(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するための基板保持手段を有するエンドエフェクタを備えたロボットアームと、
前記ロボットアームを駆動するためのアーム駆動手段と、
前記エンドエフェクタを昇降駆動するための昇降駆動手段と、
前記アーム駆動手段、前記昇降駆動手段、および前記基板保持手段を制御するためのロボット制御手段と、
前記基板の上下方向の位置を検出するための基板検出手段であって、前記エンドエフェクタの昇降動作に連動して昇降する基板検出センサを有する基板検出手段と、を備え、
前記ロボット制御手段は、前記昇降駆動手段を制御して前記エンドエフェクタを上昇または下降させて前記基板検出センサにより前記基板を検出し、その検出時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置と、前記基板を正規の基板保持位置にて前記基板保持手段で保持する時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置とに基づいて、前記エンドエフェクタの基準面と前記基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定するように構成されており、
前記基板保持手段によって前記基板が保持されているか否かを判定するための保持状態判定手段をさらに有し、
前記ロボット制御手段は、前記基板を前記正規の基板保持位置にて前記基板保持手段で保持する時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置を検出するために、前記昇降駆動手段によって前記エンドエフェクタを所定距離ずつ上昇または下降させながら、前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点を検出するように構成されている、基板搬送ロボット。
【請求項２】
前記エンドエフェクタの基準面は、前記正規の基板保持位置に一致している、請求項１記載の基板搬送ロボット。
【請求項３】
前記基板保持手段は、前記基板の縁部に解放可能に係合する可動係合部と、前記可動係合部を駆動するためのプランジャと、を有し、
前記保持状態判定手段は、前記プランジャの位置を検出するための位置センサを有する、請求項１または２に記載の基板搬送ロボット。
【請求項４】
前記基板保持手段は、前記基板を真空吸着するための真空吸着手段を有し、
前記保持状態判定手段は、前記真空吸着手段により真空状態が達成されていることを検出する真空センサを有する、請求項１または２に記載の基板搬送ロボット。
【請求項５】
前記基板検出センサは、前記エンドエフェクタに設けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板搬送ロボット。
【請求項６】
前記エンドエフェクタは、前記ロボットアームと一体に昇降するように構成されており、
前記昇降駆動手段は、前記ロボットアームを昇降させることにより前記エンドエフェクタを昇降させるように構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板搬送ロボット。
【請求項７】
前記ロボット制御手段は、前記基板検出センサによって搬送対象の前記基板の上下方向の位置を検出し、その検出結果に基づいて前記昇降駆動手段を制御して前記基板保持手段により前記基板を保持するように構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板搬送ロボット。
【請求項８】
基板を保持するための基板保持手段を有するエンドエフェクタが設けられたロボットアームを備えた基板搬送ロボットの運転方法であって、
前記エンドエフェクタの昇降動作に連動して昇降する基板検出センサを用いて検出対象の前記基板を検出する検出対象基板検出工程と、
前記検出対象の基板を正規の基板保持位置にて前記基板保持手段で保持する時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置を検出するエンドエフェクタ位置検出工程と、
前記検出対象基板検出工程における検出結果および前記エンドエフェクタ位置検出工程における検出結果に基づいて、前記エンドエフェクタの基準面と前記基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する離間距離特定工程と、を備え、
前記基板搬送ロボットは、前記基板保持手段によって前記基板が保持されているか否かを判定するための保持状態判定手段をさらに有し、
前記エンドエフェクタ位置検出工程において、前記エンドエフェクタを所定距離ずつ上昇または下降させながら、前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点を検出する、基板搬送ロボットの運転方法。
【請求項９】
前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点において、前記検出対象の基板は、前記正規の基板保持位置から変位している、請求項８記載の基板搬送ロボットの運転方法。
【請求項１０】
前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点において、前記検出対象の基板は、前記正規の基板保持位置にある、請求項８記載の基板搬送ロボットの運転方法。
【請求項１１】
