JP5728204B2 - 基板位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、旋回軸と、旋回軸に連結され、旋回軸に直交する面上で屈伸動作するロボットアームと、ロボットアームの先端に連結されるハンドとを備え、旋回軸の回転でハンドを旋回軸の周方向たるθ方向に旋回させ、ロボットアームの屈伸動作でハンドを旋回軸の径方向たるＲ方向に移動させるようにした搬送ロボットを用い、円形の基板をハンドに支持させた状態で搬送元から搬送先に搬送する際に、ハンド上の基板の中心位置を検出する基板位置検出方法に関する。

従来、この種の基板位置検出方法として、特許文献１により、基板搬送時のハンドの移動経路を、搬送元或いは搬送先に対し所定の位置関係にある検出点を基板の周縁の異なる箇所が順に通過するように設定して、検出点に基板の周縁があるか否かを検出するセンサを設け、検出点の位置と、センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置とに基づいてハンド上の基板の中心位置を演算するものが知られている。具体的には、検出点の位置と、センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときのハンドの位置とから、ハンドに対し静止した座標上の基板周縁の各箇所の位置を算出する。そして、基板周縁の２箇所の位置を算出した場合は、これら２箇所を通る基板と同径の２つの円の中心のうちハンド中心に近い方をハンド上の基板の中心位置とし、また、基板周縁の３箇所の位置を算出した場合には、これら３箇所を通る円の中心をハンド上の基板の中心位置とする。その後、基板の中心位置が搬送先の中心位置に合致するようにハンドの位置を補正して、基板を搬送先に搬送する。

また、センサの設置位置（検出点の位置）が正規位置からずれる可能性がある。そこで、上記従来例のものでは、センサで検出可能な指標を中心に設けた較正用基板をハンドに載置し、センサにより指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置に基づいて検出点の位置を算出している。

ここで、較正用基板がハンド上の正規位置に載置されていれば、上記の方法で検出点の位置を正確に算出できる。然し、較正用基板はハンド上で位置ずれすることがある。この場合には、算出した検出点の位置が実際の検出点の位置からずれてしまい、上記の如く演算するハンド上の基板の中心位置も実際の中心位置からずれてしまう。

また、ハンドのθ方向の位置は旋回軸の回転角度から正確に求めることができるが、ロボットアームの寸法誤差等の影響で、ロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置は実際のＲ方向位置からずれてしまうことがある。この場合にも、上記の如く演算するハンド上の基板の中心位置が実際の中心位置からずれてしまう。その結果、搬送先に正しく基板を搬送できなくなる。

特開２００８−２１８４９８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ハンド上の基板の中心位置の検出精度を向上できるようにした基板位置検出方法を提供することをその課題としている。

本発明は、旋回軸と、旋回軸に連結され、旋回軸に直交する面上で屈伸動作するロボットアームと、ロボットアームの先端に連結されるハンドとを備え、旋回軸の回転でハンドを旋回軸の周方向たるθ方向に旋回させ、ロボットアームの屈伸動作でハンドを旋回軸の径方向たるＲ方向に移動させるようにした搬送ロボットを用い、円形の基板をハンドに支持させた状態で搬送元から搬送先に搬送する際に、ハンド上の基板の中心位置を検出する基板位置検出方法であって、基板搬送時のハンドの移動経路を、搬送元或いは搬送先に対し所定の位置関係にある検出点を基板の周縁の異なる箇所が順に通過するように設定して、検出点に基板の周縁があるか否かを検出するセンサを設け、検出点の位置と、センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置とに基づいてハンド上の基板の中心位置を演算するものにおいて、上記課題を解決するために以下の如く構成したことを特徴とする。

即ち、本発明は、ハンドに、センサで検出可能な指標として、基準となる第１指標と、第１指標からＲ方向に所定距離離れた第２指標とを設け、基板を搬送する前に、ハンドを第１と第２の各指標が検出点を通るように動かして、センサにより第１指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置に基づいて検出点の位置を算出すると共に、センサにより第１指標が検出点にあると検出されたときのハンドのＲ方向位置をＲ方向基準位置として、このＲ方向基準位置から、センサにより第２指標が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置までの変位量を算出し、この変位量と第１と第２の両指標間のＲ方向距離との比を補正係数として算出し、センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置を、当該Ｒ方向位置とＲ方向基準位置との偏差に補正係数を乗算して補正することを特徴とする。

本発明によれば、ハンドに設けた第１指標を用いて検出点の位置を算出するため、上記従来例のような較正用基板の位置ずれによる検出点の算出誤差を生じず、検出点の位置を正確に算出できる。また、上記の如く求めた補正係数は、Ｒ方向基準位置からの演算で求めたハンドのＲ方向変位量とハンドの実際のＲ方向変位量との比になる。そのため、センサにより基板周縁の各箇所が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置が実際のＲ方向位置からずれても、本発明の如くハンドのＲ方向位置を補正係数に基づいて補正すれば、Ｒ方向基準位置に対するハンドの実際のＲ方向の相対位置を正確に算出できる。そして、検出点のＲ方向位置はＲ方向基準位置に基づいて算出されるから、検出点のＲ方向位置に対するハンドの実際のＲ方向の相対位置を正確に算出できることになる。従って、検出点のＲ方向位置と基板周縁の各箇所が検出点にあると検出されたときのハンドの補正したＲ方向位置とから、ハンドに対し静止した座標上の基板周縁の各箇所のＲ方向位置を正確に算出でき、ハンド上の基板中心位置の検出精度が向上する。

