KR20230104695A - 기판 반송 로봇의 제어 장치 및 관절 모터의 제어 방법 - Google Patents

기판 반송 로봇의 제어 장치 및 관절 모터의 제어 방법 Download PDF

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히로키 이마니시
신야 키타노
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카와사키 주코교 카부시키가이샤
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Abstract

제어 장치는, 관절의 축이 상하 방향을 향하는 기판 반송 로봇을 제어한다. 상기 관절을 구동하는 관절 모터는, 회전 방향을 전환 가능하다. 제어 장치는, 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판을 취출하는 경우 및 두는 경우 중 적어도 어느 것에 있어서의 핸드의 위치를 보정한다. 제어 장치는, 보정 후의 상기 핸드의 위치인 보정 위치에 상기 핸드가 도달하기 전에, 상기 핸드가 중계 위치를 경유하도록 제어한다. 제어 장치는, 상기 관절 모터가 상기 관절을 한 방향으로 구동함으로써 상기 핸드가 상기 중계 위치에 도달하고, 상기 관절 모터가 동일한 한 방향으로만 상기 관절을 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치로부터 상기 보정 위치에 도달하도록 제어한다.

Description

기판 반송 로봇의 제어 장치 및 관절 모터의 제어 방법
본 개시는, 관절이 상하 방향의 축을 갖는 기판 반송 로봇에 있어서, 관절을 구동하는 모터의 제어에 관한 것이다.
종래부터 기판 반송 시스템에 있어서, 반송 대상의 기판에 위치 어긋남이 발생한 경우에, 기판을 취출하는 경우 또는 기판을 두는 경우의 핸드의 위치를 변경함으로써, 위치 어긋남을 해소하는 구성이 알려져 있다.
특허문헌 1은, 프리얼라이너 장치를 갖는 웨이퍼 반송 시스템을 개시한다. 특허문헌 1에서는, 프리얼라이너 장치가, 웨이퍼의 노치 위치 맞춤뿐만 아니라, 중심 어긋남양을 검출, 연산하여, 중심 맞춤을 행하는 구성이 언급되어 있다. 특허문헌 1에서는, 중심 맞춤을 행하는 방법으로서, 중심 어긋남양의 정보를 바탕으로 웨이퍼 반송 장치가 프리얼라이너 장치의 선회 중심에 대하여 웨이퍼의 수취 위치를 어긋나게 하여(보정하여), 웨이퍼를 수취했을 때에 중심 위치가 맞도록 반송 장치의 엔드 이펙터를 움직이는 방법이 예시되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-199245호 공보
특허문헌 1의 구성에서는, 중심 어긋남양에 따라, 웨이퍼의 수취 위치가 다양하게 변화될 수 있다. 통상, 로봇의 관절 모터와 관절 사이에는 감속 장치 등이 배치되어 있다. 감속 장치에는, 톱니바퀴 전동 기구가 많이 사용된다. 핸드의 이동 과정에서 관절의 회전 방향의 전환이 생기면, 톱니바퀴열의 백래시에 의해 위치 정밀도가 저하되고, 중심 어긋남양을 정확하게 보정할 수 없는 경우가 있었다.
본 개시는 이상의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 기판의 위치 어긋남이 어떻게 발생한 경우라도, 안정되고 높은 정밀도로 위치 어긋남을 해소하는 것이다.
본 개시의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같으며, 다음으로 이 과제를 해결하기 위한 수단과 그 효과를 설명한다.
본 개시의 제1 관점에 따르면, 이하의 구성의 기판 반송 로봇의 제어 장치가 제공된다. 즉, 이 제어 장치는, 핸드와, 관절과, 관절 모터를 구비하는 기판 반송 로봇을 제어한다. 상기 핸드는, 기판을 보유 지지 가능하다. 상기 관절의 축은 상하 방향을 향하고 있다. 상기 관절 모터는, 상기 관절을 구동한다. 상기 관절 모터는, 회전 방향을 전환 가능하다. 상기 제어 장치는, 기판의 위치 어긋남을 나타내는 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판을 취출하는 경우 및 두는 경우 중 적어도 어느 것에 있어서의 상기 핸드의 위치를 보정한다. 상기 제어 장치는, 보정 후의 상기 핸드의 위치인 보정 위치에 상기 핸드가 도달하기 전에, 상기 핸드가 중계 위치를 경유하도록 제어한다. 상기 제어 장치는, 상기 관절 모터가 상기 관절을 한 방향으로 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치에 도달하고, 상기 관절 모터가 동일한 한 방향으로만 상기 관절을 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치로부터 상기 보정 위치에 도달하도록 제어한다.
이에 따라, 관절 구동 부분의 백래시에 의한 악영향을 안정적으로 회피할 수 있다. 따라서, 기판을 취출하는 경우/두는 경우의 위치 정밀도가 양호해진다.
