JP6384195B2 - ロボットシステムおよびロボット教示方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムおよびロボット教示方法に関する。

従来、ロボットに対して教示作業を行うロボットシステムが知られている。

その一例として、特許文献１には、複数のアーム（ロボットハンドに相当。以下、「ハンド」と言う）を備え、その各々によって半導体ウェハ等の基板を保持しつつ搬送する搬送ロボットに対して教示作業を行うシステムが開示されている。

具体的に、かかる従来技術では、まず位置調整の基準となる基準ユニットが決定され、かかる基準ユニットへの基板の搬送を複数のハンドすべてに行わせて、ハンドそれぞれの位置データを把握する。そして、かかるハンドそれぞれの位置データの差分を算出して、かかる差分により、ハンド間のずれを補正する。

特開２００２−３１３８７２号公報

しかしながら、上述した従来技術では、効率よく教示作業を行ううえで更なる改善の余地がある。

具体的には、上述した従来技術では、基準ユニットを用いた教示作業を複数のハンドすべてに対してそれぞれ最低１回ずつは行う必要があり、教示作業を効率よく行いにくいという問題があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、効率よく教示作業を行うことができるロボットシステムおよびロボット教示方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、ロボットアームと、コントローラとを備える。前記ロボットアームは、同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能に設けられた第１ハンドおよびその他のハンドを有する。前記コントローラは、前記ロボットアームの動作を制御する。また、前記コントローラは、第１生成部と、誤差取得部と、第２生成部とを備える。前記第１生成部は、前記第１ハンドが所定の目標位置へ到達するように前記ロボットアームを動作させて、該目標位置に対する前記第１ハンドの教示値を生成する。前記誤差取得部は、前記第１ハンドに対する前記その他のハンドの前記同軸まわりにおける相対誤差を取得して記憶部に記憶させる。前記第２生成部は、前記相対誤差に基づいて前記第１ハンドの教示値から前記その他のハンドの教示値を生成する。

実施形態の一態様によれば、効率よく教示作業を行うことができる。

図１は、第１の実施形態に係るロボットシステムの構成の一例を示す平面模式図である。 図２は、ロボットの斜視模式図である。 図３は、ハンドの平面模式図である。 図４Ａは、ウェハ治具の平面模式図である。 図４Ｂは、ウェハ治具の側面模式図である。 図４Ｃは、センサ治具の平面模式図である。 図５は、第１の実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。 図６Ａは、第１ハンドへの教示作業時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その１）である。 図６Ｂは、第１ハンドへの教示作業時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その２）である。 図６Ｃは、第１ハンドへの教示作業時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その３）である。 図７Ａは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その１）である。 図７Ｂは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その２）である。 図７Ｃは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その３）である。 図７Ｄは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その４）である。 図７Ｅは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その５）である。 図７Ｆは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その６）である。 図７Ｇは、第１ハンドおよび第２ハンドの相対誤差の検出時におけるロボットアームの動作を示す模式図（その７）である。 図８は、第１の実施形態に係るロボットシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。 図９は、第２の実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステムおよびロボット教示方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、ロボットが、被搬送物としてウェハを搬送する基板搬送用ロボットである場合を例に挙げて説明を行う。ウェハには、符号「Ｗ」を付す。

また、図１〜図８を用いた説明では、同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能に設けられた第１ハンドおよび第２ハンドの上記同軸まわりにおける相対誤差に基づいて教示作業を行う場合を例に挙げた第１の実施形態について説明する。また、図９を用いた説明では、ロボットシステムの実運用中等に上記相対誤差の変化を所定のタイミングで監視する場合を例に挙げた第２の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るロボットシステム１の構成の一例について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示す平面模式図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は、「水平方向」を指す。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。

図１に示すように、ロボットシステム１は、搬送室２と、基板供給部３と、基板処理部４と、制御装置５とを備える。搬送室２の内部には、ロボット１０が配設される。

搬送室２は、いわゆるＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）であり、フィルタユニット（図示略）を備え、かかるフィルタユニットを介してクリーンエアのダウンフローを形成する。かかるダウンフローにより、ロボットシステム１の実運用中、搬送室２の内部は高クリーン度状態に保たれる。

ロボット１０は、搬送対象物であるウェハＷを保持可能なハンド１７を有するロボットアーム１４を備える。ロボットアーム１４は、搬送室２の底壁部を形成する基台設置フレーム（図示略）上に設置される基台１１に対して昇降自在、かつ水平方向に旋回自在に支持される。

なお、図１に示すように、ロボットアーム１４には、軸ａ３の同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能に２つのハンド１７ａ，１７ｂを設けることができる。これらハンド１７ａ，１７ｂにそれぞれウェハＷを保持しつつ搬送することで、ウェハＷの搬送効率を向上させることができる。

なお、以下の説明では、ハンド１７ａが上側のハンドであり、ハンド１７ｂが下側のハンドであるものとし、ハンド１７ａについては「第１ハンド１７ａ」と、ハンド１７ｂについては「第２ハンド１７ｂ」と、それぞれ記載する。ロボット１０の詳細については図２を用いて後述する。

基板供給部３は、複数のウェハＷをＺ軸方向に多段に収納可能に設けられたフープ３ａ，３ｂ，３ｃと、かかるフープ３ａ，３ｂ，３ｃそれぞれの蓋体を開閉して、ウェハＷを搬送室２内へ取り出せるようにするフープオープナ（図示略）とを備える。

