(57)【要約】【課題】オペレータの技量不足の場合であっても、ロボットにハンドの位置を簡単且つ正確に教示することを目的とする。【解決手段】ロボット１の制御装置７は、カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板Ｗ、及び、ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部(73)と、画像データにおいてハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板ＶＷの情報を生成する仮想基板情報生成部(75)と、操作されることにより当該操作に応じた操作情報を生成する操作部(8a)と、教示用基板Ｗ及び仮想基板ＶＷの画像を画面に表示する画面表示部(8b)と、操作情報に従って、ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部(71)と、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する教示データ記録部(77)と、を備える。【選択図】図４
2018051671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に取り付けられたハンドと、
前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように当該基板載置部以外の部分に固定して取り付けられたカメラと、
前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、
操作されることにより当該操作に応じた操作情報を生成する操作部と、
前記教示用基板及び前記仮想基板の画像を画面に表示する画面表示部と、
前記操作部で生成される操作情報に従って、前記ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部と、
前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する教示データ記録部と、
を備える、ロボット。
【請求項２】
前記カメラは、前記ハンドの基端部に固定して取り付けられる、請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する距離情報算出部を更に備え、
前記画面表示部は、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するようにハンドの位置をガイドする操作ガイドを画面に表示する、請求項１に記載のロボット。
【請求項４】
前記距離情報算出部は、前記仮想基板の画像と前記教示用基板の画像とをパターンマッチングすることにより、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する、請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記操作ガイドは、前記ハンドの上下方向の位置をガイドする上下ガイド部と、前記ハンドの左右方向の位置をガイドする左右ガイド部と、前記ハンドの前後方向の位置をガイドする前後ガイド部と、を含む、請求項３又は４に記載のロボット。
【請求項６】
前記画面表示部は、
前記画面に表示された前記上下ガイド部、前記左右方向ガイド部、又は、前記前後方向ガイド部のいずれかに触れることによって、前記ハンドの上下方向の位置、左右方向の位置、又は、前後方向の位置の入力操作を行うことができるタッチパネルを更に備える、請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記操作ガイドは、前記仮想基板が前記教示用基板と一致する方向を、前記ハンドが向いている場合は一の色で表示され、そうでない場合はその他の色で表示される、請求項３乃至６のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
前記操作部及び前記表示部は、可搬型操作端末に実装される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項９】
ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられハンドと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように当該基板載置部以外の部分に固定して取り付けられたカメラと、を備え、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットの制御装置であって、
前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、
操作されることにより当該操作に応じた操作情報を生成する操作部と、
前記教示用基板及び前記仮想基板の画像を画面に表示する画面表示部と、
前記操作情報に従って、前記ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部と、
前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する教示データ記録部と、
を備える、ロボットの制御装置。
【請求項１０】
基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットのハンドの位置を教示するロボットの位置教示方法であって、
教示対象となる基板の目標位置に教示用基板を配置するステップと、
前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように当該基板載置部以外の部分にカメラを固定して取り付けるステップと、
前記教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部を、前記カメラにより撮影可能な所定の位置に前記ロボットを移動させるステップと、
前記カメラにより、前記教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部を撮影するステップと、
前記カメラにより、撮影された画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成するステップと、
操作部により、操作を受け付けて、当該操作に応じた操作情報を生成するステップと、
画面表示部により、前記教示用基板及び前記仮想基板の画像を画面に表示するステップと、
前記操作情報に従って、前記ロボットアームの動作を制御するステップと、
前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を、教示データとして記憶部に記憶するステップと、
を含む、ロボットの位置教示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット、ロボットの制御装置、及び、ロボットの位置教示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置および液晶装置の分野では、装置の複雑化および搬送物の巨大化に起因して、ロボットの教示が益々難しくなっている。正確な位置をロボットに教示することは、ロボットの信頼性にとって、極めて重要なことである。このような状況の中で、ロボットの教示に対するオペレータの技量不足に起因する教示ミスは、深刻な問題である。
【０００３】
従来は、オペレータがロボットを見ながら、教示用の可搬型操作端末（ティーチングペンダント）を使用してロボットを遠隔操作することにより、動作を教示する方法がある。また、特許文献１には、基板搬送ロボットの基準位置の教示作業において、非常に大きな基板を扱う場合でも作業者の能力によるバラつきを改善し、作業時間を減少することができる方法が開示されている。この方法では、ティーチングボックスによって基板搬送ロボットを寸動操作して、ハンドの先端に設けられたカメラが撮像した映像をモニタで確認しながらハンド部材の進行方向の位置が最適な位置となるように教示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８８１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の方法のように、ロボットを遠隔操作する場合、オペレータは半導体装置の外側からしか内部に設置されたロボットを見ることができない。このため、オペレータは装置を斜めや真上からから見ることにより、ロボットと目標位置との距離を確認しなければならず作業が煩雑であった。また、特許文献１のように、単にカメラの映像をモニタで確認する方法では、ロボットの教示に対するオペレータの技量不足に起因する教示ミスが起こり得るという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、オペレータの技量不足の場合であっても、ロボットにハンドの位置を簡単且つ正確に教示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係るロボットは、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットであって、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられたハンドと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように当該基板載置部以外の部分に固定して取り付けられたカメラと、前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、操作されることにより当該操作に応じた操作情報を生成する操作部と、前記教示用基板及び前記仮想基板の画像を画面に表示する画面表示部と、前記操作部で生成される操作情報に従って、前記ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部と、前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する教示データ記録部と、を備える。
【０００８】
上記構成によれば、画面表示部によって、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板とともにハンドの基板載置部に生成された仮想基板が画面に表示されるので、オペレータは、画面を見ながら操作部を操作することにより、仮想基板を教示用基板に一致させるようにロボットアームの動作を制御することができる。このときのハンドの位置を教示データとして記憶することにより、ロボットに目標位置に応じたハンドの位置を教示することができる。これにより、オペレータの技量不足の場合であっても、ロボットにハンドの位置を簡単且つ正確に教示することができる。ここで「教示データとして記憶する」とは、例えばロボットコントローラにおいて、動作プログラム等の再生可能な情報としてハンドの位置を記憶（登録）することを意味する。尚、カメラは、ハンドの基端部に固定して取り付けられてもよい。
【０００９】
前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する距離情報算出部を更に備え、前記画面表示部は、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するようにハンドの位置をガイドする操作ガイドを画面に表示してもよい。
【００１０】
上記構成によれば、仮想基板が教示用基板と一致するようにハンドの位置をガイドする操作ガイドが画面に表示されるので、オペレータは、容易に操作できる。
