KR20210100684A - 기판 반송 로봇 및 자동 교시 방법 - Google Patents

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KR20210100684A
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하지메 나카하라
마크 유인신 탕
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
카와사키 로보틱스 (유에스에이), 인코포레이티드
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Abstract

기판 반송 로봇(1)은, 평면에서 볼 때, 사출된 검출광의 광축의 평면시 교점(LC)이 핸드(14)로 기판(S)을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치에 위치하도록, 제1 및 제2 센서(20, 30)가 상기 핸드에 설치되고, 제어 장치(40)는, 암(12)을 동작시켜서, 교시 위치에 설치된 타겟(52)을 상기 제1 및 제2 센서로 주사하고, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 교시 위치를 취득하도록 구성되어 있다.

Description

기판 반송 로봇 및 자동 교시 방법
본 발명은 기판 반송 로봇 및 기판 반송 로봇에 교시 위치를 자동 교시하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 기판의 위치를 기판 반송 로봇에 자동으로 교시할 때, 핸드에 설치된 센서로, 교시 위치에 배치된 지그가 주사(走査)된다.
교시 위치가 취득되면, 그 교시 위치에 핸드가 이동되고, 거기서 기판을 재치(載置)하는 작업이 수행된다. 기판의 재치를 확실하게 하기 위해서 교시 위치의 위치 정밀도의 향상이 요구된다.
미국 특허출원 공개 제2016/0158935호 명세서
따라서 본 개시는 교시 위치의 위치 정밀도를 개선하는 기판 반송 로봇 및 자동 교시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇은, 적어도 수평의 2 축 방향으로 자유도를 가지는 암과, 상기 암의 선단부에 연결되는 기단부, 및, 상기 기단부로부터 두 갈래로 연장된 제1 선단부 및 제2 선단부를 구비하고, 그의 상면 측에서 기판을 유지(保持)할 수 있도록 핸드와, 각각이 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부 사이의 공간에 검출광을 사출하고, 평면에서 볼 때 서로의 상기 검출광의 광축이 당해 공간 내에서 교차하도록 배치된 제1 및 제2 센서와, 상기 암 및 상기 핸드의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 평면에서 볼 때, 상기 광축의 평면시 교점이 상기 핸드로 상기 기판을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치에 위치하도록 상기 제1 및 제2 센서가 상기 핸드에 설치되고, 상기 제어 장치는, 상기 암을 동작시켜서, 교시 위치에 설치된 타겟을 상기 제1 및 제2 센서로 주사하고, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 교시 위치를 취득하도록 구성되어 있다.
본 개시에 따르면, 교시 위치의 위치 정밀도의 향상이 가능하게 된다.
[도 1] 도 1은 실시예에 따른 로봇을 도시하는 개념도이다.
[도 2] 도 2는 실시예에 따른 핸드를 도시하는 평면도이다.
[도 3] 도 3은 실시예에 따른 로봇의 제어 시스템을 도시하는 블록도이다.
[도 4a] 도 4a는 제1 실시예에 따른 지그를 도시하는 도면이다.
[도 4b] 도 4b는 제1 실시예에 따른 지그를 도시하는 도면이다.
[도 5] 도 5는 제1 실시예에 따른 자동 교시의 순서를 도시하는 플로우 차트이다.
[도 6a] 도 6a는 제1 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
[도 6b] 도 6b는 제1 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
[도 6c] 도 6c는 제1 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
[도 7] 도 7은 제2 실시예에 따른 제2 센서를 도시하는 도면이다.
[도 8a] 도 8a는 제2 실시예에 따른 지그를 도시하는 도면이다.
[도 8b] 도 8b는 제2 실시예에 따른 지그를 도시하는 도면이다.
[도 9] 도 9는 제2 실시예에 따른 자동 교시의 순서를 도시하는 플로우 차트이다.
[도 10a] 도 10a는 제2 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
[도 10b] 도 10b는 제2 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
[도 10c] 도 10c는 제2 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
[도 10d] 도 10d는 제2 실시예에 따른 자동 교시의 설명도이다.
먼저, 본 개시의 실시예를 설명한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇은 적어도 수평의 2 축 방향으로 자유도를 가지는 암과, 상기 암의 선단부에 연결되는 기단부 및 상기 기단부에서 두 갈래로 연장되는 제1 선단부 및 제2 선단부를 구비하고, 그 상면 측에서 기판을 유지하도록 구성된 핸드와, 각각이 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부 사이의 공간에 검출광을 사출하고, 평면에서 볼 때 서로의 상기 검출광의 광축이 당해 공간 내에서 교차하도록 배치된 제1 및 제2 센서와, 상기 암 및 상기 핸드의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 평면에서 볼 때, 상기 광축의 평면시 교점이, 상기 핸드로 상기 기판을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치 상에 위치하도록, 상기 제1 및 제2 센서가 상기 핸드에 설치되고, 상기 제어 장치는 상기 암을 동작시켜서, 교시 위치에 설치된 타겟을 상기 제1 및 제2 센서로 주사하고, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 교시 위치를 취득하도록 구성되어 있다.
