JPWO2009038164A1 - 搬送装置の停止検知方法 - Google Patents

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Abstract

部品点数の増加を招くことなく、動作後の搬送手段の停止を迅速かつ容易に検出し、スループット及び稼働率の向上を図ることができる搬送手段の停止検知方法を提供する。駆動モータ（３）と、この駆動モータ（３）の回転軸（４）に一側が取付けられた搬送アーム（６）とを備え、駆動モータ（３）として回転軸（４）に回転方向の力が作用すると誘導起電力が発生するものを用いる。そして、搬送アームの他側で被搬送物（Ｓ）を保持し、前記駆動モータ（３）を作動させて回転軸（４）を所定の回転角だけ回転駆動させて停止した時に、搬送アーム（６）の振動に起因して発生する前記誘導起電力を検出し、当該検出された誘導起電力が所定値以下になると、搬送アーム（６）の停止を判断する。

Description


本発明は、搬送装置の停止検知方法に関し、より詳しくは、大気中または真空中で処理すべき基板を搬送するために利用される搬送装置の停止を検知するための方法に関する。

半導体装置やフラットパネルディスプレイの製造工程においては、Ｓｉウエハやガラス基板などの処理すべき基板（被搬送物）を、スパッタリングによる成膜、イオン注入やエッチングなどの各種の処理装置に搬送するために搬送装置が用いられている。この種の搬送装置として、駆動モータと、この駆動モータの回転軸の先端に取付けられた搬送アームとから構成されたものが知られている（特許文献１）。

このような搬送装置は、上記処理装置に連結されるロードロックチャンバや複数の処理装置のチャンバ相互間に配置されるトランスファーチャンバ等に組み込まれる。ロードロックチャンバへの基板の搬入出を例に説明すれば、ロードロックチャンバ外側まで搬送アームの一端を移動させた後、当該搬送アームに対し、公知の構造を有する搬送用ロボットを用いて基板の受取り、受渡しが行われる。このとき、基板の受取りまたは受渡しを行う場合の位置の座標はティーチングデータとして搬送ロボットのコントローラに記憶されている。

特開２００５−１２０３３号公報

ここで、上記のように基板を搬送する場合、スループット及び稼働率の向上を図るために、搬送ロボットによる搬送アームへの基板の受取り、受渡しを高速かつ高精度にすることが求められている。然し、駆動モータを作動させて搬送アーム所定の位置まで移動させた場合、その停止時の慣性力により挙動が不安定となる。この場合、エンコーダ等の回転位置検出手段を有する駆動モータやパルス電力に同期して作動するステッピングモータでは、搬送アームが所定位置まで移動したことを認識できるが、不安的な挙動、つまり、搬送アームの回転方向の減衰振動（揺れ）は検知できないという問題がある。

搬送アームの振動が大きい場合、記憶された座標に基づいて搬送ロボットにより基板の受取りまたは受渡しを行うと、基板の位置ずれ等の搬送不良が多発し、ひいては、稼働率の低下を招く。このような問題は、搬送アームの移動後の挙動（振動）が十分減衰して安定した後、搬送ロボットによる基板の受取りまたは受渡しが開始されるようにすれば（つまり、受取りまたは受渡し開始までの時間を長く取れば）抑制できるが、これでは、スループットの向上を図れない。

他方で、変位センサなどにより搬送アームの振動を測定し、所定の範囲まで減衰したことを検出し、受取りまたは受渡しを開始することができるが、これでは、制御が複雑になるばかりか、部品点数が増えてコスト高を招き、しかも、真空中では正確な検出が困難である。

そこで、本発明の課題は、上記点に鑑み、部品点数の増加を招くことなく、動作後の搬送手段の停止を迅速かつ容易に検出し、スループット及び稼働率の向上を図ることができる搬送手段の停止検知方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の搬送装置の停止検知方法は、駆動モータと、この駆動モータの回転軸に一側が取付けられた搬送アームとを備え、当該駆動モータとして回転軸に回転方向の力が作用すると誘導起電力が発生するものを用いた搬送装置の停止検知方法であって、前記搬送アームの他側で被搬送物を保持し、前記駆動モータを作動させて回転軸を所定の回転角だけ回転駆動させて停止した時に、搬送アームの振動に起因して発生する前記誘導起電力を検出し、当該検出された誘導起電力が所定値以下になると、搬送アームの停止を判断することを特徴とする。

