JP2007150063A - 搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】マッピング装置を備えて小型で低コストの搬送システムを提供すること。
【解決手段】マッピングセンサ４をウエハ７の積載方向に移動させるマッピング装置５を備え、搬送ロボットによるウエハ７の搬出と搬入に対するティーチングデータの補正が与えられるようにした搬送システムにおいて、マッピング装置５の制御系をマッピング制御部１００に纏めたもの、
【選択図】図１

Description

この発明は、薄板状部材の搬送システムに関するものである。

例えば半導体ウェハや液晶基板などの薄板状部材を対象とした製造ラインでは、半導体ウェハや液晶基板などの加工対象物を搬送台車のラックに搭載し、製造ライン内にある各加工部に移送し、加工後に当該加工部から後の工程に移送するという搬送システムが採用される場合がある。

このような搬送システムの場合、搬送台車は各加工部の近傍に順次移動して加工対象物の加工が終わるのを待ち、次の加工部の近傍に移動してゆくようになっている。

そこで、各加工部に加工対象物移送用の搬送ロボットを設け、搬送台車が停止されたら、そのラックのスロットに収容されている加工対象物を、搬送ロボットが１単位づつスロットから取り出して加工位置に移し、加工後、ラックに戻すようにしている。

ところで、このときの搬送ロボットには、いわゆるティーチングプレイバック方式のロボットを使用するのが一般的であり(例えば、特許文献１参照。)、この場合、搬送台車のラックに搭載されている加工対象物の位置が問題になり、予め定められている許容範囲内に加工対象物が位置してないと、ロボットのハンドによる把持動作に支障が生じてしまう。

そこで、このような搬送システムの従来技術の一例について説明すると、この例では、まず、図３に示す床面１の上に、図示してないが、製造ラインの中で各製造工程を受け持っている加工部がそれぞれ配置され、それら各々の加工部に隣接して搬送ロボット１０がそれぞれ設置してある。

このとき、加工対象物であるウエハ７は、図示のように、ラック８の中に収容されている。このとき複数枚のウェハ７は、１枚ずつラック８のスロットに収容されている。そして、このラック８は搬送台車９に載置され、これにより床面１の上を任意に移動し、各加工部の間を搬送される。

そこで、各製造工程による加工に際しては、搬送台車９が各々の搬送ロボット１０の近傍に移動してきて、ウエハ７が搬送ロボット１０のハンド１２により適切な取り扱いを得るのに必要な所定の位置に停止し、ここで搬送ロボット１０による操作の対象になるようにしてある。

そして、各製造工程では、搬送ロボット１０を動作させ、アーム１１を前後方向(Ｘ軸とＹ軸)と上下方向(Ｚ軸)に動かし、ハンド１２により搬出作業と搬入作業を行ない、ラック８に収容されているウェハ７を加工部に移し、加工を終わったら加工部からラック８に戻し、次の作業工程に搬送される。

このため、搬送ロボット１０には、図示してないが、Ｘ軸とＹ軸の駆動機構及びＺ軸駆動用ボールねじ１３とＺ軸駆動用の電動機１４を備えている。そして、各加工部の近傍には、更にマッピング装置５が床面１に設けられていて、このマッピング装置５は、搬送台車９に備えられているラック８に搭載されているウエハ７の状態を検出する働きをするもので、搬送台車９は、このマッピング装置５の近傍に停止されるようになっている。

このため、マッピング装置５には、電動機２と、この電動機２により回転駆動されるボールねじ３と、このボールねじ３により上下に直線移動されるマッピングセンサ４が備えられている。ここで、これらボールねじ３と電動機２に代えてリニアモータが用いられる場合があり、このときはリニアセンサも必要になる。

そして、このマッピング装置５は、ボールねじ３により、マッピングセンサ４をウェハ７の積み厚方向に直線移動させ、これによりラック８の中にあるウェハ７をマッピングセンサ４で検出し、これによりラック８の中にあるウェハ７の存在状態と厚さを知ることができる。

このため、マッピングセンサ４には、例えば発光部と受光部を向い合せに所定の距離離して配置した光透過形の物体検出器が用いられ、間にウエハ７が入ったら、このときの位置にウエハ７が存在していることが検出でき、このときウエハ７の厚さも検出するようになっている。なお、反射光検出形の物体検出器を用いる場合もある。

