機７２に渡され、洗浄機７２で二次洗浄される。二次洗浄されたウェハは、ロボットアーム装置７４によって乾燥ユニット７５に渡され、乾燥される。
【００１９】
第１研磨ユニット５０ａおよび第２研磨ユニット５０ｂと洗浄部７０との間には、長手方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部２０側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とも呼ぶ）の間でウェハを搬送する第１リニアトランスポータ６１が配置されている。
【００２０】
また、ロード／アンロード部２０側から見て、第４搬送位置ＴＰ４の先には、リニアトランスポータ６１に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部２０側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とも呼ぶ）の間でウェハを搬送する第２リニアトランスポータ６２が配置されている。第１リニアトランスポータ６１と第２リニアトランスポータ６２との間には、第１リニアトランスポータ６１、第２リニアトランスポータ６２および洗浄部７０の間でウェハを搬送するスイングトランスポータ６３が配置されている。
【００２１】
図２は、ロボットアーム装置３０の概略構成を示す。図２では、ロボットアーム装置３０が備える２つのロボットアームのうちの下方側のロボットアームのみを示している。ロボットアーム装置３０は、固定ベース３１と、旋回駆動部３２と、アーム回転駆動部３３と、第１アーム部（リンク）３４と、第２アーム部（リンク）３５と、ハンド３６と、３つの回転関節３７〜３９とを備えている。旋回駆動部３２は、ロボットアーム装置３０を、旋回中心４５を中心として旋回させる。
【００２２】
第１アーム部３４は、第１アーム部３４および第２アーム部３５のうちの最基部のアーム部であり、その基端側の回転関節３７によって、軸線ＡＬ１上に位置する回転中心（アーム駆動中心）４１を中心に回転可能に構成される。第２アーム部３５は、その基端部が回転関節３８によって第１アーム部３４の先端部に連結されており、軸線ＡＬ２上に位置する回転中心４２を中心に回転可能に構成される。ハンド３６は、その基端部が回転関節３９によって第２アーム部３５の先端部に連結されており、軸線ＡＬ３上に位置する回転中心４３を中心に回転可能に構成される。以下の説明では、回転中心４１，４２，４３のＸＹ直交座標系の座標値を、それぞれ（Ｘ０，Ｙ０）、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）とする。また、ハンド３６の先端４６の座標値を（Ｘ４，Ｙ４）とする。なお、図示を省略した他方のロボットアームは、アーム駆動中心４４を中心に回転可能に構成される。
【００２３】
かかる第１アーム部３４、第２アーム部３５およびハンド３６の回転動作は、アーム回転駆動部３３によって実現される。アーム回転駆動部３３は、駆動源としての１つのサーボモータと、減速機とを備えており（図示省略）、サーボモータによって得られる回転動力を、回転関節３７〜３９を含む伝達機構（例えば、タイミングベルト、プーリ、歯車等）を介して、第１アーム部３４、第２アーム部３５およびハンド３６に伝達し、これらを回転駆動させる。なお、アーム回転駆動部３３は、２以上の駆動源を備えていてもよく、第１アーム部３４、第２アーム部３５およびハンド３６の少なくとも２つに対して、独立して駆動力を与えてもよい。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、ロボットアーム装置３０において、第１アーム部３４、第２
