JP7382932B2 - 基板搬送ロボット及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板搬送ロボット及びその制御方法に関する。
従来から基板を搬送するロボットが用いられている。そのようなロボットの一例として、特許文献１に記載された基板搬送装置が知られている。この基板搬送装置では、インデクサロボットとセンターロボットとの基板授受動作において、空手の状態のインデクサ側上ハンドと未処理基板を載せたインデクサ側下ハンドとがインデクサ側上ハンドが先行するようにして前進を開始し、先に受け渡し位置に到達したインデクサ側上ハンドが処理済み基板板を受け取るとともに、遅れてインデクサ側下ハンドが受け渡し位置に到達する。そして、インデクサ側上ハンドが後退を開始した後、インデクサ側下ハンドが未処理基板を渡し、その後、インデクサ側下ハンドが後退を開始する。インデクサ側下ハンドがインデクサ側上ハンドに追いつくように高速で後退して、両者が初期位置に戻る。これにより、インデクサ側上ハンド及びインデクサ側下ハンドが交互に処理済基板及び未処理基板の授受を行うものと比べて、基板搬送時間を短縮することができる。しかも、インデクサ側上ハンドを先行して基板受け渡し位置に到達させる際は、インデクサ側上ハンドは空手の状態なので、速い進出速度で基板受け渡し位置に到達させても、基板が落下するなどの事態が生じない。
特開２００６－０８６２９４号公報（要約参照。）
ところで、特許文献１は、基板搬送装置（ロボット）がハンドに基板を保持する機構を備えるか否か言及していない。基板搬送ロボットが、ハンドに基板を保持する機構（以下、基板保持機構という）を備える場合、ハンドに基板が存在していてもハンドに基板が存在していない場合と同様の速度でハンドを進退させることができる。しかし、基板保持機構によって基板を保持するには、基板を保持するための時間を要する。この時間の分、基板搬送時間が長くなるのを回避するために、単純に、ハンドの進退中に基板保持機構によって基板を保持すると、ハンドの速度又は加速度に依っては、基板保持機構が基板を保持し損なう可能性がある。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ハンドに基板保持機構を備えており、基板搬送時間が長くなるのを抑制すること及びハンドを進退させる際に基板保持機構が基板を保持し損なう可能性を低減することが可能な基板搬送ロボット及びその制御方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明のある形態（aspect）に係る基板搬送ロボットは、基板を載せる第１基板載せ部と前記第１基板載せ部に載せた基板を保持及び解放する第１基板保持機構とを含み、前記基板の搬送方向における位置である後退位置と前進位置との間で前進及び後退動作が可能な第１ハンドを備えるロボット本体と、前記第１ハンド及び前記第１基板保持機構の動作を制御するロボット制御器と、を備え、前記ロボット制御器は、前記第１基板保持機構が基板を解放し、且つ、前記第１ハンドが、前記第１基板載せ部に前記基板を載せていない状態で前記後退位置から前記前進位置に前進し、当該前進位置において、基板載置体に載置された基板を前記第１基板載せ部に載せ、その後、前記後退位置に後退するよう前記第１基板保持機構及び前記第１ハンドを動作させ、前記第１ハンドが後退する期間において、前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１基板保持機構に保持させ、且つ、前記第１ハンドが後退し始めてから前記第１基板保持機構によって前記基板が保持された時点までの第１期間における第１最大速度の絶対値又は第１最大加速度の絶対値が、前記基板が保持された時点から前記第１ハンドが後退を終了するまでの第２期間における第２最大速度の絶対値又は第２最大加速度の絶対値より低速又は低加速度であるように前記第１ハンドの速度を制御する。ここで、「基板」には、ウェハ、液晶ディスプレイのガラス基板等を含む。
この構成によれば、前記第１ハンドが後退する期間において、前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１基板保持機構に保持させるので、第１ハンドが前進位置に止まった状態で第１基板保持機構が第１基板載せ部に載せた基板を保持する場合に比べて、第１ハンドの後退時間を短くすることができ、ひいては、基板搬送時間が長くなるのを抑制することができる。また、ロボット制御器が、第１ハンドが後退する期間において、第１基板載せ部に載せた基板を第１基板保持機構に保持させ、且つ、第１ハンドが後退し始めてから第１基板保持機構によって基板が保持された時点までの第１期間における第１最大速度の絶対値又は第１最大加速度の絶対値が、前記基板が保持された時点から前記第１ハンドが後退を終了するまでの第２期間における第２最大速度の絶対値又は第２最大加速度の絶対値より低速又は低加速度であるように第１ハンドの速度を制御するので、第１期間において、第１最大速度の絶対値又は第１加速度の絶対値を十分低速又は低加速度にすることにより、第１基板載せ部に載せた基板を第１基板保持機構が保持し損なう可能性を低減することができる。この「第１基板載せ部に載せた基板を第１基板保持機構が保持し損なう可能性を低減できる第１最大速度の絶対値又は第１加速度の絶対値」は、実験、シミュレーション、計算等によって設定される。
前記第１期間は、前記第１ハンドが前記前進位置から所定距離後退する時間であってもよい。
この構成によれば、第１基板保持機構が第１基板載せ部に載せた基板を保持するまでに第１ハンド所定距離後退するので、第１基板保持機構が第１基板載せ部に載せた基板を保持するまで第１ハンドが前進位置に止まる場合に比べて、第１ハンドの後退時間を短くすることができる。