尚、センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置とＲ方向基準位置との偏差が小さければ、Ｒ方向基準位置に対する演算で求めたハンドのＲ方向の相対位置と実際のハンドのＲ方向の相対位置とのずれは極小さくなる。従って、偏差が所定値以下のときは上記補正を省略してもよい。

ところで、ハンドの組付け誤差等によりロボットアームに対しハンドがθ方向に傾いた姿勢で連結されてしまうことがある。この場合、第１指標は、ロボットアームに正規姿勢でハンドが連結されているときの位置からθ方向に変位する。ここで、センサにより第１指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から、ロボットアームにハンドが正規姿勢で連結されているものとしてハンドの位置を求めるため、このハンドの位置に基づいて算出する検出点の位置は、ハンドのθ方向の傾き角度分だけ実際の位置からずれてしまう。

そのため、本発明においては、ハンドに、θ方向に離隔させて、ロボットアームに対し正規姿勢でハンドが連結されている場合にＲ方向位置が同一になるように第１指標を一対に設け、センサにより一方の第１指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置を第１位置、センサにより他方の第１指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置を第２位置として、第１位置と第２位置とからロボットアームに対するハンドのθ方向の傾き角度を算出し、第１位置又は第２位置に基づいて算出される検出点の位置をハンドのθ方向の傾き角度に応じて補正することが望ましい。

ここで、ハンドがロボットアームに対し正規姿勢で連結されていれば、第１位置におけるハンドのＲ方向位置と第２位置におけるハンドのＲ方向位置とが同一になるが、ハンドがロボットアームに対しθ方向に傾いた姿勢で連結されている場合は、第１位置におけるハンドのＲ方向位置と第２位置におけるハンドのＲ方向位置との間に差を生ずる。そのため、第１位置と第２位置とからロボットアームに対するハンドのθ方向の傾き角度を算出することができる。そして、第１位置又は第２位置に基づいて算出される検出点の位置をハンドのθ方向の傾き角度に応じて補正することにより、検出点の実際の位置を精度よく算出できる。

また、ハンドがロボットアームに対しθ方向に傾いた姿勢で連結されている場合は、第１と第２の両指標間の実際のＲ方向距離が設計上のＲ方向距離より減少してしまう。そのため、Ｒ方向基準位置から、センサにより第２指標が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置までの変位量と、第１と第２の両指標間の設計上のＲ方向距離との比として算出した補正係数は、Ｒ方向基準位置からの演算で求めたハンドのＲ方向変位量とハンドの実際のＲ方向変位量との比からずれてしまう。

そのため、上記の如くハンドに一対の第１指標を設ける場合には、第２指標に、一対の第１指標を結ぶ結線に平行な直線部を形成し、前記第１位置と前記第２位置とから、一対の第１指標を結ぶ結線上の所定点が検出点にあるときのハンドの位置をハンド基準位置として算出し、このハンド基準位置でのハンドのＲ方向位置をＲ方向基準位置とし、このＲ方向基準位置から、前記所定点を通るＲ方向の直線と第２指標の直線部との交点が検出点にあるとセンサで検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置までの変位量を求め、この変位量と前記所定点及び前記交点間のＲ方向距離との比を前記補正係数として算出することが望ましい。

ここで、前記所定点及び前記交点間のＲ方向距離は、両第１指標を結ぶ結線と第２指標の直線部との間の設計上のＲ方向距離とハンドのθ方向の傾き角度とから求めることができる。従って、ハンドがロボットアームに対しθ方向に傾いた姿勢で連結されていても、Ｒ方向基準位置からの演算で求めたハンドのＲ方向変位量とハンドの実際のＲ方向変位量との比に等しくなるように補正係数を正確に算出できる。尚、ハンド基準位置と同一のθ方向位置でハンドをＲ方向に移動させれば、前記交点が検出点を通過するから、センサで前記交点が検出点にあると検出できる。

