JP2007266033A - 基板搬送ロボットの基準位置教示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬送ロボットの基準位置の教示作業において、作業者の能力によるバラつきを改善し、作業時間を可及的に減少することができる基板搬送ロボットの基準位置教示方法を提供する。
【解決手段】基板を収納したカセットと基板を処理する基板処理装置との間で所定の場所に基板を搬入出する基板搬送ロボット１であって、前記基板搬送ロボット１に備えた基板を載置するハンド部材１４を駆動させて基板を載置するための教示位置を教示する基板搬送ロボット１の基準位置教示方法において、ハンド部材１４の自重による撓みを防止しながら前記教示作業時に前記カセット及び基板処理装置の内部であって基板載置位置近傍とハンド部材１４とが干渉しないように保持し、ハンド部材１４を予め教示する所定の位置まで支持するハンド部材支持機構５を設けて教示作業を行なう基板搬送ロボットの基準位置教示方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルの製造工程において、液晶基板（以下基板という）を搬送する基板搬送ロボットの基準位置の教示方法に関するものである。

液晶パネルの製造工程には、基板に、薄膜形成処理、洗浄処理、レジスト塗布等の基板処理を行なう工程がある。

図５は、従来の基板処理システムの配置図である。
例えば、基板に基板処理を行なう基板処理装置４と、基板処理装置４に基板を搬入したり基板処理装置４から基板を搬出するための基板搬送ロボット１と、基板搬送ロボット１を設置する収納スペース３と、基板を収納したカセット２とが配置されている。

収納スペース３は、基板処理装置４に隣接した位置に配置されて、基板搬送ロボット１を内部に設置している。
さらに、収納スペース３には、基板搬送ロボット１を、図５のＹ方向に移動させる機構が備えられていて、基板搬送ロボット１を基板の搬送に適した位置（通常、カセット２又は基板処理装置４の基板搬入口又は搬出口の位置）に適宜移動させることができる。また、収納スペース３は、基板搬送ロボット１を図５のＹ方向以外の方向に移動させる機構を備えてもよい。

図６は、基板搬送ロボット１がカセット２から基板２１を搬出するときのカセット２及び基板搬送ロボット１の斜視図である。
基板搬送ロボット１は、例えば、図６に示すように、ベース機構１１と昇降機構１２と１組のアーム機構１３とアーム機構の先端に軸支されたハンド部材１４とを備えている。

ベース機構１１は、内部に複数のモータ（図示略）を備えていて昇降機構１２を昇降させると共に昇降機構１２をＺ軸の軸心周りに回動させることができる。
アーム機構１３は、昇降機構１２に軸支された第１のアーム１３ａと第２のアーム１３ｂとハンド部材１４とが連結されて、そのハンド部材１４を少なくともＸ１又はＸ２方向に移動させる機構である。このアーム機構１３もベース機構１１内に備えられたモータ（図示略）によって駆動される。

また、ハンド部材１４は、真空吸着等の手段（図示略）によってハンド部材１４の上面に基板２１を載せて固定させることができる。

なお、図６では、説明を簡略化するために、カセット２を１つだけ示し、図５に示した収納スペース３に備えられたＹ方向の移動機構等の図示を省略している。

基板搬送ロボットによって基板をカセットから取り出して他のカセット、基板処理装置等に搬送する場合、カセット、基板処理装置等に収納された基板の位置を基板搬送ロボットに正確に教示することが必要である。以下、位置決め作業において、カセットと基板処理装置とのいずれか一方を示す場合、単にカセット等という。通常、基板はそれを収納するカセット等に対してあらかじめ定められた位置に収納されるように収納棚を設けてあり、一旦これらのカセット等と基板搬送ロボットの相互位置を教示すれば、以後は基板を搬入出するに際して毎回教示をしなくてもよいように構成されている。しかし、装置の新設時，改造や定期点検等によって組付状態から外したとき、位置を変更したときには、実働に先立って両者の相互位置を基板搬送ロボットに教示して、正しい位置関係にて搬送を行わせるようにすることが必要となる。特に半導体ウエハや液晶基板のような極く薄い平板状のものであるときには、これらは通常多数が一定の間隔を保つように形成されたカセット等に収納されており、これらのカセット等は収納密度を可能な限り大きくするために極く狭い間隔で基板を収納する構造となっている。このためにこのカセット等の中から一枚ずつ取り出すには、基板搬送ロボットのハンド部材を高精度でカセットに対して位置決め，教示することが要求される。