前記ロボット本体は、基板を載せる第２基板載せ部と前記第２基板載せ部に載せた基板を保持及び解放する第２基板保持機構とを含み、且つ、前記第１ハンドの下方又は上方において、前記後退位置と前記前進位置との間で前進及び後退動作が可能な第２ハンドをさらに備え、且つ、前記第１ハンドと前記第２ハンドとが一緒に上昇及び下降することが可能なように構成されており、前記ロボット制御器は、さらに前記第２ハンド及び前記第２基板保持機構の動作を制御するものであり、前記ロボッット制御器は、前記第１ハンドが前進して前記前進位置に位置するまで、前記第２ハンドを、前記第２基板載せ部に載せた基板を前記第２基板保持機構に保持させた状態で前記後退位置に待機させ、前記第１ハンドが前記前進位置に位置すると、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを所定上昇高さだけ上昇させて、前記基板載置体に載置された基板を前記第１ハンドの前記第１基板載せ部に載せ、その後、前記第２ハンドを前進させて前記前進位置に位置させるとともに前記第２基板保持機構に前記基板を開放させ、且つ、前記第１ハンドを前記第１期間だけ前記前進位置から後退させるとともに前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１期間において前記第１基板保持機構に保持させ、その後、前記第１ハンド及び第２ハンドを所定下降高さだけ下降させて、前記第２ハンドの前記第２基板載せ部に載せた基板を前記基板載置体に載置し、その後、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを前記後退位置に後退させてもよい。
この構成によれば、基板搬送ロボットが１回動作するだけで、第１ハンドによって基板載置体に載置された基板を引き取るとともに第２ハンドによって基板載置体に新たな基板を載置することができる。
しかも、第２ハンドの第２基板載せ部に載せた基板を基板載置体に載置した後、第１ハンド及び第２ハンドを後退位置に後退させるので、第１ハンドは、第２ハンドが後退位置に後退するまでに後退位置に後退すればよい。従って、第１ハンドが後退する期間において、第１期間における第１最大速度の絶対値又は第１加速度の絶対値が、第２期間における第２最大速度の絶対値又は第２最大加速度の絶対値より低速又は低加速度であっても、第１ハンドがそれ以上の速度又は加速度で後退する場合と基板搬送時間は変わらない。
また、本発明の他の形態（aspect）に係る基板搬送ロボットの制御方法は、基板を載せる第１基板載せ部と前記第１基板載せ部に載せた基板を保持及び解放する第１基板保持機構とを含み、前記基板の搬送方向における位置である後退位置と前進位置との間で前進及び後退動作が可能な第１ハンドを備えるロボット本体と、前記第１ハンド及び前記第１基板保持機構の動作を制御するロボット制御器と、を備える基板搬送ロボットの制御方法であって、前記ロボット制御器は、前記第１基板保持機構が基板を解放し、且つ、前記第１ハンドが、前記第１基板載せ部に前記基板を載せていない状態で前記後退位置から前記前進位置に前進し、当該前進位置において、基板載置体に載置された基板を前記第１基板載せ部に載せ、その後、前記後退位置に後退するよう前記第１基板保持機構及び前記第１ハンドを動作させることと、前記第１ハンドが後退する期間において、前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１基板保持機構に保持させることと、前記第１ハンドが後退し始めてから前記第１基板保持機構によって前記基板が保持された時点までの第１期間における第１最大速度の絶対値又は第１最大加速度の絶対値が、前記基板が保持された時点から前記第１ハンドが後退を終了するまでの第２期間における第２最大速度の絶対値又は第２最大加速度の絶対値より低速又は低加速度であるように前記第１ハンドの速度を制御することと、を行う。
この構成によれば、基板搬送時間が長くなるのを抑制することができる。また、第１期間において、第１最大速度又は第１最大加速度を十分低速又は低加速度にすることにより、第１基板載せ部に載せた基板を第１基板保持機構が保持し損なう可能性を低減することができる。
本発明は、ハンドに基板保持機構を備えており、基板搬送時間が長くなるのを抑制すること及びハンドを進退させる際に基板保持機構が基板を保持し損なう可能性を低減することが可能な基板搬送ロボット及びその制御方法を提供することができるという効果を奏する。
図１は本発明の実施形態に係る基板搬送ロボットのハードウェアの構成の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図２は、図１の基板搬送ロボットの使用環境の一例を模式的に示す平面図である。 図３は、図１の基板搬送ロボットの制御系統の構成を示す機能ブロック図である。 図４（ａ）～（ｆ）は、比較例の基板搬送ロボットの基板入替動作の一例を示す模式図である。 図５（ａ）～（ｆ）は、図１の基板搬送ロボットの基板入替動作の一例を示す模式図である。 図６は、比較例の基板搬送ロボットの基板入替動作におけるハンドの速度変化を示すグラフである。 図７は、図１の基板搬送ロボットの基板入替動作におけるハンドの速度変化を示すグラフである。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、以下の図は、本発明を説明するための図であるので、本発明に無関係な要素が省略される場合、誇張等のため複数の図が互いに一致しない場合、寸法が不正確な場合等がある。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
（実施形態）
［構成］
図１は本発明の実施形態に係る基板搬送ロボットのハードウェアの構成の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の基板搬送ロボット１００を、図１（ａ）の基板搬送方向２００に見た図である。また、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２では、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂを判別し易くするために、これらの要部にハッチングが付されている。