基板処理部４は、たとえば、洗浄処理や成膜処理、フォトリソグラフィ処理といった半導体製造プロセスにおける所定のプロセス処理をウェハＷに対して施すプロセス処理部である。基板処理部４は、かかる所定のプロセス処理をそれぞれ行う処理装置４ａ，４ｂを備える。

これら処理装置４ａ，４ｂは、たとえば搬送室２の一方の側面に、ロボット１０を挟んで基板供給部３と対向するように配置される。なお、図１には、この基板供給部３と基板処理部４とが対向するように配置された場合を示しているが、基板供給部３と基板処理部４との位置関係を限定するものではない。

たとえば、基板供給部３と基板処理部４とは、搬送室２の１つの側面に並べて配置されたり、対向していない２つの側面にそれぞれ配置されたりしてもよい。

また、図１には、基板供給部３が３つのフープ３ａ，３ｂ，３ｃを、基板処理部４が２つの処理装置４ａ，４ｂを、それぞれ備える場合を示しているが、これらの個数を限定するものではない。

制御装置５は、ロボットシステム１を構成するロボット１０等の各種装置と情報伝達可能に接続され、これら接続された各種装置の動作を制御するコントローラの一例である。

たとえば、制御装置５は、ロボット１０にロボットアーム１４の昇降動作や旋回動作を行わせながら、ロボット１０にフープ３ａ，３ｂまたは３ｃ内のウェハＷを搬送室２内へ取り出させ、処理装置４ａまたは４ｂ内へ搬入させる。

また、制御装置５は、処理装置４ａまたは４ｂにおいて所定のプロセス処理を施されたウェハＷをふたたびロボット１０に搬出および搬送させ、フープ３ａ，３ｂまたは３ｃへ再収納させる。

なお、図１では、搬送室２の外部に配置された１筐体の制御装置５を示しているが、制御装置５は搬送室２の内部に配置されてもよく、また、制御対象となる各種装置のそれぞれに対応付けられた複数個の筐体で構成されてもよい。

ところで、制御装置５によるロボット１０の各種動作の動作制御は、予めの教示作業によって生成され、制御装置５の内部メモリ等に記憶されている教示値に基づいて行なわれる。

ここで、従来技術によれば、本実施形態の第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂのように２つのハンドが設けられている場合には、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂそれぞれの動作につき、個別に教示作業を施す必要があった。

これは、同軸まわりに配置されているとは言え、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂには通常、機械誤差や組立誤差等に起因する個体差があるためである。このため、教示作業が煩雑なものとなっていた。

そこで、本実施形態では、これら２つのハンドのうちの一方（たとえば、第１ハンド１７ａ）を基準のハンドとし、かかる基準のハンドである第１ハンド１７ａに対してのみ教示作業を施して、第１ハンド１７ａの教示値をまずは生成することとした。

そして、本実施形態では、その他のハンド（ここでは、第２ハンド１７ｂ）の教示値については、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの軸ａ３まわりにおける相対誤差を検出し、かかる相対誤差に基づいて第１ハンド１７ａの教示値から生成することとした。

これにより、従来のように第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂそれぞれの動作につき、個別に教示作業を施す必要がなくなるので、効率よく教示作業を行うことができる。

このような第１の実施形態に係るロボットシステム１について、以下、図２〜図８を用いてさらに具体的に説明してゆく。図２は、ロボット１０の斜視模式図である。

図２に示すように、ロボット１０は、基台１１と、昇降部１２と、第１関節部１３と、ロボットアーム１４と、第２関節部１５と、第３関節部１６と、ハンド１７とを備える。ロボットアーム１４は、第１アーム１４ａと、第２アーム１４ｂとをさらに備える。ハンド１７は、第１ハンド１７ａと、第２ハンド１７ｂとをさらに備える。

基台１１は、ロボット１０のベース部であり、上述の基台設置フレームに固定される場合のほか、搬送室２の側壁面に固定される場合や、その上面にて装置と固定される場合等がある。昇降部１２は、かかる基台１１から鉛直方向（Ｚ軸方向）にスライド可能に設けられ（図中の矢印ａ０参照）、ロボットアーム１４を鉛直方向に沿って昇降させる。

第１関節部１３は、軸ａ１まわりの回転関節である。第１アーム１４ａは、かかる第１関節部１３を介し、昇降部１２に対して回転可能に連結される（図中の軸ａ１まわりの矢印参照）。

また、第２関節部１５は、軸ａ２まわりの回転関節である。第２アーム１４ｂは、かかる第２関節部１５を介し、第１アーム１４ａに対して回転可能に連結される（図中の軸ａ２まわりの矢印参照）。

また、第３関節部１６は、軸ａ３まわりの回転関節である。第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂは、かかる第３関節部１６を介し、ロボットアーム１４の先端側である第２アーム１４ｂの自由端側に対してそれぞれ独立に回転可能に連結される（図中の軸ａ３まわりの矢印参照）。

なお、ロボット１０には、サーボモータ等の駆動源（図示略）が搭載されており、第１関節部１３、第２関節部１５および第３関節部１６のそれぞれは、かかる駆動源の駆動に基づいて回転する。

ハンド１７は、たとえば真空吸着することによってウェハＷを保持可能に設けられたエンドエフェクタである。ハンド１７の構成の詳細については、図３等を用いて後述する。

なお、図２には、ロボット１０が２つのハンド１７、すなわち第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを備える場合を示しているが、ハンド１７の個数を限定するものではなく、たとえば３個以上設けられてもよい。

