(57)【要約】【課題】基板保持部に保持された基板が正規の位置からずれている場合でも、基板の搬送を支障なく行えるようにすること。【解決手段】この基板搬送ロボット1は、基板Sを保持する基板保持部7が変位可能に設けられたロボットアーム4と、ロボットアーム4および基板保持部7の各動作を制御するロボット制御手段8と、ロボットアーム4に設けられ、基板保持部7に保持された基板Sの縁部を検出する基板検出手段9と、を備える。基板検出手段9は、基板保持部7がロボットアーム4に対して変位する際に基板Sの縁部の少なくとも２箇所を検出する。ロボット制御手段8は、基板Sの縁部の検出結果に基づいて基板搬送動作を補正する。【選択図】図１
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【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部と、
前記基板保持部が変位可能に設けられたロボットアームと、
前記ロボットアームおよび前記基板保持部の各動作を制御するためのロボット制御手段と、
前記ロボットアームに設けられ、前記基板保持部に保持された前記基板の縁部を検出するための基板検出手段と、を備え、
前記基板検出手段は、前記基板を保持した前記基板保持部が前記ロボットアームに対して変位する際に前記基板の縁部の少なくとも２箇所を検出するように構成されており、
前記ロボット制御手段は、前記基板検出手段による前記基板の縁部の検出結果に基づいて基板搬送動作を補正するように構成されている、基板搬送ロボット。
【請求項２】
前記ロボットアームは、基端に第１回転軸線を有すると共に先端に第２回転軸線を有する第１リンク部材と、基端に前記第２回転軸線を有すると共に先端に第３回転軸線を有する第２リンク部材と、を有し、
前記基板保持部は、前記第３回転軸線周りに回転可能であり、
前記基板検出手段は、前記第１リンク部材および前記第２リンク部材の少なくとも一方に設けられている、請求項１記載の基板搬送ロボット。
【請求項３】
前記基板検出手段は、前記ロボットアームを構成するリンク部材の表面に設けられている、請求項１または２に記載の基板搬送ロボット。
【請求項４】
前記基板検出手段は、複数の基板検出センサを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板搬送ロボット。
【請求項５】
前記基板検出手段は、前記基板の通常の搬送動作中に前記基板の縁部を検出するように構成されている、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】
前記基板検出手段は、反射型の光センサを含む、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】
基板を保持するための基板保持部が変位可能に設けられたロボットアームを有する基板搬送ロボットを用いた基板搬送方法であって、
前記基板保持部によって前記基板を保持する保持工程と、
前記基板保持部に保持された前記基板を目標位置に搬送する搬送工程と、
前記ロボットアームに設けられた基板検出手段を用いて、前記搬送工程中に前記基板の縁部の少なくとも２箇所を検出する検出工程と、
前記検出工程における前記基板の縁部の検出結果に基づいて基板搬送動作を補正する補正工程と、を備えた基板搬送方法。
【請求項８】
前記検出工程においては、前記ロボットアームに対する前記基板保持部の回転動作中に前記基板の縁部を検出する、請求項７記載の基板搬送方法。
【請求項９】
前記検出工程においては、前記ロボットアームを構成するリンク部材の表面に設けられた前記基板検出手段を用いて前記基板の縁部を検出する、請求項７または８に記載の基板搬送方法。
【請求項１０】
前記検出工程においては、前記基板検出手段を構成する反射型の光センサを用いて前記基板の縁部を検出する、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の基板搬送方法。
【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部と、基板保持部が変位可能に設けられたロボットアームとを備えた基板搬送ロボットおよび同ロボットを用いた基板搬送方法に関する。
【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ハンド（基板保持部）とを備えている。
【０００３】
基板搬送ロボットのハンドには、例えば、ハンド上に載置された基板(ウェハ)の縁部をエッジグリップで把持して固定するタイプと、ハンド上に載置された基板の裏面を真空吸着して固定するタイプとがある。エッジグリップタイプのハンドの場合には、エッジグリップでハンドを把持する際に、ハンドに対する基板の位置が自動的に正規の位置に調整される。
【０００４】