상기 실시예에 따르면, 2 계통의 검출광을 교차시키는 것에 의해서, 핸드로 기판을 유지한 경우에서 기판의 위치를 교시 위치로서 설정하기 쉽다. 따라서, 교시 위치의 위치 정밀도의 개선이 가능하다. 또한, 상기 교시 위치를 이용한 기판의 재치를 확실하게 수행할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇에서, 상기 제1 및 제2 센서 각각은 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없을 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 판단하도록 구성되어 있어도 좋다.
본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇에서, 상기 제1 센서는 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하고, 상기 제2 센서의 발광 소자와 수광 소자가 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부에 나뉘어 배치되고, 상기 제2 센서의 발광 소자는 연직 상방향 성분을 가지는 대각선 방향으로 검출광을 사출하고, 상기 타겟은, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 제2 센서의 검출광을 상기 제2 센서의 수광 소자를 향해 반사하는 반사기를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 판단하도록 구성되어 있어도 좋다.
본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇에서, 상기 기판의 상기 소정 위치가 상기 기판의 중심 위치라도 좋다.
본 개시의 일 실시예에 따른 자동 교시 방법은, 기판 반송 로봇에게 교시 위치를 자동 교시하기 위한 방법으로서, 상기 기판 반송 로봇이 적어도 수평의 2 축 방향으로 자유도를 가지는 암과, 상기 암의 선단부에 연결되는 기단부 및 상기 기단부에서 두 갈래로 연장되는 제1 선단부 및 제2 선단부를 구비하고, 그 상면 측에서 기판을 유지하도록 구성된 핸드와, 각각이 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부 사이의 공간에 검출광을 사출하고, 평면에서 볼 때 서로의 상기 검출광의 광축이 당해 공간 내에서 교차하도록 배치된 제1 및 제2 센서와, 상기 암 및 상기 핸드의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 평면에서 볼 때, 상기 광축의 평면시 교점이, 상기 핸드로 상기 기판을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치 상에 위치하도록, 상기 제1 및 제2 센서가 상기 핸드에 설치되고, 상기 방법은, 암을 동작시켜서, 교시 위치에 설치된 타겟을 주사하는 스텝과, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에, 상기 교시 위치를 취득하는 스텝을 구비한다. 상기 실시예에 따르면, 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 자동 교시 방법은, 기판 반송 로봇에 교시 위치를 자동 교시하기 위한 방법으로서, 상기 기판 반송 로봇에 상기 기판 반송 로봇의 암을 동작시켜서, 상기 암의 선단의 핸드를 이동시킴으로써, 상기 핸드에 배치된 제1 및 제2 센서로 교시 위치에 배치된 타겟을 주사하는 스텝과, 상기 타겟이 상기 제1 및 제2 센서에 의해 사출되는 검출광의 광축이 평면에서 볼 때 교차하는 점인 평면시 교점에 위치할 때에, 상기 교시 위치를 취득하는 스텝을 구비하고, 평면에서 볼 때, 상기 광축의 평면시 교점은 상기 핸드로 기판을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치에 위치한다. 상기 실시예에 따르면, 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 반송 로봇과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 자동 교시 방법은, 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제1 센서에서, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제2 센서에서, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없을 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 결정하는 스텝을 더 구비하여도 좋다.
본 개시의 일 실시예에 따른 자동 교시 방법은, 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제1 센서에서, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 연직 상방향 성분을 가지는 대각선 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 타겟에 배치된 반사기에서 반사된 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제2 센서에서, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광하였을 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 결정하는 스텝을 더 구비하고, 상기 반사기는 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 제2 센서의 검출광을 상기 제2 센서의 수광 소자를 향해 반사하도록 구성되어도 좋다.
본 개시의 일 실시예에 따른 자동 교시 방법에서, 상기 기판의 상기 소정 위치가 상기 기판의 중심 위치라도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 설명한다. 전체 도면을 통해 동일하거나 대응 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략한다.
