(57)【要約】  搬送ロボットの通信時間を削減でき、基板の搬送時間を短縮することが可能な搬送ロボットの制御方法を提供する。  処理室（Ｃ）に存する基板（Ｓ２）を処理室（Ｅ）の所定の位置に搬送する際の搬送ロボット（１）の一連の動作を１つのコマンドで実行する。一連の動作に、処理室（Ｃ）に存する基板（Ｓ２）をロボットハンド（１２ｂ）で取り出した後、基板（Ｓ１）とは異なる基板（Ｓ３）をロボットハンド（１２ａ）により処理室（Ｃ）の所定の位置に受け渡すスワップ動作を含ませてもよい。
2010013422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理すべき基板をロボットハンドにて支持した状態で同一平面内を旋回及び伸縮動作させ、旋回方向に沿って配置された複数の処理室間で前記基板を搬送する搬送ロボットの制御方法において、  一の処理室に存する基板を他の処理室の所定の位置に搬送する際の前記搬送ロボットの一連の動作を１つのコマンドで実行することを特徴とする搬送ロボットの制御方法。
【請求項２】
前記搬送ロボットは、旋回方向で所定の間隔を存して設けられた２つのロボットハンドを有し、一のロボットハンドにより前記一の処理室に存する基板を取り出した後、取り出した基板とは異なる基板を他のロボットハンドにより前記一の処理室の所定の位置に受け渡すスワップ動作を前記１つのコマンドで実行することを特徴とする請求項１記載の搬送ロボットの制御方法。
【請求項３】
前記搬送ロボットの伸縮動作と旋回動作とが切り替わる切替点の前後で、前記搬送ロボットの伸縮動作及び旋回動作が局所的に合成されるように、前記搬送ロボットを制御することを特徴とする請求項１又は２記載の搬送ロボットの制御方法。
【請求項４】
前記搬送ロボットの一連の動作中にロボットハンド上の基板の有無を検知し、その検知結果に基づいて、前記一の処理室に存する基板を前記他の処理室に搬送する際の搬送経路に配置された部品を作動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の搬送ロボットの制御方法。
【請求項５】
前記部品が、前記処理室と前記搬送ロボットが配置された搬送室との間を仕切る仕切りバルブ、前記搬送ロボットと前記処理室に配置された基板ステージとの間で基板を受け渡す際に上下動作するリフトピン、および前記処理室で保護壁を形成するシールドから選択された少なくとも１つであることを特徴とする請求項４記載の搬送ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置に設置される搬送ロボットの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に成膜処理やエッチング処理などの各種の処理を施す装置として、図１に示すように、搬送ロボット１を配置した中央の搬送室Ｔを囲うようにして、複数のロードロック室Ａ，Ｂと複数の処理室Ｃ乃至Ｆを配置し、搬送ロボット１によりロードロック室Ａ，Ｂに投入した基板Ｓを処理室Ｃ乃至Ｆにまたは各処理室Ｃ乃至Ｆの相互間で搬送するように構成した処理装置（いわゆるクラスタツール装置）が知られている。  【０００３】
この種の処理装置では、搬送ロボットが基板の処理終了を待つ状態（いわゆる処理律速）と、処理室で基板が搬出されるのを待つ状態（いわゆる搬送律速）とが、処理装置の処理能力（スループット）に影響することが知られている。処理装置の構成が複雑になれば、上記の処理律速及び搬送律速が複数箇所で発生することになるが、基板を連続処理する場合において、各基板に注目したときの搬送時間と処理時間の総和がその処置装置の最大処理能力であるといえる。  【０００４】
処理装置の処理能力を向上させるため、図１に示す処理装置のように、基板を支持するロボットハンドを２つ備えた搬送ロボットを用いることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。２つのロボットハンドを用いることにより、搬送律速を少なくすることができる。  【０００５】
