JP7149792B2 - 搬送装置、半導体製造装置及び搬送方法 - Google Patents

搬送装置、半導体製造装置及び搬送方法 Download PDF

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Description

本発明は、搬送装置、半導体製造装置及び搬送方法に関する。
近年、多関節アームのロボット型搬送装置（以下、「搬送装置」ともいう。）の大型化に伴い、搬送精度として搬送装置の各関節の角度の精度が重要となっている。そこで、搬送装置の各関節にダイレクトドライブのモータを設け、個々にアームを回転させる多関節アームの搬送装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－３８３６０号公報
しかしながら、寸法制限により搬送装置の各関節にダイレクトドライブのモータが配置できない場合がある。その場合にはギア等の減速機とＡＣサーボモータ等を組み合わせた駆動方式を採用することが考えられるが、減速機等のバックラッシュやヒステリシスにより搬送装置の関節の角度を制御する際の精度が低下することが懸念される。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、搬送装置の先端位置の精度を高めることを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、複数のアームと、前記複数のアームを制御する制御部とを有する搬送装置であって、前記複数のアームは、駆動モータが配置された第１のアームと、前記第１のアームに従動する第２のアームと、前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部と、を有し、前記制御部は、前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差の微分値を算出し、前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差及び該偏差の積分値を算出し、前記入力軸の偏差の微分値、前記第２のアームの回転角度の偏差及び該第２のアームの回転角度の偏差の積分値の合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御する、搬送装置が提供される。
一の側面によれば、搬送装置の先端位置の精度を高めることができる。
従来の搬送装置を含む半導体製造装置の構成の一例を示す図。 従来の搬送方法の一例を示す図。 一実施形態に係る搬送装置を含む半導体製造装置の構成の一例を示す図。 第１実施形態に係る搬送方法の一例を示す図。 一実施形態に係る制御部のハードウエア及び動作を説明するための図。 第２実施形態に係る搬送方法の一例を示す図。 搬送精度を説明するための図。 第２実施形態に係る搬送方法を説明するための図。 第３実施形態に係る搬送方法の一例を示す図。 第３実施形態に係る搬送方法にて使用する伝達部の経時変化の一例を示す図。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［従来の搬送装置の構成］
まず、図１を参照しながら、従来の搬送装置７を含む半導体製造装置１の構成の一例について説明する。図１（ａ）は従来の搬送装置７を含む半導体製造装置１の上面（平面）を示す。図１（ｂ）は半導体製造装置１の側面を示す。図１（ｃ）は搬送装置７の先端部とその近傍の縦断面を示す。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体製造装置１は、搬送モジュール９と、４つの処理モジュール４とを有する。搬送モジュール９の内部には、多関節アームを有する搬送装置７が設けられている。搬送装置７は、基部６０により支持されている。搬送装置７は、多関節アームにより搬送口４２を介してウェハＷを処理モジュール４に搬入及び搬出する。
多関節アームは、基底アーム６１、中間アーム６２及び先端アーム６３を有し、先端アーム６３上に保持されたウェハＷを搬送する。基部６０と基底アーム６１の間には関節６５が設けられ、基底アーム６１と中間アーム６２の間には関節６６が設けられ、中間アーム６２と先端アーム６３の間には関節６７が設けられている。関節６５、６６、６７は、各関節に設けられた駆動モータにより回転（旋回）可能に接続されている。
図１（ｃ）は、関節６７と、関節６７により接続された中間アーム６２と先端アーム６３の断面を示す。関節６６により接続された基底アーム６１と中間アーム６２の断面、関節６５により接続された基部６０と基底アーム６１の断面については図示を省略している。関節６６により接続された基底アーム６１と中間アーム６２の断面については図１（ｃ）の関節６７により接続された中間アーム６２と先端アーム６３の断面と概ね同一である。関節６５により接続された基部６０と基底アーム６１の断面については、上記構成とは異なるが、搬送方法は同様であり、構成全体を系として制御してもよい。
中間アーム６２は、関節６７を回転させる駆動モータ６８と伝達部７０と入力軸側エンコーダ６９とを有する。駆動モータ６８は、ギア７１が固定されたシャフトに取り付けられている。駆動モータ６８は、シャフトを入力軸Ｉにしてギア７１を回転させる。入力軸側エンコーダ６９は、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃを検出する。伝達部７０は、ギア７１～７６を有し、駆動モータ６８による入力軸Ｉの回転を出力軸Ｏに伝える。ギア７２はギア７１に対して垂直な位置に配置され、ギア７１に歯合する。これにより、伝達部７０は、ギア７１の縦方向の回転を９０°変換してギア７２の横方向の回転に変える。