一方、吸着固定タイプのハンドの場合には、正規の位置からずれた状態で基板がハンド上に載置されると、基板を吸着固定する際に基板の位置が正規の位置に調整されることはなく、正規の位置からずれた状態のままで基板がハンドに固定されてしまう。
【０００５】
このように正規の位置からずれた状態でロボットアームを駆動して基板を搬送すると、ＦＯＵＰなどの基板収容容器に基板を搬入する際に容器壁に基板が衝突してしまい、或いは、基板処理装置に基板を搬送する際に、目標位置に基板を正確に搬送することができない、という問題が生じる。
【０００６】
そこで、従来は、例えば、ハンドで吸着保持した基板を一旦アライナーに仮置きし、アライナーを利用して基板の位置を検出し、位置補正を行うようにしていた。
【０００７】
また、アライナーを利用する位置補正方法以外では、基板を検出するためのセンサを装置側に設置して、同センサを利用してハンド上の基板のズレを検出して位置補正を行う方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２２３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述のアライナーを利用した位置補正方法においては、位置補正を行うために特別の動作をロボットに行わせる必要があるので、ロボットの動作工程が増えるという問題がある。また、アライナーを備えていない装置の場合には、そもそもこの位置補正方法を行うことができない。また、装置側にセンサを配置して基板を検出する方法では、装置構成の複雑化および製造コストの増大といった問題がある。
【００１０】
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り、基板保持部に保持された基板が正規の位置からずれている場合でも、アライナーや装置側センサを用いることなく、基板の搬送を支障なく行うことができる基板搬送ロボットおよび基板搬送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】
【００１１】
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部と、前記基板保持部が変位可能に設けられたロボットアームと、前記ロボットアームおよび前記基板保持部の各動作を制御するためのロボット制御手段と、前記ロボットアームに設けられ、前記基板保持部に保持された前記基板の縁部を検出するための基板検出手段と、を備え、前記基板検出手段は、前記基板を保持した前記基板保持部が前記ロボットアームに対して変位する際に前記基板の縁部の少なくとも２箇所を検出するように構成されており、前記ロボット制御手段は、前記基板検出手段による前記基板の縁部の検出結果に基づいて基板搬送動作を補正するように構成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ロボットアームは、基端に第１回転軸線を有すると共に先端に第２回転軸線を有する第１リンク部材と、基端に前記第２回転軸線を有すると共に先端に第３回転軸線を有する第２リンク部材と、を有し、前記基板保持部は、前記第３回転軸線周りに回転可能であり、前記基板検出手段は、前記第１リンク部材および前記第２リンク部材の少なくとも一方に設けられている、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記基板検出手段は、前記ロボットアームを構成するリンク部材の表面に設けられている、ことを特徴とする。
【００１４】
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、前記基板検出手段は、複数の基板検出センサを有する、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第５の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様において、前記基板検出手段は、前記基板の通常の搬送動作中に前記基板の縁部を検出するように構成されている、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第６の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様において、前記基板検出手段は、反射型の光センサを含む、ことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の第７の態様は、基板を保持するための基板保持部が変位可能に設けられたロボットアームを有する基板搬送ロボットを用いた基板搬送方法であって、前記基板保持部によって前記基板を保持する保持工程と、前記基板保持部に保持された前記基板を目標位置に搬送する搬送工程と、前記ロボットアームに設けられた基板検出手段を用いて、前記搬送工程中に前記基板の縁部の少なくとも２箇所を検出する検出工程と、前記検出工程における前記基板の縁部の検出結果に基づいて基板搬送動作を補正する補正工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記検出工程においては、前記ロボットアームに対する前記基板保持部の回転動作中に前記基板の縁部を検出する、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第９の態様は、第７または第８の態様において、前記検出工程においては、前記ロボットアームを構成するリンク部材の表面に設けられた前記基板検出手段を用いて前記基板の縁部を検出する、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１０の態様は、第７乃至第９のいずれかの態様において、前記検出工程においては、前記基板検出手段を構成する反射型の光センサを用いて前記基板の縁部を検出する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板保持部に保持された基板が正規の位置からずれている場合でも、アライナーや装置側センサを用いることなく、基板の搬送を支障なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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図。
【図２】図１に示した基板搬送ロボットの基板搬送動作を説明するための模式的な平面図。
【図３】図１に示した基板搬送ロボットの基板搬送動作を説明するための他の模式的な平面図。
【図４】図１に示した基板搬送ロボットにおける基板検出工程を説明するための模式的な平面図。
【図５】図１に示した基板搬送ロボットにおける基板検出工程を説明するための他の模式的な平面図。
【図６】図１に示した基板搬送ロボットにおいて、基板が正規の位置からずれている場合の基板検出工程を説明するための模式的な平面図。
【図７】図１に示した基板搬送ロボットにおいて、基板が正規の位置からずれている場合の基板検出工程を説明するための他の模式的な平面図。
【図８】図１に示した基板搬送ロボットにおいて、基板が正規の位置からずれている場合の基板検出工程を説明するための他の模式的な平面図。
【図９】図１に示した基板搬送ロボットにおいて、基板が正規の位置からずれている場合の基板検出工程を説明するための他の模式的な平面図。
【図１０】図１に示した基板搬送ロボットの一変形例において、基板が正規の位置からずれている場合の基板検出工程を説明するための模式的な平面図。
【図１１】図１に示した基板搬送ロボットの一変形例において、基板が正規の位置からずれている場合の基板検出工程を説明するための他の模式的な平面図。
【図１２】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図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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、半導体製造用のウェハなどの円形基板の搬送に適したものである。
【００２４】
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を有し、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。
【００２５】
旋回主軸３の上端にはロボットアーム４が接続されており、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。
【００２６】
第２リンク部材６の先端には、第３回転軸線Ｌ３周りに回転可能にハンド（基板保持部）７が設けられている。ハンド７は、真空吸着により基板Ｓを保持するように構成されている。
【００２７】
旋回主軸３の昇降動作、ロボットアーム４の各リンク部材の回転動作、およびハンド７の回転動作の制御は、それらの動作のための駆動力を提供する各サーボモータをロボットコントローラ８で制御することで行われる。
【００２８】
そして、本実施形態による基板搬送ロボット１は、ロボットアーム４の第２リンク部材６の上側表面に、基板検出センサ（基板検出手段）９を備えている。基板検出センサ９は、上方に向けて光を発射する反射式の光センサである。
【００２９】
図２および図３は、基板搬送ロボット１による通常の基板搬送動作を示している。ハンド７に保持された基板Ｓは、ロボットアーム４が図２に示した状態から図３に示した状態に変化する際に、ロボットアーム４に設けられた基板検出センサ９の上方を通過する。
【００３０】