この種の処理装置では、ホストコンピュータから出された１つのコマンドに従って、搬送ロボットが１つの動作を行っている。即ち、一の処理室に存する基板を他の処理室に搬送する場合には、「pick（取る）」、「go to（旋回する）」、「place（置く）」のようなコマンドに従って、搬送ロボットが複数の動作を行っていた。そして、搬送ロボットの各動作が終了するたびに、搬送ロボットとホストコンピュータとの間で通信が行われていた。従って、従来の搬送ロボットの制御方法では、搬送ロボットとホストコンピュータとの間で行われる通信の回数が多く、その通信に要する時間の分だけ搬送時間が長くなり、スループットが低下する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９１５３０号公報（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、搬送ロボットの通信時間を削減でき、基板の搬送時間を短縮することが可能な搬送ロボットの制御方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、処理すべき基板をロボットハンドにて支持した状態で同一平面内を旋回及び伸縮動作させ、旋回方向に沿って配置された複数の処理室間で基板を搬送する搬送ロボットの制御方法において、一の処理室に存する基板を他の処理室の所定の位置に搬送する際の搬送ロボットの一連の動作を１つのコマンドで実行することを特徴とする。  【０００９】
本発明によれば、一の処理室に存する基板を他の処理室の所定の位置に搬送する際の一連の搬送ロボットの動作が、複数コマンドではなく１つのコマンドで制御される。従って、上記一連の搬送ロボットの動作を複数コマンドで制御する場合に比して、搬送ロボットの通信時間を削減できるため、基板の搬送時間を短縮することができる。  【００１０】
また、前記搬送ロボットが、所定の間隔を存して設けられた２つのロボットハンドを有し、一のロボットハンドにより前記一の処理室に存する基板を取り出した後、取り出した基板とは異なる基板を他のロボットハンドにより前記一の処理室の所定の位置に受け渡すスワップ動作を前記１つのコマンドで実行してもよい。  【００１１】
本発明において、搬送ロボットの伸縮動作と旋回動作とが切り替わる切替点の前後で、搬送ロボットの伸縮動作及び旋回動作を局所的に合成されるように、搬送ロボットを制御してもよい。これにより、上記切替点での搬送ロボットの停止が不要となるため、切替点で搬送ロボットが停止する場合に比して搬送ロボットが加速及び減速を行う時間を短縮することができ、上記の搬送ロボットの通信時間の削減と相まって、基板の搬送時間を更に短縮することができる。  【００１２】
本発明において、搬送ロボットの一連の動作中にロボットハンド上の基板の有無を検知し、その検知結果に基づいて、一の処理室に存する基板を他の処理室に搬送する際の搬送経路に配置された部品を作動させる。これにより、１つのコマンドで一の処理室に存する基板を他の処理室に搬送するときでも、安全かつ確実に基板を搬送することができる。  【００１３】
尚、上記の部品として、処理室と搬送ロボットが配置された搬送室との間を仕切る仕切りバルブ、搬送ロボットと処理室に配置された基板ステージとの間で基板を受け渡す際に上下動作するリフトピン、および前記処理室で保護壁を形成するシールドから少なくとも１つを選択することができる。上記スワップ動作を１つのコマンドで実行する場合、一の処理室に基板を受け渡した後に仕切りバルブを閉じることで、一の処理室で該基板に対する処理を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、搬送ロボットを具備する処理装置を模式的に示す平面図及び断面図である。
