JPH11309689A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ搬送装置において各種位置検出に用い
る光電式ロータリーエンコーダが故障すると、位置検出
ができず、ウエハを基板処理装置に搬入することができ
ないため、基板処理中に装置本体が停止してしまう。 【解決手段】 位置検出を行わない時点で、光電式ロー
タリーエンコーダの電源を所定の正規電源装置から正規
電源装置よりも低電圧の低電圧電源装置に切替え、低電
圧電源装置を用いている際の出力波形の有無により、劣
化状態を監視して交換時期を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造設備な
どに用いられる搬送装置に係わり、収納容器内の被搬送
物（以下、ウエハと記す）の位置やウエハを搬送する搬
送ロボットの位置を検出するエンコーダの故障診断機能
を備えた搬送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造設備においては、本来の処理
を行う処理装置（例えばウエハにプラズマエッチング等
の処理を行う基板処理装置）の外部にウエハの搬出入を
行う搬出入部が設けてある。搬出入部にはウエハを収納
するカセット（収納容器）を載置する複数のカセット載
置台と、ウエハを搬送するハンドを備えた搬送ロボット
が設けてあり、搬送ロボットの動作はコントローラによ
り制御している。

【０００３】例えば、搬送ロボットは初期位置から基板
処理装置に面したカセットの前面に移動し、カセット内
に間隙を持たせて多段に収納された所望のウエハの位置
まで上昇する。カセットは対向する側壁内側に設けた溝
によりウエハを多段に収納しており、ウエハの搬出入方
向には側壁がない。ハンドをカセット内のウエハ間に挿
入し、ハンドに載置したウエハをカセット内から取り出
して基板処理装置の搬入口内に搬入する。その後、基板
処理装置において処理が終了したウエハを搬出口から搬
送ロボットが取り出し、カセット内の元の位置に収納す
る。搬送ロボットのハンドがウエハを破損することなく
取り出したり、収納を行うためには、搬送ロボット（ハ
ンド）のＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置やカセット内のウエハ
の収納位置を検出する必要がある。

【０００４】従って、原点位置を設定し、原点位置に光
センサ（以下原点センサとする）を設けると共に、搬送
ロボットの駆動軸やカセット内ウエハの収納位置検出手
段の駆動軸により駆動される移動体に遮光板を設け、駆
動軸の駆動により遮光板が移動して原点センサを遮るこ
とによりそれぞれの原点位置を認識する手法が採用され
ている。原点位置からの距離は駆動源となるモータに設
けたエンコーダからの出力を累積カウントすることで算
出することができる。なお、コントローラからモータへ
出力されるパルス数のカウントとエンコーダからコント
ローラに出力される波形のカウントの比較を行い位置検
出を行うこともできる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにエンコ
ーダの出力信号を利用して搬送ロボットの位置やカセッ
ト内のウエハ位置を検出しているが、光電式ロータリー
エンコーダを用いた場合には、スリットを有する円盤に
よる物理的な遮断状況を光電変換素子の動作により認識
するため、光電変換素子が正常に動作することが出力信
号を得るために必要不可欠である。

【０００６】しかし、光源の光量低下により受光側素子
が動作せず、光電式ロータリーエンコーダからの出力信
号が得られないことがある。この時は、ウエハの位置検
出ができず、搬送ロボットが突然停止して基板処理装置
へのウエハの搬入ができず搬送工程が中断してしまう。
定格の寿命による光量不足に対しては定期的に本体、ま
たは光源のみを交換することにより対応可能だが、使用
環境によっては寿命期間内（動作保証期限内）であって
も電気的過負荷や静電気、温度、湿度、機械的なストレ
ス等により定格未満の使用で寿命が果てる場合がある。
このような場合もセンサは徐々に劣化し、光量低下が生
じ、やがて故障につながる。

