(57)【要約】  【課題】タクトタイムが短くコストが低い搬送用ロボットの基板搬出方法を提供する。  【解決手段】複数枚の基板３を格納可能にするための複数のラック２を具備する収納カセット１に収納された基板３を収納カセット１から搬出する基板搬送用ロボットシステムにおいて、基板搬送用ロボットシステムは収納カセット１に収納された基板３を収納カセット１から搬出する搬送用ロボット４および搬送用ロボット４を制御する制御装置７を有し、搬送用ロボット４はアーム先端部に基板３を把持可能にされたハンド５を装備し、ハンド５はラック２内の基板３の有無を検出可能なセンサ６を具備し、制御装置７は、収納カセット１の最下段のラック２に収納された基板３に対する搬出処理が記述された作業プログラム、ラック２の１段分の高さ、およびラック２の全段数を記憶した記憶装置８と、基板３の吸着位置に対してシフト演算を行う演算装置９と、を有する。  【選択図】図２
2005066771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を格納可能にするための複数のラックを具備する収納カセットに収納された基板を収納カセットから搬出する基板搬送用ロボットシステムにおいて、
該基板搬送用ロボットシステムは収納カセットに収納された基板を収納カセットから搬出する搬送用ロボットおよび該搬送用ロボットを制御する制御装置を有し、
前記搬送用ロボットはそのアーム先端部に基板を把持可能にされたハンドを装備し、
該ハンドはラック内の基板の有無を検出可能なセンサを具備し、
前記制御装置は、
収納カセットの最下段のラックに収納された基板に対する搬出処理が記述された作業プログラム、ラックの１段分の高さ、およびラックの全段数を記憶した記憶装置と、
基板の吸着位置に対してシフト演算を行う演算装置と、
を有することを特徴とする基板搬送用ロボットシステム。
【請求項２】
前記演算装置は搬送用ロボットの収納カセットへの進入位置および基板の吸着位置に対してシフト演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板搬送用ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送用ロボットを含むロボットシステムに関し、特に、液晶基板やウエハなどの薄型基板をこれらが収納された収納カセットから取り出し搬送する基板搬送用ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶の製造工程では、被処理物である液晶基板やウエハなどの薄型基板を収納カセットに収納して各工程の処理装置の間で搬送している。収納カセットは多数の薄型基板を上下に積み重ねて収納する箱型の容器であり、内壁に多数の棚状の溝が切ってあり、これらの複数の溝により形成される各ラックに薄型基板を１枚ずつ差し込むことにより、上下に重ねた薄型基板が互いに接触しないようにしている。製造工程における各工程に収納カセットが到着すると、搬送用ロボットが収納カセットから薄型基板を１枚ずつ搬出し、これを工程の処理装置に搬入し、処理装置における所定の処理が終了すると、搬送用ロボットが処理装置から薄型基板を搬出し、これを再び収納カセットに搬入するようにしている。
【０００３】
このような収納カセットに多段に積層収納された薄型基板を搬送用ロボットにより１枚ずつ取り出し搬送する装置においては、従来、基板の搬出処理の前に、収納カセットに収納されている基板の収納具合すなわち各ラック内に基板が収納されているか否かを把握しておくことが行われていた。これは、基板の収納具合を搬出処理の前に把握しておくことにより、搬送用ロボットは基板が収納されていないラックを飛ばし、基板が収納されているラックに対してのみ搬出処理を行うことができるからである。
【０００４】
ラック内の基板の有無を検出する手段としては、従来、反射型センサを収納カセットの正面で移動させることにより各ラック内の基板の有無を検出する方法（例えば特許文献１）、収納カセットのすべてのラック内にセンサを設けることにより各ラック内の基板の有無を検出する方法、ＣＣＤカメラでラックを撮影しこれを画像処理することにより各ラック内の基板の有無を検出する方法（例えば特許文献２）などがある。
【特許文献１】特開平１０−２４２２４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている反射型センサを収納カセットの正面で移動させる方法では、基板の搬出工程の前に収納カセット内の基板の検出工程が必要となるので、タクトタイムが長くなるという問題がある。また、前述した収納カセットのすべてのラック内にセンサを設ける方法では、収納カセット内の基板の検出工程は不要であるが、ラックの段数分のセンサが必要となるのでコストが高くなるという問題がある。さらに、特許文献２に開示されているＣＣＤカメラでラックを撮影した画像を処理する方法では、高価なＣＣＤカメラが必要となるのでコストが高くなるという問題があるとともに、画像処理に高度な技術が必要となる。