【００１１】
前記距離情報算出部は、前記仮想基板の画像と前記教示用基板の画像とをパターンマッチングすることにより、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出してもよい。
【００１２】
前記操作ガイドは、前記ハンドの上下方向の位置をガイドする上下ガイド部と、前記ハンドの左右方向の位置をガイドする左右ガイド部と、前記ハンドの前後方向の位置をガイドする前後ガイド部と、を含んでもよい。
【００１３】
上記構成によれば、オペレータは、上下方向、前後方向、及び、左右方向のハンドの位置操作がより容易になる。
【００１４】
前記画面表示部は、前記画面に表示された前記上下ガイド部、前記左右方向ガイド部、又は、前記前後方向ガイド部のいずれかに触れることによって、前記ハンドの上下方向の位置、左右方向の位置、又は、前後方向の位置の入力操作を行うことができるタッチパネルを更に備えてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、オペレータは、画面に表示された各ガイド部に触れることにより、ハンドの位置の入力操作ができる。操作が容易になる。
【００１６】
前記操作ガイドは、前記仮想基板が前記教示用基板と一致する方向を、前記ハンドが向いている場合は一の色で表示され、そうでない場合はその他の色で表示されてもよい。
【００１７】
上記構成によれば、オペレータは、画面の色で教示状況が正しいか否かを判断できるので、ハンドの位置操作がより容易になる。
【００１８】
前記操作部及び前記表示部は、可搬型操作端末に実装されてもよい。
【００１９】
本発明のその他の態様に係るロボットの制御装置は、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられハンドと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように当該基板載置部以外の部分に固定して取り付けられたカメラと、を備え、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットの制御装置であって、前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、操作されることにより当該操作に応じた操作情報を生成する操作部と、前記基板及び前記仮想基板の画像を画面に表示する画面表示部と、前記操作情報に従って、前記ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部と、前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する教示データ記録部と、を備える。
【００２０】
本発明のその他の態様に係るロボットの位置教示方法は、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットのハンドの位置を教示するロボットの位置教示方法であって、教示対象となる基板の目標位置に教示用基板を配置するステップと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように当該基板載置部以外の部分にカメラを固定して取り付けるステップと、前記教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部を、前記カメラにより撮影可能な所定の位置に前記ロボットを移動させるステップと、前記カメラにより、前記教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部を撮影するステップと、前記カメラにより、撮影された画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成するステップと、操作部により、操作を受け付けて、当該操作に応じた操作情報を生成するステップと、画面表示部により、前記教示用基板及び前記仮想基板の画像を画面に表示するステップと、前記操作情報に従って、前記ロボットアームの動作を制御するステップと、前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を、教示データとして記憶部に記憶するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、オペレータの技量不足の場合であっても、ロボットにハンドの位置を簡単且つ正確に教示することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るロボットを備える半導体処理設備の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、ロボット及びフープの構成を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、ロボットの内部機構の構成を概略的に示す図である。
【図４】図４は、ロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、ロボットの動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、カメラで撮影された画像の第１の例である。
【図７】図７は、カメラで撮影された画像の第２の例である。
【図８】図８は、カメラで撮影された画像の第３の例である。
【図９】図９は、カメラで撮影された画像の第４の例である。
【図１０】図１０は、カメラで撮影された画像の第５の例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２４】
（実施形態）
［半導体処理設備］