そして、図２および図３に示した状態においては、基板検出センサ９の上方に基板Ｓが存在しないので、反射型の光センサである基板検出センサ９の検出信号はオフである。
【００３１】
ところで、図２に示した状態から、第３回転軸線Ｌ３周りに第２リンク部材６に対してハンド７が回転すると、図３に示した状態になる前に、図４に示した状態となる。図４に示した状態においては、基板Ｓの縁部（移動方向の前縁）が、基板検出センサ９の上方をちょうど通過するので、この瞬間に基板検出センサ９の検出信号がオフからオンに変化する。この時点を前縁通過時点と呼び、このときの第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度をαとする。
【００３２】
図４に示した状態から、第３回転軸線Ｌ３周りに第２リンク部材６に対してハンド７がさらに回転すると、図５に示した状態となる。図５に示した状態においては、基板Ｓの縁部（移動方向の後縁）が、基板検出センサ９の上方をちょうど通過するので、この瞬間に基板検出センサ９の検出信号がオンからオフに変化する。この時点を後縁通過時点と呼び、このときの第３回転軸線Ｌ３周りのハンドの回転角度をβとする。
【００３３】
次に、ハンド７上で保持された基板Ｓが、ハンド７上の正規の位置からずれている場合について、図６および図７を参照して説明する。
【００３４】
まず、ロボットコントローラ８によりロボットアーム４およびハンド７を駆動して、ハンド７上に基板Ｓを載せて吸着保持する（保持工程）。このとき、ハンド７上の基板Ｓは正規の位置からずれているものとする。続いて、ロボットコントローラ８は、ロボットアーム４およびハンド７をさらに駆動して、基板Ｓを目標位置に搬送する通常の基板搬送動作を開始する（搬送工程）。
【００３５】
図６は、この搬送工程において、第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度がαの時点、すなわち、ハンド７上で基板Ｓが正規の位置（仮想線で示した基板Ｓの位置）に保持されている場合の前縁通過時点を示している。図６から分かるように、ハンド７上で基板Ｓが正規の位置からずれているので、ハンド７の回転角度がαに達したにもかかわらず、基板Ｓの縁部（移動方向の前縁）が基板検出センサ９の上方に到達していない。
【００３６】
ロボットコントローラ８は、第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度がαに達したにもかかわらず基板検出センサ９がオフからオンに切り替わらないことから、ハンド７上で基板Ｓが正規の位置からずれていると判定する。
【００３７】
図６に示した状態から、第３回転軸線Ｌ３周りにハンド７がさらに回転すると、図７に示したように基板Ｓの縁部（移動方向の前縁）が基板検出センサ９をちょうど通過する状態となり、基板検出センサ９の検出信号がオフからオンに変化する（前縁検出工程）。この時点における第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度をα’とするとα’＞αとなる。
【００３８】
図８は、第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度がβの場合、すなわち、ハンド７上で基板Ｓが正規の位置（仮想線で示した基板Ｓの位置）に保持されている場合の後縁通過時点を示している。図８から分かるように、ハンド７上で基板Ｓが正規の位置からずれているので、ハンド７の回転角度がβに達したにもかかわらず、基板Ｓの縁部（移動方向の後縁）が基板検出センサ９の上方に到達していない。
【００３９】
ロボットコントローラ８は、第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度がβに達したにもかかわらず基板検出センサ９がオンからオフに切り替わらないことから、ハンド７上で基板Ｓが正規の位置からずれていると判定する。
【００４０】
図８に示した状態から、第３回転軸線Ｌ３周りにハンド７がさらに回転すると、図９に示したように基板Ｓの縁部（移動方向の後縁）が基板検出センサ９をちょうど通過する状態となり、基板検出センサ９の検出信号がオンからオフに変化する（後縁検出工程）。この時点における第３回転軸線Ｌ３周りのハンド７の回転角度をβ’とするとβ’＞βとなる。
【００４１】
なお、正規の位置からの基板Ｓのズレ方向やズレ量によっては、上述した前縁検出と後縁検出のいずれか一方が、正常時の回転角度α、βと同じ角度で検出される可能性があるが、前縁検出と後縁検出の両方が、正常時の回転角度α、βで検出されることはない。従って、前縁検出と後縁検出の両方が正常時の回転角度α、βで検出される場合以外は、基板Ｓがハンド７上で正規の位置からずれていると判定される。
【００４２】
