JP2007281249A - 搬送用ロボットおよび搬送用ロボットの位置補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークがなくても搬送用ロボットの搬送位置を補正を行い、半導体制御装置の稼働率を上げることができる搬送用ロボットおよびその位置補正方法を提供する。
【解決手段】先端部にワーク３を載置するエンドエフェクタ２を備え、ワーク３を処理するプロセス装置５と、プロセス装置５における処理に先立ちセンサ８によってワーク３の所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナ６との間でワーク３を搬送する搬送用ロボット１において、プリアライナ６のセンサ８によってエンドエフェクタ２の所定の部位または所定の特徴部を検知して搬送用ロボット１の位置ずれ量を求め、搬送用ロボット１の誤差を補正することを特徴とする。
【選択図】図５
【解決手段】先端部にワーク３を載置するエンドエフェクタ２を備え、ワーク３を処理するプロセス装置５と、プロセス装置５における処理に先立ちセンサ８によってワーク３の所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナ６との間でワーク３を搬送する搬送用ロボット１において、プリアライナ６のセンサ８によってエンドエフェクタ２の所定の部位または所定の特徴部を検知して搬送用ロボット１の位置ずれ量を求め、搬送用ロボット１の誤差を補正することを特徴とする。
【選択図】図５
Description
本発明は、半導体ウェハなどを搬送するロボットに関する。
従来の搬送用ロボットの位置補正方法においては、基準となるワークを固定台に載せ、その付近までハンドを移動させて、ハンドに設けたセンサによりワークの位置を検出し、その結果からロボット位置の補正値を算出していた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、特許文献２のように、ワークは実物ではなく擬似的なものを使用してもよい。
また、特許文献２のように、ワークは実物ではなく擬似的なものを使用してもよい。
従来の搬送用ロボットの位置補正方法では、ワークを固定台や移載装置などまで搬送したり、固定台や移載装置などに載せられたワークをハンドに設けたセンサにより検出したりしていたので、ワークもしくは擬似ワークを使用して搬送用ロボットに実際の搬送と同様の動作をさせないと補正値を算出できない。すなわち補正動作を行っている間は本来の搬送作業を行うことができず、半導体製造装置全体の稼働率が低下するという問題があった。
また、上記のように、通常の稼動時には補正動作を行えないため、補正値のデータを短い周期で定期的に収集・蓄積することができず、搬送用ロボットの経年変化による故障や寿命の予測を行いづらいという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ワークがなくても搬送用ロボットの搬送位置を補正を行い、半導体制御装置の稼働率を上げることができる搬送用ロボットおよびその位置補正方法を提供することを目的とする。
また、上記のように、通常の稼動時には補正動作を行えないため、補正値のデータを短い周期で定期的に収集・蓄積することができず、搬送用ロボットの経年変化による故障や寿命の予測を行いづらいという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ワークがなくても搬送用ロボットの搬送位置を補正を行い、半導体制御装置の稼働率を上げることができる搬送用ロボットおよびその位置補正方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、先端部にワークを載置するエンドエフェクタを備え、前記ワークを処理するプロセス装置と、前記プロセス装置における処理に先立ちセンサによって前記ワークの所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナとの間で前記ワークを搬送する搬送用ロボットにおいて、前記プリアライナのセンサによって前記エンドエフェクタの所定の部位または所定の特徴部を検知して前記搬送用ロボットの位置ずれ量を求め、前記搬送用ロボットの誤差を補正する手段を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、先端部にワークを載置するエンドエフェクタを備え、前記ワークを処理するプロセス装置と、前記プロセス装置における処理に先立ちセンサによって前記ワークの所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナとの間で前記ワークを搬送する搬送用ロボットの位置補正方法において、前記プリアライナのセンサによって前記エンドエフェクタの所定の部位または所定の特徴部を検知して前記搬送用ロボットの位置ずれ量を求め、前記搬送用ロボットの誤差を補正することを