[제1 실시예]
이하에서, 제1 실시예를 설명한다. 도 1은 로봇(1)을 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 로봇(1)은, 반도체 소자를 제조하는 반도체 처리 설비에서, 기판(S)을 반송하기 위해 이용될 수 있다. 기판(S)은 웨이퍼로 불리는 반도체 소자의 재료이고, 원반 형상으로 형성되어 있다. 반도체 처리 설비에는, 열처리, 불순물 도입 처리, 박막 형성 처리, 리소그래피 처리, 세정 처리 또는 평탄화 처리와 같은 다양한 처리를 기판(S)에 실시하기 위해서, 복수의 처리 장치가 설치되어 있다.
로봇(1)은, 예를 들어, 카세트(2)에 수납된 기판(S)을 처리 장치에 반송한다. 카세트(2)는, 예를 들어 FOUP(정면 개구식 일체형 포드: Front Opening Unify Pod)이다. 여기서, 단일의 카세트(2)가 도시되어 있지만, 반도체 처리 설비에는, 복수(예를 들어, 2 또는 3)의 카세트(2)를 집약적으로 구비한 EFEM(Equipment Front End Module)이 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 바람직하게는, 로봇(1)은 주행 장치없이 각각의 카세트(2) 내에 액세스 가능하게 구성된다.
로봇(1)은 기대(基台)(10), 암(12), 핸드(14), 제1 센서(20), 제2 센서(30) 및 제어 장치(40)를 구비하고 있다.
기대(10)는 반도체 처리 설비의 적소(예를 들어, 수평한 바닥면)에 고정된다(또는 주행 장치를 통해 설비 바닥면에 지지되어도 좋다). 이하에서는, 기대(10)가 수평한 바닥면에 적정하게 설치되어 있는 것으로 하여, 방향을 설명한다.
암(12)은 승강축(11)을 통해 기대(10)에 연결되어 있다. 승강축(11)은 기대(10)에 대해 상하 방향(Z 방향)으로 동작할 수 있고, 그로 인하여 암(12) 및 핸드(14)를 상하 방향으로 이동시킨다. 암(12)은 2 이상의 링크를 연결함으로써 구성되어 있다. 핸드(14)는 암(12)에 연결된다. 로봇(1) 또는 암(12)은 이른바 수평 다관절형이지만, 암(12)은 적어도 수평의 2 축 방향(X 방향 및 Y 방향)의 자유도를 가지는 암이라면 좋다. 로봇(1)에는, 복수의 회전축(A1, A2, ...)이 복수의 연결부 각각에서 서로 평행하게 향하도록 설정되어 있다. 모든 회전축(A1, A2, ...)은 상하 방향으로 향한다. 「복수의 연결부」는 기대(10)와 암(12)의 연결부, 암(12)을 구성하는 링크 중 인접한 두 링크끼리의 연결부, 및 암(12)과 핸드(14)의 연결부를 포함한다. 예를 들어, 본 실시예에서는, 암(12)이 제1 링크(13a) 및 제2 링크(13b)의 2 링크를 구비하고, 로봇(1)에 3 개의 연결부 및 3 개의 회전축이 설정되어 있다.
제1 링크(13a)의 기단부는 기대(10)에 회전축(A1) 둘레로 회전 가능하게 연결되어 있다. 제2 링크(13b)의 기단부는 제1 링크(13a)의 선단부에 회전축(A2) 둘레로 회전 가능하게 연결되어 있다. 핸드(14)는 제2 링크(13b)의 선단부에 회전축(A3) 둘레로 회전 가능하게 연결되어 있다. 링크(13a, 13b) 및 핸드(14)는 수평면(XY 평면) 내에서 요동할 수 있다. 핸드(14)는 암(12)의 자세(각각의 회전축(A1 ~ A3) 둘레의 회전각)에 따라 수평면 내에서 임의의 궤적(직선 및 곡선을 포함)을 따라서 이동할 수 있다.
도 2는 핸드(14)를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 핸드(14)는 박판 형상이다. 핸드(14)는 암(12)의 선단부로부터 수평으로 연장되어 있다. 핸드(14)는 원반 형상의 기판(S)을 그 상면 측에 유지할 수 있도록 구성되고, 그에 따라서 기판(S)은 핸드(14) 상에서 대략 수평 자세로 유지된다. 유지를 위한 구성은 특별히 한정되지 않고, 에지 그립식 또는 흡인식을 채용할 수 있다. 핸드(14)가 기판(S)을 유지하는 상태에서 암(12) 및 핸드(14)가 승강 및/또는 요동함으로써, 로봇(1)은 X, Y 및/또는 Z 방향으로 임의의 궤적을 따라 기판(S)을 수평 자세 유지하면서 반송할 수 있다.
