JP2009061542A - 基板搬送用ロボット及びそれを備えた基板搬送装置、半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板搬送用ロボットにおいて、基板を目的位置へ搬送する場合の搬送経路の選択肢を増やし、これにより搬送時間の最短経路を選択することを可能にさせる。
【解決手段】基板搬送用ロボットのコントローラが、複数の教示位置が教示された際、教示位置の各々に対するアクセス待機位置１１を生成し、アクセス待機位置１１から基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢１２までの複数の経路を生成して記憶する。。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体の製造装置や検査装置に使用される基板搬送用ロボットにおいて、基板の搬送経路を生成する機能と、搬送経路のうち最短の搬送時間を選択する機能を有するものに関する

半導体の製造装置や検査装置（以下、まとめて半導体製造装置と記載する）において、基板（半導体ウェハやマスク）を所望の位置へ搬送するため、従来から基板搬送用ロボットが使用されている。この基板搬送用ロボットには水平面において回転自在に連結された複数のアームが備えられ、その先端にハンド、フォークと呼ばれる基板把持部が設けられている。そして、基板がこの基板把持部に搭載されて所望の位置まで搬送される。
従来の基板搬送用ロボットでは予め教示された教示位置から他の教示位置（目的位置）に対して移動させる際、その教示位置と、経由点に関する情報と、最小旋回姿勢の情報と、を元に、それらを結んだ軌跡を目的位置までの搬送経路として生成していた。つまり、位置の教示を基板の収納容器又は基板の処理装置など、基板搬送ロボットが基板を搬送する位置に対して各々実施し、ある位置からある目的位置までの上記搬送経路を１経路生成し、この搬送経路を用いて、収納容器と処理装置の間あるいは処理装置相互の間での基板搬送が実施されていた。

しかし収納容器と処理装置の間あるいは処理装置相互の間の基板搬送時間を短縮する必要がある半導体製造装置であって、基板搬送用ロボットを最大性能（アームの回転速度がほぼ限界であり、これにより搬送速度がほぼ限界であること）で使用している場合に、さらに基板搬送時間を短縮させるには、従来の方法では、教示位置の調整、又は経由点生成に関する情報の調整が必要となった。
また、基板搬送用ロボットのある位置と任意の目的位置において、上記搬送経路が最短時間で動作する搬送経路ではないことがあり、1つの搬送経路だけでは、基板搬送時間を短縮するのに不十分であった。

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、ある教示位置から目的位置までの搬送経路に関して、複数の搬送経路を基板搬送用ロボットのコントローラが自ら生成するとともに、ある位置から目的位置までの搬送時間を最短にすることができる搬送経路を判断する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、基板を保持する基板把持部と、前記基板把持部を先端に有し、水平面において回動自在な複数のアームと、を備え、予め教示された複数の教示位置の間で前記基板を搬送する基板搬送ロボットにおいて、前記基板搬送用ロボットのコントローラが、前記複数の教示位置が教示された際、前記教示位置の各々に対するアクセス待機位置を生成し、前記アクセス待機位置から前記基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢までの複数の経路を生成して記憶する基板用搬送ロボットとした。。
また、請求項２に記載の発明は、前記アクセス待機位置から前記基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢までの経路の１つが、前記基板搬送用ロボットの旋回中心から前記基板把持部の回転中心までを結んだ直線のベクトル方向を保ったまま前記最小旋回姿勢へと移動する経路である請求項１記載の基板搬送用ロボットとした。
また、請求項３に記載の発明は、前記アクセス待機位置から前記基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢までの経路の１つが、前記基板把持部の回転中心から前記基板把持部の先端へのベクトル方向を保ったまま前記最小旋回姿勢へと移動する経路である請求項１記載の基板搬送用ロボットとした。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の基板搬送用ロボットにおいて、前記複数の教示位置のうち、前記基板把持部の回転中心から前記基板把持部の先端までのベクトルが平行となる第一の教示位置から第二の教示位置まで搬送するよう指定されると、前記第一の教示位置のアクセス待機位置から前記第二の教示位置のアクセス待機位置まで、前記基板が直線搬送可能かどうかを判断し、前記判断において可能と判断されれば、前記直線搬送の経路を前記第一の教示位置から前記第二の教示位置までの搬送経路としてさらに記憶する基板搬送用ロボットとした。
また、請求項５に記載の発明は、前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間を算出する請求項１記載の基板搬送用ロボットとした。
また、請求項６に記載の発明は、前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間を比較し、最短の搬送時間となる前記経路を選択する請求項５記載の基板搬送用ロボットとした。
また、請求項７に記載の発明は、前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間と、前記直線搬送の経路の搬送時間とを算出する請求項４記載の基板搬送用ロボットとした。
また、請求項８に記載の発明は、前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間と前記直線搬送の経路の搬送時間とを含めてこれらの搬送時間を比較し、最短の搬送時間となる前記経路を選択する請求項７記載の基板搬送用ロボットとした。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８いずれかに記載の基板搬送用ロボットと、前記基板を収納する少なくとも２つの基板収納容器と、を備え、前記基板収納容器の間で前記基板を移送する基板搬送装置とした。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至８いずれかに記載の基板搬送用ロボットを備えた半導体製造装置とした。

