JP3833373B2 - 搬送装置及びその搬送装置を適用した基板処理装置並びにこれらに使用する治具 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
この発明は、ティーチングによって指定される搬送位置に対してアームをアクセスして被搬送物の搬送を行う搬送装置及びその搬送装置を適用した基板処理装置並びにこれらに使用する治具に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体ウエハや液晶用ガラス基板等の薄板状基板(以下、単に「基板」という)を処理する基板処理装置には複数の処理部が設けられており、処理対象の基板に対して各処理部でそれぞれ異なる処理が施されている。このような従来の基板処理装置には、基板を処理部間で搬送するために搬送装置が設けられている。
【0003】
このような搬送装置は、各処理部における所定の複数のピン等で構成される基板の受け渡し部に対して基板を正確な位置に搬送することが必要とされる。基板を正確な位置に搬送できないと、基板に処理ムラを生じさせたり、受け渡し部からの基板の脱落を生じさせたり不要なパーティクルを付着させたりするおそれがあり、好ましくないからである。
【0004】
ところが、現実には基板を保持するアームを構成する部材の加工誤差、各部材を取り付ける際の取り付け誤差、及び搬送装置を組み立てる際の組立誤差等の種々の誤差が原因となって、搬送装置のアームは、正確な搬送位置にアクセスせず、正確な搬送位置からズレを生じている。
【0005】
このような誤差等による位置ズレを解消するために、実際に基板を搬送するのに先だってオペレータによる搬送装置に対するティーチング作業が行われている。
【0006】
また、基板処理装置を一定期間運転させた後、オペレータが基板搬送ロボットからアームを取り外してアームを洗浄する場合があるが、このような場合には、アームを洗浄する度に再度アームを取り付けることが必要となり、その都度取り付け誤差が発生するので位置ズレが生じることとなる。従って、従来の基板処理装置においては、アームの洗浄等のメンテナンスの度に、オペレータによる上記のティーチング作業を行う必要が生じることとなっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の基板処理装置における搬送装置のティーチング作業は、実際にアームに基板を載せ、オペレータが手動でアームを少しずつ移動させながら目視にて合わせ込みを行う必要があるため、非常に面倒で時間のかかる作業であった。また、ティーチング作業を行うオペレータの経験や技術力によって、その精度に大きく差が生じることとなっていた。
【0008】
また、ティーチングを行う対象となる処理部が熱処理を行う処理部であると、熱処理雰囲気を保てるよう周囲が密閉されているため、基板を出し入れする開口部から合わせ込む位置を目視しなければならず、その作業は非常に困難なものであった。
【0009】
このようにティーチング作業はオペレータの負担となるとともに、ティーチング作業に時間がかかることや精度にばらつきが生じることは、基板処理装置を効率的かつ正確に運転するという観点から考えても好ましいものではない。
【0010】
そこで、この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、オペレータの負担を低減するとともに、正確かつ短時間で効率的に誤差による位置ズレを解消する搬送装置、当該搬送装置を備える基板処理装置、及びこれらの装置に使用する治具を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、ティーチングによって指定される搬送位置に対してアームをアクセスして被搬送物の搬送を行う装置であって、(a) アームに所定の治具を保持させた状態で、被搬送物を搬送する位置に形成された3本以上のピンに対して所定の相対的位置関係になるまで近接させ、当該近接状態においてアームを所定の複数の方向に移動させることによって、3本以上のピンのうちの複数のピンの位置を検出して位置情報として取得する制御手段と、(b) 位置情報に基づいて、アームのアクセスする搬送位置を設定する設定手段とを備えている。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の装置において、制御手段は、(a-1) 近接状態においてアームを所定の方向に移動させることによって、3本以上のピンのうちの第1のピンの位置を検出して第1位置情報として取得する第1制御手段と、(a-2) 近接状態においてアームを前記所定の方向とは異なる方向にアームを移動させることによって、3本以上のピンのうちの第2のピンの位置を検出して第2位置情報として取得する第2制御手段とを備え、設定手段は、第1位置情報及び第2位置情報に基づいて、アームのアクセスする搬送位置を設定することを特徴とする搬送装置。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の装置において、治具には、複数のピンに対応する位置にそれぞれセンサが設けられており、制御手段は、複数のピンのうちの少なくとも1つのピンの検出について、(a-1) 当該ピンの一対のエッジのそれぞれとクロスする所定の軌跡の順方向に沿ってセンサの検出ポイントが移動するようにアームを移動させ、一対のエッジのそれぞれがセンサで検出された際の位置を一対の順方向エッジ位置として取得する順方向検出手段と、(a-2) 所定の軌跡の逆方向に沿ってセンサの検出ポイントが移動するようにアームを移動させ、一対のエッジのそれぞれがセンサで検出された際の位置を一対の逆方向エッジ位置として取得する逆方向検出手段と、(a-3) 一対の順方向エッジ位置と一対の逆方向エッジ位置とに基づいて位置情報を得る手段とを備えている。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の装置において、順方向検出手段および逆方向検出手段のそれぞれは、アームを移動させつつ当該移動と並行してセンサによるピンの検出出力を取り込むことを特徴としている。
【0015】
請求項5に記載の発明は、基板に対して所定の処理を行う処理部を備えるとともに、処理部に対する基板の搬出入を行う基板搬送手段として、請求項1ないし請求項4のいずれかの搬送装置を備えている。
【0016】
請求項6に記載の発明は、被搬送物を保持可能なアームが設けられた搬送装置について、アームのアクセスする搬送位置を求める際に使用される治具であって、(a) アームで保持可能な本体部と、(b) 本体部の所定位置に形成され、治具の外部の複数の目標物の位置を非接触で検出可能な複数のセンサとを備え、本体部の外形の少なくとも一部がアームに位置決め保持される形状とされているとともに、目標物に対応する位置に切欠部が形成されていることを特徴としている。
【0017】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の治具において、被搬送物は円形基板であり、アームは、円形基板のエッジ付近を支持するアームであって、本体部は、その外形の少なくとも一部が円形または円弧状とされた薄板状とされていることを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】
<1.基板処理装置の全体構成>
まず、本発明に係る基板処理装置の全体構成について説明する。図1は、この実施の形態における基板処理装置を示す概略図である。図1(a)は、基板処理装置の平面図であり、図1(b)は、基板処理装置の正面図である。
【0019】
図1に示すように、この実施の形態においては、基板処理装置は、基板の搬出入を行うインデクサIDと、基板に処理を行う複数の処理ユニットおよび各処理ユニットに基板を搬送する搬送装置が配置されるユニット配置部MPと、図示しない露光装置とユニット配置部MPとの間で基板の搬入/搬出を行うために設けられているインターフェイスIFとから構成されている。
【0020】
ユニット配置部MPは、最下部に、薬剤を貯留するタンクや配管等を収納するケミカルキャビネット11を備え、この上側であってその4隅には、基板に処理液による処理を施す液処理ユニットとして、基板を回転させつつレジスト塗布処理を行う塗布処理ユニットSC1、SC2(スピンコータ)と、露光後の基板の現像処理を行う現像処理ユニットSD1、SD2(スピンデベロッパ)とが配置されている。さらに、これらの液処理ユニットの上側には、基板に熱処理を行う多段熱処理ユニット20が装置の前部及び後部に配置されている。なお、装置の両塗布処理ユニットSC1、SC2の間には、基板処理ユニットとして、基板に純水等の洗浄液を供給して基板を回転洗浄する洗浄処理ユニットSS(スピンスクラバ)が配置されている。
【0021】
塗布処理ユニットSC1、SC2や現像処理ユニットSD1、SD2に挟まれた装置中央部には、周囲の全処理ユニットにアクセスしてこれらとの間で基板の搬送を行うための搬送装置TR1が配置されている。この搬送装置TR1は、鉛直方向に移動可能であるとともに中心の鉛直軸回りに回転可能となっている。この搬送装置TR1についてはさらに後述する。
【0022】
なお、ユニット配置部MPの最上部には、クリーンエアのダウンフローを形成するフィルタファンユニットFFUが設置されている。多段熱処理ユニット20の直下にも、液処理ユニット側にクリーンエアのダウンフローを形成するフィルタファンユニットFFUが設置されている。
【0023】
