JP7383686B2 - ロボットシステム、デバイス製造装置、デバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに関するものである。

近年、フラットパネル表示装置として脚光を浴びている有機ＥＬ表示装置の製造ラインでは、リンク構造の多関節アームにハンドが連結されているロボットを用いて、基板及びマスクの少なくとも一方を処理室（例えば、成膜室）、パス室、バッファ室、マスクストックチャンバーなどに搬送する。

ロボットを製造ラインに最初に設置する際、ロボットアーム又はロボットハンドをメンテナンスのために交換した時には、このようなロボットが基板又はマスクを正確な目標位置に搬送できるようにするために、搬送動作の開始前にロボットの搬送動作の起点と手順（搬送軌道）を教示するためのティーチング（ｔｅａｃｈｉｎｇ）作業が行われる。

ロボットのティーチング方法としては、作業者がロボットハンドを直接動かしながら待機位置又は基板やマスクの搬送位置などを直接教示する方法、作業者がロボットを操作パネルによって操作し、搬送動作の起点となる位置を順次的に指定していく方法などが一般的に知られている。

ティーチング作業によって教示されたロボットハンドの待機位置及び搬送位置に関する情報は、ロボットの制御手段に記憶され、実際の搬送動作の際にロボットは、記憶された待機位置と搬送位置情報に従って、搬送動作を行う。

通常は、ロボットハンドの待機位置や基板やマスクの受け渡しを行う搬送位置についての教示は、作業者によって手動で行われる。つまり、作業者がロボットの動きを視覚的に確認しながら手動でティーチング作業を行うため、作業者に高い熟練度が要求され、ティーチング作業に時間がかかる。

特開２００８－２５１９６８号公報

特許文献１に記載の技術では、ロボットにおけるロボットハンド部のＸ方向、Ｙ方向の位置を計測しているが、ロボットの制御を精度良くできなかった。

本発明は、このような問題を解決するためのものであり、制御を精度良くできるロボット、ロボットシステム、デバイス製造装置、これを用いるデバイス製造方法及びティーチング位置の調整方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によるロボットシステムは、
ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部に回転可能に連結されたロボットハンド部と、を含むロボットと、
前記ロボットの動作を制御する制御部と、を備えたロボットシステムであって、
前記制御部は、前記ロボットの動作の制御に用いられるティーチング位置に関する情報を複数記憶する記憶部を含み、
前記制御部は、前記ロボットハンド部が所定位置にセットされた状態で測定された前記ロボットハンド部の位置に関する情報に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記ティーチング位置に関する情報のうち前記所定位置とは別の位置の他の複数の前記ティーチング位置に関する情報のうちの少なくとも２つをそれぞれ補正し、
前記ロボットハンド部には、前記ロボットハンド部を貫く仮想軸線を中心とした前記ロボットハンド部の回転角を測定するのに用いられるマーク部が設けられており、
前記マーク部は、前記ロボットハンド部の前記ロボットアーム部との連結部から前記ロボットハンド部の自由端部に向かう方向に沿って設けられた第１マーク及び第２マークを含む。

本発明の第２態様によるデバイス製造装置は、
複数のチャンバーと、前記複数のチャンバーのうちのいずれか１つのチャンバーから他のチャンバーに被搬送体を搬送するための前記ロボットシステムと、を備える。

本発明の第３態様によるデバイス製造方法は、
前記ロボットシステムを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法であって、
基板が搬送されるべき複数の搬送位置を含む複数のティーチング位置を前記記憶部に記憶させる工程と、
所定位置に設置された前記ロボットハンド部の前記マーク部を検出して測定された、前記ロボットハンド部の位置に関する第１情報を前記記憶部に記憶させる工程と、
前記ロボットハンド部を前記所定位置に設置するための制御を行った状態で前記ロボットハンド部の前記マーク部を再検出して、前記ロボットハンド部の位置を再び測定する工程と、
前記記憶部に記憶された前記第１情報と、再び測定された前記ロボットハンド部の位置に関する第２情報とに基づいて、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向、前記第１方向及び前記第２方向とそれぞれ交差する第３方向を回転軸とする回転角方向における、前記ロボットハンド部の位置ずれ量を測定する工程と、
前記第１方向、前記第２方向及び前記回転角方向のうち、少なくとも１つ以上の方向における前記位置ずれ量が、該当方向に対する所定の閾値を超える場合、該当方向における前記位置ずれ量に基づいて、複数の前記ティーチング位置を補正する工程と、を含む。

本発明の第４態様によるデバイス製造方法は、
前記ロボットシステムを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法であって、
前記デバイスの製造に用いられる基板を搬送するロボットであって、ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部に連結され、マーク部が設けられたロボットハンド部と、を含むロボットを用い、
前記基板が搬送されるべき複数の搬送位置を含む複数のティーチング位置を前記記憶部に記憶させる工程と、
前記ロボットハンド部を所定位置に設置した状態で、前記ロボットハンド部に設けられた前記マーク部を測定手段によって検出して前記ロボットハンド部の回転角を測定する工程と、
測定された前記ロボットハンド部の前記回転角に関する情報を含む情報に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記ティーチング位置に関する情報のうち前記所定位置とは
別の位置の他の複数の前記ティーチング位置に関する情報のうちの少なくとも２つをそれぞれ補正する工程と、を含む。

本発明によると、ロボットハンド部の回転角を測定することにより、ロボットを精度良く制御することが可能になる。

図１は、有機ＥＬ表示装置の製造ラインの一部の模式図である。 図２は、本発明のロボットシステムの模式図である。 図３は、本発明のティーチング位置調整のためのロボットシステムの模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施例を説明する。ただし、以下の実施例は、本発明の好ましい構成を例示的に表すものであり、本発明の範囲は、これらの構成に限定されない。また、以下の説明において、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、処理の流れ、製造条件、大きさ、材質、形状等は、特に特定的な記載がない限り、本発明の範囲をこれに限定しようとする趣旨のものではない。