본 개시의 제2 관점에 의하면, 상기 제어 장치와, 기판 반송 로봇을 구비하는 로봇 시스템이 제공된다.
이에 따라, 기판의 위치 정밀도를 안정적으로 향상시킬 수 있는 로봇 시스템을 얻을 수 있다.
본 개시의 제3 관점에 의하면, 이하의 관절 모터의 제어 방법이 제공된다. 즉, 이 관절 모터의 제어 방법은, 핸드와, 관절과, 관절 모터를 구비하는 기판 반송 로봇에 있어서의 상기 관절 모터를 제어한다. 상기 핸드는, 기판을 보유 지지 가능하다. 상기 관절의 축은 상하 방향을 향하고 있다. 상기 관절 모터는, 상기 관절을 구동한다. 상기 관절 모터는, 회전 방향을 전환 가능하다. 상기 제어 방법에서는, 기판의 위치 어긋남을 나타내는 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판을 취출하는 경우 및 두는 경우 중 적어도 어느 것에 있어서의 상기 핸드의 위치를 보정한다. 상기 제어 방법에서는, 보정 후의 상기 핸드의 위치인 보정 위치에 상기 핸드가 도달하기 전에, 상기 핸드가 중계 위치를 경유하도록 제어한다. 상기 제어 방법에서는, 상기 관절 모터가 상기 관절을 한 방향으로 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치에 도달하고, 상기 관절 모터가 동일한 한 방향으로만 상기 관절을 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치로부터 상기 보정 위치에 도달하도록 제어한다.
이에 따라, 관절 구동 부분의 백래시에 의한 악영향을 안정적으로 회피할 수 있다. 따라서, 기판을 취출하는 경우/두는 경우의 위치 정밀도가 양호해진다.
본 개시에 의하면, 기판의 위치 어긋남이 어떻게 발생한 경우에도, 안정적으로 높은 정밀도로 위치 어긋남을 해소할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 로봇 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 로봇의 구성을 나타내는 사시도.
도 3은 로봇 시스템의 일부의 구성을 나타내는 블록도.
도 4는 위치 어긋남 검출 장치로부터 웨이퍼를 취출하기 전의 중계 위치에 관한 비교예를 설명하는 평면도.
도 5는 본 실시 형태의 중계 위치를 설명하는 평면도.
도 6은 3개의 관절에 있어서의 취출 위치의 범위와 중계 위치의 관계의 예를 나타내는 그래프.
이어서, 도면을 참조하여, 개시되는 실시 형태를 설명한다. 도 1은, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 로봇 시스템(100)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는, 로봇(1)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 3은, 로봇 시스템(100)의 일부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타내는 로봇 시스템(100)은, 클린 룸 등의 작업 공간 내에서 로봇(1)에게 작업을 행하게 하는 시스템이다.
로봇 시스템(100)은, 로봇(1)과, 위치 어긋남 검출 장치(기판 얼라이너)(4)와, 컨트롤러(제어 장치)(5)를 구비한다.
로봇(1)은, 예를 들어 보관 용기(6)에 보관되는 웨이퍼(2)를 반송하는 웨이퍼 이동 탑재 로봇으로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, 로봇(1)은, SCARA(스카라)형의 수평 다관절 로봇에 의해 실현된다. SCARA는, Selective Compliance Assembly Robot Arm의 약칭이다.
로봇(1)이 반송하는 웨이퍼(2)는, 기판의 일종이다. 웨이퍼(2)는, 원형의 얇은 판상으로 형성되어 있다.
로봇(1)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 핸드(보유 지지부)(10)와, 매니퓰레이터(11)와, 관절 모터(12a, 12b, 12c)를 구비한다.
핸드(10)는, 엔드 이펙터의 일종이며, 대체로, 평면으로 보아 V자상 또는 U자상으로 형성되어 있다. 핸드(10)는, 매니퓰레이터(11)(구체적으로는 후술하는 제2 링크(16))의 선단에 지지되어 있다. 핸드(10)는, 제2 링크(16)에 대하여 상하 방향으로 연장되는 제 3축(c3)을 중심으로 하여 회전한다.
매니퓰레이터(11)는, 주로 기대(13)와, 승강 축(14)과, 제1 링크(15)와, 제2 링크(16)를 구비한다.
기대(13)는, 지면(예를 들어 클린 룸의 바닥면)에 고정된다. 기대(13)는, 승강 축(14)을 지지하는 베이스 부재로서 기능한다.
승강 축(14)은, 기대(13)에 대하여 상하 방향으로 이동한다. 이 승강에 의해, 제1 링크(15), 제2 링크(16), 및 핸드(10)의 높이를 변경할 수 있다.
제1 링크(15)는, 승강 축(14)의 상부에 지지되어 있다. 제1 링크(15)는, 승강 축(14)에 대하여 상하 방향으로 연장되는 제1 축(c1)을 중심으로 하여 회전한다. 이에 따라, 제1 링크(15)의 자세를 수평면 내에서 변경할 수 있다.