【図２】本実施の形態において、１つのコマンドで実行される搬送ロボットの一連の動作を示す図である。
【図３】図２に示した搬送ロボット１の動作をステップ毎に示した図である。
【図４】一連の動作の完了を待って仕切りバルブを閉じる場合のタイミングチャートである。
【図５】一連の動作の完了を待たずに仕切りバルブを閉じる場合のタイミングチャートである。
【図６】一連の動作の完了を待たずに仕切りバルブを閉じる場合のタイミングチャートである。
【図７】ロボットハンド１２の伸縮動作及び旋回動作が局所的に合成されるように搬送ロボット１を制御した場合を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１に示す処理装置で本発明を適用した実施の形態について説明する。処理装置の搬送室Ｔには、公知の構造を有する搬送ロボット１が設けられていると共に、ロードロック室Ａ，Ｂ及び各処理室Ｃ乃至Ｆとの連結箇所の近傍において基板Ｓの検知動作を行う検知手段２が設けられている。搬送室Ｔとロードロック室Ａ，Ｂ及び各処理室Ｃ乃至Ｆとは、仕切りバルブ（アイソレーションバルブ）３によって仕切られている。仕切りバルブ３は、各処理室Ｃ乃至Ｆのガスや圧力が搬送室Ｔに漏れることを防ぐものである。
【００１６】
ロードロック室Ａ，Ｂ及び各処理室Ｃ乃至Ｆには、基板Ｓの受け渡しを行う基板ステージＣｓが配置されるほか、各処理室Ｃ乃至Ｆには、保護壁を形成するシールド（図示せず）が必要に応じて配置される。この保護壁は、処理室壁面への反応副生成物の付着を防止する防着板としての機能や、各処理室Ｃ乃至Ｆから搬送室Ｔへのダストの飛散や光や電磁波の漏れを防ぐ機能を有する。また、搬送ロボット１、検知手段２及び仕切りバルブ３のような処理装置を構成する各種センサや駆動機構は、処理装置全体の制御を行うホストコンピュータ４に接続されている。
【００１７】
フロッグレッグ式に代表される多関節式の搬送ロボット１は、作動部分たるロボットアーム１１と、このロボットアーム１１を旋回、伸縮及び上下自在に駆動する駆動手段としてのモータ１０とを複数備えている。
【００１８】
図１（Ｂ）に示すように、各モータ１０の回転軸１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは同心に配置され、回転軸１０ａ，１０ｂにはロボットアーム１１ａがリンク機構をなして連結され、回転軸１０ｃ，１０ｄにはロボットアーム１１ｂがリンク機構をなして連結されている。これらのロボットアーム１１ａ，１１ｂの先端には、基板Ｓを載置した状態で支持するロボットハンド１２ａ，１２ｂがそれぞれ設けられている。
【００１９】
ロボットハンド１２ａ，１２ｂは、旋回方向で所定の間隔を有するように設けられている。回転軸１０ａ，１０ｂの回転角及び回転方向を適宜制御することでロボットハンド１２ａが伸縮及び旋回自在となり、このロボットハンド１２ａとは独立して、回転軸１０ｃ，１０ｄの回転角及び回転方向を適宜制御することでロボットハンド１２ｂが伸縮及び旋回自在となる。さらに、ロボットハンド１２ａ，１２ｂは、図示しないモータの制御により昇降自在となる。
【００２０】
本実施の形態では、搬送ロボット１により、例えば、ロードロック室Ａに投入された基板Ｓが処理室Ｃに搬送され、処理室Ｃで処理が施された基板Ｓが処理室Ｅに搬送され、処理室Ｅで処理が施された基板Ｓがロードロック室Ａに戻される。同様に、ロードロック室Ｂに投入された基板Ｓは、処理室Ｄ及び処理室Ｆで順番に処理が施された後、ロードロック室Ｂに戻される。
【００２１】
また、検知手段２としては、例えば、レーザセンサやＬＥＤファイバーセンサなどの公知構造を有する光学センサや、ＣＣＤカメラなどの視覚センサが用いられる。本実施の形態では、検知手段２として、レーザ投光器２１及び受光器２２とからなる透過式のレーザセンサを用いた場合を例に説明する。なお、光学センサとしては反射式のものを用いることもできる。
【００２２】