＜電子デバイス製造ライン＞
図１は、電子デバイスの製造ライン（デバイス製造装置）の構成の一部を模式的に図示した平面図である。

図１の製造ラインは、例えば、スマートフォン用の有機ＥＬ表示装置の表示パネルの製
造に用いられる。スマートフォン用の表示パネルの場合、例えば、フルサイズ（約１５００ｍｍ×約１８５０ｍｍ）又はハーフカットサイズ（約１５００ｍｍ×約９２５ｍｍ）の基板に有機ＥＬの成膜を行った後、該基板を切り抜いて複数の小さなサイズのパネルを製作する。

有機ＥＬ表示装置の製造ラインの成膜クラスタ１は、一般的に図１に示すように、第１被搬送体としての基板１０に対する処理（例えば、成膜）が行われる複数の成膜室１１と、使用前後の第２被搬送体としてのマスクが収納される複数のマスクストックチャンバー１２（第２被搬送体収納チャンバー）と、その中央に配置される搬送室１３を具備する。

搬送室１３内には、複数の成膜室１１の間に基板１０を搬送し、成膜室１１とマスクストックチャンバー１２との間にマスクを搬送するロボット１４が設置される。ロボット１４は、例えば、多関節アームに、基板１０を保持するロボットハンドが取り付けられた構造を有するロボットである。本実施例のロボット１４の構造については、図２を参照して、詳しく説明する。本実施例では、ロボット１４が基板やマスクを搬送するための搬送ロボットである例をあげて説明するが、本発明はこれに限らず、他のロボットにも適用できる。

各成膜室１１には、成膜装置（蒸着装置とも呼ぶ）が設置される。成膜装置では、蒸発源に収納された蒸着材料がヒーターによって加熱及び蒸発されて、マスクを介して基板上に蒸着される。ロボット１４との基板１０の受け渡し、基板１０とマスクの相対位置の調整（アライメント）、マスク上への基板１０の固定、成膜（蒸着）などの一連の成膜プロセスは、成膜装置によって自動的に行われる。成膜装置は、２つのステージを有するデュアルステージ（Ｄｕａｌ Ｓｔａｇｅ）タイプであってもよい。デュアルステージタイプの成膜装置では、１つのステージに搬入された基板１０に対して成膜が行われている間、他のステージに搬入された他の基板１０に対してアライメントが行われる。

マスクストックチャンバー１２には、成膜室１１での成膜工程に使われる新品のマスクと、使用済みのマスクとが、２つのカセットに分けて収納される。ロボット１４は、使用済みのマスクを成膜室１１からマスクストックチャンバー１２のカセットに搬送し、マスクストックチャンバー１２の他のカセットに収納された新たなマスクを成膜室１１に搬送する。

有機ＥＬ表示装置の製造ラインの成膜クラスタ１には、基板１０の流れ方向において上流側からの基板１０を成膜クラスタ１に搬送するパス室１５と、該成膜クラスタ１で成膜処理が完了した基板１０を下流側の他の成膜クラスタに受け渡すためのバッファ室１６が連結される。搬送室１３のロボット１４は、上流側のパス室１５から基板１０を受け取って、当該成膜クラスタ１内の成膜室１１の１つに搬送する。また、ロボット１４は、当該成膜クラスタ１での成膜処理が完了した基板１０を複数の成膜室１１の１つから受け取って、下流側に連結されたバッファ室１６に搬送する。

このように、ロボット１４は、搬送室１３の周りに配置された各種チャンバーの間で、基板及びマスクのような被搬送体を搬送する。

図１を参照して、本発明の成膜クラスタ１について説明したが、本発明の成膜クラスタ１はこれに限定されず、他の種類のチャンバーを有してもよく、チャンバー間の配置が変わってもよい。

以下、ロボット１４を含むロボットシステムの構成について説明する。

＜ロボットシステム＞
図２は、ロボット１４を含むロボットシステムの構造を例示的に示している。

以下の説明においては、ロボット１４のロボットアーム部とロボットハンド部との接続部の回転軸に平行な方向をＺ軸としたＸＹＺ座標系を使用する。Ｚ軸の方向を第３方向とする時、これに垂直なＸ軸の方向及びＹ軸の方向のうち、いずれかの方向を第１方向とし、他の方向を第２方向とする。また、Ｚ軸方向を中心とする回転角をθで表示し、Ｚ軸方向を中心とする回転方向を回転角方向とする。

本実施例のロボットシステムは、ロボット１４とロボット１４の動作を制御するための制御部２５を含む。

ロボット１４は、搬送室１３の底面に設置されるベース部２１と、ベース部２１から鉛直方向又はＺ軸方向（第３方向）に延長し、Ｚ軸方向に移動可能なシャフト部２２と、シャフト部２２に回転可能に連結されるロボットアーム部２３を含む。図２（ａ）では、ロボット１４が１つのロボットアーム部２３を有するものと図示したが、ロボット１４は、２つ又はそれ以上のロボットアーム部２３を有することもできる。これによって、基板１０やマスクの搬送効率を高めることができ、工程時間を短縮することができる。

ロボットアーム部２３は、複数のアームが関節部を介して互いに回動可能に連結された構造を採用し得る。例えば、ロボットアーム部２３は、一端がシャフト部２２に回転可能に連結される第１アーム２３１と、一端が第１アーム２３１の他端と回転可能に連結される第２アーム２３２を備える構造を採用し得る。図２（ａ）では、２つのアームが関節部を通じて互いに回動可能に連結された構造を示したが、本発明はこれに限定されず、２つのアームがアームの長手方向に相対的に摺動変位し、伸縮可能な構造を有することもできる。また、第１アーム２３１がシャフト部２２に回転可能に連結される構造を示したが、本発明はこれに限定されず、第１アーム２３１がシャフト部２２に固定的に連結されて、その代わりにシャフト部２２自体が回転する構造も採用し得る。