アーム部３５およびハンド３６の旋回角度を、それぞれθ１，θ２，θ３とする。また、第１アーム部３４、第２アーム部３５およびハンド３６の初期角度を、それぞれθ１０，θ２０，θ３０とする。また、第１アーム部３４、第２アーム部３５およびハンド３６の長さを、それぞれ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とする。Ｒ１は、回転中心４１，４２間の距離に等しく、Ｒ２は、回転中心４２，４３間の距離に等しく、Ｒ３は、回転中心４３と先端４６との間のＸ軸方向の距離に等しい。また、旋回中心４５とアーム駆動中心４１との間の距離をＣ０とし、ハンド３６のＹ軸方向におけるオフセット量をＣ３とする。
【００２５】
このとき、第１アーム部３４の旋回角度と回転中心４２の座標との関係は、次式（１），（２）によって表される。また、第２アーム部３５の旋回角度と回転中心４３の座標との関係は、次式（３），（４）によって表される。さらに、ハンド３６の旋回角度と先端４６の座標との関係は、次式（５），（６）によって表される。
Ｘ１＝Ｒ１・ＣＯＳ（θ１０＋θ１）・・・（１）
Ｙ１＝Ｒ１・ＳＩＮ（θ１０＋θ１）・・・（２）
Ｘ２＝Ｒ２・ＣＯＳ（θ２０−θ２＋θ１）＋Ｘ１・・・（３）
Ｙ２＝Ｒ２・ＳＩＮ（θ２０−θ２＋θ１）＋Ｙ１・・・（４）
Ｘ３＝Ｒ３・ＣＯＳ（θ３０＋θ３−θ２＋θ１）＋Ｘ２・・・（５）
Ｙ３＝Ｒ３・ＳＩＮ（θ３０＋θ３−θ２＋θ１）＋Ｙ２＋Ｃ３・・・（６）
【００２６】
また、ロボットアーム装置３０が動作した際、ロボットアーム装置３０の固定部位、すなわち、旋回駆動部３２の固定部位（アームの基準となる旋回駆動部３２の旋回軸（固定軸））には、次式（７）で表される外乱トルクＴが所定の周波数で作用する。Ｆは、ロボットアーム装置３０のアーム動作によって作用する反力である。この外乱トルクＴは、ロボットアーム装置３０の振動の要因となり、特に、外乱トルクＴの周波数がロボットアーム装置３０（駆動部位および固定部位）の共振周波数と一致する場合には、機械共振モードを励振し、振動が著しく増大する。
Ｔ＝Ｃ０・Ｆ・・・（７）
【００２７】
図３は、図２に示したロボットアーム装置３０が動作する様子を示す説明図である。本実施例では、ロボットアーム装置３０は、図３に示すように、Ｘ軸に沿って略直線的にロボットアームの先端側、すなわち、先端（回転中心）４３を移動させて、ハンド３６によって把持されたウェハを搬送する。略直線的とは、先端４３の軌跡が、Ｘ軸に平行な直線に対して±５ｍｍの範囲内にあることをいう。本実施例では、先端４３の軌跡が、理想的条件下において完全な直線となるようにロボットアーム装置３０の制御が行われる。ただし、実際には、理想的条件の実現は困難であり、種々の要因によって、例えば、回転関節３７〜３９を含む伝達機構のタイミングベルトの伸びなどによって、理想的な直線軌道に対して若干の振れが生じる。上述の「略直線的」との用語には、このような振れを伴う直線移動が含まれる。
【００２８】
図４は、図３に示す移動動作における第１アーム部３４の先端（回転中心４２）と、第２アーム部３５の先端（回転中心４３）との軌跡の例を示している。第１アーム部３４の先端４２は、第１アーム部３４が回転中心４１を中心として反時計回りに回転することによって、円弧を描きながら移動する。一方、第２アーム部３５の先端４３は、第２アーム部３５が回転中心４２を中心として時計回りに回転することによって、理想的には直線的に移動する。なお、図示は省略したが、ハンド３６の先端４６は、ハンド３６が回転中心４３を中心として反時計回りに回転することによって、理想的には直線的に移動する。かかる第２アーム部３５の先端４３の移動は、例えば、Ｒ１＝Ｒ２とし、θ１：θ２＝１：２かつθ２：θ３＝２：１を満たすように、アーム回転駆動部３３の伝達機構を構成することによって実現できる。かかるロボットアーム装置３０の動作、すなわち、第２アーム部３５の先端４３を略直線的に移動させる動作は、ロボットアーム制御装置４０（図１参
照）によって制御される。
【００２９】