請求項１乃至３に記載の発明によると、教示位置に対してアクセス待機位置を自動で生成し、さらに最小旋回姿勢までの経路を複数生成してコントローラで記憶するので、教示位置から他の目的位置まで搬送するプログラムを組んだ際、任意の経路を選択することができる。
また、請求項４に記載の発明によると、基板把持部の姿勢が同一となる、第一の教示位置から第二の教示位置までの搬送プログラムが指定された際、最小旋回姿勢を経ることなく直線的にこれらのアクセス待機位置間で基板を移送できることが確認できれば、これをさらに搬送経路として記憶するので、経路の選択肢を増やすことができる。
また、請求項５乃至８に記載の発明によると、上記で生成した搬送経路の各々の搬送時間を算出し、これらを比較する機能を有しているので、搬送時間が最短となる搬送経路を選択することができる。
また、請求項９乃至１０に記載の発明によると、基板搬送装置として或いは半導体製造装置として、基板搬送におけるスループットを向上させることができる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の搬送経路生成機能及び最短経路選択機能を備えた基板搬送用ロボットを示す平面図である。図において、１は水平多関節型の基板搬送用ロボットであり、Ｗは搬送対象の基板である。基板搬送用ロボット１は、鉛直方向に昇降自在な円柱状または角柱状のボディである支柱部２に対して旋回中心３回りに水平面内で旋回する第１アーム４と、第１アーム４の先端に水平面内で旋回自在に取り付けられた第２アーム５と、第２アーム５の先端に水平面内で旋回自在に取り付けられた基板把持部６を備えている。基板把持部６は基板Ｗを載置するＹ字形のハンドである。第１アーム４は支柱部２に対して図示しないモータによって任意の位置に旋回可能であり、同様に、第２アーム５は第１アーム４に対して図示しないモータによって任意の位置に旋回可能であり、同様に、基板把持部６は第２アーム５に対して図示しないモータによって任意の位置に旋回可能である。
そして、基板搬送ロボット１は図示しないコントローラと接続されており、これに予め記憶された教示位置から生成する搬送経路を再生しながら基板Ｗを目的位置に搬送する。

図２は、図１の基板搬送ロボットが用いられた半導体製造装置（装置７）のレイアウトの一例であり、これの平面図を示している。
基板搬送用ロボット１は装置７の略中央に位置し、２つの基板の収納容器８ａ、８ｂ、又は基板の処理装置９へ基板把持部６をアクセスさせて基板Ｗの授受動作を実施する。

図３及び４は、図２における収納容器８ａにアクセスするよう教示された教示位置１０と原点位置１３の間の基板搬送用ロボット１の基板の搬送経路を示す図である。
アクセス待機位置１１は、教示位置１０から生成される位置であって、基板搬送用ロボット１が基板Ｗを収納容器８ａに収納開始できる直前の位置に相当し、この位置からまっすぐ収納容器８ａに対して基板Ｗを挿入することができる位置である。アクセス待機位置１１は図３及び図４で同一位置であり、基板搬送用ロボット１の各アーム４、５と基板把持部６がなす姿勢も同一である。なお、ここでは収納容器８ａに対するアクセス待機位置１１を説明しているが、図２の処理装置９を含め、基板Ｗを授受するよう教示された位置に対するアクセス待機位置も存在する。アクセス待機位置は、教示位置に対して把持部や基板が干渉しない位置で、基板Ｗを授受できる直前の位置である。
原点位置１３は、ここでは各アーム４、５と基板把持部６とが最小旋回姿勢をなし、かつ基板把持部６の先端が図の左方向を向いた状態を示す。最小旋回姿勢とは各アーム４、５と基板把持部６とがなす姿勢を旋回中心３を中心に回転させたとき、その平面的に要する旋回半径が最も小さくなる姿勢を指している。