第２アーム２３２の他端には、ロボットハンド部２４が回転可能に設けられている。ロボットハンド部２４は、基板及びマスクがその上に載置できる構造を有する。図２には図示していないが、ロボットハンド部２４は、基板を安定的に支持するため、ロボットハンド部２４の長手方向（ロボットアームとの接続部からロボットハンド部の自由端部に向かう方向）と交差する方向に延びる複数の支持部を有することができる。ロボットハンド部２４の基板やマスク載置面には、基板１０の損傷を防止するため、フッ素コーティングなどを施すと好適である。また、搬送途中に基板１０がロボットハンド部２４上で動いたり落下したりすることを防止するため、把持機構のような保持手段を含んでもよい。

このような構造を持つ本実施例のロボット１４は、シャフト部２２を中心とした第１アーム２３１の回転角度、第１アーム２３１と第２アーム２３２との間の角度、第２アーム２３２とロボットハンド部２４との間の角度、シャフト部２２の高さをそれぞれ調節することにより、ロボットハンド部２４上に載置された基板又はマスクの直線移動、回転移動、及びこれらの複合移動を行うことができ、基板又はマスクをＸＹＺ座標系上の任意の所望の位置に移動させることができる。

本実施例のロボット１４のロボットハンド部２４には、所定位置（例えば、後述する原点位置）におけるロボットハンド部２４の回転角または回転角方向における位置ずれ量を測定するのに用いられるマーク部２４１が形成される。マーク部２４１の具体的な構成及び機能については、図３を参照して後述する。

本実施例のロボットシステムは、ロボット１４の動作を制御する制御部２５を含む。制御部２５は、プロセッサー、メモリー、ストレージ、Ｉ／Ｏなどを有するコンピュータによって構成される。例えば、制御部２５は、ロボット１４の搬送動作を制御するためのプログラムが格納された記憶部２５１と、この記憶部２５１に格納されたプログラムを実行してロボット１４を制御するように構成されたプロセッサー２５２を含む。コンピュータとしては、汎用のパーソナルコンピュータを使用してもよく、組込み型のコンピュータまたはＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を使用してもよい。または、制御部２５の機能の一部または全部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。本実施例では、制御部２５がロボット１４とは別途に設けられるものと説明するが、本発明はこれに限定されず、ロボット１４が制御部２５を有することもできる。

記憶部２５１には、ロボット１４の搬送動作を制御するための複数のティーチング位置（待機位置及び搬送位置）に関する情報が記憶される。制御部２５は、記憶部２５１に記憶されたティーチング位置に関する情報に基づいて、ロボットハンド部２４が該当位置へ移動できるように制御する。

図２（ｂ）に示すように、ロボット１４は、第１アーム２３１のシャフトを回転させるための第１アーム駆動部２３１１と、第２アーム２３２のシャフトを回転させるための第２アーム駆動部２３２１と、ロボットハンド部２４のシャフトを回転させるためのロボットハンド駆動部２４２と、シャフト部２２を鉛直に駆動するための昇降駆動部２２１を具備する。

これらの駆動部は、それぞれサーボモーター（不図示）及び動力伝達機構（不図示）を含む。サーボモーターから動力伝達機構を介して第１アーム２３１のシャフト、第２アーム２３２のシャフト、ロボットハンド部２４のシャフトに回転動力が伝達され、これによって、第１アーム２３１、第２アーム２３２及びロボットハンド部２４がそれぞれ回転する。

昇降駆動部２２１は、ロボット１４のベース部２１に設置され、回転モーターを含むボールねじ機構によって構成される。例えば、昇降駆動部２２１は、ねじ軸と、このねじ軸と螺合するように構成されたボールナットと、ねじ軸を回転させるよう構成された回転モーターを含む。この場合、シャフト部２２がボールナットに固定されて、ねじ軸の回転につれてボールナットとともに昇降される。

制御部２５は、これらの駆動部から第１アーム２３１の角度位置、第２アーム２３２の角度位置、ロボットハンド部２４の角度位置、及びシャフト部２２の高さに関する情報を取得することにより、各駆動部をフィードバック制御することができる。これによって、ロボットハンド部２４が高精度でティーチング位置に移動することができるようになる。

＜ロボットの教示＞
図１を参照して説明したように、ロボット１４は、成膜クラスタ１内の複数の成膜室１１と、パス室１５またはバッファ室１６との間で基板１０を搬送する。

ロボット１４によってパス室１５から第１成膜室１１ａに基板１０を搬送する場合を例に挙げて説明する。搬送前においては、ロボット１４のロボットアーム部２３が縮んだ状態（すなわち、第１アーム２３１と第２アーム２３２との間の角度が小さくなるようにロボットアーム部２３の関節が曲がった状態）にあり、ロボットハンド部２４は、その自由端部がパス室１５を指向した状態で第１待機位置に位置している。そして、この状態から、ロボットアーム部２３は、パス室１５内の基板ステージ上の搬出位置（この位置がパス
室に対するティーチング位置になる）に向かって伸びて、パス室１５に設けられた基板ステージ上の基板１０を受け取る。その後、ロボットアーム部２３が再び縮むことによって、ロボットハンド部２４は、上記の第１待機位置に戻る。

次に、ロボットアーム部２３がシャフト部２２を中心に旋回し、ロボットハンド部２４の自由端部が第１成膜室１１ａを指向する第２待機位置（他のティーチング位置になる）に移動する。この状態でロボットアーム部２３が伸びることで、ロボットハンド部２４が第１成膜室１１ａへの基板搬入位置（第１成膜室に対するティーチング位置）に移動することによって、基板が第１成膜室１１ａ内に搬入される。その後、ロボットハンド部２４は第２待機位置に戻る。

このような基板の搬入や搬出における搬送動作は、当該成膜クラスタ１で全ての成膜処理が終了され、該当基板が基板の流れの下流側のバッファ室１６に受け渡されるまで繰り返される。このようなロボット１４による搬送動作が円滑に遂行できるようにするため、当該成膜クラスタ１内の待機位置及び基板１０の搬入位置や搬出位置に関する情報がティーチング位置の情報として、制御部２５の記憶部２５１に記憶されている。