次に、図２は、図３のマッピング装置５の制御系を示したもので、この例では、制御系は電動機駆動部１５と制御演算部１９に大別されている。そこで、まず、電動機駆動部１５について説明すると、これはマッピング装置５の電動機２を制御するもので、このため、図示のように、位置制御演算装置１６と電力変換装置１７を備えている。

そして、位置制御演算装置１６は、位置指令、運転・停止指令発生装置６から入力された位置指令と運転停止指令に応じてマッピングセンサ４の移動量と移動速度を演算し、電力変換装置１７は、入力されたマッピングセンサ４の移動量と移動速度に応じて電動機２を駆動するのに必要な電力を発生する。

このとき、マッピング装置５の電動機２は、図示していない動力伝達機構を介してボールねじ３を駆動するようになっている。そこで、この電動機２の回転軸にエンコーダ１８を設けることによりボールねじ３の回転角度が検出できるようにし、これによりマッピングセンサ４の位置(上下方向の位置)が検出できるようにしてある。

従って、このマッピング装置５は、搬送台車９が搬送ロボット１０の近傍に停止したとき、加工対象物であるウエハ７の位置を、当該加工対象物がラック８に搭載されたままの状態で検出する働きをすることになる。

そこで、この搬送システムでは、搬送台車９がマッピング装置５の近傍に移動してきて停止したとき、このことを図示してない検知手段によって検出し、指令発生装置６から電動機駆動部１５に位置指令が入力され、電動機２によりマッピングセンサ４を移動させ、各スロット毎のウエハ７の検出が開始されるようになっている。

より具体的に説明すると、マッピング装置５では、マッピングセンサ４の初期位置として、ボールねじ３によるマッピングセンサ４の移動範囲(ストローク)の一方の位置、例えば上端(下端でも良い)に設定しておき、この初期位置からマッピングセンサ４を移動させてゆき、次々とウエハ７が検出されるようにするのである。

このときマッピングセンサ４の位置は、エンコーダ１８により常時検出されている。そこで、このときのマッピングセンサ４の位置がエンコーダ１８から現在位置として取り出され、位置制御演算装置１６の位置指令にフィードバックされ、電動機２による位置制御が正しく行えるようにすると共に、現在位置出力インターフェース１９を介して出力され、制御演算部２０に供給されることになる。

このため制御演算部２０には現在位置取込インターフェース２１が備えられていて、上記したように電動機駆動部１５から供給された現在位置を取込み、現在位置記憶メモリ２２に格納する。このとき、この制御演算部２０には、現在位置記憶メモリ２２の外にも、更に演算処理部(ＣＰＵ)を備えている演算プログラム格納メモリ２３とユーザ設定位置記憶メモリ２４、演算結果出力インターフェース２５、プログラム入力インターフェース２６、それにユーザ設定位置入力インターフェース２７を備えている。

そして、まず、ユーザ設定位置記憶メモリ２４は、ユーザ設定位置入力インターフェイス２７を介してユーザから設定されたデータを格納する働きをし、格納されたデータは演算プログラム格納メモリ２３に供給される。

このとき演算プログラム格納メモリ２３は、プログラム入力インターフェース２６を介して外部から演算プログラムを取り込み、現在位置記憶メモリ２２から入力した現在位置データと比較し、演算結果を、演算結果出力インターフェース２５を介して出力し、搬送ロボット１０を制御しているロボット制御部に供給する。

そこで、ロボット制御部は、この演算プログラム格納メモリ２３から供給された演算結果に応じて、予めティーチングされている搬送ロボット１０の移動目標位置を補正する。

これにより、搬送ロボット１０は、搬送台車９のラック８に収容されているウエハ７の実際の位置に応じてハンド１１を高精度に制御することができ、目標とするウェハ３の搬出と搬入が支障無く行えることになる。
特開２０００−１２７０６９号公報

従来技術は、マッピング装置に対する指令位置と当該マッピング装置から出力される現在位置の間に存在する遅れについて配慮がされておらず、高度な位置制御にはエンコーダの現在位置出力を直接取り込んだり、電動機の制御系とは別の装置を用いて補正計算等を行う必要がある。