핸드(14)는 평면에서 볼 때 U 형상으로 형성되어 있다. 핸드(14)는 단일의 기단부(15), 그리고 기단부(15)로부터 두 갈래 형상으로 나뉘어 연장되는 제1 선단부(16a) 및 제2 선단부(16b)를 구비한다. 핸드(14)는 평면에서 볼 때 중심선(C)에 대해 대칭이다. 회전축(A3)이 중심선(C) 상에 위치하게 하여, 핸드(14)의 기단부(15)는 암(12)에 연결되어 있다.
제1 및 제2 센서(20, 30)는 광학 센서이고, 핸드(14)의 제1 선단부(16a)와 제2 선단부(16b) 사이의 공간을 전파하는 제1 및 제2 검출광(L1, L2)을 각각 형성한다. 검출광(L1, L2)은 빔 형태이고, 공간 내에서 직선적으로 형성된다. 제1 및 제2 센서(20, 30)는 투과형이다. 제1 센서(20)는 제1 발광 소자(21) 및 제1 수광 소자(22)를 구비하고, 제2 센서(30)는 제2 발광 소자(31) 및 제2 수광 소자(32)를 구비한다. 제어 장치(40)와 소자(21, 22, 31, 32) 사이에는 광전 변환을 위한 앰프(29)가 개재한다. 앰프(29)는 하네스를 통해 제어 장치(40)와 전기 신호를 전달 가능하게 접속되고, 핸드(14)에 배치된 광파이버를 통해 소자(21, 22, 31, 32)와 광 신호를 전달 가능하게 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 단일의 앰프(29)가 제1 및 제2 센서(20, 30)에서 공유된다. 제어 장치(40)로부터 출력된 전기 신호는 앰프(29)에서 광 신호로 변환되고, 그의 광 신호는 제1 및 제2 발광 소자(21, 31)에 인도된다.
본 실시예에서는, 제1 수광 소자(22)는 제1 발광 소자(21)로부터 사출된 제1 검출광(L1)의 광로 상에 배치된다. 제2 수광 소자(32)도 제2 발광 소자(31)로부터 사출된 제2 검출광(L2)의 광로 상에 배치되어 있다(배치되지 않는 경우의 일례를 제2 실시예로서 설명한다).
제1 및 제2 검출광(L1, L2)은, 적어도 평면에서 볼 때, 서로 교차한다. 그러나, 상하 방향으로는, 제1 및 제2 검출광(L1, L2) 사이에 어긋남이 있어도 좋다(어긋남이 있는 경우의 일례를 제2 실시예로서 설명한다). 이와 같이, 실제로는 제1 및 제2 검출광(L1, L2)이 상하 방향으로 어긋나 있어도, 평면에서 볼 때 2 개의 검출광(L1, L2)의 교차점이 존재하기 때문에, 이 점을 편의상 「평면시 교점(LC)」이라고 부른다. 여기서, 검출광(L1, L2)의 교차점은 검출광(L1, L2)의 광축의 교점을 의미하고 있다. 본 실시예에서는, 제1 및 제2 검출광(L1, L2)이 상하 방향에서 같은 위치에 있는 것으로 하고, 실제로 교차하는 것으로 하여 설명한다.
평면시 교점(LC)은 핸드(14)의 중심에 자리 매김된다. 여기서, 평면시 교점(LC) 또는 핸드(14)의 중심은 제1 선단부(16a) 및 제2 선단부(16b) 사이의 공간 내에 존재한다. 다른 말로 하면, 평면시 교점(LC)은 핸드(14)에서 원반 형상의 기판(S)을 유지한 상태에서 당해 유지된 기판(S)의 소정 위치에 배치될 위치이다. 일례로서, 당해 소정 위치는 기판(S)의 중심 위치이다.
제2 발광 소자(31) 및 제2 수광 소자(32)는 제1 선단부(16a) 및 제2 선단부(16b)에 나뉘어 배치되어 있다. 제2 발광 소자(31) 및 제2 수광 소자(32)는 핸드(14)의 중심을 끼고 중심선(C)과 직교하는 방향에 대향 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 제2 발광 소자(31)로부터 사출된 제2 검출광(L2)은 이를 차단하는 것이 없으면, 제2 수광 소자(32)에 입사되도록 되어 있다.