次に、図2は、図1の処理ユニットの配置構成を示す図である。塗布処理ユニットSC1の上方には、多段熱処理ユニット20として、6段構成の熱処理ユニットが配置されている。これらのうち、最下段より数えて1段目の位置には基板の冷却処理を行うクールプレート部CP1が設けられており、2段目,3段目についても同様にクールプレート部CP2,CP3が設けられている。そして、4段目には、基板に対して密着強化処理を行う密着強化部AHが設けられ、5段目と6段目の位置には、基板の加熱処理を行うホットプレート部HP1,HP2が設けられている。
【0024】
塗布処理ユニットSC2の上方にも、多段熱処理ユニット20として、6段構成の熱処理ユニットが配置されている。これらのうち、最下段より1段目から3段目の位置にはクールプレート部CP4〜CP6が設けられており、4段目から6段目の位置にはホットプレート部HP3〜HP5が設けられている。
【0025】
現像処理ユニットSD1の上方にも、多段熱処理ユニット20として、4段構成の熱処理ユニットが配置されている。このうち、最下段より1段目,2段目の位置にはクールプレート部CP7,CP8が設けられており、3段目,4段目の位置にはホットプレート部HP6,HP7が設けられている。なお、最上段側の2段は、本実施形態の装置の場合、空状態となっているが、用途及び目的に応じてホットプレート部やクールプレート部、又はその他の熱処理ユニットを組み込むことができる。
【0026】
現像処理ユニットSD2の上方にも、多段熱処理ユニット20として、2段構成の熱処理ユニットが配置されている。このうち、最下段より1段目の位置には、クールプレート部CP9が設けられており、2段目の位置には、基板に対して露光後のベーキング処理を行う露光後ベークプレート部PEBが設けられている。この場合も、露光後ベークプレート部PEBより上段側は空状態となっているが、用途及び目的に応じてホットプレート部やクールプレート部、又はその他の熱処理ユニットを組み込むことができる。
【0027】
これらの熱処理ユニットでは、図3に示すように、プレート300が設けられており、プレート300には3本のピンPN1,PN2,PN3が設けられている。これらのピンPN1〜PN3は、搬送装置TR1からの基板を受け取るために設けられており、基板のエッジ部分を保持するように構成されている。従って、搬送装置TR1はこれらのピンPN1〜PN3に対して基板を搬送するように構成されている。
【0028】
そして、熱処理ユニットでは基板をプレート300に近接させた状態で熱処理を行うため、ピンPN1〜PN3は、基板のエッジ部分を保持した状態で同時に下降する必要がある。そこで、ピンPN1〜PN3のそれぞれの下端部は支持部材301に固着されている。なお、支持部材301にはピンPN1〜PN3を昇降させるために、図示しない昇降駆動機構が設けられている。
【0029】
以上のような液処理ユニットや熱処理ユニット間をユニット配置部MPの中央部に設けられた搬送装置TR1が順次に搬送することによって基板に対して所定の処理を施すことができる。
【0030】
なお、インターフェイスIFは、ユニット配置部MPにおいてレジストの塗布が終了した基板を露光装置側に渡したり露光後の基板を露光装置側から受け取るために設けられているものであり、かかる基板を一時的にストックする機能をも有している。図示を省略しているが、基板を受け渡すロボットと、基板を載置するバッファカセットとを備るとともに、該ロボットとユニット配置部MPの搬送装置TR1との間で基板の受け渡しを行う位置に上記と同様の基板のエッジを保持する3本のピンが設けられており、この3本のピンを介しての受け渡しが行われる。
【0031】
<2.搬送装置の構成>
次に、搬送装置TR1について説明する。図4は、搬送装置TR1の外観斜視図である。この搬送装置TR1は、円形の基板を保持する一対のアーム31a,31bとを備え、これらのアームを独立に水平方向に移動させる水平移動機構(X軸移動機構)と、伸縮しつつ鉛直方向に移動させる伸縮昇降機構(Z軸移動機構)と、鉛直軸周りに回転させる回転駆動機構(θ軸回転機構)とを備えている。そして、これらの機構によって各アーム31a,31bは3次元的に移動することが可能である。
【0032】
この実施の形態における基板処理装置の搬送装置TR1の伸縮昇降機構は、後述するいわゆるテレスコピック型の伸縮機構であり、カバー41dをカバー41cに収納可能であり、カバー41cをカバー41bに収納可能であり、カバー41bをカバー41aに収納可能である。そして、アーム31a,31bを降下させる際には、カバーを順次に収納していくことができ、逆に、アーム31a,31bを上昇させる際には収納した状態のカバーが順次に引き出されるように実現されている。なお、伸縮昇降機構によりアーム31a,31bが移動する鉛直方向をZ軸方向とする。
【0033】
また、この搬送装置TR1は基台44上に設置されており、基台44の中心を軸として回転することができるように回転駆動機構が構成されている。ここで、回転駆動機構により回転する回転中心をθ軸とする。なお、基台44に固定された状態で、固定カバー43が取り付けられている。
【0034】
図5,図6は、搬送装置TR1の動作を説明するための側面断面図であり、図5は、伸縮昇降機構が伸長した状態を示しており、図6は、伸縮昇降機構が収縮した状態を示している。図に示すように、この搬送装置TR1の内部は、上記のようにいわゆるテレスコピック型の多段入れ子構造となっている。そして、収縮時において、昇降部材42aは昇降部材42bに収納され、昇降部材42bは昇降部材42cに収納され、昇降部材42cは昇降部材42dに収納され、昇降部材42dは固定部材42eに収納されるように構成されている。
【0035】
そして、昇降部材42b,42c,42dには、それぞれプーリ47a,47b,47cが取り付けられている。これらプーリ47a,47b,47cには、ベルトL3,L2,L1が掛架されている。そして、ベルトL1の一端は固定部材42eの上部に固定されており、他端は昇降部材42cの下部に固定されている。同様に、ベルトL2は昇降部材42dの上部と昇降部材42bの下部に固定されており、ベルトL3は昇降部材42cの上部と昇降部材42aの下部に固定されている。
【0036】
そして、回転台45上に設置されたモータ等のZ軸駆動部D1を駆動することにより、支持部材48が昇降し、この支持部材48に固着された昇降部材42dが昇降する。ここで、伸縮昇降機構を伸長することによりアーム31a,31bを上昇させる場合について説明する。まず、Z軸駆動部D1の駆動により、支持部材48が上昇し、同時に、昇降部材42dが上昇する。昇降部材42dが上昇するとそれに取り付けられていたプーリ47cも同時に上昇する。上記のようにベルトL1の一端が固定部材42eに固定されているとともにベルトL1の長さは一定であるため、プーリ47cが上昇するとベルトL1に引き上げられるようにして昇降部材42cが上昇する。昇降部材42cが上昇するとそれに取り付けられていたプーリ47bが上昇し、ベルトL2に引き上げられるようにして昇降部材42bが上昇する。昇降部材42bが上昇するとそれに取り付けられていたプーリ47aが上昇し、ベルトL3に引き上げられるようにして昇降部材42aが上昇する。このようにして、昇降部材42aの上側に設置されているアーム31a,31bを上昇させることができる。
【0037】
また、伸縮昇降機構によって搬送装置TR1を収縮させることによりアーム31a,31bを下降させる場合については、上記と逆に、Z軸駆動部D1の駆動により、支持部材48を下降させるようにすれば、各昇降部材が順次に連動して下降し、昇降部材42aの上側に設置されているアーム31a,31bを下降させることができる。
【0038】
なお、カバー41a〜41dは、それぞれ昇降部材42a〜42dに取り付けられており、これらカバー41a〜41dの昇降動作は、昇降部材42a〜42dの動作に連動している。
【0039】
そして、θ軸回転駆動部D2は、回転台45を基台44の軸θを中心に回転させるための駆動手段であり、モータ等によって構成されている。従って、回転台45が軸θを中心に回転することによって、アーム31a,31bが軸θを中心として回転することが可能となっている。
【0040】
次に、搬送装置TR1のアーム31a,31bについて説明する。図7は、アーム31a,31bの構造を示す図である。
【0041】
ステージ35上には、ほぼ同一構造の2個のアーム31a及び31bが取り付けられている。アーム31a,31bはそれぞれ独立にX軸に沿って屈伸動作を行い、各アームの先端側に連結された第1アームセグメント34a,34bは、それぞれステージ35に対する姿勢を維持しつつ水平方向であるX軸に沿って+X又は−X方向に直進する。なお、第1アームセグメント34a,34bは第2アームセグメント33a,33bに連結されており、第2アームセグメント33a,33bは第3アームセグメント32a,32bに連結されている。各アームセグメントは、アーム31aとアーム31bとの動作において互いに干渉しないような鉛直方向(Z軸方向)に上下位置関係を形成するように構成されている。換言すれば、アーム31aとアーム31bとは、異なる高さ位置に設けられている。そして、アーム31aとアーム31bを互い違いに屈伸させれば、正面にある任意の処理ユニット中の処理済み基板Wを取り出して、未処理の基板Wをこの処理ユニット中に搬入することができる。
【0042】