ギア７３は、軸８１を介してギア７２の回転とともに回転する。ギア７３の回転は、順に歯合するギア７４、ギア７５、ギア７６を回転させる。つまり、伝達部７０では、ギア７１が回転すると、ギア７２及びギア７３が軸８１の回りに回転し、ギア７４、ギア７５が軸８２、８３の回りに回転し、端部のギア７６が回転して出力軸Ｏが従動する。
［従来の搬送装置による搬送方法］
次に、従来の搬送方法の一例について、図２を参照しながら説明する。ウェハＷの受け渡し位置、すなわち、先端アーム６３の目標位置が指定されると、制御部１００は、目標位置に先端アーム６３の先端部が位置するように、関節６５、６６、６７に対応するそれぞれの入力軸Ｉの目標回転角度を算出する。制御部１００は、関節６５、６６、６７に対応するそれぞれの入力軸Ｉの現在の回転角度を検出し、現在の回転角度が関節６５、６６、６７に対応するそれぞれの目標回転角度になるように、各駆動モータを制御する。
以下では、関節６７に対応する入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃが目標回転角度（θＩ３Ｔとする）になるように駆動モータ６８を制御する方法について説明する。関節６６、６５のそれぞれに対応する入力軸Ｉの回転角度がそれぞれの目標回転角度になるように各駆動モータを制御する方法については、同様の制御であるため説明を省略する。
入力軸側エンコーダ６９は、駆動モータ６８により回転する入力軸Ｉの現在の回転角度θＩ３Ｃを検出する。制御部１００は、回転角度θＩ３Ｃを入力する（図１参照）。制御部１００は、目標位置に先端アーム６３が位置するように、入力軸Ｉの目標回転角度θＩ３Ｔを算出する。
制御部１００は、検出した現在の回転角度θＩ３Ｃが目標回転角度θＩ３Ｔとなるように、駆動モータ６８を制御する制御量（モータ電流値に対応する値）をフィードバック制御する。具体的には、制御部１００は、現在の回転角度θＩ３Ｃと目標回転角度θＩ３Ｔとの偏差ｅ（ｔ）を演算する。そして、制御部１００は、ＰＩＤ制御を行う比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃを介して、駆動モータ６８を制御する制御量を演算し、駆動モータ６８に指令値として出力する。
ＰＩＤ制御には、いずれも定数である比例ゲインＫＰ、積分ゲインＫＩ及び微分ゲインＫＤが使用される。比例制御部１０１ａは、偏差ｅ（ｔ）に比例ゲインＫＰを乗じた制御量を算出する。積分制御部１０１ｂは、偏差ｅ（ｔ）の積分時間０～ｔまでの積分値に積分ゲインＫＩを乗じた制御量を算出する。微分制御部１０１ｃは、偏差ｅ（ｔ）の微分値に微分ゲインＫＤを乗じた制御量を算出する。比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃが算出した制御量の合算値は、指令値としてモータドライバ１１０に送信され、モータドライバ１１０にて合算値に応じたモータ電流値に変換され、駆動モータ６８に与えられる。
以上に説明した従来の搬送装置７の制御方法では、伝達部７０のバックラッシュやヒステリシスのため、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃに対して出力軸Ｏの回転角度（θＯ３Ｃとする）に誤差や応答遅れが発生する。これにより、先端アーム６３の搬送精度が低下し、ウェハＷの搬送に許容されない位置ずれが生じる場合がある。誤差成分や応答遅れとしては、伝達部７０のバックラッシュやヒステリシスの他、伝達部７０を回転伝達のギアに替えてベルトとプーリを使用した場合にはベルトの滑り（スリップ）が挙げられる。以上の誤差成分や応答遅れ等は、ヒステリシスが大きい程又は多関節アームのリンク長が長い程、搬送精度の低下につながる。
これに対して、入力軸Ｉに入力軸側エンコーダ６９を設ける替わりに出力軸Ｏに出力軸側エンコーダを配置し、出力軸側エンコーダだけを使用して先端アーム６３の位置を制御することが考えられる。しかしながら、この場合には、駆動モータを始動させた後、出力軸Ｏが回転するまでに時間の遅延が生じ、搬送精度を低下させる要因の一つとなる。
そこで、以下に説明する第１～第３実施形態に係る搬送装置では、図３に示すように、入力軸Ｉ側に入力軸側エンコーダ６９を配置し、出力軸Ｏ側に出力軸側エンコーダ７９を配置し、適宜二つのエンコーダを用いてＰＩＤ制御を行う。以下、一実施形態に係る搬送装置の構成及び搬送方法について順に説明する。
［搬送装置の構成］
まず、図３を参照しながら、一実施形態に係る搬送装置６を含む半導体製造装置１の構成の一例について説明する。図３（ａ）は一実施形態に係る搬送装置６を含む半導体製造装置１の上面（平面）を示す。図３（ｂ）は半導体製造装置１の側面を示す。図３（ｃ）は搬送装置６の先端部とその近傍の縦断面を示す。
図３（ａ）～（ｃ）に示す本実施形態に係る搬送装置６が図１（ａ）～（ｃ）に示す従来の搬送装置７と構成上異なる点は、本実施形態に係る搬送装置６では、出力軸側エンコーダ７９が出力軸側に取り付けられている点であり、それ以外は同一構成である。よって、同一構成の部分については説明を簡略化する。