ティーチング位置に関する位置情報（例えば、当該位置のＸ、Ｙ、Ｚ、θ座標値）をロボット１４に教示する作業（当該位置を測定し、これを制御部２５の記憶部２５１に記憶させる作業）をティーチング作業といい、これはロボット１４を成膜クラスタ１に設置する時や、ロボットアーム部２３またはロボットハンド部２４を、メンテナンスのために除去又は交換した際、作業者によって行われる。

ティーチング作業は、作業者が操作パネルを通じてロボット１４を少しずつ移動させながら、各ティーチング位置にロボットハンド部２４を移動させ、当該ティーチング位置における、シャフト部２２を中心にした第１アーム２３１の回転角度、第１アーム２３１と第２アーム２３２との間の回転角度、第２アーム２３２とロボットハンド部２４との間の回転角度、シャフト部２２のＺ軸方向の位置に関する情報に基づいて、当該ティーチング位置の座標値を算出し、これを制御部２５に記憶させることにより、行われる。この際、各回転角度値などは、第１アーム２３１のシャフトの駆動部２３１１、第２アーム２３２のシャフトの駆動部２３２１、ロボットハンド部２４のシャフトの駆動部２４２、シャフト部２２の昇降駆動部２２１から得られる。

このようなティーチング作業は、通常は、作業者が手動で操作パネルを操作し、ロボット１４のロボットアーム部２３及びロボットハンド部２４の少なくとも一方を旋回または伸縮させることにより行われるが、各ティーチング位置に設置されたガイド部を用いて、ロボットハンド部２４を目標位置にガイドし、その位置情報を得る方式で行うこともできる。また、目標位置に移動したロボットハンド部２４に設けられた標識をセンサーで認識し、当該ティーチング位置の座標値を得る方式で、ティーチング作業を行うこともできる。

また、各チャンバー間の相対的な関係が一定である場合、例えば、各チャンバー内のティーチング位置（基板の搬入位置や搬出位置）が、ロボット１４のシャフト部２２から実質的に同一距離に位置する場合（つまり、ロボット１４を中心とした円弧上に配置される場合）には、これらのチャンバー間の相対的な位置関係を利用し、他のチャンバー（ティーチング位置）に対するティーチング作業を迅速に行うこともできる。
また、ティーチング作業は、基板１０をロボットハンド部２４に載置していない状態で行われるのが一般的であるが、基板１０をロボットハンド部２４に載置した状態で行うこともできる。これによって、実際の搬送状況に合う正確なティーチングを行うことが出来る。

＜ティーチング位置を調整するためのロボットシステム＞
以下、図３を参照して本発明によってティーチング位置（待機位置及び搬送位置）を調整するためのロボットシステムについて説明する。

ロボット１４の最初の設置、又はロボットアーム部２３やロボットハンド部２４のメンテナンスが行われた後、実際にロボット１４を用いて基板又はマスクを搬送する場合において、ロボットアーム部２３やロボットハンド部２４が製造ラインを構成する他の部分と衝突する場合がある。例えば、成膜クラスタ１内でロボット１４によって基板１０またはマスクを各チャンバー内に搬送する過程で、ロボットハンド部２４などが成膜室１１、パス室１５、バッファ室１６などの基板ホルダや基板ステージ又は基板支持部と衝突することが考えられる。また、マスクストックチャンバー１２内のマスク収納カセットやそのカセット内のマスク支持部と衝突することも考えられる。

ロボットハンド部２４及びロボットアーム部２３などに機械的な衝撃が加えられると、ロボットハンド部２４及びロボットアーム部２３自体が変形する恐れがあり、これらの間の関節部も変形する恐れがある。

たとえ、衝突が起きなくても、基板の大型化によってロボットハンド部２４自体が基板１０の重さによって変形したり、ロボット１４の関節部に持続的に加えられる負荷によって関節部が変形したりすることにより、ロボットハンド２４の移動位置が、最初のティーチング時とは変わることが考えられる。

この場合、制御部２５が、記憶部２５１に記憶されているティーチング位置に関する情報に基づいて、当該ティーチング位置にロボットハンド部２４を移動させるための命令を各関節部の駆動部及び昇降駆動部２２１に下しても、ロボットハンド部２４は、当該ティーチング位置に移動せず、当該ティーチング位置からずれた位置に移動する。すなわち、ロボットハンド２４によって保持された基板１０を制御部２５に記憶されたティーチング位置（待機位置および搬送位置）に移動させようとしても、基板がティーチング時に想定した位置に移動するのではなく、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ方向にずれた位置に移動するようになる。このような位置ずれによって、基板やマスクの搬送の過程で製造ラインの他の装置などとの衝突の可能性がさらに大きくなる。また、基板に対する処理（例えば、成膜）にも不具合が発生し得る。

特に、基板の形状が円型である半導体基板とは違って、有機ＥＬディスプレイに使われる矩形の基板の場合、Ｚ軸を中心とした回転角方向（θ方向）においての基板の位置ずれは、成膜クラスタ１内の成膜プロセスに大きな影響を及ぼすため、ロボット１４の衝突などによって回転角方向へのロボットハンド部２４などの位置ずれが発生した場合、これを調整する必要性が大きい。

従来技術では、このようにロボット１４の衝突などの原因で、ロボットハンド部２４などに位置ずれが発生し、ロボット１４の搬送動作がティーチングの際に教示したものとは違う位置、また、違う軌道で行われていると判断されれば、成膜クラスタ１内のすべてのティーチング位置（待機位置及び搬入位置や搬出位置などの搬送位置）に対してティーチング作業を再び遂行していた。

しかし、有機ＥＬ表示装置の製造ラインにおいて、ロボット１４のティーチング位置は、ロボット１４が設置された搬送室周辺に配置された処理室（成膜室）で基板及びマスクを載置する位置、マスクストックチャンバー１２で使用前後のマスクが収納される位置、パス室１５及びバッファ室１６で基板を受け渡しする位置などの多数の位置を含むため、
各位置に対するティーチング作業に相当な時間がかかる。