アーム31a,アーム31bのそれぞれは、図8に示すような構成となっている。図8は、アーム31bの内部構造を示す側方断面図である。なお、アーム31aについても同様の構成であることは言うまでもない。アーム31bは、基板Wを載置する先端側の第1アームセグメント34bと、この第1アームセグメント34bを水平面内で回動自在に支持する第2アームセグメント33bと、この第2アームセグメント33bを水平面内で回動自在に支持する第3アームセグメント32bと、この第3アームセグメント32bを水平面内で回動させるX軸駆動部D3と、このX軸駆動部D3によって第3アームセグメント32bを回動させたときに第2アームセグメント33b及び第1アームセグメント34bに動力を伝達してこれらの姿勢および移動方向を制御する屈伸機構である動力伝達手段46とが設けられている。
【0043】
第1アームセグメント34bの基端部には、第1回動軸51が下方に垂設固定されている。また、第2アームセグメント33bの先端部には、第1回動軸51を回動自在に軸受けする第1軸受け孔52が穿設されている。また、第2アームセグメント33bの基端部には、第2回動軸53が下方に垂設固定されている。第3アームセグメント32bは、第2アームセグメント33bと同じ長さ寸法に設定されており、その先端部には、第2回動軸53を回動自在に軸受けする第2軸受け孔54が穿設されている。また、第3アームセグメント32bの基端部には、X軸駆動部D3の回転力が伝達される第3回動軸55が、下方に向けて垂設固定されている。
【0044】
動力伝達手段46は、第1回動軸51の下端に固定された第1プーリ61と、第2軸受け孔54の上面側において第2回動軸53に固定された第2プーリ62と、第1プーリ61と第2プーリ62との間に掛架された第1ベルト63と、第2回転軸53の下端に固定された第3プーリ64と、第3アームセグメント32bに固定されて第3回動軸55を遊嵌する第4プーリ65と、第3プーリ64と第4プーリ65との間に掛架された第2ベルト66とを備えている。
【0045】
ここで、第1プーリ61の径と第2プーリ62の径とは2対1に設定され、また、第3プーリ64の径と第4プーリ65の径とは1対2に設定されている。また、第1回動軸51から第2回動軸53までの距離と、第2回動軸53から第3回動軸55までの距離は、同一の長さRに設定されている。
【0046】
図9は、アーム31bの動作を概念的に説明する図である。図8,図9により動作について説明すると、X軸駆動部D3が第3回動軸55を介して第3アームセグメント32bを角度αだけ反時計回りに回動させると、第3アームセグメント32bの先端部に軸受された第2回動軸53は、第2ベルト66及び第3プーリ64を通じて第3回動軸55の2倍の角度β=2αだけ時計回りに回動する。これによって、第2アームセグメント33bの先端部に軸受けされた第1回動軸51は、X軸方向に直進する。この際、第1回動軸51は、第2プーリ62及び第1ベルト63を通じて回動角を制御されている。ここで、第2アームセグメント33bを基準とすると、第1回動軸51は、第2回動軸53の1/2倍の角度γ=αだけ反時計回りに回動することになるが、第2アームセグメント33b自体が回動しており、結果的に、第1アームセグメント34bは、X軸駆動部D3に対する姿勢を維持しながらX軸方向に直進する。
【0047】
このように、この搬送装置TR1は、アーム31aとアーム31bとを水平方向であるX軸に沿って移動させる水平移動機構と、伸縮しつつ鉛直方向であるZ軸に沿って移動させる伸縮昇降機構と、θ軸周りに回転させる回転駆動機構とを備えており、これらの機構によってアーム31a,31bは3次元的に移動することができ、基板Wのエッジ付近を支持した状態で任意の処理ユニットに搬送することが可能となっている。
【0048】
<3.ティーチング処理の概要>
この実施の形態では、図3に示したように、熱処理ユニット等に設けられた基板の受け渡しを行うために設けられた基板のエッジ部分を保持する複数のピンに対して搬送装置TR1のアーム31a,31bをアクセスさせる際に、そのアクセスする位置が正確な位置となるように自動的にティーチング処理を行うものである。
【0049】
そして、このティーチング処理は、実際に基板を保持する複数のピンのうちの少なくとも2つのピンの位置を治具を用いて検出し、その結果得られた位置情報に基づいて実際にアームがアクセスするための正確な搬送位置を導く処理である。
【0050】
ところで、図3に示すような熱処理ユニットに設けられたピンPN1〜PN3にも、組立誤差が発生し、各ピンの位置がユニットごとに異なることとなる。例えば、図10に示すように、支持部材301を取り付ける際等に、プレート300の中心Kに対して回転方向にズレることがある。支持部材301の取り付けが回転方向にズレると、当然各ピンPN1〜PN3についても回転方向にズレることとなる。
【0051】
ここで、アームがアクセスする搬送位置は、平面的には3本のピンPN1〜PN3の中心Kである。そして、ピンの位置を検出する際に、1つのピンの位置のみを検出したのでは、上記の回転方向のズレが原因となってティーチング処理により得られる搬送位置である中心Kの位置がズレることがある。
【0052】
そこで、ティーチング処理を行う際は、治具による検出の対象となるピンの位置が回転方向にズレていても、常に正確に行うことを可能とすることが必要となる。後述するティーチング処理においては、上記のようにピンの位置が回転方向に移動した場合であっても正確に行うことができるものである。
【0053】
<4.ティーチング処理に使用する治具>
上記のようなティーチング処理を行うために、この実施の形態では、治具を使用する。ここでは、その治具について説明する。
【0054】
図11は、この実施の形態におけるティーチング処理に使用する治具200を示す平面図である。図11に示すように、治具200は、基板と略同形状の円形とされた薄板状の本体部210を有している。そして、その本体部210において、熱処理ユニット等の基板の受け渡しを行う3本のピンに対応する位置にそれぞれ切欠部222が設けられている。
【0055】
なお、治具200の本体部210は、円形に限られるものではなく、アーム31a,31bが保持できる形状であれば良く、少なくとも一部が31a,31bに位置決め保持される形状、即ち基板の裏面周縁部と実際に接触して基板を支持する各アームの基板支持部の配置に対応した形状であればよく、例えば基板の外形に沿った形状でも良い。
【0056】
そして、3つの切欠部222のうちの2箇所に光センサ230,240が設けられている。これらの光センサ230,240は、それぞれ投光部231,241と受光部232,242とを備えている。図11に示す点線は、これらの光センサ230,240の光軸を示しており、これらの光軸は、円形である基板外形の接線上に位置するように設定されている。また、これらの光軸は、治具200の本体部210の下面と同じ高さとなるように設定されている。このような位置に光軸が設定されているのは、実際に各アームが基板を搬送する際の基板のエッジ位置及び裏面(下面)の高さ位置を各光センサによって検出することができるようにするためである。
【0057】
なお、各光センサ230,240を駆動するために接続されるケーブルは、図示していないが各アーム31a,31bに設けられたコネクタに接続されるようになっている。
【0058】
ティーチング処理を行う際は、上記のような治具200をティーチング対象となるアームに載置し、光センサ230,240を駆動する。そして、アームに治具200を保持させた状態で、3本のピンに対して所定の相対的位置関係になるまで近接させる。そして、この近接状態においてアームを所定の複数の方向に移動させることによって、3本のピンのうちの2本のピンの位置を検出して位置情報として取得することによってティーチング処理が行われる。
【0059】
<5.ティーチング処理を行うための搬送装置の制御機構>
次に、各アーム31a,31bがアクセスする位置を正確な位置に修正するティーチング処理を行うための制御機構について説明する。
【0060】
図12は、ティーチング処理を行うための制御機構を示すブロック図である。なお、図12には、上述した治具200が、アーム31a,31bに設置されている場合のブロック図を示している。
【0061】
図12に示すように、制御部100は、アーム31a,31bとに対する駆動命令を出すCPU101と、予めプログラムが書き込まれたROM102と、ユーザプログラムや位置情報等を格納するRAM103と、インタフェース104と、サーボ制御部105とを備えている。そして、ROM102,RAM103,インタフェース104及びサーボ制御部105は全てCPU101に接続されている。
【0062】
インタフェース104には、コネクタ270を介して治具200の光センサ230,240に接続されている。光センサ230は上記のように投光部231と受光部232とを備え、、光センサ240は投光部241と受光部242とを備えている。
【0063】
サーボ制御部105は、Z軸駆動部D1、θ軸回転駆動部D2、X軸駆動部D3及びエンコーダE1,E2,E3に接続されている。ここで、エンコーダE1はZ軸駆動部D1の駆動量を、エンコーダE2はθ軸回転駆動部D2の駆動量を、エンコーダE3はX軸駆動部D3の駆動量を、それぞれ検出するために設けられたものである。従って、各エンコーダE1,E2,E3の出力をサーボ制御部105を介して得ることにより、CPU101は、搬送装置TR1の動作した変位量を検知することができ、これによって、CPU101は各アームの位置情報を得ることができる。また、CPU101は、サーボ制御部105に対してZ軸,θ軸,X軸のそれぞれの駆動量を出力して搬送装置TR1の駆動を制御することができる。
【0064】