図１を参照すると、本実施形態の基板搬送ロボット１００は、基板（図１（ａ）及び（ｂ）に不図示）を載せる第１基板載せ部（４３Ａ又は４３Ｂ）と第１基板載せ部（４３Ａ又は４３Ｂ）に載せた基板を保持及び解放する第１基板保持機構（４０Ａ又は４０Ｂ）とを含み、基板搬送方向２００における位置である後退位置２０１と前進位置２０２との間で前進及び後退動作が可能な第１ハンド（４Ａ又は４Ｂ）を備えるロボット本体１０と、第１ハンド（４Ａ又は４Ｂ）及び第１基板保持機構（４０Ａ又は４０Ｂ）の動作を制御するロボット制御器２０と、を備える。また、ロボット本体１０は、基板を載せる第２基板載せ部（４３Ｂ又は４３Ａ）と第２基板載せ部（４３Ｂ又は４３Ａ）に載せた基板を保持及び解放する第２基板保持機構（４０Ｂ又は４０Ａ）とを含み、且つ、第１ハンド（４Ａ又は４Ｂ）の下方において、後退位置２０１と前進位置２０２との間で前進及び後退動作が可能な第２ハンド（４Ｂ又は４Ａ）をさらに備え、且つ、第１ハンド（４Ａ又は４Ｂ）と第２ハンド（４Ｂ又は４Ａ）とが一緒に上昇及び下降することが可能なように構成されており、ロボット制御器２０は、さらに第２ハンド（４Ｂ又は４Ａ）及び第２基板保持機構（４０Ｂ又は４０Ａ）の動作を制御するものである。
換言すると、第１ハンドは基板を引き取るハンドであり、第２ハンドは基板を置くハンドである。基板搬送ロボット１００は双腕ロボットであるので、いずれのハンドも第１ハンド又は第２ハンドとして機能し得る。従って、以下では、まず、２つのハンドを構造上の相違によって特定し、そのように特定された２つのハンドが、第１及び第２ハンドのいずれとして機能するか説明する。
本実施形態では、基板が円形のウェハである場合を説明する。
以下、本実施形態の基板搬送ロボット１００の具体的な構成の一例を詳しく説明する。
基板搬送ロボット１００は、水平多関節型の一対のアーム３Ａ、３Ｂを備える双腕ロボットで構成される。基板搬送ロボット１００は、基台１を備える。基台１には昇降体２が設けられている。昇降体２は、基台１に昇降可能に設けられた円筒状の昇降軸２ａと、昇降軸２ａの中心軸に一致する第１回転軸線の周りに旋回可能に設けられた旋回体２ｂとを備える。旋回体２ｂには、上側アーム３Ａと下側アーム３Ｂとが設けられる。
上側アーム３Ａは、一方の端部が、旋回体２ｂの適所に第１回転軸線に平行な第２回転軸線の周りに回動可能に設けられた上側第１リンク３１Ａと、一方の端部が、上側第１リンク３１Ａの他方の端部に第２回転軸線に平行な第３回転軸線の周りに回動可能に設けられた上側第２リンク３２Ａと、一方の端部が、上側第２リンク３２Ａの他方の端部に第３回転軸線に平行な第４回転軸線の周りに回動可能に設けられた上側第３リンク３３Ａと、一方の端部が、上側第３リンク３２Ａの他方の端部に第４回転軸線に平行な第５回転軸線の周りに回動可能に設けられた上側第４リンク３４Ａと、上側第４リンク３４Ａに固定された上側ハンド４Ａとを備える。上側第１リンク３１Ａ～上側第４リンク３４Ａが上側アーム部３５Ａを構成する。
下側アーム３Ｂは、一方の端部が、旋回体２ｂに第１回転軸線に平行な第６回転軸線の周りに回動可能に設けられた下側第１リンク３１Ｂを備える。下側第１リンク３１Ｂは、第６回転軸線が、旋回体２ｂの中心軸に対し、上側アーム３Ａの第１リンク３１Ａの第２回転軸線と点対称になるように設けられる。下側アーム３Ｂは、さらに、一方の端部が、下側第１リンク３１Ｂの他方の端部に第６回転軸線に平行な第７回転軸線の周りに回動可能に設けられた下側第２リンク３２Ｂと、一方の端部が、下側第２リンク３２Ｂの他方の端部に第７回転軸線に平行な第８回転軸線の周りに回動可能に設けられた下側第３リンク３３Ｂと、下側第３リンク３３Ｂに固定された下側ハンド４Ｂとを備える。下側第１リンク３１Ｂ～下側第３リンク３３Ｂが下側アーム部３５Ｂを構成する。
上側アーム部３５Ａを構成するリンク３１Ａ～３４Ａ及び下側アーム部３５Ｂを構成するリンク３１Ｂ～３３Ｂは、水平な平板状の部材で構成されている。
上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂは、平板状の部材で構成され、平面視において、概ねＹ字状に形成されている。上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂには、それぞれ、上側基板保持機構４０Ａ及び下側基板保持機構４０Ｂが設けられる。上側基板保持機構４０Ａ及び下側基板保持機構４０Ｂは、例えば、基板を把持する把持機構で構成される。なお、上側基板保持機構４０Ａ及び下側基板保持機構４０Ｂが、例えば、基板を吸着及び解放する吸着機構で構成されてもよい。
上側ハンド４Ａの一対の先端部には、上側ハンド４Ａの基端から先端に向かう方向における基板の位置を位置決めする一対の位置決め部４１Ａが設けられる。上側ハンド４Ａの略中央部には、上側ハンド４Ａの基端から先端に向かう方向及びその反対方向に前進及び後退することによって、基板を押圧及び脱圧する押圧部４２Ａが設けられる。押圧部４２Ａは、例えば、エアシリンダ、モータ等の動力源によって、進退させられる。この一対の位置決め部４１Ａ及び押圧部４２Ａが上側基板保持機構４０Ａを構成する。また、上側ハンド４Ａの上面における押圧部４２Ａと一対の位置決め部との間の部分が上側基板載せ部４３Ａを構成する。押圧部４２Ａが前進し、上側基板載せ部４３Ａに載せられた基板を押圧すると、当該基板が押圧部４２Ａによって一対の位置決め部４１Ａに押し付けられ、当該基板が押圧部４２Ａ及び一対の位置決め部４１Ａに把持される。また、押圧部４２Ａが後退すると、把持された基板が解放される。