前記エンドエフェクタの基準面は、前記正規の基板保持位置に一致している、請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の基板搬送ロボットの運転方法。
【請求項１２】
前記離間距離特定工程おいて得られた前記離間距離に基づいて、搬送対象の前記基板の上下方向の位置を、前記基板検出センサを用いて検出する搬送対象基板位置検出工程をさらに備えた請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の基板搬送ロボットの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を保持するための基板保持手段を有するエンドエフェクタが設けられたロボットアームを備えた基板搬送ロボットおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハなどの基板を搬送するための手段として、基板搬送ロボットが使用されている。基板搬送ロボットは、例えば、多関節のロボットアームと、このロボットアームの先端に設けられたエンドエフェクタ（ハンド）を備えている。【０００３】
通常、ＦＯＵＰ（ウェハカセット）などの基板収容容器の中に複数のウェハが収容されている。基板搬送ロボットは、基板収容容器の内部から搬送対象のウェハを取り出し、ウェハを処理するための処理装置側に搬送する。或いは、処理済のウェハを処理装置側のウェハホルダーから取り出し、基板収容容器の内部に収容する。【０００４】
基板搬送ロボットを用いて基板収容容器やウェハホルダーからウェハを取り出す際には、ロボットコントローラでロボットアームの動作を制御して、上下方向におけるウェハ同士の間隙にエンドエフェクタを挿入する。この状態からエンドエフェクタを上昇させて搬送対象のウェハをエンドエフェクタ上に載せ、基板保持手段によってエンドエフェクタ上でウェハを固定する。【０００５】
ウェハを処理するための処理装置としては、例えば、サーマルプロセスで使用される熱処理成膜装置がある。この熱処理成膜装置においては、多段に構成されたウェハホルダーに複数のウェハを搭載し、バッチ処理にて複数のウェハを同時に処理する。【０００６】
上述した熱処理成膜装置においては、バッチ処理の処理枚数を増やすために、ウェハホルダーにおける上下方向の基板ピッチを小さくする必要がある。また、基板収容容器においても、収納効率を高めるためには、容器内における上下方向の基板ピッチを小さくする必要がある。【０００７】
このように上下方向の基板ピッチが小さくなると、ウェハ同士の間隙に基板搬送ロボットのエンドエフェクタを挿入する際にロボット動作に要求される位置精度が高くなる。【０００８】
従来は、作業員が目視によりエンドエフェクタおよびウェハの位置を確認しながら、基板搬送動作に関する教示作業（ティーチング）を行っていた。このため、基板搬送動作に関する教示作業に多大の労力と時間が必要であった。【０００９】
ところで、基板収容容器の内部における複数のウェハの収納状態を検出するための手段として、エンドエフェクタに設けた光センサを用いて複数のウェハの縁部をスキャンするものが知られている。これはマッピングと呼ばれており、基板搬送ロボットによる基板搬送プロセスに先立って、基板収容容器の内部のウェハの有無を判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１２４２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、エンドエフェクタに設けた光センサは、上記の通り基板収容容器の内部のウェハの有無を判定するためのものであり、ウェハの上下方向の位置を検出するものではない。通常、エンドエフェクタに対する光センサの取付け誤差があるため、マッピング用の光センサを用いてウェハの上下方向の位置を検出しようとしても、位置検出のための十分な精度を確保することが極めて困難若しくは不可能である。【００１２】
本発明は、上述した従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、搬送対象の基板の上下方向の位置を精度良く検出し、その検出結果に基づいてロボット動作を制御することができる基板搬送ロボットおよびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による基板搬送ロボットは、基板を保持するための基板保持手段を有するエンドエフェクタを備えたロボットアームと、前記ロボットアームを駆動するためのアーム駆動手段と、前記エンドエフェクタを昇降駆動するための昇降駆動手段と、前記アーム駆動手段、前記昇降駆動手段、および前記基板保持手段を制御するためのロボット制御手段と、前記基板の上下方向の位置を検出するための基板検出手段であって、前記エンドエフェクタの昇降動作に連動して昇降する基板検出センサを有する基板検出手段と、を備えたことを特徴とする。【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ロボット制御手段は、前記昇降駆動手段を制御して前記エンドエフェクタを上昇または下降させて前記基板検出センサにより前記基板を検出し、その検出時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置と、前記基板を正規の基板保持位置にて前記基板保持手段で保持する時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置とに基づいて、前記エンドエフェクタの基準面と前記基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定するように構成されている、ことを特徴とする。【００１５】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記エンドエフェクタの基準面は、前記正規の基板保持位置に一致している、ことを特徴とする。【００１６】