【０００６】
本発明は、係る従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、タクトタイムが短くコストが低い基板搬送用ロボットシステム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】
【０００７】
前述した目的を達成するために、請求項１に係る発明では、複数枚の基板を格納可能にするための複数のラックを具備する収納カセットに収納された基板を、収納カセットから搬出する基板搬送用ロボットシステムにおいて、以下の構成を有するようにした。すなわち、この基板搬送用ロボットシステムは、収納カセットに収納された基板を収納カセットから搬出する搬送用ロボット、およびこの搬送用ロボットを制御する制御装置を有する。このうち、搬送用ロボットは、そのアーム先端部に基板を把持可能にされたハンドを装備し、このハンドはラック内の基板の有無を検出可能なセンサを具備する。一方、前記制御装置は、収納カセットの最下段のラックに収納された基板に対する搬出処理が記述された作業プログラム、ラックの１段分の高さ、およびラックの全段数を記憶した記憶装置と、基板の吸着位置に対してシフト演算を行う演算装置と、を有するようにした。なお、収納カセットが具備する複数のラックは、記憶装置に記憶されているラックの１段分の高さでもって互いに等間隔に配置されているものとする。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、搬送用ロボットが基板を搬出するために収納カセット内に進入する場合は、記憶装置に記憶された作業プログラムに従い動作する。この作業プログラムには収納カセットの最下段のラックに収納された基板に対する搬出処理が記述されている。そして、この作業プログラムに従い、搬送用ロボットが最下段のラックに収納されている可能性のある基板を吸着するために、作業プログラムにおいて指定されている最下段のラックに収納された基板に対する吸着位置に向けて動作していく。この過程で、ハンドに具備されたセンサが最下段のラックに基板が収納されていることを検出すれば、この最下段のラックに収納された基板に対して搬出処理を行うことになる。この最下段のラックに収納された基板に対する搬出処理が完了した後は、搬送用ロボットは再び作業プログラムに従い動作し、収納カセットのその他のラックに対して基板の検出・搬出処理を行う。
【０００９】
一方、前述の過程で、ハンドに具備されたセンサが最下段のラックに基板が収納されていることを検出しなかった場合は、以下の処理を行う。この場合、最下段のラックには基板が収納されていないことが判明しているので、次は、ハンドを次のラックすなわち下から２段目のラックに移動させることになる。具体的には、前述したように搬送用ロボットは吸着位置に向けて動作していくので、吸着位置を現状の最下段のラックに対する位置から２段目のラックに対する位置に変更する。詳細には、最下段のラックに対する吸着位置と２段目のラックに対する吸着位置とはラックの１段分の高さだけ異なるので、記憶装置にはラックの１段分の高さを予め記憶しておく。そして、ハンドに具備されたセンサが最下段のラックに基板が収納されていることを検出しなかった場合は、演算装置において、現状の吸着位置すなわち最下段のラックに対する吸着位置にラックの１段分の高さを加算することにより、２段目のラックに対する吸着位置を求める所謂シフト演算を行う。
【００１０】
このシフト演算により求められた２段目のラックに対する吸着位置に向けて搬送用ロボットが動作し、これ以降は記憶装置に記憶されたラックの全段数において前述した処理を繰り返していく。すなわち、収納カセットの全てのラックに対して、基板の有無をラック毎に検出しながら、基板が存在したラックに対してはその都度基板の搬出処理を行っていくことになる。係る動作を行うことにより、基板を検出するためだけの基板検出工程を必要とせず、基板の検出処理および搬出処理が同時に行われることになる。また、基板の検出に必要なセンサについては、複数のラックのすべてに設ける必要はなく、ロボットのハンドに１つだけ設ければよいことになる。
【００１１】