下側ハンド４Ｂの一対の先端部には、下側ハンド４Ｂの基端から先端に向かう方向における基板の位置を位置決めする一対の位置決め部４１Ｂが設けられる。下側ハンド４Ｂの略中央部には、下側ハンド４Ｂの基端から先端に向かう方向及びその反対方向に前進及び後退することによって、基板を押圧及び脱圧する押圧部４２Ｂが設けられる。押圧部４２Ｂは、例えば、エアシリンダ、モータ等の動力源によって、進退させられる。この一対の位置決め部４１Ｂ及び押圧部４２Ｂが下側基板保持機構４０Ｂを構成する。また、下側ハンド４Ｂの上面における押圧部４２Ｂと一対の位置決め部４１Ｂとの間の部分が下側基板載せ部４３Ｂを構成する。押圧部４２Ｂが前進し、下側基板載せ部４３Ｂに載せられた基板を押圧すると、当該基板が押圧部４２Ｂによって一対の位置決め部４１Ｂに押し付けられ、当該基板が押圧部４２Ｂ及び一対の位置決め部４１Ｂに把持される。また、押圧部４２Ｂが後退すると、把持された基板が解放される。
図１には、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが、それぞれ、後退位置２０１及び前進位置に位置する状態の基板搬送ロボット１００が示されている。ロボット制御器２０は、後退位置２０１及び前進位置２０２において、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが、両者の中心線が一致し、この中心線が旋回体２ｂの第１回動軸線を通り、且つ、所定の基板搬送方向２００を向くように、上側アーム３Ａ及び下側アーム３Ｂの動作を制御する。
後退位置２０１及び前進位置２０２は、基板搬送ロボット１００の使用態様に応じて、適宜設定される。これら後退位置２０１及び前進位置２０２は、平面視において、旋回体２ｂの第１回動軸線を通る直線上に設定される。
基板搬送ロボット１００については、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂのいずれが上述の第１ハンド又は第２ハンドであってもよい。
ロボット制御器２０は、例えば、ロボット本体１０の基台１の内部に配置される。もちろん、ロボット制御器２０はロボット本体１０から離れた場所に配置されてもよい。
［使用環境］
図２は、図１の基板搬送ロボットの使用環境の一例を模式的に示す平面図である。図２を参照すると、基板搬送ロボット１００の使用環境は、例えば、以下の通りである。
真空室５１に基板搬送ロボット１００のロボット本体１０が配置される。ロボット本体１０の周囲に複数の基板処理槽５２と、１つの基板受け渡し槽５３とが配置される。複数の基板処理槽５２においては、それぞれ、各種の基板処理が行われる。複数の基板処理槽５２及び基板受け渡し槽５３には、基板載置体５５が設けられる。基板載置体５５は、例えば、各槽５２、５３の床に立設された円柱体で構成される。この場合、基板載置体５５の上面が基板（図２に不図示）の中央部を支持する。なお、基板載置体５５が、各槽５２、５３の側壁から水平に突出するように設けられた平板で構成されてもよい。この場合、基板載置体の上面は、基板の外周部を支持する。なお、複数の基板処理槽５２及び基板受け渡し槽５３の前面（ロボット本体１０に対向する面）には、当該前面を開閉する開閉機構（不図示）が設けられる。
平面視において、ロボット本体の旋回体２ｂ（図１参照）の中心（第１回動軸線）から各槽５２、５３の基板載置体の中心に向かう方向が基板搬送方向２００（図１（ａ）参照）であり、例えば、各槽５２、５３の基板載置体の中心が前進位置２０２（図１（ａ）参照）に設定される。この前進位置２０２は、各槽５２、５３毎に異なっていてもよい。
ロボット本体１０は、基板搬送方向２００が、ある基板処理槽５２に向くように上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂを旋回させ、上側ハンド４Ａによって基板載置体５５に載置された処理済みの基板を引き取り、下側ハンド４Ｂに保持した未処理の基板を基板載置体５５に載置するようにして、基板入替動作を行う。その後、基板搬送方向２００が基板受け渡し槽５３に向くように上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂを旋回させ、下側ハンド４Ｂによって基板載置体５５に載置された未処理の基板を引き取り、上側ハンド４Ａに保持した処理済の基板を基板載置体５５に載置するようにして、基板入替動作を行う。
つまり、図２に示す使用環境では、ロボット本体１０では、基板処理槽５２との基板入替動作では、上側ハンド４Ａが第１ハンドとして機能する（動作する）とともに下側ハンド４Ｂが第２ハンドとして機能する（動作する）。一方、基板受け渡し槽５３との基板入替動作では、下側ハンド４Ｂが第１ハンドとして機能する（動作する）とともに上側ハンド４Ａが第２ハンドとして機能する（動作する）。
［制御系統の構成］
図３は、図１の基板搬送ロボット１００の制御系統の構成を示す機能ブロック図である。図３を参照すると、ロボット制御器２０は、ロボット本体１０の動作をフィードバック制御する。また、ロボット制御器２０は、上側基板保持機構４０Ａ及び下側基板保持機構４０Ｂの動作を制御する。
ロボット制御器２０は、例えば、プロセッサとメモリとを備える。ロボット制御器２０は、メモリに格納された所定の動作プログラムをプロセッサが読み出して実行することにより、ロボット本体１０、上側基板保持機構４０Ａ、及び下側基板保持機構４０Ｂの動作を制御する。ロボット制御器２０は、具体的には、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、論理回路等で構成される。
［動作］
次に、以上のように構成された基板搬送ロボット１００の動作（基板搬送ロボット１００の制御方法）を比較例の基板搬送ロボットと対比して説明する。
＜基板処理槽５２に対する基板入替動作＞
まず、基板処理槽５２に対する基板入替動作を説明する。