また、制御部100のCPU101は、基板処理装置を統括的に制御するメインコントローラMCが接続されている。そして、メインコントローラMCには、オペレータに対して情報を表示するための表示部111と、オペレータが処理コマンド等を入力するための操作入力部112とが接続されている。
【0065】
<6.ティーチング処理1>
搬送装置TR1の各アーム31a,31bが正確な搬送位置にアクセスするように補正するためのティーチング処理について説明する。このようなティーチング処理は、複数のピンとの間で基板を受け渡しする全てのユニットについて行われる。以下においては、熱処理ユニットに設けられた基板のエッジを保持する3本のピンに対してアーム31aがアクセスする位置を正確な搬送位置に補正するティーチング処理について説明する。
【0066】
この実施の形態におけるティーチング処理では、図13に示すようにまず前処理(ステップS100)が行われ、その後に実際の自動ティーチング処理(ステップS200)が行われる。
【0067】
前処理(ステップS100)は、図14に示すような手順で行われる。図14に示すように、まず、オペレータが表示部111の表示内容を確認しつつ、操作入力部112よりティーチング処理を実行するコマンドを指定し、入力する(ステップS101)。このとき、ティーチング処理を行う熱処理ユニットを選択し、その指定も同時に行う。
【0068】
ステップS102において、メインコントローラMCは、ティーチング処理についてのコマンドを受信すると、ティーチング処理についての所定のプログラムを実行することをCPU101に命令するとともに、ティーチング処理を行うアームが熱処理ユニットに対してアクセスする搬送位置のベース値をCPU101に送信する。
【0069】
そして、ステップS103において、CPU101はティーチング処理についての所定のプログラムの実行を開始し、スピンコータ,スピンデベロバ,スピンスクラバのうちの任意のスピンユニットに対してティーチング対象のアームを伸ばすようサーボ制御部105に対して命令する。サーボ制御部105は、この命令を受け取ると、Z軸駆動部D1,θ軸回転駆動部D2,X軸駆動部D3のそれぞれに対して駆動信号を出力し、指定されたスピンユニットに対してアームを伸ばす。
【0070】
そして、ステップS104において、オペレータが、任意のスピンユニットに伸ばされたアームに対して治具200をセットする。オペレータは、アームに治具200をセットすると、操作入力部112より治具のセットが完了したことを入力する。
【0071】
CPU101は、メインコントローラMCを介して治具のセットが完了した報告を受け取ると、スピンユニットに伸ばしていたアームを元の収縮させた状態に戻す(ステップS105)。
【0072】
オペレータの介在する前処理は、以上であるため、実際に自動ティーチング処理を開始させるべく、オペレータは操作入力部112より前処理が完了したことを入力する(ステップS106)。
【0073】
なお、上記の前処理(ステップS100)において、オペレータが行う操作は、操作入力部112よりコマンドを入力することと、各アームに治具200をセットすることのみであるため、オペレータの熟練度等は全く要求されない。
【0074】
以上のようにして前処理(ステップS100)が終了すると、図13の自動ティーチング処理(ステップS200)が開始される。自動ティーチング処理(ステップS200)では、図15に示す処理が順次に行われる。
【0075】
ステップS201において、CPU101は、サーボ制御部105に対してメインコントローラMCから得られたベース値に応じた位置に治具がセットされたアームを駆動するように命令する。サーボ制御部105は、CPU101からの命令に応じて指定された熱処理ユニットに対して治具をセットしたアームをアクセスさせる。
【0076】
ここで、アームを複数のピンに対して伸ばすことができる位置は予め決められている。図16は、アームが基板の受け渡しを行う際の位置関係を示す図である。図16に示す3つの高さ位置PH,PM,PLのうちでアームを伸ばすことができる高さ位置は、PHとPLの2つの位置である。基板WをピンP1等に載置する際には、アームに基板Wを載せた状態で高さ位置PHの位置にそのアームを伸ばす。そして、アームを高さ位置PLまで下降させると、高さ位置PMにおいてピン1等に基板Wを渡すことができる。その後、アームは高さ位置PLの位置において収縮し、伸びた状態から元の状態に戻る。逆に、ピンP1等に載置されている基板Wを取り出す際には、高さ位置PLの位置にそのアームを伸ばす。そして、アームを高さ位置PHまで上昇させると、高さ位置PMにおいてピン1等に載置されている基板Wを受け取ることができる。その後、アームは高さ位置PHの位置まで上昇し、その高さ位置において収縮し、伸びた状態から元の状態に戻ることによって基板Wを取り出すことができる。
【0077】
ステップS201においては、アームに治具200をセットした状態で、Z軸駆動部D1を駆動して図16の高さ位置PHに移動させ、その後にX軸駆動部D3を駆動してアームを伸ばすこととなる。
【0078】
そして、ステップS202においてCPU101は、サーボ制御部105に対してアームを高さ位置PLまで下降させるように命令する。サーボ制御部105は、CPU101からの命令に基づいてZ軸駆動部D1を駆動してアームを高さ位置PLに対応する位置まで移動させる。ここでアームが保持している治具200には、3本のピンに対応する位置に切欠部222が設けられているため、治具200はピンに載置されることなく、アーム31aに保持された状態で高さ位置PLまで移動することとなる。
【0079】
この状態の平面図を図17に示す。図17に示すように、治具200は各ピンPN1〜PN3に近接した状態となっている。このとき、ピンPN1と光センサ240との関係は、図18に示すようになっている。すなわち、治具200の本体部210に設けられた光センサ240の投光部241から出射される光は、ピンPN1で遮光され、受光部242では投光部241からの光を受光していない状態となっている。この状態は、図17に示す光センサ230も同様である。ここで、光センサ240の受光部242が投光部241からの光を受光していないときは光センサ240の出力を「ON」とし、逆に、光センサ240の受光部242が投光部241からの光を受光しているときは光センサ240の出力を「OFF」とする。なお、図17に示す±θ方向,±X方向及び±Z方向はアーム31aを駆動する方向である。
【0080】
そして、ステップS203においてCPU101は、サーボ制御部105に対してアーム31aを−θ方向へ各ピンの直径の1.5倍程度移動させるよう命令する。例えば、各ピンPN1〜PN3の直径が6mmである場合は、−θ方向へ8mm程度移動させるよう命令する。そしてサーボ制御部105は、CPU101からの命令に基づいてθ軸回転駆動部D2を駆動し、−θ方向へアームを移動させる。そして、CPU101は、光センサ230からの出力を取り込み、その出力が「ON」であるか「OFF」であるかを確認する。ここで、光センサ230の出力が「ON」であると警報を発してオペレータにティーチング処理の続行が不可能であることを通知し、処理を終了する。この場合、オペレータは、各アームの取り付け等をやり直した後に、ティーチング処理を再スタートすることとなる。このような再スタートを行わなければならないのは、各アームの取り付け等が大幅にズレている場合等である。通常は、ピンの直径よりも移動量の方が大きいため、光センサ230の出力は「OFF」となり、このような警報・停止ということにはならない。そして、ステップS203で光センサ230の出力が「OFF」となっていることを確認すると、ステップS210に進むことができる。
【0081】
ステップS210のθ軸の位置情報検出処理の詳細を図19に示す。θ軸の位置情報の検出では、まずステップS211においてCPU101がサーボ制御部105にθ軸を+θ方向に移動させる命令を出すとともに、光センサ230の出力が「ON」となるのを監視する。サーボ制御部105は、CPU101からの命令により、θ軸回転駆動部D2を駆動し、アーム31aを+θ方向へ低速で移動させる。
【0082】
ここで、+θ方向にアーム31aを移動させ続けると治具200の切欠部222が各ピンに衝突したり、アーム31aが熱処理ユニット内のいずれかの部位に接触することが生じるため、+θ方向への移動量には予め限界値が設定されている。そして、+θ方向への移動量が限界値に達しても光センサ230が「ON」しないときは警報を発生させ、オペレータに通知することとしている。なお、正常な場合は、アーム31aを+θ方向へ移動させると、移動量が限界値に達する前に光センサ230がピンPN2を検知し、その出力は「ON」となる。
【0083】
そして、ステップS212においてCPU101が光センサ230の出力が「ON」したことを認識すると、サーボ制御部105に対してθ軸を停止させる命令を出す。これにより、サーボ制御部105は、光センサ230がピンPN2のエッジ部分を検出する位置でアーム31aを停止させる。その後、CPU101は、サーボ制御部105に対して+θ方向へピンPN2の半径に相当する量だけ移動させるよう命令する。なお、各ピンPN1〜PN3の各寸法については予め設定入力されている。従って、ステップS212の処理が終了すると、光センサ230による検出ポイント(投光部231からの光)は、図20に示すようにピンPN2の中央部G1に位置することとなる。
【0084】