そして、ロボット１０は、上述の制御装置５による動作制御に基づき、昇降部１２による昇降動作、第１アーム１４ａ、第２アーム１４ｂおよびハンド１７の回転動作を組み合わせながら、ウェハＷを搬送するための搬送動作を行う。なお、制御装置５による動作制御は、たとえば上述の駆動源を任意の角度だけ回転させる動作信号をロボット１０に対し送出することによって行われる。

次に、ハンド１７の構成について図３を用いて説明する。図３は、ハンド１７の平面模式図である。なお、図３には、平面視においてそれぞれの外形ラインが一致するように第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂが重なっている状態のハンド１７を示している。第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂは、取り付けの高さ位置が異なるのみで、それ以外は同一構成である。

あわせて図３には、ハンド１７に保持されて規定位置にある仮想上のウェハＷを二点鎖線で示している。符号「Ｃ」が示すのは、かかるウェハＷの中心である。

図３に示すように、ハンド１７は、第２アーム１４ｂの先端部において、第３関節部１６を介し、軸ａ３まわりに回転可能に設けられる。ハンド１７は、プレート支持部１７１と、プレート１７２とを備える。

プレート支持部１７１は、第３関節部１６に連結され、プレート１７２を支持する。プレート１７２は、ハンド１７の基部にあたる部材であり、セラミックス等により形成される。なお、図３には、先端側が二股に分かれた形状のプレート１７２を例示しているが、プレート１７２の形状を限定するものではない。

なお、図３には図示していないが、ハンド１７はまた、ウェハＷを保持する保持部材を備える場合がある。かかる保持部材には、たとえばウェハＷのエッジをグリップするタイプのものや、ウェハＷを真空吸着するタイプのもの、あるいは単に載置されたウェハＷを摩擦力によって保持するタイプのもの等、様々な保持方式のものを用いることができる。

ところで、本実施形態では、基準となる第１ハンド１７ａへの教示作業や、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの軸ａ３まわりの相対誤差の検出を行うにあたって、「ウェハ治具」および「センサ治具」と呼ぶ２種類の治具を用いる。「ウェハ治具」は、第１治具の一例である。また、「センサ治具」は、第２治具の一例である。

次に、これら治具について図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明する。図４Ａは、ウェハ治具ＷＪの平面模式図であり、図４Ｂは、ウェハ治具ＷＪの側面模式図である。また、図４Ｃは、センサ治具ＳＪの平面模式図である。

まず、ウェハ治具ＷＪについて説明する。ウェハ治具ＷＪは、ウェハＷを模した治具であり、被検出側に装着される。具体的に、ウェハ治具ＷＪは、基準となる第１ハンド１７ａへの教示作業を行う場合には、教示のための所定の目標位置（教示位置）となる場所、たとえば前述のフープ３ａ，３ｂまたは３ｃ内における所望の教示位置に収納される。

また、ウェハ治具ＷＪは、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの軸ａ３まわりの相対誤差を検出する場合には、第２ハンド１７ｂのウェハＷの規定位置に装着される。

具体的に、ウェハ治具ＷＪは、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ウェハＷと略同一形状に形成される。また、ウェハ治具ＷＪは、センタピンＣＰをさらに備える。なお、センタピンＣＰは、指標部の一例である。

センタピンＣＰは、軸心がウェハＷの中心Ｃに重なるピン状の部材であり、教示位置におけるＸ軸位置を定めるための部材である。

つづいて、センサ治具ＳＪについて説明する。センサ治具ＳＪは、検出側に装着される治具である。具体的に、センサ治具ＳＪは、基準となる第１ハンド１７ａへの教示作業を行う場合、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差を検出する場合のいずれにおいても、第１ハンド１７ａへ装着される。

具体的に、センサ治具ＳＪは、図４Ｃに示すように、エッジセンサＥＳおよびセンタセンサＣＳの２種類のセンサを備える。なお、ここで配置関係等を分かりやすくするため、図４Ｃには図３と同様に、センサ治具ＳＪが装着された第１ハンド１７ａと第２ハンド１７ｂとが重なった状態のハンド１７を示した。また、第２ハンド１７ｂには、ウェハ治具ＷＪが装着されているものとする。

エッジセンサＥＳは、図４Ｃに示す配置関係において、Ｘ軸に平行な光軸Ｌ１を形成するように設けられて、ウェハ治具ＷＪのエッジの検出等に用いられる。

センタセンサＣＳは、図４Ｃに示す配置関係において、ウェハ治具ＷＪのセンタピンＣＰに対応する位置に配置され、Ｙ軸に平行な光軸Ｌ２を形成するように設けられて、センタピンＣＰの検出等に用いられる。

なお、これらウェハ治具ＷＪおよびセンサ治具ＳＪを用いた第１ハンド１７ａへの教示作業時や第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差の検出時におけるロボットアーム１４の具体的な動作については、図６Ａ〜図７Ｇを用いて後述する。

次に、第１の実施形態に係るロボットシステム１の構成について図５を用いて説明する。図５は、第１の実施形態に係るロボットシステム１のブロック図である。なお、図５では、ロボットシステム１の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

また、図５を用いた説明では主に、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの教示値を生成する場合に機能する制御装置５の各機能ブロックおよび各機能ブロック間の作用について説明することとする。このため、既に図１等で示した各種装置については説明を簡略化するか省略する場合がある。また、図５を用いた説明では、上述のエッジセンサＥＳおよびセンタセンサＣＳを「センサＥＳ，ＣＳ」と総称する場合がある。

図５に示すように、制御装置５は、制御部５１と、記憶部５２とを備える。制御部５１は、動作制御部５１ａと、第１生成部５１ｂと、誤差取得部５１ｃと、第２生成部５１ｄとをさらに備える。