제1 검출광(L1)은 중심선(C)에 대해 경사지는 방향으로 전파하고, 그에 따라서 상기와 같이 형성되는 제2 검출광(L2)과 평면에서 볼 때 교차한다. 본 실시예에서는, 제1 발광 소자(21)와 제1 수광 소자(22) 사이의 광로 상에 반사기(23)를 개재하고 있다. 이 경우의 일례로서, 제1 발광 소자(21)는 제2 발광 소자(31) 및 제2 수광 소자(32)(또는 핸드(14)의 중심) 보다 선단 측에서 제1 선단부(16a)에 장착되어 있다. 제1 발광 소자(21)로부터 사출된 제1 검출광(L1)은 중심선(C)과 직교하는 방향으로 진행한다. 반사기(23)는 중심선(C)과 직교하는 방향에서 제1 발광 소자(21)와 대향 배치되어 있고, 제2 선단부(16b)에 장착되어 있다. 제1 수광 소자(22)는 제1 발광 소자(21)와 마찬가지로 제1 선단부(16a)에 장착되는 한편, 제1 발광 소자(21)와는 반대로 핸드(14)의 중심보다 기단 측에 배치되어 있다. 반사기(23)에서 반사된 제1 검출광(L1)은, 평면에서 볼 때 핸드(14)의 중심을 통과하여 제1 수광 소자(22)에 입사하도록 되어 있다. 이러한 배치에 의해서, 종래와 마찬가지로, 핸드(14)의 전체로서의 선단끼리의 사이에서 중심선(C)과 직교하는 방향으로 진행하는 검출광을 형성한 후에, 핸드(14)의 중심에 2 개의 검출광(L1, L2)의 평면시 교점(LC)을 형성할 수 있다.
도 3은 로봇(1)의 제어계를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 장치(40)는 암(12) 및 핸드(14)의 동작을 제어한다. 제어 장치(40)는, 예를 들어 마이크로 컨트롤러 등의 컴퓨터 장치를 구비한 로봇 컨트롤러이고, 단일의 장치로는 한정되지 않고 복수의 장치로 구성되어 있어도 좋다.
제어 장치(40)는 기억부(41), 연산부(42) 및 서보 제어부(43)를 구비한다. 기억부(41)는 제어 장치(40)의 기본 프로그램, 로봇(1)의 동작 프로그램 및 동작 프로그램의 실행 중에 취득된 데이터 등의 정보를 기억한다.
연산부(42)는 로봇 제어를 위한 연산 처리를 실행하고, 로봇(1)의 제어 지령을 생성한다. 서보 제어부(43)는 연산부(42)에 의해 생성된 제어 명령에 기초하여, 로봇(1)의 구동 장치(46)를 제어하도록 구성되어 있다. 이러한 구동 장치(46)는, 예를 들어, 승강축(11)을 승강시키는 승강 액츄에이터(47a)(예를 들어, 볼 스크류를 구동하는 전기 모터), 회전축(A1 ~ A3) 각각에 대응하는 복수의 회전 액츄에이터(48a, 48b, 48c)(예를 들어, 전기 모터)를 포함한다. 구동 장치(46)는 제어 장치(40)로부터의 제어 지령에 따라서, 핸드(14)를 이동시킨다. 이하의 설명에서, 암(12) 및 핸드(14)의 자세 또는 위치의 변화는 제어 장치(40)에 의해 실행되는 제어를 통해 실현된다.
기억부(41)에 기억된 동작 프로그램은, 로봇(1)이 반도체 처리 설비에서 실용되는 기판(S)의 반송 작업을 자동으로 수행하는 작업 프로그램뿐만 아니라, 그 작업을 수행하기 위해 교시 위치를 자신에게 자동으로 교시하기 위한 프로그램도 포함한다. 교시 위치는 카세트(2) 또는 처리 장치에 설치된 기판 재치용의 스테이지이다.
이러한 자동 교시의 경우에는, 지그(50)가 사용된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 지그(50)는 원반부(51)와, 원반부(51)의 중심으로부터 세워 설치된 타겟(52)을 구비한다. 원반부(51)의 형상은 핸드(14)로 반송되는 기판(S)을 본뜬 형상이다. 타겟(52)은 원반부(51)의 표면으로부터 수직으로 연장되는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 「핀」이라고 칭하는 경우가 있다. 교시 위치는 상기와 같이 전형적으로는 스테이지이기 때문에, 교시 위치를 취득하고자 하는 스테이지에 기판(S)과 마찬가지로 원반부(51)가 재치된다. 그리고, 적절하게, 교시 작업자가 자동 교시 프로그램의 실행을 제어 장치(40)에 입력함으로써, 자동 교시가 개시된다.
도 5를 참조하여, 자동 교시의 동작을 설명한다. 먼저, 교시 위치 근방의 교시 개시 위치까지 핸드(14)를 이동시킨다(S1, 도 6a 참조). 이러한 교시 개시 위치에서는, 핸드(14)는 원반부(51)의 상방 그리고 타겟(52)의 상단 보다 하방에 자리매김된다. 다음으로, 타겟(52)이 제1 선단부(16a) 및 제2 선단부(16b) 사이의 공간 내에 들어가도록 핸드(14)를 이동시키고(S2, 도 6b 참조), 제1 및 제2 센서(20, 30)의 검출광(L1, L2)으로 타겟을 주사하고(S3, 도 6b 참조), 타겟(52)이 검출광(L1, L2)의 평면시 교점(LC)에 위치할 때에 교시 위치를 취득한다(S4, 도 6c 참조).