図３（ａ）および（ｂ）に示す処理モジュール４では、成膜処理、エッチング処理、アッシング処理等の処理がウェハＷに対して行われる。搬送モジュール９の内部に、処理モジュール４にウェハＷを搬送する搬送装置６が設けられている。搬送装置６は、基部６０により支持される多関節アームを有する。多関節アームは、関節６５、６６、６７により回転可能に接続された基底アーム６１、中間アーム６２及び先端アーム６３を有する。多関節アームのアーム個数は３つに限らず、２つ以上であればよい。また、先端アーム６３上に保持されるウェハＷの枚数は１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。
図３（ｃ）は、関節６７と、関節６７により接続された中間アーム６２と先端アーム６３の断面を示す。関節６６により接続された基底アーム６１と中間アーム６２の断面、関節６５により接続された基部６０と基底アーム６１の断面については図示を省略している。関節６６により接続された基底アーム６１と中間アーム６２の断面については図３（ｃ）の関節６７、中間アーム６２、先端アーム６３の構成と概ね同一である。関節６５により接続された基部６０と基底アーム６１の断面については、上記構成とは異なるが、搬送方法は同様であり、構成全体を系として制御してもよい。
本実施形態では、図３（ｃ）に示す駆動モータ６８は、関節６７を介して先端アーム６３を回転させるためのモータであり、関節６５、６６を回転させるための駆動モータが、基部６０及び基底アーム６１にそれぞれ配置されている例を想定しているが、この構成に限られない。例えば、多関節アームに含まれる複数の関節６５、６６、６７のうちの少なくとも１つが駆動モータにより駆動されるように構成してもよい。
中間アーム６２は、駆動モータ６８と、入力軸Ｉの回転を出力軸Ｏに伝える伝達部７０と、入力軸側エンコーダ６９とを有する。駆動モータ６８は、ギア７１が固定されたシャフトに取り付けられている。駆動モータ６８は、例えばブラシレスＤＣサーボモータやＡＣサーボモータ等のサーボモータであってもよいし、ステッピングモータであってもよい。駆動モータ６８は、シャフトを入力軸Ｉにして伝達部７０のギア７１～７６を回転させる。これにより、出力軸Ｏが従動し、先端アーム６３が目標位置に制御される。なお、伝達部７０は、ギアの組み合わせに限らず、ベルトとプーリとの組み合わせであってもよい。
入力軸側エンコーダ６９の一例としては、ロータリーエンコーダが挙げられるが、これに限られない。また、本実施形態では、入力軸側エンコーダ６９は入力軸Ｉに取り付けられているが、これに限られず、伝達部７０の軸８１に取り付けられてもよい。つまり、入力軸側エンコーダ６９が検出する回転角度θＩ３Ｃは、伝達部７０の軸８１の回転角度であってもよい。本実施形態では、出力軸側エンコーダ７９は、関節６７又はその近傍の出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃを検出可能な位置に取り付けられる。出力軸側エンコーダ７９の一例としては、ロータリーエンコーダが挙げられるが、これに限られない。
なお、入力軸側エンコーダ６９が検出する回転角度θＩ３Ｃは、第１のセンサ値の一例であり、入力軸側エンコーダ６９は、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃに応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部の一例である。また、出力軸側エンコーダ７９が検出する回転角度θＯ３Ｃは、第２のセンサ値の一例であり、出力軸側エンコーダ７９は、出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃに応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部の一例である。
＜第１実施形態＞
［搬送装置による搬送方法］
次に、第１実施形態に係る搬送装置６による搬送方法の一例について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、第１実施形態に係る搬送方法の一例を示す図であり、図５は、一実施形態に係る制御部１００のハードウエア及び動作を説明するための図である。
ウェハＷの受け渡し位置、すなわち、先端アーム６３の目標位置が指定されると、制御部１００は、目標位置に先端アーム６３の先端部が位置するように、関節６５、６６、６７に対応するそれぞれの入力軸Ｉの目標回転角度を算出する。制御部１００は、関節６５、６６、６７に対応するそれぞれの入力軸Ｉの現在の回転角度を検出し、現在の回転角度が関節６５、６６、６７に対応するそれぞれの目標回転角度になるように、各駆動モータを制御する。
具体的には、入力軸側エンコーダ６９が検出する現在の回転角度θＩ３Ｃ及び出力軸側エンコーダ７９が検出する現在の回転角度θＯ３Ｃに基づき、先端アーム６３が目標回転角度となるように駆動モータ６８をフィードバック制御する。なお、関節６６、６５のそれぞれに対応する入力軸及び出力軸の回転角度がそれぞれの目標回転角度になるように各駆動モータを制御する方法については、駆動モータ６８のフィードバック制御と同様の制御であるため、以下では説明を省略する。
図４に示すフィードバック制御のループは、例えば１ｍｓ～１０ｍｓの時間間隔やその他の間隔で繰り返し実行される。入力軸側エンコーダ６９は、駆動モータ６８により回転する、伝達部７０の入力軸Ｉの現在の回転角度θＩ３Ｃを検出する。出力軸側エンコーダ７９は、先端アーム６３の現在の回転角度θＯ３Ｃ（出力軸Ｏ側の回転角度θＯ３Ｃ）を検出する。図５に示すように、制御部１００のハードウェア構成は、入出力装置１０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２を有する。また、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ１０３を有する。入出力装置１０１は、モータドライバ１１０を介して回転角度θＩ３Ｃを入力する。また、入出力装置１０１は、回転角度θＯ３Ｃを入力する。