本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記基板保持手段によって前記基板が保持されているか否かを判定するための保持状態判定手段をさらに有する、ことを特徴とする。【００１７】
本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記ロボット制御手段は、前記基板を前記正規の基板保持位置にて前記基板保持手段で保持する時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置を検出するために、前記昇降駆動手段によって前記エンドエフェクタを所定距離ずつ上昇または下降させながら、前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点を検出するように構成されている、ことを特徴とする。【００１８】
本発明の第６の態様は、第４または第５の態様において、前記基板保持手段は、前記基板の縁部に解放可能に係合する可動係合部と、前記可動係合部を駆動するためのプランジャと、を有し、前記保持状態判定手段は、前記プランジャの位置を検出するための位置センサを有する、ことを特徴とする。【００１９】
本発明の第７の態様は、第４または第５の態様において、前記基板保持手段は、前記基板を真空吸着するための真空吸着手段を有し、前記保持状態判定手段は、前記真空吸着手段により真空状態が達成されていることを検出する真空センサを有する、ことを特徴とする。【００２０】
本発明の第８の態様は、第１乃至第７のいずれかの態様において、前記基板検出センサは、前記エンドエフェクタに設けられている、ことを特徴とする。【００２１】
本発明の第９の態様は、第１乃至第８のいずれかの態様において、前記エンドエフェクタは、前記ロボットアームと一体に昇降するように構成されており、前記昇降駆動手段は、前記ロボットアームを昇降させることにより前記エンドエフェクタを昇降させるように構成されている、ことを特徴とする。【００２２】
本発明の第１０の態様は、第１乃至第９のいずれかの態様において、前記ロボット制御手段は、前記基板検出センサによって搬送対象の前記基板の上下方向の位置を検出し、その検出結果に基づいて前記昇降駆動手段を制御して前記基板保持手段により前記基板を保持するように構成されている、ことを特徴とする。【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の第１１の態様は、基板を保持するための基板保持手段を有するエンドエフェクタが設けられたロボットアームを備えた基板搬送ロボットの運転方法であって、前記エンドエフェクタの昇降動作に連動して昇降する基板検出センサを用いて検出対象の前記基板を検出する検出対象基板検出工程と、前記検出対象の基板を正規の基板保持位置にて前記基板保持手段で保持する時点での前記エンドエフェクタの上下方向の位置を検出するエンドエフェクタ位置検出工程と、前記検出対象基板検出工程における検出結果および前記エンドエフェクタ位置検出工程における検出結果に基づいて、前記エンドエフェクタの基準面と前記基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する離間距離特定工程と、を備えたことを特徴とする。【００２４】
本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記基板搬送ロボットは、前記基板保持手段によって前記基板が保持されているか否かを判定するための保持状態判定手段をさらに有し、前記エンドエフェクタ位置検出工程において、前記エンドエフェクタを所定距離ずつ上昇または下降させながら、前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点を検出する、ことを特徴とする。【００２５】
本発明の第１３の態様は、第１２の態様において、前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点において、前記検出対象の基板は、前記正規の基板保持位置から変位している、ことを特徴とする。【００２６】
本発明の第１４の態様は、第１２の態様において、前記保持状態判定手段の判定結果が切り替わる時点において、前記検出対象の基板は、前記正規の基板保持位置にある、ことを特徴とする。【００２７】
本発明の第１５の態様は、第１１乃至第１４のいずれかの態様において、前記エンドエフェクタの基準面は、前記正規の基板保持位置に一致している、ことを特徴とする。【００２８】
本発明の第１６の態様は、第１１乃至第１５のいずれかの態様において、前記離間距離特定工程おいて得られた前記離間距離に基づいて、搬送対象の前記基板の上下方向の位置を、前記基板検出センサを用いて検出する搬送対象基板位置検出工程をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、搬送対象の基板の上下方向の位置を精度良く検出し、その検出結果に基づいてロボット動作を制御することができる基板搬送ロボットおよびその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態による基板搬送ロボットを模式的に示した斜視図。