図４（ａ）～（ｆ）は、比較例の基板搬送ロボットの基板入替動作の一例を示す模式図である。図５（ａ）～（ｆ）は、図１の基板搬送ロボットの基板入替動作の一例を示す模式図である。図６は、比較例の基板搬送ロボットの基板入替動作におけるハンドの速度変化を示すグラフである。図７は、図１の基板搬送ロボットの基板入替動作におけるハンドの速度変化を示すグラフである。なお、図４（ａ）～（ｆ）及び図５（ａ）～（ｆ）は、図を見易くするために、後退位置と前進位置とが、図２の場合に比べて近いように描かれている。また、図６及び図７において、正の速度は上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂの前進の速度を表し、負の速度は上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂの後退の速度を表す。
まず、比較例の基板搬送ロボットの基板入替動作を説明する。比較例の基板搬送ロボットは、構成は本実施形態の基板搬送ロボット１００と同じであり、基板入替動作のみが本実施形態の基板搬送ロボット１００と異なる。従って、以下では、比較例の基板搬送ロボットの入替動作を、便宜上、図４（ａ）～（ｆ）に加えて、図１及び図２をも参照して説明する。比較例のロボット制御器２０は、ロボット本体１０、上側基板保持機構４０Ａ、及び下側基板保持機構４０Ｂを以下のように動作させる。
まず、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが、後退位置２０１に位置させられる。この状態では、上側ハンド４Ａでは、基板載せ部４３Ａに基板が載せられておらず、上側基板保持機構４０Ａは、押圧部４２Ａが後退していて解放状態になっている。一方、下側ハンド４Ｂでは、基板載せ部４３Ｂに基板６１が載せられていて、下側基板保持機構４０Ｂは、押圧部４２Ｂが前進してこの基板６１を一対の位置決め部４１Ｂに押し付けている。これにより、下側基板保持機構４０Ｂは、基板６１を保持している（図４（ａ）参照）。また基板載置体５５の上面に処理済みの基板６１が載置されている。
次に、上側ハンド４Ａが前進位置２０２に前進させられる（図４（ｂ）参照）。
次に、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが所定上昇高さだけ上昇される。この上昇動作は、昇降体２を上昇させることによって行われる。所定上昇高さは、下側ハンド４Ｂが基板載置体５５の上面より高く位置するように設定される。これにより、基板載置体５５に載置された処理済みの基板６１が上側ハンド４Ａの基板載せ部４３Ａに載せられる（図４（ｃ）参照）。
次に、上側ハンド４Ａが後退位置２０１に後退させられるとともに下側ハンド４Ｂが前進位置２０２に前進させられる。この際、上側ハンド４Ａの上側基板保持機構４０Ａが基板６１を保持する。また、下側ハンド４Ｂの下側基板保持機構４０Ｂが基板６１を解放する（図４（ｄ）参照）。
次に、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが所定下降高さだけ下降される。この下降動作は、昇降体２を下降させることによって行われる。所定下降高さは、下側ハンド４Ｂが基板載置体５５の上面より低く位置するように設定される。これにより、下側ハンド４ｂの基板載せ部４３Ｂに載せられた未処理の基板６１が基板載置体５５の上面に載置される（図４（ｅ）参照）。
次に、下側ハンド４Ｂが後退位置に後退させられる（図４（ｆ）参照）。
図６を参照すると、この基板入替動作は、動作区間Ａ～Ｅを含む。動作区間Ａでは、上側ハンド４Ａが前進する。動作区間Ｂでは、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが停止するとともに上昇する。動作区間Ｃでは、上側ハンド４Ａが後退するとともに下側ハンド４Ｂが前進する。動作区間Ｄでは、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが停止するとともに下降する。動作区間Ｅでは、下側ハンド４Ｂが後退する。
上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂの各動作区間（Ａ、Ｃ、Ｅ）における速度は、定速区間の前後に加速区間と減速区間とを含むように変化する。従って、各動作区間における定速区間の速度の絶対値が、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂの各動作区間における最大速度の絶対値である。そして、上側ハンド４Ａの前進及び後退の最大速度の絶対値（定速区間の速度の絶対値）と下側ハンド４Ｂの前進及び後退の最大速度の絶対値（定速区間の速度の絶対値）とが同じである。
このような比較例の基板入替動作では、動作区間Ｂにおいて、上側ハンド４Ａに処理済みの基板６１を載せると、すぐ後退を開始し、短時間で最大速度に到達する。従って、この最大速度の絶対値が、上側基板保持機構４０Ａが安定して基板６１を保持することが可能な速度の絶対値を超える場合には、上側基板保持機構４０Ａが基板６１を保持し損なう可能性がある。
次に、図１、図２、及び図５（ａ）～（ｆ）を参照しながら、本実施形態の基板搬送ロボット１００の基板入替動作を説明する。本実施形態の基板搬送ロボット１００のロボット制御器２０は、ロボット本体１０、上側基板保持機構４０Ａ、及び下側基板保持機構４０Ｂを以下のように動作させる。
図５（ａ）～図５（ｃ）までの動作は、比較例の図４（ａ）～図４（ｃ）までの動作と同じであるので、その説明を省略する。
図５（ｃ）に示すように、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが上述の所定上昇高さだけ上昇され、基板載置体５５に載置された処理済みの基板６１が上側ハンド４Ａの基板載せ部４３Ａに載せられると、次いで、上側ハンド４Ａが所定位置まで後退させられるとともに下側ハンド４Ｂが前進位置２０２に前進させられる。この際、上側ハンド４Ａの上側基板保持機構４０Ａが基板６１を保持する。また、下側ハンド４Ｂの下側基板保持機構４０Ｂが基板６１を解放する（図５（ｄ）参照）。上記所定位置は、上側ハンド４Ａの後退動作における後退時間、速度等を考慮して、適宜、設定される。
