JP6187118B2

JP6187118B2 - 搬送装置

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Publication number: JP6187118B2
Application number: JP2013210738A
Authority: JP
Inventors: 純一大谷; 佳佑井上
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: JP2015074039A

Description

本発明は、エンドエフェクタ上に載置された被搬送物を目標位置へ搬送する際に、被搬送物とエンドエフェクタとの相対変位を基にエンドエフェクタの位置補正を行うことで精度良く被搬送物を搬送することのできる搬送装置に関するものである。

エンドエフェクタを動作させることで、このエンドエフェクタ上に被搬送物を受け取り、さらにエンドエフェクタを目標位置に向けて動作させて、目標位置に被搬送物を移載させることのできる搬送装置が広く一般に使用されている。

こうした搬送装置は、半導体分野などクリーンルームや真空室内での作業を行う場面で有効に利用することができる。例えば、半導体ウェーハなどの被搬送物をＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）などの収容器より取り出し、搬送室やロードロック室、半導体処理室の間を搬送させる場合に用いることができる。

その際、特にこのような被搬送物に対して精密な処理を施す場合には、エンドエフェクタを精密に位置制御して、被搬送物を目標位置に対して精度良く搬送することが必要となる。

また、エンドエフェクタによって被搬送物を受け取る際に、被搬送物とエンドエフェクタに設定する基準位置とのずれ、すなわち相対変位が生じた場合には、エンドエフェクタを正確に移動しても被搬送物は目標位置よりずれることになるため、この相対変位の分エンドエフェクタの位置補正を行って被搬送物の搬送を行うことも必要とされる。

こうした要求に応えるため、特許文献１には、移動体（被搬送物）を載置するロボットアーム（エンドエフェクタ）の移動路を幅方向に横切る軸に沿って３つのセンサが設けられており、エンドエフェクタを動作させる際にこれらのセンサにより得られる検出信号を基にして被搬送物とエンドエフェクタとの相対変位を導出し、この相対変位に基づきエンドエフェクタの位置を補正することにより被搬送物を目標位置に正確に搬送するように構成した搬送装置が開示されている。

特公平７−２７９５３号公報

しかしながら、被搬送物とエンドエフェクタとの相対変位を正確に検出し、検出した相対変位を基に搬送ロボットに補正指令を与えたとしても、減速機やタイミングベルトなどの構成要素における機械的誤差を原因とする搬送ロボットの動作誤差によって補正指令通りの位置補正量を得ることができず、載置時の位置ずれが残るという問題がある。特に、位置補正動作は例えば０．１ｍｍ単位の微小動作であるため、個体ごとに異なる機械抵抗やヒステリシス等によって指令値通りに動作しないことが位置補正精度を悪化させる要因となる。

上記の問題による補正指令値と実際の位置補正量とのずれを修正し、位置補正精度を向上させるためには、個体毎に位置補正量を修正するための修正パラメータを設定することが考えられる。こうした修正パラメータを生成して適切に設定するためには、ＣＣＤカメラ等を用いた画像処理装置を導入することで、搬送後の被搬送物の目標位置からのずれを測定し、このずれがなくなるように修正パラメータを調整することが考えられる。

しかしながら、このように被搬送物の目標位置を得る手段として画像処理装置を組み込むと、本来の搬送動作に不要な設備を組み込むこととなって装置構成が大がかりとなってしまい、著しいコストの上昇を招くとともに大きな設置面積が必要となってしまう。一方、画像処理装置を装置本体とは別体として構成し、初期の調整にのみ使用することにした場合、経年による装置特性の変化に対応できず、再び修正パラメータを調整することは困難になる。また、画像処理装置を、メンテナンス時にのみ組み込んで修正パラメータを調整しようとしても、事前の装置の組み替えや調整等が必要になって作業が猥雑になってしまうことから、メンテナンスに長時間を要してランニングコストが増大することに繋がる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンドエフェクタの位置補正量を修正し位置補正精度を向上させるための修正パラメータの生成を、搬送動作に必要な設備のみで費用を増大させること無く、簡便に実行することのできる搬送装置を提供することにある。

本発明は、係る目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の搬送装置は、被搬送物を載置するエンドエフェクタと、当該エンドエフェクタの動作を制御して被搬送物を目標位置に向かって搬送する制御手段と、前記エンドエフェクタの搬送経路上に備えられ、前記エンドエフェクタに載置された前記被搬送物を検知する検知部と、を具備し、前記制御手段が、前記検知部の出力を基に前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出する相対変位算出部と、当該相対変位算出部により得られた相対変位を基に被搬送物を目標位置に向かって搬送する際のエンドエフェクタの位置を補正するための補正指令を生成する補正指令生成部と、を備える搬送装置において、前記制御手段が、前記目標位置に置かれた被搬送物を、前記エンドエフェクタを予め設定したずらし量分ずらした状態で当該エンドエフェクタに受け取らせる第１のステップと、前記被搬送物を前記検知部に検知させ、前記相対変位算出部に前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出させて、これを基に前記補正指令に基づいて前記エンドエフェクタの位置補正を行い前記被搬送物を前記目標位置に向かって搬送する第２のステップと、前記エンドエフェクタ上の基準位置を前記目標位置に重合させて、当該エンドエフェクタに前記被搬送物を受け取らせ、前記被搬送物を前記検知部に検知させ、前記相対変位算出部に前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を補正後相対変位として算出させる第３のステップと、前記補正後相対変位が小さくなるように前記補正指令を修正するための修正パラメータを生成する第４のステップと、からなる修正パラメータの生成動作を実行して、生成した前記修正パラメータを基に前記補正指令生成部により得られる補正指令を修正し、前記被搬送物を目標位置に向かって搬送するように構成されていることを特徴とする。