ＣＰＵ１０２は、先端アーム６３を目標位置に制御するために先端アーム６３の目標回転角度を決定する。そして、ＣＰＵ１０２は、伝達部７０の構成を考慮して先端アーム６３が決定した目標回転角度に位置するように、入力軸Ｉ側の目標回転角度θＩ３Ｔと出力軸Ｏ側の目標回転角度（θＯ３Ｔとする）とを算出する。
メモリ１０３には、一実施形態にかかる搬送方法の手順を設定した制御プログラム１０４が記憶されている。図４に示す比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃの機能は、ＣＰＵ１０２が制御プログラム１０４の手順を実行することで実現可能である。
図４に示すように、制御部１００は、ＰＩＤ制御を行う比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃを有する。微分制御部１０１ｃは、入力軸側エンコーダ６９が検出した現在の回転角度θＩ３Ｃと目標回転角度θＩ３Ｔとの偏差（ｅ１（ｔ）とする）を演算する。微分制御部１０１ｃは、偏差ｅ１（ｔ）の微分値に微分ゲインＫＤを乗じた制御量を算出する。比例制御部１０１ａは、出力軸側エンコーダ７９が検出した回転角度θＯ３Ｃと目標回転角度θＯ３Ｔとの偏差（ｅ２（ｔ）とする）を演算する。比例制御部１０１ａは、偏差ｅ２（ｔ）に比例ゲインＫＰを乗じた制御量を算出する。積分制御部１０１ｂは、偏差ｅ２（ｔ）の積分時間０～ｔまでの積分値に積分ゲインＫＩを乗じた制御量を算出する。
比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃがそれぞれ算出した制御量の合算値は、指令値として、図５に示すように入出力装置１０１からモータドライバ１１０に送信される。そして、モータドライバ１１０にて合算値に応じたモータ電流値に変換され、駆動モータ６８に与えられる。
以上の搬送方法により、先端アーム６３の搬送精度を高めることができる。つまり、入力軸Ｉの回転が出力軸Ｏに伝わるまでの時間遅延が、バックラッシュやヒステリシスの発生により、駆動モータ６８の入力軸Ｉの回転速度の制御に影響し、出力軸Ｏにおいてハンチングが生じる要因となる。このため、先端アーム６３の回転速度の制御には迅速性が要求される。よって、微分制御部１０１ｃは、先端アーム６３の回転速度を迅速に制御可能な入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃを使用する。そして、微分制御部１０１ｃは、回転角度θＩ３Ｃと目標回転角度θＩ３Ｔとの偏差ｅ１（ｔ）の微分値に微分ゲインＫＤを乗じて回転速度の制御量を算出する。
一方、先端アーム６３の位置制御に、入力軸側エンコーダ６９が検出した入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃを用いると、伝達部７０のバックラッシュやヒステリシスのため、先端アーム６３の位置制御の精度が低下する懸念がある。よって、比例制御部１０１ａ及び積分制御部１０１ｂは、伝達部７０の構造により生じる回転の誤差成分や応答遅れが含まれない出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃを使用する。そして、比例制御部１０１ａは、回転角度θＯ３Ｃと目標回転角度θＯ３Ｔとの偏差ｅ２（ｔ）に比例ゲインＫＰを乗じて位置の制御量を算出する。また、積分制御部１０１ｂは、偏差ｅ２（ｔ）の積分時間０～ｔまでの積分値に積分ゲインＫＩを乗じて位置の積分値の制御量を算出する。そして、制御部１００は、比例制御部１０１ａ、微分制御部１０１ｃ及び積分制御部１０１ｂのそれぞれが算出した制御量の合算値により駆動モータ６８を制御することで、ハンチングの発生を抑制しながら、搬送精度を高めることができる。
なお、以上は、中間アーム６２を第１のアームとし、先端アーム６３を第１のアームに従動する第２のアームとしたときの動作例について説明した。この場合、入力軸側エンコーダ６９は、中間アーム６２に設けられた伝達部７０の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部の一例である。また、出力軸側エンコーダ７９は、先端アーム６３の回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部の一例である。
基底アーム６１を第１のアームとし、中間アーム６２を第１のアームに従動する第２のアームとした場合にも、上記と同様に制御することができる。この場合、第１の検出部は、第１のアームに設けられた伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出し、第２の検出部は、第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する。そして、制御部１００は、第１のセンサ値と第２のセンサ値とに基づき、第２のアームを目標回転角度へ制御する。
また、この場合、先端アーム６３は、第２のアームに従動する第３のアームの一例とすることができ、第２のアームに設けられた伝達部は、第２のアームに設けられた駆動モータの回転を、関節を介して第３のアームの回転に変換する。第１の検出部は、第２のアームの伝達部の入力軸の回転角度に応じた第３のセンサ値を検出し、第２の検出部は、第３のアームの回転角度に応じた第４のセンサ値を検出する。そして、制御部１００は、第３のセンサ値と第４のセンサ値とに基づき、第３のアームを目標回転角度へ制御する。