【０００７】光電式ロータリーエンコーダが突然故障す
ると、基板処理装置における基板処理中にウエハの搬送
ができなくなり、装置本体を停止せざるを得ない。

【０００８】本発明の目的は、光電式ロータリーエンコ
ーダを用いて位置検出を行う際に生じる光電式ロータリ
ーエンコーダの故障を事前に検出する搬送装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、モータにより移動する
移動体と、モータの回転に同期する光電式ロータリーエ
ンコーダと、光電式ロータリーエンコーダから取り込ん
だ出力波形を用いて移動体の位置を算出する位置算出手
段を備えた搬送装置において、光電式ロータリーエンコ
ーダの電源として用いる所定の電圧電源と所定の電圧電
源よりも低い低電圧電源と、低電圧電源を用いている時
に取り込む出力波形の有無により、光電式ロータリーエ
ンコーダの劣化を判断する劣化判断手段を備えたことに
ある。

【００１０】また、本発明の他の特徴とするところは、
移動体の位置検出用の基準位置を検出する原点センサと
移動限界位置を検出するリミットセンサを備え、移動体
の移動開始位置から移動限界位置に移動する間は低電圧
電源をロータリーエンコーダの電源とし、その後は所定
の電圧電源をロータリーエンコーダの電源に切り替える
切替手段を備えたことにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１乃至図４を用いて本発明の一
実施形態になる半導体製造設備におけるウエハの搬送装
置を説明する。

【００１２】図１はウエハ検出装置の駆動力源であるモ
ータとモータの回転をモニタするロータリエンコーダを
カセット載置台下部に設けた実施形態を示す。本実施形
態はウエハの搬送装置のカセット載置台下部に設けたウ
エハ検出手段駆動部の光電式ロータリーエンコーダの故
障を事前に検出するものである。

【００１３】図１に示すように、カセット載置台１は底
部材２ａ及び壁部材２ｂにより固定して保持されてい
る。底部材２ａにはボールネジ３が設けてある。ボール
ネジ３の下端に設けたプーリ４がベルト５によってその
他のプーリ６、７と連動しており、プーリ６、７にはそ
れぞれ光電式ロータリーエンコーダ８（以下、エンコー
ダ８と略す）、パルスモータ９（以下、モータ９と略
す）が結合されている。カセット載置台１を保持する壁
部材２ｂにはガイドレール１０が垂直方向に設けてあ
り、ガイドレール１０には上下移動可能なガイド２０が
結合されている。ガイド２０の他端にはプレート２１が
固定してありガイド２０をボールネジ３が連通してい
る。プレート２１の端にはプレート２２、２３が固定し
て設けてあり、プレート２２とプレート２３の上端には
それぞれ発光側素子２４と受光側素子２５が対向して配
置されている。以下、発光側素子２４と受光側素子２５
を合わせて光センサと呼ぶ。

【００１４】図示を省略したコントローラによりモータ
９を駆動すると、プーリ７とベルト５を介してボールネ
ジ３が回転し、ガイド２０がガイドレール１０に沿って
上下動する。ガイド２０により固定保持されているプレ
ート２１，２２，２３（以下、センサ保持機構とする）
もガイド２０と共に上下動する。センサ保持機構は上昇
することによりカセット載置台１に設けたセンサ昇降孔
１１からカセット載置台１上面上に突出する。

【００１５】プレート２２、２３に設けた光センサ（発
光側素子２４及び受光側素子２５）は常時作動してお
り、センサ保持機構がカセット載置台１上面に突出して
いる場合、図１中一点鎖線で示すような光軸となる。

【００１６】ガイドレール１０の最上端及び最下端に位
置する壁部材２ｂには図示を省略した上限リミットセン
サ及び下限リミットセンサが設けてある。リミットセン
サは機械式でも光電式でもよいが、以下光電式リミット
センサとして説明する。ガイド２０がリミットセンサの
光軸を遮断すると、リミットセンサの出力がＯＮとな
り、モータ９が停止する。

【００１７】また、上限リミットセンサと下限リミット
センサの間には原点センサ３０が設けてある。ガイド２
０が原点センサ３０の検知用の光軸を遮断することによ
り原点位置を検出し、エンコーダ８からの出力信号によ
りガイド２０の位置すなわちセンサ保持機構の位置を検
出することができる。