ところで、搬送用ロボットが収納カセット内の基板を搬出する際には、収納カセットに進入していったハンドとラックに収納されている基板との干渉を避ける目的で、ハンドは吸着位置よりもわずかに下方に設定した進入位置にまず移動し、しかる後に進入位置から吸着位置に向けて移動するようにしている。したがって、記憶装置に記憶されている作業プログラムには、最下段のラックに収納された基板に対する進入位置についても記述されていることになる。前述したように、あるラックに収納された基板に対する搬出処理が完了した後は、収納カセットの全てのラックに対して基板の検出・搬出処理が終了するまでは、搬送用ロボットは再び作業プログラムに従い動作することになる。しかし、このときの作業プログラムには、吸着位置については前述したシフト演算により前回の基板の搬出時の位置に更新されているが、進入位置については最下段のラックに収納された基板に対する進入位置のままとなっている。そのため、あるラックに収納された基板に対する搬出処理が完了した後にその他のラックに収納された基板に対する搬出処理を行う場合、搬送用ロボットは最下段のラックに収納された基板に対する進入位置に移動することになる。しかし、最下段のラックから前回搬出した基板が収納されていたラックまでは基板が収納されていないわけであるから、再度最下段のラックに収納された基板に対する進入位置に移動するのでは動作効率が悪い。
【００１２】
そこで、請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記演算装置は搬送用ロボットの収納カセットへの進入位置および基板の吸着位置に対してシフト演算を行うようにした。前述した基板の吸着位置に対するシフト演算を搬送用ロボットの収納カセットへの進入位置に対しても行うことにより、あるラックに収納された基板に対する搬出処理が完了した後にその他のラックに収納された基板に対する搬出処理を行う場合、搬送用ロボットは、シフトされた進入位置、すなわち前回搬出された基板が収納されていたラックの１段上のラックに収納された基板に対する進入位置に移動することになるので、動作効率がよくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板を検出するためだけの基板検出工程を必要とせず、基板の検出処理および搬出処理が同時に行われることになるので、タクトタイムが短縮するものとなった。また、基板の検出に必要なセンサについては、複数のラックのすべてに設ける必要はなく、ロボットのハンドに１つだけ設ければよいことになるので、コストが低くなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は複数枚の薄型の基板３が収納可能にされた収納カセット１の構造を示す説明図である。図２は基板３を搬送する搬送用ロボット４およびその制御装置７を含む本実施形態に係る基板搬送用ロボットシステムを示す構成図である。
【００１５】
図１に示すように、収納カセット１は多数の基板３を上下に積み重ねて収納する箱型の容器であり、その内壁には多数の棚状の溝が切ってあり、これらの複数の溝により形成される各ラック２に液晶やウエハなどの薄型の基板３を１枚ずつ差し込むことにより、上下に重ねた基板３が互いに接触しない構造となっている。なお、これら複数のラック２は互いに等間隔に配置されている。図２に示すように、搬送用ロボット４は多関節構造を有するロボットであり、そのアームの先端部に基板３を搬送するためのハンド５を装備している。このハンド５は基板３の下方から基板３を吸着可能な構造となっている。このハンド５にはラック３内の基板３の有無を検出するためのセンサ６が装備されている。このセンサ６は、反射型のレーザセンサおよび検出回路ユニットをセンサケース内に装備して構成されている。この反射型のレーザセンサをハンド５の上方に向けて投光することにより、ハンド５の上方に存在する基板３を検出可能にされている。なお、前述した検出回路ユニットを調整することにより、センサ６はハンド５の直上のラック２に存在する基板３のみを検出可能にされている。
【００１６】
ロボット４はこれを制御する制御装置７内の記憶装置８に記憶された作業プログラムに従って動作する。この作業プログラムには、収納カセット１に収納されている基板３を検出し搬出する一連の作業工程が記述されている。ただし、この作業プログラムには、収納カセット１のすべてのラック２に関する基板の検出・搬出工程が記述されているわけではなく、収納カセット１の最下段のラック２のみに関する基板の検出・搬出工程が記述されている。なお、この作業プログラムは、予めロボット４を教示（ティーチング）することにより作成しておく。係る教示の際には、記憶装置８は後述する進入位置および吸着位置を教示位置として記憶する。
【００１７】