【図２】図１に示した基板搬送ロボットのエンドエフェクタの部分を拡大して模式的に示した側面図。
【図３】図１に示した基板搬送ロボットのエンドエフェクタの部分を拡大して模式的に示した平面図。
【図４】図１に示した基板搬送ロボットを用いて基板を検出する方法を説明するための模式的な横断面図。
【図５】図１に示した基板搬送ロボットを用いて基板を検出する方法を説明するための模式的な縦断面図。
【図６】図１に示した基板搬送ロボットを用いてエンドエフェクタの基準面と基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する方法を説明するための模式的な拡大図。
【図７】図１に示した基板搬送ロボットを用いてエンドエフェクタの基準面と基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図８】図１に示した基板搬送ロボットを用いてエンドエフェクタの基準面と基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図９】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための模式的な拡大図。
【図１０】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１１】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１２】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１３】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１４】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１５】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１６】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１７】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１８】図１に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図１９】図１に示した基板搬送ロボットの一変形例における基板保持手段を模式的に示した拡大図。
【図２０】図１９に示した基板搬送ロボットを用いてエンドエフェクタの基準面と基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する方法を説明するための模式的な拡大図。
【図２１】図１９に示した基板搬送ロボットを用いてエンドエフェクタの基準面と基板検出センサとの上下方向の離間距離を特定する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図２２】図１９に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための模式的な拡大図。
【図２３】図１９に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図２４】図１９に示した基板搬送ロボットを用いて、検出対象の基板を基板保持手段で保持する時点でのエンドエフェクタの上下方向の位置を検出する方法を説明するための他の模式的な拡大図。
【図２５】図１に示した基板搬送ロボットの他の変形例を模式的に示した斜視図。
【図２６】図２５に示した基板搬送ロボットのエンドエフェクタの部分を拡大して示した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態による基板搬送ロボットについて、図面を参照して説明する。なお、本実施形態による基板搬送ロボットは、特に半導体製造用のウェハの搬送に適したものである。
【００３２】
図１に示したように、本実施形態による基板搬送ロボット１は、基台２を有する。基台２には、旋回主軸３が第１回転軸線Ｌ１に沿って昇降可能に設けられている。
【００３３】
旋回主軸３の上端にはロボットアーム４の基端が接続されている。ロボットアーム４は、基端に第１回転軸線Ｌ１を有すると共に先端に第２回転軸線Ｌ２を有する第１リンク部材５と、基端に第２回転軸線Ｌ２を有すると共に先端に第３回転軸線Ｌ３を有する第２リンク部材６と、を有する。第２リンク部材６の先端には、第３回転軸線Ｌ３周りに回転可能にエンドエフェクタ（ハンド）７が設けられている。
【００３４】
旋回主軸３の昇降動作および回転動作は、それぞれ、基台２の内部に設けられた駆動源８、９により行われる。回転主軸３が第１回転軸線Ｌ１周りに回転することにより、第１リンク部材５が旋回主軸３と一体に第１回転軸線Ｌ１周りに回転する。
【００３５】
第１リンク部材５に対する第２リンク部材６の回転動作は、第１リンク部材５の内部に設けられた駆動源１０により行われる。第２リンク部材６に対するエンドエフェクタ７の回転動作は、第２リンク部材６の内部に設けられた駆動源１１により行われる。