具体的には、ロボットアーム制御装置４０は、第２アーム部３５の先端４３をＸ軸方向に沿って直線的に移動させる際の先端４３の動作加速度が、予め定められた時間推移と一致する結果となるように、第１アーム部３４および第２アーム部３５の動作（回転関節３７，３８の回転）を制御する。かかる動作加速度の時間推移は、動作加速度を時間の関数とした場合に、当該関数を時間で微分した導関数が時間の変化に対して連続的な推移を示すように設定される。本実施例では、動作加速度Ａ（ｔ）は、次式（８）を満たすように設定される。Ａ０は、定数であり、Ｔは、先端４３を始点（初期位置）から終点（目的位置）まで略直線的に移動させる際の時間である。また、ωは、角速度であり、ω＝２πｆである。ｆは、周波数であり、ここでは、ｆ＝１／Ｔである。Ａ０は、時間Ｔの範囲内で、回転中心４３が始点から終点まで移動できるように設定される。
Ａ（ｔ）＝Ａ０・ｓｉｎ（ωｔ）・・・（８）
【００３０】
図５は、予め定められた動作加速度Ａ（ｔ）（Ａｘ２と表示）の一例を示している。図示するように、例えば、時間Ｔ＝０．５秒の場合、周波数ｆ＝２Ｈｚとなる。つまり、ロボットアーム装置３０の固定部位に作用する外乱トルクＴの周波数ｆは、２Ｈｚとなる。通常、機械共振モードは、十数Ｈｚ〜数十Ｈｚの範囲にあるので、この場合、ロボットアーム装置３０の動作によって機械共振モードが励振されることがない。つまり、時間Ｔを０．１秒以上で設定する場合には、周波数ｆは、１０Ｈｚ以下になるので、機械共振モードの励振を好適に防止できる。
【００３１】
本実施例では、ロボットアーム制御装置４０は、このように予め定められた動作加速度Ａ（ｔ）から逆算される第１アーム部３４の旋回角度θ１を用いて、第１アーム部３４および第２アーム部３５の回転動作を制御する。旋回角度θ１は、例えば、以下のようにして求めることができる。まず、動作加速度Ａ（ｔ）から逆算して、図６に示すように、第２アーム部３５の先端４３のＸ軸方向の移動速度Ｖｘ２を求め、さらに、座標値Ｘ１，Ｘ２を求める。さらに、上記の式（１），（３）を用いて座標値Ｘ１，Ｘ２から逆算して、第１アーム部３４の旋回角度θ１を求める。図７には、動作加速度Ａ（ｔ）から逆算して求められた座標値Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２、旋回角度θ１，角速度θ’１、角加速度角速度θ’’１の一例を示している。
【００３２】
本実施例の基板搬送装置２５の効果をより明確にするために、従来のロボットアーム装置を用いた基板搬送装置の動作パラメータを図８および図９に示す。図８に示すように、従来の手法では、角速度θ’１が略台形状になるように、旋回角度θ１または角速度θ’１が予め設定され、その設定内容が実現されるように制御が行われる。換言すれば、従来の手法では、駆動源としてのモータを滑らかに動作させることに重点が置かれていた。このため、図９に示すように、第２アーム部３５の先端４３の動作加速度Ａｘ２には、例えば、位置Ｐ１，Ｐ２に示すように、傾きの異なる２つの直線が交わるような急激な変化が現れる。このような動作加速度Ａｘ２の変化は、Ａｘ２を時間で微分した導関数が時間の変化に対して離散的な推移を示すことになる。このような動作加速度Ａｘ２は、第１アーム部３４の先端４３に横ぶれを生じさせ、振動の大きな要因となる。
【００３３】
一方、上述した本実施例の基板搬送装置２５によれば、第２アーム部３５の動作加速度の変化が滑らかになる。その結果、高い周波数の加速力および減速力が、第１アーム部３４および第２アーム部３５や、ロボットアーム装置３０の固定部位（旋回駆動部３２の固定軸）に作用することが抑制され、ひいては、振動が抑制される。したがって、搬送時間の短縮のために、搬送速度を高速化しても、搬送物の落下や、振れ量が大きくなることに伴う周辺機器との干渉が生じるおそれを低減できる。しかも、振動が抑制されることによって、基板の受け渡しができる状態になるまでの静定時間が増加することがない。このた
め、静定時間または振れ量と、搬送時間短縮とのトレードオフの関係を解消することができる。
【００３４】
Ｂ．変形例：
Ｂ−１．変形例１：