記憶部５２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、事前教示情報５２ａと、第１ハンド教示情報５２ｂと、相対誤差情報５２ｃと、第２ハンド教示情報５２ｄとを記憶する。なお、記憶部５２は、揮発性メモリであってもよく、この場合、制御装置５以外の装置、たとえば上位装置等に設けられた不揮発性メモリとの間の通信での組み合わせによって、記憶デバイスとして構成されてもよい。

事前教示情報５２ａは、教示作業において必要となる基本的な動作をロボットアーム１４に行わせるための言わば教示値の初期値を含む情報であり、教示作業前にあらかじめ記憶部５２に登録される。

第１ハンド教示情報５２ｂは、第１ハンド１７ａへの教示作業の結果生成される第１ハンド１７ａの教示値を含む情報である。相対誤差情報５２ｃは、第１ハンド１７ａの教示値から第２ハンド１７ｂの教示値を生成するために検出される、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの軸ａ３まわりの相対誤差を含む情報である。

第２ハンド教示情報５２ｄは、かかる相対誤差に基づいて第１ハンド１７ａの教示値から生成されることとなる第２ハンド１７ｂの教示値を含む情報である。

制御部５１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、制御装置５の全体制御を行う。動作制御部５１ａは、ロボットアーム１４の動作を制御する。

具体的には、動作制御部５１ａは、第１ハンド１７ａへの教示作業を行う場合には、かかる教示作業のために必要となる動作を第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを含むロボットアーム１４が行うように、事前教示情報５２ａに基づいて制御する。

また、動作制御部５１ａは、上記相対誤差を検出する場合には、かかる検出に必要となる動作をロボットアーム１４が行うように、事前教示情報５２ａおよび第１ハンド教示情報５２ｂに基づいて制御する。

第１生成部５１ｂは、第１ハンド１７ａへの教示作業におけるロボットアーム１４の動作によって検出されるセンサＥＳ，ＣＳの検出結果に基づいて第１ハンド１７ａの教示値を生成し、第１ハンド教示情報５２ｂに含んで記憶させる。

誤差取得部５１ｃは、上記相対誤差の検出に必要となる動作をロボットアーム１４が行った場合に検出されるセンタセンサＣＳの検出結果から上記相対誤差を取得し、相対誤差情報５２ｃに含んで記憶させる。

第２生成部５１ｄは、相対誤差情報５２ｃに含まれる相対誤差に基づき、第１ハンド教示情報５２ｂの第１ハンド１７ａの教示値から第２ハンド１７ｂの教示値を生成し、第２ハンド教示情報５２ｄに含んで記憶させる。

そして、ロボットシステム１は、このように生成された第１ハンド教示情報５２ｂの第１ハンド１７ａの教示値、および、第２ハンド教示情報５２ｄの第２ハンド１７ｂの教示値に基づき、実運用中、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを動作させることとなる。

次に、これまで説明した本実施形態の構成を前提に、第１ハンド１７ａへの教示作業時におけるロボットアーム１４の具体的な動作について、図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、第１ハンド１７ａへの教示作業時におけるロボットアーム１４の動作を示す模式図（その１）〜（その３）である。

まず、図６Ａには、図１でも説明したフープ３ａ，３ｂ，３ｃの斜視模式図を示した。なお、フープ３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれ配置位置が異なるのみで同一構成であるものとする。図６Ａに示すように、フープ３ａ，３ｂ，３ｃは、複数のウェハＷをＺ軸方向に多段に１枚ずつ収納可能となるように形成された複数の溝部３１を有する。

そして、第１ハンド１７ａへの教示作業においては、かかる溝部３１のうちの１つが所望の教示位置として定められ、かかる溝部３１へウェハ治具ＷＪがウェハＷと同様に収納される。

そして、ロボットアーム１４は、センサ治具ＳＪの装着された第１ハンド１７ａを、ウェハ治具ＷＪへアプローチさせるようにＹ軸方向に沿って進入させる（図中の進入方向参照）。なお、このとき、エッジセンサＥＳが、光軸Ｌ１によってウェハ治具ＷＪのエッジ位置を検出することで、第１ハンド１７ａを進入させる高さ位置を検出する。

つづいて、図６Ｂに示すように、ロボットアーム１４は、センタセンサＣＳをセンタピンＣＰへアプローチさせる。このとき、略コの字状のセンタセンサＣＳをセンタピンＣＰへ干渉させないように、ロボットアーム１４は、第１ハンド１７ａをＸ軸方向へ振った後、進入させる（図中の矢印６０１および６０２参照）。

そして、第１ハンド１７ａを軸ａ３まわりに左右の順に振り（図中の矢印６０３および６０４参照）、光軸Ｌ２によってセンタピンＣＰのＸ軸位置を検出させる。これにより、センタピンＣＰのＸ軸位置が定まる。

そして、このようにセンタセンサＣＳがセンタピンＣＰを検出した際のロボットアーム１４の姿勢に基づき、前述の第１生成部５１ｂ（図５参照）が第１ハンド１７ａの教示値を生成することとなる。

図６Ｃに示すように、かかる教示値には、第２アーム１４ｂの延在方向に対する第１ハンド１７ａの軸ａ３まわりの回転量θが含まれる。

ところで、図６Ｃに示すように、たとえばロボット１０から視てＸ軸の正方向側に寄った位置にあるフープ３ａへロボットアーム１４がアクセスする場合、第１ハンド１７ａを含むハンド１７は干渉回避等のために時計回りに回転させることが好ましい（図中の矢印６０５参照）。すなわち、本実施形態では、教示位置のそれぞれに対応するロボットアーム１４の姿勢に応じて、ハンド１７を時計回りあるいは反時計回りに回転させる。