図６の装置において、基板搬送ロボット１とカセット等のウエハ収納位置との相互関係は装置の調整時に制御装置１５によって基板搬送ロボット１を操作して基板搬送ロボット１を動かして、その結果を目視によって確認し、最適位置になるまでくりかえして基板搬送ロボット１にカセット等の基準位置を教示する方法が行われている。

しかし、上記のような方法による教示作業は極めて難しく、精度をよくするためには長時間を要し、しかも作業者の目視によって確認するものであるために、結果に個人差が生じるばかりでなく、同一人による教示結果にバラツキが生じるものであった。

図７は、図６の装置に用いるカセット等の概略模式図であって、基板収納部の断面拡大図である。同図に示すように基板２１の収納間隙は４．７ｍｍないし６．３ｍｍ程度と狭く、その狭い間隙に基板をすくい上げて取り出す（または搬入する）ための基板搬送ロボット先端に備えたハンド部材１４を挿入し、かつ少し持ち上げた状態で出し入れすることが必要となる。このハンド部材１４は、強度や基板受け面の平坦性を確保するために２〜３ｍｍ程度の厚さが必要であり、また基板の出し入れ時にカセット等と摺れ合わないように基板を０．２ 〜０．５ｍｍ程度カセット等の基板を載置する棚から浮かした状態で出し入れすることが必要となる。さらに液晶用ガラス基板のサイズは１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１８００ｍｍ×２２００ｍｍ等であって非常に大きなものであり、基板搬送ロボットは２〜３ｍｍ程度の極めて狭い間隙余裕の中を２０００ｍｍ程の距離を移動しなければならない。したがって基板搬送ロボットをこのカセット等のウエハ収納位置に位置決めするときの精度は極めて高い精度が要求されることになる。しかも、このような半導体処理設備は、高価なクリーンルーム内に設置されるために装置そのものが非常に狭い空間内に高密度に配置されることが多く、教示，調整作業をさらに困難なものにしている。
特開平１１−１８６３６０号公報

前述した図７に示すようにハンド部材１４によって基板２１を保持するときは、同図に示すように基板２１がその自重によって撓むこととなる。
そのため、従来から基板の大型化に伴い基板の撓みを防止する工夫がハンド部材に施されている。
図８は図７と同様に図６の装置に用いるカセット等の概略模式図であって、基板収納部の断面拡大図である。図９は図８の平面図である。図８及び図９に示すように基板を載置するハンド部材には基板を保持する基板保持部材１４１がカセットの棚２２と干渉しないように等間隔に複数個取付けられている。この基板保持部材１４１によって基板を載置したときの撓みを可及的に防止することができる。したがって、カセットの狭い空間内で基板の搬入出を行なう際に基板とカセットの棚との干渉を可及的に防止することができる。

しかし、前述したような基板搬送ロボットによって基板を所定の位置に搬入出するには、予め教示作業が必要であり、図８及び図９に示す基板保持部材１４１を備えたハンド部材によって基板を載置しながらカセット内の所定の位置までハンド部材を移動させるときの教示作業は極めて困難を要する。すなわち、基板保持部材１４１とカセットの棚２２とが干渉しなしように、教示作業を行なうオペレータはハンド部材を少しずつ動かしながら目視に合わせて教示作業を行なっていた。

図１０は図５及び図６の基板搬送ロボット１の側面図であってアーム機構１３を縮めた状態（同図紙面に向かって左側）から延伸した状態（同図紙面に向かって右側）としたときのハンド部材１４先端の撓み量Ｌを示す図である。
同図に示すように、基板搬送ロボットにおいて、ハンド部材１４を水平方向に延伸する場合、基板搬送ロボット１のアーム機構１３における各々の駆動軸Ｚ、Ｚ１及びＺ２を中心にして第１アーム１３ａ、第２アーム１３ｂ及びハンド部材１４が回動され、その結果ハンド部材１４は同図に示すＸ１方向に延伸するが、このときに各々の駆動軸は機械的にある程度、駆動軸にかかる負担を緩和するように若干の柔軟性を持たせている。この柔軟性を持たせることによって機械的な破損が緩和され、より長時間にわたってアーム機構のメンテナンス周期を保持している。
しかしながら、この柔軟性を持たせることによってハンド部材を延伸させたときには若干、アーム機構１３やハンド部材１４の自重によって撓むこととなる。従来はこの撓みを考慮しながら教示作業を行っていた。