本発明によれば、前記駆動モータを作動させて回転軸を所定の回転角だけ回転駆動させて搬送アームを所定位置に移動させると、その停止時の慣性力によりその挙動が不安定、つまり、搬送手段に減衰振動が生じる。このとき、回転軸に回転方向に繰り返す力が作用し、これに伴って、例えばモータのコイル間に誘導起電力が生じる。この誘電起電力を測定し、測定した誘導起電力が予め設定した所定値以下になると、基板の位置ずれ等の搬送不良が生じない範囲まで搬送手段の移動後の振動が減衰して安定したことが検知できる。

このように本発明では、変位センサなどの別個の部品を用いることなく、搬送アームを駆動するために必然的に用いられる駆動モータ自体の電気的な変化から、たとえ真空中であっても動作後の搬送アームの振動の安定を迅速かつ確実に検知される。従って、搬送ロボットにより被搬送物の受取りまたは受渡しを行うような場合に、スループット及び稼働率の向上を図ることができ、その上、低コストである。

また、本発明においては、上記のように駆動モータに発生する誘電起電力で搬送アームの動作後の振動を監視しているため、減衰振動の振幅や振動減衰まで時間が所定値を超えているような場合には、駆動モータ自体やベアリングの劣化等により搬送装置自体に異常が発生したと診断できる。よって、本発明の搬送装置の停止検知方法は、搬送装置自体の異常をも検知するものとしての機能も発揮する。

尚、本発明においては、前記駆動モータは、ステッピングモータが適している。

ここで、このような減衰振動の周波数は、使用する駆動モータの回転トルク、搬送手段の長さ及び被搬送物の重量などの条件が同等であれば殆ど変化しない。そこで、前記誘導起電力を検出する場合、特定の周波数の信号のみを選択的に抽出するようにしておけば、駆動モータのドライバーからの出力に含まれるノイズの影響を受けずに、前記減衰振動に起因した誘導起電力のみを確実に測定できる。

図１を参照して説明すれば、１は、本実施の形態の搬送装置であり、例えば真空雰囲気の形成が可能なロードロックチャンバ２内に配置される。ロードロックチャンバ２は、スパッタリングによる成膜、イオン注入やエッチングなどの各種の処理装置（図示せず）に連結され、ガラス基板やＳｉウエハなどの処理すべき基板（被搬送物）を、大気中から真空中の上記装置に搬送するために用いられる。

搬送装置１は、ロードロックチャンバ２の外側に設けたステッピングモータ３（駆動モータ）を具備する。ステッピングモータ３は、巻き線コイルを備えたステータ及びロータとから構成される２相ユニポーラＰＭ形等の公知の構造を有するものである。図示しないロータには、真空シールを介してロードロックチャンバ２の壁面を貫通させて立設した回転軸４が連結されている。そして、モータドライバ５からパルス信号でＤＣ端子とコイルの各端子の間で順次電流を流すことで、決められたステップ単位でロータ、ひいては、回転軸４が回転駆動される。

回転軸４の一端は、ロードロックチャンバ２内に位置して搬送アーム６が設けられている。ガラス基板やＳｉウエハなどの基板搬送に用いられる搬送アーム６は、その先端がフィンガー部６１として形成され、基板Ｓとの接触面積が小さい状態で当該基板Ｓを支持できるようになっている。

また、ステッピングモータ３とモータドライバ５との間には、ステッピングモータ２の回転停止に起因した搬送アーム６の振動を検知するための振動測定回路７が設けられている。振動測定回路７は、コイル３１間に発生する電位を測定する電圧測定部７１を具備する（図２参照）。

ここで、モータドライバ５からステッピングモータ３のコイルの各端子へのＤＣ出力には、回路上の種々の高周波ノイズが含まれている場合がある。他方で、上記振動の周波数は、使用するステッピングモータ３の回転トルク、搬送アーム２の長さ及び基板Ｓの重量などの条件が同等であれば、殆ど変化せずに減衰していく（図３（ａ）参照）。そこで、振動測定回路７に、測定した電位を特定の周波数（例えば６Ｈｚ）における信号強度にフーリエ変換する変換部７２を設け、搬送アーム６の振動に起因した誘導起電力のみを選択的に読み取れるようにしている。そして、変換部７２で得た信号強度を、出力部７３を介してモータドライバ５に出力する（図２参照）。