ところで、上記従来例のものでは、ハンドの基端部に、基板の周縁より径方向内方に位置する内側孔縁部と、基板の周縁より径方向外方に位置する外側孔縁部とを持つ長孔が形成され、基板搬送時のハンドの移動経路を、長孔上に張出す基板の周縁の箇所が検出点を通過するように設定している。この長孔の内側後縁部と外側後縁部は共に円弧状に形成されている。ここで、長孔の内側孔縁部と外側孔縁部との少なくとも一方に前記結線に平行な直線部を形成し、この直線部で第２指標の直線部を構成すれば、直線部を持つ第２指標を別途設ける必要が無く有利である。また、これによれば、前記交点が検出点にあると検出されるときのハンドのＲ方向位置と長孔上に張出す基板周縁の箇所が検出点にあると検出されるときのハンドのＲ方向位置との差が小さくなる。従って、補正係数の算出に用いるＲ方向基準位置からのハンドのＲ方向変位量は、基板周縁の箇所が検出点にあると検出されるときのＲ方向基準位置からのハンドのＲ方向変位量に近い値となり、基板周縁の箇所が検出点にあると検出されたときのハンドのＲ方向位置を正確に補正演算することができる。

本発明を適用する半導体製造装置の模式的平面図。 （ａ）本発明で用いる第１実施形態のハンドの平面図、（ｂ）第１実施形態のハンドの切断側面図。 基板搬送時のハンドの移動経路を示す図。 ハンドに対し静止した座標上の基板周縁の各箇所の位置を示す図。 補正係数の算出方法を説明する図。 （ａ）本発明で用いる第２実施形態のハンドの平面図、（ｂ）第２実施形態のハンドがθ方向に傾いた状態を示す平面図。 基板搬送時のハンドの移動経路の変形例を示す図。

図１は、半導体製造装置を示している。この製造装置は、中央の搬送室１と、搬送室１の周囲に配置した、２つのロードロック室２及び複数（図示例では４つ）の処理室３とを備えている。各ロードロック室２には、基板Ｓを上下複数段に収納可能なカセット２ａが配置され、各処理室３には、基板Ｓを載置するステージ３ａが配置されている。また、各ロードロック室２及び各処理室３と搬送室１との間には、各ロードロック室２及び各処理室３に基板Ｓを搬入、搬出する際に開くゲートバルブ２ｂ，３ｂが介設されている。尚、基板Ｓは、シリコンウエハ等の円形の基板である。

搬送室１には、基板Ｓを搬送する搬送ロボット４が配置されている。搬送ロボット４は、搬送室１の中心に設けた鉛直方向にのびる旋回軸５と、旋回軸５に連結したロボットアーム６と、ロボットアーム６の先端に連結した、基板Ｓを支持するハンド７とを備える円筒座標型ロボットで構成される。ロボットアーム６は、旋回軸５に直交する水平面上で屈伸動作するフロッグレッグ式アームで構成されている。ハンド７は、旋回軸５の回転で旋回軸５の周方向（以下、θ方向という）に旋回し、ロボットアーム６の屈伸動作で旋回軸５の径方向（以下、Ｒ方向という）に移動する。

尚、本実施形態では、旋回軸５に、先端に夫々ハンド７を連結した一対のロボットアーム６，６をθ方向に１８０°の角度差を存して連結している。そして、一対のハンド７，７により、基板Ｓを一方のロードロック室２から４つの処理室３を経由して他方のロードロック室２に搬送するようにしている。また、旋回軸５は上下動するようになっており、基板Ｓを各処理室３に搬入してから、旋回軸５を下動させて、基板Ｓをステージ３ａに移載する。

図２を参照して、ハンド７は、ロボットアーム６に連結される基端部７ａと、基端部７ａから二股状に分岐してＲ方向先方にのびる一対のフィンガー部７ｂとを有する。基端部７ａと各フィンガー部７ｂの先端とには、搬送中の基板Ｓの位置ずれを抑制するために、基板Ｓの周縁が係合可能なガイド部７１が設けられている。また、ハンド７の基端部７ａには、基板Ｓの周縁より径方向内方に位置する内側孔縁部７２ａと、基板Ｓの周縁より径方向外方に位置する外側孔縁部７２ｂとを持つ円弧状の長孔７２が形成されている。ハンド７には、更に、片方のフィンガー部７ｂの先端側に位置させて、円形孔から成る第１指標７３が形成されると共に、基端部７ａ側に位置させて、第１指標７３からＲ方向に所定距離ＬＲ０離れた円形孔から成る第２指標７４が形成されている。尚、図２中、ＰＨは、ハンド７上に正規位置で支持された基板Ｓの中心に合致するハンド中心点である。

ここで、基板Ｓの搬送を行う前に、各ロードロック室２及び各処理室３の中心に設定した搬送点Ｐにハンド中心点ＰＨが合致するように、搬送ロボット４のティーチングを行う。従って、ハンド７上の正規位置に基板Ｓが支持されていれば、各ロードロック室２や各処理室３の搬送点Ｐに基板中心が合致するように基板Ｓを搬送できる。然し、実際には、ハンド７上に正規位置からずれた状態で基板Ｓが支持されることがあり、このままでは、基板中心が搬送点Ｐからずれてしまう。