＜第２実施形態＞
［搬送装置による搬送方法］
次に、第２実施形態に係る搬送方法の一例について、図６を参照して説明する。
第２実施形態にかかる制御部１００は、第１実施形態にかかる制御部１００の構成に加えて、切替制御回路１５１及び切替スイッチ１５０を有する点が異なる。第２実施形態にかかる搬送方法では、制御部１００は、入力軸側エンコーダ６９が検出した入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃと、出力軸側エンコーダ７９が検出した出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃとを切り替えて使用し、先端アーム６３を目標回転角度に制御する。
なお、以下では、切替制御回路１５１及び切替スイッチ１５０を、制御部１００が有する切替部の一例として説明する。切替部の機能は、切替制御回路１５１及び切替スイッチ１５０に限られず、切替制御回路１５１及び切替スイッチ１５０の動作を実現するプログラムをＣＰＵ１０２が実行することにより実現してもよい。
本実施形態では、切替制御回路１５１が、切替閾値１０５に基づき、入力するセンサ値を入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃと出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃとの間で切り替える。切替閾値１０５は、メモリ１０３に記憶され（図５参照）、先端アーム６３が目標位置に近づいたかを判定する指標となる値に予め設定されている。
ウェハＷの受け渡し位置、すなわち、先端アーム６３の目標位置が指定されると、制御部１００は、目標位置に先端アーム６３が位置するように、入力軸Ｉの目標回転角度θＩ３Ｔと出力軸Ｏの目標回転角度θＯ３Ｔとを算出する。
本実施形態にかかるフィードバック制御が開始されると、比例制御部１０１ａは、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃと目標回転角度θＩ３Ｔとの偏差ｅ１（ｔ）を演算する。比例制御部１０１ａは、偏差ｅ１（ｔ）に比例ゲインＫＰを乗じた制御量を算出する。積分制御部１０１ｂは、偏差ｅ１（ｔ）の積分時間０～ｔまでの積分値に積分ゲインＫＩを乗じた制御量を算出する。微分制御部１０１ｃは、偏差ｅ１（ｔ）の微分値に微分ゲインＫＤを乗じた制御量を算出する。
比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃがそれぞれ算出した制御量の合算値は指令値としてモータドライバ１１０に与えられ（図５参照）、指令値に応じたモータ電流値が駆動モータ６８に与えられる。
以上の制御を繰り返し、制御部１００は、微分制御部１０１ｃが算出した偏差ｅ１（ｔ）の微分値（以下、「指令速度」ともいう。）が０に近づき、切替閾値１０５以下になったと判定すると、入力するセンサ値を回転角度θＩ３Ｃから出力軸側エンコーダ７９が検出する回転角度θＯ３Ｃに切り替える。
切替制御回路１５１による切替制御についての一例を図７及び図８を参照して説明する。図７は、搬送精度を説明するための図であり、横軸は時間を示し、縦軸は先端アーム６３の位置を示す。図７の時刻ｔｇは、先端アーム６３が目標位置に到達した時刻である。通常の搬送方法において、指令値に基づき駆動モータ６８を駆動させ、先端アーム６３の位置が図７の理想値になるように制御した場合、先端アーム６３の実際の位置は、伝達部７０のバックラッシュやヒステリシスの影響で先端アーム６３が制御されるべき位置（理想値）から遅れて目標位置に向かって制御される。
そこで、本実施形態では、図８の縦軸に示す指令速度がピークを越えた後に０又は０に近づいたと判定されたとき、先端アーム６３が目標位置に近づいたと判断し、入力するセンサ値を入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃから出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃに切り替える。図８の縦軸に示す指令速度は、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃと目標回転角度θＩ３Ｔとの偏差ｅ１（ｔ）の微分値を示し、横軸に示す時刻ｔｇは、先端アーム６３が目標位置に到達した時刻である。つまり、図８に示すように、切替閾値は先端アーム６３が目標位置に近づいたと判定するために使用される値である。そして、指令速度がピークを越えた後に切替閾値以下になったとき、切替制御回路１５１は、切替スイッチ１５０を切り替えて出力軸側エンコーダ７９が検出する回転角度θＯ３Ｃを入力する。
切り替え後、比例制御部１０１ａは、出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃと目標回転角度θＯ３Ｔとの偏差ｅ２（ｔ）を演算する。比例制御部１０１ａは、偏差ｅ２（ｔ）に比例ゲインＫＰを乗じた制御量を算出する。積分制御部１０１ｂは、偏差ｅ２（ｔ）の積分時間０～ｔまでの積分値に積分ゲインＫＩを乗じた制御量を算出する。微分制御部１０１ｃは、偏差ｅ２（ｔ）の微分値に微分ゲインＫＤを乗じた制御量を算出する。
比例制御部１０１ａ、積分制御部１０１ｂ及び微分制御部１０１ｃが算出した制御量の合算値は、指令値としてモータドライバ１１０に送信され、指令値に応じたモータ電流値に変換されて駆動モータ６８に与えられる。