そして、ステップS213において、CPU101は、サーボ制御部105に対してθ軸を低速で−θ方向に移動させる命令を出す。これにより、サーボ制御部105はθ軸を−θ方向に駆動開始する。図20に示すように、アーム31aが−θ方向に移動すると光センサ230の検出ポイントが−θ方向に移動することとなり、光センサ230の検出ポイントがピンPN2のエッジ部分に移動するとその出力が「OFF」となる。そこで、CPU101は、サーボ制御部105に対して駆動命令を送出した後、光センサ230の出力が「OFF」となることを検出するまで光センサ230の出力を監視する。
【0085】
そして、ステップS214において、CPU101は、光センサ230の出力が「OFF」となったときサーボ制御部105に対してθ軸を停止させるよう命令する。サーボ制御部105は、この命令によりθ軸回転駆動部D2を停止させる。そして、CPU101は、エンコーダE2より得られるθ軸の現在位置をサーボ制御部105を介して取得し、位置情報θRとしてRAM103に格納する。
【0086】
ここまでの処理を図20により説明すると、始めに光センサ230の検出ポイントは、ピンPN2の中央部G1に示す位置にあり、この検出ポイントがアーム31aの−θ方向への移動に伴って、−θ方向に移動する。そして、光センサ230が「OFF」となって得られる位置情報θRは、図20におけるピンPN2の左側のエッジ位置を示す。
【0087】
次に、ステップS215においては、CPU101がアーム31aのθ軸の位置を戻すようにサーボ制御部105に対して命令する。例えば、ピンPN2の半径は予め判っているので、その半径に相当する量だけ、+θ方向に移動させる。すると、光センサ230の検出ポイントはピンPN2の中央部G1の位置に戻る。
【0088】
このようにして、θ軸を戻した後、ステップS216において、ステップS213とは逆方向にアーム31aを移動させる。CPU101は、サーボ制御部105に対してθ軸を低速で+θ方向に移動させる命令を出す。これにより、サーボ制御部105はθ軸を+θ方向に駆動開始する。そして、CPU101は、光センサ230の出力が「OFF」となること検出するまで光センサ230の出力を監視する。
【0089】
そして、ステップS217において、光センサ230の出力が「OFF」となったとき、CPU101はサーボ制御部105に対してθ軸を停止させるよう命令する。サーボ制御部105は、この命令によりθ軸回転駆動部D2を停止させる。そして、CPU101は、エンコーダE2より得られるθ軸の現在位置をサーボ制御部105を介して取得し、位置情報θFとしてRAM103に格納する。
【0090】
ステップS216,S217の処理を図20により説明すると、光センサ230の検出ポイントがアーム31aの+θ方向への移動に伴って、+θ方向に移動し、光センサ230がピンPN2の右側のエッジ位置で「OFF」となり、CPU101は位置情報θFを取得する。
【0091】
そして、ステップS218において、CPU101は、θ軸の位置を{θR+(θF−θR)/2}の位置に移動させる。この位置は、すなわち、ピンPN2の正確な中央部である。
【0092】
以上で、図15のステップS210のθ軸の位置情報検出の処理が終了し、次にステップS204が行われる。ステップS204においてCPU101は、サーボ制御部105に対してアーム31aを−X方向(図17参照)へ各ピンの直径の1.5倍程度移動させるよう命令する。そしてサーボ制御部105は、CPU101からの命令に基づいてX軸駆動部D3を駆動し、−X方向へアームを移動させる。そして、CPU101は、光センサ240からの出力を取り込み、その出力が「ON」であるか「OFF」であるかを確認する。ここで、光センサ240の出力が「ON」であると警報を発してオペレータにティーチング処理の続行が不可能であることを通知し、処理を終了する。しかし、上記ステップS203と同様に、このような警報・停止となることは極めて少なく、通常は、ピンの直径よりも移動量の方が大きいために光センサ240の出力は「OFF」となる。そして、ステップS204で光センサ240の出力が「OFF」となっていることを確認すると、ステップS220に進むことができる。
【0093】
そして、ステップS220においてX軸の位置情報の検出が行われる。具体的には、図21に示すような手順によりX軸の位置情報を検出する。まず、ステップS221において、CPU101がサーボ制御部105にX軸を+X方向に移動させる命令を出すとともに、光センサ240の出力が「ON」となるのを監視する。サーボ制御部105は、CPU101からの命令により、X軸駆動部D3を駆動し、アーム31aを+X方向へ低速で移動させる。
【0094】
ここでも、+X方向にアーム31aを移動させ続けると治具200の切欠部222が各ピンに衝突したり、アーム31aが熱処理ユニット内のいずれかの部位に接触することが生じるため、+X方向への移動量には予め限界値が設定されている。そして、+X方向への移動量が限界値に達しても光センサ240が「ON」しないときは警報を発生させ、オペレータに通知することとしている。なお、正常な場合は、アーム31aを+X方向へ移動させると、図17に示すように移動量が限界値に達する前に光センサ240がピンPN1を検知し、その出力は「ON」となる。
【0095】
そして、ステップS222においてCPU101が光センサ240の出力が「ON」したことを認識すると、サーボ制御部105に対してX軸を停止させる命令を出す。これにより、サーボ制御部105は、光センサ240がピンPN1のエッジ部分を検出する位置でアーム31aを停止させる。その後、CPU101は、サーボ制御部105に対して+X方向へピンPN1の半径に相当する量だけ検出ポイントを移動させるよう命令する。従って、ステップS222の処理が終了すると、光センサ240による検出ポイント(投光部241からの光)は、図22(a)に示すようにピンPN1のほぼ中央部G2に位置することとなる。なお、図22(a)は、X軸の位置情報検出処理における光センサ240の検出ポイントの移動履歴を示す図であり、図22(b)は、ピンPN1に対するアーム31aの移動方向(±X方向)を示す平面図である。
【0096】
そして、ステップS223において、CPU101は、サーボ制御部105に対してX軸を低速で−X方向に移動させる命令を出す。これにより、サーボ制御部105はX軸を−X方向に駆動開始する。図22(a),(b)に示すように、アーム31aが−X方向に移動すると光センサ240の検出ポイントが右方向に移動することとなり、光センサ240の検出ポイントがピンPN1のエッジ部分に移動するとその出力が「OFF」となる。そこで、CPU101は、サーボ制御部105に対して駆動命令を送出した後、光センサ240の出力が「OFF」となること検出するまで光センサ240の出力を監視する。
【0097】
そして、ステップS224において、CPU101は、光センサ240の出力が「OFF」となったときサーボ制御部105に対してX軸を停止させるよう命令する。サーボ制御部105は、この命令によりX軸駆動部D3を停止させる。そして、CPU101は、エンコーダE3より得られるX軸の現在位置をサーボ制御部105を介して取得し、位置情報XRとしてRAM103に格納する。
【0098】
ここまでの処理を図22により説明すると、始めに光センサ240の検出ポイントは、ピンPN1の中央部G2に示す位置にあり、この検出ポイントがアーム31aの−X方向への移動に伴って、右方向に移動する。そして、光センサ240が「OFF」となって得られる位置情報XRは、図22におけるピンPN1の右側のエッジ位置を示す。
【0099】
次に、ステップS225においては、CPU101がアーム31aのX軸の位置を戻すようにサーボ制御部105に対して命令する。例えば、ピンPN1の半径は予め判っているので、その半径に相当する量だけ光センサ240の検出ポイントを+X方向に移動させる。すると、光センサ230の検出ポイントはピンPN1の中央部G2の位置に戻る。
【0100】
また、その他には、ピンPN1の中央部G2の位置情報を得るために−X方向に移動した移動量を検知し、+X方向へのアーム31aの移動量を−X方向に移動させたアーム31aの移動量と等しくしても良い。これによっても、−X方向への移動の前の位置に戻る。
【0101】
このようにして、X軸を戻した後、ステップS226において、ステップS223とは逆方向にアーム31aを移動させる。CPU101は、サーボ制御部105に対してX軸を低速で+X方向に移動させる命令を出す。これにより、サーボ制御部105はX軸を+X方向に駆動開始する。そして、CPU101は、光センサ240の出力が「OFF」となること検出するまで光センサ240の出力を監視する。
【0102】
そして、ステップS227において、光センサ240の出力が「OFF」となったとき、CPU101はサーボ制御部105に対してX軸を停止させるよう命令する。サーボ制御部105は、この命令によりX軸駆動部D3を停止させる。そして、CPU101は、エンコーダE3より得られるX軸の現在位置をサーボ制御部105を介して取得し、位置情報XFとしてRAM103に格納する。
【0103】
ステップS226,S227の処理を図22により説明すると、光センサ240の検出ポイントがアーム31aの+X方向への移動に伴って、左方向に移動し、光センサ240がピンPN1の左側のエッジ位置で「OFF」となり、CPU101は位置情報XFを取得する。
【0104】
そして、ステップS228において、CPU101は、X軸の位置を{XR+(XF−XR)/2+k}の位置に移動させる。ここで、定数kは、ピンPN1の半径に相当する値よりも小さい値である。従って、ステップS228により、光センサ240の検出ポイントの位置は、図22(a)に示す位置G3に移動することとなる。