【００３６】
上述の駆動源８は、本発明における昇降駆動手段を構成している。上述の駆動源９、１０、１１は、本発明におけるアーム駆動手段を構成している。駆動源８、９、１０、１１は、例えばサーボモータで構成することができる。
【００３７】
各駆動源８、９、１０、１１は、ロボットコントローラ１２によって制御され、これにより、エンドエフェクタ７を有するロボットアーム４の昇降動作および回転動作が制御される。
【００３８】
なお、本発明による基板搬送ロボットのロボットアームおよびその駆動手段の構成は、図１に示した上述の構成に限られるものではなく、搬送対象の基板に対してエンドエフェクタを位置決めできる構成であれば良い。
【００３９】
図２および図３に示したように、本実施形態による基板搬送ロボット１は、基板Ｓを保持するための基板保持手段１３を、エンドエフェクタ７に備えている。基板保持手段１３は、基板Ｓの前側の縁部に係合する固定係合部１４と、基板Ｓの後側の縁部に解放可能に係合する可動係合部１５と、可動係合部１５を進退駆動するためのプランジャ１６と、を有する。
【００４０】
固定係合部１４は、二股状のエンドエフェクタ７の先端部のそれぞれに設けられている。可動係合部１５は、エンドエフェクタ７の基端側においてエンドエフェクタ７の長手軸線に直交する方向に延在する細長部材１７の両端部のそれぞれに設けられている。
【００４１】
図２に示したように、固定係合部１４には段部１８が形成されており、この段部１８に基板Ｓが載置される。本例においては、固定係合部１４の段部１８を含む水平面が、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０である。本例においては、エンドエフェクタ７の正規保持位置に保持された基板Ｓの下面が、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０に一致する。
【００４２】
本実施形態による基板搬送ロボット１においては、ロボットコントローラ１２によってプランジャ１６を進退駆動することにより、エンドエフェクタ７上での基板Ｓの保持状態と非保持状態とを切り換えることができる。
【００４３】
図３に示したように、プランジャ１６の位置を検出するための位置センサ（保持状態判定手段）１９がプランジャ１６に隣接して設けられている。位置センサ１９によって、エンドエフェクタ７上に基板Ｓが保持されているか否かを判定することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態による基板搬送ロボット１は、基板Ｓの上下方向の位置を検出するための基板検出センサ（基板検出手段）２０を備えている。基板検出センサ２０は、二股状のエンドエフェクタ７の先端部の内側に設けられた光センサであり、この光センサは、発光部および受光部を有する透過型のセンサである。光センサの発光部が、二股状のエンドエフェクタ７の先端部の一方に設けられ、光センサの受光部が、二股状のエンドエフェクタ７の先端部の他方に設けられている。
【００４５】
基板Ｓを検出する際には、基板検出センサ２０を構成する光センサの発光部から、光センサの受光部に向けて光が発射される。このとき、光の経路の途中に基板Ｓが存在しなければ、発光部から発射された光が受光部に入射して、光センサの出力信号がオンになる。一方、光の経路の途中に基板Ｓが存在するときは、発光部から発射された光が基板Ｓで遮断されて受光部には到達せず、光センサの出力信号がオフになる。
【００４６】
なお、変形例としては、光センサの発光部と受光部の両方を二股状のエンドエフェクタ７の先端部の一方に設け、二股状のエンドエフェクタ７の先端部の他方にリフレクタを設ける構成とすることもできる。この構成においては、光の経路に基板Ｓが存在しなければ、光センサの発光部から発射された光が、リフレクタで反射されて光センサの受光部に到達する。
【００４７】
ＦＯＵＰ等の基板収容容器２１の基板支持部２２で支持されている基板Ｓの上下方向の位置を、基板検出センサ２０を用いて検出する際には、ロボットコントローラ１２によって昇降駆動手段８およびアーム駆動手段９、１０、１１を制御して、図４および図５に示したようにエンドエフェクタ７の左右先端部の間に基板Ｓの縁部が位置した状態でエンドエフェクタ７を上昇または下降させる。
【００４８】
そして、本実施形態による基板搬送ロボット１においては、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０と基板検出センサ２０との上下方向の離間距離が特定されており、この特定された離間距離に基づいて、上述した方法により基板Ｓの上下方向の位置を検出することができる。
【００４９】
以下では、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０と基板検出センサ２０との上下方向の離間距離を特定するための方法について説明する。
【００５０】
図６に示したようにエンドエフェクタ７の基準面Ｐ０と基板検出センサ２０との上下方向の離間距離をＤ１とする。ここで、エンドエフェクタ７に対する基板検出センサ２０の取付け位置には誤差がある。このため、基板検出センサ２０の取付け位置には、エンドエフェクタ７毎に個体差が存在する。このため、基板搬送ロボット１の基板検出センサ２０を用いて基板Ｓの上下方向の位置を正確に検出するためには、上述の離間距離Ｄ１を特定する必要がある。
【００５１】