図１１は図１０と同様に図５及び図６の基板搬送ロボット１の側面図であって、アーム機構１３を延伸した状態において撓み量Ｌの状態を示す図である。
前述した図１０に示すように、ハンド部材１４の先端が自重によって撓み量Ｌだけ撓むこととなるが、この撓み量Ｌを補正するために基板搬送ロボットの昇降機構１２を駆動源（図示略）によってＺ軸を中心に垂直方向に上昇させ、ハンド部材１４の先端の位置を上昇させて撓みを補正していた。このようにして通常はハンド部材１４を延伸させながら昇降機構１２を上昇させてカセット等の収納位置にハンド部材１４を延伸させて基板の搬入出を行なっている。

図１２はハンド部材の教示位置を示す図であって、基板搬送ロボットの教示作業においてハンド部材を延伸させるときのハンド部材の位置を示している。
カセット等に基板を搬入出する際、前述したように極く狭い間隔で基板を搬入出する必要がある。このとき、前述したようなハンド部材先端の撓みを考慮しながらハンド部材をカセット等に搬入出することとなる。
図１２において、基板搬送ロボット１のアーム機構１３を縮めたときのハンド部材の位置をＸａとＺａの交点の位置とする。この状態からハンド部材をＸ１１の位置まで延伸させる。このときハンド部材は自重によって若干の撓みを生じるので教示作業においてカセット内の狭い空間に干渉しないように若干Ｚ軸を（例えばＺ１１の位置まで）上昇させる。次に再びハンド部材をＸ１２の位置まで延伸させながら撓み量を考慮してＺ軸方向にハンド部材を（例えばＺｂの位置まで）上昇させる。以上のような操作をオペレータはハンド部材とカセット等の棚とが干渉しないように少しずつハンド部材を延伸させながら目視によって教示作業を行なう。その結果、最終的に目的となる位置（図１２ではＸｂとＺｂの交点）までハンド部材を延伸させる。このときのＺ軸の変化量（ＺａからＺｂまでのＺ軸の移動量）がハンド部材１４先端の撓み量Ｌとなる。このようにして得た位置情報、すなわち、ＸａとＺａの交点とＸｂとＺｂの交点とを結ぶ直線をハンド部材が延伸することでハンド部材とカセット等の棚とが干渉しない状態でハンド部材による基板の搬入出を行うことができる。勿論、ハンド部材に基板を載置した状態でも同様に教示作業を行って位置情報を得ている。

しかし、従来から図８及び図９に示す基板保持部材１４１を備えたハンド部材によって基板を載置しながらカセット内の所定の位置までハンド部材を移動させるときの教示作業は極めて困難を要するものであり、さらにハンド部材の撓みを考慮しながら基板保持部材１４１とカセット等の棚２２とが干渉しなしように教示作業を行なうことは、オペレータの高度の教示技術を要するものであり、長時間を要することにもなる。また、装置の故障時やメンテナンス時で一端装置を停止した後に再度起動させる等、位置情報が変化する場合は再度、前述したような教示作業を繰り返し行なう必要があり、そのたびにオペレータの高度な技術と時間を要することとなる。

本発明は以上のような問題点を改善するべく基板搬送ロボットの基準位置の教示作業において、作業者の能力によるバラつきを改善し、作業時間を可及的に減少することができる基板搬送ロボットの基準位置教示方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１の発明は、
基板を収納したカセットと基板を処理する基板処理装置との間で所定の場所に基板を搬入出する基板搬送ロボットであって、
前記基板搬送ロボットに備えた基板を載置するハンド部材を駆動させて基板を載置するための教示位置を教示する基板搬送ロボットの基準位置教示方法において、
ハンド部材の自重による撓みを防止しながら前記教示作業時に、前記カセット及び基板処理装置の内部であって基板載置位置近傍とハンド部材とが干渉しないように、ハンド部材を保持し予め教示する所定の位置まで支持するハンド部材の支持機構を設けて教示作業を行なう基板搬送ロボットの基準位置教示方法。