以上に説明したように、第２実施形態にかかる搬送方法によれば、先端アーム６３が目標位置に近づくまでは、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃを入力し、回転角度θＩ３Ｃが目標回転角度θＩ３Ｔに近づくようにフィードバック制御が行われる。これにより、迅速に先端アーム６３を目標位置に近づけることができる。
一方で、切替閾値１０５を用いて先端アーム６３が目標位置に近づいたと判定したら、入力するセンサ値を出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃに切り替える。これにより、先端アーム６３が目標位置に近づいたときには、伝達部７０の構造により生じる回転の誤差成分や応答遅れが含まれない出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃを使用して、回転角度θＯ３Ｃが目標回転角度θＯ３Ｔに近づくようにフィードバック制御が行われる。このようにして先端アーム６３が目標位置に近づいたらより正確に位置制御が可能なように使用するセンサ値を入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃから出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃに切り替えることで、搬送速度の低下を防ぎつつ、搬送精度を高めることができる。
なお、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃと出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃとの切り替えのタイミングは、本実施形態では切替閾値１０５を使用して判定したが、これに限られず、切替閾値１０５に予め設定された時間を用いてもよい。例えば、切替部は、フィードバック制御を開始してから切替閾値１０５に設定された時間を経過したら、入力するセンサ値を入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃから出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃへ切り替えてもよい。
回転角度Ｉ３Ｃが目標回転角度Ｉ３Ｔに近づいたと判定された場合、入力するセンサ値を入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃから出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃへ切り替えてもよい。この場合、回転角度Ｉ３Ｃが目標回転角度Ｉ３Ｔに近づいたとは、例えば、回転角度Ｉ３Ｃが目標回転角度Ｉ３Ｔにほぼ等しくなったときが一例として挙げられる。
＜第３実施形態＞
［伝達部の交換方法］
次に、第３実施形態に係る搬送方法の一例について、図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、第３実施形態に係る搬送方法の一例を示す。図１０は、第３実施形態に係る搬送方法にて使用する伝達部７０の経時変化の一例を示す。
図９に示すように、第３実施形態に係る搬送方法を制御する制御部１００は、図４に示す第１実施形態に係る搬送方法を制御する制御部１００に対して、相関判定部１６０の機能が追加されている点が異なる。相関判定部１６０は、入力軸側エンコーダ６９の回転角度θＩ３Ｃと出力軸側エンコーダ７９の回転角度θＯ３Ｃとの相関変化に基づき、伝達部７０の経時変化を判定する。
図１０の横軸は伝達部７０を使用した時間を示し、縦軸は入力軸側エンコーダ６９の回転角度θＩ３Ｃと出力軸側エンコーダ７９の回転角度θＯ３Ｃとの相関を相関係数ｒで示す。相関係数ｒは、－１以上であって１以下の範囲の値をもつ。
入力軸側エンコーダ６９の回転角度θＩ３Ｃと出力軸側エンコーダ７９の回転角度θＯ３Ｃとの相関関係は、比例関係（例えば、一次関数の関係）で表すことができる。伝達部７０が摩耗等により劣化すると伝達部７０の伝達の状況が変化する。よって、入力軸側の回転角度θＩ３Ｃに対する出力軸側の回転角度θＯ３Ｃの相関関数は、完全な一次関数ではなく、伝達部７０の劣化によって多少のばらつきが生じる。
図１０の例では、時刻ｔｓまでは伝達部７０の経時変化がほとんど生じていないため、相関係数ｒは概ね１となっている。これに対して、時刻ｔｓ以降は、伝達部７０に経時変化により回転角度θＩ３Ｃに対する回転角度θＯ３Ｃの比例関係にバラツキは生じ易くなり、相関係数ｒが緩やかに下降し、１よりも小さくなる。
本実施形態では、相関判定部１６０が、入力軸側エンコーダ６９の回転角度θＩ３Ｃと出力軸側エンコーダ７９の回転角度θＯ３Ｃとを入力し、回転角度θＩ３Ｃと回転角度θＯ３Ｃとの相関変化に基づき、伝達部７０の経時変化の状態を判定する。一例としては、相関判定部１６０は、回転角度θＩ３Ｃと回転角度θＯ３Ｃとの相関変化を示す相関関数ｒが判定閾値以下になったら、伝達部７０の交換が必要であると判定し、その交換を促す表示を行う。この表示は、伝達部の経時変化に関するアラームの一例であり、他の例としてはメンテナンスを促す表示であってもよい。また、アラームは、表示に限られず、音声や振動等であってもよい。なお、判定閾値１０６は予め設定され、メモリ１０３に記憶されている（図５参照）。
