JP3970231B2 - ハンドリング用ロボットの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置や、ＬＣＤ製造装置等のように、１つのトランスファチャンバの周囲に複数のステーションとなるプロセスチャンバを配設し、各プロセスチャンバにて加工処理されるウエハ等の薄板状のワークを、トランスファチャンバを経由して、このトランスファチャンバに設けたハンドリング用ロボットにて、１つのプロセスチャンバから他のプロセスチャンバへ搬送するようにしたマルチチャンバタイプの製造装置における上記ハンドリング用ロボットの制御方法に関するものである。

マルチチャンバタイプの半導体製造装置は図１に示すようになっていて、トランスファチャンバ１の周囲に、複数のプロセスチャンバからなるステーション２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅと、外部に対してワークを受け渡しを行うワーク受け渡しステーション３とが配設されており、トランスファチャンバ１内は常時真空装置にて真空状態が保たれている。

そして上記トランスファチャンバ１は図２に示すようになっていて、これの中心部にハンドリング用ロボットＡが旋回可能に備えてあり、周壁で、かつ各ステーション２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ及びワーク受け渡しステーション３に対向する仕切り壁５には各ステーションへのワークの出入口となるゲート６が設けてある。このゲート６はトランスファチャンバ２の内側に各ゲート６に対向して設けられた図示しない開閉扉にて開閉されるようになっている。

上記ハンドリング用ロボットＡはいわゆるフロッグレッグ式の双腕型といわれているものが用いられていて、その構成は図３から図６に示すようになっている。

回転中心に対して同長の２本のアーム７ａ，７ｂがそれぞれ回転可能に設けられている。一方同一形状の２つの搬送台８ａ，８ｂを回転中心に対して両側に位置して有しており、この各搬送台８ａ，８ｂの基部に、同長の２本のリンク９ａ，９ｂの一端が連結されている。この両リンク９ａ，９ｂの一端は搬送台８ａ，８ｂに対してフロッグレッグ式の搬送台姿勢規制機構を介して連結されており、両リンク９ａ，９ｂは各搬送台８ａ，８ｂに対して完全に対称方向に回転するようになっている。そして各搬送台８ａ，８ｂに連結した２本のリンクのうちの一方のリンクは一方のアームに、他方のリンクは他方のアームにそれぞれ連結されている。

図４は上記フロッグレッグ式の搬送台姿勢規制機構を示すもので、搬送台８ａ，８ｂに連結される２本のリンク９ａ，９ｂの先端部は図４（ａ）に示すように互いに噛合う歯車９ｃ，９ｃからなる歯車構成により結合されており、搬送台８ａ，８ｂに対するリンク９ａ，９ｂの姿勢角θＲ，θＬが常に同じになるようにしている。これにより、搬送台８ａ，８ｂは常にトランスファチャンバ１の半径方向に向けられると共に、半径方向へ動作される。上記リンク９ａ，９ｂの連結は歯車に代えて、図４（ｂ）に示すようにたすき掛けしたベルト９ｄによるものもある。

図５は上記アーム７ａ，７ｂをそれぞれ独立して回転するための機構を示すものである。各アーム７ａ，７ｂの基部はそれぞれリング状になっていて、この各リング状ボス１０ａ，１０ｂは回転中心に対して同軸状にしてトランスファチャンバ１に対して回転自在に支持されている。

一方両リング状ボス１０ａ，１０ｂの内側には円板状ボス１１ａ，１１ｂがそれぞれに対向されて同じ同心状に配置されており、この各対向するリング状ボスと円板状ボスとがマグネットカップリング１２ａ，１２ｂにて回転方向に磁気力にて連結されている。

上記各円板状ボス１１ａ，１１ｂのそれぞれの回転軸１３ａ，１３ｂは同心状に配置されていて、このそれぞれの回転軸１３ａ，１３ｂはトランスファチャンバ１のフレーム１ａに同心状にして軸方向に位置をずらせて支持されたモータユニット１４ａ，１４ｂの出力部に連結されている。

上記モータユニット１４ａ，１４ｂは、例えばＡＣサーボモータを用いたモータ１５と、ハーモニックドライブ（商品名、以下同じ）を用いた減速機１６が一体状に結合されていて、各減速機１６，１６の出力部が上記各回転軸１３ａ，１３ｂの基端に連結されている。アーム７ａ，７ｂが位置されるトランスファチャンバ１内は真空状態に維持されることから、このアーム回転機構のリング状ボス１０ａ，１０ｂと円板状ボス１１ａ，１１ｂとの間に密閉用の隔壁１７が設けてある。

図６の（ａ），（ｂ）は上記した従来のハンドリング用ロボットＡの作用を示すもので、図６（ａ）に示すように、両アーム７ａ，７ｂが回転中心に対して直径方向に対称位置にあるときには、両搬送台８ａ，８ｂに対してリンク９ａ，９ｂが最も拡開するよう回転された状態となり、従って両搬送台８ａ，８ｂは旋回中心側へ移動されている。

この状態で両アーム７ａ，７ｂを同一方向に回転することにより、両搬送台８ａ，８ｂは半径方向の位置を維持したまま回転中心に対して旋回される。また図６（ａ）に示す状態から、両アーム７ａ，７ｂを、これらが互いに近付く方向（互いに逆方向）に回転することにより、図６（ｂ）に示すように両アーム７ａ，７ｂでなす角度が小さくなる方に位置する搬送台８ａがリンク９ａ，９ｂに押されて放射方向外側へ突出動されてトランスファチャンバ１に対して放射方向外側に隣接して設けられた上記ステーション２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，３の１つのステーションのプロセスチャンバ内に突入する。

