JP4278460B2

JP4278460B2 - ワーク搬送システムの制御方法

Info

Publication number: JP4278460B2
Application number: JP2003299874A
Authority: JP
Inventors: 浩司大畑
Original assignee: 安川情報システム株式会社
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2023-08-25
Also published as: JP2005066753A

Description

本発明は、搬送装置をそなえたチャンバと、ゲート板で仕切られたチャンバとの間でワークを搬送するときの制御方法に関する。

従来、半導体製造装置においては、１つのトランスチャンバと、これに隣接する複数のプロセスチャンバで構成された装置が多く用いられており、プロセスチャンバ内の真空度を均一に保つために、トランスチャンバとプロセスチャンバとの間にゲート板が設けられている。トランスチャンバ内に設置された搬送ロボットによりウェハなどのワークを、トランスチャンバからプロセスチャンバに搬入し、あるいは、プロセスチャンバからトランスチャンバに搬出する場合、従来の方法ではワークとゲート板の接触事故を防止するため、チャンバ間に設置されているゲート板が完全に開になった状態を確認して搬入、搬出を開始していた。

また、搬送に要する時間を短縮するために、たとえば、図５に示すように、搬送元のチャンバ３１内の点Ｐ１１にあるワークＷを搬送ロボット３０により搬送先のチャンバ３３の点Ｐ１６に搬送する場合、ワークＷを、ワークとゲート板３２が干渉しない点Ｐ１２に引き出した後にゲート板３２を全開状態から閉じる指令を出し、さらに点Ｐ１３まで引き出して旋回させ、この旋回中にゲート板３２が完全に閉じたことを確認して搬送先のゲート板３４に開動作の指令を与え、ワークＷが点Ｐ１４で旋回を終わり、搬送先のチャンバ３３のゲート板３４と干渉しない点Ｐ１５に到達したときにゲート板３４が完全に開いた状態になるようロボット３０の速度を制御している。（特許文献１参照）
特許第３１０５５４４号公報（２５欄６〜１０行）

しかるに、このような従来の搬送制御方法では、ワークＷが搬送元のチャンバ３１から完全に搬出されるまではゲート板３２を閉じる操作が行われず、ゲート板の閉動作が遅れ、このゲート板３２が完全に閉じてからでないと搬送先のチャンバ３３のゲート板３４を開くことができないので、ゲート板３４の開動作が遅れることになる。また、搬送先のチャンバ３３のゲート板３４が完全に開くまではワークＷの搬入を行わないため、ゲート板３４が完全に開いた状態のときに、ワークＷはゲート板手前の点Ｐ１５までしか搬送できない。このため、ゲート板の開閉やワークの搬出搬入に実質的な待ち時間を生じている。
本発明は、ゲート板の開閉動作中であっても、ワークをゲート板が設けられている位置に搬送させて、高スループット化を実現させることを目的とする。

それぞれ開口部を開閉するゲート板をそなえた複数のチャンバと、前記チャンバ相互間にアームに支持したワークを搬入および搬出させる搬送ロボットをそなえ、１つのチャンバのゲート板が開いている間は、他のゲート板が閉じているようにしたワーク搬送システムにおいて、搬送元チャンバから搬送先チャンバに前記搬送ロボットによりワークを搬送する搬送軌跡を設定し、前記搬送軌跡に沿って設定された速度パターンで搬送されるワークが、搬送先チャンバのゲート板の直前でゲート板に接触しない位置に停止することができる距離にある第１の点と、ワーク先端が前記ゲート板に機械的に干渉する直前の第２の点を設定し、搬送されるワークが第１の点に到達した時点で、前記ゲート板の開度を測定し、前記測定されたゲート板の開度から、搬送されてくるワークに機械的に干渉しない開度になる時までの最小の時間ＴＧを演算するとともに、ワークの搬送速度を、第１の点から第２の点に到達するまでの時間ＴＲが、時間ＴＧより大きくなるように設定（通常は減速）して制御させる。

したがって、ワークをチャンバからの搬出およびチャンバへの搬入の際に、ゲート板が完全に開または閉になるまでワークの搬出や搬入を待つ必要がなく、ワークの搬送時間を短縮でき、搬送システムの高スループット化を実現できる効果がある。

