(57)【要約】  部品点数の増加を招くことなく、稼働率の向上を図ることができる低コストの搬送ロボットの診断システムを提供する。処理室Ｃ間でロボットアーム（１１）により基板（Ｓ）を搬送する際にいずれかの検知手段（２）でロボットアーム（１１）が検知される場合、検知手段（２）で検知されるロボットアーム（１１）の作動データを取得して基準値を作製する。そして、ロボットアーム（１１）が検知手段（２）で検知される毎に作動データを取得して前記基準値と比較し、所定の範囲を超えて変化した場合に搬送ロボットの異常を判断する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理すべき基板を支持するロボットハンドを先端に有するロボットアーム及び当該ロボットアームを駆動する駆動手段を有する搬送ロボットと、
当該ロボットアームにより複数の処理室間で基板を搬送する際にロボットハンドにより支持された基板を検知するように配置された少なくとも１個の検知手段とを備え、
前記処理室間でロボットアームにより基板を搬送する際にいずれかの検知手段にてロボットアームの所定部分が検知される場合に、当該検知手段にて検知されるロボットアームの作動データを取得して基準値を作製し、前記ロボットアームの所定部分が前記検知手段で検知されると、そのときの作動データを取得し、この作動データと前記基準値とを比較し、所定の範囲を超えて変化した場合に搬送ロボットの異常を判断するようにしたことを特徴とする搬送ロボットの診断システム。
【請求項２】
前記ロボットアームは、少なくとも同一平面上を旋回及び伸縮自在に駆動されるように構成されたものであり、前記検知手段は、前記平面に対し垂直に投光するように配置した光学センサであることを特徴とする請求項１記載の搬送ロボットの診断システム。
【請求項３】
前記駆動手段はエンコーダを備えたモータであり、検知手段にてロボットアームの所定部分が検知されたときのエンコーダのアドレスから前記作動データを取得するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の搬送ロボットの診断システム。
【請求項４】
前記検知手段のいずれかにてロボットアームの所定部分が検知された後、他の検知手段にてロボットアームの所定部分が検知されるまでの時間、または搬送ロボットの作動開始指示から前記検知手段のいずれかにてロボットアームの所定部分が検知されるまでの時間から前記作動データを取得することを特徴とする請求項１または請求項２記載の搬送ロボットの診断システム。
【請求項５】
前記搬送ロボットの異常判断を所定の規定動作の際に行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の搬送ロボットの診断システム。
【請求項６】
前記ロボットアームの所定部分を検出する場合、特定の作動データのみを抽出して取得することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の搬送ロボットの診断システム。
【請求項７】
前記ロボットアームを昇降自在に構成し、所定の高さ位置にて搬送ロボットの異常判断を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の搬送ロボットの診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存の処理装置に設置されている基板位置検知用のセンサを利用した低コストの搬送ロボットの診断システムに関する。
【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Ａを囲うようにして、基板Ｓのロードロック室Ｂと複数の処理室Ｃとを配置し、搬送ロボット１によりロードロック室Ｂに投入した基板Ｓを各処理室Ｃにまたは各処理室Ｃの相互間で基板Ｓを搬送するように構成した処理装置（所謂、クラスタツール装置）が知られている。【０００３】
搬送ロボット１は、ロボットアーム１１と、当該ロボットアーム１１を同一平面上で旋回及び伸縮自在に駆動する駆動手段とを備え、ロボットアーム１１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１２を有する。【０００４】