このように構成すると、搬送装置が検知部及び相対変位算出部を有しているため、前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出することができ、補正指令生成部により上記相対変位に基づき補正指令を生成し、この補正指令を制御手段に与えることで、被搬送物を目標位置からのずれを補正して位置精度良く搬送することができる。

さらに、修正パラメータを基に補正指令を修正することによって、補正指令により補正しようとした量と実際の動作量とのずれを補完することができ、被搬送物を搬送する際の位置精度を一層向上することが可能となる。また、補正指令を得るために用いる検知部及び相対変位算出部を修正パラメータを生成するためにも用いることができるため、被搬送物のずれ量を得るために画像処理装置等を別途設ける必要が無く、搬送動作に必要な装置だけで位置補正精度を向上させることが可能となる。また、エンドエフェクタに、実際の搬送動作に近い動作を行わせることで得られるデータを基にして修正パラメータの生成を実行することができるため、より一層搬送位置精度を向上することも可能となる。

なお、本明細書において「搬送する」とは、被搬送物を所定位置まで運び、その所定位置に移載するまでの動作をいうものとする。

また、いかなる相対変位に対応する補正指令に対しても各々適切な修正パラメータを与えることを可能とするためには、前記修正パラメータが、前記ずらし量と前記補正後相対変位との関係により得られる関数を基に生成されるよう構成することが好ましい。

各ずらし量とこれに対応する補正後相対変位との関係から、より精度よく修正パラメータを生成するには、前記制御手段は、前記ずらし量を順次変更して前記第１〜第３のステップを繰り返し実行し、前記第４のステップにおいて各ずらし量とこれに対応する補正後相対変位との値に基づいて前記修正パラメータを生成するように構成することが効果的である。

さらに精度よく修正パラメータを生成するには、前記制御手段は、前記第１〜第４のステップを組み合わせて実行する修正パラメータの生成を、前記補正後相対変位が所定の値以下になるまで繰り返すことように構成することが好ましい。

被搬送物が略正円状で半径が既知である場合を前提として、簡便な装置構成で前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を判定可能とするためには、前記検知部が当該位置における被搬送物を検知して検知信号を出力する光電センサであり、前記相対変位算出部が前記光電センサによる検知信号とこの検知信号が得られる際のエンドエフェクタの位置とに基づいて、前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出するように構成することが効果的である。

なお、ここでいう略正円状とは、完全な正円状のものを含むとともに、ほぼ全体が正円状をなし一部に切欠きや直線部等の非正円状の部分を形成されたものをも含むものである。ただし、非正円状の部分はセンサが検知する場所から離れていることが好ましい。

また、被搬送物が熱膨張して半径が大きくなる場合にも、前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を適切に算出可能にするには、前記光電センサが被搬送物の搬送経路を幅方向に横切るように複数個取り付けられており、前記相対変位算出部が少なくとも２つの光電センサからの検知信号を用いて前記相対変位を算出するように構成することが好適である。

以上説明した本発明によれば、特別な装置を別途設ける必要が無いことから設備費用の増大を抑えることができるとともに、搬送動作に必要な装置だけで簡単かつ高精度に修正パラメータの生成を行うことができ、この修正パラメータによって補正指令を修正することで位置精度良く被搬送物の搬送を行うことのできる搬送装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る搬送装置のブロック図を示す図。通常モードにおいてウェーハを搬送する際の手順を示すフローチャート。本発明の実施形態に係る搬送装置が組み込まれた半導体ウェーハ処理装置を模式的に示す平面図。修正パラメータを生成するときの手順を示すフローチャート。光電センサが半導体ウェーハを検知することで中心位置を導出する際の幾何学的関係を示す図。半導体ウェーハに対するエンドエフェクタのずらし量を定めるテーブルを示す図。Ｒ軸方向のずらし量およびウェーハに対するエンドエフェクタ上に設けられた基準位置の相対変位から求まる近似直線の例を示す図。Ｔ軸方向のずらし量およびウェーハに対するエンドエフェクタ上に設けられた基準位置の相対変位から求まる近似直線の例を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る搬送装置を、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態の搬送装置は、図３に示すように、半導体ウェーハ処理装置Ｍの中心に配置され、その周囲に配置されたロードロック室５、プロセスユニット６間で半導体ウェーハＷ（以下ウェーハＷと称す）を略正円状の被搬送物として搬送するものとして構成されるものである。