そこで、各ロードロック室２や各処理室３に対し所定の位置関係にある検出点ＰＳを設定している。本実施形態では、各ロードロック室２や各処理室３の搬送点Ｐと旋回軸５の中心５ａとを結ぶ線上のＲ方向所定位置に検出点ＰＳを設定している。そして、図３に示す如く、搬送元の一方のロードロック室２や各処理室３から搬送先の各処理室３や他方のロードロック室２に基板Ｓを搬送する際のハンド７の移動経路を、搬送元の搬送点Ｐと旋回軸５の中心５ａとを結ぶ線ａ１上の検出点ＰＳにハンド中心点ＰＨが合致する第１引込位置と、搬送先の搬送点Ｐと旋回軸５の中心５ａとを結ぶ線ａ２上の検出点ＰＳにハンド中心点ＰＨが合致する第２引込位置とを経由するように設定している。

ハンド７の移動経路をこのように設定すれば、ハンド７を搬送元から第１引込位置までＲ方向に移動させる際に、ハンド７の長孔７２上に張出す基板周縁の箇所Ｓａが線ａ１上の検出点ＰＳを通過し、ハンド７を第１引込位置から第２引込位置までθ方向に旋回させる際に、基板中心から見てθ方向後方に位置する基板周縁の箇所Ｓｂが線ａ１上の検出点ＰＳを通過すると共に、基板中心から見てθ方向前方に位置する基板周縁の箇所Ｓｃが線ａ２上の検出点ＰＳを通過し、第２引込位置から搬送先までハンド７をＲ方向に移動させる際に、ハンド７の長孔７２上に張出す基板周縁の前記箇所Ｓａが線ａ２上の検出点ＰＳを通過する。

また、各検出点ＰＳに基板Ｓの周縁があるか否かを検出するセンサ８を設けている。このセンサ８は、検出点ＰＳに、図２（ｂ）に示す如く、搬送面（ハンド７の移動面）を挟んで上下に対向するように設置した投光部８ａと受光部８ｂとを有する光学式センサで構成される。検出点ＰＳに基板Ｓが存在しない状態からの基板Ｓの移動で検出点ＰＳを基板Ｓの周縁が通過するときは、投光部８ａからの光線を受光部８ｂが受光する状態から受光しない状態に切り換わり、また、検出点ＰＳに基板Ｓが存在する状態からの基板Ｓの移動で検出点ＰＳを基板Ｓの周縁が通過するときは、投光部８ａからの光線を受光部８ｂが受光しない状態から受光する状態に切り換わる。従って、受光部８ｂの出力信号の切り換わりで、基板Ｓの周縁が検出点ＰＳにあると検出できる。

そして、本実施形態では、ハンド７を第１引込位置から第２引込位置までθ方向に旋回させる際に、線ａ１上の検出点ＰＳに設置したセンサ８により、当該検出点ＰＳに基板周縁のθ方向後方の箇所Ｓｂがあると検出されたときの旋回軸５の回転角度（旋回軸用モータの回転角度）及びロボットアーム６の屈伸角度（ロボットアーム用モータの回転角度）から求めたハンド７の位置（旋回軸５を中心とする極座標上でのハンド中心点ＰＨの位置）と、当該検出点ＰＳの位置（前記極座標上での検出点ＰＳの位置）とから、図４に示す如く、ハンド７に対し静止した座標上での前記箇所Ｓｂの位置を算出する。また、線ａ２上の検出点ＰＳに設置したセンサ８により、当該検出点ＰＳに基板周縁のθ方向前方の箇所Ｓｃがあると検出されたときの旋回軸５の回転角度及びロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７の位置と、当該検出点ＰＳの位置とから、ハンド７に対し静止した座標上での前記箇所Ｓｃの位置を算出する。更に、ハンド７を第２引込位置から搬送先までＲ方向に移動させる際に、線ａ２上の検出点ＰＳに設置したセンサ８により、当該検出点ＰＳに長孔７２上に張出す基板周縁の箇所Ｓａがあると検出されたときの旋回軸５の旋回角度及びロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７の位置と、当該検出点ＰＳの位置とから、ハンド７に対し静止した座標上での前記箇所Ｓａの位置を算出する。次に、これら３箇所Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃを通る円Ｃの方程式を算出し、この円Ｃの中心Ｏをハンド７上の基板Ｓの中心位置として演算する。そして、図４に示す如く、円Ｃの中心Ｏ、即ち、基板Ｓの中心位置がハンド中心点ＰＨからずれている場合には、基板Ｓの中心位置が搬送先の搬送点Ｐに合致するようにハンド７の位置を補正して、基板Ｓを搬送先に搬送する。

尚、長孔７２上に張出す基板周縁の箇所Ｓａの位置は、線ａ１上の検出点ＰＳに当該箇所Ｓａがあると対応するセンサ８で検出されたときのハンド７の位置に基づいて算出してもよい。また、本実施形態では、基板Ｓの周縁の３箇所Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの位置を算出しているが、これら３箇所Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃのうちの何れか２箇所の位置を算出し、２箇所を通る基板Ｓと同径の２つの円の中心のうちハンド中心点ＰＨに近い方をハンド７上の基板Ｓの中心位置とすることも可能である。