ここで、本発明の搬送経路生成機能について説明する。
図３及び図４に示すように、収納容器８ａへの基板授受位置として教示位置１０を教示すると、ロボット1の図示しないコントローラは、上記アクセス待機位置１１の生成と同時に、収納容器８ａから最小旋回姿勢となるまでの複数の安全な搬送経路も生成する。安全な搬送経路とは、収納容器８ａにアクセスする際に、収納容器８ａに基板把持部６及び半導体ウェハＷが接触しないような搬送経路のことを指す。
すなわち、この時、経由点であるアクセス待機位置１１から最小旋回姿勢までの搬送経路として、次の２つの経路をコントローラが生成する。
１つは、図３で示したように、アクセス待機位置１１から、基板搬送用ロボット１の旋回中心３から基板把持部６の回転中心までを結んだ直線のベクトル方向を保ったまま最小旋回姿勢（最小旋回Ａ姿勢１２と呼ぶ）へと移動する経路である。
もう１つは、図４で示したように、アクセス待機位置１１から、基板把持部６の回転中心からその先端へのベクトル方向を保ったまま最小旋回姿勢（最小旋回Ｂ姿勢１４と呼ぶ）へと移動する経路である。
これら２つの経路は、教示位置１０と、経由点(アクセス待機位置１１)に関する情報は同じであるが、アクセス待機位置１１から最小旋回姿勢へと移動する移動経路が異なっている。
以上で説明した複数搬送経路生成は、図２における処理装置９を教示した場合でも、収納容器８ｂを教示した場合でも上記と同様に、各教示位置ごとにアクセス待機位置を生成し、このアクセス待機位置から最小旋回姿勢へと移動する複数の搬送経路を生成する。
なお、当然ながら、教示位置によっては複数の搬送経路が生成されない場合もある。
また、実際には、教示位置ごとに対するパラメータによって、各教示位置で複数の搬送経路生成の許可、不許可を指定できるようにしてもよい。これにより、後述する最短経路の選択の際、に選択可能な経路を制限できる。

次に、さらなる搬送経路生成機能について説明する。本発明の搬送経路生成機能では、上記のような最小旋回姿勢となる搬送経路に加えて、以下に説明する場合、さらに別の搬送経路を生成する。
図５は、収納容器８ａから別の収納容器８ｂへの搬送経路を示した図である。図のように収納容器８ａと８ｂは基板搬送ロボット１の旋回中心３に対して同じ側に並んで配置されており、基板搬送ロボット１は、これらにアクセスするとき、基板把持部６の回転中心からその先端までのベクトルは互いに平行となる。つまり、これらのアクセス待機位置における基板把持部６の向きは同一となる。このような収納容器８ａ、８ｂに対し、コントローラへのプログラミングによって、収納容器８ａから８ｂへロボットが移動するように指定すると、コントローラは、まず当然ながら図３或いは図４で示した最小旋回Ａ又はＢ姿勢を経る搬送経路を選択することが可能である。すなわち、図５のような搬送経路である。図５の場合は、図４で示した搬送経路を含むように選択され、最小旋回Ｂ姿勢１４を経て、収納容器８ｂまで到達するまでの経路が示されている。なお、図３で示した搬送経路を含むような経路は、最小旋回Ａ姿勢１２を経て、その後最小旋回Ｂ姿勢１４となるように旋回する必要があるので、この場合は図４の搬送経路が選択されている。
しかし、この図５を見ると、アクセス待機位置１１から最小旋回Ｂ姿勢１４を経由せずに目的位置（収納容器８ｂ）のアクセス待機位置１５へ直接移動した方が移動距離を短縮できることがわかる。このように、安全な搬送経路が確保できるのであれば、コントローラは、収納容器８ａのアクセス待機位置１１から目的位置である収納容器８ｂのアクセス待機位置１５へ直接移動する事を許可し、その搬送経路を新たな搬送経路として生成する。この搬送経路を示すのが図６である。図６では図５のように最小旋回Ａ姿勢１２を経ることなく、基板把持部６の回転中心からその先端へのベクトル方向を保ったままアクセス待機位置１１から目的位置のアクセス待機位置１５へ移動する搬送経路を選択している。