図１は、本発明の実施形態に係るロボットを備える半導体処理設備を示す斜視図である。半導体処理設備１００は半導体ウェハを処理するための設備である。半導体ウェハとして、シリコンウェハ、サファイヤ（単結晶アルミナ）ウェハ、その他の各種のウェハが例示される。また、ガラスウェハとしては、例えば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）用ガラス基板が例示される。半導体処理設備１００は、たとえばＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格によって、予め規定される。この場合、後述のフープ１０１はＳＥＭＩ規格の使用に従う。半導体処理設備１００の構成はＳＥＭＩ規格外の構成であってもよい。
【００２５】
処理前および処理後の半導体ウェハ（以下、単に基板ともいう）Ｗは、Front Opening Unified Pod（ＦＯＵＰ）と呼ばれる容器（以下、「フープ」と呼ぶ）１０１に収容される。フープ１０１は、極所クリーン化技術に関し、クリーン環境におけるミニエンバイロメント用基板容器である。３つのフープ１０１には複数の基板Ｗが収容される。フープ１０１に収容される各基板Ｗは、水平な状態で、上下方向Ｚに等間隔を空けて配置される。フープ１０１は、基台１０２の上に略箱状に形成され、一方に開放される。半導体処理設備１００は、基板Ｗを処理する基板処理装置１１０を含んでいる。基板Ｗに対する処理としては、熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィ処理、洗浄処理および平坦化処理などのプロセス処理が想定される。基板Ｗは、フープ１０１と基板処理装置１１０との間をロボット１により搬送される。
【００２６】
［ロボット］
図２は、本発明の実施形態に係るロボット及び基板が収納されるフープの構成を概略的に示す平面図である。フープ１０１は断面を示している。図２に示すように、フープ１０１は、互いに対向する一対の側壁１０１ａと、側壁１０１ａに設けられた複数対の基板支持部１０１ｄを備えている。基板支持部１０１ｄは、複数の基板Ｗが水平姿勢で且つ上下方向に間隔をあけて並ぶように複数の基板Ｗの端部を支持する。そして、フープ１０１の前面は開放された前面開口１０１ｅを構成している。
【００２７】
ロボット１は、この前面開口１０１ｅを通じて基板Ｗをフープ１０１から搬出し、また、基板Ｗをフープ１０１に搬入する。即ち、ロボット１は、基板Ｗを載置すべき基板の目標位置Ｔに基板Ｗを搬送するロボットであって、ハンド２により、フープ１０１からの基板Ｗの取り出し及びフープ１０１への基板Ｗの収納を行う。図２に示すように、例えば、鉛直方向から見て基板支持部１０１ｄに支持される教示対象となる基板Ｗの中心が基板Ｗの目標位置Ｔを構成するがこれに限られるものではない。この目標位置Ｔとは、ロボット１の後述する制御部が、教示用の基板Ｗと後述する仮想基板が一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶することによって、ロボット１による基板Ｗのフープ１５０からの搬出又は基板Ｗのフープ１０１への搬入を可能にする位置である。ロボット１のハンド２の基端側のリスト（基端部）２ａにはカメラ３が固定して取付けられている。本実施形態ではカメラ３は、ブレード２ｂを固定して撮影できる位置としてリスト２ａに取付けられるが、ハンド２のブレード２ｂ以外の部分に固定して取り付けられてもよい。カメラ３はＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラなどにより構成される。ブレード２ｂはハンド２の『基板載置部』に相当し、基板Ｗが載置される部分である。
【００２８】
以下では、ロボット１の後述する回動軸線Ｌ１の延在方向をｚ方向又は上下方向といい、ｚ方向に直交する方向をｘ方向又は左右方向といい、ｚ方向及びｘ方向に直交する方向をｙ方向又は前後方向という。本実施の形態において、ｘ方向は、ロボット１からフープ１０１に向かう方向及びこれと反対方向に設定されている。
【００２９】
図３は、ロボット１の内部機構の構成を概略的に示す図である。図３に示すように、ロボット１は、基台１０と、下アーム２０と、上アーム３０と、ハンド２と、ハンド２に取付けられたカメラ３と、ロボット１の動作を制御する制御装置７を備えている。下アーム２０，上アーム３０及びハンド２がロボットアーム４を構成する。
【００３０】
基台１０は、例えば、中空の円筒状部材である。基台１０の内部には、サーボモータを含む下アーム駆動部１５及び制御装置７が配設されている。下アーム駆動部１５は、下アーム回動用主働ギヤ１６を備えている。
【００３１】
また、ロボット１は、昇降機構（図示せず）を備えている。昇降機構は、例えば周知のボールねじ機構（図示せず）及びこれを駆動するエンコーダ付きのサーボモータ（図示せず）を備え、当該ボールねじ機構によって、下アーム回動軸２１及び下アーム駆動部１５が設置された可動体（図示せず）をｚ方向に昇降させることによって、下アーム２０，上アーム３０及びハンド２を一体的にｚ方向に昇降させる。これによって、ハンド２を上昇位置と下降位置との間で昇降させることができる。下降位置の高さ位置は、フープ１０１の基台１０２の高さ位置よりも下方に設定されている。また、上昇位置の高さ位置は、最上段の基板支持部１０１ｄの高さ位置よりも上方に設定されている。
【００３２】
下アーム２０は、例えば、中空の板状部材であり、平面視において大略短冊状に形成されている。図３に示すように、下アーム２０は、その基端部の底面から下方に突出するように下アーム回動軸２１が形成されている。そして、下アーム回動軸２１は、ｚ方向に延びる回動軸線Ｌ１を中心に回動可能に基台１０に取り付けられている。従って、下アーム２０は、ｘｙ平面において回動するように構成されている。なお、本実施の形態において、回動軸線Ｌ１がｘｙ平面上における基準点Ｏを構成する。