次に、搬送ロボット１の制御方法について説明する。本発明の搬送ロボット１の制御方法は、一の処理室に存する基板を他の処理室の所定位置（例えば、基板ステージＣｓ）に搬送する際の搬送ロボットの一連の動作を１つのコマンドで行う点に特徴を有する。
【００２３】
以下、図２及び図３を参照しつつ、処理室Ｃに存する基板Ｓ２を処理室Ｅの所定位置に搬送する際の搬送ロボット１の一連の動作を１つのコマンドで行う例について説明する。図３は、図２（Ａ）乃至（Ｊ）に示した搬送ロボット１の動作をステップ毎に纏めたものである。
【００２４】
ここで、図２に示す基板Ｓ１は、基板Ｓ２よりも先に処理室Ｃに搬送され、処理室Ｃで処理が施された後に、処理室Ｅに搬送されたものである。基板Ｓ２は、基板Ｓ１の後に処理室Ｃに搬送され、処理室Ｃで処理が施された基板である。基板Ｓ３は、基板Ｓ２が処理室Ｃから取り出された後に処理室Ｃに搬送される未処理基板である。即ち、基板Ｓ１、基板Ｓ２、基板Ｓ３の順番で、処理室Ｃで処理が施され、その後処理室Ｅで処理が施される。尚、図２におけるモータ回転中心Ｃｒの左に示す下方向または上方向の矢印は、搬送ロボット１の下降動作または上昇動作を示している。
【００２５】
先ず、図２（Ａ）に示すように、処理室Ｃの図示省略する基板ステージＣｓまでロボットハンド１２ｂが伸びた状態で、ホストコンピュータ４から搬送ロボット１に１つのコマンド「exchange」が送信される。コマンド「exchange」を受信した搬送ロボット１は、処ロボットハンド１２ｂを上昇させて、処理室Ｃでの処理が終了した基板Ｓ２をロボットハンド１２ｂによって支持する。そして、ロボットハンド１２ｂを縮ませて、基板Ｓ２を処理室Ｃから取り出す（ステップ１）。
【００２６】
ここで、従来制御で用いられたコマンド「pick」の動作は上記ステップ１で完了しているが、上記コマンド「exchange」に対応する搬送ロボット１の一連の動作は完了していない。従って、この時点では、搬送ロボット１は動作完了信号を生成しない。
【００２７】
尚、ロボットハンド１２ｂの先端が処理室Ｃに指向し、かつ、縮んだ状態で、上記コマンド「exchange」がホストコンピュータ４から搬送ロボット１に送信されてもよい。
【００２８】
次いで、未処理の基板Ｓ３を処理室Ｃに載置するため、図２（Ｂ）に示すように、基板Ｓ３を支持するロボットハンド１２ａの先端が処理室Ｃに指向するように、ロボットハンド１２ａを旋回させる（ステップ２）。その後、図２（Ｃ）に示すように、基板Ｓ３を支持したロボットハンド１２ａを処理室Ｃの基板ステージＣｓまで伸ばし、ロボットハンド１２ａを下降させる（ステップ３）。これにより、基板Ｓ３が処理室Ｃの基板ステージＣｓに載置される。その後、図２（Ｄ）に示すように、ロボットハンド１２ａを縮ませる（ステップ４）。
【００２９】
次いで、処理室Ｅでの処理が終了した基板Ｓ１を取り出すため、図２（Ｅ）に示すように、基板を支持していないロボットハンド１２ａの先端が処理室Ｅに指向するように、ロボットハンド１２ａを旋回させる（ステップ５）。
【００３０】
その後、図２（Ｆ）に示すように、処理室Ｅの基板ステージＣｓまでロボットハンド１２ａを伸ばす（ステップ６）。そして、図２（Ｇ）に示すように、ロボットハンド１２ａを上昇させて基板Ｓ１をロボットハンド１２ａにより支持した後。ロボットハンド１２ａを縮ませる（ステップ７）。これにより、基板Ｓ１が処理室Ｅから取り出される。
【００３１】
次いで、基板Ｓ２を処理室Ｅに載置するため、図２（Ｈ）に示すように、基板Ｓ２を支持するロボットハンド１２ｂの先端が処理室Ｅを指向するように、ロボットハンド１２ｂを旋回させる（ステップ８）。
【００３２】
ここで、従来制御で用いられたコマンド「go to」の動作は上記ステップ８で完了しているが、上記コマンド「exchange」に対応する搬送ロボット１の一連の動作は完了していない。従って、この時点では、搬送ロボット１は動作完了信号を生成しない。
【００３３】