제2 링크(16)는, 제1 링크(15)의 선단에 지지되어 있다. 제2 링크(16)는, 제1 링크(15)에 대하여 상하 방향으로 연장되는 제2 축(c2)을 중심으로 하여 회전한다. 이에 따라, 제2 링크(16)의 자세를 수평면 내에서 변경할 수 있다.
이와 같이, 매니퓰레이터(11)은, 축이 상하 방향을 향하는 3개의 관절을 포함하여 구성되어 있다. 이하에서는, 각각의 관절을 특정하기 위하여, 중심 축의 부호(c1, c2, c3)를 부여하여 부르는 경우가 있다.
관절 모터(12a, 12b, 12c)는, 각각 관절(c1, c2, c3)을 구동한다. 이에 따라, 평면으로 본 핸드(10)의 위치 및 자세를 다양하게 변경할 수 있다. 관절 모터(12a, 12b, 12c)는, 전동 모터의 일종인 서보 모터로서 구성되어 있다.
관절(c1)을 구동하는 관절 모터(12a)는, 제1 링크(15)에 배치되어 있다. 관절(c2)을 구동하는 관절 모터(12b)는, 제1 링크(15)에 배치되어 있다. 관절(c3)을 구동하는 관절 모터(12c)는, 제2 링크(16)에 배치되어 있다. 단, 각 모터의 레이아웃은 상기로 한정되지 않는다.
위치 어긋남 검출 장치(4)는, 예를 들어 프리얼라이너(웨이퍼 얼라이너)로 구성된다. 위치 어긋남 검출 장치(4)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 회전대(41)와, 라인 센서(42)를 구비한다.
회전대(41)는, 도시를 생략한 전동 모터 등에 의해, 웨이퍼(2)를 회전시킬 수 있다. 회전대(41)는, 그 위에 웨이퍼(2)가 놓여진 상태로 회전한다. 회전대(41)는, 예를 들어 도 1에 나타내는 바와 같이 원기둥상으로 형성된다. 그러나, 이것으로 한정되지 않는다.
라인 센서(42)는, 예를 들어 투광부와 수광부를 갖는 투과형 센서로 구성된다. 투광부와 수광부는, 서로 대향하며, 또한 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된다. 라인 센서(42)는, 회전대(41)의 직경 방향으로 나란한 투광부를 통하여 검출광을 투광하고, 투광부의 하방에 설치된 수광부를 통하여 검출광을 수광한다. 검출광으로서는, 예를 들어 레이저광으로 할 수 있다. 회전대(41)에 웨이퍼(2)가 탑재되면, 그 외연부는 투광부와 수광부 사이에 위치한다.
라인 센서(42)는, 후술하는 어긋남양 취득부(51)에 전기적으로 접속되어 있다. 라인 센서(42)는, 수광부의 검출 결과를 어긋남양 취득부(51)에 송신한다. 상세한 것은 후술하지만, 회전대(41)를 회전시켰을 때의 수광부의 검출 결과의 변화는, 웨이퍼(2)의 외연의 형상에 대응한다. 이 외연의 형상으로부터, 웨이퍼(2) 중심의 회전대(41)의 회전 중심으로부터의 위치 어긋남을 검출할 수 있다. 따라서, 위치 어긋남 검출 장치(4)에 있어서, 위치 어긋남의 검출 기준 위치는, 회전대(41)의 회전 중심이다. 어긋남양 취득부(51)는, 수광부의 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼(2)의 어긋남양을 취득한다.
라인 센서(42)는, 투과형 센서로 한정되지 않고, 예를 들어 반사형 센서로 구성되어도 된다.
컨트롤러(5)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 어긋남양 취득부(51)와, 제어부(52)를 구비한다. 컨트롤러(5)는, CPU, ROM, RAM, 보조 기억 장치 등을 구비하는 공지된 컴퓨터로 구성되어 있다. 보조 기억 장치는, 예를 들어 HDD, SSD 등으로 구성된다. 보조 기억 장치에는, 본 개시의 관절 모터(12a, 12b, 12c)의 제어 방법을 실현하기 위한 로봇 제어 프로그램 등이 기억되어 있다. 이 하드웨어 및 소프트웨어의 협동에 의해, 컨트롤러(5)를, 어긋남양 취득부(51) 및 제어부(52) 등으로서 동작시킬 수 있다.
어긋남양 취득부(51)는, 상술한 바와 같이, 라인 센서(42)로부터의 검출 결과에 기초하여 웨이퍼(2)의 어긋남양을 취득한다.
제어부(52)는, 미리 정해지는 동작 프로그램 또는 사용자로부터 입력되는 이동 지령 등에 따라, 상술한 로봇(1)의 각 부를 구동하는 각각의 구동 모터에 지령값을 출력하여 제어하고, 미리 정해지는 지령 위치에 핸드(10)를 이동시킨다. 구동 모터에는, 승강 축(14)을 상하로 변위시키기 위한 도시를 생략한 전동 모터 이외에, 상술한 관절 모터(12a, 12b, 12c)가 포함된다.