ところで、センサ８の設置位置（検出点ＰＳの位置）が正規位置からずれる可能性がある。また、ハンド７のθ方向の位置は旋回軸５の回転角度から正確に求めることができるが、ロボットアーム６の寸法誤差等の影響で、ロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置は実際のＲ方向位置からずれてしまうことがある。このままでは、上記の如く演算するハンド７上の基板Ｓの中心位置が実際の中心位置からずれてしまい、搬送先に正しく基板Ｓを搬送できなくなる。

そこで、本実施形態では、基板Ｓの搬送前に、ハンド７をこれに設けた第１指標７３が各検出点ＰＳを通るように動かして、各検出点ＰＳの位置を算出している。即ち、センサ８により第１指標７３が検出点ＰＳにあると検出されたときの旋回軸５の回転角度及びロボットアーム６の屈伸角度からハンド７の位置（極座標上でのハンド中心点ＰＨの位置）を求め、ハンド中心点ＰＨに対する第１指標７３の相対位置から検出点ＰＳの極座標上での位置を算出している。

また、図５に示す如く、ハンド７をこれに設けた第２指標７４が検出点ＰＳを通るように動かして、センサ８により第２指標７４が検出点ＰＳにあると検出されたときのロボットアーム６の屈伸角度からハンドのＲ方向位置Ｒ２を求めている。そして、センサ８により第１指標７３が検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置をＲ方向基準位置Ｒ１として、この基準位置Ｒ１から第２指標７４が検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置Ｒ２までの変位量ＬＲ（＝Ｒ２−Ｒ１）を算出し、この変位量ＬＲと第１と第２の両指標７３，７４間のＲ方向距離ＬＲ０との比を補正係数Ｋ（＝ＬＲ０／ＬＲ）として算出している。

尚、各指標７３，７４の検出に際しては、各指標７３，７４を構成する円形孔の孔縁の複数箇所が検出点ＰＳを通るようにハンド７を動かす。そして、該各箇所が検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７の位置を旋回軸５の回転角度及びロボットアーム６の屈伸角度から求め、これらハンド７の位置から各指標７３，７４の中心が検出点ＰＳにあるときのハンド７の位置を算出する。

基板搬送時に、センサ８により基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときは、検出時点のロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置を、当該Ｒ方向位置とＲ方向基準位置Ｒ１との偏差に補正係数Ｋを乗算して補正する。即ち、センサ８により基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときのロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置をＲＳとして、補正したＲ方向位置ＲＳ´を、次式、ＲＳ´＝Ｒ１＋Ｋ×（ＲＳ−Ｒ１）で算出する。

ここで、補正係数Ｋは、Ｒ方向基準位置Ｒ１からの演算で求めたハンド７のＲ方向変位量とハンド７の実際のＲ方向変位量との比になる。そのため、センサ８により基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときのロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置が実際のＲ方向位置からずれても、本実施形態の如くハンド７のＲ方向位置を補正係数Ｋに基づいて補正すれば、Ｒ方向基準位置Ｒ１に対するハンド７の実際のＲ方向の相対位置を正確に算出できる。

そして、検出点ＰＳのＲ方向位置はＲ方向基準位置Ｒ１に基づいて算出されるから、検出点ＰＳのＲ方向位置に対するハンド７の実際のＲ方向の相対位置を正確に算出できることになる。従って、検出点ＰＳのＲ方向位置と、基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７の補正したＲ方向位置とから、ハンド７に対し静止した座標上の基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，ＳｃのＲ方向位置を正確に算出できる。また、基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のθ方向の位置は、旋回軸５の回転角度から正確に算出できる。その結果、ハンド７上の基板Ｓの中心位置の検出精度が向上し、基板Ｓの中心位置が搬送先の搬送点Ｐに合致するようにハンド７の位置を補正して、基板Ｓを搬送先に確実に搬送できる。

ところで、ハンド７の組付け誤差等によりロボットアーム６に対しハンド７がθ方向に傾いた姿勢で連結されてしまうことがある。この場合、第１指標７３は、ロボットアーム６に正規姿勢でハンド７が連結されているときの位置からθ方向に変位する。ここで、センサ８により第１指標７３が検出点ＰＳにあると検出されたときの旋回軸５の回転角度及びロボットアーム６の屈伸角度から、ロボットアーム６にハンド７が正規姿勢で連結されているものとしてハンド７の位置（ハンド中心点ＰＨの位置）を求めるため、ハンド中心点ＰＨに対する第１指標７３の相対位置から算出する検出点ＰＳの位置は、ハンド７のθ方向の傾き角度分だけ実際の位置からずれてしまう。