なお、略正円状とは、完全な正円状のものを含むとともに、ほぼ全体が正円状をなし一部に切欠きや直線部等の非正円状の部分を形成されたものをも含むものである。すなわち、一般の半導体ウェーハと同様、切欠き状のノッチや直線状のオリフラを外周の一部に形成しても差し支えなく、非正円状の部分がセンサが検知する場所から離れていればよい。

そして、この搬送装置１は、図１及び図３に示すように、２組のアーム機構２，２を持つ水平多関節ロボットとして構成されており、このアーム機構２，２を動作させるための制御手段３を備えている。

２組のアーム機構２，２は同一の構成をしているため、以下においては一方のアーム機構２を例に採ってその具体的な構成について説明する。

アーム機構２は、図１に示すように、先端部２１ａでウェーハＷを載置する板状のエンドエフェクタ２１と、先端部２２ａにおいてエンドエフェクタ２１の基端部２１ｂに接続され、これを水平面内で回動可能に支持する第１アーム２２と、先端部２３ａにおいて第１アーム２２の基端部２２ｂに接続され、これを水平面内で回動可能に支持した第２アーム２３と、第２アーム２３の基端部２３ｂを水平面内で回動可能に支持する基台２０とを有する。

エンドエフェクタ２１と第１アーム２２、第１アーム２２と第２アーム２３、第２アーム２３と基台２０との間に構成される関節部２４，２５，２６にはモータ（図示せず）がそれぞれ組み込まれており、これらのモータを上述した制御手段３によって個々に制御することで、エンドエフェクタ２１、第１アーム２２、第２アーム２３及び基台２０の間の角度を変更可能に構成されている。こうすることで、制御手段３によってエンドエフェクタ２１を所望の位置に移動させて、ウェーハＷを搬送することが可能となっている。

また、基台２０の内部にはアーム機構２を昇降させるための昇降機構（図示せず）が、組み込まれており、上記エンドエフェクタ２１、第１アーム２２及び第２アーム２３の回動によるエンドエフェクタ２１の移動と、昇降機構によるエンドエフェクタ２１の昇降によって、エンドエフェクタ２１によるウェーハＷの受け取りや、エンドエフェクタ２１より目標位置へのウェーハＷの移載を行うことが可能となっている。

制御手段３は、ウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出する相対変位算出部３１と、相対変位算出部３１により得られた相対変位を基にウェーハＷを目標位置に向かって搬送する際のエンドエフェクタ２１の位置を補正するための補正指令を生成する補正指令生成部３２と、補正指令による補正動作後の位置ずれが小さくなるよう補正指令を修正するための修正パラメータを記憶するパラメータ記憶部３３とを有しており、モータに制御信号を出力することでエンドエフェクタ２１及び各アーム２２，２３を動作させる。なお、修正パラメータの生成は、通常の搬送を行う通常モードから修正パラメータを生成するパラメータ生成モードに切り替わったときに行われる。

また、図３に示すように搬送先のロードロック室５及びプロセスユニット６の入り口には、それぞれウェーハＷを検知する検知部としての光電センサが、より具体的には２つのレーザセンサ４，４が備えられており、各レーザセンサ４，４はエンドエフェクタ２１に載置されたウェーハＷがロードロック室５又はプロセスユニット６に進入する際にウェーハＷを検知し、ウェーハＷがその場所に存在するときにはＯＮ信号、ウェーハＷが存在しないときはＯＦＦ信号を検知信号として相対変位算出部３１へ出力する。そして、相対変位算出部３１は、入力された検知信号を基にウェーハＷの中心位置Ｘに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出する。

ここで、相対変位算出部３１が２つのレーザセンサ４，４の出力信号を基にウェーハＷの中心位置Ｘに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を導出する方法を、図５を用いて説明する。

図５（ａ）〜（ｄ）の矢印に示すように、エンドエフェクタ２１及びエンドエフェクタ２１上のウェーハＷは、アーム機構２（図３参照）の伸長によって、２つのレーザセンサ４Ｌ、４Ｒを横切り、２つのレーザセンサ４Ｌ、４Ｒを結ぶ直線と交わる方向に直進動作を行う。なお、この時の直進方向をＲ軸方向、水平面内でＲ軸方向と垂直な方向をＴ軸方向とする。また、エンドエフェクタ２１の座標は、エンドエフェクタ２１及び各アーム２２，２３を回動させるモータのエンコーダ（図示せず）から導出可能である。

まず、ウェーハＷがレーザセンサ４に検知されない状態で直進動作を開始すると、ウェーハＷとエンドエフェクタ２１とのＴ軸方向の相対変位が存在する場合、図５（ａ）のように、片方のレーザセンサ４ＬがまずウェーハＷを検知し、相対変位算出部３１にＯＮ信号を出力する。そしてそのまま直進動作を続けて図５（ｂ）のように他方のレーザセンサ４ＲがウェーハＷを検知すると、このレーザセンサ４ＲよりＯＮ信号の出力が開始される。その後、図５（ｃ）のようにレーザセンサ４Ｒが先にウェーハＷの検知を終えると、レーザセンサ４ＲはＯＦＦ信号を出力し、最後に図５（ｄ）のように、いずれのレーザセンサ４Ｌ，４ＲでもウェーハＷを検出することのない位置に進むことでレーザセンサ４ＬもＯＦＦ信号を出力するようになる。