第３実施形態によれば、入力軸Ｉの回転角度θＩ３Ｃと出力軸Ｏの回転角度θＯ３Ｃとの相関変化に基づき、伝達部７０の経時変化を判定し、所定のアラームを発する。これにより、伝達部７０のギアやオーバーホール等を適切な時期に交換することができる。なお、相関判定部１６０は、制御部１００に含まれる。
以上、搬送装置６、半導体製造装置１及び搬送装置６の搬送方法について、上記実施形態により説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示に係る処理モジュール４は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプのプラズマでも適用可能である。また、本明細書では、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
１ 半導体製造装置
６ 搬送装置
６０ 基部
６１ 基底アーム
６２ 中間アーム
６３ 先端アーム
６５、６６、６７ 関節
６８ 駆動モータ
６９ 入力軸側エンコーダ
７０ 伝達部
７９ 出力軸側エンコーダ
１００ 制御部
１０１ 入出力装置
１０２ ＣＰＵ
１０３ メモリ
１０４ 制御プログラム
１０５ 切替閾値
１０６ 判定閾値
１１０ モータドライバ
１５０ 切替スイッチ
１５１ 切替制御回路
１６０ 相関判定部

Claims (12)

  1. 複数のアームと、前記複数のアームを制御する制御部とを有する搬送装置であって、
    前記複数のアームは、
    駆動モータが配置された第１のアームと、
    前記第１のアームに従動する第２のアームと、
    前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、
    前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、
    前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差の微分値を算出し、
    前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差及び該偏差の積分値を算出し、
    前記入力軸の偏差の微分値、前記第２のアームの回転角度の偏差及び該第２のアームの回転角度の偏差の積分値の合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御する、
    搬送装置。
  2. 複数のアームと、前記複数のアームを制御する制御部とを有する搬送装置であって、
    前記複数のアームは、
    駆動モータが配置された第１のアームと、
    前記第１のアームに従動する第２のアームと、
    前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、
    前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、
    前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差と、該偏差の微分値と、該偏差の積分値とを算出し、算出した前記偏差と前記偏差の微分値と前記偏差の積分値との合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御し、
    所定の切替閾値に従い前記第１のセンサ値から前記第２のセンサ値へ切り替え、
    前記切り替え後、前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差と、該偏差の微分値と、該偏差の積分値とを算出し、算出した前記偏差と前記偏差の微分値と前記偏差の積分値との合算値に基づき、前記第２のアームを前記目標回転角度へ制御する、
    搬送装置。
  3. 前記切替閾値は、予め設定された前記入力軸の回転速度であり、
    前記制御部は、
    前記第１のセンサ値を用いて算出した前記偏差の微分値がピークを越えた後に前記切替閾値以下となった場合、前記第１のセンサ値から前記第２のセンサ値への切り替えを行う、
    請求項２に記載の搬送装置。
  4. 前記切替閾値は、予め設定された時間であり、
    前記制御部は、
    前記切替閾値に設定された時間が経過した場合、前記第１のセンサ値から前記第２のセンサ値への切り替えを行う、
    請求項２に記載の搬送装置。
  5. 前記切替閾値は、予め設定された前記入力軸の回転角度であり、
    前記制御部は、
    前記第１のセンサ値が前記切替閾値に近づいたと判定した場合、前記第１のセンサ値から前記第２のセンサ値への切り替えを行う、
    請求項２に記載の搬送装置。
  6. 前記制御部は、
    前記第１のセンサ値と前記第２のセンサ値との相関変化に基づき、前記伝達部の経時変化の状態を判定する、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の搬送装置。
  7. 前記制御部は、前記第１のセンサ値と前記第２のセンサ値との相関変化が所定の判定閾値以下である場合、前記伝達部の経時変化に関するアラームを表示する、
    請求項６に記載の搬送装置。
  8. 前記複数のアームは、
    前記第２のアームに従動する第３のアームを有し、
    前記伝達部は、前記第２のアームに設けられた駆動モータの回転を、関節を介して前記第３のアームの回転に変換し、
    前記第１の検出部は、前記第２のアームの伝達部の入力軸の回転角度に応じた第３のセンサ値を検出し、
