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WO2016178420A1 - 搬送システム、搬送ロボット、およびその教示方法 - Google Patents

搬送システム、搬送ロボット、およびその教示方法 Download PDF

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WO2016178420A1
WO2016178420A1 PCT/JP2016/063521 JP2016063521W WO2016178420A1 WO 2016178420 A1 WO2016178420 A1 WO 2016178420A1 JP 2016063521 W JP2016063521 W JP 2016063521W WO 2016178420 A1 WO2016178420 A1 WO 2016178420A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotary table
shaped
robot
transported object
reference position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/063521
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉田　浩之
雅也 吉田
隆生 山口
クェン チャン ヒュイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Kawasaki Robotics USA Inc
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Kawasaki Robotics USA Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK, Kawasaki Robotics USA Inc filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to KR1020177034999A priority Critical patent/KR102107287B1/ko
Priority to CN201680025760.5A priority patent/CN107924863B/zh
Priority to JP2017516613A priority patent/JP6734266B2/ja
Publication of WO2016178420A1 publication Critical patent/WO2016178420A1/ja
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    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
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    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67766—Mechanical parts of transfer devices
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40519—Motion, trajectory planning
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/45—Nc applications
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/02—Arm motion controller
    • Y10S901/03—Teaching system

Definitions

  • the present invention relates to a transport system for transporting a disk-shaped transported object, its transport robot, and a method for teaching the transport operation of the transport robot.
  • the operation control of the assembly robot and the transfer robot is executed after the position and orientation of the object (work) are grasped and specified based on the robot coordinate system based on the robot mechanism and the like.
  • information such as the position and posture of an assembly or transfer work in a state where it is not gripped by the robot, and the position of an obstacle, etc., is an external coordinate system in a stationary space different from the robot coordinate system, such as the world coordinate system or It is specified based on the object coordinate system.
  • the relationship between the robot coordinate system and the external coordinate system is mathematically represented by a coordinate transformation matrix (matrix) between the robot coordinate system and the external coordinate system.
  • the method using dedicated jigs, etc. requires manual work, requires skill, and takes time.
  • the method using a visual sensor or the like has problems such that the measurement accuracy is easily influenced by environmental light and the hand becomes heavy.
  • a method using a dedicated jig or a touch sensor may cause dust and particles to be generated due to contact with a workpiece.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and does not require an exclusive jig or the like in an assembly or transfer robot, particularly a semiconductor substrate transfer robot used in a clean environment.
  • the relationship between the robot coordinate system and the external coordinate system can be obtained without requiring special operations such as bringing the hand into contact with a part of the device or a jig, and the operations related to conveyance can be easily taught. It is an object of the present invention to provide a transfer system that can be used, a transfer robot for the transfer system, and a teaching method for the transfer robot.
  • a transport system is a rotary table that rotates in a horizontal plane, and a disc-shaped transported object placed on the rotary table with respect to a reference position of the rotary table.
  • a transfer object mounting device having a sensor unit for acquiring information on deviation, and a robot for taking out the disk-shaped transfer object from a transfer object storage container and transferring and placing it on the rotary table.
  • the sensor for the disk-shaped transported object placed on the rotary table based on a position preliminarily set as a take-out position of the disk-shaped transported object in a storage container and a reference position of the rotary table.
  • the transported object storage container Information on the take-out position of the disc-shaped conveyed product and the reference position of the rotary table is acquired, and the disc from the transported container to the rotary table by the robot is acquired based on the acquired position information. It is characterized in that it teaches the conveying operation of the shaped conveyed product.
  • the deviation information of the disc-shaped transported object placed on the rotary table acquired by the sensor unit with respect to a reference position of the rotary table is A deviation of the first mounting position where the disk-shaped transported object is placed on the rotary table based on a position provisionally set in advance as a reference position of the rotary table with respect to the reference position of the rotary table;
  • the disk-shaped transported object is moved from the first mounting position by a straight line that is set in advance by the robot at a second mounting position mounted on the rotary table.
  • the rotation of the rotary table with respect to the reference position, and the disk-shaped transported object are placed on the rotary table by horizontally turning at a preset angle from the first placement position by the robot.
  • Has been is three and the deviation with respect to the reference position of the rotary table of the disk-like conveyed in a third mounting position, characterized in that.
  • the reference position of the rotary table is a rotation center of the rotary table
  • the disc-shaped transported object is relative to the reference position of the rotary table.
  • the deviation is a distance and a direction from the center of rotation of the rotary table to the center of the disc-shaped conveyed product.
  • a robot teaching method in a transport system includes: a rotary table rotating in a horizontal plane; and a disc-shaped transported object placed on the rotary table with respect to a reference position of the rotary table.
  • the robot in a transport system comprising: a transported object placing device having a sensor unit for acquiring information; and a robot that takes out the disc-shaped transported object from the transported object storage container, and transports and places it on the rotary table.