次に、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが停止するとともに上述の所定下降高さだけ下降される。これにより、下側ハンド４ｂの基板載せ部４３Ｂに載せられた未処理の基板６１が基板載置体５５の上面に載置される（図５（ｅ）参照）。
次に、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが後退位置２０１に後退させられる（図５（ｆ）参照）。
図７を参照すると、この基板入替動作は、上述の比較例と同様に、動作区間Ａ～Ｅを含む。動作区間Ａ及び動作区間Ｂは、上述の比較例と同じであるので、その説明を省略する。動作区間Ｃでは、上側ハンド４Ａが所定位置まで後退するとともに下側ハンド４Ｂが前進する。動作区間Ｄでは、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが停止するとともに下降する。動作区間Ｅでは、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが後退する。
そして、比較例の基板入替動作と同様に、上側ハンド４Ａの前進及び後退の速度及び下側ハンド４Ｂの前進及び後退の速度は、定速区間の前後に加速区間と減速区間とを含むように変化する。従って、各動作区間では、定速区間の速度の絶対値が、各動作区間における上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂの最大速度の絶対値である。
そして、上側ハンド４Ａの前進の最大速度の絶対値と下側ハンド４Ｂの前進及び後退の最大速度の絶対値とが同じである。しかし、上側ハンド４Ａの後退においては、動作区間Ｃにおける最大速度の絶対値が、動作区間Ｅにおける最大速度の絶対値より低速である。また、動作区間Ｃにおける上側ハンド４Ａの最大速度の絶対値は、上側ハンド４Ａの前進の最大速度の絶対値と下側ハンド４Ｂの前進及び後退の最大速度の絶対値より低速である。
この基板入替動作では、動作区間Ｃの途中で上側ハンド４Ａの上側基板保持機構４０Ａが基板６１を把持（保持）する。上側基板保持機構４０Ａの基板６１の把持（保持）動作は、基板６１が上側ハンド４Ａの後退による加速度によって一対の位置決め部４１Ａに押し付けられている状態で行う方が好ましい。それ故、上側基板保持機構４０Ａの基板６１の把持（保持）動作は、例えば、動作区間Ｃにおいて、上側ハンド４Ａが加速された後定速状態になった状態において行われる。上側ハンド４Ａが後退を開始してから上側基板保持機構４０Ａの基板６１の把持（保持）動作が終了するまでの期間が第１期間である。また、第１期間が終了してから上側ハンド４Ａが後退位置２０１に位置するまでの期間が第２期間である。
第１期間における上側ハンド４Ａの最大速度の絶対値（動作区間Ｃにおける定速区間の速度（第１最大速度）の絶対値）は、第２期間における上側ハンド４Ａの最大速度の絶対値（動作区間Ｅにおける定速区間の速度（第２最大速度）の絶対値）より十分低速に設定される。
なお、後退動作における上側ハンド４Ａの速度の絶対値は、第１期間における最大速度の絶対値が、第２期間における最大速度の絶対値より低速であればよく、種々の態様に速度を設定することができる。例えば、動作区間Ｄにいて、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが停止せずに低速で後退及び前進しつつ下降してもよい。また、上側ハンド４Ａは、後退の開始から終了間際まで徐々に速度が増大するようしてもよい。また、動作区間Ｄにおいて、上側基板保持機構４０Ａが基板６１を保持するようにしてもよい。
この構成によれば、上側ハンド４Ａが後退する期間において、上側基板載せ部４３Ａに載せた基板６１を上側基板保持機構４０Ａに保持させるので、上側ハンド４Ａが前進位置２０２に止まった状態で上側基板保持機構４０Ａが上側基板載せ部４３Ａに載せた基板６１を保持する場合に比べて、上側ハンド４Ａの後退時間を短くすることができ、ひいては、基板搬送時間が長くなるのを抑制することができる。
また、ロボット制御器２０が、上側ハンド４Ａが後退する期間において、上側基板載せ部４３Ａに載せた基板６１を上側基板保持機構４０Ａに保持させ、且つ、上側ハンド４Ａが後退し始めてか上側基板保持機構４０Ａによって基板６１が保持された時点までの第１期間における上側ハンド４Ａの最大速度の絶対値が、基板６１が保持された時点から上側ハンド４Ａが後退を終了するまでの第２期間における上側ハンド４Ａの最大速度の絶対値より低速であるように上側ハンド４Ａの速度を制御するので、第１期間における最大速度の絶対値を上述のように十分低速にすることにより、上側基板載せ部４３Ａに載せた基板６１を上側基板保持機構４０Ａが保持し損なう可能性を低減することができる。この「上側基板載せ部４３Ａに載せた基板６１を上側基板保持機構４０Ａが保持し損なう可能性を低減できる最大速度の絶対値」は、実験、シミュレーション、計算等によって設定される。
＜基板受け渡し槽５３に対する基板入替動作＞
次に、基板受け渡し槽５３に対する基板入替動作を説明する。
この基板入替動作では、下側ハンド４Ｂが第１ハンドとして機能し、上側ハンド４Ａが第２ハンドとして機能する。換言すると、この基板入替動作は、上述の基板処理槽５２に対する基板入替動作において、上側ハンド４Ａ及び上側基板保持機構４０Ａを、それぞれ、下側ハンド４Ｂ及び下側基板保持機構４０Ｂと読み替え、且つ、下側ハンド４Ｂ及び下側基板保持機構４０Ｂを、それぞれ、上側ハンド４Ａ及び上側基板保持機構４０Ａと読み替えた動作と基本的に同じである。但し、「所定下降高さ」は、上側ハンド４Ａが基板載置体５５の上面より低く位置するように設定される。