上記の動作の過程において、レーザセンサ４Ｌ，４Ｒからの出力が、ＯＦＦ信号よりＯＮ信号に、さらには、ＯＮ信号よりＯＦＦ信号に切り替わるタイミングと、これらのタイミングにおいてモータのエンコーダから検出されるエンドエフェクタ２１及び各アーム２２，２３の角度とから、図５（ｃ）及び（ｄ）に示されるレーザセンサ４Ｌ，４Ｒ上を通過したウェーハＷの弦Ｂ１，Ｂ２の長さＬ１，Ｌ２を求めることができ、これに基づいて弦Ｂ１，Ｂ２とエンドエフェクタ２１との位置関係を求めることができる。そして、２つの弦Ｂ１，Ｂ２とエンドエフェクタ２１との位置関係が定まると、ウェーハＷの半径が未知の場合であっても、ウェーハＷの中心位置Ｘを定めることができ、ウェーハＷの中心位置Ｘに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出することができる。

なお、本実施形態においては、略正円状のウェーハＷの半径が未知であるとして２つのレーザセンサ４Ｌ、４Ｒを用いた上記の算出方法を適用したが、ウェーハＷの半径が既知であれば、レーザセンサ４は１つあれば相対変位を算出できる。つまり、図５（ｃ）又は（ｄ）における弦Ｂ１，Ｂ２の何れかをエンドエフェクタ２１に対して定めることができれば、同様に、ウェーハＷの中心位置Ｘに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出することができる。

次に、上記のように構成した本実施形態の搬送装置１の動作を説明する。

まず、通常モードでの動作時にエンドエフェクタ２１がウェーハＷを取得してから目標位置に載置するまでは、制御手段３は、図２のフローチャートに示すようなステップを順次実行するようになっている。

以下、図１を参照しつつ図２を用いて説明を行う。

制御手段３は、搬送先であるロードロック室５又はプロセスユニット６（図３参照）のゲートバルブを開いてウェーハＷを載置させるポートにアクセス可能となる状態した上で、以下の処理を実行する。

まず、制御手段３はステップＳ１において、エンドエフェクタ２１を搬送する被搬送物であるウェーハＷよりも下方にした状態として、エンドエフェクタ２１の基準位置ＯがウェーハＷの中心位置Ｘと重合する位置になるようエンドエフェクタ２１を移動させる。次にステップＳ２において、エンドエフェクタ２１を上昇させてウェーハＷを取得させる。ステップＳ３において、ウェーハＷを載置した状態にあるエンドエフェクタ２１をレーザセンサ４に向けて真っ直ぐ通過させるよう、ウェーハＷを搬送する目標位置に対応する移動先として設定した設定位置に向けて移動を開始させる。ステップＳ４において、レーザセンサ４からのウェーハＷの検出信号がＯＦＦ信号からＯＮ信号、ＯＮ信号からＯＦＦ信号への切り替わるタイミングにおけるエンコーダからの検出値を取得する。ステップＳ５において、相対変位算出部３１において、エンコーダによって得られたＯＮ信号出力時のエンドエフェクタ２１及び各アーム２２，２３の関節部２４，２５，２６の角度を基にウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位（ｔ，ｒ）を算出する。ステップＳ６において、エンコーダ出力を基に設定位置にエンドエフェクタ２１が到達したと判定するまで次のステップには移行せず、到達したと判定することで次のステップＳ７に移行し、エンドエフェクタ２１の搬送動作を一旦停止させる。ステップＳ８において、補正指令生成部３２に相対変位（ｔ，ｒ）を基に位置補正指令を出力させる。ステップＳ９において、ステップＳ８で生成した位置補正指令に対し、修正パラメータ記憶部３３が記憶する修正パラメータを乗算あるいは加算させることで、位置補正指令を修正する。

なお、本実施形態において、修正パラメータとは、補正指令によるＲ軸方向の位置補正量を修正する「Ｒａ」「Ｒｂ」、Ｔ軸方向の位置補正量を修正する「Ｔａ」「Ｔｂ」の４つのパラメータを表す。これらのうち、Ｒａ，ＴａはＲ軸、Ｔ軸方向に対する補正指令に対する実際の位置補正量の倍率を修正するパラメータであり、これを調整することでＲ軸、Ｔ軸方向のばらつき全体をそれぞれ圧縮することができる。他方、Ｒｂ，ＴｂはＲ軸、Ｔ軸方向に対する補正指令に対する実際の位置補正量の全体に生じたずれを修正するパラメータであり、これを調整することでＲ軸、Ｔ軸方向のばらつき全体をオフセットさせることができる。なお、Ｔ軸方向におけるアームの動作量はＴ軸旋回中心に対する角度［ｄｅｇ］で定義するが、補正動作は微小であるため、Δθ＝ｔａｎ^−１Δｔ／Ｒ_ｓ（ｔはＴ軸方向の座標、Ｒ_ｓは旋回中心からエンドエフェクタ２１の中心までの距離［ｍｍ］）によって近似される。