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、先端部にワークを載置するエンドエフェクタを備え、前記ワークを処理するプロセス装置と、前記プロセス装置における処理に先立ちセンサによって前記ワークの所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナとの間で前記ワークを搬送する搬送用ロボットにおいて、前記プリアライナのセンサによって前記エンドエフェクタの所定の部位または所定の特徴部を検知して前記搬送用ロボットの位置ずれ量を求め、前記搬送用ロボットの誤差を補正する手段を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、先端部にワークを載置するエンドエフェクタを備え、前記ワークを処理するプロセス装置と、前記プロセス装置における処理に先立ちセンサによって前記ワークの所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナとの間で前記ワークを搬送する搬送用ロボットの位置補正方法において、前記プリアライナのセンサによって前記エンドエフェクタの所定の部位または所定の特徴部を検知して前記搬送用ロボットの位置ずれ量を求め、前記搬送用ロボットの誤差を補正することを特徴とする。
本発明によると、ワークが無い状態で補正値を算出することができるので、搬送用ロボットがワークを載置していない合間に補正を行うことができ、半導体製造装置の稼働率を下げることなく搬送用ロボットを常に補正された状態に保つことができる。
また、搬送用ロボットを常に補正された状態に保つことは、半導体製造装置の歩留まりを向上させることにも繋がる。
さらに、短周期で搬送用ロボットの補正値のデータを収集・蓄積できる。よって、補正値のデータを分析することで搬送用ロボットの故障や寿命を予測することができ、結果半導体製造装置の稼働率を上げることができる。
また、搬送用ロボットを常に補正された状態に保つことは、半導体製造装置の歩留まりを向上させることにも繋がる。
さらに、短周期で搬送用ロボットの補正値のデータを収集・蓄積できる。よって、補正値のデータを分析することで搬送用ロボットの故障や寿命を予測することができ、結果半導体製造装置の稼働率を上げることができる。
以下、本発明の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用する搬送用ロボットを用いた装置の構成を示す上面図である。図において１は搬送用ロボットであり、本実施例では３リンクタイプの水平多関節ロボットとなっている。ロボット先端にはエンドエフェクタ２が取り付けられており、上面にワーク３を載置して搬送できるようになっている。ワーク３は半導体ウェハであり、プロセス処理５は、ワーク３に対して熱処理や膜付け処理などを施す。
搬送用ロボット１は、図中の矢印で表されるように旋回および伸縮動作を行ってウェハカセット４に収納されたワーク３を取り出してプロセス装置５へと搬送したり、処理の終わったワーク３をプロセス装置５から取り出してウェハカセット４へと搬送したりする。図１は、搬送用ロボット１がカセット４から取り出したワーク３をプロセス装置５へと搬送する様子を示している。
搬送用ロボット１は、図中の矢印で表されるように旋回および伸縮動作を行ってウェハカセット４に収納されたワーク３を取り出してプロセス装置５へと搬送したり、処理の終わったワーク３をプロセス装置５から取り出してウェハカセット４へと搬送したりする。図１は、搬送用ロボット１がカセット４から取り出したワーク３をプロセス装置５へと搬送する様子を示している。
ところで、ワーク３をプロセス装置５へ搬送する場合は、半導体ウェハの結晶に方向性があるなどの理由により、エンドエフェクタ２上のワーク３の位置と向きを一定とする必要がある。
このため、ワーク３の縁部の所定位置にノッチなどの目印（図示せず）が設けられており、半導体製造装置内のプリアライナと呼ばれる装置によってこの目印を検出するようになっている。図における６がプリアライナを示す。カセット４から取り出されたワーク３は、図２に示すように搬送用ロボット１によって一旦プリアライナ６に載置される。
なお、図２ではエンドエフェクタ２とプリアライナ６の位置関係が分かりやすいようにエンドエフェクタ２を透過して描いている。これは後述する図４でも同様である。
このため、ワーク３の縁部の所定位置にノッチなどの目印（図示せず）が設けられており、半導体製造装置内のプリアライナと呼ばれる装置によってこの目印を検出するようになっている。図における６がプリアライナを示す。カセット４から取り出されたワーク３は、図２に示すように搬送用ロボット１によって一旦プリアライナ６に載置される。
なお、図２ではエンドエフェクタ２とプリアライナ６の位置関係が分かりやすいようにエンドエフェクタ２を透過して描いている。これは後述する図４でも同様である。