図２の例では、電動機２がある位置に到達したら、その位置を検出し、予めユーザが設定した位置と比較して、お互いの位置のマッチとアンマッチを検出するようになっているが、この方法では、１台の電動機に対してエンコーダの現在位置出力を直接取り込む装置とユーザ設定の位置とを比較演算する装置をそれぞれ１台づつ必要とし、システムが高価になるなどの問題がある。

換言すれば、図２に示した従来技術では、システムの大規模化とシステム構築の複雑さ、それにシステムの高価格化などに問題がある。

本発明の目的は、マッピング装置を備えて小型で低コストの搬送システムを提供することにある。

上記目的は、薄板状の加工対象物を搬送台車のラックに搭載し、製造ライン内にある各加工部に移送して搬送ロボットにより搬出と搬入を行い、加工後に当該加工部から後の工程に移送する方式の搬送システムであって、前記搬送台車が前記各加工部の搬送ロボットの近傍に停止したとき、前記加工対象物の位置を、当該加工対象物が前記ラックに搭載されたままの状態で検出するマッピング手段を備え、前記搬送ロボットによる搬出動作と搬入動作のための当該搬送ロボットの制御データが、前記マッピング手段の検出結果に基づいて補正されるようにした搬送システムにおいて、前記マッピング手段がマッピング制御手段を備え、前記マッピング手段の電動機の駆動部と、この電動機の駆動部を制御する演算制御部が、前記マッピング制御手段に一体に構成されているようにして達成される。

このとき、前記マッピング制御手段が、演算プログラム格納メモリ部と、この演算プログラム格納メモリ部にプログラムを格納するためのプログラム入力インターフェース部とを備えていることによっても上記目的が達成でき、前記マッピング制御手段が、演算プログラム格納メモリ部と、この演算プログラム格納メモリ部にユーザ設定位置を格納するためのユーザ設定位置入力インターフェース部とを備えていることによっても上記目的が達成できる。

本発明によれば、従来技術では電動機駆動部とは別装置であった演算部が電動機駆動部として１つの装置になるので、システムの低価格と小型化、それにシステム構成の簡易化が得られることになる。

また、電動機駆動部への位置指令・運転・停止指令を内部のプログラムに持たせたことにより、それらを発生させる上位装置も不要になり、更に低価格化を得ることができる。

以下、本発明に係る搬送システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明すると、ここで、図１が本発明の一実施の形態で、これも、図３に示すように、搬送台車９に搭載したラック８の中に格納されているウエハ７を加工対象物とし、これに電動機２と、この電動機２により回転駆動されるボールねじ３と、このボールねじ３により上下に直線移動されるマッピングセンサ４が備えられているマッピング装置５を適用したものである。

このとき、図１の符号１００はマッピング制御部で、このマッピング制御部１００によりマッピング装置５を制御し、これによりラック８の中にあるウエハ７について、“ウエハ有り”と“ウエハ無し”、“ウエハ斜め”、“ウエハ重なり”を判定し、その結果を搬送ロボット１０の制御に反映させ、目標とするウェハ３の搬出と搬入が支障無く行えるようになっている。

なお、このときも、マッピング装置５のボールねじ３と電動機２に代えてリニアモータが用いられる場合があり、このときはリニアセンサも必要になるのは図２で説明した従来技術の場合と同じである。

そして、このマッピング制御部１００にも、図２で説明した従来技術の場合と同じく、まず、位置制御演算装置１６と電力変換装置１７を備えていて、これによりマッピング装置５の電動機２を制御するようになっている。

次に、このマッピング制御部１００には、現在位置記憶メモリ２２と演算処理部(ＣＰＵ)を含む演算プログラム格納メモリ２３、ユーザ設定位置記憶メモリ２４、演算結果出力インターフェース２５、プログラム入力インターフェース２６、それにユーザ設定位置入力インターフェース２７を備えているが、これも図２の従来技術の場合と同じである。