しかも、単位時間あたり、より多くの搬送動作を行うことができるようにロボット１４が２つのロボットアーム２３を有する場合もあり、それぞれのティーチング位置に対して、大気開放状態及び真空状態で別途にティーチングを行わなければならないため、大型の製造ラインにおいては、数十回に及ぶティーチング作業が必要になり、ティーチング作業に数十時間がかかり、この間製造ラインを止めざるを得なかった。

そこで、本発明においては、ロボット１４の衝突などの原因で、ロボット１４、特に、ロボットハンド部２４の位置ずれが発生した場合に、成膜クラスタ１内のすべてのティーチングの位置に対して再ティーチング作業を遂行するのではなく、所定位置（本実施例ではこれを原点位置といい、原点位置は、例えば、特定のチャンバー内の基板やマスクの搬送位置であってもよい）におけるロボットハンド部２４の位置ずれ量を測定し、これをもとに他の複数のティーチング位置の位置情報を補正する手法を採用している。これによって、他の複数のティーチング位置に対するティーチング作業を省くことができ、再ティーチング作業にかかる時間を短縮することができる。

これに用いられる本発明のロボットシステム３０は、図３に示すように、ロボット１４、制御部２５及び検出手段３１を含む。

ロボット１４のロボットハンド部２４には、ロボットハンド部２４の回転角又はロボットハンド部２４の回転角方向における位置ずれ量を測定するのに用いられるマーク部２４１が設けられる。ここで言う回転角とは、Ｚ軸に平行でロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とした回転角である。

マーク部２４１は、ロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とした回転角又は回転角方向（θ方向）においての位置ずれ量が測定できるように、ロボットハンド部２４の長手方向（ロボットアーム部２３との接続部からロボットハンド部２４の自由端部に向かう方向）に沿って配置された複数のマークを含む。図３（ａ）には、マーク部２４１が２つのマーク（第１マークおよび第２マーク）を有する構成を図示したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上のマークを有してもよい。また、本発明は、複数のマークがロボットハンド部２４の長手方向に沿った直線上に配置される構成に限定されず、複数のマーク間の変位がロボットハンド部２４の長手方向に沿った成分を持てばよい。ただし、この場合、後述する検出手段３１による画像処理がもっと複雑になることが考えられるので、複数のマークはロボットハンド部２４の長手方向に沿った直線上に配置されることが好ましい。

本実施例において、マーク部２４１のマークは、ロボットハンド部２４に形成された＋字標識であるが、本発明はこれに限らず、他の任意の形状のマークであってもよい。

また、他の実施例として、本発明のマーク部は、図３（ｂ）に示すように、ロボットハンド部２４の長手方向に沿って延びる線状マーク（図３（ｂ）中の線状マーク２４１２参照）であってもよい。

このように、マーク部２４１として、ロボットハンド部２４の長手方向（つまり、第２アーム２３２との連結部位からロボットハンド部２４の自由端部に向かう方向）に沿って配置された複数のマーク、又はロボットハンド部２４の長手方向に延びる線状マークを用いることで、ロボットハンド部２４のＸ軸方向及びＹ軸方向における位置ずれ量だけでなく、ロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とした回転角、又は回転角方向における位置ずれ量も測定できるようになる。この際、ロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中
心としたロボットハンド部２４の回転角は、複数のマーク（第１マークと第２マーク）を結ぶ線分又は線状マークが仮想基準線に対して成す角度によって測定される。ここで言う仮想基準線はロボットに対して仮想的に設定される直線であり、仮想基準線は仮想軸線と直交する直線である。典型的には、原点位置（所定位置）において位置ずれのない、理想的な状態のロボットハンド部２４の複数のマーク（第１マークと第２マーク）を結ぶ線分又は線状マークを含む直線が、仮想基準線となる。

図３には、ロボットハンド部２４が１つのフィンガーからなる構成を図示したが、ロボットハンド部２４は二股のフィンガーからなることもでき、この場合、マーク部２４１は、２つのフィンガーのいずれかに設けられる。

本発明のロボットシステム３０の検出手段３１は、ロボットハンド部２４のマーク部２４１を検出することにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とする回転角方向におけるロボットハンド部２４の位置ずれ量を測定できるようにする。

検出手段３１は、ロボットハンド部２４が原点位置（例えば、パス室１５内の基板搬出位置）に設置された状態で、マーク部２４１が検出できるように、原点位置においてマーク部２４１に対応する位置に設置される。例えば、原点位置がパス室１５の基板搬出位置である場合、検出手段３１は、パス室１５の基板ステージの下方でマーク部２４１を検出できる位置に設置される。検出手段３１として、後述するように、撮像用カメラ（撮像手段）を用いる場合には、パス室１５の底面に透明窓を設けて、その外部に撮像用カメラを設置することができるが、本発明はこれに限定されず、パス室１５内に撮像用カメラを設置してもよい。

検出手段３１は、例えば、マーク部２４１が複数の個別的なマークを含む場合、個別マークを撮影して個別マークの位置を検出できる複数の撮像用カメラ３１１であることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、個別マークの位置を検出できるものであれば、他の手段であってもよい。

このように、マーク部２４１を、ロボットハンド部２４の長手方向に沿って配置される複数の個別マークで構成し、検出手段３１をこれら個別マークの位置を計測できる複数のカメラで構成することにより、ロボットハンド２４の回転角及び位置ずれ量、特に、回転角方向における位置ずれ量を測定することができる。