このとき、他方の搬送台は旋回中心側へ移動されるが、各アーム７ａ，７ｂとリンク９ａ，９ｂとのなす角度の関係上、その移動量はわずかとなる。

上記第１のハンドリング用ロボットにあっては、搬送台が２個あることにより、この２個の搬送台を各ステーションに対して交互に、あるいは連続して用いることができ、双腕ロボットとしての作用効果が期待されていたが、現実には次のような問題がある。

すなわち、プロセスの順番が決まっており、各ステーションで処理したウエハを各ステーションに順番に送っていく場合において、各ステーション内には処理中または処理済みのウエハがある。このとき、あるステーション内の処理済みのウエハを未処理のウエハと交換する場合、この従来のハンドリング用ロボットＡでは、図７から図１１に示すように、まず、一方の搬送台８ａに未処理のウエハＷ₁ を支持してからハンドリング用ロボットＡを旋回して空いている方の搬送台８ｂを交換しようとするステーション２ｅに対向させる（図７）。

ついで、この空いている方の搬送台８ｂをステーション２ｅ内へ突入させてこれの上に処理済みのウエハＷ₂ を受け取り（図８）、トランスファチャンバ１内へ搬送する。その後、ハンドリング用ロボットＡを１８０度旋回して（図９）、未処理のウエハＷ₁ を支持している搬送台８ａを上記ステーション２ｅに対向させてからこれをステーション２ｅ内へ突入動（図１０）して未処理のウエハＷ₁をこのステーション２ｅ内へ搬入し、空になった搬送台８ａはトランスファチャンバ１内に没入動される（図１１）。

このように、上記従来のハンドリング用ロボットＡでは、１つのステーションに対してウエハを交換する度に１８０度旋回しなければならず、その上、このハンドリング用ロボットＡの旋回は、各搬送台８ａ，８ｂが各ステーション２ａ〜２ｅから、トランスファチャンバ１内の所定の位置まで完全に没入動作してから行われるようになっていたため、ウエハ交換のサイクルタイムが長くなってしまうという問題があった。

これに対して、本発明の出願人が先に特願平８−３２４２３７号にて提案したように、１つのステーションに対してハンドリング用ロボットを４５°程度のわずかな角度にわたって回転するだけで、ステーション内の処理済みのウエハと、トランスファチャンバ内の未処理のウエハを交換することができるようにしてウエハ交換のサイクルタイムを短縮できるようにした第２・第３のハンドリング用ロボットＡ′，Ａ″がある。

この第２のハンドリング用ロボットＡ′は図１２から図１４に示すようになっている。トランスファチャンバの中心部に第１・第２の２個のリング状ボス２０ａ，２０ｂがそれぞれ同心状にして下側から順に重ね合わせた状態で、かつ図示しない軸受を介して個々に回転自在に支持されている。そして上記各リング状ボス２０ａ，２０ｂのそれぞれに対向する内側には円板状ボス２１ａ，２１ｂが軸方向に重ね合わせ状にしてトランスファチャンバ１のフレーム１ａ側に図示しない軸受を介して個々に回転自在に支持されている。

上記互いに対向する各リング状ボス２０ａ，２０ｂと円板状ボス２１ａ，２１ｂのそれぞれはマグネットカップリング２２ａ，２２ｂにて磁気力にて連結されている。そしてこの両ボスの間に、トランスファチャンバ内の真空状態を維持するために、隔壁２３が設けてある。

上記各円板状ボス２１ａ，２１ｂのそれぞれは、これらの軸心部に同心状に配置された回転軸２４ａ，２４ｂに結合されている。この両回転軸のうち、第１の回転軸２４ａが中空になっていて、これに第２の回転軸２４ｂが嵌挿されており、各回転軸２４ａ，２４ｂはタイミンクベルト等の連結機構を介して第１・第２の各モータユニット２５ａ，２５ｂの各出力軸２６ａ，２６ｂに連結されている。

上記両モータユニット２５ａ，２５ｂはサーボモータと減速機を組合わせたもの、またはモータのみが用いられ、それぞれの出力軸２６ａ，２６ｂは極めて大きな減速比でもって減速されると共に、正転、逆転が正確に制御されるようになっている。また各出力軸２６ａ，２６ｂと各回転軸２４ａ，２４ｂとを連結する連結機構の連結回転比は同一になっている。

上記第１のリング状ボス２０ａの側面には第１・第２のアーム２７ａ，２７ｂが、第２のリング状ボス２０ｂの側面には第３のアーム２７ｃが、またこの第２のリング状ボス２０ｂの頂面の軸心部に脚柱２７ｅを介して第４のアーム２７ｄがそれぞれ放射方向に突設されており、それぞれのアームの先端部上面が回転支点となっている。

上記各アーム２７ａ〜２７ｄのそれぞれの回転支点の半径Ｒは同一寸法になっている。そして上記第１・第４のアーム２７ａ，２７ｂの回転支点は上下方向で同一位置になっており、また第２・第３のアーム２７ｂ，２７ｃの回転支点は上下方向同一位置で、かつ上記第１・第４のアーム２７ａ，２７ｄのそれより低くなっている。

上記各アーム２７ａ〜２７ｄの回転支点には同長で、かつ上記各アームの長さＲより長くした第１・第２・第３・第４のリンク２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄの一端が回転自在に連結されている。そして上記第１・第４のリング２８ａ，２８ｄの先端の下面にフロッグレッグ式の搬送台姿勢規制機構を介して第１の搬送台８ａが連結されている。また第２・第３のリング３８ｂ，３８ｃの先端上面に搬送台姿勢規制機構を介して第２の搬送台８ｂが連結されている。