次に、ステップＳ１０において、修正パラメータによる修正後の位置補正指令を基にエンドエフェクタ２１を目標位置に向かって補正動作させる。ステップＳ１１において、エンドエフェクタ２１を下降させて、エンドエフェクタ上のウェーハＷを目標位置に移載して、搬送動作を終了する。

なお、これら一連の動作の中で、ステップＳ１０において実行されるエンドエフェクタ２１の位置の補正動作は例えば０．１ｍｍ単位の微小動作となる。そのため、機械抵抗やヒステリシス等による機械的な特性が経年で変化して、指令値と実際の移動量との間でずれが生じる場合がある。

そこで、本実施形態の搬送装置１における制御手段３は、通常の搬送動作とは異なり、上述した修正パラメータを調整することで新たな修正パラメータを生成する、パラメータ生成モードでの動作を行うことが可能となっている。このパラメータ生成モードへの移行は、図示しない入力部を介して操作者による命令が与えられた場合に行われるようにしているが、プログラムの内部で予め定められたタイミングで自動的に行われるようにしてもよい。

パラメータ生成モードにおいて、制御手段３は、図４のフローチャートに示すような手順で、修正パラメータ調整し、新たな修正パラメータを生成する。以下、図１を参照しつつ、図２に基づいて、パラメータ生成モードにおける動作を説明する。

制御手段３は、まずステップＳ１０１において、位置補正を行う搬送先であるロードロック室５又はプロセスユニット６（図３参照）におけるウェーハＷを載置させるポートにウェーハＷを準備し、ゲートバルブを開いて当該ポートをアクセス可能状態にする。ステップＳ１０２において、エンドエフェクタ２１に通常位置（エンドエフェクタ上の基準位置Ｏと目標位置とがほぼ重合する位置）でウェーハＷを受け取らせる。ステップＳ１０３において、エンドエフェクタ２１をレーザセンサ４に通過させることで、通常搬送時の位置補正動作と同様、レーザセンサ４の出力から相対変位算出部３１にウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出させ、相対変位を取得する。ステップＳ１０４において、取得した相対変位を基に補正指令生成部３２に位置補正指令を出力させ、修正パラメータ記憶部３３に記憶された修正パラメータによって位置補正指令を修正した上で位置補正をしてウェーハＷを目標位置に向かって搬送する。この際、ウェーハＷは目標位置に対し、その中心位置Ｘが合致しているとは限らないものの少なくとも目標位置の近くに移載された状態となる。そして、ステップＳ１０５において、あらかじめ定められた図７に示すテーブルに基づきずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）を設定する。ここで、ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）とは、ウェーハＷを受け取る際の通常位置に対してエンドエフェクタ２１上の基準位置Ｏをずらす量を指す。本実施形態において、ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）は、図７に示したテーブルに基づきあらかじめ定められており、具体的には斜線によって示した箇所に対応する（−４，−４），…，（４，４）の３２点分のデータが記憶されている。図４に戻って、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で設定されたずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）分エンドエフェクタ２１の位置を前述の通常位置よりも強制的にずらした状態としてウェーハＷを受け取らせることで、エンドエフェクタ２１に対してウェーハＷをオフセットさせる。

次に、ステップＳ１０７において、ウェーハＷがオフセットされた状態でレーザセンサ４に通過させ、通常搬送時の位置補正動作と同様、ウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を取得する。そして、ステップＳ１０８において、取得した相対変位を基に補正指令生成部３２に位置補正指令を出力させ、パラメータ記憶部３３に保持された修正パラメータによって位置補正指令を修正した上で位置補正をしてウェーハＷを目標位置に向かって搬送する。

その後、ステップＳ１０９において、エンドエフェクタ２１をずらすことなく、前述の通常位置でウェーハＷを受け取らせる。ステップＳ１１０において、エンドエフェクタ２１をレーザセンサ４に通過させることで、レーザセンサ４の出力から相対変位算出部３１にウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出させ、補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）を取得する。

また、ステップＳ１１１において、取得した相対変位を基に補正指令生成部３２に位置補正指令を出力させ、パラメータ記憶部３３に保持された修正パラメータによって位置補正指令を修正した上で位置補正をしてウェーハＷを目標位置に向かって搬送する。

ステップＳ１１２において、前述したテーブルに設定された全てのずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）について、相対変位（補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ））が取得されたか否かを判定し、未だ全てのデータが得られていないと判定した場合（判定ｎｏの場合）には、ステップＳ１０５に戻り、予めテーブルに定められた全てのずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）に対する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）を取得するまでステップＳ１０５〜Ｓ１１２を繰り返す。ステップＳ１１２において、全てのずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）に対する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）が得られたと判定した場合（判定ｙｅｓの場合）には、次のステップＳ１１３に移行する。