【００３３】
下アーム回動軸２１の下端部には、下アーム回動用従動ギヤ２２が固定されている。この下アーム回動用従動ギヤ２２は、基台１０の下アーム回動用主働ギヤ１６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、この下アーム回動用主働ギヤ１６と歯合している。下アーム２０は、その内部にサーボモータを含む上アーム駆動部２５が配設されている。上アーム駆動部２５は、上アーム回動用主働ギヤ２６を備えている。
【００３４】
そして、下アーム２０の基台１０に対する回動軸線Ｌ１周りの相対的な角度位置は、下アーム駆動部１５のサーボモータのエンコーダによって検出される。
【００３５】
上アーム３０は、例えば、中空の板状部材であり、平面視において大略短冊状に形成されている。図３に示すように、上アーム３０は、その基端部の底面から下方に突出するように上アーム回動軸３１が設けられている。そして、上アーム回動軸３１は、回動軸線Ｌ１と平行に延びる回動軸線Ｌ２を中心に回動可能に下アーム２０に取り付けられている。従って、上アーム３０は、ｘｙ平面上を回動するように構成されている。
【００３６】
上アーム回動軸３１の下端部には、上アーム回動用従動ギヤ３２が固定されている。この上アーム回動用従動ギヤ３２は、下アーム２０の上アーム回動用主働ギヤ２６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、この上アーム回動用主働ギヤ２６と歯合している。上アーム３０は、その内部にサーボモータを含むハンド駆動部３５が配設されている。ハンド駆動部３５は、ハンド回動用主働ギヤ３６を備えている。
【００３７】
そして、上アーム３０の下アーム２０に対する回動軸線Ｌ２周りの相対的な角度位置は、上アーム駆動部２５のサーボモータのエンコーダによって検出される。
【００３８】
ハンド２は、ハンド２の基端側に形成されたリスト２ａと、ハンド２の先端側に形成されたブレード２ｂとを含む。リスト２ａとブレード２ｂとは連続して形成されている。
【００３９】
リスト２ａは、その基端部の底面から下方に突出するように形成されたハンド回動軸４１を有している。そして、ハンド回動軸４１は、回動軸線Ｌ１，Ｌ２と平行に延びる回動軸線Ｌ３を中心に回動可能にハンド２に取り付けられている。従って、ハンド２は、ｘｙ平面において回動するように構成されている。
【００４０】
ハンド回動軸４１の下端部には、ハンド回動用従動ギヤ４２が固定されている。このハンド回動用従動ギヤ４２は、ハンド回動用主働ギヤ３６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、このハンド回動用主働ギヤ３６と歯合している。
【００４１】
そして、ハンド２の上アーム３０に対する回動軸線Ｌ３周りの相対的な角度位置は、ハンド駆動部３５のサーボモータのエンコーダによって検出される。
【００４２】
そして、上記下アーム駆動部１５及び上アーム駆動部２５がアーム駆動部を構成する。アーム駆動部は、その駆動によって、下アーム２０及び上アーム３０を駆動し、ハンド２をｘｙ平面において移動させる。
【００４３】
リスト２ａは、その基端部の上面に取り付けられたカメラ３を有している。カメラ３は、基板Ｗを載置するブレード２ｂを撮像可能な方向に取付けられる。ブレード２ｂは、例えば薄板状に形成されている。このブレード２ｂの上面がハンド２の「基板載置部」を相当し、基板Ｗはブレード２ｂにより保持される。カメラ３は、ハンド２のブレード２ｂの回動軸線Ｌ３上に取付けられる。
【００４４】
［制御装置］
図４は、ロボット１の制御装置７の構成を示すブロック図である。制御装置７は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部７０と、サーボ制御部７１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部７２と、インターフェース部（図示せず）を備えている。制御装置７は、集中制御する単独の制御装置で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御装置で構成されてもよい。本実施形態では、制御装置７は、操作部８ｂ及び表示部８ａを有する可搬型操作端末（以下、ティーチングペンダントともいう）８とインターフェース部（図示せず）を介して接続される。ティーチングペンダント８は、ケーブルを介して半導体処理設備１００（図１参照）の外側に配置される。操作部８ｂは、教示モードにおいてロボット１を操作する操作キー、及び、教示の開始、終了、停止及びレコードを指令するための操作キーを含む。制御装置７は、操作部８ｂを介して操作情報や各種指令が入力され、各種指令値や演算結果の他、カメラ３の映像等を表示部８ａに出力するように構成されている。オペレータは、半導体処理設備１００の外側から、ティーチングペンダント８で、ロボット１を遠隔操作することにより教示作業を行う。
【００４５】
制御部７０は、カメラコントローラ７３と、距離情報算出部７４、仮想基板情報生成部７５、制御指令生成部７６、及び、教示データ記録部７７を含む。これらの機能部（７３〜７７）は、記憶部７２に格納された所定の制御プログラムを制御部７０が実行することにより実現される機能ブロックである。
【００４６】
カメラコントローラ７３は、インターフェース部（図示せず）を介して、カメラ３を制御する。すなわち、カメラ３に撮影指令を出力する。撮像タイミングの調整、又は、カメラ３の位置および姿勢を変更してもよい。本実施形態では、カメラ３は、ハンド２のブレード２ｂを撮影可能な位置及び姿勢で固定して取り付けられている。カメラコントローラ７３は、カメラ３によって撮影されたカメラ画像を取得し、これを記憶部７２に記憶する。
【００４７】