    前記第２の検出部は、前記第３のアームの回転角度に応じた第４のセンサ値を検出し、
    前記制御部は、
    前記第３のセンサ値と前記第４のセンサ値とに基づき、前記第３のアームを目標回転角度へ制御する、
    請求項１～７のいずれかに記載の搬送装置。
  9. 複数のアームと、前記複数のアームを制御する制御部とを有する搬送装置を備える半導体製造装置であって、
    前記複数のアームは、
    駆動モータが配置された第１のアームと、
    前記第１のアームに従動する第２のアームと、
    前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、
    前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、
    前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部とを有し、
    前記制御部は、
    前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差の微分値を算出し、
    前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差及び該偏差の積分値を算出し、
    前記入力軸の偏差の微分値、前記第２のアームの回転角度の偏差及び該第２のアームの回転角度の偏差の積分値の合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御する、
    半導体製造装置。
  10. 複数のアームと、前記複数のアームを制御する制御部とを有する搬送装置を備える半導体製造装置であって、
    前記複数のアームは、
    駆動モータが配置された第１のアームと、
    前記第１のアームに従動する第２のアームと、
    前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、
    前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、
    前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差と、該偏差の微分値と、該偏差の積分値とを算出し、算出した前記偏差と前記偏差の微分値と前記偏差の積分値との合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御し、
    所定の切替閾値に従い前記第１のセンサ値から前記第２のセンサ値へ切り替え、
    前記切り替え後、前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差と、該偏差の微分値と、該偏差の積分値とを算出し、算出した前記偏差と前記偏差の微分値と前記偏差の積分値との合算値に基づき、前記第２のアームを前記目標回転角度へ制御する、
    半導体製造装置。
  11. 複数のアームを有する搬送装置による搬送方法であって、
    前記複数のアームは、
    駆動モータが配置された第１のアームと、
    前記第１のアームに従動する第２のアームと、
    前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、
    前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、
    前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部とを有し、
    前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差の微分値を算出し、
    前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差及び該偏差の積分値を算出し、
    前記入力軸の偏差の微分値、前記第２のアームの回転角度の偏差及び該第２のアームの回転角度の偏差の積分値の合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御する、搬送方法。
  12. 複数のアームを有する搬送装置による搬送方法であって、
    前記複数のアームは、
    駆動モータが配置された第１のアームと、
    前記第１のアームに従動する第２のアームと、
    前記駆動モータの回転を、関節を介して前記第２のアームの回転に変換する伝達部と、
    前記伝達部の入力軸の回転角度に応じた第１のセンサ値を検出する第１の検出部と、
    前記第２のアームの回転角度に応じた第２のセンサ値を検出する第２の検出部と、を有し、
    前記第１のセンサ値を用いて前記伝達部の入力軸の偏差と、該偏差の微分値と、該偏差の積分値とを算出し、算出した前記偏差と前記偏差の微分値と前記偏差の積分値との合算値に基づき、前記第２のアームを目標回転角度へ制御し、
    所定の切替閾値に従い前記第１のセンサ値から前記第２のセンサ値へ切り替え、
    前記切り替え後、前記第２のセンサ値を用いて前記第２のアームの回転角度の偏差と、該偏差の微分値と、該偏差の積分値とを算出し、算出した前記偏差と前記偏差の微分値と前記偏差の積分値との合算値に基づき、前記第２のアームを前記目標回転角度へ制御する、
    搬送方法。
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