ステップＳ１１３において、テーブルに設定された各ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）とステップＳ１１０で求めた補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）との関係を表す近似式を作成する。近似式は、図８、図９に示すように、Ｒ軸、Ｔ軸それぞれのずらし量と補正後相対変位の組（ｘｔ_ｎ，ｙｔ_ｎ），（ｘｒ_ｎ，ｙｒ_ｎ）をプロットし、Ｒ軸、Ｔ軸それぞれにおいて最小二乗法によって一次方程式に近似することで導出する。なお、近似式を導出することができれば、最小二乗法以外の手法を採用しても差し支えない。

そして、ステップＳ１１４において、ステップＳ１１２で作成された近似式に基づいて新たに修正パラメータを生成する。具体的には、図８のＲ軸方向におけるグラフから導出された近似式ｙ＝ａｘ＋ｂより得られる各係数ａ，ｂを基に、「−ｂ」を修正パラメータＲｂに加え、「−ａ」を修正パラメータＲａに加える。同様に、図９のＴ軸方向におけるグラフから導出された近似式ｙ＝ａｘ＋ｂに対して、「ｔａｎ^−１（−ｂ／Ｒ_ｓ）」をＴｂに加え、「ｔａｎ^−１（−ａｘ／Ｒ_ｓ）」をＴａに加える。この際、近似式によって得られた係数ａ，ｂに基づいて、それまで使用していた以前の修正パラメータに乗算や加算による上乗せの修正を行うようにしているが、それまでの修正パラメータに依存すること無く全く新しい修正パラメータを生成するように構成することも可能である。ステップＳ１１５において、上記のように得られた修正パラメータを修正パラメータ記憶部３３に記憶格納する。

制御手段３は上記のステップを順次実行することで新たな修正パラメータを得ることができる。こうすることで、最新の修正パラメータを得て、より精度の高い位置補正を行い、ウェーハＷを位置精度良く搬送することが可能となる。

上記のステップを再度整理してより特徴的な部分のみを抜き出した場合、このパラメータ生成モードでは、制御手段３が、目標位置に置かれたウェーハＷを、エンドエフェクタ２１を予め設定したずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）分ずらした状態でエンドエフェクタ２１に受け取らせる第１のステップＳＳ１と、ウェーハＷをレーザセンサ４に検知させ、相対変位算出部３１にウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を算出させて、これを基に補正指令に基づいてエンドエフェクタ２１の位置補正を行いウェーハＷを目標位置に向かって搬送する第２のステップＳＳ２と、エンドエフェクタ２１上の基準位置Ｏを目標位置に重合させて、エンドエフェクタ２１にウェーハＷを受け取らせ、ウェーハＷをレーザセンサ４に検知させ、相対変位算出部３１にウェーハＷに対するエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏの相対変位を補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）として算出させる第３のステップＳＳ３と、補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）が小さくなるように補正指令を修正するための修正パラメータを生成する第４のステップＳＳ４と、からなる修正パラメータの生成動作を実行させるものと考えることができる。

ここでいう第１のステップＳＳ１とは上述したステップＳ１０５，Ｓ１０６が、第２のステップＳＳ２とは上述のステップＳ１０７，Ｓ１０８が、第３のステップＳＳ３とは上述のステップＳ１０９，Ｓ１１０が、第４のステップＳＳ４とは上述のステップＳ１１３，Ｓ１１４がそれぞれ該当することになる。

ずらし量を変更して補正後相対変位を得、複数のデータより近似式を算出することで修正パラメータを得る場合には、上記第１〜第３のステップＳＳ１〜ＳＳ３を繰り返して実行した後に、第４のステップＳＳ４を実行することになる。

また、パラメータ生成モードにおける修正パラメータの調整が一度では不十分な場合には、上述の処理を複数回繰り返して実行することも可能であり、これをプログラムによって自動的に実行させることも可能である。具体的には、得られた修正パラメータを用いて、全ての補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）が予め定められた範囲内に収まるまで図４に示すステップを繰り返し実行させ、適切な修正パラメータを得るようにすればよい。このように構成した場合には、第１〜第４のステップＳＳ１〜ＳＳ４までを含めた全体を、繰り返して実行することになる。

以上のように、本実施形態の搬送装置１は、被搬送物であるウェーハＷを載置するエンドエフェクタ２１と、当該エンドエフェクタ２１の動作を制御してウェーハＷを目標位置に向かって搬送する制御手段３と、エンドエフェクタ２１の搬送経路上に備えられ、エンドエフェクタ２１に載置されたウェーハＷを検知する検知部である光電センサとしてのレーザセンサ４と、を具備し、制御手段３が、レーザセンサ４の出力を基にウェーハＷとエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏとの相対変位を算出する相対変位算出部３１と、相対変位算出部３１により得られた相対変位を基にウェーハＷを目標位置に向かって搬送する際のエンドエフェクタ２１の位置を補正するための補正指令を生成する補正指令生成部３２と、を備える搬送装置１において、制御手段３が、目標位置に置かれたウェーハＷを、エンドエフェクタ２１を予め設定したずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）分ずらした状態でエンドエフェクタ２１に受け取らせる第１のステップＳＳ１と、ウェーハＷをレーザセンサ４に検知させ、相対変位算出部３１にウェーハＷとエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏとの相対変位を算出させて、これを基に補正指令に基づいてエンドエフェクタ２１の位置補正を行いウェーハＷを目標位置に向かって搬送する第２のステップＳＳ２と、エンドエフェクタ２１上の基準位置Ｏを目標位置に重合させて、エンドエフェクタ２１にウェーハＷを受け取らせ、ウェーハＷをレーザセンサ４に検知させ、相対変位算出部３１にウェーハＷとエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏとの相対変位を補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）として算出させる第３のステップＳＳ３と、補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）が小さくなるように補正指令を修正するための修正パラメータを生成する第４のステップＳＳ４と、からなる修正パラメータの生成動作を実行して、生成した修正パラメータを基に補正指令生成部３２により得られる補正指令を修正し、ウェーハＷを目標位置に向かって搬送するように構成したものである。