また、記憶装置８には、収納カセット１の情報として、互いのラック２の間隔すなわちラック２の一段分の高さおよびラック２の全段数に関する情報（以下「ラックに関する情報」と記す）が予め記憶されている。そして、係るラックに関する情報は、基板の検出・搬送工程において利用される。すなわち、ハンド５のラック２間の移動は、前述したラックに関する情報に基づいて、制御装置７内の演算装置９が前述した教示位置（進入位置および吸着位置）をシフト演算することにより行われる。例えば、前述したように、ロボット４の教示の際には収納カセット１の最下段のラック２に関する進入位置および吸着位置のみが教示されているが、他のラック２に関する進入位置および吸着位置については、最下段のラック２に関する進入位置および吸着位置と前述したラックに関する情報とに基づいて、演算装置９においてシフト演算して算出する。
【００１８】
次に、本実施形態に係る基板搬出方法について説明する。図３は、本実施形態に係る基板搬送用ロボットシステムにおいて実行される基板搬出処理の流れについて示したフローチャートである。なお、以下の説明において、括弧内のステップ番号は図３のフローチャートにおけるステップを示す符号（数次）に対応している。
【００１９】
まず、ロボット４は、記憶装置８に記憶されている前述した作業プログラムに基づいて、収納カセット１の最下段のラック２に進入し、教示されている進入位置へ移動する（ステップ１０）。ここで、進入位置とは、最下段のラック２の位置と収納カセット１の筐体底面の位置との間に設定される位置であり、仮に最下段のラック２に基板３が収納されている場合においても、ラック２内に進入していったハンド５がこの基板３および収納カセット１の筐体底面と干渉することのない位置である。
【００２０】
次に、センサ６を監視状態にすることにより、ラック２内の基板３の有無をセンサ６により検出可能な状態にする（ステップ１１）。これは、センサ６は収納カセット１内にある基板３を検出するために設けられているので、ハンド５が収納カセット１内に進入していない状態においては誤検出によるロボット４の誤動作等を防止するために、ハンド５が収納カセット１内に進入している状態のときのみセンサ６を監視状態にしておくためである。
【００２１】
次に、ロボット４は、記憶装置８に記憶されている前述した作業プログラムに基づいて、進入位置から予め教示されている吸着位置へと移動を開始する（ステップ１２）。ここで、吸着位置とは、ハンド５が基板３を吸着可能な位置であり、進入位置よりも上方に設定されている。なお、当初の吸着位置は、最下段のラック２に基板３が収納されている場合におけるハンド５がこの基板３を吸着可能な位置であり、この位置は前述したように予め教示により与えられる。
【００２２】
このステップ１２におけるロボット４の吸着位置への移動の過程において、監視状態にあるセンサ６に入力があれば（ステップ１３Ｙ）、最下段のラック２に基板３が収納されているものと判断する。
【００２３】
前述したステップ１３において最下段のラック２に基板３が収納されているものと判断されれば、ロボット４が吸着位置への移動を完了した時点で、ハンド５が基板３を吸着し、ロボット４が動作することにより基板３の搬出が行われることになる（ステップ１４）。
【００２４】
一方、ステップ１２におけるロボット４の吸着位置への移動の過程において、監視状態にあるセンサ６に入力がなければ（ステップ１３Ｎ）、演算装置９は進入位置および吸着位置を当初の位置すなわち教示時の位置からラック２の高さ分だけ上方へシフトする（ステップ１５）。なお、前述したように記憶装置８にはラックに関する情報としてラック２の一段分の高さが予め記憶されているので、このラック２の一段分の高さが進入位置および吸着位置の上方へのシフト量ということになる。このシフト量が記憶装置８から演算装置９へ送られ、演算装置９においてシフトされた新たな進入位置および吸着位置が算出されることになる。
【００２５】
前述したステップ１５においてシフトされた新たな吸着位置が算出されると、再びステップ１２に戻り、シフトされた新たな吸着位置へ向けてロボット４が移動を続けることになる。これ以降は、前述したステップ１３においてセンサ６の入力が検出されるまで、すなわち基板３を収納しているラック２が確認されるまで、ステップ１２、１３、１５の処理をループすることになる。
【００２６】
前述したステップ１４における基板３の吸着・搬出作業が終了すると、記憶装置８はこのとき基板３を吸着した際のラックの段数を記憶する（ステップ１６）。ここで、ラックの段数とは、最下段のラック２を１段目とし、この上方にあるラック２を下から順に２段目、３段目、・・・、とする。このラックの段数については、例えば前述したステップ１５における進入位置および吸着位置のシフト回数をカウントする等により算出するようにすればよい。
【００２７】