【００１８】上限リミットセンサからの信号がＯＮにな
るとセンサ保持機構は上昇を停止する。同様に、センサ
保持機構が下降を開始し原点センサ３０を通り過ぎ、さ
らに下限リミットセンサからの信号がＯＮになるとセン
サ保持機構は下降を停止する。

【００１９】なお、ここでは上限リミットセンサ、下限
リミットセンサ及び原点センサ３０の光軸をガイド２０
により遮断しているが、ガイド２０に限らずセンサ保持
機構の位置を検出できればよい。

【００２０】原点センサ３０の光軸を遮断する位置を原
点とし、センサ保持機構が原点に位置する場合には、セ
ンサ保持機構のプレート２２に設けた発光側素子２４、
受光側素子２５はカセット載置台１下方に位置してお
り、光センサからの出力信号はＯＮとなっている。

【００２１】なお、ウエハの搬出入方向にはカセットに
側壁が無い。ウエハを収納したカセットをカセット載置
台１に載置し、センサ保持機構を上下動させると、光セ
ンサの光軸はカセットに多段に収納されたウエハにより
それぞれ遮断される。このため、光センサの出力により
ウエハの有無を確認することができる。

【００２２】ウエハの位置は光センサの出力とセンサ保
持機構の位置により検出することができる。従って、ウ
エハ位置検出を開始する時点でのセンサ保持機構の位置
を確認する必要が生じる。

【００２３】モータ９を駆動した時点におけるセンサ保
持機構の移動開始位置、つまり下降開始位置を駆動点と
する。駆動点が原点よりも上限リミットセンサ側にある
場合には、光センサの光軸はカセット載置台１上面上に
ある。駆動点が原点と一致している場合には、カセット
載置台１端面により光軸が遮断される。駆動点が原点よ
りも下限リミットセンサ側にある場合には光軸がカセッ
ト載置台１下面下に位置している。カセット載置台から
外れた位置では、光センサの光軸を利用して駆動点の位
置を検出することができない。

【００２４】従って、コントローラは、ウエハ位置検出
を行う場合にモータ９を駆動してセンサ保持機構を必ず
下降し、原点位置を検出する。

【００２５】すなわち、図示を省略したコントローラに
よりセンサ保持機構を原点センサ３０からの出力に関係
なく一旦下限リミットセンサがＯＮになるまで下降し、
次に原点センサ３０の出力がＯＮになるまで上昇し、原
点センサの出力がＯＮになった時点で光センサからの出
力とエンコーダ８からの出力によりウエハ位置の検出を
開始する。

【００２６】なお、移動体の移動開始位置である駆動点
から下限リミットセンサまでのセンサ保持機構の移動を
下限復帰、下限リミットセンサから原点までの移動を原
点復帰とする。一連の動作をウエハ位置検出作業として
以下に説明する。

【００２７】図２は図１に示すウエハ検出手段のシステ
ム構成であり、図１を参照しながら説明する。

【００２８】図１にて図示を省略したコントローラ１２
は、モータ９に対してパルス伝送回路３１よりパルスを
送信してモータ９を回転させ、エンコーダ８から出力さ
れる波形を出力伝送回路３２から取り込む。コントロー
ラ１２は、さらにモータ９への出力波形とエンコーダ８
からの出力波形を表示装置３３に表示するとともに、エ
ンコーダ８からの出力を累積カウントすることによりセ
ンサ保持機構の位置を検出する。

【００２９】最終的に必要なウエハ位置はカセット載置
台１上面を基準とする位置である。センサ保持機構が下
降する下限復帰は単なる予備工程であり、エンコーダ８
から出力波形を得てもコントローラ１２は累積カウント
を行わない。さらに原点復帰工程でもコントローラは累
積カウントを行なわず、コントローラ１２はセンサ保持
機構が上昇して原点復帰した以降のみ累積カウントを行
い、センサ保持機構の位置を検出する。