【0105】
以上のようにして、図15のステップS220のX軸の位置情報検出の処理が終了する。
【0106】
そして、次に、Z軸の位置情報検出処理(ステップS230)が行われる。具体的には、図23に示すような手順によりZ軸の位置情報を検出する。まず、ステップS231において、CPU101は、サーボ制御部105に対してアーム31aを低速で上昇させる命令を出すとともに、光センサ240が「OFF」となるのを監視する。サーボ制御部105は、CPU101からの命令を受け取ると、Z軸駆動部D1を駆動し、アーム31aを上昇させる方向(つまり、+Z方向)に駆動開始する。すると、図24に示すように、ピンPN1の位置G3にある光センサ240の検出ポイントは、+Z方向に移動する。
【0107】
そして、ステップS232において、CPU101は、光センサ240が「OFF」したことを検出すると、Z軸を即時停止するようにサーボ制御部105に対して命令する。サーボ制御部105は、この命令を受け取るとZ軸駆動部D1を停止させる。そして、CPU101は、エンコーダE1より得られるアーム31aについてのZ軸の現在位置をサーボ制御部105を介して取得し、位置情報ZPとしてRAM103に格納する。
【0108】
以上で、Z軸についての位置情報検出処理(ステップS230)が終了する。ここまでの処理が終了すると、適当なときにアーム31aを熱処理ユニットから退避させる。
【0109】
そして、次に、図15の偏差補正演算処理(ステップS240)が行われる。この偏差補正演算処理では、ステップS210,S220,S230で得られたθ軸,X軸,Z軸についての位置情報に基づいて、θ軸,X軸,Z軸について、メインコントローラMCから得られたベース値と、正確な搬送位置との差(ズレ量)を求める。具体的には、メインコントローラMCが予め保持しているX軸,θ軸,Z軸についてのそれぞれのベース値をXa,θa,Zaとし、アーム31aのズレ量をそれぞれΔX,Δθ,ΔZとすると、ΔX,Δθ,ΔZはそれぞれ、
【0110】
【数1】
【0111】
【数2】
【0112】
として表され、
【0113】
【数3】
【0114】
として表される。ここで、数3における定数hは、図24に示すように各ピンPN1〜PN3の上端部と、基板を各ピンPN1〜PN3に載置したときの基板の裏面(下面位置)である高さ位置PMとの差であり、この定数hは、設計上既知の値である。
【0115】
そして、ステップS240においてCPU101は、RAM103に格納した位置情報θF,θR,XF,XR,ZPを読み出し、これらを数1〜数3に基づいて演算することにより、それぞれの軸方向についてのアーム31aについてΔX,Δθ,ΔZを得ることができる。
【0116】
数1は、X軸についての予め設定されているベース値Xaと、X軸の位置情報検出処理(ステップS220)で検出したピンPN1の中心となるアームの位置との差分を求める式である。
【0117】
また、数2は、θ軸についての予め設定されているベース値θaと、θ軸の位置情報検出処理(ステップS210)で検出したピンPN2の中心となるアームの位置との差分を求める式である。
【0118】
さらに、数3は、Z軸についての予め設定されているベース値Zaと、Z軸の位置情報検出処理(ステップS230)で検出したZPから設計上既知の値である定数hを引いたアームのPMの位置との差分を求める式である。
【0119】
そして、ステップS240でそれぞれの軸についての値を導いた後、ステップS250において、ステップS240で求めた値に基づいて正確なアーム31aの搬送位置を設定する。CPU101は、ズレ量ΔX,Δθ,ΔZをメインコントローラMCに出力し、メインコントローラMCがこれらの値に基づいて正確な搬送位置を設定する。例えば、X軸,θ軸,Z軸についてズレ量ΔX,Δθ,ΔZをベース値Xa,θa,Zaのオフセット値として登録する。
【0120】
以上のようにして、θ軸,X軸,Z軸について、アーム31aに対するティーチング処理が終了する。なお、図15のフローチャートにおいて、CPU101は、ステップS201〜ステップS230の処理を行う際には制御手段として機能し、ステップS240及びS250の処理を行う際には設定手段として機能する。また、CPU101は、特に、ステップS210の処理を行う際には第1制御手段として機能し、ステップS220の処理を行う際には第2制御手段として機能する。
【0121】
上記ティーチング処理を行うにあたって、2つのアーム31a,31bの偏差が補正されている場合は、一方のアームについて上記ティーチング処理を行えば、両アームについて正確な搬送位置にアクセスすることができるが、2つのアーム31a,31bの偏差が補正されていない場合は、他方のアーム31bについても同様の処理を行えば、正確な搬送位置をティーチングすることができる。
【0122】
以上のような処理を行うことにより、オペレータの負担を低減するとともに、正確かつ短時間で効率的に上下アーム間の偏差を解消することができる。
【0123】
ここで、基板を正確な搬送位置に搬送することは、すなわち、図10に示したように、搬送すべき位置の中心Kと実際に搬送する基板の中心とを一致させることに相当する。上記ティーチング処理も3つのピンのうちの2つのピンの位置を検出し、結果的にアームを搬送すべき位置の中心Kに導くものである。
【0124】
しかし、上述のように、熱処理ユニット等の場合は、構造上複数のピンがKを中心として回転方向に回転する場合があるが、このような場合にも正確な搬送位置を設定することができることが望ましい。
【0125】
そこで、上述の図15に示したティーチング処理について検証する。図25に示すように、ピンPN1〜PN3がKを中心としてa°回転してピンPN1’〜PN3’の位置になった場合を考える。このようにa°回転した場合に上記のティーチング処理でピンPN1,PN2を検出した場合、X軸,θ軸についてのズレ量dX,dθを求める。ここで、ピンPN1からPN3で保持する基板の直径が例えば300mmであるとする。また、回転量a°は通常の組立精度では極めて小さいとなる。すると、ズレ量dX,dθには、
【0126】
【数4】
【0127】
【数5】
【0128】
で求めることができる。なお、各ピンPN1〜PN3は等間隔に設けられており、ピンPN1〜PN3の位置は正三角形を形成している。
【0129】
ここで、具体的に「a=1°」として数4,数5に基づいてズレ量dX,dθを求めると、X軸方向のズレ量は約0.02638mmとなり、θ軸方向のズレ量は約0.02285mmとなる。加工誤差等の値と比較すると、ピンが回転することによって生じる上記のティーチング処理の位置の誤差は、極めて小さいものであるということができる。
【0130】
これは、上記ティーチング処理において、1つのピンについて複数の方向を検出するのではなく、1つのピンについては1方向のみを検出するとともに複数のピンについて検出するように実現していることに起因している。従って、上記のティーチング処理を行うと、ピンの回転が生じてもアームをアクセスすべき搬送位置のズレ量は小さいという特別顕著な効果ももたらすことができる。
【0131】
<7.ティーチング処理2>
ところで、上記のようなティーチング処理では、各軸についてアーム31aを駆動する際には、各位置情報を的確に得るために低速で駆動する必要がある。また、各位置情報を得るためにアーム31aを一方向にのみ移動させるものであるため、光軸の微妙なズレ等により検出するピンPN1,PN2のエッジがズレる可能性がある。そこで、上記のようなティーチング処理をさらに効率的に、かつ精度良く行うために次に示すような方法を行っても良い。
【0132】
ティーチング処理の全体的な処理手順は、図15のフローチャートと同様である。そして、図15に示すステップS210,S220の処理を行う際は、アーム31aを停止させずに位置情報を取り込むとともに、各軸についてピンPN1,PN2を検出する際に、各ピンの一対のエッジとクロスする所定の軌跡に沿ってプラス方向とマイナス方向にアーム31aを往復動作させて4点の位置情報を取り込む。そして、これら4点の位置情報を平均することにより、各ピンPN1,PN2の中心を導くようにすることにより、アームを移動させる速度を上げることができるとともに、検出する位置情報の精度をも上昇させることができる。
【0133】
この場合の図15に示すステップS210のθ軸の位置情報を検出する処理は、図26に示すような手順となる。また、図26に示す手順において、光センサ230の検出ポイントの移動する軌跡を図27(a)に示す。
【0134】
まず、ステップS311において、アーム31aを+θ方向に移動開始させ、光センサ230が「ON」した位置を位置情報θF1としてRAM103に格納する。すなわち、はじめに予めアーム31aが−θ方向に移動させられて図27(a)の位置G5にあった検出ポイントがアーム31aの移動に伴ってピンPN2の方向に移動し、ピンPN2の左側のエッジを検出すると、そのエッジ位置を位置情報θF1として取得する。この位置情報θF1を取り込むときもアーム31aは+θ方向に移動し続ける。
【0135】
そして、ステップS312において光センサ230が「OFF」した位置を位置情報θF2としてRAM103に格納する。このときのθF2の位置は、図27(a)に示すピンPN2の右側のエッジ位置である。これにより、ピンPN2の一対のエッジに対して順方向についてのエッジ検出を行ったこととなる。なお、この位置情報θF2を取り込むときもアーム31aは+θ方向に移動し続ける。
【0136】