このとき、第１の搬送台８ａは、第１・第４の両アーム２７ａ，２７ｄが直径方向に一直線状になった状態でいわゆる待機状態となるようになっている。また同様に、第２の搬送台８ｂは第２・第３のアーム２７ｂ，２７ｃが直径方向に一直線状になったときに待機状態となるようになっている。そしてこの待機状態の両搬送台８ａ，８ｂがリング状ボスの回転方向に位置がずれており、この状態（図１４）がハンドリング用ロボットの待機状態となり、この状態から、各リング状ボスの回転により各搬送台８ａ，８ｂがリング状ボスの半径方向に出没作動され、またこの待機状態でハンドリング用ロボットが旋回されるようになっている。このとき、両搬送台８ａ，８ｂは旋回方向に重複しないので、図１３に示すように、上下方向に同一位置となっている。また、第１のアーム２７ａの先端部は、第３のアーム２７ｃの先端部が干渉しないように外側へ湾曲されている。

このように構成されたハンドリング用ロボットＡ′は図１５から図１９に示すような動作を行う。すなわち、一方の搬送台に未処理のウエハＷ₁ を載置した状態で、ウエハを載置していない方、すなわち空いている方の搬送台が処理済みのウエハＷ₂ があるステーション２ｅに対向するように待機状態で回転する（図１５）。

ついで空いている方の搬送台を上記ステーション２ｅ内に突入させて、この上に載置して上記処理済みのウエハＷ₂ を搬出する（図１６）。ついで、未処理のウエハＷ₁ を載置している方の搬送台を、これの処理を行うステーション２ｅに対向するよう全体で旋回する（図１７）。このときの回転角は両搬送台の回転方向のずれ分だけで、例えば約４５°である。

この状態で未処理のウエハＷ₁ を載置している搬送台をステーション２ｅ内に突入してこのウエハＷ₁ をステーション内にセットする（図１８）。ついで空いた搬送台をトランスファチャンバ側へ没入させ、他方の搬送台上の処理済みのウエハＷ₂ が次のプロセスを行うステーション２ａの方へ旋回し、上記と同様の動作を繰り返す。

一方第３のハンドリング用ロボットＡ″は図２０から図２２に示すようになっている。図中３０はトランスファチャンバのフレームに回転自在に支承された回転台であり、この回転台３０の回転中心に駆動軸３１がこの回転台３０に対して回転自在に支承されている。そして上記回転台３０はトランスファチャンバ１のフレーム１ａ側に固着された第１のモータユニット３２ａにて正転及び逆転方向に駆動されるようになっており、また、駆動軸３１は回転台３０側に固着された第２のモータユニット３２ｂにて正転及び逆転方向に駆動されるようになっている。

３３と３４は上記駆動軸３１の軸心に対して両側に配置される第１・第２のロボットリンク機構Ｂ₁ ，Ｂ₂ の平行リンク構成にしたそれぞれの駆動リンク機構であり、この第１・第２の駆動リンク機構３３，３４はそれぞれ平行に配置される駆動リンク３３ａ，３４ａと、従動リンク３３ｂ，３４ｂと、各両リンク３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂのそれぞれの先端を連結する連結リンク３３ｃ，３４ｃとからなっている。

そして上記各駆動リンク機構３３，３４のそれぞれの駆動リンク３３ａ，３４ａの基端部は上記駆動軸３１に固着結合されている。またそれぞれの従動リンク３３ｂ，３４ｂの基端は、回転台３０の回転中心に対して離間角度α（６０°）だけ離間する位置となるようにして回転台３０に枢支されている。各駆動リンク機構３３，３４の連結リンク３３ｃ，３４ｃの両端の支持軸３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂにはそれぞれ同一歯数で、かつ互いに各両リンクのもの相互で歯合する歯車３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが各支持軸と一体構成にて設けてある。この各支持軸のうち、駆動リンク３３ａ，３４ａの先端に位置する支持軸７５ａ，７６ａが各駆動リンク３３ａ，３４ａに一体結合され、他のものはそれぞれリンクに対して回転自在となっている。

３８，３９は上記第１・第２のロボットリンク機構Ｂ₁ ，Ｂ₂ のそれぞれの駆動リンク機構３３，３４の先端側に連結され、かつ各駆動リンク機構３３，３４と同一大きさの平行リンク構成にした第１・第２の従動リンク機構であり、この各従動リンク機構３８，３９はそれぞれ平行に配置される駆動リンク３８ａ，３９ａと、従動リンク３８ｂ，３９ｂからなっており、各リンクの基端のうち、駆動リンク３８ａ，３９ａの基端が上記第１・第２の駆動リンク機構３３，３４のそれぞれの従動リンク３３ｂ，３４ｂ側の支持軸３５ｂ，３６ｂに一体結合され、従動リンク３８ｂ，３９ｂの基端は各支持軸３５ａ，３６ａに回転自在に連結されている。そして各従動リンク機構３８，３９のリンクの先端側のリンク４０ａ，４０ｂにこれと一体状にして搬送台８ａ，８ｂが連結されている。両従動リンク機構７８，７９の各リンク形状及び両搬送台８ａ，８ｂの形状から両搬送台８ａ，８ｂは図２２に示すように上下方向に同一位置となっている。また搬送台８ａ，８ｂの基端部も相互に干渉しないようになっている。