【００３０】エンコーダ８への供給電源は、所定の電圧
電源として設けた正規電源装置３４と正規電源装置より
も電圧の低い低電圧電源装置３６を有している。コント
ローラ１２からの電源回路切替え指令により動作するリ
レー３８によりスイッチ３９及びスイッチ４０を相補的
に操作して、それぞれ正規回路３５または低圧回路３７
を形成してエンコーダ８への供給電源を切り替える。図
２ではスイッチ３９がＯＮ、スイッチ４０がＯＦＦとな
り、正規電源装置３４の正規回路３５を形成している状
態を示している。

【００３１】なお、低電圧電源装置３６の電圧はここで
は正規電源装置３４の５０％とする。

【００３２】図３及び図４は表示装置３３に表示するエ
ンコーダ８とモータ９の出力波形と各種出力のタイムチ
ャートを示す。図３はロータリーエンコーダ８が正常な
場合を示し、図４はロータリーエンコーダ８が劣化して
いる場合を示す。図１及び図２を参照しながらエンコー
ダ８の故障を事前に検出する手順を説明する。

【００３３】コントローラ１２によりウエハ位置検出開
始信号が出されると、リレー３８によりスイッチ３９を
ＯＦＦとし、図３に示すようにスイッチ４０をＯＮにす
る。

【００３４】スイッチ４０がＯＮになると、回路３５で
はなく回路３７が形成され、エンコーダ８の電極が正規
電源装置３４から低電圧電源装置３６に切り替わる。モ
ータ９が駆動開始し、センサ保持機構を下降する。ここ
でセンサ保持機構が原点センサ３０よりも上限リミット
センサ側に位置している場合には図３に示すように一旦
原点センサ３０を遮断するが、コントローラ１２におい
ては下限リミットセンサの出力を検出するまではモータ
９の駆動指令を出している。モータ９を駆動してから下
限リミットセンサの出力を検出するまでの下限復帰の間
は、エンコーダ８への電源供給元が低電圧電源装置３６
となる。

【００３５】下限リミットセンサの出力を検出すると、
コントローラ１２はリレー３８を切替えスイッチ４０を
ＯＦＦ、スイッチ３９をＯＮにしてエンコーダ８への電
源供給元を正規電源装置３４に切替える。

【００３６】この時、エンコーダ８の光源の発光量低下
が生じていない場合、つまり性能低下せず正常な状態で
あれば、図３に示すような出力波形を得ることができる
が、エンコーダ８の性能が故障まではいかないが低下し
ている状態（例えば光源の発光量が若干低下しているが
エンコーダ８からの出力波形は得ることができる程度の
劣化）の場合には、図４に示すように、電源電圧が低圧
である下限復帰時にはエンコーダ８からの出力波形を得
ることができない。

【００３７】つまり、低電圧電源装置３６をエンコーダ
８の電源供給元とし、エンコーダ８の光源の発光量を通
常よりも低下させた状態とする。エンコーダ８が正常に
動作している場合には発光量を低下させても、図３に示
すような出力波形を得ることができるが、性能低下して
いる場合には、発光量が不足することになり、図４に示
すような出力波形となる。更に性能劣化し、いわゆる故
障している場合には、正規の電圧を印加してもエンコー
ダ８からの出力波形を全く得ることができなくなる。つ
まり、図４の状態は故障の前駆的状態と考えることがで
きる。

【００３８】そこで、表示装置３３にエンコーダ８の出
力波形表示を常時行ったり、あるいはモータ９を駆動し
ているにも関らずエンコーダ８からの波形出力が無い場
合に、警告を表示することすることにより、作業者が表
示装置３３を監視してエンコーダ８の劣化状態を監視し
故障を事前に発見することができ、ウエハの位置検出を
行うことができなくなる前にエンコーダ８を交換するこ
とができる。

【００３９】以上述べたように、原点に戻るための動作
（移動）の間にエンコーダ８の劣化状態を監視すること
ができ、更に原点位置から上昇する場合にはウエハの搬
送装置としての通常の動作時に行うことができるため、
装置全体の稼働を故障診断のために停止しなくてもよ
い。

【００４０】なお、図１乃至図４を用いて本発明の一実
施形態を説明したが、低電圧電源装置の電圧は任意に設
定することができ、エンコーダの交換頻度などの来歴か
ら劣化を想定する電圧を算出し設定してもよい。また、
ここでは正規電源装置に対して一種類の低電圧としたが
複数段階に分けて設けてもよい。