다음으로, 위치 어긋남 검출 장치(4)를 이용하여 웨이퍼(2)의 위치 어긋남을 취득하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
제어부(52)는 로봇(1)을 제어하고, 보관 용기(6)로부터 웨이퍼(2)를 취출하고, 위치 어긋남 검출 장치(4)의 회전대(41)로 반송한다. 회전대(41)에 웨이퍼(2)가 놓여진 후, 제어부(52)는, 로봇(1)을 위치 어긋남 검출 장치(4)로부터 조금 떨어진 소정의 위치에서 대기하도록 제어한다. 이 위치는, 회전대(41)에 웨이퍼(2)를 놓은 후, 회전대(41)로부터 웨이퍼(2)를 취출하기 전에, 핸드(10)가 경유하는 중계 위치라고 할 수 있다. 이 중계 위치의 상세에 대하여는 후술한다.
웨이퍼(2)가 회전대(41)에 놓여지면, 위치 어긋남 검출 장치(4)는, 웨이퍼(2)의 주연 위치를 라인 센서(42)로 계속적으로 검출하면서, 회전대(41)를 회전시킨다. 웨이퍼(2)의 중심 축(2c)이 회전대(41)의 회전 중심과 완전히 일치하는 경우, 라인 센서(42)에 의해 검출되는 웨이퍼(2)의 주연 위치는, 회전대(41)의 회전 위상에 관계없이 일정하다. 웨이퍼(2)의 중심이 회전대(41)의 회전 중심과 어긋나 있는 경우, 회전대(41)의 회전에 연동하여, 웨이퍼(2)의 주연 위치는, 어긋남의 거리에 따른 진폭으로 변화한다. 또한, 어긋남의 방향은, 예를 들어 주연 위치가 극대 또는 극소가 되는 회전대(41)의 위상에 기초하여 얻을 수 있다.
어긋남양 취득부(51)는, 라인 센서(42)의 검출 결과에 기초하여 어긋남양을 취득한다. 어긋남양은, 도 1에 나타내는 웨이퍼(2)의 중심 축(2c)이, 회전대(41)의 회전 중심에 대하여 어느 방향으로 어느 거리만큼 어긋나 있는지를 나타낸다. 어긋남양은, 예를 들어 평면 벡터(ox, oy)로 나타낼 수 있다. 계산 방법은 공지되어 있기 때문에 상세한 것은 생략하지만, 이 어긋남양은, 기하학적인 계산을 행함으로써 얻을 수 있다. 어긋남양 취득부(51)는, 얻어진 어긋남양을 제어부(52)로 출력한다.
핸드(10)에 의해 웨이퍼(2)를 취출하는 본래의 위치는, 그 중심이 회전대(41)의 회전 중심과 일치하고 있는 위치이다. 그러나, 이 위치에서 핸드(10)가 웨이퍼(2)를 취출하면, 상술한 바와 같이 웨이퍼(2)의 위치 어긋남이 생겼을 경우는, 그 위치 어긋남이 그대로 핸드(10)에 대한 웨이퍼(2)의 위치 어긋남이 되어버린다. 그래서, 제어부(52)는, 핸드(10)에 의해 웨이퍼(2)를 취출하는 위치를, 어긋남양 취득부(51)로부터 입력한 어긋남양에 기초하여 보정한다. 어긋남양은, 웨이퍼(2)의 위치 어긋남을 나타내는 정보(위치 어긋남 정보)이다. 보정은, 얻어진 웨이퍼(2)의 어긋남양과 마찬가지로 핸드(10)를 본래의 위치로부터 어긋나게 함으로써 실현할 수 있다. 이하에서는, 보정 후의 위치를 취출 위치(보정 위치)라고 부르는 경우가 있다.
제어부(52)는, 핸드(10)를 상술한 중계 위치로부터, 취출 위치로 이동시킨다. 이동이 완료되면, 핸드(10)가 웨이퍼(2)를 회전대(41)로부터 취출한다. 이에 따라, 웨이퍼(2)의 중심 축(2c)이 핸드(10)의 중심과 일치한 상태에서 웨이퍼(2)를 핸드(10)에 보유 지지할 수 있다. 제어부(52)는, 핸드(10)로 보유한 웨이퍼(2)를 적당한 반송처에 반송하도록 로봇(1)을 제어한다.
이어서, 위치 어긋남 검출 장치(4)로 위치 어긋남을 검출하고 있을 때의 핸드(10)의 중계 위치에 대하여, 상세하게 설명한다.