以上の不具合を解消した第２実施形態について図６を参照して説明する。第２実施形態では、図６（ａ）に示す如く、ハンド７に、θ方向に離隔させて、ロボットアーム６に対し正規姿勢でハンド７が連結されている場合にＲ方向位置が同一になるように第１指標７３を一対に設けている。具体的には、ロボットアーム６に対し正規姿勢でハンド７が連結されている場合にハンド中心点ＰＨを通るＲ方向の直線をハンド中心線７ｃとして、ハンド７の一方のフィンガー部７ｂと他方のフィンガー部７ｂとにハンド中心線７ｃに関して対称に一対の第１指標７３，７３を設けている。尚、第２実施形態において、両第１指標７３，７３は、上述した第１と第２の各引込位置にハンド７が存する状態で、旋回軸５を中心としハンド中心点ＰＨを通る円周ｂにほぼ合致する部分に位置する。

そして、第２実施形態では、センサ８により一方の第１指標７３が検出点ＰＳにあると検出されたときの旋回軸５の回転角度及びロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７の位置を第１位置、センサ８により他方の第１指標７３が検出点ＰＳにあると検出されたときの旋回軸５の回転角度及びロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７の位置を第２位置として、第１位置と第２位置とからロボットアーム６に対するハンド７のθ方向の傾き角度を算出し、第１位置又は第２位置に基づいて算出される検出点ＰＳの位置をハンド７のθ方向の傾き角度に応じて補正している。

ここで、図６（ｂ）に示す如く、ハンド７がロボットアーム６に対しθ方向に傾いた姿勢で連結されている場合は、一方の第１指標７３のＲ方向位置と他方の第１指標７３のＲ方向位置との間にθ方向の傾き角度Δθに応じた差ΔＲを生ずる。そのため、第１位置におけるハンド７のＲ方向位置と第２位置におけるハンド７のＲ方向位置との間に上記差ΔＲを生ずる。従って、第１位置と第２位置とからロボットアーム６に対するハンド７のθ方向の傾き角度Δθを算出することができる。そして、第１位置又は第２位置に基づいて算出される検出点ＰＳの位置をハンド７のθ方向の傾き角度Δθに応じて補正することにより、検出点ＰＳの実際の位置を精度よく算出できる。

更に、第２実施形態では、ハンド７の基端部７ａに形成する長孔７２の内側孔縁部７２ａと外側孔縁部７２ｂとに、一対の第１指標７３，７３を結ぶ結線に平行な直線部を形成し、この直線部で第２指標７４を構成している。また、第１位置と第２位置とから一対の第１指標７３，７３を結ぶ結線上の所定点Ｍが検出点ＰＳにあるときのハンド７の位置をハンド基準位置として算出し、このハンド基準位置でのハンド７のＲ方向位置をＲ方向基準位置としている。尚、所定点Ｍは、両第１指標７３，７３からの距離の比が所定値となる結線上の点を意味し、第２実施形態では、両第１指標７３，７３からの距離の比が１：１となる中点を所定点Ｍにしている。また、所定点Ｍは、両第１指標７３，７３の何れか一方に合致する点であってもよい。

次に、ハンド基準位置と同一のθ方向位置でハンド７をＲ方向に移動させ、センサ８により長孔７２の内側孔縁部７２ａが検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置を１番目の第２指標検出位置としてロボットアーム６の屈伸角度から求めると共に、センサ８により長孔７２の外側孔縁部７２ｂが検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置を２番目の第２指標検出位置としてロボットアーム６の屈伸角度から求める。ここで、ハンド７をハンド基準位置と同一のθ方向位置でＲ方向に移動させると、ハンド７に対し検出点ＰＳが上記所定点Ｍを通るＲ方向の直線７ｄに沿って相対移動することになる。従って、１番目の第２指標検出位置は、長孔７２の内側孔縁部７２ａの直線部と上記直線７ｄとの交点Ｑ１が検出点ＰＳにあるときのハンド７のＲ方向位置になり、２番目の第２指標検出位置は、長孔７２の外側孔縁部７２ｂの直線部と上記直線７ｄとの交点Ｑ２が検出点ＰＳにあるときのハンド７のＲ方向位置になる。尚、ハンド７がロボットアーム６に対し正規姿勢で連結されている場合、上記直線７ｄはハンド中心線７ｃに合致する。

また、一対の第１指標７３，７３を結ぶ結線と長孔７２の内側と外側の各孔縁部７２ａ，７２ｂの直線部との間の設計上のＲ方向距離（ロボットアーム６にハンド７が正規姿勢で連結されている状態でのＲ方向距離）ＬＲ１，ＬＲ２とハンド７のθ方向の傾き角度Δθとから、前記所定点Ｍと前記交点Ｑ１との間のＲ方向距離ＬＲ１´（＝ＬＲ１×ｓｅｃΔθ）を求めると共に、前記所定点Ｍと前記交点Ｑ２との間のＲ方向距離ＬＲ２´（＝ＬＲ２×ｓｅｃΔθ）を求める。そして、Ｒ方向基準位置から１番目の第２指標検出位置までのＲ方向の変位量と前記所定点Ｍ及び前記交点Ｑ１間のＲ方向距離ＬＲ１´との比を求めると共に、Ｒ方向基準位置から２番目の第２指標検出位置までのＲ方向の変位量と前記所定点Ｍ及び前記交点Ｑ２間のＲ方向距離ＬＲ２´との比を求め、両比の平均値として補正係数Ｋを算出する。