またこのときの両搬送台８ａ，８ｂは両従動リンク機構３８，３９の先端側のリンク４０ａ，４０ｂの延長線上に向けて配置されており、従ってこの両搬送台８ａ，８ｂは回転台３０の回転中心に対して上記離間角度αだけ回転方向に位置がずれされている。なお図２２において、４１は磁性流体シールである。

この第３のハンドリング用ロボットＡ″の作用を以下に説明する。図２１に示す待機状態で、第２のモータユニット３２ｂを正転あるいは逆転して駆動軸３１を，例えば右回転すると、第１・第２のロボットリンク機構Ｂ₁ ，Ｂ₂ のそれぞれの駆動リンク機構３３，３４のそれぞれの駆動リンク３３ａ，３４ａが一体状に右方向に回転される。

これにより、図２０に示すように、第１・第２の従動リンク機構３８，３９は歯車３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄの作動により、左方向に回動し、第１のロボットリンク機構Ｂ₁ の搬送台８ａは突出動作し、第２のロボットリンク機構Ｂ₂ の搬送台８ｂ′は没入動作する。このときのそれぞれの搬送台８ａ，８ｂはそれぞれの第１・第２の駆動リンク機構３３，３４のそれぞれの従動リンク３３ｂ，３４ｂの離間角度αのそれぞれの角度α₁ ，α₂ 方向に出没動作される。

駆動軸３１を逆方向、すなわち左方向に回転すると、上記動作は逆になり、第１のロボットリンク機構Ｂ₁ の搬送台８ａは角度α₁ に沿って没入動され、第２のロボットリンク機構Ｂ₂ の搬送台８ｂは角度α₂ に沿って突出動される。

図２１の待機姿勢の状態で第１のモータユニット３２ａを駆動することにより回転台３０が回転されて、第１・第２のロボットリンク機構Ｂ₁ ，Ｂ₂ は一体状となって回転される。

上記した第２・第３のハンドリング用ロボットＡ′，Ａ″は、一対の搬送台が４５°あるいは６０°の方向に向けて出没するようになっているので、第１のハンドリング用ロボットＡのように１８０°位相がずれているものより、ウエハ交換の際のロボット全体の旋回角が少なくてすむが、いくら少ないといっても、ウエハ交換時にはロボット全体を４５°あるいは６０°にわたって旋回しなければならない。そしてこの第２・第３のハンドリング用ボットＡ′，Ａ″も、第１のハンドリング用ボットと同様に、ステーション内に突入動作した搬送台が、トランスファチャンバ内に没入して、待機状態になってから、ロボット全体が旋回するようになっているため、搬送台の突入、没入動作時の動作時間がロスタイムになることは変わらず、単に旋回角度が１８０°から４５°あるいは６０°になった
分しかサイクルタイムを短縮することができなかった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、ハンドリング用ロボットの旋回及び搬送台の突入、没入動作における全体のサイクルタイムを短縮できるようにしたハンドリング用ロボットの制御方法を提供することを目的とするものである。