주사 시의 핸드(14)의 동작 방향은 특별히 한정되지 않는다. 일례로서, 먼저 핸드(14)를 중심선(C)의 방향으로 이동시킨다. 그리하면, 제1 검출광(L1)이 타겟(52)으로 차단되어 제1 수광 소자(22)가 수광할 수 없고, 앰프(29)로부터 제어 장치(40)에 그 취지를 나타내는 전기 신호(ON 신호)가 보내진다. 타겟(52)이 중심선(C) 상에 위치하고 있으면, 그대로 핸드(14)를 진행시킴으로써, 타겟(52)이 평면시 교점(핸드(14)의 중심)에 도달한다. 그리하면, 제1 검출광(L1)도 제2 검출광(L2)도 타겟(52)으로 차단되어 제1 수광 소자(22)도 제2 수광 소자(32)도 수광할 수 없게 된다. 타겟(52)이 중심선(C)으로부터 중심선(C)과 직교하는 방향으로 어긋나 있으면, 제1 검출광(L1) 및 제2 검출광(L2) 중 1 개가 차단된다. 타겟(52)이 지면(紙面) 상측으로 어긋나 있는 경우에는, 제1 검출광(L1)이 차단된다. 최초로 차단된 위치로부터 다시 차단된 위치까지의 거리와, 최초로 차단된 위치로부터 핸드(14)의 중심까지의 거리의 관계에서, 지면 상측으로 얼마나 어긋나 있는지 알 수 있다. 따라서, 이러한 어긋남 량에 기초하여, 핸드(14)를 지면 상측으로도 움직이면서 중심선(C) 방향으로도 더 이동을 진행시킴으로써, 타겟(52)을 평면시 교점에 자리매김할 수 있다. 반대로, 타겟(52)이 지면 하측으로 어긋나 있는 경우에는, 제2 검출광(L2)이 차단된다. 이 경우, 핸드(14)를 지면 하측으로 이동시킴으로써, 타겟(52)을 평면시 교차에 자리매김할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 최후에, 핸드(14)를 상방으로 이동시킨다(S5). 검출광(L1, L2)이 타겟(52)의 상단을 넘어 상방에 위치하는 순간에, 제1 수광 소자(22)도 제2 수광 소자(32)도 대응의 검출광을 수광할 수 있고, 앰프(29)로부터 제어 장치(40)에 그 취지를 나타내는 전기 신호(OFF 신호)가 출력된다. 이 때의 핸드(14)의 상하 위치에 기초하여, 상하 방향에 관한 교시 위치도 취득된다.
이와 같이 본 실시예에서는, 2 개의 검출광(L1, L2)이, 핸드(14)로 기판(S)을 유지한 경우에서 기판(S)의 소정 위치를 통과하도록 형성되어 있고, 당해 검출광(L1, L2)의 평면시 교점이 교시 위치로서 취득된다. 기판의 소정 위치가 직접적으로 교시 위치로서 취득되기 때문에, 실제로 기판(S)을 교시 위치로 되는 스테이지로부터 핸드(14)로 재치하는 때에, 재치가 확실하게 수행될 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 이러한 소정 위치가 기판의 중심 위치로 되어 있다. 또한, 핸드(14)의 중심이 기판 유지 시의 기판의 중심 위치와 일치한다. 따라서, 교시 위치로서 핸드(14)의 중심 또는 기판 중심이 직접적으로 취득되기 때문에, 유익하다.