このような搬送ロボット１においては、ロボットハンド１２により、所定の位置に存する基板Ｓを適正に保持し、かつ、この基板Ｓを目的とする位置（例えば、各処理室Ｃの基板ステージ（図示せず））まで搬送し、適正な位置に受け渡す必要がある。このため、搬送室Ａの各処理室Ｃとの境界領域でその天井部や底部に、光学センサなどの検知手段２を設けている（図１（ｂ）参照）。【０００５】
基板Ｓを目的とする位置まで搬送する場合、検知手段２によって、基板Ｓの有無の検出に加えてロボットハンド１２で基板Ｓが精度よく支持されているか否かを確認し、基板Ｓの位置ずれが判明した場合には、その位置ずれ量を相殺するようにロボットアーム１１の動作を調節しているようにしている（例えば、特許文献１参照）。【０００６】
ところで、上述した基板の位置ずれは、ロボットアームやこのロボットアームを駆動する駆動手段を構成するモータやベアリングなどの部品の故障に起因する場合がある。このような場合に、ある特定の位置でロボットアームの動作を調節しても、位置ずれの測定精度及び位置ずれの相殺動作精度低下のため、位置ずれを生じるようになる。搬送ロボットの位置精度が低下したままで放置した場合、製品処理の不良や装置の故障を招くため、損害が大きくなる。一方、稼働率の低下を防止するには、故障の予兆を捉えて計画的にメンテナンスすることが望ましいが、搬送ロボットの健常性を判断するために、別途のセンサなどの部品を設けたのでは、装置構成が複雑になるばかりか、コスト高を招く。
【特許文献１】特開２００７−２７３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、部品点数の増加を招くことなく、稼働率の向上を図ることができる低コストの搬送ロボットの診断システム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に、本発明の搬送ロボットの診断システムは、処理すべき基板を支持するロボットハンドを先端に有するロボットアーム及び当該ロボットアームを駆動する駆動手段を有する搬送ロボットと、当該ロボットアームにより複数の処理室間で基板を搬送する際にロボットハンドにより支持された基板を検知するように配置された少なくとも１個の検知手段とを備え、前記処理室間でロボットアームにより基板を搬送する際にいずれかの検知手段にてロボットアームの所定部分が検知される場合に、当該検知手段にて検知されるロボットアームの作動データを取得して基準値を作製し、前記ロボットアームの所定部分が前記検知手段で検知されると、そのときの作動データを取得し、この作動データと前記基準値とを比較し、所定の範囲を超えて変化した場合に搬送ロボットの異常を判断するようにしたことを特徴とする。【０００９】
本発明によれば、各種処理を施すために複数の処理室を備えた処理装置においては、搬送ロボットにより基板を搬送する場合に、当該基板の有無やその位置を検知するために配置された検知手段を、基板を支持するロボットハンドを備えたロボットアームが横切ったりして検知されることに鑑み、当該検知手段を利用して、搬送ロボットの健常性を判断するようにした。【００１０】
即ち、いずれかの検知手段でロボットアームの所定部分が検知される場合に、当該検知手段で検知されたときのロボットアームの作動データを取得し、基準値を作製しておく。そして、例えば、搬送ロボットのイニシャライズ動作等の所定の規定動作中や基板への各種の処理（生産）中で、ロボットアームの上記所定部分が前記検知手段で検知される際にそのときの作動データを取得し、この作動データと前記基準値とを比較し、所定の範囲を超えて変化した場合に搬送ロボットの異常を判断するようにした。【００１１】
このように本発明においては、既存のものを利用して簡単に搬送ロボットの健常性が判断できるので、部品点数の増加を招くことなく、その上、低コストが図れる。また、搬送ロボットが所定位置に作動すると、搬送ロボットの健常性が判断されるため、異常発生の予兆を早期に捉えて計画的なメンテナンスを可能にし、結果として、稼働率の向上を図ることができる。【００１２】
また、本発明においては、前記ロボットアームは、少なくとも同一平面上を旋回及び伸縮自在に駆動されるように構成されたものであり、前記検知手段は、前記平面に対し垂直に投光するように配置した光学センサである構成を採用すればよい。なお、例えば基板を受け渡しするために、ロボットアームが上下動するように構成されたものに適用できる。【００１３】