請求項１に係るハンドリング用ロボットの制御方法は、周囲の外周壁を介して配設され、この外周壁に形成された各ゲートを介して連通する複数のプロセスチャンバステーションを有するトランスファチャンバ内に設けられたハンドリング用ロボットであって、このロボットがロボットの旋回中心のまわりに角度方向にずらされた第１及び第２の搬送台を備え、前記ロボットが前記第１及び第２の搬送台をアームを介して機械的に連動させながら旋回及び突入または没入させる駆動手段を備え、前記駆動手段が、前記第１及び第２の搬送台を前記トランスファチャンバ内にて一緒に同時に旋回させると共に、前記第１及び第２の搬送台の一方を前記ゲートを通って前記プロセスチャンバステーション内に突入させ、かつ同時に前記第１及び第２の搬送台の他方を前記トランスファチャンバ内に没入させるようになっている、ハンドリング用ロボットの制御方法において、前記駆動手段を、一対のモータユニットで構成するとともに、前記第１及び第２の搬送台のアームを介した機械的な連動は、該第１及び第２の搬送台のうち、一方の搬送台に突入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が没入動作となり、また、一方の搬送台に没入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が突入動作となるような連動であり、両搬送台を回転させつつ、第１及び第２の搬送台の一方を待機状態での旋回軌跡の内側から該旋回軌跡まで突出させ、かつこれに連動して第１及び第２の搬送台の他方をプロセスチャンバステーションからトランスファチャンバに没入させて該旋回軌跡まで戻す工程と、両搬送台を回転させつつ、第１及び第２搬送台の一方を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させ、かつこれに連動して第１及び第２搬送台の他方を前記旋回軌跡から前記旋回軌跡の内側に没入させるという工程とを含み、第１及び第２の搬送台の各軌跡がショートカットを形成するクロソイド曲線を含んでおり、前記第１及び第２搬送台の一方を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させる際の突入速度を、両搬送台の回転時の旋回方向に対してゲートと干渉する位置までは旋回速度に対してゆっくりとし、前記ゲートに干渉しない状態になった時点から旋回速度に対して高速にすることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、第１及び第２搬送台の一方をさらにプロセスチャンバステーション内に突入させてから戻し且つこれに連動して第１及び第２搬送台の他方をさらに前記旋回軌跡の内側に没入させてから戻す工程をさらに含んでいることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、旋回途中での前記第１及び第２搬送台の突入及び没入の速度及び距離はそれぞれ旋回速度とゲートの大きさに関係して決めて、前記第１及び第２搬送台が前記ゲートと干渉しないようにしたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、周囲に隔壁を介して配設され該周壁に形成された各ゲートを介して連通する複数のプロセスチャンバステーションを有するトランスファチャンバ内に設けられたハンドリング用ロボットであって、該ロボットがロボットの旋回中心のまわりに角度方向にずらされた第１及び第２搬送台を備え、前記ロボットが前記第１及び第２搬送台をアームを介して機械的に連動させながら旋回及び突入又は没入させる駆動手段を備え、前記駆動手段が、前記第１及び第２搬送台を前記トランスファチャンバ内にて一緒に同時に旋回させると共に、前記第１及び第２搬送台の一方を前記ゲートを通って前記プロセスチャンバステーション内に突入させ且つ同時に前記第１及び第２搬送台の一方を前記ゲートを通って前記プロセスチャンバ内に突入させ且つ同時に前記第１及び第２搬送台の他方を前記トランスファチャンバ内に没入させるようになっている、ハンドリング用ロボットの制御方法において、前記駆動手段を、一対のモータユニットで構成するとともに、前記第１及び第２の搬送台のアームを介した機械的な連動は、該第１及び第２の搬送台のうち、一方の搬送台に突入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が没入動作となり、また、一方の搬送台に没入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が突入動作となるような連動であり、両搬送台を回転させつつ、第２搬送台を待機状態での旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させ且つこれに連動して第１搬送台を該旋回軌跡から該旋回軌跡の内側に没入させ、第２搬送台をプロセスチャンバステーション内にさらに突入させ且つこれに連動して第１搬送台を前記旋回軌跡の内側にさらに没入させ、第２搬送台をトランスファチャンバ側に戻し且つこれに連動して第１搬送台を前記旋回軌跡側に戻し、両搬送台を回転させつつ、第１搬送台を前記旋回軌跡の内側から前記旋回軌跡まで突出させ且つこれに連動して第２搬送台をプロセスチャンバステーションからトランスファチャンバ内に没入させて前記旋回軌跡まで戻す工程と、両搬送台を回転させつつ、第１搬送台を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させ且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡から前記旋回軌跡の内側に没入させ、第１搬送台をプロセスチャンバ内にさらに突入させ且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡の内側にさらに没入させ、第１搬送台をトランスファチャンバ側に戻し且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡側に戻し、両搬送台を回転させつつ、第１搬送台をプロセスチャンバステーションからトランスファチャンバ内に没入させて前記旋回軌跡まで戻し且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡の内側から前記旋回軌跡まで突出させるようにするという工程とを含み、第１及び第２搬送台の各軌跡がショートカットを形成するクロソイド曲線を含んでおり、前記第１及び第２搬送台の一方を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させる際の突入速度を、両搬送台の回転時の旋回方向に対してゲートと干渉する位置までは旋回速度に対してゆっくりとし、前記ゲートに干渉しない状態になった時点から旋回速度に対して高速にすることを特徴とする。

上記したハンドリング用ロボットの制御方法によれば、ハンドリング用ロボットの旋回動作と各搬送台の突入、没入の各動作の組み合わせにて行われて、この両動作が重複されることになり、ハンドリング用ロボットの旋回及び搬送台の出没動作における全体のサイクルタイムを短縮することができる。

本発明の実施の形態を上述した第２のハンドリング用ロボットＡ′について説明する。この第２のハンドリング用ロボットＡ′の一対の搬送台８ａ，８ｂの従来の動作は図１５から図１９に示すようになり、このときの両搬送台８ａ，８ｂの先端部の動きを細かく分析すると、第１の搬送台８ａの動作は図２３（ａ）に、第２の搬送台８ｂの動作は図２３（ｂ）にそれぞれ示すようになる。なお以下に示すｔ₀ ，ｔ₀ ′〜ｔ₆ ，ｔ₆ ′の各点及びこれを結ぶ線は各搬送台８ａ，８ｂの先端中央部及びこれの軌跡を示す。

図１５は待機状態を示すものであり、このときの第１の搬送台８ａは図２３（ａ）でｔ₀ 、第２の搬送台８ｂは図２３（ｂ）でｔ₀ ′に位置されている。そしてこの図２３（ａ），（ｂ）において、ｔ₁ ，ｔ₁ ′は、図１６に示す状態の直前、すなわち、第２の搬送台８ｂが対象のステーション２ｅに対向しての待機状態を示す。ｔ₂ ，ｔ₂ ′は第２の搬送台８ｂがステーション２ｅ内にゲート６を通って所定ストロークにわたって突入した状態を示す。このとき、待機側である第１の搬送台８ａは、第２の搬送台８ｂの動きに連動してトランスファチャンバの内側へ少し没入動作してｔ₂ の位置となる。

ｔ₃ ，ｔ₃ ′は第２の搬送台８ｂがステーション２ｅからゲート６を通ってトランスファチャンバ側へ没入して待機状態になったときで、第１の搬送台８ａも待機状態となる。ｔ₄ ，ｔ₄ ′は第１の搬送台８ａを対象のステーション２ｅに向けるために、両搬送台８ａ，８ｂの配置角度、例えば４５°だけ旋回した状態を示す。ｔ₅ は第１の搬送台８ａがステーション２ｅ内にゲート６を通って突入した状態で、第２の搬送台８ｂはこれに連動して内側にｔ₅ ′まで没入する。ｔ₆ ，ｔ₆ ′は第１の搬送台８ａがステーション２ｅからゲート６を通ってトランスファチャンバ側へ没入して待機位置になったときの第１・第２の搬送台８ａ，８ｂの位置である。