[제2 실시예]
이하에서, 제2 실시예에 대해 설명한다. 소자(21, 22, 31, 32)의 평면에서 본 배치, 그에 따른 평면에서 볼 때의 검출광(L1, L2)의 광로는 제1 실시예(도 2 참조)와 동일하다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 발광 소자(31)는 연직 상방향 성분을 가진 대각선 방향으로 제2 검출광(L2)을 사출한다. 기판(S)이 핸드(14)에 재치되어 있지 않으면, 제2 검출광(L2)은 제2 선단부(16b)의 상방을 통과하고, 제2 수광 소자(32)는 제2 검출광(L2)을 수광할 수 없다(점선 화살표 참조). 기판(S)이 핸드(14)에 재치되어 있는 경우, 제2 검출광(L2)은 기판(S)의 하면에서 반사한다. 이에 따라서, 제2 수광 소자(32)는 제2 검출광(L2)을 수광한다(이점 쇄선 화살표 참조). 즉, 제2 센서(30)는 기판 반송 작업 중에서 핸드(14)에 기판(S)이 있는지 여부를 검출하는 센서로서의 역할을 한다. 여기서, 기판(S)이 핸드(14)에 재치된 경우, 제2 발광 소자(31) 및 제2 수광 소자(32)와 기판(S)의 하면과의 갭(G)은 대략 일정한 값이다. 또한, 제2 발광 소자(31)와 제2 수광 소자(32)는 중심선(C)에 대해 대칭으로 배치되고, 상하 방향에서 동일한 위치에 배치되어 있다. 따라서, 제2 검출광(L2)은 기판(S)의 하면의 중심에서 반사하여, 제2 수광 소자(32)에 입사한다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 센서(30)를 이용하여 상기와 마찬가지로 자동 교시를 수행하도록 하기 위해서, 지그(50)의 타겟(52)의 소정 개소(일례로서, 상단부)에는, 투광창(53)과 반사기(54)가 설치되어 있다.
본 실시예에서의 자동 교시 시에도, 교시 프로그램의 실행에 앞서, 교시 위치를 취득하고자 하는 스테이지에 지그(50)가 설치된다. 그 후에는, 핸드(14)를 지그(50)의 근방에서 동작시키게 되는데, 이러한 동작 중의 핸드(14)의 중심선(C)과 직교하는 방향으로 투광창(53)이 개방되도록 하여, 지그(50)가 미리 설치된다.
도 9를 참조하여, 자동 교시 동작을 설명한다. 자동 교시가 개시되면, 먼저, 교시 위치 근방의 교시 개시 위치까지 핸드(14)를 이동시킨다(S21, 도 10a 참조). 다음으로, 타겟(52)이 제1 선단부(16a) 및 제2 선단부(16b) 사이의 공간 내에 들어가도록 핸드(14)를 이동시키고, 제1 검출광(L1)이 타겟(52)으로 차단된 위치에서 이동을 멈춘다(S22, 도 10b 참조). 제1 검출광(L1)이 타겟(52)으로부터 상방으로 벗어날 때까지 핸드(14)를 상방으로 이동시킨다(S23, 도 10c 참조). 이에 따라서, 핸드(14)의 지그(50)에 대한 상하 방향의 위치 관계를 특정할 수 있다. 다음으로, 핸드(14)를 하강시켜서, 제2 발광 소자(31)를 지그(50)의 반사기(54)로부터 소정 거리만큼 아래에 위치시킨다(S24, 도 10c 참조). 이러한 소정 거리의 값은 상기 갭(G)에 해당하는 값이다. 즉, 제2 발광 소자(31)로부터 사출된 제2 검출광(L2)이 투광창(53)을 통해서 반사기(54)에 도달하면, 제2 수광 소자(32)가 제2 검출광(L2)을 수광 가능한 위치까지, 핸드(14)를 하강시킨다.
그리고, 제1 및 제2 센서(20, 30)의 검출광(L1, L2)으로 타겟을 주사하고(S25), 타겟(52)이 검출광(L1, L2)의 평면시 교점에 위치할 때에 교시 위치를 취득한다(S26, 도 10d 참조). 타겟(52)이 평면시 교점에 위치하였을 때, 제1 검출광(L1)은 타겟(52)으로 차단되기 때문에서, 제1 수광 소자(22)는 제1 검출광(L1)을 수광할 수 없고, 앰프(29)로부터 제어 장치(40)에 제1 센서(20)에 관해 ON 신호가 출력된다. 제2 검출광(L2)은 반사기(54)에서 반사된다(도 8b 참조). 따라서, 제2 수광 소자(32)가 제2 검출광(L2)을 수광하고, 앰프(29)로부터 제어 장치(40)에 제2 센서(30)에 관해 OFF 신호가 출력된다.
이와 같이 본 실시예에서는, 제2 발광 소자(31)가 연직 상방향의 성분을 가지는 대각선 방향으로 제2 검출광(L2)을 사출하기 때문에, 제2 센서(30)는 핸드(14)의 기판(S)의 유무를 검출하는 센서로서의 역할을 할 수 있다. 기판(S)의 하면과 동일하게 하여, 제2 검출광(L2)을 반사하는 반사기(54)가 타겟(52)에 설치되어 있기 때문에, 지그(50)에 세워 설치된 타겟(52)을 이용한 자동 교시도 상기와 같이 실행 가능해진다. 그리고, 제1 실시예와 마찬가지로, 핸드(14)의 중심이 직접적으로 교시 위치로서 취득되기 때문에, 기판(S)의 재치가 확실하게 수행될 수 있다.