つまり、衝突などによってロボット１４に位置ずれが発生する前に（例えば、最初のティーチング作業の直後に）、ロボットハンド部２４を原点位置に設置して、検出手段３１によってマーク部２４１のそれぞれのマークを検出することにより、ロボットハンド部２４が原点位置に設置された場合のロボットハンド部２４の位置に関する情報（基準位置情報、第１情報）を得ることができる。特に、本発明においては、マーク部２４１がロボットハンド部２４の長手方向に沿って配置された複数のマークを含むため、ロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とする回転角方向における位置（回転角）を測定できるようになる。したがって、基準位置情報は、少なくともＸ軸方向、Ｙ軸方向及びロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とした回転角方向においてのロボットハンド２４の位置に関する情報を含んでいる。これらの基準位置情報を制御部２５の記憶部２５１に記憶しておく。ロボットハンド２４のＺ軸方向の位置に関する情報は、ロボットハンド２４の下方にロボットハンド２４から離隔して設けられた別途のレーザーセンサーや撮像用カメラによって測定可能である。

その後、ロボット１４の衝突などによって、位置ずれが発生した場合、ロボットハンド
部２４を再び原点位置に設置するための制御を行い（このような制御を行っても、衝突などにより変形が生じた場合には、ロボットハンド部２４は、衝突前の原点位置に移動できない）、検出手段３１によってマーク部２４１のそれぞれのマークを再び検出することにより、衝突後における、複数のマークの位置情報を取得する。このように再取得した複数のマークの位置情報に基づいて、ロボットハンド部２４の位置情報を再取得して、再取得したロボットハンド部２４の位置情報（第２情報）を、記憶部２５１に記憶しておいた基準位置情報と比較することで、衝突の前後における、ロボットハンド部２４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とした回転角方向の位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）が得られる。ロボットハンド２４のＺ軸方向の位置ずれ量（ΔＺ）も同様に、記憶部２５１に予め記憶しておいたＺ軸方向の基準位置情報と、衝突後においてのＺ軸方向の位置に関する情報を比較することで、得られる。

すなわち、本発明では、ロボットハンド部２４に位置ずれが発生する前に、ロボットハンド部２４のマーク部２４１の位置を検出手段３１によって検出して、ロボットハンド部２４の基準位置を算出し、これを制御部２５に予め記憶しておく。そして、ロボットハンド部２４の衝突などによって位置ずれが発生した場合、ロボットハンド部２４を再び原点位置に設置するための制御を行った後、マーク部２４１のずれた位置を検出手段３１によって再び検出することにより、ロボットハンド部２４のずれた位置を算出して、算出された位置と基準位置との差分に基づいて、ロボットハンド部２４の位置ずれ量（ΔＸ、 ΔＹ、 Δθ）を算出する。

一方、複数のマークに対応するように複数の検出手段３１を設置して、検出手段３１それぞれによってマークを検出することにより、マークの位置を特定する方法の代わりに、１つの検出手段３１、例えば、複数のマークを撮影できる視野範囲を有する撮像用カメラで複数のマークを撮影して画像データを得た後、画像処理を通じて各マークの位置に関する情報を得ることもできる。

このようなマーク部２４１の位置検出方法は、マーク部２４１がロボットハンド部２４の長手方向に沿って延びる線状マーク２４１２の場合にも適用できる。

例えば、図３（ｂ）に示すように、原点位置であるパス室１５のティーチング位置の下方に、検出手段３１として相対的に広い視野角を有するカメラ３１２を設置する。

ロボットハンド部２４を原点位置に設置した後、検出手段３１であるカメラ３１２でロボットハンド部２４に形成された線状マーク２４１２を撮影することで線状マークの撮像画像が得られる。得られた撮像画像に対して、制御部２５の画像処理部（不図示）、又は制御部２５とは別途に設けられた画像処理部による画像処理を行い、ロボットハンド部２４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び回転角方向の位置を算出する。算出された位置情報をロボットハンド部２４の基準位置の情報として制御部２５の記憶部２５１に記憶しておく。

衝突などによってロボットハンド部２４に位置ずれが発生した場合、再度ロボットハンド部２４を原点位置に設置するための制御を行った後、カメラ３１２でロボットハンド部２４の線状マーク２４１２を撮影し、撮像画像の画像処理を行って、ロボットハンド部２４の位置を再測定する。ロボットハンド部２４の再測定された位置に関する情報と、メモリー部２５１に予め記憶された基準位置に関する情報と、に基づいて、ロボットハンド部２４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び回転角方向の位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を算出する。これによって、衝突の前後のロボットハンド部２４の位置ずれ量が得られる。

このように、１つのカメラ３１２によって得られたマーク部２４１の画像（複数のマークの画像、線状マークの画像）を画像処理して位置ずれ量を算出する場合、カメラ３１２
の視野範囲が後述するティーチング位置の調整可能範囲を決めることになる。つまり、視野範囲が広いカメラ３１２を使用することにより、搬送位置の調整可能範囲を広くすることができる。

本実施例では、成膜クラスタ１内の複数のティーチング位置のうち、パス室１５の基板搬出位置を、ロボットハンド部２４の位置ずれ量を測定するための原点位置とした。これは通常、成膜クラスタ１内の多数のティーチング位置のうち、パス室１５の搬送位置がロボット１４のシャフト部２２から最も遠く離れた位置であり（すなわち、ロボットアーム部２３及びロボットハンド部２４が最も伸びた状態に対応する位置であり）、ロボットハンド部２４の衝突による位置ずれ量が最も大きい位置になるからである。また、パス室１５の場合、チャンバーの下部に蒸発源が設置される成膜室１１と異なり、基板ステージの下方に検出手段３１を設置することが容易になる長所もある。

ただし、本発明の原点位置は、パス室１５の基板搬出位置に限定されず、他のチャンバー（例えば、成膜室、バッファ室、マスクストックチャンバー）内の搬送位置であってもよく、搬送室内の位置（例えば、搬送室内の待機位置）のいずれか１つであってもよい。原点位置を搬送室内の複数の待機位置のいずれか１つにすることで、検出手段３１の設置がより容易になる。さらに、本発明の原点位置は、成膜クラスタ１のティーチング位置でない第３の位置であってもよい。