そして、ステップS313において光センサ230が「OFF」した位置から5mm程度移動させる。アーム31aの往復移動させる際の折り返し点を光センサ230が「OFF」した位置とすると、光センサ230のON/OFFの切り替わり点が折り返し点となるため、好ましくない。そこで、ステップS313において光センサ230が「OFF」した位置から5mm程度移動させることとしたものであり、5mmに限定するものではない。
【0137】
そして、ステップS314において、アーム31aを−θ方向に移動開始し、光センサ230が「ON」した位置を位置情報θR1としてRAM103に格納する。このときのθR1の位置は、図27(a)に示すピンPN2の右側のエッジ位置である。
【0138】
アーム31aは−θ方向に移動し続け、ステップS315において、光センサ230が「OFF」した位置を位置情報θR2としてRAM103に格納する。このときのθR2の位置は、図27(a)に示すピンPN2の左側のエッジ位置である。これにより、ピンPN2の一対のエッジに対して逆方向についてのエッジ検出を行ったこととなる。
【0139】
そして、ステップS316において、アーム31aのθ軸についての位置を{(θF1+θF2+θR1+θR2)/4}の位置に移動させる。この位置は、図27(a)からも判るようにピンPN2の中心位置である。
【0140】
このようにして、図15に示すステップS210のθ軸の位置情報を検出する処理が終了する。
【0141】
次に、図15に示すステップS220のX軸の位置情報を検出する処理は、図28に示すような手順となる。また、図28に示す手順において、光センサ240の検出ポイントの移動する軌跡を図27(b)に示す。
【0142】
まず、ステップS321において、アーム31aを+X方向に移動開始させ、光センサ240が「ON」した位置を位置情報XF1としてRAM103に格納する。すなわち、はじめに予めアーム31aが−X方向に移動させられて図27(b)の位置G6にあった検出ポイントがアーム31aの移動に伴ってピンPN1の方向に移動し、ピンPN1の右側のエッジを検出すると、そのエッジ位置を位置情報XF1として取得する。この位置情報XF1を取り込むときもアーム31aは+X方向に移動し続ける。
【0143】
そして、ステップS322において光センサ240が「OFF」した位置を位置情報XF2としてRAM103に格納する。このときのXF2の位置は、図27(b)に示すピンPN1の左側のエッジ位置である。これにより、ピンPN1の一対のエッジに対して順方向についてのエッジ検出を行ったこととなる。なお、この位置情報XF2を取り込むときもアーム31aは+X方向に移動し続ける。
【0144】
そして、ステップS323において光センサ240が「OFF」した位置から5mm程度移動させる。
【0145】
そして、ステップS324において、アーム31aを−X方向に移動開始し、光センサ240が「ON」した位置を位置情報XR1としてRAM103に格納する。このときのXR1の位置は、図27(b)に示すピンPN1の左側のエッジ位置である。
【0146】
アーム31aは−X方向に移動し続け、ステップS325において、光センサ240が「OFF」した位置を位置情報XR2としてRAM103に格納する。このときのXR2の位置は、図27(b)に示すピンPN1の右側のエッジ位置である。これにより、ピンPN1の一対のエッジに対して逆方向についてのエッジ検出を行ったこととなる。
【0147】
そして、ステップS326において、アーム31aのX軸についての位置を{(XF1+XF2+XR1+XR2)/4+k}の位置に移動させる。ここで、定数kは、既述したようにピンPN1の半径に相当する値よりも小さい値である。
【0148】
このようにして、図15に示すステップS220のX軸の位置情報を検出する処理が終了する。
【0149】
以上の処理により、θ軸,X軸についてそれぞれ4点の位置情報を取得したこととなる。
【0150】
そして、図15に示す次のステップS240において偏差補正演算処理を行って、アーム31aの補正を行う。具体的には、ΔX,Δθはそれぞれ、
【0151】
【数6】
【0152】
【数7】
【0153】
として表される。従って、ステップS240においてCPU101はRAM103に格納した8個の位置情報を読み出し、これらを数6,数7に基づいて演算することにより、それぞれの軸方向についてのアーム31aのズレ量ΔX,Δθを得ることができる。
【0154】
なお、Z軸については、4点計測を行うことができないため、前述の方法と同様に行うこととなる。
【0155】
そして、ステップS240でそれぞれの軸についての値を導いた後、ステップS250において、ステップS240で求めた値に基づいて正確なアーム31aの搬送位置を設定する。CPU101は、ズレ量ΔX,Δθ,ΔZとをメインコントローラMCに出力し、メインコントローラMCがこれらの値に基づいて正確な搬送位置を設定する。
【0156】
以上のようにして、θ軸,X軸,Z軸について、アーム31aに対するティーチング処理が終了する。
【0157】
ここで、アーム31aを高速で動作させるながら位置情報を取り込む場合は、図29に示すように、本来のON・OFFすべき位置から少しズレることがある。例えば、θ軸について考えると、図29に示すように、アーム31aを+θ方向に高速移動させる際の光センサ230の出力をSGN1とすると、光センサ230のON・OFFする位置が本来のON・OFFすべき位置に対して遅れることがある。同様に、アーム31aを−θ方向に高速移動させる際の光センサ230の出力をSGN2とすると、光センサ230のON・OFFする位置が本来のON・OFFすべき位置に対して遅れることがある。これらは、光センサ230の応答特性にも依存する部分があるが、+θ方向と−θ方向とのアーム31aの移動速度を等しくすれば、+θ方向と−θ方向との遅れは等しくなる。
【0158】
従って、上記のように4点測定を行い、その4点の平均を導くことで、このような光センサの出力が遅れることを解消することができる。その結果、このような4点測定を行う場合は、応答特性の優れた高価な光センサを用いる必要がなく、比較的安価な光センサを用いて高精度に測定することができる。
【0159】
このように、各軸について4点測定を行うことにより、比較的高速でアーム31aを移動させることができ、ティーチング処理の高速化を図ることができるとともに、4点の平均をとって偏差を導くため、ティーチングにおける精度を向上させることができる。
【0160】
なお、ここで示したようなティーチング処理は、アーム31aを移動させつつ、位置情報を取り込む処理であるため、複数のタスクを同時に実行することができるいわゆるマルチタスク処理となる。例えば、上記のようなプログラムの各ステップを順次に実行するタスクと、リアルタイムで各軸の駆動部D1〜D3に対する指令値を算出するタスクと、光センサからの出力をリアルタイムで監視するタスク等の複数のタスクが、CPU101によって並行処理されることにより、アーム31aを移動させながら、各位置情報を取り込むことが可能となる。
【0161】
以上のような処理を行うことにより、オペレータの負担を低減するとともに、正確かつ短時間で効率的に上下アーム間の偏差を解消することができる。また、さらに、上記「ティーチング処理1」と比較すると、高速でアーム31aを移動させることができるとともに、ティーチングの精度も上昇させることができる。
【0162】
<8.変形例>
上記説明におけるティーチング処理は、基板のエッジ部分を保持ために設けられた複数のピンに対して搬送装置のアームが基板を載置する場合に適用することができるため、熱処理ユニット内に限らない。すなわち、基板のエッジ部分を保持ために設けられた複数のピンとの間で基板の受け渡しを行うのであれば、インターフェイスIF(図1参照)との基板の受け渡し部や、その他の受け渡し部においても、上述したティーチング処理を適用することができる。
【0163】
また、上記説明における各軸の移動方向は、プラス方向とマイナス方向とを入れ替えても同様の結果を得ることができることは言うまでもない。
【0164】
さらに、上記説明においては、基板処理装置における搬送装置TR1のティーチングについて説明したが、このようなティーチング処理は、基板を搬送する搬送装置以外の搬送装置についても適用することができる。すなわち、複数のピンに対して被搬送物を搬送する搬送装置であれば、被搬送物を基板に限定するものではない。
【0165】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、アームに所定の治具を保持させた状態で、被搬送物を搬送する位置に形成された3本以上のピンに対して所定の相対的位置関係になるまで近接させ、当該近接状態においてアームを所定の複数の方向に移動させることによって、3本以上のピンのうちの複数のピンの位置を検出して位置情報として取得し、当該位置情報に基づいて、アームのアクセスする搬送位置を設定するため、オペレータの負担を低減するとともに、正確かつ短時間で効率的に搬送装置の組立誤差等によるアームのアクセスする位置の位置ズレを解消することができる。
【0166】
請求項2に記載の発明によれば、制御手段は、アームを所定の方向に移動させることによって、3本以上のピンのうちの第1のピンの位置を検出して第1位置情報として取得するとともに、アームを異なる方向に移動させることによって、3本以上のピンのうちの第2のピンの位置を検出して第2位置情報として取得し、第1位置情報及び第2位置情報に基づいて、アームのアクセスする搬送位置を設定するため、オペレータの負担を低減するとともに、正確かつ短時間で効率的に搬送装置の組立誤差等によるアームのアクセスする位置の位置ズレを解消することができるとともに、3本以上のピンが回転方向に移動した場合であっても、正確な搬送位置を設定することができる。