次いで、図２（Ｉ）に示すように、処理室Ｅの基板ステージＣＳまでロボットハンド１２ｂを伸ばす（ステップ９）。その後、図２（Ｊ）に示すように、ロボットハンド１２ｂを下降させる（ステップ１０）。これにより、処理室Ｅの基板ステージＣｓに基板Ｓ２が載置される。ステップ１０の終了により、上記コマンド「exchange」に対応する搬送ロボット１の一連の動作が完了する。従って、搬送ロボット１は動作完了信号を生成し、生成した動作完了信号をホストコンピュータ４に送信する。
【００３４】
このように、本実施の形態では、処理室Ｃに存する基板Ｓ２を処理室Ｅの基板ステージＣｓに搬送する際の搬送ロボット１の一連の動作が１つのコマンド「exchange」で行われる。このコマンド「exchange」に対応する搬送ロボット１の一連の動作が完了したときに、搬送ロボット１からホストコンピュータ４に動作完了信号が送信される。従って、この一連の動作を複数のコマンドで行う場合に比して、搬送ロボット１とホストコンピュータ４との間の通信回数を削減することができ、搬送ロボット１とホストコンピュータ４との間の通信時間を大幅に短縮することができる。その結果、基板Ｓの搬送時間を短縮することができ、処理装置のスループットを向上させることができる。
【００３５】
尚、上記一連の動作は、処理室Ｃでのスワップ動作、即ち、ロボットハンド１２ｂにより処理室Ｃから基板Ｓ２を取り出した後に別のロボットハンド１２ａにより処理室Ｃに未処理基板Ｓ３を載置する動作を含んでいるが、処理室Ｃへの基板Ｓ３の載置は必ずしも行わなくてもよい。つまり、処理室Ｃに存する基板Ｓ２を処理室Ｅの基板ステージＣｓに搬送する際の搬送ロボット１の一連の動作を１つのコマンドで行うことで、上記効果を実現することができる。
【００３６】
ところで、上述したように、処理装置の搬送室Ｔと各処理室Ｃ乃至Ｆとの境界は、仕切りバルブ３により仕切られている。このため、ロボットハンド１２ａ，１２ｂを伸縮させる際には、仕切りバルブ３を開ける必要がある。その一方で、ロボットハンド１２ａ，１２ｂを縮ませた後、仕切りバルブ３は閉じる必要がある。特に、処理室Ｃ乃至Ｆに未処理基板を搬入しても、仕切りバルブ３を閉じなければ、この未処理基板に対する処理を開始することができない。
【００３７】
ここで、従来の処理装置では、１つのコマンドで実行されるロボットハンドの各動作が終了するたびに、搬送ロボットからホストコンピュータに動作完了信号が送信されるか、もしくは、ホストコンピュータが動作完了信号を生成していた。動作完了信号を受信もしくは生成したホストコンピュータは、検知手段によりロボットハンド上の基板の有無を検知し、その検知結果に基づき搬送が正常に行われたことを確認した後、仕切りバルブを閉じていた。
【００３８】
これに対して、本実施の形態では、１つのコマンドで搬送ロボット１の一連の動作が実行され、一連の動作が完了するまで動作完了信号が生成されない。このため、従来と同様の手法で仕切りバルブ３を閉じようとすると、一連の動作が完了するまでロボットハンド１２ａ，１２ｂ上の基板Ｓの有無が検知されず、仕切りバルブ３を閉じることができない。その結果、図４に示すように、処理室Ｃ乃至Ｆ内に未処理の基板Ｓを挿入してから仕切りバルブ３を閉じるまでの時間をロスし、結果として処理装置のスループットが低下する可能性がある。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、搬送ロボット１の一連の動作中に、検知手段２によりロボットハンド１２ａ，１２ｂ上の基板Ｓの有無を検知できるようにする。例えば、ロボットハンド１２ａ，１２ｂの縮み動作が終了したときに検知手段２によりロボットハンド１２ａ，１２ｂ上の基板Ｓの有無を検知できるようにする。詳細には、ロボットハンド１２ａ，１２ｂが縮み操作を終了したとき、モータ１０のエンコーダ信号などに基づいて搬送ロボット１が基板Ｓの有無の検知が可能な状態であることを示す信号、すなわち、処理室Ｃ乃至Ｆの仕切りバルブ３を閉じ得る状態であることを示す信号を生成し、この生成した信号をホストコンピュータ４に送信する。尚、この信号をホストコンピュータ４が生成してもよい。