距離情報算出部７４は、カメラ３により撮影されたカメラ画像に基づいてハンド２のブレード２ｂ（基板載置部）から教示対象となる基板Ｗまでの距離情報を算出する。距離情報算出部７４は、すなわち、記憶部７２に記憶されたカメラ画像に基づき、距離情報を算出する。
【００４８】
仮想基板情報生成部７５は、画像データにおいてハンド２のブレード２ｂに仮想的に配置された仮想基板ＶＷの情報を生成する。仮想基板ＶＷを生成するための情報は、予め、記憶部７２に記憶されている。生成された仮想基板ＶＷの情報は、ハンド２のブレード２ｂに載置されるように表示部８ａによって画面表示される。
【００４９】
制御指令生成部７６は、オペレータの操作に応じて操作部８ｂで生成される操作情報に従って、ロボットアーム４の動作を制御するように構成される。具体的には、操作情報に応じて各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成する。制御指令生成部７６は、生成した位置指令値とエンコーダの検出値（実際値）の偏差に基づいて速度指令値を生成する。そして、生成した速度指令値と速度現在値の偏差に基づいてトルク指令値（電流指令値）を生成し、生成した電流指令値と電流センサとの偏差の検出値（実際値）に基づいて制御指令を生成し、サーボ制御部７１に出力する。
【００５０】
サーボ制御部７１は、与えられる制御指令に基づいて電流を発生し、発生した電流を、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータに流し、ロボット１を動作させる。サーボ制御部７１は、下アーム駆動部１５を制御し、ｘｙ平面において下アーム２０を回動させ、上アーム駆動部２５を制御し、ｘｙ平面において上アーム３０を回動させる。また、ハンド駆動部３５を制御し、ｘｙ平面においてハンド２を回動させる。サーボ制御部７１は、昇降機構駆動部１９を制御し、下アーム２０，上アーム３０及びハンド２を一体的にｚ方向に昇降させる。
【００５１】
教示データ記録部７７は、教示対象となる基板Ｗの表面の座標と仮想基板ＶＷの表面の座標が一致したときのハンド２の位置を教示データとして記憶部７２に記憶する。本実施形態では、教示データ記録部７７は、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値として記憶部７２に記憶する。
【００５２】
記憶部７２には所定の動作プログラムが記憶されていて、制御部７０がこれらの動作プログラムを読み出して実行することにより、ロボット１の動作が制御される。
所定の動作プログラムとは、ロボット１のハンド２を所定の位置に移動させる命令である。そして、記憶部７２には、上述した通り、仮想基板ＶＷを生成するための情報として、基板Ｗの形状、直径、材料、重量等の各種情報が記憶されている。
【００５３】
［動作例］
次に、ロボット１に教示対象となる基板Ｗの目標位置Ｔを教示する際のロボット１の動作例を説明する。図５はロボット１の動作の一例を示すフローチャートである。図６〜図１０は、カメラ３で撮影された画像を示している。本実施形態の教示対象は、ロボット１から見て右端に位置するフープ１０１の上から１４段目に載置された基板Ｗに対応するハンド２の位置である。この基板Ｗの中心が目標位置Ｔに一致している。以下では、教示対象となる基板を教示用基板Ｗと呼ぶ。
【００５４】
まず、制御部７０は、ロボット１を初期位置に移動させる（図５のステップＳ１）。具体的には、制御指令生成部７６は、ロボットの動作プログラムに従って、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成し、制御指令を出力する。サーボ制御部７１は、与えられる制御指令に基づいて、各駆動部１５，２５，３５，１９を制御して、初期位置にロボット１を動作させる。初期位置とは、カメラ３により、教示用基板Ｗ、及び、ハンド２のブレード２ｂを含む空間Ｓを撮影可能な位置である。本実施形態では、初期位置までの経路は、予め、動作プログラムとして、記憶部７２に記憶されているが、ティーチングペンダント８によって、操作部８ｂを操作することにより、操作情報に従って、ロボット１を初期位置まで移動させてもよい。
【００５５】
次に、カメラ３により、基板Ｗ、及び、ハンド２のブレード２ｂを含む空間Ｓを撮影する（図５のステップＳ２）。カメラコントローラ７３は、カメラ３によって撮影されたカメラ画像を記憶部７２に記憶する。
【００５６】
次に、仮想基板情報生成部７５は、記憶部７２に予め記憶された基板Ｗの形状等の情報に基づいて、画像データにおいてハンド２のブレード２ｂに仮想的に配置された仮想基板ＶＷの情報を生成する（図５のステップＳ３）。このとき、距離情報算出部７４は、カメラ３により撮影されたカメラ画像に基づいてハンド２のブレード２ｂ（基板載置部）から教示用基板Ｗまでの距離情報を算出する。本実施形態では、距離情報算出部７４は、仮想基板ＶＷの画像と教示用基板Ｗの画像とをパターンマッチングすることにより、ブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報を算出する。
【００５７】
次に、表示部８ａは、カメラ３により撮影された撮影空間Ｓの画像を表示する（図５のステップＳ４）。図６は、表示部８ａで表示されたカメラ映像を示している。図６に示すように、フープ１０１に収納された教示用基板Ｗと、ハンド２のブレード２ｂに仮想的に載置された仮想基板ＶＷと、操作ガイド９が画面に表示される。制御部７０は、ブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報に基づいて、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致するようにハンド２の位置をガイドするように操作ガイド９を、表示部８ａによって画面に表示させる。
【００５８】