前記駆動手段はエンコーダを備えたモータであり、検知手段でロボットアームが検知されたときのエンコーダのアドレスから前記作動データを取得するような構成を採用してもよい。【００１４】
他方、前記検知手段のいずれかにてロボットアームの所定部分が検知された後、他の検知手段にてロボットアームの所定部分が検知されるまでの時間、または搬送ロボットの作動開始指示から前記検知手段のいずれかにてロボットアームの所定部分が検知されるまでの時間から前記作動データを取得することもできる。【００１５】
なお、稼働率の向上を図るには、前記搬送ロボットの異常判断を所定の規定動作の際に行うことが好ましい。ここで、規定動作とは、搬送ロボットのイニシャライズ動作等、基板への各種の処理のために基板を搬送する以外で、搬送ロボットを所定の動作プログラムに応じて動作させるものをいう。【００１６】
また、クラスタツール装置に用いられる搬送ロボットにおいては、前記ロボットアームの所定部分を検出する場合、特定の作動データのみを抽出して取得するようにして、搬送ロボットの健常性判断の基準となる検知手段を定めておけば、その判断のための制御を簡素化できてよい。【００１７】
さらに、前記ロボットアームが昇降自在に構成されている場合には、所定の高さ位置にて搬送ロボットの異常判断を行うようにすればよい。この場合、同一の高さ位置にて搬送ロボットの異常を判断すれば、光学センサの光軸に対するロボットアームやロボットハンドの傾きから故障の予兆を捉えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。即ち、搬送室Ａ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、各処理室Ｃとの連結箇所の近傍において検知手段２が設けられている。【００１９】
検知手段２としては、例えば、レーザーセンサやＬＥＤファイバーセンサなど公知構造を有する光学センサが用いられる。この場合、検知手段２は、同一平面上で旋回及び伸縮自在に駆動されるロボットアームに対し垂直に投光するように配置され、投光器２１と受光器２２とからなる透過式のものである。なお、反射式のものを用いることもできる。【００２０】
図２を参照して説明すれば、搬送ロボット１は、図示省略した駆動手段たる２個のモータを有する。各モータの回転軸１０ａ、１０ｂは同心に配置され、各回転軸１０ａ、１０ｂにはロボットアーム１１がリンク機構をなして連結され、その先端にギアボックスＧを介してロボットハンド１２を備えている。そして、各モータの回転軸１０ａ、１０ｂの回転角を適宜制御することで、ロボットアーム１１及びロボットハンド１２が伸縮及び旋回自在となる。なお、各モータの回転軸のエアシリンダ等の昇降手段を設け、ロボットアーム１１自体が上下動（昇降）するように構成してもよい。なお、本実施の形態においては、搬送ロボット１の作動や検知手段２により検知結果の情報処理等は、図示省略の制御手段にて統括制御されるようになっている。【００２１】
ロボットアーム１１及びロボットハンド１２は、基板Ｓが処理室Ｃで高温に加熱される場合があることから耐熱性を有する材料、例えば、Ａｌ合金、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ０２やＳｉＣ等の板材で形成されている。また、ロボットハンド１２は、ロボットアーム１１に連結される基端部１３から二股状に分岐して先方に延びる一対のフィンガー部１４を備えている。基端部１３と両フィンガー部１４の先端部とには、基板Ｓの下面外周部がその周方向３箇所で着座可能な座面１５が設けられ、基板Ｓがその外周部以外の下面がロボットハンド１２から浮くようにして支持される。【００２２】
このようにロボットハンド１２で基板Ｓを支持させた後、ロボットアーム１１を伸縮させたり、旋回させたりして、ロードロック室Ｂに投入した基板Ｓをいずれかの処理室Ｃにまたは各処理室Ｃの相互間で基板Ｓが搬送される。基板Ｓを目的の位置まで移送する際、いずれかの検知手段２により、基板Ｓの有無やロボットハンド１３で基板Ｓが精度よく支持されているか否かが確認される。【００２３】