このとき、この図１の実施形態では、従来技術における現在位置出力インターフェース１９と現在位置取込インターフェース２１が除かれ、これらに代えてスイッチ２８が設けられている。そして、このスイッチ２８は、マッピングセンサ４によりラック８の各スロット毎のウエハ７が検出されたタイミングで閉じられ、エンコーダ１８から、この時点でのマッピングセンサ４の位置が現在位置記憶メモリ２２に取り込まれ、ウエハ７の搭載状態を表わすデータとして記憶されるようにする。

より具体的に説明すると、マッピング装置５では、マッピングセンサ４の初期位置として、ボールねじ３によるマッピングセンサ４の移動範囲(ストローク)の一方の位置、例えば上端(下端でも良い)に設定しておき、この初期位置からマッピングセンサ４を移動させてゆき、各スロット毎のウエハ７が検出されるようにするのである。

ここで、この実施形態に係るマッピング制御部１００においても、それに備えられている現在位置記憶メモリ２２と演算プログラム格納メモリ２３、ユーザ設定位置記憶メモリ２４、演算結果出力インターフェース２５、プログラム入力インターフェース２６、それにユーザ設定位置入力インターフェース２７による動作は、図２の従来技術の場合と同じであるが、念のため以下に説明する。

まず、ユーザ設定位置記憶メモリ２４は、ユーザ設定位置入力インターフェイス２７を介してユーザから設定されたデータを格納する働きをし、格納されたデータは演算プログラム格納メモリ２３に供給される。このとき演算プログラム格納メモリ２３は、プログラム入力インターフェース２６を介して外部から演算プログラムを取り込み、現在位置記憶メモリ２２から取り出した現在位置データと比較演算する。

そして、この演算結果を、演算結果出力インターフェース２５を介してロボット制御部(図示してない)に供給し、予め搬送ロボット１０にティーチングされている移動目標位置が、演算結果に応じて補正されるようにする。この結果、搬送ロボット１０は、搬送台車９のラック８に収容されているウエハ７の実際の位置に応じてハンド１１を高精度に制御することができ、目標とするウェハ３の搬出と搬入が支障無く行えることになる。

次に、この図１の実施形態において、マッピングセンサ４によるウエハ７の検出動作について説明すると、この場合、まずマッピングセンサ４をラック８の上から下、又は下から上に移動させる。そうすると、マッピングセンサ４とウエハ７が同じ高さにあるときにはマッピングセンサ４の信号はオン(ＯＮ)になり、ウエハ７が無いときにはオフ(ＯＦＦ)になる。

このときウエハ７にはある程度の厚みがあるので、マッピングセンサ４がウエハ７の位置を通過するとき、ウエハ７があれば、マッピングセンサ４から出力される信号はオフ→オン→オフと変化し、このときスイッチ２８は、センサ信号がオンからオフに変化する時点と、オフからオンに変化する時点でエンコーダ１８から現在位置を現在位置記憶メモリ２２に転送する。

ここで、ユーザは、ユーザ設定位置入力インターフェース１７を介して、ラック８上のウエハ７が正常に収容されている状態のときの位置情報を予めユーザ設定位置記憶メモリ２４に入力しておき、演算プログラム格納メモリ２３にはプログラム入力インターフェース２６を介して、予め所定のプログラムを格納しておく。

そこで、演算プログラム格納メモリ２３は、上記した所定のプログラムを実行し、マッピングセンサ４がラック８のウエハ７のセンシングを終了した時点で、ユーザ設定位置記憶メモリ２４の位置情報と現在位置記憶メモリ２２の位置情報を比較してやれば、ウエハ７について“ウエハ有り”と“ウエハ無し”が判定できる。

例えば、いま、ウエハ７の厚さが１ｍｍのとき、ウエハ７の高さ方向の位置情報として、上面では１０１、下面では１００であるとユーザが設定したとすると、この場合、マッピングセンサ４で検出した位置情報が１０１、１００になったら“ウエハ有り”となり、当該ウエハ７がラック８の該当するスロットに正しく収容されていることが確認される。

更にセンサで検出した位置情報が０、０になったら“ウエハ無し”で、センサで検出した位置情報が１０２、１００のときは“ウエハ２枚重なり”などの判定結果を得ることができる。