지금까지 실시 형태에 대해 설명했지만, 상기 구성은 본 개시의 취지의 범위 내에서 적절하게 추가, 수정 및/또는 삭제 가능하다.
상기 실시예에서는 제1 및 제2 센서(20, 30)를 투과형의 광학 센서로 하였지만, 반사형으로 구성되어 있어도 좋다.
상기 실시예에서는, 평면시 교점이 핸드(14)의 중심 또는 기판 유지 시의 기판의 중심 위치로 설정되었지만, 기판 유지 시의 기판 중심 이외의 기판의 소정 위치에 설정되어도 좋다.
또한, 본 개시의 기술은, 상술한 바와 같은 기판 반송 로봇에 교시 위치를 자동 교시하기 위한 자동 교시 방법 및 제어 방법이라도 좋다. 이러한 자동 교시 방법 및 제어 방법은, CPU(Central Processing Unit), LSI(Large Scale Integration: 대규모 집적 회로) 등의 회로, IC 카드 또는 단체의 모듈 등에 의해, 실현되어도 좋다. 또한, 본 개시의 기술은, 상기 자동 교시 방법 및 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램이라도 좋고, 상기 프로그램이 기록된 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체라도 좋다. 또한, 상기 프로그램은 인터넷 등의 전송 매체를 통해 유통시킬 수 있는 것은 물론이다.

Claims (8)

  1. 적어도 수평의 2 축 방향으로 자유도를 가지는 암과,
    상기 암의 선단부에 연결되는 기단부, 및, 상기 기단부로부터 두 갈래로 연장된 제1 선단부 및 제2 선단부를 구비하고, 그의 상면 측에서 기판을 유지할 수 있도록 핸드와,
    각각이 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부 사이의 공간에 검출광을 사출하고, 평면에서 볼 때 서로의 상기 검출광의 광축이 당해 공간 내에서 교차하도록 배치된 제1 센서 및 제2 센서와,
    상기 암 및 상기 핸드의 동작을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    평면에서 볼 때, 상기 광축의 평면시 교점이 상기 핸드로 상기 기판을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치에 위치하도록 상기 제1 센서 및 제2 센서가 상기 핸드에 설치되고,
    상기 제어 장치는,
    상기 암을 동작시켜서, 교시 위치에 설치된 타겟을 상기 제1 센서 및 제2 센서로 주사하고,
    상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 교시 위치를 취득하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 및 제2 센서 각각은 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없을 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 판단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서는 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하고, 상기 제2 센서의 발광 소자와 수광 소자가 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부에 나뉘어 배치되고, 상기 제2 센서의 발광 소자는 연직 상방향 성분을 가지는 대각선 방향으로 검출광을 사출하고,
    상기 타겟은, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 제2 센서의 검출광을 상기 제2 센서의 수광 소자를 향해 반사하는 반사기를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 판단하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 소정 위치가 상기 기판의 중심 위치인 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇.
  5. 기판 반송 로봇에 교시 위치를 자동 교시하기 위한 방법으로서,
    상기 기판 반송 로봇에 상기 기판 반송 로봇의 암을 동작시켜서, 상기 암의 선단의 핸드를 이동시킴으로써, 상기 핸드에 배치된 제1 센서 및 제2 센서로 교시 위치에 배치된 타겟을 주사하는 스텝과,
    상기 타겟이 상기 제1 센서 및 제2 센서에 의해 사출되는 검출광의 광축이 평면에서 볼 때 교차하는 점인 평면시 교점에 위치할 때에, 상기 교시 위치를 취득하는 스텝을 구비하고,
    평면에서 볼 때, 상기 광축의 평면시 교점은 상기 핸드로 기판을 유지한 경우에서 상기 기판의 소정 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동 교시 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제1 센서에서, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제2 센서에서, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없을 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 결정하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 교시 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    수평 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제1 센서에서, 상기 제1 센서의 수광 소자가 검출광을 수광할 수 없고, 연직 상방향 성분을 가지는 대각선 방향으로 검출광을 사출하는 발광 소자 및 상기 타겟에 배치된 반사기에서 반사된 상기 검출광을 수광하는 수광 소자를 구비하는 상기 제2 센서에서, 상기 제2 센서의 수광 소자가 검출광을 수광하였을 때에, 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치하였다고 결정하는 스텝을 더 구비하고,
    상기 반사기는 상기 타겟이 상기 광축의 평면시 교점에 위치할 때에 상기 제2 센서의 검출광을 상기 제2 센서의 수광 소자를 향해 반사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동 교시 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 소정 위치가 상기 기판의 중심 위치인 것을 특징으로 하는 자동 교시 방법.
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