위치 어긋남 검출 장치(4)에 있어서 웨이퍼(2)의 위치 어긋남을 검출하고 있는 동안, 핸드(10)는, 위치 어긋남의 검출에 대하여 방해가 되지 않는 장소에서 대기한다. 핸드(10)가 대기하는 위치(중계 위치)는 웨이퍼(2)의 어긋남양에 관계없이 공통이 되도록 정해진다. 이에 따라, 로봇(1)의 제어를 간소화할 수 있다. 핸드(10)는, 회전대(41)의 근처에서 대기하고 있으면, 웨이퍼(2)를 즉시 취출할 수 있으므로 바람직하다.
중계 위치에서 핸드(10)가 대기하고 있는 시점에서는 웨이퍼(2)의 어긋남양은 미지이다. 단, 웨이퍼(2)의 어긋남양이 소정 범위를 초과한 경우, 위치 어긋남 검출 장치(4)에서 어긋남양의 검출을 할 수 없게 되거나 검출값이 이상값이 되기 때문에, 로봇 시스템(100)이 이상 정지한다. 따라서, 핸드(10)가 위치 어긋남 검출 장치(4)로부터 웨이퍼(2)를 취출하는 위치는, 사실상, 소정의 크기 범위 내에 들어간다.
웨이퍼(2)의 어긋남양이 위치 어긋남 검출 장치(4)에 의해 검출되면, 위치 어긋남 검출 장치(4)로부터 웨이퍼(2)를 취출할 때의 핸드(10)의 실제 위치가 결정된다. 이 위치는, 상술한 취출 위치이다. 핸드(10)는, 3개의 관절 모터(12a, 12b, 12c) 중 1개 이상이 적당한 방향으로 회전함으로써, 중계 위치로부터 취출 위치로 이동한다.
중계 위치는, 기본적으로는 임의로 설정할 수 있다. 일반적으로는, 중계 위치로부터 취출 위치로의 이동 거리가 짧은 것이 바람직하다. 이 관점을 고려하면, 도 4의 비교예에 나타내는 바와 같이, 취출 위치가 어느 경우이더라도 비교적 짧은 이동 거리가 되도록, 핸드(10)의 중계 위치를 중앙적 또는 평균적인 위치로 설정하는 것이 바람직하다고 생각된다.
그러나, 이와 같이 중계 위치를 설정했을 경우, 웨이퍼(2)의 어긋남이 회전대(41)의 회전 중심으로부터 어느 방향으로 발생했는지에 따라, 중계 위치로부터 취출 위치로 핸드(10)를 이동시키기 위한 관절(c1, c2, c3)의 회전 방향이 변화하게 된다. 이것은, 각각의 관절 모터(12a, 12b, 12c)의 회전 방향이 일정해지지 않고, 어떤 취출 위치에서는 플러스 방향, 다른 취출 위치에서는 마이너스 방향과 같이, 회전 방향이 경우에 따라 반대가 되는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 플러스 방향이란 관절에 대하여 시계 방향이 되는 방향을 의미하고, 마이너스 방향이란 반시계 방향이 되는 방향을 의미한다. 단, 플러스 방향과 마이너스 방향의 정의는 편의적인 것이다.
각각의 관절 모터(12a, 12b, 12c)와, 대응하는 각각의 관절(c1, c2, c3) 사이에는, 톱니바퀴 전동 기구(예를 들어 감속 장치)가 배치되어 있다. 3개의 관절 모터(12a, 12b, 12c) 중 어느 것에 있어서 회전 방향이 전환되면, 톱니바퀴 전동 기구의 백래시의 영향으로, 핸드(10)의 위치 정밀도가 저하된다. 이 결과, 위치 어긋남 검출 장치(4)에서 얻어진 웨이퍼(2)의 어긋남을 안정적으로 고정밀도로 취소할 수 없다.
그래서, 본 실시 형태에서는 도 5에 나타내는 바와 같이, 핸드(10)의 중계 위치를, 취출 위치가 취할 수 있는 범위에 대하여 일측으로 충분히 치우친 위치로 설정하고 있다. 따라서, 취출 위치가 소정의 범위 내에서 어떤 위치가 되었다고 해도, 핸드(10)가 중계 위치로부터 취출 위치에 도달하기까지의 3개의 관절(c1, c2, c3) 각각의 회전 방향은 영향을 받지 않는다.
중계 위치는, 취출 위치가 취할 수 있는 범위의 외측이 되도록 정해진다. 엄밀하게 말하면, 본 실시 형태에서는, 핸드(10)의 중계 위치에 대응하는 관절의 각도가, 취출 위치의 범위에 대응하는 관절의 각도 범위에 들어가지 않고, 해당 각도 범위로부터 어느 측으로 벗어나 있다. 이 관계가, 매니퓰레이터(11)가 갖는 3개의 관절(c1, c2, c3) 모두에 대하여 성립되어 있다. 3개의 관절(c1, c2, c3)에 있어서의 취출 위치의 범위와 중계 위치의 관계의 예가, 도 6에 개념도로서 도시되어 있다. 도 6의 관절(c3)에 주목하면, 취출 위치가 소정 범위 중에서 어떤 것이 되었다고 해도, 핸드(10)가 중계 위치로부터 취출 위치에 도달하기까지, 관절(c3)은 반드시 마이너스 방향으로만 구동된다.