このように、本発明によると、ロボットハンド部に、ロボットハンド部の長手方向に沿って形成された複数のマーク、又はロボットハンド部の長手方向に沿って延びる線状マークをカメラなどの検出手段で検出することにより、ロボットハンド部の衝突などによって発生した、ロボットハンド部の所定位置における位置ずれ量（特に、ロボットハンド部２４を貫く仮想軸線を中心とした回転角方向における位置ずれ量）を計測し、計測された位置ずれ量に基づいて、搬送動作の他の複数のティーチング位置（待機位置及び搬送位置）に関する情報のうち、少なくとも２つの搬送位置に関する情報を補正する。これによって、他の複数のティーチング位置に対する再ティーチング作業を行なわず、ティーチング位置の確認作業だけで装置を再稼動できるようになり、再ティーチングにかかる時間を大幅に短縮することができるようになる。

＜ティーチング位置の調整方法及びデバイス製造方法＞
以下、ロボットハンド部２４の、原点位置における位置ずれ量に基づいて、成膜クラスタ１内の他の複数のティーチング位置を調整する方法、及びこれを用いて有機ＥＬ表示装置のようなデバイスを製造する方法について説明する。

まず、基板１０が搬送されるべき複数のティーチング位置（搬送位置及び待機位置）がロボット１４にティーチングされる。すなわち、複数の搬送位置及び待機位置の位置情報が、ティーチング位置情報として制御部２５の記憶部２５１に記憶される（Ｓ１）。

ロボット１４のロボットハンド部２４が、複数のティーチング位置中の１つである原点位置に設置される（Ｓ２）。そして、ロボットハンド部２４のマーク部２４１が検出手段３１によって検出され、その検出結果に基づいて算出されたロボットハンド部２４の位置情報がロボットハンド部２４の基準位置情報（第１情報）として制御部２５の記憶部２５１に記憶される（Ｓ３）。

以降、搬送過程で成膜クラスタ１の他の部分との衝突などにより、ロボット１４に生じた変形などによってロボットハンド部２４に位置ずれが発生した場合、その位置ずれ量を測定するため、ロボットハンド部２４を原点位置に再び設置するための制御を行う（Ｓ４）。つまり、ロボット１４の駆動部に原点位置の情報を入力する。しかし、衝突などによ
り生じた変形などによって、ロボットハンド部２４は、衝突前の原点位置に移動できず、衝突前の原点位置からずれた位置に移動することになる。その衝突前の原点位置からずれた位置に移動したロボットハンド部２４の位置が、ロボットハンド部２４のマーク部２４１が検出手段３１により検出されることによって、再び測定される（Ｓ５）。

制御部２５は、ロボットハンド部２４の再測定された位置に関する情報と、制御部２５の記憶部２５１に予め記憶されていた基準位置に関する情報から、衝突の前後のロボットハンド部２４の位置ずれ量を算出する。本発明の構成によると、Ｘ軸方向（第１方向）、Ｙ軸方向（第２方向）の位置ずれ量だけでなく、θ方向（回転角方向）の位置ずれ量も測定できるようになる。同様に、ロボットハンド２４のＺ軸方向の位置ずれ量も測定される。

制御部２５は、測定された位置ずれ量をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及びθ方向それぞれに対して予め定められた所定の閾値と比較する。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及びθ方向のいずれかの方向においての位置ずれ量が該当方向の所定の閾値を超えると判定されれば、制御部２５は、当該方向における位置ずれ量に基づいて、記憶部２５１に記憶されている複数のティーチング位置に対する位置情報のうち、少なくとも２つの搬送位置に関する情報を補正する。

例えば、制御部２５によって算出された該当方向の位置ずれ量を他のティーチング位置の該当方向の位置情報に加算したり、減算したりして該当ティーチング位置の位置情報を補正する。

すべてのティーチング位置に対する位置情報が補正されれば、ロボット１４を補正されたティーチング位置に基づいて、動作させてみることで、ティーチング位置の補正によってロボットハンド部２４が成膜クラスタ１の他の部分と衝突なく目標位置にきちんと移動できるかを確認する。ロボット１４が問題なく複数のティーチング位置への搬送動作を行うことができることが確認されれば、ロボット１４による基板やマスクの搬送を再開する。

このように、本発明のティーチング位置調整方法によると、ロボット１４に成膜クラスタ１の他の部分と衝突などが起きた後に、複数のティーチング位置のすべてに対して、ティーチング作業を遂行する代わりに、原点位置におけるロボットハンド部２４の位置ずれ量だけを測定し、他のティーチング位置に対する補正を行う。これにより、ロボット１４の衝突後の再ティーチング作業にかかる時間を大幅に短縮することができるようになる。

本実施例では、衝突などによってロボットハンド部２４に位置ずれが発生した場合に、ロボットハンド部２４を原点位置に設置するための制御を行った後、マーク部２４１の位置を再測定すると説明したが、本発明はこれに限定されず、衝突などが起きなくても、一定時間以上ロボット１４が使われた後に、ロボットハンド部２４を原点位置に設置するための制御を行った後、ロボットハンド部２４の位置を再測定してもよい。これによって、ロボット１４の継続的な使用による関節部などの変形によって、ロボット１４の成膜クラスタ１の他の部分と衝突することを未然に防止することができるようになる。

上記実施例は、本発明の一例を示したものに過ぎず、本発明は上記実施例の構成に限定されず、本技術思想の範囲内で適宜に変形してもよい。また、本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラム（ソフトウェア）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出して実行する処理において、そのプログラム、及び該プログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体によって構成されても
よい。

１： 成膜クラスタ
１１： 成膜室（処理室）
１２： マスクストックチャンバー
１３： 搬送室
１４： ロボット
１５： パス室
１６： バッファ室
２２： シャフト部
２３： ロボットアーム部
２４： ロボットハンド部
２５： 制御部
３１： 検出手段
２４１： マーク部

Claims (17)

1. ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部に回転可能に連結されたロボットハンド部と、を含むロボットと、
   前記ロボットの動作を制御する制御部と、を備えたロボットシステムであって、
   前記制御部は、前記ロボットの動作の制御に用いられるティーチング位置に関する情報を複数記憶する記憶部を含み、
   前記制御部は、前記ロボットハンド部が所定位置にセットされた状態で測定された前記ロボットハンド部の位置に関する情報に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記ティーチング位置に関する情報のうち前記所定位置とは別の位置の他の複数の前記ティーチング位置に関する情報のうちの少なくとも２つをそれぞれ補正し、
   前記ロボットハンド部には、前記ロボットハンド部を貫く仮想軸線を中心とした前記ロボットハンド部の回転角を測定するのに用いられるマーク部が設けられており、
   前記マーク部は、前記ロボットハンド部の前記ロボットアーム部との連結部から前記ロボットハンド部の自由端部に向かう方向に沿って設けられた第１マーク及び第２マークを含むことを特徴とするロボットシステム。
2. 前記制御部は、前記ロボットハンド部が所定位置に設置された状態で、前記マーク部を用いて測定された前記ロボットハンド部の位置に関する第１情報を、前記記憶部に記憶しておく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. 前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記第１情報と、前記制御部が前記ロボットハンド部を前記所定位置に設置するための制御を行った状態で前記マーク部を用いて再び測定された前記ロボットハンド部の位置に関する第２情報とに基づいて、前記ロボットハンド部を貫く仮想軸線を中心とした回転角方向、前記仮想軸線と交差する第１方向、及び前記仮想軸線及び前記第１方向と交差する第２方向における位置ずれ量を算出す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. 前記制御部は、前記第１方向、前記第２方向及び前記回転角方向のうち、少なくとも一つ以上の方向における前記位置ずれ量が該当方向に対する所定の閾値を超える場合、該当
   方向における前記位置ずれ量に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記ティーチング位置に関する情報を補正す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. 前記制御部は、前記ロボットハンド部が所定位置に設置された状態で前記ロボットハンド部の位置を測定するための測定手段によって測定された前記ロボットハンド部の前記回転角に関する情報を含む情報に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記ティーチング位置に関する情報のうち前記所定位置とは別の位置の他の複数の前記ティーチング位置に関する情報のうちの少なくとも２つをそれぞれ補正す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。
6. 前記制御部は、補正された複数の前記ティーチング位置に関する情報に基づいて、前記ロボットの動作を制御することを特徴とする請求項４または５に記載のロボットシステム。
7. 前記所定位置は、前記複数のティーチング位置の中のいずれか１つであることを特徴とする請求項２～６のいずれか１項に記載のロボットシステム。
8. 前記所定位置に該当する前記ティーチング位置は、複数の前記ティーチング位置のうち、前記ロボットアーム部及び前記ロボットハンド部が最も伸びた状態に対応する位置であることを特徴とする請求項７に記載のロボットシステム。
9. 前記ロボットハンド部の前記マーク部を検出するための検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載のロボットシステム。
10. 前記検出手段は、前記マーク部に対応して複数配置されており、
    前記制御部は、複数の前記検出手段によって前記マーク部を検出して取得した情報に基づいて、前記ロボットハンド部の位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項９に記載のロボットシステム。
11. 前記検出手段は、２つの検出手段を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載のロボットシステム。
12. 前記検出手段は、撮像手段であることを特徴とする請求項９～１１のいずれか１項に記載のロボットシステム。
13. 前記検出手段は、前記マーク部に対応して配置された撮像手段を含み、
    前記制御部は、前記撮像手段によって撮像された前記マーク部の撮像画像を画像処理し、前記ロボットハンド部の位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項９～１２のいずれか１項に記載のロボットシステム。
14. 複数のチャンバーと、
    前記複数のチャンバーのうちのいずれか１つのチャンバーから他のチャンバーに被搬送体を搬送するための請求項１～１３のいずれか１項に記載のロボットシステムと、を備えることを特徴とするデバイス製造装置。
15. 請求項１に記載のロボットシステムを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法であって、
    基板が搬送されるべき複数の搬送位置を含む複数のティーチング位置を前記記憶部に記憶させる工程と、
    所定位置に設置された前記ロボットハンド部のマーク部を検出して測定された、前記ロ
    ボットハンド部の位置に関する第１情報を前記記憶部に記憶させる工程と、
    前記ロボットハンド部を前記所定位置に設置するための制御を行った状態で前記ロボットハンド部の前記マーク部を再検出して、前記ロボットハンド部の位置を再び測定する工程と、
    前記記憶部に記憶された前記第１情報と、再び測定された前記ロボットハンド部の位置に関する第２情報とに基づいて、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向、前記第１方向及び前記第２方向とそれぞれ交差する第３方向を回転軸とする回転角方向における、前記ロボットハンド部の位置ずれ量を測定する工程と、
    前記第１方向、前記第２方向及び前記回転角方向のうち、少なくとも１つ以上の方向における前記位置ずれ量が、該当方向に対する所定の閾値を超える場合、該当方向における前記位置ずれ量に基づいて、複数の前記ティーチング位置を補正する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
16. 請求項１に記載のロボットシステムを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法であって、
    前記デバイスの製造に用いられる基板を搬送するロボットであって、ロボットアーム部と、前記ロボットアーム部に連結され、マーク部が設けられたロボットハンド部と、を含むロボットを用い、
    前記基板が搬送されるべき複数の搬送位置を含む複数のティーチング位置を前記記憶部に記憶させる工程と、
    前記ロボットハンド部を所定位置に設置した状態で、前記ロボットハンド部に設けられた前記マーク部を測定手段によって検出して前記ロボットハンド部の回転角を測定する工程と、
    測定された前記ロボットハンド部の前記回転角に関する情報を含む情報に基づいて、前記記憶部に記憶された複数の前記ティーチング位置に関する情報のうち前記所定位置とは別の位置の他の複数の前記ティーチング位置に関する情報のうちの少なくとも２つをそれぞれ補正する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
17. 前記所定位置は、前記複数のティーチング位置の中のいずれか１つであることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のデバイス製造方法。
    

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