搬送元となるトランスチャンバ２０に搬送ロボット２１が設置され、搬送先であるプロセスチャンバ２３にゲート板２４が設けられている。ワークＷは搬送ロボット２１のアーム２２に保持されて、設定された搬送軌跡Ａに沿って搬送され、ゲート板より手前でワークを停止させることができる位置からゲート板が設けられた位置までの距離、およびワークが前記停止させることができる位置に来た時に検出したゲート板の開度によって、ワークＷが動作中のゲート板に接触しないでゲート板の位置を通過させるための搬送時間と、ゲート板がワークに接触しない開度になるまでの開閉時間を演算し、２つの時間によりワークの搬送速度を設定して制御させる。

以下、図に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明によるワーク搬送システムの制御方法を示すフローチャート、図２はトランスチャンバからプロセスチャンバにワークを搬入する状態を示す説明図、図３はワークとゲート板との関係を示す説明図である。
図２において、搬送元となるトランスチャンバ２０に搬送ロボット２１が設置されており、搬送先であるプロセスチャンバ２３にゲート板２４が設けられている。ワークＷは搬送ロボット２１のアーム２２に保持されて、搬送軌跡Ａに沿って点Ｐ１、点Ｐ２を経てプロセスチャンバ２３内の所定位置点Ｐ３に搬入される。点Ｐ１は搬送ロボット２１に設定された速度で搬送したときに、ワークＷがゲート板２４の位置に近接してもこの位置に来たゲート板２４とは接触しない状態で停止させることができる距離にある位置、点Ｐ２はワークＷがゲート板２４と機械的に干渉するようになる直前の位置である。
ゲート板２４の開閉動作は一定の速度で開閉するものとし、２５はこのゲート板の開閉度を測定する開度検出器である。

図２のトランスチャンバ２０からプロセスチャンバ２３に、ワークＷを搬入する場合について、搬送制御方法を説明する。
まずワークＷがアーム２２に保持され搬送を開始すると、速度パターンＢ生成処理（ステップ１）で点Ｐ３を最終位置とした速度パターンＢを生成し、この速度パターンによって搬送ロボット２１がワークＷを搬送軌跡Ａに沿って搬送させる。ワークＷが点Ｐ１に到達した時点（ステップ２）で、ゲート板２４の開度検出器２５よりゲート板開閉情報２６を入手してゲート板の開度状態をチェックする（ステップ３）。ゲート板２４が既に開き終わっている場合は（ステップ８）でそのまま速度パターンＢの速度を継続し、何らかの事情でゲート板が閉じている場合は（ステップ９）で直ちに減速停止させる。ゲート板が開動作の途中であれば、速度パターンＢの速度を維持して搬送した場合にワークがゲート板と接触するかどうかを（ステップ４）で演算し判断する。

たとえば、ゲート板開閉情報２６が、図３のゲート板開度Ｇ１であれば、ゲート板の開速度は決まっているので、ワークＷがゲート板の位置に到達するまでの時間（Ｐ１からＰ２への搬送時間）と、その時間でゲート板がワークに接触しない位置Ｇ２まで開くか否かにより、ワークとゲート板が接触するかどうかが判断される。
この判断結果で、接触しない場合は（ステップ８）によりそのまま速度を継続する。接触すると判断された場合は、（ステップ５）で接触しない速度を算出し、変更した速度パターンＣを生成し（ステップ６）連続して搬送する。なお、速度パターンＢは、搬送時間を小さくするため、できるだけ高速にしているため、速度パターンＣは速度パターンＢより通常は減速される。
ワークが点Ｐ２を通過（ステップ７）した後は、ゲート板２４はワークと接触しないよう十分に開いているので、（ステップ８）で速度パターンＢに戻して搬送終点点Ｐ３で停止させる。

これを図４の特性図で説明すると、ワークＷが点Ｐ１に到達する時点では、ゲート板が開度Ｇ１で開動作中であるが、この時点で搬送速度をチェックし、ゲート板が開度Ｇ２で点Ｐ２に到達するように速度パターンＣに変更する。点Ｐ２を通過すると搬送速度を速度パターンＢに戻して点Ｐ３で停止させる。
これに対して、従来は点線で示すように、ゲート板が完全に開いた状態になってワークを搬入させるため時間Ｔだけ搬送完了が遅れる。