この点を分かりやすくするため、以下の説明では、図６Ｃに示すように、時計回りに回転させる場合については回転量θに「＋」記号を付すこととする。また、反対に、反時計回りに回転させる場合については回転量θに「−」記号を付すこととする。

なお、かかる時計回り／反時計回りに関し、上記相対誤差は、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを同一方向かつ同一回転量（たとえば、＋θ）で回転させたとしても、回転方向が時計回りであるか反時計回りであるかによって異なるのが通常である。

この点に鑑みつつ、つづいて上記相対誤差の検出時におけるロボットアーム１４の具体的な動作について、図７Ａ〜図７Ｇを用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｇは、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差の検出時におけるロボットアーム１４の動作を示す模式図（その１）〜（その７）である。

なお、図７Ｃ〜図７Ｅでは、予めの第１ハンド１７ａへの教示作業が、図６Ｃに示したようにフープ３ａにおける所望の教示位置を対象として行われたものとして説明を進める。すなわち、図６Ｃに示したように、図７Ｃ〜図７Ｅでは、第１ハンド１７ａの教示値に含まれる第１ハンド１７ａの軸ａ３まわりの回転量は「＋θ」である。

まず、図７Ａに示すように、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差の検出時においては、第１ハンド１７ａにはそのままセンサ治具ＳＪが、第２ハンド１７ｂにはウェハ治具ＷＪが、それぞれ装着される。このときウェハ治具ＷＪは、第２ハンド１７ｂのウェハＷの規定位置に位置決めされて装着される。

なお、以降の図７Ｂ〜図７Ｇでは、図を分かりやすくするため、センサ治具ＳＪおよびウェハ治具ＷＪの図示をあえて省略している。

また、上記相対誤差の検出時においては、ロボットアーム１４は、第１ハンド１７ａが所望の教示位置へ到達した際の姿勢とは異なる姿勢をとったうえで、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを回転させる。

すなわち、フープ３ａ，３ｂ，３ｃ内や狭い場所等において第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを回転させないので、周囲への干渉を回避しながら相対誤差の検出作業を進めることができる。

かかる異なる姿勢の一例として、ロボットアーム１４は、図７Ｂに示すように、第１アーム１４ａおよび第２アーム１４ｂそれぞれの延在方向の軸線が重なるように折り畳まれた姿勢をとる。

これにより、旋回しても比較的周囲へ干渉しにくい安全な姿勢で相対誤差の検出を行うことができる。また、重力作用にともなうロボットアーム１４のたわみによる影響等を減らすことができるので、上記相対誤差を高精度に検出することが可能となる。

なお、図７Ｂでは、第１アーム１４ａおよび第２アーム１４ｂがほぼ全体的に重なる場合を例に挙げたが、異なる姿勢の一例はこれに限らず、第１アーム１４ａおよび第２アーム１４ｂの一部が重なる姿勢であってもよい。

また、ロボットアーム１４は、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂについては、相対誤差検出のための初期姿勢として、平面視においてそれぞれの外形ラインが一致するように軸ａ３まわりに回転させ、重ねた状態とする。

つづいて、図７Ｃに示すように、ロボットアーム１４は、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの双方を第２アーム１４ｂに対し、軸ａ３まわりに「＋θ」の回転量で回転させる（図中の矢印７０１参照）。すなわち、既に生成済みの第１ハンド１７ａの教示値で、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂをともに回転させる。

このとき、ロボットアーム１４は、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを同時に回転させてもよいし、タイミングをずらせて回転させてもよい。なお、タイミングをずらす場合、センサ治具ＳＪのセンタセンサＣＳと、ウェハ治具ＷＪのセンタピンＣＰとを干渉させないように回転させることが好ましい。

このように、第１ハンド１７ａの教示値に基づく同一方向かつ同一回転量で第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを回転させることで、図７Ｄに示すように、第１ハンド１７ａの教示値に応じた相対誤差「α」を現出させることができる。

なお、図７Ｄに示す例では、かかる相対誤差「α」は、第２ハンド１７ｂを第１ハンド１７ａに対し、さらに時計回り方向に「α」分ずらすものであるので、以下、「＋α」と表す場合がある。

そして、図７Ｅに示すように、ロボットアーム１４は、現出した相対誤差「α」を図示略のセンサ治具ＳＪにより検出させるため、第１ハンド１７ａを「探り動作」させる（ステップＳ１参照）。

なお、ここで「探り動作」は、第１ハンド１７ａを時計回りあるいは反時計回りに微量ずつ振って（図中の矢印７０２参照）、図示略のウェハ治具ＷＪの指標部（すなわち、センタピンＣＰ）を探索させる動作である。既に示した例で言えば、図６Ｂの矢印６０３および６０４が示す動きに対応する。

そして、かかる探り動作により、センサ治具ＳＪのセンタセンサＣＳが指標部を検出したならば（ステップＳ２）、かかる検出結果に基づいて前述の誤差取得部５１ｃ（図５参照）が相対誤差「＋α」を取得し（ステップＳ３）、相対誤差情報５２ｃに含んで記憶させる。

そして、前述の第２生成部５１ｄ（図５参照）が、かかる相対誤差「＋α」に基づき、第１ハンド１７ａの教示値からたとえば「−α」の演算を行うことによって、第２ハンド１７ｂの教示値を生成することとなる。