다시 말하면, 핸드(10)가 중계 위치에 도달할 때, 제어부(52)는 관절(c1, c2, c3)을, 핸드(10)가 중계 위치로부터 취출 위치에 이르는 경우와 같은 방향으로 구동하도록 제어한다. 이 구동 방향이, 도 6에 백색 화살표로 나타내어져 있다. 관절(c3)에 주목하면, 관절(c3)이 마이너스 방향으로 구동됨으로써, 핸드(10)는 중계 위치에 도달한다. 이 때의 구동 방향인 마이너스 방향은, 핸드(10)가 중계 위치로부터 취출 위치에 도달하기까지 관절(c3)이 구동되는 방향과 일치한다. 이 관계가, 매니퓰레이터(11)가 갖는 3개의 관절(c1, c2, c3)의 각각에 대하여 성립한다.
이상의 제어에 의해, 취출 위치가 어떤 위치가 되었다고 해도, 핸드(10)가 취출 위치에 도달할 때 백래시의 영향을 받지 않는다. 따라서, 핸드(10)의 취출 위치의 정밀도를 안정적으로 높일 수 있다.
중계 위치가 취출 위치의 범위로부터 어느 정도 이격되어 있으면, 중계 위치로부터 취출 위치까지의 이동 거리를 확보할 수 있다. 중계 위치로부터 취출 위치로 핸드(10)를 이동시키는 경우에, 관절(c1, c2, c3) 중 어느 것에 대하여 각도 변화가 만약 거의 제로이면, 해당 관절에 대하여 백래시의 영향에 의해, 현실의 각도와 목표 각도의 일치 정밀도가 저하된다. 본 실시 형태에서는, 취출 위치가 소정의 범위 내에서 어떤 위치가 되어도, 핸드(10)가 중계 위치로부터 취출 위치에 도달하기까지, 어떤 관절(c1, c2, c3)에서도 각도가 어느 정도 변화하도록, 중계 위치가 정해진다. 이에 따라, 각 관절의 축의 일치 정밀도를 양호하게 유지할 수 있으므로, 취출 위치에 있어서의 핸드(10)의 위치 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.
이상으로 설명한 것 같이, 컨트롤러(5)는, 핸드(10)와, 관절(c1, c2, c3)과, 관절 모터(12a, 12b, 12c)를 구비하는 로봇(1)을 제어한다. 핸드(10)는, 웨이퍼(2)를 보유 가능하다. 관절(c1, c2, c3)의 축은 상하 방향을 향하고 있다. 관절 모터(12a, 12b, 12c)는, 관절(c1, c2, c3)을 구동한다. 각각의 관절 모터(12a, 12b, 12c)는, 회전 방향을 전환 가능하다. 컨트롤러(5)는, 웨이퍼(2)의 위치 어긋남을 나타내는 위치 어긋남 정보에 기초하여, 웨이퍼(2)를 취출하는 경우에 있어서의 핸드(10)의 위치를 보정한다. 컨트롤러(5)는, 보정 후의 핸드(10)의 위치인 취출 위치에 핸드(10)가 도달하기 전에, 핸드(10)가 중계 위치를 경유하도록 제어한다. 컨트롤러(5)는, 관절 모터(12c)가 관절(c3)을 한 방향으로 구동함으로써, 핸드(10)가 중계 위치에 도달하고, 관절 모터(12c)가 동일한 한 방향으로만 관절(c3)을 구동함으로써, 핸드(10)가 중계 위치로부터 취출 위치에 도달하도록 제어한다. 컨트롤러(5)는, 다른 관절 모터(12a, 12b)에 대하여서도 마찬가지로 제어한다.
이에 따라, 핸드(10)의 위치 보정에 대하여 백래시가 부여하는 악영향을 안정적으로 회피할 수 있다. 이에 따라, 위치 정밀도가 우수한 로봇(1)을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 기판 반송 로봇의 컨트롤러(5)에 있어서, 중계 위치는, 보정 위치가 취할 수 있는 범위에 대하여 이격되어 있다.
이에 따라, 중계 위치로부터 취출 위치까지의 이동 거리를 확보하기 위하여, 축의 일치 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 기판 반송 로봇의 컨트롤러(5)에 있어서, 한 방향은, 상기 보정 위치가 어떠하더라도 동일하다.
이에 따라, 간소한 제어로, 백래시가 부여하는 악영향을 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 어긋남양은, 위치 어긋남 검출 장치(4)에 세트된 웨이퍼(2)의 위치 어긋남을 위치 어긋남 검출 장치(4)가 측정한 정보이다. 컨트롤러(5)는, 어긋남양에 기초하여, 위치 어긋남 검출 장치(4)에 세트된 웨이퍼(2)를 취출하는 경우의 핸드(10)의 위치를 보정한다.