動作加速度Ａ（ｔ）は、上記の式（８）に限らず、動作加速度を時間の関数とした場合に、当該関数を時間で微分した導関数が時間の変化に対して連続的な推移を示すように任意に設定可能である。例えば、動作加速度Ａ（ｔ）を次式（９）のように設定しても、上述の実施例に近い効果が得られる。あるいは、図９に示した比較例としてのＡｘ２に対して、例えば、位置Ｐ１，Ｐ２におけるシャープな変化を緩和させた推移を示すように、動作加速度Ａ（ｔ）を設定してもよい。こうしても、従来手法と比べて、ある程度の振動抑制効果を奏する。
Ａ（ｔ）＝Ａ０・ｓｉｎ２（ωｔ）・・・（９）
【００３５】
Ｂ−２．変形例２：
動作加速度Ａ（ｔ）の設定においては、動作加速度Ａ（ｔ）の周波数成分の基本周波数ｆ０は、ｆ０と、ｆ０のｎ倍（ｎは、正の整数）とが、第１アーム部３４および第２アーム部３５、ならびに、ロボットアーム装置３０の固定部位の共振周波数と一致しないように設定されてもよい。かかる構成によれば、ロボットアーム装置３０の固定部位に作用する反作用力の周波数が、基本周波数ｆ０の周波数成分と、ｆ０のｎ倍の周波数成分とを含む場合において、これらのうちのいずれの周波数成分に対しても機械共振モードの励振を抑制できる。
【００３６】
Ｂ−３．変形例３：
ロボットアーム装置３０は、必ずしも、第２アーム部３５の先端４３が理想的条件下において完全な直線軌跡を描くように制御される必要はなく、先端４３の軌跡が、理想的条件下において先端４３が略直線的な軌跡、すなわち、Ｘ軸に平行な直線に対して±５ｍｍの範囲内の軌跡を描くように制御されてもよい。例えば、ロボットアーム装置３０は、先端４３が非常に緩やかな円弧を描くように制御されてもよい。
【００３７】
Ｂ−４．変形例４：
上述したロボットアーム装置３０は、２つ以上のアーム部と、２つ以上の回転関節とを備えていればよく、例えば、３つのアーム部を備えていてもよい。この場合、上述したロボットアーム装置３０の制御方法は、最も基端側のアーム部（上述の実施例では第１アーム部３４）以外の任意のアーム部の先端側を略直線的に移動させる際に適用可能である。また、ハンド３６についてもアーム部として捉えてもよい。
【００３８】
Ｂ−５．変形例５：
上述した種々のロボットアーム装置３０の制御方法は、ロボットアーム装置３０に限らず、ＣＭＰ研磨装置１０を構成する任意の基板搬送装置に適用可能である。例えば、上述した制御方法は、ロボットアーム装置７３，７４に適用してもよい。もとより、上述した基板搬送装置２５は、ＣＭＰ研磨装置１０に限らず、基板の搬送を伴う任意の基板処理装置、例えば、基板成膜装置、基板エッチング装置などに広く適用可能である。さらに、基板搬送装置２５は、基板の搬送に限らず、任意の搬送物の搬送に広く適用可能である。
【００３９】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許
請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ＣＭＰ研磨装置
２０…ロード／アンロード部
２１〜２４…フロントロード部
２５…基板搬送装置
３０…ロボットアーム装置
３１…固定ベース
３２…旋回駆動部
３３…アーム回転駆動部
３４…第１アーム部
３５…第２アーム部
３６…ハンド
３７，３８，３９…回転関節
４０…ロボットアーム制御装置
４１…回転中心（アーム駆動中心）
４２…回転中心
４３…回転中心（先端）
４４…アーム駆動中心
４５…旋回中心
４６…先端
５０…研磨部
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…研磨ユニット
５１ａ…研磨テーブル
５２ａ…トップリング
５３ａ…研磨液供給ノズル
５４ａ…ドレッサ
５５ａ…アトマイザ
６１，６２…リニアトランスポータ
６３…スイングトランスポータ
７０…洗浄部
７１，７２…洗浄機
７３，７４…ロボットアーム装置
７５…乾燥ユニット
ＴＰ１〜ＴＰ７…搬送位置
ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３…軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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