このときの、各搬送台８ａ，８ｂの突入、没入の各動作とロボット全体の旋回動作が別々になっていたため、第１の搬送台８ａが最没入位置ｔ₂ （第２の搬送台８ｂは突入位置ｔ₂ ′）から４５°にわたって旋回し、ついでステーション２ｅ内にｔ₅ まで突入するまでのサイクルタイムＴは
Ｔ＝（ｔ₃ −ｔ₂ ）＋（ｔ₄ −ｔ₃ ）＋（ｔ₅ −ｔ₄ ）
＝（ｔ₃ ′−ｔ₂ ′）＋（ｔ₄ ′−ｔ₃ ′）＋（ｔ₅ ′−ｔ₄ ′）
となり、旋回動作の動作タイム（ｔ₄ −ｔ₃ ）、（ｔ₄ ′−ｔ₃ ′）が直接的に加算されている。

本発明は上記搬送台８ａ，８ｂの突入、没入動作と旋回動作において、搬送台８ａ，８ｂの突入、没入動作を行いながら旋回動作を行って全体のサイクルタイムの短縮を図ろうとするものである。

そのやり方を、上記と同様に図１５から図１９を参照しながら第２のハンドリング用ロボットＡ′について図２４（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。図１５で示した待機状態では、第１の搬送台８ａは図２４（ａ）でｔ₀₀、第２の搬送台８ｂは図２４（ｂ）でｔ₀₀′に位置される。なお、以下に示すｔ₀₀，ｔ₀₀′〜ｔ₀₅，ｔ₀₅′の各点及びこれを結ぶ線は上記の場合と同様に各搬送台８ａ，８ｂの先端中央部及びこれの軌跡を示す。

図１５で示す待機状態からθだけ旋回して第２の搬送台８ｂを１つのステーション２ｅに対向させると共に、このステーション２ｅ内へゲート６を通して突入し、ついでトランスファステーション１側へ没入させ、ついで第１の搬送台８ａを同じステーション２ｅ内に突入し、ついでこれをトランスファステーション１側へ没入させる一連の動作について説明する。

図１５に示す待機状態での第１の搬送台８ａは図２４（ａ）のｔ_００、第２の搬送台８ｂは図２４（ｂ）のｔ_００′に位置されている。この状態からθだけ旋回する間に、第２の搬送台８ｂを徐々に突入動作を行う。このときの第２の搬送台８９ｂの軌跡は、クロソイド曲線を描いてステーション２ｅに対向する位置に至る。そして、このときの旋回途中での搬送台８ｂの突入速度及びストロークは旋回速度とゲート６の大きさに関係して相対的に決められる。

すなわち、旋回方向に対してゲート６と干渉する位置までの突入速度は旋回速度に対してゆっくりとし、ある旋回角まで旋回し、ゲート６に干渉しない状態になった時点ｔ₀₁′から旋回速度に対して高速でｔ₀₂′まで突入動作する。つまり、第１又は第２搬送台をプロセスチャンバステーション内に突入させる際、該搬送台の突入速度が、旋回速度に応じて緩急変化するような制御を行っている。
なお、搬送台８ｂ（あるいはウエハ）の大きさに対してゲート６の旋回方向の大きさが十分大きい場合には突入動作の終端位置ｔ₀₂′まで旋回動作と共に、突入動作を行うようにしてもよい。また、上記突入速度は一定であってもよい。

このとき、待機側である第１の搬送台８ａは第２の搬送台８ｂの動きに連動してトランスファチャンバの内側へ少し没入動作してｔ₀₁を経由してｔ₀₂の位置となる。

ついで、第２の搬送台８ｂがステーション２ｅからゲート６を通ってトランスファチャンバ側へ没入させ、４５°にわたって旋回した第１の搬送台８ａをステーション２ｅに突入する動作がなされるが、このときの第２の搬送台８ｂはｔ₀₂′からｔ₀₁′まで、すなわち、ゲート６に対して旋回方向に干渉する位置までは、旋回しない状態で、あるいは極めてゆっくり旋回させながら第２の搬送台８ｂを没入動作し、ついでロボット全体をステーション２ｅの位置から４５°にわたって旋回させながら第２の搬送台８ｂが没入動作する。

待機位置から４５°にわたって旋回してステーション２ｅに対して突入動作する第１の搬送台８ａは、上記第２の搬送台８ｂの突入動作と同様に旋回しながら突入動作が行われ、ゲート６に干渉しない状態になった時点ｔ₀₃から高速でｔ₀₄まで突入動作する。このとき、第２の搬送台８ｂは、この第１の搬送台８ａの動作に連動して没入動作が行われてｔ₀₄′になる。

この第１の搬送台８ａの没入動作は、次の動作と組み合わせる場合、すなわち、旋回してこの第１の搬送台８ａ、あるいは第２の搬送台８ｂを次のステーションに突出させる場合には、上記突入動作の場合と同様に、ゲート６と旋回方向に干渉しない位置ｔ₀₃まで没入させてから、この没入動作中に旋回動作させてｔ₀₅の位置まで移動する。このとき、第２の搬送台８ｂはｔ₀₅′になる。