ここで、プリアライナの動作について図３を用いて説明する。前述のように、プリアライナとはワークの位置決めやセンタリングを行うための装置である。プロセス装置５内での処理においては、すべてのワークが同じ方向で位置決めされる必要があるため、プロセス装置５へと搬送される前に予めプリアライナ６によってワーク３の向きや位置についてずれ量を検出する。図３はプリアライナ６の側面図である。
本実施例のようにワーク３が円板状の場合、まず搬送用ロボット１によってワーク３がプリアライナ６のチャック７上に移載される。チャック７はワーク３を回転させる機構を有しており、移載されたワーク３を回転させながら、光センサ８にてワーク３の縁部に設けられたノッチなどの目印を検出する。また、光センサ８による検出が行いやすいよう、ワーク３を挟んで光センサ８に対向する位置に適宜光源を設けてもよい。
ノッチ検出時の光センサ８の検出位置と、チャック７の回転角度とからチャック７上のワーク３の位置と向きのずれを求め、位置のずれに関してはチャック７からワーク３を取り出すときのエンドエフェクタ２の位置を調整し、向きのずれに関してはチャック７の回転によって補正する。
本実施例のようにワーク３が円板状の場合、まず搬送用ロボット１によってワーク３がプリアライナ６のチャック７上に移載される。チャック７はワーク３を回転させる機構を有しており、移載されたワーク３を回転させながら、光センサ８にてワーク３の縁部に設けられたノッチなどの目印を検出する。また、光センサ８による検出が行いやすいよう、ワーク３を挟んで光センサ８に対向する位置に適宜光源を設けてもよい。
ノッチ検出時の光センサ８の検出位置と、チャック７の回転角度とからチャック７上のワーク３の位置と向きのずれを求め、位置のずれに関してはチャック７からワーク３を取り出すときのエンドエフェクタ２の位置を調整し、向きのずれに関してはチャック７の回転によって補正する。
このように、光センサ８は、通常はチャック７上に載置されたワーク３のノッチを検出する。この光センサ８によってエンドエフェクタ２を検出し、その位置を補正するようにしたのが本発明の特徴である。
本実施例では、光センサ８は図のＹ軸方向の位置を検出するリニアＣＣＤセンサであるが、図のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を検出する２次元ＣＣＤセンサなどを用いてもよい。
本実施例では、光センサ８は図のＹ軸方向の位置を検出するリニアＣＣＤセンサであるが、図のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を検出する２次元ＣＣＤセンサなどを用いてもよい。
続いて本発明の位置補正方法について説明する。
エンドエフェクタ２にワーク３を載置していない状態のときに、プリアライナ６の光センサ８の検出範囲にエンドエフェクタ２の先端のエッジ９が位置するように搬送用ロボット１を動作させる。こうすることにより光センサ８によりエンドエフェクタ２のエッジ９のＹ軸方向位置を検知することができる。図４にこのときの搬送用ロボット１の姿勢を示す。 図５は、プリアライナ６とエンドエフェクタ２の部分を拡大した図で、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は側面図である。
理想的には、搬送用ロボット１が同一の動作をすれば、光センサ８により検知されるエッジ９のＹ軸方向位置も同一となるはずである。
しかしながら搬送用ロボット１の駆動機構の経年変化などにより、搬送用ロボット１に同じ動作をするよう指令しても、光センサ８により検知されるエッジ９のＹ軸方向位置は徐々に変化する。この変化を放置しておくと、チャック７からワーク３を取り出すときの搬送用ロボット１の位置が不正確となるため、ワーク３を正確に位置決めされた状態でプロセス装置５へと搬送することができず、結果半導体製造の歩留まりが低下してしまう。
よって、チャック７からワーク３を取り出すのに適切な位置へエンドエフェクタ２が到達するよう、光センサ８の検出結果を用いて搬送用ロボット１の位置の補正を行う。
エンドエフェクタ２にワーク３を載置していない状態のときに、プリアライナ６の光センサ８の検出範囲にエンドエフェクタ２の先端のエッジ９が位置するように搬送用ロボット１を動作させる。こうすることにより光センサ８によりエンドエフェクタ２のエッジ９のＹ軸方向位置を検知することができる。図４にこのときの搬送用ロボット１の姿勢を示す。 図５は、プリアライナ６とエンドエフェクタ２の部分を拡大した図で、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は側面図である。
理想的には、搬送用ロボット１が同一の動作をすれば、光センサ８により検知されるエッジ９のＹ軸方向位置も同一となるはずである。
しかしながら搬送用ロボット１の駆動機構の経年変化などにより、搬送用ロボット１に同じ動作をするよう指令しても、光センサ８により検知されるエッジ９のＹ軸方向位置は徐々に変化する。この変化を放置しておくと、チャック７からワーク３を取り出すときの搬送用ロボット１の位置が不正確となるため、ワーク３を正確に位置決めされた状態でプロセス装置５へと搬送することができず、結果半導体製造の歩留まりが低下してしまう。