ところで、図７Ｃ〜図７Ｅでは、予めの第１ハンド１７ａへの教示作業が、フープ３ａにおける所望の教示位置を対象として行われたものとして説明を進めた。ここで、既に述べたように、上記相対誤差は、たとえ回転量が同一であったとしても、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを時計回りに回転させるかあるいは反時計回りに回転させるかによって異なるのが通常である。

そこで、図７Ｆに示すように、予めの第１ハンド１７ａへの教示作業が、フープ３ａとは反対側のフープ３ｃにおける所望の教示位置を対象として行われた場合についても説明しておく。なお、前提として、この場合の第１ハンド１７ａへの教示作業によって生成された第１ハンド１７ａの軸ａ３まわりの回転量は「−θ」であるものとする（図中の矢印７０３参照）。

かかる場合、ロボットアーム１４は、第１ハンド１７ａがフープ３ｃにおける所望の教示位置へ到達した際の姿勢とは異なる姿勢をとったうえで（図７Ｂ参照）、図７Ｇに示すように、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの双方を第２アーム１４ｂに対し、軸ａ３まわりに「−θ」の回転量で回転させる（図中の矢印７０４参照）。

そして、かかる「−θ」の回転量で現出する相対誤差について、ロボットアーム１４は、図７Ｅに示したのと同様の探り動作を行い、かかる「−θ」の回転量に応じた相対誤差を検出させ、誤差取得部５１ｃに取得させることとなる。

このように、本実施形態では、教示位置のそれぞれに第１ハンド１７ａが到達した場合の第１ハンド１７ａの回転方向および回転量に応じて、相対誤差を検出する場合にもこれと同一方向かつ同一回転量で第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの双方を回転させる。

これにより、ハンド１７を時計回りにあるいは反時計回りに回転させた場合のそれぞれの相対誤差を個別に吸収することができるので、高精度な教示作業を行うのに資することができる。

そして、本実施形態では、たとえば図７Ｆに示したように、教示位置として複数のフープ３ａ，３ｂ，３ｃがあった場合、その各々に対する第１ハンド１７ａの教示値を個別に生成し、生成された教示値それぞれに対応する相対誤差を個別に検出して取得し、取得した相対誤差のそれぞれに基づいて第２ハンド１７ｂの教示値を個別に生成する。

これにより、教示位置それぞれに応じてハンド１７を時計回りにあるいは反時計回りに回転させた場合のそれぞれの相対誤差を個別に吸収することができるので、やはり高精度な教示作業を行うのに資することができる。

また、教示位置が複数ある場合であっても、そのすべてについて第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを個別に逐一教示する必要がないので、効率よく教示作業を行うことができる。

次に、第１の実施形態に係るロボットシステム１が実行する処理手順について図８を用いて説明する。図８は、第１の実施形態に係るロボットシステム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。

図８に示すように、制御装置５（詳細には動作制御部５１ａ）は、第１ハンド１７ａが所定の目標位置に到達するようにロボットアーム１４の動作を制御する（ステップＳ１０１）。

そして、第１生成部５１ｂは、目標位置に到達したロボットアーム１４により、基準となる第１ハンド１７ａの教示値を生成する（ステップＳ１０２）。

つづいて、制御装置５（動作制御部５１ａ）は、生成された第１ハンド１７ａの教示値に基づき、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂを同一回転量で回転させる（ステップＳ１０３）。なお、このとき、回転方向もまた同一とする。

そして、誤差取得部５１ｃは、ステップＳ１０３の回転結果に基づく第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差を取得して記憶部５２へ記憶させる（ステップＳ１０４）。

そして、第２生成部５１ｄは、記憶された相対誤差に基づいて第１ハンド１７ａの教示値から第２ハンド１７ｂの教示値を生成し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。

上述してきたように、第１の実施形態に係るロボットシステムは、ロボットアームと、制御装置（コントローラ）とを備える。上記ロボットアームは、同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能に設けられた第１ハンドおよび第２ハンド（その他のハンド）を有する。上記制御装置は、上記ロボットアームの動作を制御する。

また、上記制御装置は、第１生成部と、誤差取得部と、第２生成部とを備える。上記第１生成部は、上記第１ハンドが所定の目標位置へ到達するように上記ロボットアームを動作させて、この目標位置に対する上記第１ハンドの教示値を生成する。

上記誤差取得部は、上記第１ハンドに対する上記第２ハンドの上記同軸まわりにおける相対誤差を取得して記憶部に記憶させる。上記第２生成部は、上記相対誤差に基づいて上記第１ハンドの教示値から上記第２ハンドの教示値を生成する。

したがって、第１の実施形態に係るロボットシステムによれば、効率よく教示作業を行うことができる。

ところで、これまでは、教示作業が行われる場合を例に挙げて説明したが、かかる教示作業は、ロボットシステムの出荷前に行われてもよいし、出荷／現地導入後の実運用前に行われてもよい。

出荷前に行われる場合、たとえば実運用における構成を実際に組んだうえで、実際の目標位置、たとえば第１の実施形態で言えば、フープ３ａ，３ｂ，３ｃ（図１等参照）を教示位置にして、上述してきた手法で教示作業を行えばよい。

また、出荷前に行われる場合、実運用における構成を仮に組むことなく、たとえば第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂ（図１等参照）の少なくとも３６０度分の相対誤差を予め検出して相対誤差情報５２ｃ（図５参照）をデータベース化しておくこととしてもよい。