이에 따라, 웨이퍼(2)의 위치 어긋남이 측정된 직후에, 해당 위치 어긋남을 취소하도록 위치 어긋남 검출 장치(4)로부터 웨이퍼(2)를 취출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 컨트롤러(5)는, 위치 어긋남 검출 장치(4)에 웨이퍼(2)를 세트한 후, 위치 어긋남 검출 장치(4)로부터 웨이퍼(2)를 취출하기 전에, 핸드(10)가 중계 위치에서 대기하도록 로봇(1)을 제어한다.
이에 따라, 위치 어긋남 검출 장치(4)에 웨이퍼(2)를 세트하고 나서, 웨이퍼(2)를 취출할 때까지의 일련의 동작을, 원활하게 행할 수 있다.
이상으로 본 개시의 바람직한 실시 형태를 설명했지만, 상기의 구성은 예를 들어 다음과 같이 변경할 수 있다.
상기의 실시 형태에서 설명한 제어는, 위치 어긋남 검출 장치(4) 이외(예를 들어 웨이퍼(2)를 놓기 위한 스테이지)로부터 웨이퍼(2)를 취출하는 경우에도 적용할 수 있다. 스테이지에 있어서의 웨이퍼(2)의 어긋남양은, 예를 들어 해당 웨이퍼(2)를 도시를 생략한 카메라로 촬영한 화상을 해석함으로써 얻을 수 있다.
핸드(10)의 위치 보정은, 위치 어긋남 검출 장치(4)로부터 웨이퍼(2)를 취출하는 경우뿐만 아니라, 예를 들어 핸드(10)에 보유하는 웨이퍼(2)를 보관 용기(6)에 두는 경우에 적용할 수도 있다. 핸드(10)에 대한 웨이퍼(2)의 어긋남양은, 예를 들어 핸드(10)에 보유된 웨이퍼(2)를 도시를 생략한 카메라로 촬영한 화상을 해석함으로써 얻을 수 있다. 핸드(10)에 대한 웨이퍼(2)의 어긋남양을 얻기 위해서, 로봇 시스템(100)의 적당한 위치에 비접촉식의 센서를 설치할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼(2)가 가로 지르는 것이 가능한 위치에, 예를 들어 2개의 광 센서가 배치된다. 광 센서의 광축은, 수평한 웨이퍼(2)의 면에 대하여 수직이다. 웨이퍼(2)의 어긋남양을 취득하기 위하여, 컨트롤러(5)는, 웨이퍼(2)를 보유한 상태에서 핸드(10)를 소정의 경로를 따라 수평으로 이동시킨다. 이 이동 과정에서, 웨이퍼(2)가 각 광 센서의 광로를 차단한 시점 및 차단이 해제된 시점에서의 핸드(10)의 좌표가 기억된다. 기억된 각 좌표에 기초하여 가상의 원이 계산에 의해 결정되고, 이 가상의 원의 중심 위치에 기초하여, 핸드(10)에 대한 웨이퍼(2)의 어긋남양이 계산된다. 어긋남양에 기초하여, 로봇(1)이 웨이퍼(2)를 보관 용기(6)에 두는 위치가 보정된다.
보정된 위치에서 로봇(1)이 웨이퍼(2)를 보관 용기(6)에 놓을 때에, 상기의 실시 형태와 마찬가지의 제어를 행함으로써, 위치 정밀도에 대한 백래시의 악영향을 안정적으로 회피할 수 있다. 이 경우, 핸드(10)가 대기하는 위치는, 웨이퍼(2)를 보관 용기(6)에 놓는 위치(보정 후의 위치)에 도달하기 전에 핸드(10)가 경유하는 중계 위치라고 할 수 있다. 보관 용기(6) 이외의 장소(예를 들어 반도체 처리 장치)에 로봇(1)이 웨이퍼(2)를 두는 경우, 상기의 제어를 적용할 수도 있다.
위치 어긋남 검출 장치(4)가 웨이퍼(2)의 위치 어긋남을 검출하고 있는 동안에, 핸드(10)는 중계 위치에서 대기하지 않고, 다른 작업(예를 들어 다른 웨이퍼(2)의 반송 작업)을 행해도 된다. 다른 작업 중에 위치 어긋남 검출 장치(4)에 의한 위치 어긋남의 검출이 완료되었을 경우, 작업을 끝낸 핸드(10)는, 중계 위치에서 정지하지 않고 통과하여 취출 위치에 도달해도 된다.
위치 어긋남 검출 장치(4)가 구비하는 회전대(41) 및 라인 센서(42) 등의 제어는, 로봇(1)의 컨트롤러(5)가 행해도 되고, 별도의 컴퓨터가 행해도 된다. 바꿔 말하면, 어긋남양은, 컨트롤러(5)가 스스로 계산하여 취득해도 되고, 외부로부터 컨트롤러(5)에 입력되어도 된다.