次に、ハンド５がラック２の最上段まで移動したか否かを判断する（ステップ１７）。この判断の方法としては、前述したステップ１６において記憶装置８に記憶されたラックの段数と記憶装置８に予め記憶されている前述したラック２の全段数とを比較する。ここで、ステップ１６において記憶装置８に記憶されたラックの段数が記憶装置８に予め記憶されている前述したラック２の全段数に等しければ、ハンド５がラック２の最上段まで移動したものと判断し（ステップ１７Ｙ）、すなわち収納カセット１内に存在した全ての基板３を搬出し終えたものと判断し、一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、ステップ１６において記憶装置８に記憶されたラックの段数が記憶装置８に予め記憶されている前述したラック２の全段数よりも少なければ、ハンド５がラック２の最上段まで移動していないものと判断する（ステップ１７Ｎ）。
【００２８】
次に、前述したステップ１７においてハンド５がラック２の最上段まで移動していないものと判断された場合は、その時点における進入位置および吸着位置を、前述したステップ１６において記憶装置８に記憶されているラック２の一段分の高さだけ上方へシフトする（ステップ１８）。このステップ１８における処理は次回の基板搬出処理を効率よく行うために行われる。詳細な理由は以下の通りである。すなわち、前述したステップ１４において基板の搬出処理を行った後は、前述したステップ１７においてハンド５が最上段のラック位置にないと判断された場合は、再びステップ１０以降の処理すなわち収納カセット１内の残りの基板３の搬出処理を行うことになる。しかし、ハンド５が再びラック２の最下段から進入したのでは、基板３が明らかに存在しない最下段のラック２から前回基板３を搬出したラック２までの処理を再度行うことになり、これは効率が悪い。そこで、このステップ１８における処理を行うことにより、ステップ１０以降における次回の基板搬出処理においては、前回基板３を搬出したラック２の１段上のラック２から処理が行われることになる。そのため、基板３が明らかに存在しない最下段のラック２から前回基板３を搬出したラック２までの処理は再度行われず、次回の基板搬出処理に要する時間を短縮することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明した。本実施形態では、ロボット４が基板３を搬出するために収納カセット１内に進入する場合は、まず最下段のラック２に進入しそこから基板３を吸着すべく上方に動作する。このとき、ロボット４のハンド５に取り付けられたセンサ６が、ロボット４が上方に動作する過程で各ラック２内の基板３の有無を検出し、ラック２内に基板３があればこれを吸着し搬出し、一方、ラック２内に基板３がなければ基板３を検出するまでロボット４が上段のラック２へ向けて移動を続ける。係る動作を行うことにより、基板３を検出するためだけの基板検出工程を必要とせず、基板３の検出処理および搬出処理が同時に行われることになるので、タクトタイムが短縮する。また、基板３の検出に必要なセンサ６については、複数のラック２のすべてに設ける必要はなく、ロボット４のハンド５に１つだけ設ければよいことになるので、コストが低くなる。
【００３０】
なお、本発明においては、作業プログラムは収納カセット１の最下段のラック２に収納された基板３に対する搬出処理が記述されているものとしているが、これを収納カセット１の任意のラック２に収納された基板３に対する搬出処理が記述されているものとすることも、容易に展開可能である。ただし、基板３が液晶やウエハなどの高脆性のものである場合は、ハンド５は基板３を下方から吸着する構造となっているものが多いので、この場合はハンド５が収納カセット１の最下段のラック２から進入するのが最も効率がよい。したがって、この場合は、作業プログラムには収納カセット１の最下段のラック２に収納された基板３に対する搬出処理を記述しておくことが、最も効率がよいことになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】複数枚の薄型の基板３が収納可能にされた収納カセット１の構造を示す説明図である。
【図２】基板３を搬送する搬送用ロボット４およびその制御装置７を含む本発明に係る基板搬送用ロボットシステムを示す構成図である。
【図３】本実施形態に係る基板搬送用ロボットシステムにおいて実行される基板搬出処理の流れについて示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１  収納カセット
２  ラック
３  基板
４  ロボット
５  ハンド
６  センサ
７  制御装置
８  記憶装置
９  演算装置
【図１】
2005066771.tif 000003
【図２】
2005066771.tif 000004
【図３】
2005066771.tif 000005