具体的には、第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差を、時計回りあるいは反時計回りのそれぞれにつき、１度ずつ回転量を変化させて少なくとも３６０度分検出しておき、これを相対誤差情報５２ｃとして出荷前に予めデータベース化しておけばよい。

そして、この場合には、ロボットシステム１の出荷／現地導入後に教示作業を行って、たとえば第１ハンド１７ａの教示値が定まれば、第２ハンド１７ｂの教示値については、予めの相対誤差情報５２ｃに基づいて第１ハンド１７ａの教示値から生成すればよい。

こうした出荷前／出荷後の教示作業の振り分けあるいは相対誤差情報５２ｃの予めのデータベース化はオプション的に選択可能とすれば、エンドユーザの運用構成にも適宜応じたより効率的な教示作業の行えるロボットシステムを提供することが可能となる。

さらに、実運用中等においても、上記相対誤差の変化を所定のタイミングで取得して、軸ａ３（図１等参照）まわりの機械的要素、たとえばモータ等の駆動源やプーリ、ベルトといった回転伝達機構等の経年劣化を監視してもよい。かかる場合を、次に第２の実施形態として、図９を用いて説明する。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るロボットシステム１’のブロック図である。図９は、図５に対応している。なお、第２の実施形態では、主に第１の実施形態と異なる構成要素についてのみ説明する。

また、図９に示すブロック図の各機能ブロックを結ぶブロック線は、実運用中における各機能ブロック間の作用を示している。このため、図５の教示作業時における作用を示すブロック線についてはあえて省略している。

図９に示すように、第２の実施形態に係るロボットシステム１’は、報知部６と、制御部５１’が状態監視部５１ｅとをさらに備える点で、第１の実施形態に係るロボットシステム１とは異なる。

状態監視部５１ｅは、たとえば実運用中に、誤差取得部５１ｃに対し所定のタイミングで第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差を取得させる。また、状態監視部５１ｅは、誤差取得部５１ｃが取得し、相対誤差情報５２ｃに記憶させた相対誤差の変化に基づいて軸ａ３まわりの機械的要素の経年劣化等を監視する。

そして、状態監視部５１ｅは、かかる機械的要素の経年劣化等を検知したならば、報知装置である報知部６に対しその旨を通知する。報知部６は、機械的要素の経年劣化等により、たとえばメンテナンスが必要である旨をオペレータ等に対し報知する。

なお、所定のタイミングで第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差を取得させるにあたっては、たとえばセンサＥＳ，ＣＳを、センサ治具ＳＪ（図４Ｃ等参照）ではなく予め第１ハンド１７ａが備えることとしてもよい。

また、ウェハ治具ＷＪ（図４Ａ等参照）については、フープ３ａ，３ｂ，３ｃのいずれかの所定位置に常に収納されているものとし、これを相対誤差取得の際に第２ハンド１７ｂへロボットアーム１４の動作によって装着させてもよい。

また、自動化に限らず、人手を介してセンサ治具ＳＪおよびウェハ治具ＷＪをそれぞれ装着させ、状態監視部５１ｅへトリガーを与えて監視処理を実行させてもよい。

このように所定のタイミングで第１ハンド１７ａおよび第２ハンド１７ｂの相対誤差の変化を監視することで、教示作業の効率性の向上に加えて、さらに保全性を向上させることができる。

上述してきたように、第２の実施形態に係るロボットシステムは、状態監視部をさらに備える。上記状態監視部は、所定のタイミングで上記誤差取得部に上記相対誤差を取得させる。

したがって、第２の実施形態に係るロボットシステムによれば、教示作業の効率性の向上に加えて、さらに保全性を向上させることができる。

なお、上述した各実施形態では、同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能な第１ハンドおよび第２ハンドの２つのハンドを例に挙げ、ハンドの個数を限定するものではない旨を述べたが、この点について補足すれば、基準となるハンドは常に１つあればよい。したがって、その他のハンドの教示値については、常に基準となるハンドの教示値から、相対誤差に基づいて生成されることとなる。

また、上述した各実施形態では、常に上側の第１ハンドが基準となるハンドである場合を例に挙げたが、たとえば下側の第２ハンドを基準としてもよい。この場合、第２ハンドに対してセンサ治具を装着し、第１ハンドに対してはウェハ治具をセンタピンが下方を向くように装着することで適用が可能である。

また、上述した各実施形態では、単腕ロボットを例に挙げて説明したが、同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能な複数のハンドを有していれば、双腕以上の多腕ロボットに適用されてもよい。

また、上述した各実施形態では、被搬送物がウェハである場合を例に挙げたが、これに限定されるものではない。なお、この場合、ウェハ治具に相当する治具は、被搬送物となるワークの形状に応じた形状に形成されればよい。

また、上述した各実施形態では、ロボットが、ウェハ等の基板を搬送する基板搬送用ロボットである場合を例に挙げたが、搬送作業以外の作業を行うロボットであってもよい。たとえば、同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能な複数のハンドを用いて保持したワークの相対位置を保ちつつ所定の組立作業を行う組立ロボット等であってもよい。