このように構成しているため、レーザセンサ４からの信号を基に、相対変位算出部３１がウェーハＷとエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏとの相対変位を算出することができ、補正指令生成部３２が、上記相対変位に基づき補正指令を生成し、この補正指令を制御手段３に与えることで、ウェーハＷを搬送する際の目標位置からのずれを補正することが可能である。

さらに、修正パラメータを基に補正指令を修正することによって、補正指令により補正しようとした量と実際の動作量とのずれを補完することができ、ウェーハＷを搬送する際の位置精度を一層向上することが可能である。また、補正指令を得るために用いるレーザセンサ４及び相対変位算出部３１を補正指令の修正のためにも用いるようにしていることから、ウェーハＷのずれ量を計測する画像処理装置等を別途設ける必要が無く、搬送動作に必要な装置だけで位置補正精度を向上させることが可能である。また、エンドエフェクタ２１に、実際の搬送動作に近い動作を行わせることで得られるデータを基にして補正指令の修正に係る処理を実行することができるため、より搬送位置精度を向上することも可能である。

また、修正パラメータが、ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）と補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）との関係により得られる関数を基に生成されるよう構成されているため、いかなる補正指令に対しても修正パラメータを与えることが可能である。

さらに、制御手段３が、ずらし量を順次変更して第１〜第３のステップＳＳ１〜ＳＳ３を繰り返し実行し、第４のステップＳＳ４において各ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）とこれに対応する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）との値に基づいて前記修正パラメータを生成するよう構成されているため、各ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）とこれに対応する補正後相対変位との関係から、より精度よく修正パラメータを生成することが可能である。

加えて、制御手段３が、第１〜第４のステップＳＳ１〜ＳＳ４を組み合わせて実行する修正パラメータの生成を、補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）が所定の値以下になるまで繰り返すように構成しているため、さらに精度よく修正パラメータを生成することが可能である。

また、被搬送物であるウェーハＷが略正円状であり、レーザセンサ４が当該位置におけるウェーハＷを検知して検知信号を出力するものであり、相対変位算出部３１がレーザセンサ４による検知信号とこの検知信号が得られる際のエンドエフェクタ２１の位置とに基づいて、ウェーハＷとエンドエフェクタ２１上に設けられた基準位置Ｏとの相対変位を算出するように構成しているため、レーザセンサ４から検知信号を基にして、容易にウェーハＷとエンドエフェクタ２１との相対変位を判定することが可能である。

そして、レーザセンサ４がウェーハＷの搬送経路を幅方向に横切るように複数個取り付けられており、相対変位算出部３１が少なくとも２つのレーザセンサ４Ｌ，４Ｒからの検知信号を用いて相対変位を算出するように構成しているため、ウェーハＷが膨張して半径が変化する場合にも、ウェーハＷの相対変位を適切に算出することが可能である。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）や、これに対応する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）を、ウェーハＷを受け取る際の通常位置又はウェーハＷの中心位置Ｘを基準とした際のエンドエフェクタ２１の基準位置Ｏの相対位置として設定していたが、これらの関係を逆に、すなわちエンドエフェクタの基準位置Ｏを基準とした際の相対位置として設定することも可能である。

また、テーブルに設定された複数のずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）と、これに対応する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）との関係より近似式を得て、これに基づいて修正パラメータの生成を行うようにしていたが、代表的なずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）を１点分のみ抽出し、これに対応する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）のみを得て、修正パラメータの生成を行うようにすることも可能である、こうすることで、修正の精度はやや落ちるものの、パラメータ生成モードでの動作時間を大幅に短縮することが可能である。

そして、上述の実施形態では、ずらし量（ｘｔ_ｎ，ｘｒ_ｎ）とこれに対応する補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）との関係を示す近似式を求め、この近似式に基づいて修正パラメータの調整を行うようにしていたが、ウェーハＷを位置補正して載置する直前にレーザセンサ４による検出値に基づいて算出される相対変位と補正後相対変位（ｙｔ_ｎ，ｙｒ_ｎ）との関係を示す近似式を求め、その近似式に基づいて修正パラメータの調整を行うようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、通常動作によりウェーハＷの搬送を行う際に、エンドエフェクタ２１を設定位置において一旦停止させた後に、相対変位に基づく補正指令を与えることでエンドエフェクタ２１に位置補正動作を行わせるようにしていたが、これらの動作を連続して行うように構成することも可能である。