この場合、モータドライバ５には、搬送アーム６を所定の周波数（例えば６Ｈｚ）で振動させたとき、ステッピングモータ３のコイル間に生じる電位をオシロスコープ等により測定し、測定した波形をフーリエ変換して上記所定の周波数の信号強度を得て、当該電位と揺れ量（振動の振幅）との相関データが予め記憶されている（図３（ｂ）参照）。以下に、本発明の搬送装置１の停止検出方法について説明する。

ロードロックチャンバ２の大気状態で、当該ロードロックチャンバ２に設けたゲートバルブ（図示せず）を開放し、モータドライバ５からの制御によりステッピングモータ３を回転駆動し、ロードロックチャンバ２外側の所定位置までフィンガー部６１を移動させる。ステッピングモータ３が回転停止して搬送アーム６が停止すると、その停止時の慣性力により搬送アーム６が回転方向で減衰振動する。このとき、回転軸４に回転方向に繰り返す力が作用し、コイルを貫通する磁束の時間的変化により誘導起電力が発生し、振動測定回路７の電圧測定部７１でその電位が測定される。

次いで、変換部７２において測定した電位が、予め設定された特定の周波数（例えば６Ｈｚ）における信号強度にフーリエ変換され、出力部７３を介してモータドライバ５に出力される。そして、モータドライバ５により、この信号強度が予め設定した値より小さくなると、基板Ｓの位置ずれ等の搬送不良が生じない範囲まで搬送アーム６の移動後の振動が減衰して安定したことが検知され、搬送ロボットのコントローラに出力される。その後、搬送ロボットによりフィンガー部６１に対し基板Ｓの受取りまたは受渡しが行われる。

尚、基板Ｓを重量の異なるものに変更したような場合には、振動の周波数が変化するため、それに応じて、信号強度と振動安定を決定する信号強度の閾値は適宜モータドライバ５に設定できるようにしておくことが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態では、変位センサなどの別個の部品を用いることなく、搬送装置１を構成する上で必然的に用いられる駆動モータ３の電気的な変化により、真空中及び大気中のいずれにおいても動作後の搬送アーム６の振動の安定を迅速かつ確実に検知できる。従って、搬送ロボットにより基板Ｓの受取りまたは受渡しを行うとき、スループット及び稼働率の向上を図ることができ、しかも低コストにできる。

また、本実施の形態においては、動作後の搬送アーム６の振動を監視しているため、減衰振動の振幅や振動減衰まで時間が所定値を超えているような場合には、ステッピングモータ３自体やベアリングの劣化等によりステッピングモータ３などに異常（故障）が発生したと診断できる。よって、以上説明した搬送装置１の停止検知方法は、搬送装置１自体の異常をも検知するものとして利用できる。

尚、本実施の形態においては、モータドライバ５からの出力に含まれるノイズの影響を受けずに、減衰振動に起因した誘導起電力のみを確実に測定するためにフーリエ変換部を設けたものついて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、バイパスフィルターやローパスフィルターなど公知の手段を用いて特定の周波数の誘導起電力のみを効率よく測定できるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、振動測定回路として、コイル間に生じる誘導起電力を電圧測定部７１で直接測定するものを説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、モータドライバからの出力に直列に抵抗を設けて電位を測定するような回路として構成してもよい。

搬送装置のロードロックチャンバへの設置を説明する斜視図。 本発明を実施するために用いられる振動検知回路の構成を説明する図。 （ａ）は、搬送アームの減衰振動を説明する図。（ｂ）は、所定の周波数における減衰振動に伴う信号強度の変化を説明する図。
符号の説明

１ 搬送装置

３ ステッピングモータ（駆動モータ）

４ 回転軸

６ 搬送アーム

７ 振動検出回路

Ｓ 基板（被搬送物）

Claims (3)


  1. 駆動モータと、この駆動モータの回転軸に一側が取付けられた搬送アームとを備え、当該駆動モータとして回転軸に回転方向の力が作用すると誘導起電力が発生するものを用いた搬送装置の停止検知方法であって、

    前記搬送アームの他側で被搬送物を保持し、前記駆動モータを作動させて回転軸を所定の回転角だけ回転駆動させて停止した時に、搬送アームの振動に起因して発生する前記誘導起電力を検出し、当該検出された誘導起電力が所定値以下になると、搬送アームの停止を判断することを特徴とする搬送装置の停止検知方法。

  2. 前記駆動モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１記載の搬送手段の停止検知方法。

  3. 前記誘導起電力を検出する場合、特定の周波数の信号のみを選択的に抽出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の搬送手段の停止検知方法。

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