この基板入替動作が終了すると、図５（ｆ）に示すように空の状態であった下側ハンド４Ｂの下側基板載せ部４３Ｂに、図５（ａ）に示すように未処理の基板６１が載せられてこれが下側基板保持機構４０Ｂに把持され、且つ、図５（ｆ）に示すように上側ハンド４Ａの上側基板保持機構４０Ａが保持していた処理済みの基板６１が引き渡されて、図５（ａ）に示すように上側基板保持機構４０Ａが解放された状態になるとともに上側基板載せ部４３Ａが空の状態になる。
そして、以上の基板入替動作が、順次、各基板処理槽５２に対して行われる。
｛変形例｝
本変形例では、上述の実施形態において、ロボット制御器２０が、上側ハンド４Ａ又は下側ハンド４Ｂを第１ハンドとして機能させる場合、上側ハンド４Ａ又は下側ハンド４Ｂの後退動作において、第１期間における上側ハンド４Ａ又は下側ハンド４Ｂの最大加速度の絶対値が、第２期間における上側ハンド４Ａ又は下側ハンド４Ｂの最大加速度の絶対値より低加速度であるように上側ハンド４Ａ又は下側ハンド４Ｂの動作を制御してもよい。
この構成によっても、基板搬送時間が長くなるのを抑制することができ、且つ、上側基板載せ部４３Ａ又は下側基板載せ部４３Ｂに載せた基板６１を上側基板保持機構４０Ａ又は下側基板保持機構４０Ｂが保持し損なう可能性を低減することができる。
以上に説明したように、本実施形態によれば、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂが前進位置２０２に止まった状態で上側基板保持機構４０Ａ又は下側基板保持機構４０Ｂが上側基板載せ部４３Ａ又は下側基板載せ部４３Ｂに載せた基板を保持する場合に比べて、上側ハンド４Ａ又は下側ハンド４Ｂの後退時間を短くすることができ、ひいては、基板搬送時間が長くなるのを抑制することができる。また、上側ハンド４Ａ及び下側ハンド４Ｂを進退させる際に基板保持機構４０Ａ、４０Ｂが基板６１を保持し損なう可能性を低減することができる。
（その他の実施形態）
基板搬送ロボットは、単腕のロボットでもよい。
また、上記実施形態において、基板搬送ロボット１００の一対のアームが垂直多関節型であってもよい。
また、上記実施形態において、基板搬送ロボット１００では、一対のハンドが、アームを有せず、直接、旋回体２ｂに設けられていてもよい。この場合、一対のハンドは、上下に重ねて、基板搬送方向に進退可能に構成される。
基板搬送ロボット１００は、上記実施形態の使用環境以外の使用環境で用いられてもよい。例えば、特開２００６－０８６２９４号公報に記載されたような２台のロボットによる基板授受動作に用いることができる。
また、基板が円形のウェハ以外のものであってもよい。例えば、基板が液晶ディスプレイのガラス基板であってもよい。
上述の実施形態において、上側ハンド４Ａの後退動作と下側ハンド４Ｂの後退動作の少なくとも一部が同時に行われることを説明した（図７の動作区間Ｅ）。こうすることによって基板入替動作中の上側ハンド４Ａの後退動作時間を増やすことができる。その結果、基板入替動作の時間を長くすることなく、後退動作における上側ハンド４Ａの速度の絶対値を低くする、又は、後退動作における上側ハンド４Ａの加速度の絶対値を低くすることができる。上側ハンド４Ａの速度や加速度の絶対値を低くすることで、上側ハンド４Ａに保持された基板が上側ハンド４Ａに対してズレることを防止できる。この場合の上側ハンド４Ａは、把持機構や吸着機構を有さなくてもよい。例えば上側ハンド４Ａは、ハンドに載せられた基板の自重に起因して基板とハンドとの間に発生する摩擦力のみによって基板を保持する載置式ハンドであってもよく、ハンドに載せられる基板の側面の一部または全部を囲うように設けられ、垂直方向に延在する壁を有し、その壁に囲われた領域に基板を収容するハンドであって把持機構や吸着機構を有さない、落とし込み式ハンドであってもよく、公知のベルヌーイ式ハンドであってもよい。
また、図７の動作区間Ａの一部または全部において下側ハンド４Ｂの前進動作が行われることで、上側ハンド４Ａの前進動作と下側ハンド４Ｂの前進動作の少なくとも一部が同時に行われるようにしてもよい。こうすることによって基板入替動作中の下側ハンド４Ｂの前進動作時間を増やすことができる。その結果、基板入替動作の時間を長くすることなく、前進動作における下側ハンド４Ｂの速度の絶対値を低くする、又は、前進動作における下側ハンド４Ｂの加速度の絶対値を低くすることができる。下側ハンド４Ｂの速度や加速度の絶対値を低くすることで、下側ハンド４Ｂに保持された基板が下側ハンド４Ｂに対してズレることを防止できる。この場合の下側ハンド４Ｂは、把持機構や吸着機構を有さなくてもよい。例えば下側ハンド４Ｂは、載置式ハンドや落とし込み式ハンド、または公知のベルヌーイ式ハンドであってもよい。
基板入替動作の少なくとも一部の期間において上側ハンド４Ａの動作方向と下側ハンド４Ｂの動作方向が一致するようにしてもよい。
図７の動作区間Ｄにおいて上側ハンド４Ａが後退動作を行ってもよく、図７の動作区間Ｂにおいて下側ハンド４Ｂが前進動作を行ってもよい。
上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。
本発明の基板搬送ロボット及びその制御方法は、ハンドに基板保持機構を備えており、ハンドに基板保持機構を備えており、基板搬送時間が長くなるのを抑制すること及びハンドを進退させる際に基板保持機構が基板を保持し損なう可能性を低減することが可能な基板搬送ロボット及びその制御方法として有用である。
１ 基台
２ 昇降体
２ａ 昇降軸
２ｂ 旋回体
３Ａ 上側アーム
３Ｂ 下側アーム
４Ａ 上側ハンド
４Ｂ 下側ハンド
１０ ロボット本体
２０ ロボット制御器
４０Ａ 上側基板保持機構
４０Ｂ 下側基板保持機構
４１Ａ、４１Ｂ 位置決め部
４２Ａ、４２Ｂ 押圧部
４３Ａ 上側基板載せ部
４３Ｂ 下側基板載せ部
５１ 真空室