上記目的を達成するために、第２の発明は、前記支持機構をガイドレールに沿ってハンド部材と平行に移動させながら教示作業を行なう基板搬送ロボットの基準位置教示方法。

本願発明は、基板を載置する基板搬送ロボットのハンド部材の自重による撓みを防止しながら予め設定する教示位置までハンド部材を支持するハンド部材の支持機構を備えることで、カセット等の内部とハンド部材とが干渉することなく教示位置までハンド部材を容易にガイドすることができる。そのため、作業者の能力によるバラつきを改善し、教示作業における作業時間を可及的に減少することができる。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図１は本発明のハンド部材の支持機構によってハンド部材を支持する状態を示す側面図である。
基板搬送ロボット１は、同図に示すようにベース機構１１と昇降機構１２と１組のアーム機構１３ａ、１３ｂとアーム機構の先端に軸支されたハンド部材１４とを備えている。
ベース機構１１は、内部に図示しない複数のモータを備えていて昇降機構１２を昇降させると共に昇降機構１１をＺ軸の軸心周りに回動させることができる。
アーム機構は、昇降機構に軸支された第１のアーム１３ａと第２のアーム１３ｂとハンド部材１４とが連結されて、そのハンド部材１４を少なくともＸ２からＸ１の方向に移動させる機構である。このアーム機構もベース機構１１内に備えられたモータによって駆動される。また、ハンド部材１４は、図示しない真空吸着等の手段によってハンド部材１４の上面に基板を載せて固定させることができる。
以上のような構成において、基板搬送ロボットのハンド部材１４をＸ２からＸ１の方向に延伸させる。このときハンド部材は自重によって撓むこととなる。そこで図１に示すように、予めハンド部材の撓む前の高さにハンド部材を支持するように支持機構５を設定する。
ここで支持機構５は、ベース機構５１、昇降機構５２及び支持台５３とによって構成されており、ベース機構５１内部に備えたモータによって昇降機構５２を昇降させることができる。また、支持機構５はＸ１及びＸ２方向に自在に移動することができるように例えばガイドレール（図示略）によって直線移動することができる。
すなわち、支持機構５によってハンド部材を支持しながらハンド部材を延伸させるとき、その延伸方向（例えば図１に示すＸ２からＸ１の方向）に支持機構５も同時に移動させることによって、ハンド部材が撓むことなく常に一定の高さとすることができる。
勿論、支持機構５は基板搬送ロボット１を駆動制御する制御装置（図示を省略するが図６と同様の構成である制御装置）によって駆動することができ、基板搬送ロボット１と連動した駆動をさせることができる。

図２は図１と同様にハンド部材支持機構によってハンド部材を支持後の状態を示す側面図であって、アーム機構１３を延伸した状態において撓み量Ｌの状態を示す図である。
同図に示すように、前述した図１の支持機構５によって、ハンド部材を支持した状態から支持機構の支持台５３をベース部材５１に内蔵されたモータによって降下させる。このとき、ハンド部材は前述したように、各々の駆動軸（Ｚ軸、Ｚ１軸、Ｚ２軸）が機械的にある程度、駆動軸にかかる負担を緩和するように若干の柔軟性を持たせてあり、そのため、同図に示すように基板搬送ロボット１のアーム機構１３を縮めた状態（同図紙面に向かって左側）から延伸した状態（同図紙面に向かって右側）とすることによってハンド部材１４先端の撓み量Ｌが発生する。

図３は本発明の教示方法において、カセット等にハンド部材を搬入する時の平面図である。
同図に示すように、（図１ではカセット５、基板保持部材１４１等は省略しているが図１と同様に）ハンド部材１４は支持機構５によって支持された状態となっている。この状態でカセット２内にハンド部材１４が搬入される。このとき支持機構５はカセット内に備えたガイドレールＧＬに沿ってＸ２からＸ１に自在に駆動できる機構となっている。このようにしてハンド部材１４がカセット内に搬入されるときにハンド部材の高さ方向を常に一定の高さとすることができる。