ここで、搬送ロボット１により第１の処理室Ｃ１から第２の処理室Ｃ２に基板Ｓを搬送させる場合を例に説明すると、ロボットアーム１１が縮んだ状態であってフィンガー部１４の先端が第１の処理室Ｃ１を指向した状態の待機位置から、ロボットアーム１１を伸ばして第１の処理室Ｃ１から基板Ｓを受け取り、待機位置に戻す。次に、ロボットアーム１１は、フィンガー部１５の先端が第２の処理室Ｃ２を指向する位置まで旋回される。そして、ロボットアーム１１を伸ばして第１の処理室Ｃ１の基板Ｓを受け渡し、元の状態（待機位置）に戻る（図３参照）。【００２４】
このように基板Ｓを目的位置まで搬送する間、ロボットハンド１２を含むロボットアーム１１は、第１及び第２の処理室Ｃ１、Ｃ２との連結箇所の近傍で搬送室Ａに設けた各検知手段２の検知位置２ａ、２ｂをそれぞれ横切るようになる。そこで、搬送ロボット１が作動するときに、検知手段２の検知位置を横切る軌道上に位置させてロボットハンド１２の基端部１３及び両フィンガー部１４には、検知手段２で検知される所定部分をなす貫通孔１７、１８をそれぞれ形成した（図２参照）。そして、例えばロボットアーム１１を旋回させたとき、ロボットハンド１２が検知位置を横切る当初には、検知手段２の信号がＯＦＦになり、いずれかの貫通孔１７、１８に達すると、信号がＯＮする。最後に、ロボットアーム１３が検知位置を完全に横切ると、検知手段２の信号が再度ＯＦＦになる。【００２５】
上記のような検知手段２の信号の切り替わりを利用して、健常時において第１の処理室Ｃ１から第２の処理室Ｃ２にロボットハンド１２を移動させるときに、各検知手段２ａ、２ｂにて信号が切り替わるタイミング、つまり、一方の検知手段２ａの検知タイミングから他方の検知手段２ｂの検知タイミングまでの時間から、搬送ロボット１の作動データを取得して基準値を作製しておく（この場合、基準値たる作動データとしては、例えば検知手段毎に割り当てた識別番号とその経過時間であり、これらを制御手段に登録しておく）。そして、搬送ロボット１のロボットハンド１２の所定部分が両検知手段２ａ、２ｂにて順次検知される際に、そのときの実際の作動データ（時間）を取得し、このときの作動データと前記基準値と制御手段にて比較し、所定の範囲を超えて変化した場合には、搬送ロボット１の異常を判断する。【００２６】
なお、上記においては、一方の検知手段２ａの検知タイミングからの経過時間で基準値たる作動データを作製しているが、モータの作動開始時点から検知手段２ａ、２ｂのいずれかにて検知されるまでの経過時間から基準値たる作動データを作製してもよい。【００２７】
また、一方の検知手段２ａの検知タイミングから他方の検知手段２ｂの検知タイミングまでの経過時間と、モータの回転速度（旋回速度や伸縮速度のデータ）との関係から基準値たる作動データを作製してもよい（この場合、例えば、経過時間と速度とから移動距離に置き換えてデータを作成し、制御手段に登録することができる）。そして、搬送ロボット１のロボットハンド１２の所定部分が両検知手段２ａ、２ｂにて順次検知される際に、所定の範囲を超えて変化した場合には、搬送ロボット１の異常を判断してもよい。【００２８】
更に、上記においては、各検知手段２ａ、２ｂにて検知手段２の信号が切り替わるタイミングから搬送ロボットの健常性を診断することを例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、駆動手段たるモータがエンコーダを備えている場合、検知手段２ａまたは２ｂのいずれかでロボットアーム１１やロボットハンド１２の所定部分が検知されたときのエンコーダ座標やエンコーダ値（アドレス）から基準値たる作動データを取得するようにしてもよい。そして、同一の検知手段で上記所定部分が検知されたときのエンコーダ座標やエンコーダ値と、基準値たる作動データとを比較し、所定の範囲を超えて変化した場合には、搬送ロボット１の異常を判断する。【００２９】
なお、ロボットアーム１１自体が上下動するように構成されているような場合には、予め設定された高さ位置で搬送ロボット１の健常性を判断するようにすればよい。このように同一の高さ位置にて搬送ロボット１の異常を判断すれば、ロボットアーム１１を旋回または伸縮させるときに、ベアリング等の部品が劣化していると、検知手段２たる光学センサの光軸に対するロボットアーム１１やロボットハンド１２の傾きが変わる、これにより、検知手段２で検知されるまでの時間が変化することで故障の予兆を捉えることができる。【００３０】