そこで、本実施形態による基板搬送ロボット１においては、まず、図７に示したように、エンドエフェクタ７に設けられた基板検出センサ２０を用いて、ＦＯＵＰ等の基板収容容器２１の基板支持部２２で支持されている検出対象の基板Ｓの下面を検出する（検出対象基板検出工程）。また、検出対象の基板Ｓを基板保持手段１３で保持する時点でのエンドエフェクタ７の上下方向の位置を検出する（エンドエフェクタ位置検出工程）。
【００５２】
エンドエフェクタ位置検出工程においては、図８に示したように、基板Ｓの下面の上下方向の位置が、エンドエフェクタ７の固定係合部１４の上面１４Ａの位置に実質的に一致するように、エンドエフェクタ７を昇降駆動する。
【００５３】
図７に示した状態、すなわち、基板Ｓの下面が基板検出センサ２０により検出される状態から、図８に示した状態、すなわち、基板Ｓの下面がエンドエフェクタ７の固定係合部１４の上面１４Ａに実質的に一致する状態にするためには、図７に示した状態からエンドエフェクタ７を距離Ｄ３だけ下降させる必要がある。距離Ｄ３は、固定係合部１４の上面１４Ａと基板検出センサ２０との上下方向の離間距離である。
【００５４】
ここで、エンドエフェクタ７の固定係合部１４の上面１４Ａとエンドエフェクタ７の基準面Ｐ０との上下方向の距離Ｄ２は、機械加工寸法として予め分かっている。従って、距離Ｄ３を特定できれば、距離Ｄ３から既知の距離Ｄ２を引くことによって、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０と基板検出センサ２０の上下方向の離間距離Ｄ１を特定することができる。
【００５５】
図６および図８に示した距離Ｄ３、すなわち、固定係合部１４の上面１４Ａと基板検出センサ２０との上下方向の距離Ｄ３を特定するためには、図７に示した状態におけるエンドエフェクタ７の上下方向の位置と、図８に示した状態におけるエンドエフェクタ７の上下方向の位置とが分かれば良い。図７に示した状態におけるエンドエフェクタ７の上下方向の位置は、エンドエフェクタ７を上昇または下降させたときの、基板検出センサ２０の出力信号のオンオフの切り替わりによって検出することができる。
【００５６】
一方、図８に示した状態におけるエンドエフェクタ７の上下方向の位置については、以下に述べる方法を用いて検出する。
【００５７】
まず、図９に示したように、検出対象の基板Ｓをエンドエフェクタ７で保持して、基板収容容器２１の基板支持部２２から僅かに持ち上げる。図９に示した状態から、図１０に示したように、可動係合部１５を後退させて、基板保持手段１３による基板Ｓの保持状態を解除する。図１０に示した状態から、図１１に示したように、エンドエフェクタ７を所定距離だけ僅かに下降させる。図１１では、基板Ｓがちょうど基板支持部２２に載置された状態、すなわち、基板Ｓの下面がエンドエフェクタ７の基準面Ｐ０に位置している状態が示されている。
【００５８】
図１１に示した状態から、図１２に示したように、基板保持手段１３を駆動して基板保持動作を実施する。このとき、基板Ｓはエンドエフェクタ７の基準面Ｐ０の位置にあるので、基板保持手段１３によって基板Ｓが保持される。図１２に示した状態から、図１３に示したように、基板保持手段１３による基板Ｓの保持状態を解除する。図１３に示した状態から、図１４に示したように、エンドエフェクタ７を所定の距離だけ僅かに下降させる。すると、基板Ｓは基板支持部２２で支持されて動かないので、基板Ｓの下面が、相対的に、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０よりも僅かに高い位置となる。
【００５９】
図１４に示した状態から、図１５に示したように、基板保持手段１３を駆動して基板保持動作を実施する。このとき、基板Ｓの下面は、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０よりも高い位置にあるが、固定係合部１４の上面１４Ａよりも低い位置にあるため、基板保持手段１３によって基板Ｓが保持される。
【００６０】
図１５に示した状態から、図１６に示したように基板保持手段１３による基板Ｓの保持状態を解除し、図１７に示したようにエンドエフェクタ７を所定の距離だけ僅かに下降させる。図１７に示した状態では、基板Ｓの下面の上下方向の位置が、固定係合部１４の上面１４Ａの上下方向の位置に実質的に一致している。
【００６１】
図１７に示した状態から、図１８に示したように、基板保持手段１３を駆動して基板保持動作を実施する。このとき、上述したように基板Ｓの下面の上下方向の位置が、固定係合部１４の上面１４Ａの上下方向の位置と実質的に一致しているので、基板保持手段１３の可動係合部１５によって押圧された基板Ｓは、図１８に示したように前方に変位し、固定係合部１４の上面１４Ａに乗り上げる。
【００６２】
ここで、基板保持手段を構成するプランジャの位置は、位置センサ（保持状態判定手段）によって検出されており、図１８に示した状態においては、基板保持状態における所定の位置を越えてプランジャが前進していることを位置センサが検出する。これにより、基板が非保持状態にあることを検出することができる。
【００６３】
上述した一連の操作により、基板保持状態から基板非保持状態に切り替わる時点（図１８）におけるエンドエフェクタ７の上下方向の位置を検出すれば、その検出位置から図６に示した距離Ｄ２分だけ上方の位置を、検出対象の基板Ｓを基板保持手段１５で正規の基板保持位置（基準面Ｐ０の位置）にて保持する時点のエンドエフェクタ７の位置として特定することができる（エンドエフェクタ位置検出工程）。