また、演算プログラム格納メモリ２３に格納されるプログラムに、マッピングセンサ４(ボールネジ３)を駆動させるための位置指令を発生させるプログラムと、運転開始と運転停止指令及びセンサ移動速度指令と、それらの指令入力先を切り替えるプログラムとを組み込み、それらの指令が位置制御演算装置１６に入力されるようにすることで、上位位置指令生成装置がなくても、自立的に動作するマッピング装置とすることが可能である。

ここで、本発明の実施形態である図１と、従来技術である図２を比較してみると、図１の実施形態の場合、全体がマッピング装置１００としてまとめられているので、このマッピング装置１００で本来使用するメモリの１部を使用することにより、各部で必要とするメモリを共有化することができる。

また、この図１の実施形態の場合は、図２の従来技術で必要としていた現在位置出力インターフェイス１９と、現在位置取込インターフェイス２１が不要である。更に図２の従来技術における制御演算部２０が電動機駆動部１５に取り込まれることで、システム全体がシンプルにでき、小型化が可能になる。しかも、制御演算部２０自体の配線も必要なくなる。

従って、この実施形態によれば、本発明の課題であるシステムの小型化、システムの簡易化、システムの低コスト化などが達成され、小型でローコストの搬送システムを得ることができる。

本発明による搬送システムの一実施形態をブロックで示した構成図である。 従来技術による搬送システムの一例をブロックで示した構成図である。 マッピング装置を備えた搬送システムの一例を模式的に示した構成図である。

符号の説明

１：床面(移動しない平面)
２：電動機(マッピング装置の電動機)
３：ボールねじ(回転−直線変換機構)
４：マッピングセンサ
５：マッピング装置
６：位置指令・運転・停止指令発生装置
７：ウェハ(加工対象物)
８：ラック
９：搬送台車
１０：搬送ロボット
１１：アーム
１２：ハンド
１３：ボールねじ(搬送ロボットのＺ軸駆動用のボールねじ)
１４：電動機(搬送ロボットのＺ軸駆動用の電動機)
１５：電動機駆動部
１６：位置制御演算装置
１７：電力変換装置
１８：エンコーダ
１９：現在位置出力インターフェース
２０：制御演算部
２１：現在位置取込インターフェース
２２：現在位置記憶メモリ
２３：演算プログラム格納メモリ(ＣＰＵを含む)
２４：ユーザ設定位置記憶メモリ
２５：演算結果出力インターフェイス
２６：プログラム入力インターフェイス
２７：ユーザ設定位置入力インターフェイス
２６：システム状態入力インターフェイス
２７：演算プログラム格納メモリ
２８：スイッチ

Claims (4)

1. 薄板状の加工対象物を搬送台車のラックに搭載し、製造ライン内にある各加工部に移送して搬送ロボットにより搬出と搬入を行い、加工後に当該加工部から後の工程に移送する方式の搬送システムであって、
   前記搬送台車が前記各加工部の搬送ロボットの近傍に停止したとき、前記加工対象物の位置を、当該加工対象物が前記ラックに搭載されたままの状態で検出するマッピング手段を備え、前記搬送ロボットによる搬出動作と搬入動作のための当該搬送ロボットの制御データが、前記マッピング手段の検出結果に基づいて補正されるようにした搬送システムにおいて、
   前記マッピング手段がマッピング制御手段を備え、前記マッピング手段の電動機の駆動部と、この電動機の駆動部を制御する演算制御部が、前記マッピング制御手段に一体に構成されていることを特徴とする搬送システム。
2. 請求項１に記載の搬送システムにおいて、
   前記マッピング制御手段が、演算プログラム格納メモリ部と、この演算プログラム格納メモリ部にプログラムを格納するためのプログラム入力インターフェース部とを備えていることを特徴とする搬送システム。
3. 請求項１に記載の搬送システムにおいて、
   前記マッピング制御手段が、演算プログラム格納メモリ部と、この演算プログラム格納メモリ部にユーザ設定位置を格納するためのユーザ設定位置入力インターフェース部とを備えていることを特徴とする搬送システム。
4. 請求項１に記載の搬送システムにおいて、
   前記加工対象物が半導体ウエハであることを特徴とする搬送システム。

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