よって、チャック７からワーク３を取り出すのに適切な位置へエンドエフェクタ２が到達するよう、光センサ８の検出結果を用いて搬送用ロボット１の位置の補正を行う。
このようにすることでワークや擬似ワークを用いることなく、搬送用ロボット１の位置補正を行うことができる。すなわちワーク３をプロセス装置５へと搬送した直後など、エンドエフェクタ２にワーク３が載置されていない間に補正を行うことができるので、半導体製造装置の稼働率を下げることがなく、歩留まりも向上させることができる。
さらに、搬送用ロボット１の位置の補正を定期的に行い、その際の補正量を記録しておくことで、補正量の履歴から搬送用ロボット１の故障や寿命時期を予測することができる。
さらに、搬送用ロボット１の位置の補正を定期的に行い、その際の補正量を記録しておくことで、補正量の履歴から搬送用ロボット１の故障や寿命時期を予測することができる。
図６は本発明の位置補正方法において図５のエンドエフェクタ２の形状を一部変更した例である。図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は側面図である。
先端部に穴１０を設けたエンドエフェクタ２を使用し、プリアライナ６に搭載されている光センサ８の検出範囲に穴１０が位置するように搬送ロボット１を動作させる。
光センサ８によりエンドエフェクタ２の穴１０のＹ軸方向の位置を検知することができる。光センサ８の検出範囲にエンドエフェクタの穴１０が一致していない場合は搬送用ロボット１によってエンドエフェクタ２をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ適宜移動させ、光センサ８の検出範囲へと移動させる。そうすることにより、光センサ８での検出位置と搬送用ロボット１の移動位置により搬送用ロボット１とプリアライナ６との相対位置を計算することができる。後は、実施例１と同様にして、搬送用ロボット１の位置の補正を行う。
先端部に穴１０を設けたエンドエフェクタ２を使用し、プリアライナ６に搭載されている光センサ８の検出範囲に穴１０が位置するように搬送ロボット１を動作させる。
光センサ８によりエンドエフェクタ２の穴１０のＹ軸方向の位置を検知することができる。光センサ８の検出範囲にエンドエフェクタの穴１０が一致していない場合は搬送用ロボット１によってエンドエフェクタ２をＸ軸方向、Ｙ軸方向へ適宜移動させ、光センサ８の検出範囲へと移動させる。そうすることにより、光センサ８での検出位置と搬送用ロボット１の移動位置により搬送用ロボット１とプリアライナ６との相対位置を計算することができる。後は、実施例１と同様にして、搬送用ロボット１の位置の補正を行う。
また、エンドエフェクタ２に穴１０を設ける代わりにエンドエフェクタ２の表面に位置検出用のマークを設けることによっても同様の検出と位置補正を行える。その場合光センサ８として２次元ＣＣＤセンサなどを用いる。
本発明は、プリアライナを備え、ロボットによる搬送を行う装置に広く適用できる。
１ 搬送用ロボット
２ エンドエフェクタ
３ ワーク（半導体ウェハ）
４ ウェハカセット
５ プロセス装置
６ プリアライナ
７ チャック
８ 光学センサ
９ エンドエフェクタのエッジ
１０ エンドエフェクタの穴
２ エンドエフェクタ
３ ワーク（半導体ウェハ）
４ ウェハカセット
５ プロセス装置
６ プリアライナ
７ チャック
８ 光学センサ
９ エンドエフェクタのエッジ
１０ エンドエフェクタの穴
Claims (2)
- 先端部にワークを載置するエンドエフェクタを備え、前記ワークを処理するプロセス装置と、前記プロセス装置における処理に先立ちセンサによって前記ワークの所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナとの間で前記ワークを搬送する搬送用ロボットにおいて、
前記プリアライナのセンサによって前記エンドエフェクタの所定の部位または所定の特徴部を検知して前記搬送用ロボットの位置ずれ量を求め、前記搬送用ロボットの誤差を補正する手段を備えたことを特徴とする搬送用ロボット。 - 先端部にワークを載置するエンドエフェクタを備え、前記ワークを処理するプロセス装置と、前記プロセス装置における処理に先立ちセンサによって前記ワークの所定の位置および向きからのずれ量を検出するプリアライナとの間で前記ワークを搬送する搬送用ロボットの位置補正方法において、
前記プリアライナのセンサによって前記エンドエフェクタの所定の部位または所定の特徴部を検知して前記搬送用ロボットの位置ずれ量を求め、前記搬送用ロボットの誤差を補正することを特徴とする搬送用ロボットの位置補正方法。
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