ここで、上記搬送ロボット１の健常性（異常）判断は、例えば、搬送ロボットのイニシャライズ動作等の所定の規定動作中でロボットハンド１２が基板Ｓを支持していない場合に行うことができる。但し、検知手段２で検知されるロボットアーム１１の所定部分が、基板Ｓへの各種の処理（生産）中で一の処理室から他の処理室に搬送する間でいずれかの検知手段２で検知される場合には、基板への各種の処理（生産）中であっても、搬送ロボット１の健常性判断を行うことができる。なお、検知手段２で検知されるロボットアーム１１の所定部分は、上記貫通孔１７、１８に限定されるものではなく、例えば、ロボットハンド１２で基板Ｓを支持した状態でも表面が露出している端部に形成した切欠きから構成してもよい。【００３１】
ところで、搬送ロボット２が、回転軸１０ａ、１０ｂに連結された２本のロボットアーム１１を有するような場合、両ロボットアームが同時に旋回及び伸縮動作を行うようになる。このとき、いずれかの検知手段２で両ロボットアームの所定部分が同時検知されるようになり、データ量が増加して健常性判断のための制御が複雑になる虞がある。他方で、クラスタツール装置において処理室（例えば、８個）が複数あるような場合にも、検知手段２毎にロボットアームの所定部分の検知を行うのであれば、同様の問題が生じ得る。【００３２】
そこで、例えば、第１の処理室Ｃ１から第２の処理室Ｃ２に基板Ｓを搬送するときに検知手段２ｂでロボットアーム１１が検知される場合のように、搬送ロボット１が所定動作する際の特定の作動データのみを抽出して取得するようにして、搬送ロボット１の健常性判断の基準となる検知手段を定めることで、健常性判断を行うようにしてもよい。この場合、各検知手段２や２個のモータを割り振って識別番号を制御手段に登録しておき、そのうちから選択した識別番号のものについてのみ、特定の作動データを作成すればよい。【００３３】
以上説明したように、既存の処理装置１の設備として設けられている基板位置検知用の検知手段２を利用して、搬送ロボット１の健常性を判断することが可能になる。結果として、部品点数の増加を招くことなく、その上、低コストが図れる。また、異常発生の予兆を早期に捉えて計画的なメンテナンスを可能にし、結果として、稼働率の向上を図ることができる。【００３４】
尚、上記実施の形態においては、搬送ロボット１により第１の処理室Ｃ１から第２の処理室Ｃ２に基板Ｓを搬送させる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、既存の処理装置において検知手段が設けられ、搬送ロボット１を作動させたときに検知手段２により検知されるものであれば、本発明を適用できる。【００３５】
更に、上記実施の形態においては、規定動作や生産中での健常性判断を主として説明したが、ロボットハンド１２に形成した貫通孔１７が各検知手段２の検知位置２ａや２ｂを横切る位置において、ロボットアーム１１を伸縮及び旋回させ、各検知手段２ａ、２ｂにてＯＮ、ＯＦＦに信号が切り替わる位置を求め、ＯＮ、ＯＦＦに信号が切り替わる際のエンコーダのアドレスの平均値から、貫通孔１７の中心を特定する。そして、このような貫通孔１７の中心の特定を定期的に行うことで、例えば、ロボットハンド１２が衝撃等を受けてロボットアーム１１に対してロボットハンド１２が位置ずれを起こしてことを検知することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ)及び（ｂ）は、搬送ロボットを具備する基板処理装置を示す模式的に示す平面図及び断面図。
【図２】本発明の実施の形態のロボットハンドを示す平面図。
【図３】処理室間でのロボットハンドによる基板の搬送を説明する模式的平面図。
【符号の説明】
【００３７】
１１  ロボットアーム
１２  ロボットハンド
２  検知手段 
２ａ、２ｂ  検知位置
Ｓ  基板 
Ａ  ロードロック室 
Ｃ  処理室 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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