操作ガイド９は、上ガイド部９Ｕ、下ガイド部９Ｄ、左ガイド部９Ｌ、右ガイド部９Ｒ、前ガイド部９Ｆ、後ガイド部９Ｂ、上下表示部９Ｓ、および、中央ガイド部９Ｃを含んでいる。上ガイド部９Ｕ及び下ガイド部９Ｄは、画面の右端に表示され、ハンド２の上方向及び下方向の位置をガイドする。上ガイド部９Ｕは上方向を向いた矢印で構成され、下ガイド部９Ｄは下方向を向いた矢印で構成される。
【００５９】
左ガイド部９Ｌ及び右ガイド部９Ｒは、画面中央のブレード２ｂ上の仮想基板ＶＷの左側及び右側に表示され、ハンド２の左右方向の位置をガイドする。左ガイド部９Ｌは左方向を向いた矢印で構成され、右ガイド部９Ｒは右方向を向いた矢印で構成される。
【００６０】
前ガイド部９Ｆ及び後ガイド部９Ｂは、画面中央のブレード２ｂ上の仮想基板ＶＷの前方側及び後方側に表示され、ハンド２の前後方向の位置をガイドする。前ガイド部９Ｆは前方向を向いた矢印で構成され、後ガイド部９Ｂは後方向を向いた矢印で構成される。上下表示部９Ｓは、画面の右端に位置する上ガイド部９Ｕと下ガイド部９Ｄの間に表示され、ハンド２の上下方向（Ｚ）の現在の位置を示している。中央ガイド部９Ｃは、ハンド２の中心軸を通る矩形状を有し、画面中央のブレード２ｂ上の仮想基板ＶＷと前ガイド部９Ｆの間に表示される。
【００６１】
尚、操作ガイド９は、ハンドが正しい方向を向いている場合は例えば緑色（図では斜線）で表示され、そうでない場合は赤色（図では黒塗り）で表示される。ここで正しい方向とは、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致する方向である。
【００６２】
次に、オペレータは、操作部８ｂを操作して、仮想基板ＶＷを教示用基板Ｗに一致させるようにハンド２の位置を調整する（図５のステップＳ５）。図６に示すように、初期位置においては、画面の右端に位置する上下表示部９Ｓが赤で表示されている。ここではハンド２の上下方向（Ｚ）の現在値は最低値（１）である。そこで、まず、オペレータは、ハンド２の上下方向の位置を操作する。画面の右端に位置する上ガイド部９Ｕ、下ガイド部９Ｄ、及び、上下表示部９Ｓに従って、操作部８ｂを操作する。制御部７０は、操作部８ｂで生成される操作情報に従って、仮想基板ＶＷの高さ位置が教示用基板Ｗの高さ位置と一致するようにロボットアーム４の動作を制御する。図７は、ハンド２の上下方向の位置が正しい位置に調整されたときのカメラ映像である。図７に示すように、上ガイド部９Ｕ、下ガイド部９Ｄ、及び、上下表示部９Ｓの表示色が緑色（斜線）に変わっている。これにより、オペレータは仮想基板ＶＷの高さ位置が教示用基板Ｗの高さ位置と一致したことを認識することができる。
【００６３】
次に、オペレータは、ハンド２の左右方向の位置を操作する。画面中央の仮想基板ＶＷの左右に表示された左ガイド部９Ｌ及び右ガイド部９Ｒに従って、操作部８ｂを操作する。制御部７０は、操作部８ｂで生成される操作情報に従って、仮想基板ＶＷの左右方向の位置が教示用基板Ｗの左右方向の位置と一致するようにロボットアーム４の動作を制御する。図８は、ハンド２の左右方向の位置が正しい位置に調整されたときのカメラ映像である。図８に示すように、左ガイド部９Ｌ及び右ガイド部９Ｒが緑色（斜線）に変わっている。一方で、画面中央の仮想基板ＶＷの前後に表示された前ガイド部９Ｆ及び後ガイド部９Ｂは赤色（黒塗り）である。これにより、オペレータは仮想基板ＶＷの左右の位置が教示用基板Ｗの左右の位置と一致した一方で、仮想基板ＶＷの前後の位置は教示用基板Ｗの前後の位置と一致していないことを認識することができる。
【００６４】
最後に、オペレータは、ハンド２の前後方向の位置を操作する。画面中央の仮想基板ＶＷの前後に表示された前ガイド部９Ｆ及び後ガイド部９Ｂに従って、操作部８ｂを操作する。このときオペレータは画面に表示された仮想基板ＶＷの中心を矩形状の中央ガイド部９Ｃの中心に近づけるようにして操作部８ｂを操作する。制御部７０は、操作部８ｂで生成される操作情報に従って、仮想基板ＶＷの前後方向の位置が教示用基板Ｗの前後方向の位置と一致するようにロボットアーム４の動作を制御する。図９は、ハンド２の前後方向を調整している途中のカメラ映像である。図９に示すように、ハンド２は前方向に移動しているが、前ガイド部９Ｆ及び後ガイド部９Ｂは依然として赤色（黒塗り）のままであるので、正しい位置でないことを認識できるので、オペレータは仮想基板ＶＷの中心を矩形状の中央ガイド部９Ｃの中心に近づけるようにして操作部８ｂによる前方向の操作を継続する。図１０は、ハンド２の前後方向の位置が正しい位置に調整されたときのカメラ映像である。図１０に示すように、前ガイド部９Ｆ及び後ガイド部９Ｂは赤色（黒塗り）から緑色（斜線）に変わることにより、ハンド２が教示用基板Ｗの位置に調整できたことが分かる。また、それ以外にも仮想基板ＶＷを点滅させるようにしてもよい。図６〜図１０で示したように、教示用基板Ｗは、外縁の一部のみ表示され、その全形が表示されることはないが、操作ガイド９に従って、仮想基板ＶＷを、教示用基板Ｗと一致させることができる。一方、制御部７０は、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致したことを判断すると、表示部８ａにRecordの文字を赤色で表示させる。これにより、オペレータは、操作部８ｂのレコードボタンを押す。
【００６５】
最後に、教示データ記録部７７は、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致したときのハンド２の位置を、記憶部７２に教示データとして記憶する（図５のステップＳ６）。ここで「教示データとして記憶する」とは、制御装置７において、動作プログラム等の再生可能な情報としてハンド２の位置を記憶（登録）することを意味する。本実施形態では、教示データ記録部７７は、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値として記憶部７２に記憶する。