次に、本発明の最短経路自動選択機能について説明する。
最短経路自動選択は、ある位置から目的位置への搬送時間が最短となる搬送経路を選択する機能である。教示位置から最小旋回姿勢までの複数の搬送経路は、上記のように収納容器８ａ、８ｂ及び処理装置９などの各教示位置を教示した時点で生成されている。そのため、図３、図４に記載されている教示位置１０から、ここでは例えば目的位置として原点位置１３へ動作する搬送経路において、教示位置１０からアクセス待機位置１１への移動時間と、アクセス待機位置１１から最小旋回Ａ又はＢ姿勢１２、１４への移動時間と、最小旋回Ａ又はＢ姿勢１２、１４から原点位置１３への移動時間と、を、コントローラは事前に算出することができる。これら各区間の移動時間の合算から、それぞれの搬送経路による目的位置までの搬送時間が算出でき、その搬送時間の比較判断より、最短経路を選択する。図３、図４の搬送経路のどちらが最短であるかは、その時の基盤搬送用ロボット１の各アーム４、５及び基板把持部６の回転動作速度や各区間における動作量によって異なるために、ロボットの実動作の際に、ある教示位置から目的位置へ移動する都度、移動時間を算出して、比較判断を実施する。
また前記の搬送経路（最小旋回姿勢を経ない図６で示す搬送経路）も、最短経路自動選択の候補経路に含まれ、比較判断の結果、図６で示す搬送経路が最短時間の搬送経路であると判断されれば、図６に示すような搬送経路を動作することになる。

本発明が適用された基板搬送用ロボットの構成を示す平面図 図１の基板搬送ロボットが用いられた半導体製造装置のレイアウトの一例 教示位置１０と原点位置１３との間の基板の第一の搬送経路を示す図 教示位置１０と原点位置１３との間の基板の第二の搬送経路を示す図 収納容器８ａから別の収納容器８ｂへの第一の搬送経路を示した図 収納容器８ａから別の収納容器８ｂへの第二の搬送経路を示した図

符号の説明

１．基板搬送用ロボット
２．支柱部
３．中心軸
４．第１アーム
５．第２アーム
６．ウェハ把持部
７．装置
８．収容容器
９．処理装置
１０．教示位置
１１．アクセス待機位置
１２．最小旋回Ａ姿勢
１３．原点位置
１４．最小旋回Ｂ姿勢
１５．アクセス待機位置

Claims (10)

1. 基板を保持する基板把持部と、前記基板把持部を先端に有し、水平面において回動自在な複数のアームと、を備え、予め教示された複数の教示位置の間で前記基板を搬送する基板搬送ロボットにおいて、
   前記基板搬送用ロボットのコントローラが、
   前記複数の教示位置が教示された際、前記教示位置の各々に対するアクセス待機位置を生成し、前記アクセス待機位置から前記基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢までの複数の経路を生成して記憶することを特徴とする基板用搬送ロボット。
2. 前記アクセス待機位置から前記基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢までの経路の１つが、前記基板搬送用ロボットの旋回中心から前記基板把持部の回転中心までを結んだ直線のベクトル方向を保ったまま前記最小旋回姿勢へと移動する経路であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送用ロボット。
3. 前記アクセス待機位置から前記基板搬送用ロボットの最小旋回姿勢までの経路の１つが、前記基板把持部の回転中心から前記基板把持部の先端へのベクトル方向を保ったまま前記最小旋回姿勢へと移動する経路であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送用ロボット。
4. 請求項１記載の基板搬送用ロボットにおいて、
   前記複数の教示位置のうち、前記基板把持部の回転中心から前記基板把持部の先端までのベクトルが平行となる第一の教示位置から第二の教示位置まで搬送するよう指定されると、前記第一の教示位置のアクセス待機位置から前記第二の教示位置のアクセス待機位置まで、前記基板が直線搬送可能かどうかを判断し、
   前記判断において可能と判断されれば、前記直線搬送の経路を前記第一の教示位置から前記第二の教示位置までの搬送経路としてさらに記憶することを特徴とする基板搬送用ロボット。
5. 前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間を算出することを特徴とする請求項１記載の基板搬送用ロボット。
6. 前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間を比較し、最短の搬送時間となる前記経路を選択することを特徴とする請求項５記載の基板搬送用ロボット。
7. 前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間と、前記直線搬送の経路の搬送時間とを算出することを特徴とする請求項４記載の基板搬送用ロボット。
8. 前記コントローラが、前記複数の経路の各々の搬送時間と前記直線搬送の経路の搬送時間とを含めてこれらの搬送時間を比較し、最短の搬送時間となる前記経路を選択することを特徴とする請求項７記載の基板搬送用ロボット。
9. 請求項１乃至８いずれかに記載の基板搬送用ロボットと、前記基板を収納する少なくとも２つの基板収納容器と、を備え、前記基板収納容器の間で前記基板を移送することを特徴とする基板搬送装置。
10. 請求項１乃至８いずれかに記載の基板搬送用ロボットを備えたことを特徴とする半導体製造装置。

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