【００６４】
次に、基板検出センサ２０を用いた検出対象基板検出工程における検出結果およびエンドエフェクタ位置検出工程における検出結果に基づいて、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０と基板検出センサ２０との上下方向の離間距離Ｄ１を特定する（離間距離特定工程）。すなわち、Ｄ１＝Ｄ３−Ｄ２である。
【００６５】
そして、本実施形態による基板搬送ロボット１のロボットコントローラ１２は、離間距離特定工程おいて得られた離間距離Ｄ１に基づいて、搬送対象の基板Ｓの上下方向の位置を、基板検出センサ２０を用いて検出する（搬送対象基板位置検出工程）。基板検出センサ２０による検出結果に基づいて昇降駆動手段８を制御して、基板保持手段１５により基板Ｓを保持する。
【００６６】
上述した実施形態の一変形例としては、図１９に示したように、基板保持手段を、基板Ｓを真空吸着するための真空吸着手段２３で構成し、保持状態判定手段を、真空吸着手段２３により真空状態が達成されていることを検出する真空センサ２４で構成することもできる。
【００６７】
本例においては、エンドエフェクタ７に、上述した実施形態における固定係合部（図２等）は設けられていないので、真空吸着手段２３による吸着面が、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０に対応している。
【００６８】
本例においても、上述した実施形態と同様、まず、図２０に示したように、エンドエフェクタ７に設けられた基板検出センサ２０を用いて、基板収容容器２１の基板支持部２２で支持されている検出対象の基板Ｓの下面を検出する（検出対象基板検出工程）。
【００６９】
また、上述した実施形態と同様、本例においても、図２１に示したように、検出対象の基板Ｓを真空吸着手段（基板保持手段）２３で保持する時点でのエンドエフェクタ７の上下方向の位置を検出する（エンドエフェクタ位置検出工程）。
【００７０】
本例においては、真空吸着手段２３による吸着面がエンドエフェクタの基準面Ｐ０に対応しているので、真空センサ（保持状態判定手段）２４の判定結果が切り替わる時点において、検出対象の基板Ｓは、エンドエフェクタ７における正規の基板保持位置にある。このため、図２１に示したように、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０から基板検出センサ２０までの上下方向の離間距離Ｄ１は、検出対象の基板Ｓを真空吸着手段（基板保持手段）２３で保持した時点でのエンドエフェクタ７の上下方向の位置から直接的に特定することができる。
【００７１】
図２２乃至図２４を参照して、本例において、検出対象の基板Ｓを真空吸着手段（基板保持手段）２３で保持する時点でのエンドエフェクタ７の上下方向の位置を検出する方法について説明する。
【００７２】
まず、図２２に示したように、基板収容容器２１の基板支持部２２で支持されている基板Ｓの下方において、基板Ｓから離間した位置にエンドエフェクタ７を位置させる。図２２に示した状態から、図２３に示したようにエンドエフェクタ７を所定の距離だけ僅かに上昇させ、真空吸着手段（基板保持手段）２３を駆動する。図２３に示した状態においては、エンドエフェクタ７の吸着面（基準面Ｐ０）が基板Ｓの下面から離間しているので、真空状態は達成されず、真空センサ２４の出力信号はオフである。
【００７３】
図２３に示した状態から、図２４に示したようにエンドエフェクタ７を所定の距離だけ僅かに上昇させ、真空吸着手段２３を駆動する。図２４に示した状態においては、エンドエフェクタ７の吸着面（基準面Ｐ０）が基板Ｓの下面に到達しているので、真空吸着手段２３により真空状態が達成され、真空センサ２４の出力信号がオンになる。
【００７４】
上記の通り、エンドエフェクタ７を所定の距離だけ僅かずつ基板Ｓに近づけながら、真空センサ２４の出力信号がオフからオンに切り替わる時点を検出することにより、検出対象の基板Ｓを真空吸着手段（基板保持手段）２３で保持する時点でのエンドエフェクタ７の上下方向の位置を検出することができる。
【００７５】
図２５および図２６は、上記実施形態の他の変形例を示しており、この例においては、基板検出センサ２０が、エンドエフェクタ７の先端部ではなく、エンドエフェクタ７の基端部に設けられている。この例における基板検出センサ２０は、例えば反射型の光センサであり、発光部から発射され、基板Ｓの側周面で反射された光を受光部で検出することにより、基板Ｓの位置を検出する。
【００７６】
この例においても、基板検出センサ２０は、エンドエフェクタ７と一体に昇降するので、上述した実施形態または変形例と同様に、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０と基板検出センサ２０との上下方向の離間距離Ｄ１を特定することができる。
【００７７】
以上述べたように、上記実施形態およびその各変形例によれば、基板Ｓの上下方向の位置を検出するための基板検出センサ（基板検出手段）２０を備えているので、エンドエフェクタ７による基板Ｓの保持動作に先立って、搬送対象の基板Ｓの上下方向の位置を、基板検出センサ２０を用いて検出することにより、基板搬送ロボット１による基板Ｓの保持動作を精度良く行うことができる。
【００７８】