また、上述した各実施形態によって、ロボットの軸数が限定されるものではない。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１' ロボットシステム
２ 搬送室
３ 基板供給部
３ａ〜３ｃ フープ
４ 基板処理部
４ａ、４ｂ 処理装置
５ 制御装置
６ 報知部
１０ ロボット
１１ 基台
１２ 昇降部
１３ 第１関節部
１４ ロボットアーム
１４ａ 第１アーム
１４ｂ 第２アーム
１５ 第２関節部
１６ 第３関節部
１７ ハンド
１７ａ 第１ハンド
１７ｂ 第２ハンド
３１ 溝部
５１、５１’ 制御部
５１ａ 動作制御部
５１ｂ 第１生成部
５１ｃ 誤差取得部
５１ｄ 第２生成部
５１ｅ 状態監視部
５２ 記憶部
５２ａ 事前教示情報
５２ｂ 第１ハンド教示情報
５２ｃ 相対誤差情報
５２ｄ 第２ハンド教示情報
１７１ プレート支持部
１７２ プレート
Ｃ 規定位置にあるウェハの中心
ＣＰ センタピン
ＣＳ センタセンサ
ＥＳ エッジセンサ
Ｌ１、Ｌ２ 光軸
ＳＪ センサ治具
Ｗ ウェハ
ＷＪ ウェハ治具

Claims (12)

1. 同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能に設けられた第１ハンドおよびその他のハンドを有するロボットアームと、
   前記ロボットアームの動作を制御するコントローラと
   を備え、
   前記コントローラは、
   前記第１ハンドが所定の目標位置へ到達するように前記ロボットアームを動作させて、該目標位置に対する前記第１ハンドの教示値を生成する第１生成部と、
   前記第１ハンドに対する前記その他のハンドの前記同軸まわりにおける相対誤差を取得して記憶部に記憶させる誤差取得部と、
   前記相対誤差に基づいて前記第１ハンドの教示値から前記その他のハンドの教示値を生成する第２生成部と
   を備えることを特徴とするロボットシステム。
2. 前記その他のハンドは、
   前記第１ハンドに設けられたセンサによって検出可能に設けられた指標部を有し、
   前記コントローラは、
   前記第１ハンドの教示値に含まれる前記同軸まわりの回転量で前記その他のハンドおよび前記第１ハンドを回転させたうえで、前記センサによって前記指標部が検出されるように前記第１ハンドを前記その他のハンドに対し相対回転させて前記誤差取得部に前記相対誤差を取得させること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記コントローラは、
   前記第１ハンドが前記目標位置へ到達した際の前記ロボットアームの姿勢とは異なる姿勢となるように該ロボットアームを動作させたうえで、前記その他のハンドおよび前記第１ハンドを回転させることで前記誤差取得部に前記相対誤差を取得させること
   を特徴とする請求項２に記載のロボットシステム。
4. 前記ロボットアームは、
   回転関節を介して直列に連結された第１アームおよび第２アームであって、
   前記異なる姿勢は、
   前記第１アームおよび前記第２アームが重なるように前記回転関節によって折り畳まれた姿勢であること
   を特徴とする請求項３に記載のロボットシステム。
5. 前記第１ハンドおよび前記その他のハンドは、
   前記ロボットアームの先端側である前記第２アームの自由端側に設けられ、
   前記同軸まわりの回転量は、
   前記第１ハンドおよび前記その他のハンドの前記第２アームに対する回転量であって、
   前記コントローラは、
   該第２アームに対する回転量に基づく前記相対誤差を前記誤差取得部に取得させて前記記憶部に記憶させること
   を特徴とする請求項４に記載のロボットシステム。
6. 前記コントローラは、
   前記目標位置に到達した場合の前記第１ハンドの回転方向に応じて、前記第１ハンドおよび前記その他のハンドを時計回りあるいは反時計回りに回転させることで前記誤差取得部に前記相対誤差を取得させること
   を特徴とする請求項４に記載のロボットシステム。
7. 前記その他のハンドに装着可能に設けられ、前記指標部を有する第１治具
   をさらに備えることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載のロボットシステム。
8. 前記第１ハンドに装着可能に設けられ、前記センサを有する第２治具
   をさらに備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載のロボットシステム。
9. 前記目標位置は、複数設けられており、
   前記第１生成部は、
   前記目標位置それぞれに対する前記第１ハンドの教示値を個別に生成し、
   前記誤差取得部は、
   前記第１ハンドの教示値それぞれに対応する前記相対誤差を個別に取得して前記記憶部に記憶させ、
   前記第２生成部は、
   前記相対誤差それぞれに基づいて前記その他のハンドの教示値を個別に生成すること
   を特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のロボットシステム。
10. 前記コントローラは、
    所定のタイミングで前記誤差取得部に前記相対誤差を取得させる状態監視部
    をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のロボットシステム。
11. 同軸まわりにそれぞれ独立に回転可能に設けられた第１ハンドおよびその他のハンドを有するロボットアームの動作を制御する制御工程を含み、
    前記制御工程は、
    前記第１ハンドが所定の目標位置へ到達するように前記ロボットアームを動作させて、該目標位置に対する前記第１ハンドの教示値を生成する第１生成工程と、
    前記第１ハンドに対する前記その他のハンドの前記同軸まわりにおける相対誤差を取得して記憶部に記憶させる誤差取得工程と、
    前記相対誤差に基づいて前記第１ハンドの教示値から前記その他のハンドの教示値を生成する第２生成工程と
    を含むことを特徴とするロボット教示方法。
12. 前記その他のハンドは、前記第１ハンドに設けられたセンサによって検出可能に設けられた指標部を有しており、
    前記制御工程では、
    前記第１ハンドの教示値に含まれる前記同軸まわりの回転量で前記その他のハンドおよび前記第１ハンドを回転させたうえで、前記センサによって前記指標部が検出されるように前記第１ハンドを前記その他のハンドに対して相対回転させて前記誤差取得工程に前記相対誤差を取得させること
    を特徴とする請求項１１に記載のロボット教示方法。

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