【0167】
請求項3に記載の発明によれば、複数のピンの一対のエッジのそれぞれとクロスする所定の軌跡の順方向に沿って前記センサの検出ポイントが移動するようにアームを移動させて、一対のエッジについての一対の順方向エッジ位置を取得するとともに、所定の軌跡の逆方向に沿ってセンサの検出ポイントが移動するようにアームを移動させて、一対のエッジについての一対の逆方向エッジ位置を取得し、一対の順方向エッジ位置と一対の逆方向エッジ位置とに基づいて位置情報を得るため、正確かつ短時間で効率的に搬送装置の組立誤差等によるアームのアクセスする位置の位置ズレを解消することができるとともに、アームを高速移動させることができ、さらに、精度を上げることもできる。
【0168】
請求項4に記載の発明によれば、順方向検出手段および前記逆方向検出手段のそれぞれは、アームを移動させつつ当該移動と並行してセンサによるピンの出力を取り込むため、効率的に位置情報を取得することができる。
【0169】
請求項5に記載の発明によれば、基板処理装置において、基板の処理部間の搬送を行うアームのアクセスする搬送位置の位置ズレを正確かつ短時間で効率的に解消することができる。
【0170】
請求項6に記載の発明によれば、本体部の外形の少なくとも一部がアームに位置決め保持される形状とされているとともに、目標物に対応する位置に切欠部が形成されているため、アームのアクセスする搬送位置を求める際に、当該治具が外部の複数の目標物に接触する可能性が低くなり、複数の目標物を検出するのに適した形状となっている。
【0171】
請求項7に記載の発明によれば、本体部は、その外形の少なくとも一部が円形または円弧状とされた薄板状とされているため、基板処理装置における基板の搬送を行う搬送装置に適したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態における基板処理装置を示す概略図である。
【図2】この発明の実施の形態における基板処理装置の処理ユニットの配置構成を示す概念図である。
【図3】基板処理装置における熱処理ユニット内部の基板の受け渡しを行う複数のピンの構造を示す斜視図である。
【図4】この発明の実施の形態における基板処理装置に設けられる搬送装置の外観斜視図である。
【図5】この発明の実施の形態における搬送装置の伸縮昇降機構が伸長した状態を示す側面断面図である。
【図6】この発明の実施の形態における搬送装置の伸縮昇降機構が収縮した状態を示す側面断面図である。
【図7】この発明の実施の形態における搬送装置のアームの構造を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態における搬送装置のアームの内部構造を示す側方断面図である。
【図9】この発明の実施の形態における搬送装置のアームの動作を概念的に説明する図である。
【図10】熱処理ユニットにおける複数のピンの構造的位置ズレを示す説明図である。
【図11】この発明の実施の形態における治具を示す平面図である。
【図12】この発明の実施の形態におけるティーチング処理を行うための制御機構を示すブロック図である。
【図13】この発明の実施の形態におけるティーチング処理の全体的処理を示すフローチャートである。
【図14】この発明の実施の形態におけるティーチング処理の前処理を示すフローチャートである。
【図15】この発明の実施の形態におけるティーチング処理の自動ティーチング処理を示すフローチャートである。
【図16】この発明の実施の形態においてアームのアクセスする高さ位置とピンとの位置関係を示す図である。
【図17】この発明の実施の形態におけるティーチング処理の際の搬送装置の一状態及び動作方向を示す図である。
【図18】治具とピンとが近接した状態でのピンと光センサとの位置関係を示す図である。
【図19】この発明の実施の形態におけるティーチング処理のθ軸の位置情報検出処理を示すフローチャートである。
【図20】ティーチング処理の際の光センサによる検出ポイントの移動する軌跡を示す図である。
【図21】この発明の実施の形態におけるティーチング処理のX軸の位置情報検出処理を示すフローチャートである。
【図22】ティーチング処理の際の光センサの検出ポイント及び光センサの移動する軌跡を示す図である。
【図23】この発明の実施の形態におけるティーチング処理のZ軸の位置情報検出処理を示すフローチャートである。
【図24】ティーチング処理の際の光センサによる検出ポイントの移動する軌跡を示す図である。
【図25】熱処理ユニットにおける複数のピンが回転方向にズレた際の誤差を示す説明図である。
【図26】この発明の実施の形態におけるティーチング処理の図19とは異なるθ軸の位置情報検出処理を示すフローチャートである。
【図27】ティーチング処理の際の光センサによる検出ポイントの移動する軌跡を示す図である。
【図28】この発明の実施の形態におけるティーチング処理の図21とは異なるX軸の位置情報検出処理を示すフローチャートである。
【図29】この発明の実施の形態においてアームを高速で移動させた際の光センサの出力を示す説明図である。
【符号の説明】
31a,31b アーム
100 制御部
101 CPU
200 治具
210 本体部
230,240 光センサ
231,241 投光部
232,242 受光部
TR1 搬送装置
D1 Z軸駆動部
D2 θ軸回転駆動部
D3 X軸駆動部
E1,E2,E3 エンコーダ
PN1〜PN3 ピン
W 基板
Claims (7)
- ティーチングによって指定される搬送位置に対してアームをアクセスして被搬送物の搬送を行う装置であって、
(a) 前記アームに所定の治具を保持させた状態で、前記被搬送物を搬送する位置に形成された3本以上のピンに対して所定の相対的位置関係になるまで近接させ、当該近接状態において前記アームを所定の複数の方向に移動させることによって、前記3本以上のピンのうちの複数のピンの位置を検出して位置情報として取得する制御手段と、
(b) 前記位置情報に基づいて、前記アームのアクセスする前記搬送位置を設定する設定手段と、
を備えることを特徴とする搬送装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記制御手段は、
(a-1) 前記近接状態において前記アームを所定の方向に移動させることによって、前記3本以上のピンのうちの第1のピンの位置を検出して第1位置情報として取得する第1制御手段と、
(a-2) 前記近接状態において前記アームを前記所定の方向とは異なる方向に前記アームを移動させることによって、前記3本以上のピンのうちの第2のピンの位置を検出して第2位置情報として取得する第2制御手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記第1位置情報及び第2位置情報に基づいて、前記アームのアクセスする前記搬送位置を設定することを特徴とする搬送装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記治具には、前記複数のピンに対応する位置にそれぞれセンサが設けられており、
前記制御手段は、前記複数のピンのうちの少なくとも1つのピンの検出について、
(a-1) 当該ピンの一対のエッジのそれぞれとクロスする所定の軌跡の順方向に沿って前記センサの検出ポイントが移動するように前記アームを移動させ、前記一対のエッジのそれぞれが前記センサで検出された際の位置を一対の順方向エッジ位置として取得する順方向検出手段と、
(a-2) 前記所定の軌跡の逆方向に沿って前記センサの検出ポイントが移動するように前記アームを移動させ、前記一対のエッジのそれぞれが前記センサで検出された際の位置を一対の逆方向エッジ位置として取得する逆方向検出手段と、
(a-3) 前記一対の順方向エッジ位置と前記一対の逆方向エッジ位置とに基づいて前記位置情報を得る手段と、
を備えることを特徴とする搬送装置。 - 請求項3に記載の装置において、
前記順方向検出手段および前記逆方向検出手段のそれぞれは、
前記アームを移動させつつ当該移動と並行して前記センサによる前記ピンの検出出力を取り込むことを特徴とする搬送装置。 - 基板に対して所定の処理を行う処理部を備えるとともに、
前記処理部に対する前記基板の搬出入を行う基板搬送手段として、請求項1ないし請求項4のいずれかの搬送装置を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 被搬送物を保持可能なアームが設けられた搬送装置について、前記アームのアクセスする搬送位置を求める際に使用される治具であって、
(a) 前記アームで保持可能な本体部と、
(b) 前記本体部の所定位置に形成され、前記治具の外部の複数の目標物の位置を非接触で検出可能な複数のセンサと、
を備え、
前記本体部の外形の少なくとも一部が前記アームに位置決め保持される形状とされているとともに、前記目標物に対応する位置に切欠部が形成されていることを特徴とする治具。 - 請求項6に記載の治具において、
前記被搬送物は円形基板であり、
前記アームは、前記円形基板のエッジ付近を支持するアームであって、
前記本体部は、その外形の少なくとも一部が円形または円弧状とされた薄板状とされていることを特徴とする治具。
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