５２ 基板処理槽
５３ 基板受け渡し槽
５５ 基板載置体
１００ 基板搬送ロボット
２００ 基板搬送方向
２０１ 後退位置
２０２ 前進位置

Claims (5)

  1. 基板を載せる第１基板載せ部を含み、前進及び後退動作が可能な第１ハンドと、基板を載せる第２基板載せ部を含み、前進及び後退動作が可能な第２ハンドと、を備えるロボット本体と、前記第１ハンド及び前記第２ハンドの動作を制御するロボット制御器と、を備え、
    前記ロボット制御器は、前記第１ハンドが、前記第１基板載せ部に前記基板を載せていない状態で前進して、基板載置体に載置された基板を前記第１基板載せ部に載せ、その後、後退するよう前記第１ハンドを動作させ、前記第２ハンドが、前記第２基板載せ部に前記基板を載せた状態で前進して、前記第２ハンドの前記第２基板載せ部に載せた基板を前記基板載置体に載置し、その後、後退するように前記第２ハンドを動作させる基板入替動作を行い、
    前記第１ハンドの後退動作と前記第２ハンドの後退動作の少なくとも一部が同時に行われる、基板搬送ロボット。
  2. 基板を載せる第１基板載せ部と前記第１基板載せ部に載せた基板を保持及び解放する第１基板保持機構とを含み、前記基板の搬送方向における位置である後退位置と前進位置との間で前進及び後退動作が可能な第１ハンドを備えるロボット本体と、前記第１ハンド及び前記第１基板保持機構の動作を制御するロボット制御器と、を備え、
    前記ロボット制御器は、前記第１基板保持機構が基板を解放し、且つ、前記第１ハンドが、前記第１基板載せ部に前記基板を載せていない状態で前記後退位置から前記前進位置に前進し、当該前進位置において、基板載置体に載置された基板を前記第１基板載せ部に載せ、その後、前記後退位置に後退するよう前記第１基板保持機構及び前記第１ハンドを動作させ、
    前記第１ハンドが後退する期間において、前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１基板保持機構に保持させ、且つ、
    前記第１ハンドが後退し始めてから前記第１基板保持機構によって前記基板が保持された時点までの第１期間における第１最大速度の絶対値又は第１最大加速度の絶対値が、前記基板が保持された時点から前記第１ハンドが後退を終了するまでの第２期間における第２最大速度の絶対値又は第２最大加速度の絶対値より低速又は低加速度であるように前記第１ハンドの速度を制御する、基板搬送ロボット。
  3. 前記第１期間は、前記第１ハンドが前記前進位置から所定距離後退する時間である、請求項２に記載の基板搬送ロボット。
  4. 前記ロボット本体は、基板を載せる第２基板載せ部と前記第２基板載せ部に載せた基板を保持及び解放する第２基板保持機構とを含み、且つ、前記第１ハンドの下方又は上方において、前記後退位置と前記前進位置との間で前進及び後退動作が可能な第２ハンドをさらに備え、且つ、前記第１ハンドと前記第２ハンドとが一緒に上昇及び下降することが可能なように構成されており、
    前記ロボット制御器は、さらに前記第２ハンド及び前記第２基板保持機構の動作を制御するものであり、
    前記ロボッット制御器は、前記第１ハンドが前進して前記前進位置に位置するまで、前記第２ハンドを、前記第２基板載せ部に載せた基板を前記第２基板保持機構に保持させた状態で前記後退位置に待機させ、
    前記第１ハンドが前記前進位置に位置すると、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを所定上昇高さだけ上昇させて、前記基板載置体に載置された基板を前記第１ハンドの前記第１基板載せ部に載せ、
    その後、前記第２ハンドを前進させて前記前進位置に位置させるとともに前記第２基板保持機構に前記基板を開放させ、且つ、前記第１ハンドを前記第１期間だけ前記前進位置から後退させるとともに前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１期間において前記第１基板保持機構に保持させ、
    その後、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを所定下降高さだけ下降させて、前記第２ハンドの前記第２基板載せ部に載せた基板を前記基板載置体に載置し、
    その後、前記第１ハンド及び前記第２ハンドを前記後退位置に後退させる、請求項２又は３に記載の基板搬送ロボット。
  5. 基板を載せる第１基板載せ部と前記第１基板載せ部に載せた基板を保持及び解放する第１基板保持機構とを含み、前記基板の搬送方向における位置である後退位置と前進位置との間で前進及び後退動作が可能な第１ハンドを備えるロボット本体と、前記第１ハンド及び前記第１基板保持機構の動作を制御するロボット制御器と、を備える基板搬送ロボットの制御方法であって、
    前記ロボット制御器は、前記第１基板保持機構が基板を解放し、且つ、前記第１ハンドが、前記第１基板載せ部に前記基板を載せていない状態で前記後退位置から前記前進位置に前進し、当該前進位置において、基板載置体に載置された基板を前記第１基板載せ部に載せ、その後、前記後退位置に後退するよう前記第１基板保持機構及び前記第１ハンドを動作させることと、
    前記第１ハンドが後退する期間において、前記第１基板載せ部に載せた基板を前記第１基板保持機構に保持させることと、
    前記第１ハンドが後退し始めてから前記第１基板保持機構によって前記基板が保持された時点までの第１期間における第１最大速度の絶対値又は第１最大加速度の絶対値が、前記基板が保持された時点から前記第１ハンドが後退を終了するまでの第２期間における第２最大速度の絶対値又は第２最大加速度の絶対値より低速又は低加速度であるように前記第１ハンドの速度を制御することと、を行う、基板搬送ロボットの制御方法。
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