ワークＷをプロセスチャンバ２３から搬出する時は、搬出速度と点Ｐ３から点Ｐ２までの距離によってワークＷを点Ｐ２まで搬出する時間と、ゲート板がワークと接触しない開度Ｇ２まで閉まる時間を演算し、この２つの時間によって、搬出開始とゲート板の閉動作の開始との時間を算出する。
点Ｐ３と点Ｐ２の距離が小さく、搬出時間がゲート板の閉動作時間より長いときは、搬出を開始して前記２つの時間の時間差に応じたタイミングでゲート板の閉動作を行わせ、搬出時間がゲート板の閉動作時間より小さいときは、先にゲート板を動作させ、時間差で搬出を開始する。これにより搬出開始からゲート板が完全に閉まるまでの時間を短縮できる。
なお、点Ｐ３と点Ｐ２の距離が十分に大きければ、点Ｐ３とＰ２の間にＰ１に相当する点を設け、速度パターンを変えるようにすることができる。

また、ワークを搬入してロボットのアームを引き出す場合や、ワーク搬出のためにワークを保持しないでアームを挿入するときも、同様にゲート板の開閉時期を制御して、アームの搬入搬出時間を短縮できる。

次に、図１の（ステップ４）で接触の有無を判断する例を示す。
ワークＷが点Ｐ１から点Ｐ２に到達するまでの時間をＴＲ、ゲート板２４がゲート板開度情報による開度Ｇ１から、ワークＷの大きさやアームのゲート板開閉方向の高さによって決められる接触を生じない開度Ｇ２になるまでの時間をＴＧとすると、ＴＲがＴＧより大きい場合は接触しない、ＴＲがＴＧと等しいか小さいときは接触すると判断される。
ここでＴＲは、

で求められる。
また、ＴＧは、ゲート板の開度Ｓｎの大きさにより、

ただし、Ｓｎ：ゲート板の開度
Ｓｇ：ゲート板の閉から開度Ｇ２までの距離
Ｖｇ：ゲート板の速度パターンの最大速度
Ａｇ：ゲート板の速度パターンの加速度
である。

次に、（ステップ４）でワークとゲート板が接触すると判断される場合、速度算出処理（ステップ５）でワークとゲート板が接触しない新たな速度を算出する。この速度Ｖのための計算例を示す。

ただし、Ｖ：新たな速度（Ｖ>０）
Ｖｏ：搬送ロボットの最高速度（点Ｐ１通過時の速度）
ａ：システムが取り得る最大加速度
ＴＧ：ゲート板が開度Ｇ２になるまでの時間
Ｓ：点Ｐ１から点Ｐ２までの距離
となるが、実際のシステムにおいては、安全面から前記の式から求められる速度Ｖより小さい速度が設定される。

本発明の搬送制御は、搬送ロボットを用いた一般の搬送にも適用できるが、とくに半導体の製造装置において有効である。

本発明の実施例を示すフローチャートである。本発明のワーク搬入軌跡を示す説明図である。ワークとゲート板との関係を示す説明図である。搬入時の搬送速度パターンとゲート板の状態を示す特性図例である。従来の例を示す搬送軌跡図である。

符号の説明

２０トランスチャンバ
２１搬送ロボット
２２アーム
２３プロセスチャンバ
２４ゲート板
２５開度検出器
Ｗワーク
Ａ搬送軌跡
Ｐ１ワークがゲート板に接触しないで停止できる位置
Ｐ２ワークがゲート板に機械的に干渉する直前の位置
Ｐ３搬入位置

Claims

それぞれ開口部を開閉するゲート板をそなえた複数のチャンバと、前記チャンバ相互間にアームに支持したワークを搬入および搬出させる搬送ロボットをそなえたワーク搬送システムにおいて、搬送元チャンバから搬送先チャンバに前記搬送ロボットによりワークを搬送する搬送軌跡を設定し、前記搬送軌跡に沿って設定した速度パターンで搬送されるワークが、搬送先チャンバのゲート板位置の直前で停止することができる距離にある第１の点と、ワーク先端が前記ゲート板に機械的に干渉する直前の第２の点を設定し、搬送されるワークが第１の点に到達した時点で、前記ゲート板の開度を測定し、前記測定されたゲート板の開度から搬送されてくるワークに機械的に干渉しない開度になる時までの最小の時間ＴＧを演算するとともに、ワークの搬送速度を、第１の点から第２の点に到達するまでの時間ＴＲが時間ＴＧより大きくなるように設定して制御することを特徴とするワーク搬送システムの制御方法。