매니퓰레이터(11)가 갖는, 축이 상하 방향을 갖는 관절의 수는, 3개로 한정되지 않고, 1개, 2개, 또는 4개 이상이어도 된다. 매니퓰레이터(11)의 핸드(10)가 수평한 플립 축을 중심으로 하여 반전 가능하게 구성되어도 된다.
핸드(10)가 웨이퍼(2)를 보유하는 방식은 임의이고, 패시브 그립, 흡착 그립, 에지 그립 등의 여러가지 방식을 채용할 수 있다.
상기의 실시 형태에서 설명한 제어는, 로봇(1)이 웨이퍼(2) 이외의 기판을 반송하는 경우에도 적용할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 요소의 기능은, 개시된 기능을 실행하도록 구성되거나 프로그램된 범용 프로세서, 전용 프로세서, 집적 회로, ASIC(Applition Specific Integrated Circuits), 종래의 회로 및/또는, 이들의 조합을 포함하는 회로 또는 처리 회로를 사용하여 실행할 수 있다. 프로세서는, 트랜지스터나 그 밖의 회로를 포함하기 때문에 처리 회로 또는 회로로 간주된다. 본 개시에 있어서, 회로, 유닛 또는 수단은, 열거된 기능을 실행하는 하드웨어 또는 열거된 기능을 수행하도록 프로그래밍된 하드웨어이다. 하드웨어는, 본 명세서에 개시되어 있는 하드웨어이어도 되고, 혹은 열거된 기능을 실행하도록 프로그램되거나 구성되어 있는 그 밖의 공지된 하드웨어이어도 된다. 하드웨어가 회로의 일종이라고 생각되는 프로세서인 경우, 회로, 수단 또는 유닛은 하드웨어와 소프트웨어의 조합이며, 소프트웨어는 하드웨어 및/또는 프로세서의 구성에 사용된다.

Claims (9)

  1. 기판을 보유 지지 가능한 핸드와,
    축이 상하 방향을 향하는 관절과,
    상기 관절을 구동하는, 회전 방향을 전환 가능한 관절 모터
    를 구비하는 기판 반송 로봇을 제어하는 제어 장치에 있어서,
    기판의 위치 어긋남을 나타내는 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판을 취출하는 경우 및 두는 경우 중 적어도 어느 것에 있어서의 상기 핸드의 위치를 보정하고,
    보정 후의 상기 핸드의 위치인 보정 위치에 상기 핸드가 도달하기 전에, 상기 핸드가 중계 위치를 경유하도록 제어하고,
    상기 관절 모터가 상기 관절을 한 방향으로 구동함으로써 상기 핸드가 상기 중계 위치에 도달하고, 상기 관절 모터가 동일한 한 방향으로만 상기 관절을 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치로부터 상기 보정 위치에 도달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중계 위치는, 상기 보정 위치가 취할 수 있는 범위에 대하여 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 한 방향은, 상기 보정 위치가 어떠한 경우에도 동일한 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 어긋남 정보는, 기판 얼라이너에 세트된 상기 기판의 위치 어긋남을 상기 기판 얼라이너가 측정한 정보이며,
    상기 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판 얼라이너에 세트된 상기 기판을 취출하는 경우의 상기 핸드의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판 얼라이너에 상기 기판을 세트한 후, 상기 기판 얼라이너로부터 상기 기판을 취출하기 전에, 상기 핸드가 상기 중계 위치에서 대기하도록 상기 기판 반송 로봇을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판을 보관 용기에 두는 경우의 상기 핸드의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치 어긋남 정보는, 상기 기판이 상기 핸드에 보유 지지된 상태에서 취득되는 것을 특징으로 하는 기판 반송 로봇의 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 기판 반송 로봇의 제어 장치와,
    상기 기판 반송 로봇
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  9. 기판을 보유 지지 가능한 핸드와,
    축이 상하 방향을 향하는 관절과,
    상기 관절을 구동하는, 회전 방향을 전환 가능한 관절 모터
    를 구비하는 기판 반송 로봇에 있어서의 관절 모터의 제어 방법에 있어서,
    기판의 위치 어긋남을 나타내는 위치 어긋남 정보에 기초하여, 상기 기판을 취출하는 경우 및 두는 경우 중 적어도 어느 것에 있어서의 상기 핸드의 위치를 보정하고,
    보정 후의 상기 핸드의 위치인 보정 위치에 상기 핸드가 도달하기 전에, 상기 핸드가 중계 위치를 경유하도록 제어하고,
    상기 관절 모터가 상기 관절을 한 방향으로 구동함으로써 상기 핸드가 상기 중계 위치에 도달하고, 상기 관절 모터가 동일한 한 방향으로만 상기 관절을 구동함으로써, 상기 핸드가 상기 중계 위치로부터 상기 보정 위치에 도달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 관절 모터의 제어 방법.
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