【００６６】
従って、本実施形態によれば、表示部８ａによって、目標位置Ｔに配置された教示用基板Ｗとともにハンド２のブレード２ｂ上に生成された仮想基板ＶＷが画面に表示されるので（図６等参照）、オペレータは、画面を見ながら操作部８ｂを操作することにより、仮想基板ＶＷを教示用基板Ｗに一致させるようにロボットアーム４の動作を制御することができる。このときのハンド２の位置を教示データとして記憶することにより、ロボット１に目標位置Ｔに応じたハンド２の位置を教示することができる。これにより、オペレータの技量不足の場合であっても、ロボットにハンドの位置を簡単且つ正確に教示することができる。
【００６７】
また、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致するようにハンド２の位置をガイドする操作ガイド９が画面に表示されるので、オペレータは、容易に操作できる。
【００６８】
更に、操作ガイド９が、上ガイド部９Ｕ、下ガイド部９Ｄ、左ガイド部９Ｌ、右ガイド部９Ｒ、前ガイド部９Ｆ、後ガイド部９Ｂ、上下表示部９Ｓ、および、中央ガイド部９Ｃを含むことにより、オペレータは、ハンド２の上下方向、前後方向、及び、左右方向の位置操作が更に容易になる。
【００６９】
尚、表示部８ａがタッチパネル機能を備え、画面に表示された上ガイド部９Ｕ、下ガイド部９Ｄ、左ガイド部９Ｌ、右ガイド部９Ｒ、前ガイド部９Ｆ又は後ガイド部９Ｂのいずれかに触れることによって、ハンド２の上下方向の位置、左右方向の位置、又は、前後方向の位置の入力操作を行うような構成でもよい。これにより、オペレータは、画面に表示された各ガイド部に触れることにより、ハンド２の位置の入力操作ができ、操作が容易になる。また、操作ガイド９がハンドの回転方向の位置をガイドするガイド部を含んでもよいし、タッチパネルによって回転方向の位置の入力操作を行ってもよい。
【００７０】
また、操作ガイド９は、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致する方向を、ハンド２が向いている場合は緑色で表示され、そうでない場合は赤色で表示されるので、オペレータは、画面の色で教示状況が正しいか否かを判断でき、ハンド２の位置操作がより容易になる。尚、オペレータに正否を伝えるために用いる表示色は、その他の色を使用してもよい。また、教示状況を音声で提示してもよいし、教示の完成度を波形又はゲージで表示してもよい。
【００７１】
（その他の実施形態）
尚、本実施形態では、距離情報算出部７４は、仮想基板ＶＷの画像と教示用基板Ｗの画像とをパターンマッチングすることにより、ブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報を算出したが、これに限られない。その他の公知の方法によって、対象物（教示用基板Ｗ）までの距離情報を算出してもよい。例えばカメラ３のレンズにカラーフィルタを取り付けて、撮影画像において物体までの距離に応じて発生するボケと色ずれを画像解析することにより、物体までの距離情報を取得してもよい。
【００７２】
尚、本実施形態では、教示用基板Ｗは実際の半導体ウェハを使用したが、実際の基板を模した形状を有する模擬基板を使用してもよい。
【００７３】
尚、本実施形態では、カメラ３はハンド２のリスト２ａに固定して取り付けられたが、着脱自在に構成されてもよい。この場合は、教示の際のみカメラ３を取り付けてロボット１をリピートモードで動作させる際には、取り外してもよい。
【００７４】
尚、本実施形態のカメラ３は複数配置してもよいし、３次元カメラでもよい。３次元カメラとは、対象物を異なる方向から同時に撮影し、視差を生み出すことによって、対象物までの距離情報を取得するものである。所定の座標系における対象物の表面の座標データを生成することができる。これにより、３次元カメラは、ステレオカメラの一種である。３次元カメラは、所定距離だけ離れて配置された一対のカメラを有し、一対のカメラはそれぞれ撮像素子を有する。３次元カメラは、距離情報だけでなく、対象物の色情報（ＲＧＢ等）を取得してもよい。また、３次元カメラは、レーザを発射して反射位置および反射時間から反射点の距離情報を取得するものであってもよい。
【００７５】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、基板を搬送するロボットのハンドの位置を教示する際に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１  ロボット
２  ハンド
２ａ  リスト
２ｂ  ブレード（基板載置部）
３  カメラ
４  ロボットアーム
７  制御装置（ロボットコントローラ）
８  可搬型操作端末（ティーチングペンダント）
８ａ  表示部
８ｂ  操作部
９  操作ガイド
１０  基台
２０  下アーム
３０  上アーム
７０  制御部
７１  サーボ制御部
７２  記憶部
７３  カメラコントローラ（画像データ取得部）
７４  距離情報算出部
７５  仮想基板情報生成部
７６  制御指令生成部
７７  教示データ記録部
１００  半導体処理設備
１０１  フープ
１０２  基台（フープ）
１１０  基板処理装置
Ｓ  撮影空間，ＶＷ  仮想基板，Ｗ  基板
【図１】
2018051671.tif 000003
【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】
2018051671.tif 000009
【図８】
2018051671.tif 000010
【図９】
2018051671.tif 000011
【図１０】
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