以上のような方法によって、ハンド部材を延伸させるときに高さ方向を常に一定の状態に保つことができると共に、予め教示する教示位置まで延伸したときの教示位置における撓み量Ｌを知ることができる。

図４はハンド部材の延伸方向の位置と撓み量を示す図であって、延伸方向をＸ軸方向とし撓み量を縦軸に表した図である。
同図において、図３に示す基板搬送ロボット１のアーム機構１３を縮めた状態（同図紙面に向かって左側）のときのハンド部材の位置をＸａとし撓み量をＬ２とする。この状態から図１に示すようにハンド部材１４を支持機構５によって支持しながらＸ１方向に延伸させる。このときハンド部材１４は常に水平な状態を維持しながら、カセット内の棚等にハンド部材１４が干渉することなく、カセット内の所定の位置まで延伸させることができる。この所定の位置（図４に示すＸｂとＬ１との交点）まで延伸させると支持機構５の支持台５３を（図２に示すように）ハンド部材１４から降下させる。その結果ハンド部材は撓み量Ｌのところまで撓むこととなる。すなわち図５に示すＬ１からＬ２までの撓み量がＬとなる。
このようにして得たハンド部材１４を延伸したときの撓み量Ｌによって教示位置を知ることができ、例えば図４に示すＸａとＬ２の交点とＸｂとＬ１の交点とを結ぶ直線をハンド部材が延伸することでハンド部材とカセット内の棚等とが干渉することがなくスムーズに基板の搬入出作業を行なうことができる。
そのため、作業者の能力によるバラつきを改善し、教示作業における作業時間を可及的に減少することができる。
勿論、ハンド部材に基板を載置した状態でも同様に教示作業を行って位置情報を得ることができる。

本発明の実施例では支持機構５をガイドレールにて駆動させる機構である。ハンド部材を支持しながら直線移動できる機構であれば他の方法であって、例えばタイミングベルトを用いる方法、タイヤ等の回転機構等を用いる方法等によって移動させる機構を採用しても同様の効果を得ることができる。

本発明のハンド部材を支持する状態を示す側面図である。 本発明のハンド部材を支持後の状態を示す側面図である。 本発明の教示方法において、カセット等にハンド部材を搬入する時の平面図であ ハンド部材の延伸方向の位置と撓み量を示す図である。 従来の基板処理システムの配置図である。 カセットと基板搬送ロボットの斜視図である。 カセット等の概略模式図である。 カセット等の概略模式図である。 図８の平面図である。 基板搬送ロボットの側面図である。 アーム機構を延伸した状態における撓み量の状態を示す図である。 ハンド部材の教示位置を示す図である。

符号の説明

１ 基板搬送ロボット
１１ ベース機構
１２ 昇降機構
１３ アーム機構
１３ａ 第１アーム
１３ｂ 第２アーム
１４ ハンド部材
１４１ 基板保持部材
１５ 制御装置
２ カセット
２１ 基板
２２ 棚
３ 収納スペース
４ 基板処理装置
５ 支持機構
５１ ベース機構
５２ 昇降機構
５３ 支持台

Claims (2)

1. 基板を収納したカセットと基板を処理する基板処理装置との間で所定の場所に基板を搬入出する基板搬送ロボットであって、
   前記基板搬送ロボットに備えた基板を載置するハンド部材を駆動させて基板を載置するための教示位置を教示する基板搬送ロボットの基準位置教示方法において、
   ハンド部材の自重による撓みを防止しながら前記教示作業時に、前記カセット及び基板処理装置の内部であって基板載置位置近傍とハンド部材とが干渉しないように、ハンド部材を保持し予め教示する所定の位置まで支持するハンド部材の支持機構を設けて教示作業を行なう基板搬送ロボットの基準位置教示方法。
2. 前記支持機構をガイドレールに沿って前記ハンド部材と平行に移動させながら教示作業を行なう請求項１に記載の基板搬送ロボットの基準位置教示方法
   

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