ロボットコントローラ８は、図７に示した前縁検出時のハンド回転角度α’および図９に示した後縁検出時のハンド回転角度β’に基づいて、ハンド７上の基板Ｓの縁部の２箇所の位置を特定する。基板Ｓの縁部が円形を成しているので、円周上の２箇所の位置を特定することで、既知である基板直径を用いて、ハンド７上の基板Ｓの位置を特定することができる。
【００４３】
そして、ロボットコントローラ８は、上記の通り特定されたハンド７上の基板Ｓの実際の位置に基づいて、その後の搬送工程におけるロボットアーム４およびハンド７の各動作を補正する（補正工程）。これにより、基板Ｓがハンド７上の正規の位置からずれている場合でも、目標位置に基板Ｓを正確に搬送することができる。
【００４４】
上記実施形態の一変形例としては、図１０および図１１に示したように、ロボットアーム４上に複数（本例では３つ）の基板検出センサ９を設けても良い。この例においては、上述した前縁検出時および後縁検出時のハンド回転角度α’、β’のそれぞれを、基板検出センサ９の設置数分だけ取得することができる。このため、ハンド７上の基板Ｓの位置をより確実且つ正確に特定することができる。
【００４５】
また、複数の検出センサ９を設ける本例においては、基板Ｓの移動方向における前縁または後縁のいずれか一方の縁部のみから、２箇所以上の位置を検出することもできる。例えば、２つの検出センサ９を用いて、基板Ｓの移動方向における前縁または後縁のいずれか一方の縁部の２箇所を検出すれば、ハンド７上の基板Ｓの位置を幾何学的に特定することができる。
【００４６】
なお、図１０および図１１においては、複数の基板検出センサ９を、第２リンク部材６の長手軸線に対して平行に列状に配置しているが、複数の基板検出センサ９の配置はこれに限られるものではない。ハンド７に保持された基板Ｓの縁部がその上方を通過する位置であれば、基板検出センサ９の配置は任意である。
【００４７】
また、上述した実施形態および変形例においては、ロボットアーム４の第２リンク部材６に基板検出センサ９を配置しているが、基板検出センサ９の配置はこれに限られるものではない。
【００４８】
例えば、図１２に示した基板搬送ロボット１０においては、上下方向におけるハンド７の位置が、第１リンク部材５の位置と第２リンク部材６の位置との間にくるようにロボットアーム４が構成されている。この構成においては、ロボットアーム４の通常の基板搬送動作において、ハンド７に保持された基板Ｓが、第１リンク部材５の上方を通過する。
【００４９】
そこで、本例においては、基板検出センサ９を第１リンク部材５の上側表面に設置する。或いは、第２リンク部材６の下側表面に基板検出センサ９を設置することもできる。また、第１リンク部材５の上側表面と第２リンク部材６の下側表面の両方に基板検出センサ９を設置しても良い。
【００５０】
以上述べたように、上記実施形態およびその変形例による基板搬送ロボット１、１０によれば、ロボットアームに設けた基板検出センサ（基板検出手段）を用いてハンド上の基板の位置を特定することができるので、ハンド上の正規の位置から基板がずれている場合でも、目標位置に基板を正確に搬送することができる。
【００５１】
また、上記実施形態およびその変形例による基板搬送ロボット１、１０においては、基板検出センサ９の設置位置がロボット側なので、基板検出のために必要となる機器構成を簡素化することができる。
【００５２】
また、上記実施形態およびその変形例による基板搬送ロボット１、１０においては、通常の基板搬送動作中にハンド７上の基板Ｓの位置を特定することができるので、基板位置を特定するための特別のロボット動作が不要である。このため、基板位置の特定に伴って基板搬送作業の効率が低下することがない。
【００５３】
また、上記実施形態およびその変形例による基板搬送ロボット１、１０においては、基板検出センサ９によって基板Ｓの縁部の異なる２箇所を検出するようにしたので、それぞれの箇所の検出時の回転角度α’、β’に基づいて、幾何学的な計算によってハンド７上の基板Ｓの位置を特定することができる。このため、ロボットコントローラ８は、ハンド７上の基板Ｓの実際の位置に基づいてハンド７の位置を制御することが可能となり、目標位置に基板Ｓを正確に搬送することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１、１０  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  ハンド（基板保持部）
８  ロボットコントローラ（ロボット制御手段）
９  基板検出センサ（基板検出手段）
Ｌ１  第１回転軸線
Ｌ２  第２回転軸線
Ｌ３  第３回転軸線
Ｓ  基板
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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