例えば、半導体製造プロセスにおいて、複数の基板Ｓを収納する支持構造体（石英などで形成されている）を熱処理装置の中で加熱すると、処理終了後の支持構造体が熱により変形している場合がある。このような場合でも、処理済みの基板Ｓを支持構造体から基板搬送ロボット１で取り出す前に、支持構造体に収納されている基板Ｓの上下方向の位置を、基板検出センサ２０を用いて検出することにより、基板搬送ロボット１による基板Ｓの保持動作を精度良く行うことができる。
【００７９】
また、上記実施形態および各変形例によれば、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０に対する基板検出センサ２０の上下方向の離間距離Ｄ１を特定することができるので、エンドエフェクタ７の基準面Ｐ０に対する基板検出センサ２０の位置に取付け誤差がある場合でも、基板検出センサ２０を用いて基板Ｓの上下方向の位置を正確に検出することができる。
【００８０】
例えば、単にウェハの有無を検出するためのウェハマッピング用センサがエンドエフェクタに設けられている場合、エンドエフェクタの基準面に対するセンサの位置に取付け誤差が存在するが、この場合でも、上記実施形態および各変形例を適用することにより、該センサを利用してウェハの上下方向の位置を正確に検出することができる。
【００８１】
また、上記実施形態および各変形例によれば、エンドエフェクタ７の昇降動作に連動して基板検出センサ２０が昇降するので、上下方向におけるエンドエフェクタ７と基板検出センサ２０との相対的な位置関係が既知であり、エンドエフェクタ７の昇降動作から独立した別個の基板検出センサを用いる場合に比べて、機器構成や演算処理を簡素化することができる。
【００８２】
なお、本発明において、基板検出センサの取付け位置は、必ずしもエンドエフェクタ上の位置である必要は無く、基板搬送ロボットにおいて、エンドエフェクタの昇降動作に連動して昇降する部分に基板検出センサを取り付ければ良い。
【００８３】
また、本発明において、検出対象基板検出工程およびエンドエフェクタ位置検出工程における検出対象の基板は、必ずしも実際の基板処理工程において使用されるＦＯＵＰ等の基板収容容器の基板支持部で支持されている基板である必要はなく、何らかの基板支持部で支持されていれば良い。
【００８４】
また、本発明において、検出対象基板検出工程とエンドエフェクタ位置検出工程との実施の順序は不問である。すなわち、検出対象基板検出工程を実施した後にエンドエフェクタ位置検出工程を実施しても良いし、その逆でも良い。
【００８５】
また、本発明において、エンドエフェクタの基準面は、必ずしも正規の基板保持位置に一致していなくても良く、ロボット座標において特定できる位置であれば良い。
【符号の説明】
【００８６】
１  基板搬送ロボット
２  基台
３  旋回主軸
４  ロボットアーム
５  第１リンク部材
６  第２リンク部材
７  エンドエフェクタ（ハンド）
８  旋回主軸の昇降動作の駆動源（昇降駆動手段）
９  旋回主軸および第１リンク部材の回転動作の駆動源（アーム駆動手段）
１０  第２リンク部材の回転動作の駆動源（アーム駆動手段）
１１  エンドエフェクタの回転動作の駆動源（アーム駆動手段）
１２  ロボットコントローラ（ロボット制御手段）
１３  基板保持手段
１４  固定係合部（基板保持手段）
１４Ａ  固定係合部の上面
１５  可動係合部（基板保持手段）
１６  プランジャ（基板保持手段）
１７  細長部材（基板保持手段）
１８  固定係合部の段部
１９  位置センサ（保持状態判定手段）
２０  基板検出センサ（基板検出手段）
２１  基板収容容器
２２  基板収容容器の基板支持部
２３  真空吸着手段（基板保持手段）
２４  真空センサ（保持状態判定手段）
Ｌ１  第１回転軸線
Ｌ２  第２回転軸線
Ｌ３  第３回転軸線
Ｐ０  エンドエフェクタの基準面（基板の正規保持位置）
Ｓ  基板
【図１】
0006511074.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006511074.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006511074.tif 000006
【図６】
0006511074.tif 000007
【図７】
0006511074.tif 000008
【図８】
0006511074.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006511074.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006511074.tif 000014
【図１４】
0006511074.tif 000015
【図１５】
0006511074.tif 000016
【図１６】
0006511074.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0006511074.tif 000019
【図１９】
0006511074.tif 000020
【図２０】
0006511074.tif 000021
【図２１】
0006511074.tif 000022
【図２２】
0006511074.tif 000023
【図２３】
0006511074.tif 000024
【図２４】
0006511074.tif 000025
【図２５】
0006511074.tif 000026
【図２６】
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