このときの各搬送台８ａ，８ｂの突入、没入の各動作において、第１の搬送台８ａが最没入位置ｔ₀₂（第２の搬送台８ｂは突入位置ｔ₀₂′）から４５°にわたって旋回し、ついでステーション２ｅ内にｔ₀₄まで突入するまでのサイクルタイムＴ₀ は
Ｔ₀ ＝（ｔ₀₁−ｔ₀₂）＋（ｔ₀₃−ｔ₀₁）＋（ｔ₀₄−ｔ₀₃）
＝（ｔ₀₁′−ｔ₀₂′）＋（ｔ₀₃′−ｔ₀₁′）＋（ｔ₀₄′−ｔ₀₃′）
となる。

このサイクルタイムＴ₀ において、（ｔ₀₃−ｔ₀₁）、（ｔ₀₅−ｔ₀₃）は、従来のサイクルタイムＴにおいての搬送台８ａ，８ｂの突入、没入の軌跡と旋回軌跡との交点であるｔ₃ ，ｔ₄ 及びｔ₆ の部分をショートカットした曲線となり、また、（ｔ₀₁′−ｔ₀₀′）、（ｔ₀₃′−ｔ₀₁′）も、従来のサイクルタイムＴにおいての両軌跡の交点であるｔ₁ ′，ｔ₃ ′及びｔ₄ ′の部分をショートカットした曲線となり、従って、この両サイクルタイムＴ，Ｔ₀ を比較したときに、明らかに、Ｔ＞Ｔ₀ となり、本発明の実施の形態により、搬送台８ａ，８ｂの旋回及び突入、没入のサイクルが短縮された。

この実施の形態において、各搬送台８ａ，８ｂが旋回しながら突入動作するときにゲート６に対する干渉しない位置ｔ₀₃，ｔ₀₁′はゲート６の旋回方向の大きさ、及び搬送台、あるいはこれに載せるウエハの大きさ、さらには速度・加速度等の動作条件によって決められる。

上記搬送台８ａ，８ｂのサイクルタイムＴ₀ を描くには、ハンドリング用ロボットＡ′の旋回動作と各搬送台８ａ，８ｂの突入、没入の各動作の組み合わせにて行われる。そしてこの動作は、これらを駆動するモータユニット２５ａ，２５ｂの制御にて行われる。このとき、この両モータユニット２５ａ，２５ｂは図示しない制御装置にて正転、逆転及び回転速度が正確に、かつ任意に制御されるようにする。

この実施の形態では、第２のハンドリング用ロボットＡ′について説明したが、図２０に示した他のハンドリング用ロボットＡ″においても同様に実施することができる。また、図２４（ａ）、（ｂ）において、搬送台８ａ，８ｂのｔ₀₁→ｔ₀₃、ｔ₀₁′→ｔ₀₃′の軌跡が、両搬送台８ａ，８ｂの待機状態での旋回軌跡と単に交差でもよく、あるいは接線状を経て交差し、接線状に離間するようにしてもよい。

マルチチャンバタイプの製造装置の一例である半導体製造装置の概略的な平面図である。 トランスファチャンバと第１のハンドリング用ロボットの関係を示す分解斜視図である。 第１のハンドリング用ロボットを示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は搬送台姿勢規制機構を示す説明図である。 第１のハンドリング用ロボットのアーム回転機構を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は第１のハンドリング用ロボットの作用説明図である。 第１のハンドリング用ロボットの１つのステーションに対する作用説明図である。 第１のハンドリング用ロボットの１つのステーションに対する作用説明図である。 第１のハンドリング用ロボットの１つのステーションに対する作用説明図である。 第１のハンドリング用ロボットの１つのステーションに対する作用説明図である。 第１のハンドリング用ロボットの１つのステーションに対する作用説明図である。 第２のハンドリング用ロボットのボス部を示す断面図である。 第２のハンドリング用ロボットを示す正面図である。 第２のハンドリング用ロボットを示す平面図である。 第２のハンドリング用ロボットにおける１つのステーションに対する作用説明図である。 第２のハンドリング用ロボットにおける１つのステーションに対する作用説明図である。 第２のハンドリング用ロボットにおける１つのステーションに対する作用説明図である。 第２のハンドリング用ロボットにおける１つのステーションに対する作用説明図である。 第２のハンドリング用ロボットにおける１つのステーションに対する作用説明図である。 第３のハンドリング用ロボットの作用状態を示す平面図である。 第３のハンドリング用ロボットの待機状態を示す平面図である。 第３のハンドリング用ロボットの構成を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は第３のハンドリング用ロボットにおける搬送台の動作軌跡を示す線図である。 （ａ），（ｂ）は本発明におけるハンドリング用ロボットの搬送台の動作軌跡を示す線図である。

符号の説明

Ａ，Ａ′，Ａ″…ハンドリング用ロボット
Ｂ₁ ，Ｂ₂ …ロボットリンク機構
１…トランスファチャンバ
１ａ…フレーム
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ…プロセスチャンバステーション
３…ワーク受け渡しステーション
５…仕切り壁
６…ゲート
７ａ，７ｂ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ…アーム
８ａ，８ｂ…搬送台
９ａ，９ｂ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…リンク
１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂリング状ボス
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ…円板状ボス
１３ａ，１３ｂ，２４ａ，２４ｂ…回転軸
１４ａ，１４ｂ，２５ａ，２５ｂ，３２ａ，３２ｂ…モータユニット
１７，２３…隔壁
２７ｅ…脚柱
３０…回転台
３１…駆動軸
３３，３４…駆動リンク機構
３８，３９…従動リンク機構

Claims (4)