また、上述の実施形態では検知部である光電センサとしてレーザを光源とするレーザセンサ４を用いているが、赤外線等のレーザ以外の光源を用いる光電センサを利用することも可能である。さらには、特定の位置におけるウェーハＷの存在を検知できるのであれば、光電センサ以外にも、磁気センサや超音波センサなど一般に利用される他の方式のセンサであっても検知部として利用することが可能である。

また、上述の実施形態の搬送装置１はエンドエフェクタ２１及びアーム２２，２３よりなる回動要素を組み合わせた水平多関節ロボットとして構成していたが、エンドエフェクタ２１を直線状に移動させることができるものであれば、この形式のものに限らない。例えば、Ｒ軸方向、Ｔ軸方向に動作する直動機構を組み合わせた搬送装置や、回動するアームと直動機構とを組み合わせた搬送装置として構成した場合であっても上記と同様の効果を得ることが可能である。さらに、要素を組み合わせる個数も、上述したものに限らず、水平多関節ロボットとして構成する場合でも、関節部２４，２５，２６を更に増やして、より複雑な動作をさせるものにも適用できる。

さらに、上述の実施形態では、アーム機構２の昇降動作によってウェーハＷをエンドエフェクタ２１に受け取らせるように構成していたが、アーム機構２に昇降動作を行わせることに代えて、ウェーハＷを搬送するプロセスユニットやロードロック側に昇降機構を設け、この昇降機構を用いてエンドエフェクタ２１との間でウェーハの授受を行わせるようにしても良い。

また、上述の実施形態では、被搬送物としてウェーハＷを搬送する搬送装置１として構成した例を示したが、被搬送物はウェーハＷのみに限らず、種々様々なものを対象として搬送させることができ、特に精密な位置決めを要する被搬送物を搬送させる用途で好適に用いることができる。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…搬送装置
３…制御手段
４，４Ｌ，４Ｒ…レーザセンサ（光電センサ、検知部）
２１…エンドエフェクタ
３１…相対変位算出部
３２…補正指令生成部
Ｏ…基準位置
Ｗ…半導体ウェーハ（被搬送物）
ＳＳ１…第１のステップ
ＳＳ２…第２のステップ
ＳＳ３…第３のステップ
ＳＳ４…第４のステップ

Claims

被搬送物を載置するエンドエフェクタと、当該エンドエフェクタの動作を制御して被搬送物を目標位置に向かって搬送する制御手段と、前記エンドエフェクタの搬送経路上に備えられ、前記エンドエフェクタに載置された前記被搬送物を検知する検知部と、を具備し、
前記制御手段が、前記検知部の出力を基に前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出する相対変位算出部と、当該相対変位算出部により得られた相対変位を基に被搬送物を目標位置に向かって搬送する際のエンドエフェクタの位置を補正するための補正指令を生成する補正指令生成部と、を備える搬送装置において、
前記制御手段が、
前記エンドエフェクタを予め設定したずらし量分ずらした状態としながら前記目標位置に置かれた被搬送物を受け取らせる第１のステップと、
前記被搬送物を前記検知部に検知させ、前記相対変位算出部に前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出させて、これを基に前記補正指令に基づいて前記エンドエフェクタの位置補正を行い前記被搬送物を前記目標位置に向かって搬送する第２のステップと、
前記エンドエフェクタ上の基準位置を前記目標位置に重合させて、当該エンドエフェクタに前記被搬送物を受け取らせ、前記被搬送物を前記検知部に検知させ、前記相対変位算出部に前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を補正後相対変位として算出させる第３のステップと、
前記補正後相対変位が小さくなるように前記補正指令を修正するための修正パラメータを生成する第４のステップと、
からなる修正パラメータの生成動作を実行して、生成した前記修正パラメータを基に前記補正指令生成部により得られる補正指令を修正し、前記被搬送物を目標位置に向かって搬送するように構成されていることを特徴とする搬送装置。
前記修正パラメータが、前記ずらし量と前記補正後相対変位との関係により得られる関数を基に生成されることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
前記制御手段が、前記ずらし量を順次変更して前記第１〜第３のステップを繰り返し実行し、前記第４のステップにおいて各ずらし量とこれに対応する補正後相対変位との値に基づいて前記修正パラメータを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
前記制御手段が、前記第１〜第４のステップを組み合わせて実行する修正パラメータの生成を、前記補正後相対変位が所定の値以下になるまで繰り返すことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の搬送装置。
前記被搬送物が略正円状であり、前記検知部が当該位置における被搬送物を検知して検知信号を出力する光電センサであり、前記相対変位算出部が前記光電センサによる検知信号とこの検知信号が得られる際のエンドエフェクタの位置とに基づいて、前記被搬送物と前記エンドエフェクタ上に設けられた基準位置との相対変位を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の搬送装置。
前記光電センサが被搬送物の搬送経路を幅方向に横切るように複数個取り付けられており、前記相対変位算出部が少なくとも２つの光電センサからの検知信号を用いて前記相対変位を算出するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の搬送装置。