ここで、上記第１実施形態では、ハンド７がロボットアーム６に対しθ方向に傾いた姿勢で連結されている場合、第１と第２の両指標７３，７４間の実際のＲ方向距離が設計上のＲ方向距離より減少してしまう。そのため、Ｒ方向基準位置から、センサ８により第２指標７４が検出点ＰＳにあると検出されたときのロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置までの変位量と、第１と第２の両指標７３，７４間の設計上のＲ方向距離との比として算出した補正係数Ｋは、Ｒ方向基準位置からの演算で求めたハンド７のＲ方向変位量とハンド７の実際のＲ方向変位量との比からずれてしまう。これに対し、第２実施形態では、ハンド７がロボットアーム６に対しθ方向に傾いた姿勢で取付けられていても、Ｒ方向基準位置からの演算で求めたハンド７のＲ方向変位量とハンド７の実際のＲ方向変位量との比に等しくなるように補正係数Ｋを正確に算出できる。従って、センサ８により基板周縁の各箇所Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときのロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置をこの補正係数Ｋに基づいて上記の如く補正することにより、ハンド７がロボットアーム６に対しθ方向に傾いた姿勢で取付けられていても、Ｒ方向基準位置に対するハンド７の実際のＲ方向の相対位置を正確に算出でき、ハンド７上の基板Ｓの中心位置の検出精度が向上する。

尚、第２実施形態では、長孔７２の内側と外側の両孔縁部７２ａ，７２ｂを夫々第２指標７４として利用しているが、両孔縁部７２ａ，７２ｂの何れか一方のみを第２指標７４として利用してもよい。

また、ハンド７に、長孔７２とは別に、一対の第１指標７３，７３を結ぶ結線に平行な直線部を持つ第２指標を形成することも可能である。但し、第２実施形態の如く、長孔７２の内側や外側の孔縁部７２ａ，７２ｂに前記結線に平行な直線部を形成して、これを第２指標７４として利用すれば、直線部を持つ第２指標を別途設ける必要が無く有利である。また、前記交点Ｑ１，Ｑ２が検出点ＰＳにあると検出されるときのハンド７のＲ方向位置と長孔７２上に張出す基板周縁の箇所Ｓａが検出点ＰＳにあると検出されるときのハンド７のＲ方向位置との差が小さくなる。従って、補正係数Ｋの算出に用いるＲ方向基準位置からのハンド７のＲ方向変位量は、基板周縁の箇所Ｓａが検出点ＰＳにあると検出されるときのＲ方向基準位置からのハンド７のＲ方向変位量に近い値となる。その結果、Ｒ方向基準位置からの演算で求めたハンド７の変位量と実際のハンド７の変位量との比がハンド７のＲ方向位置に応じて多少変化しても、基板周縁の箇所Ｓａが検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置を正確に補正演算することができる。

また、第２実施形態では、第１と第２の各引込位置にハンド７が存する状態で、第１指標７３が旋回軸５を中心としハンド中心点ＰＨを通る円周ｂにほぼ合致する部分に位置しているため、センサ８により第１指標７３が検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置（Ｒ方向基準位置）は、第１引込位置から第２引込位置までハンド７をθ方向に旋回する際のハンド７のＲ方向位置に近くなる。そして、基板周縁のθ方向後方の箇所Ｓｂとθ方向前方の箇所Ｓｃが夫々検出点ＰＳにあると検出されるのは、第１引込位置から第２引込位置への旋回中であるから、これら各箇所Ｓｂ，Ｓｃが検出点ＰＳにあると検出されたときのハンド７のＲ方向位置とＲ方向基準位置との偏差が小さくなる。この偏差が小さければ、Ｒ方向基準位置に対する演算で求めたハンド７のＲ方向の相対位置と実際のハンドのＲ方向の相対位置とのずれは極小さくなる。従って、偏差が所定値以下になる上記箇所Ｓｂ，Ｓｃの検出時にロボットアーム６の屈伸角度から求めたハンド７のＲ方向位置については、上記補正係数Ｋによる補正を省略してもよい。

また、上記実施形態では、基板搬送時のハンド７の移動経路を、搬送元の搬送点Ｐと旋回軸５の中心５ａとを結ぶ線ａ１上の検出点ＰＳにハンド中心点ＰＨが合致する第１引込位置と、搬送先の搬送点Ｐと旋回軸５の中心５ａとを結ぶ線ａ２上の検出点ＰＳにハンド中心点ＰＨが合致する第２引込位置とを経由するように設定しているが、これに限らない。例えば、図７に示す如く、ハンド７の長孔７２上に張出す基板周縁の箇所が各線ａ１，ａ２上の検出点ＰＳを通過するのに必要十分な各線ａ１，ａ２上の位置を結ぶ湾曲した経路に沿ってハンド７を移動させることも可能である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、センサ８として、搬送面を挟んで上下に対向する投光部８ａと受光部８ｂとを有するものを用いているが、搬送面の上下一方に配置した投光部及び受光部を有し、被検出物からの反射光を受光するタイプのセンサを用いることも可能である。この場合、第１と第２の各指標７３，７４は、センサ光に対する反射率がハンド７の他の部分と異なる処理を施した部分で構成してもよい。また、上記実施形態は、半導体製造装置における基板搬送時の基板位置検出方法に本発明を適用したものであるが、半導体製造装置以外の装置の基板搬送時の基板位置検出方法にも同様に本発明を適用できる。