1. 周囲の外周壁を介して配設され、この外周壁に形成された各ゲートを介して連通する複数のプロセスチャンバステーションを有するトランスファチャンバ内に設けられたハンドリング用ロボットであって、このロボットがロボットの旋回中心のまわりに角度方向にずらされた第１及び第２の搬送台を備え、前記ロボットが前記第１及び第２の搬送台をアームを介して機械的に連動させながら旋回及び突入または没入させる駆動手段を備え、前記駆動手段が、前記第１及び第２の搬送台を前記トランスファチャンバ内にて一緒に同時に旋回させると共に、前記第１及び第２の搬送台の一方を前記ゲートを通って前記プロセスチャンバステーション内に突入させ、かつ同時に前記第１及び第２の搬送台の他方を前記トランスファチャンバ内に没入させるようになっている、ハンドリング用ロボットの制御方法において、
   前記駆動手段を、一対のモータユニットで構成するとともに、
   前記第１及び第２の搬送台のアームを介した機械的な連動は、該第１及び第２の搬送台のうち、一方の搬送台に突入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が没入動作となり、また、一方の搬送台に没入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が突入動作となるような連動であり、
   両搬送台を回転させつつ、第１及び第２の搬送台の一方を待機状態での旋回軌跡の内側から該旋回軌跡まで突出させ、かつこれに連動して第１及び第２の搬送台の他方をプロセスチャンバステーションからトランスファチャンバに没入させて該旋回軌跡まで戻す工程と、 両搬送台を回転させつつ、第１及び第２搬送台の一方を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させ、かつこれに連動して第１及び第２搬送台の他方を前記旋回軌跡から前記旋回軌跡の内側に没入させるという工程とを含み、
   第１及び第２の搬送台の各軌跡がショートカットを形成するクロソイド曲線を含んでおり、
   前記第１及び第２搬送台の一方を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させる際の突入速度を、両搬送台の回転時の旋回方向に対してゲートと干渉する位置までは旋回速度に対してゆっくりとし、前記ゲートに干渉しない状態になった時点から旋回速度に対して高速にする
   ことを特徴とするハンドリング用ロボットの制御方法。
2. 第１及び第２搬送台の一方をさらにプロセスチャンバステーション内に突入させてから戻し且つ第１及び第２搬送台の他方をさらに前記旋回軌跡の内側に没入させてから戻す工程をさらに含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のハンドリング用ロボットの制御方法。
3. 旋回途中での前記第１及び第２搬送台の突入及び没入の速度及び距離はそれぞれ旋回速度とゲートの大木債に関係して相対的に決めて、前記第１及び第２搬送台が前記ゲートと干渉しないようにした、請求項１又は請求項２に記載のハンドリング用ロボットの制御方法。
4. 周囲に隔壁を介して配設され該周壁に形成された各ゲートを介して連通する複数のプロセスチャンバステーションを有するトランスファチャンバ内に設けられたハンドリング用ロボットであって、該ロボットがロボットの旋回中心のまわりに角度方向にずらされた第１及び第２搬送台を備え、前記ロボットが前記第１及び第２搬送台をアームを介して機械的に連動させながら旋回及び突入又は没入させる駆動手段を備え、前記駆動手段が、前記第１及び第２搬送台を前記トランスファチャンバ内にて一緒に同時に旋回させると共に、前記第１及び第２搬送台の一方を前記ゲートを通って前記プロセスチャンバステーション内に突入させ且つ同時に前記第１及び第２搬送台の他方を前記トランスファチャンバ内に没入させるようになっている、ハンドリング用ロボットの制御方法において、
   前記駆動手段を、一対のモータユニットで構成するとともに、
   前記第１及び第２の搬送台のアームを介した機械的な連動は、該第１及び第２の搬送台のうち、一方の搬送台に突入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が没入動作となり、また、一方の搬送台に没入動作を行わせると、これに連動して他方の搬送台が突入動作となるような連動であり、
   両搬送台を回転させつつ、第２搬送台を待機状態での旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させ且つこれに連動して第１搬送台を該旋回軌跡から該旋回軌跡の内側に没入させ、
   第２搬送台をプロセスチャンバステーション内にさらに突入させ且つこれに連動して第１搬送台を前記旋回軌跡の内側にさらに没入させ、
   第２搬送台をトランスファチャンバ側に戻し且つこれに連動して第１搬送台を前記旋回軌跡側に戻し、
   両搬送台を回転させつつ、第１搬送台を前記旋回軌跡の内側から前記旋回軌跡まで突出させ且つこれに連動して第２搬送台をプロセスチャンバステーションからトランスファファチャンバ内に没入させて前記旋回軌跡まで戻す工程と、
   両搬送台を回転させつつ、第１搬送台を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させ且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡から前記旋回軌跡の内側に没入させ、
   第１搬送台をプロセスチャンバ内にさらに突入させ且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡の内側にさらに没入させ、
   第１搬送台をトランスファチャンバ側に戻し且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡側に戻し、
   両搬送台を回転させつつ、第１搬送台をプロセスチャンバステーションからトランスファチャンバ内に没入させて前記旋回軌跡まで戻し且つこれに連動して第２搬送台を前記旋回軌跡の内側から前記旋回軌跡まで突出させるようにするという工程とを含み、
   第１及び第２搬送台の各軌跡がショートカットを形成するクロソイド曲線を含んでおり、
   前記第１及び第２搬送台の一方を前記旋回軌跡からプロセスチャンバステーション内に突入させる際の突入速度を、両搬送台の回転時の旋回方向に対してゲートと干渉する位置までは旋回速度に対してゆっくりとし、前記ゲートに干渉しない状態になった時点から旋回速度に対して高速にする
   ことを特徴とするハンドリング用ロボットの制御方法。

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