【００４０】
この信号を受信もしくは生成したホストコンピュータ４は、搬送ロボット１の一連の動作の完了を待つことなく、検知手段２によりロボットハンド１２ａ，１２ｂ上の基板Ｓの有無を検知し、その検知結果に基づいて基板Ｓが搬入された処理室Ｃ乃至Ｆと搬送室Ｔの仕切りバルブ３を閉じる。
【００４１】
これによれば、搬送ロボット１の一連の動作の完了を待たずに、仕切りバルブ３が閉じられるため、未処理基板Ｓが搬入された処理室Ｃ乃至Ｆで早期に処理を開始することができる。従って、図５に示すように、処理室Ｃ乃至Ｆに未処理の基板Ｓを挿入してから仕切りバルブ３を閉じるまでの時間のロスがなくなり、スループットを向上させることができる。
【００４２】
また、基板Ｓを挿入してから仕切りバルブ３を閉じるまでの時間のロスをなくすことで、その時間をプロセス時間に割り当ててもよい。その結果、図６に示すように、スループットを低下させることなく、処理室Ｃ乃至Ｆでプロセス時間の長い処理を行うことができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、ロボットハンド１２ａ，１２ｂと処理室Ｃ乃至Ｆの基板ステージＣｓとの間で基板Ｓを受け渡す際に、ロボットハンド１２ａ，１２ｂを上昇もしくは下降させているが、基板ステージＣｓに設けられたリフトピンを上昇もしくは下降させてもよい。
【００４４】
上記仕切りバルブ３のほか、処理室Ｃ乃至Ｆ内に適宜配置されたリフトピンやシールド等の部品は、基板Ｓの搬送経路に配置されているため、基板Ｓを搬送する際の障害となり得る。従来、搬送経路に配置されたこれらの部品の作動は、搬送ロボットの各動作が完了するタイミングで行われていた。即ち、動作完了信号が生成されるタイミングで、搬送経路上の部品を作動させていた。上述したように、本実施の形態では一連の動作が完了するまでは動作完了信号を発生しないため、上記の仕切りバルブ３を閉じるタイミングのように、一連の動作が完了するまでの間に上記部品を作動させればよい。これにより、基板Ｓを搬送する際に障害となる部品を確実に作動させることができる。
【００４５】
また、図７において実線Ｌで示すように、ロボットハンド１２の伸縮動作と旋回動作が切り替わる切替点Ｐの前後でロボットハンド１２の伸縮動作及び旋回動作が局所的に合成されるように、搬送ロボット１を制御してもよい。これにより、切替点Ｐでの搬送ロボット１の停止が不要となるため、切替点Ｐで搬送ロボット１が停止する場合に比して搬送ロボット１が加速及び減速を行う時間を短縮することができ、搬送時間を短縮することができる。このように切替点Ｐで搬送ロボット１が停止しない場合であっても、検知手段２を図７に示すような位置に配置することで、搬送ロボット１の一連の動作中にロボットハンド１２上の基板Ｓの有無の検知が可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１  搬送ロボット
１２  ロボットハンド
２  検知手段
３  仕切りバルブ
Ｓ  基板
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ  処理室
ｐ  切替点
【図１】
2010013422.tif 000003
【図２】
2010013422.tif 000004
【図３】
2010013422.tif 000005
【図４】
2010013422.tif 000006
【図５】
2010013422.tif 000007
【図６】
2010013422.tif 000008
【図７】
2010013422.tif 000009
【国際調査報告】
2010013422.tif 000010
2010013422.tif 000011
2010013422.tif 000012
2010013422.tif 000013