Ｓ…基板、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ…基板周縁の各箇所、ＰＳ…検出点、４…搬送ロボット、５…旋回軸、６…ロボットアーム、７…ハンド、７ａ…基端部、Ｍ…所定点、７ｄ…所定点を通るＲ方向の直線、７２…長孔、７２ａ…内側孔縁部、７２ｂ…外側孔縁部、７３…第１指標、７４…第２指標、Ｑ１，Ｑ２…交点、８…センサ。

Claims (5)

1. 旋回軸と、旋回軸に連結され、旋回軸に直交する面上で屈伸動作するロボットアームと、ロボットアームの先端に連結されるハンドとを備え、旋回軸の回転でハンドを旋回軸の周方向たるθ方向に旋回させ、ロボットアームの屈伸動作でハンドを旋回軸の径方向たるＲ方向に移動させるようにした搬送ロボットを用い、円形の基板をハンドに支持させた状態で搬送元から搬送先に搬送する際に、ハンド上の基板の中心位置を検出する基板位置検出方法であって、
   基板搬送時のハンドの移動経路を、搬送元或いは搬送先に対し所定の位置関係にある検出点を基板の周縁の異なる箇所が順に通過するように設定して、検出点に基板の周縁があるか否かを検出するセンサを設け、
   検出点の位置と、センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置とに基づいてハンド上の基板の中心位置を演算するものにおいて、
   ハンドに、センサで検出可能な指標として、基準となる第１指標と、第１指標からＲ方向に所定距離離れた第２指標とを設け、
   基板を搬送する前に、ハンドを第１と第２の各指標が検出点を通るように動かして、センサにより第１指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置に基づいて検出点の位置を算出すると共に、センサにより第１指標が検出点にあると検出されたときのハンドのＲ方向位置をＲ方向基準位置として、このＲ方向基準位置から、センサにより第２指標が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置までの変位量を算出し、この変位量と第１と第２の両指標間のＲ方向距離との比を補正係数として算出し、
   センサにより基板の周縁の前記各箇所が検出点にあると検出されたときのロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置を、当該Ｒ方向位置とＲ方向基準位置との偏差に補正係数を乗算して補正することを特徴とする基板位置検出方法。
2. 前記偏差が所定値以下のときは前記補正を省略することを特徴とする請求項１記載の基板位置検出方法。
3. 請求項１又は２記載の基板位置検出方法であって、前記ハンドに、θ方向に離隔させて、前記ロボットアームに対し正規姿勢でハンドが連結されている場合にＲ方向位置が同一になるように前記第１指標を一対に設け、
   前記センサにより一方の第１指標が前記検出点にあると検出されたときの前記旋回軸の回転角度及び前記ロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置を第１位置、センサにより他方の第１指標が検出点にあると検出されたときの旋回軸の回転角度及びロボットアームの屈伸角度から求めたハンドの位置を第２位置として、第１位置と第２位置とからロボットアームに対するハンドのθ方向の傾き角度を算出し、第１位置又は第２位置に基づいて算出される検出点の位置をハンドのθ方向の傾き角度に応じて補正することを特徴とする基板位置検出方法。
4. 請求項３記載の基板位置検出方法であって、前記ハンドの基端部に長孔が形成され、この長孔に、前記一対の第１指標を結ぶ結線に平行な直線部を形成し、
   前記第１位置と前記第２位置とから、一対の第１指標を結ぶ結線上の所定点が検出点にあるときの前記ハンドの位置をハンド基準位置として算出し、このハンド基準位置でのハンドのＲ方向位置を前記Ｒ方向基準位置とし、このＲ方向基準位置から、前記所定点を通るＲ方向の直線と長孔の直線部との交点が検出点にあると前記センサで検出されたときの前記ロボットアームの屈伸角度から求めたハンドのＲ方向位置までの変位量を算出し、この変位量と前記所定点及び前記交点間のＲ方向距離との比を前記補正係数として算出することを特徴とする基板位置検出方法。
5. 請求項４記載の基板位置検出方法であって、前記長孔は、基板の周縁より径方向内方に位置する内側孔縁部と、基板の周縁より径方向外方に位置する外側孔縁部とを持つように形成され、基板搬送時のハンドの移動経路を、長孔上に張出す基板の周縁の箇所が前記検出点を通過するように設定するものにおいて、
   長孔の内側孔縁部と外側孔縁部との少なくとも一方に前記直線部が形成されることを特徴とする基板位置検出方法。
   

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