【００４１】たとえば、正規電圧の約１／２の電圧の第
１低電圧電源と正規電圧の約０．８の第２低電圧電源と
を用意し、通常状態では第１低電圧電源を用いる。第１
低電圧電源では光センサが動作しなくなった時には警告
状態とし、第２低電圧電源を用いる。第２低電圧電源で
も光センサが動作しなくなった時は緊急状態とする。

【００４２】また、図１乃至図４においてはセンサ保持
機構の移動範囲内の原点とする位置に原点センサを設け
その上方と下方にそれぞれ上限リミットセンサと下限リ
ミットセンサを設けたが、リミットセンサはどちらか一
方でもよい。但し、一方のリミットセンサのみを用いる
場合には、ウエハ位置検出の予備動作中に必ずそのリミ
ットセンサを作動させるようにする。

【００４３】また、上下方向の移動に限定するものでは
なく、例えばウエハ搬送ロボットにおける水平方向の移
動に用いることも可能である。その場合には、原点とす
る位置に対して左右またはどちらか一方にリミットセン
サを設け、例えば下限リミットセンサに該当する側に設
けたリミットセンサにより、下限復帰に該当する搬送ロ
ボットの動作が検出されるまでの間、低電圧電源装置に
切り替えてもよい。

【００４４】更に、ウエハの搬送装置以外の搬送装置に
も適用できる。以上実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえ
ば種々の置換、改良、組み合わせ等が可能なことは当業
者に自明であろう。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、光電式ロータリーエン
コーダの出力を用いて位置検出を行う際に、予備動作中
に光電式ロータリーエンコーダへの供給電源の電圧を所
定値より低くし、ロータリエンコーダの出力波形の有無
により、光電式ロータリーエンコーダの劣化状態を検出
することができる。処理装置における処理を中断するこ
とがない搬送装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における一実施形態を示すウエハ位置検
出装置の概略図である。

【図２】図１に示すウエハ位置検出装置におけるシステ
ム構成を示す図である。

【図３】図１に示すウエハ位置検出装置において性能低
下が生じていないエンコーダを用いた場合のタイムチャ
ートである。

【図４】図１に示すウエハ位置検出装置において性能低
下が生じているエンコーダを用いた場合のタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１ カセット載置台 ２ａ 底部材 ２ｂ 壁部材 ３ ボールネジ ４、６、７ プーリ ５ ベルト ８ エンコーダ ９ モータ １０ ガイドレール １１ センサ昇降孔 １２ コントローラ ２０ ガイド ２４ 発光側素子 ２５ 受光側素子 ３０ 原点センサ ３１ パルス伝送回路 ３２ 出力伝送回路 ３３ 表示装置 ３４ 正規電圧電源装置 ３５ 正規回路 ３６ 低電圧電源装置 ３７ 低圧回路 ３８ リレー ３９、４０ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータにより移動する移動体と、前記モー
   タの回転に同期する光電式ロータリーエンコーダと、前
   記光電式ロータリーエンコーダから取り込んだ出力波形
   を用いて前記移動体の位置を算出する位置算出手段を備
   えた搬送装置において、 前記光電式ロータリーエンコーダの電源として用いる所
   定の電圧電源と所定の電圧電源よりも低い低電圧電源
   と、 前記低電圧電源を用いている時に取り込む出力波形の有
   無により、光電式ロータリーエンコーダの劣化を判断す
   る劣化判断手段を備えたことを特徴とする搬送装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の搬送装置において、さら
   に、 前記移動体の位置検出用の基準位置を検出する原点セン
   サと移動限界位置を検出するリミットセンサを備え、 前記移動体の移動開始位置から前記移動限界位置に移動
   する間は前記低電圧電源を前記ロータリーエンコーダの
   電源とし、その後は前記所定の電圧電源を前記ロータリ
   ーエンコーダの電源に切り替える切替手段を備えたこと
   を特徴とする搬送装置。