  • a first shift acquisition step of acquiring a shift of the disc-shaped transported object relative to the reference position of the rotary table at the first placement position of the disk-shaped transported object The disk-shaped transported object is moved from the first placement position to a second placement position where the robot moves linearly a preset distance within a horizontal plane and places the disc-shaped transported article on the rotary table.
  • the reference position of the rotary table is a rotation center of the rotary table, and the disc-shaped transported object is displaced from the reference position of the rotary table. It is the distance and direction from the rotation center of the said rotary table of the center of the said disk-shaped conveyance thing, It is characterized by the above-mentioned.
  • a disk-shaped transported object is taken out of the transported object storage container, and a rotating table that rotates in a horizontal plane, and a reference for the rotating table of the disk-shaped transported object placed on the rotating table.
  • a transport robot that transports and places on the rotary table of a transported object mounting device having a sensor unit that acquires information on displacement with respect to a position, wherein the disk-shaped transported object is taken out of the transported object storage container. And information on the deviation of the disc-shaped transported object placed on the rotary table acquired by the sensor unit based on a position provisionally set in advance as the reference position of the rotary table with respect to the reference position of the rotary table.
  • information on a deviation of the disc-shaped transported object placed on the rotary table acquired by the sensor unit with respect to a reference position of the rotary table is
  • the disc-shaped transported object is displaced from the reference position of the rotary table at the first mounting position of the disk-shaped transported object on the rotary table, and the disk-shaped transported object is moved from the first mounting position to the robot.
  • the disc-shaped transported object is shifted from the reference position of the rotary table at the second placement position where the distance set in advance is horizontally linearly moved and placed on the rotary table.
  • the rotation of the disc-shaped transported object at the third placement position placed on the rotary table by performing a horizontal turning movement at a preset angle from the first placement position by the robot.
  • There are three and displacement relative to the reference position of Buru characterized in that.
  • the reference position of the rotary table is a rotation center of the rotary table
  • the disc-shaped transported object is relative to the reference position of the rotary table.
  • the deviation is a distance and a direction from the center of rotation of the rotary table to the center of the disc-shaped conveyed product.
  • a dedicated jig or the like is unnecessary, and it is not necessary to bring the hand into contact with the device, so that automatic teaching is possible without intervention of an operator, and it is stable without depending on the skill of the operator. Highly accurate teaching is possible. Further, according to the present invention, since particles are not generated by contact with the hand, it is very effective particularly when used in a clean environment such as a semiconductor robot.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a transport system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the substrate positioning apparatus in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the robot in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for detecting a shift amount of the position of the center of the semiconductor substrate with respect to the center of the turntable of the substrate positioning device in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the aligner coordinate system and the robot coordinate system in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing teaching points and operation points such as the center position of the robot and the substrate in the aligner in the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the calculation of the relative angle between the aligner coordinate system and the robot coordinate system in step 7 of the robot teaching procedure in the embodiment shown in FIG.
  • a transfer system for transferring a semiconductor substrate will be described as an example.
  • the present invention is not limited to a semiconductor substrate, and can be applied to general disk-shaped objects.
  • the robot and other devices are not limited to the following forms and configurations as long as similar functions can be realized.
  • the transfer system 1 includes a robot 10, a robot control device 11, a substrate positioning device 20 such as an aligner, and a substrate storage container 30 such as a FOUP.
  • substrate that is a transfer target (conveyed object) of the transfer system according to the present embodiment
  • the substrate 2 has a single-crystal thin disk shape.
  • the position of the substrate 2 and the direction of the crystal structure are accurately positioned in the processing apparatus of the processing chamber 4. It is necessary to put together.
  • the alignment method the following method is generally adopted.
  • the position it is used to align the center of the substrate with a reference point on the processing apparatus (centering).
  • the notch provided at the end on the radial circumference corresponding to the direction of the crystal axis is made to coincide with a predetermined position or direction of the processing apparatus or the like. .
  • the robot 10 transfers the substrate 2 from the substrate storage container 30 to the substrate positioning device (hereinafter referred to as "aligner") 20, transfer from the aligner 20 to the processing chamber 40, and the like. Transport and handle.
  • substrate positioning device hereinafter referred to as "aligner”
  • the substrate storage container 30 is a box-shaped container that can store one or a plurality of substrates 2, specifically, a container called FOUP (Front-Opening Unified ⁇ Pod) prescribed in the SEMI standard. "
  • FOUP Front-Opening Unified ⁇ Pod
  • the aligner 20 has a rotary table 21 that rotates around the rotation axis center, and the position of the center of the substrate 2 placed on the rotary table 21 and the aligner 20 at the center position.
  • the direction (angle) is detected using the sensor unit 23 and / or the aligner 20 or the robot 10 is positioned with respect to the center of the substrate 2.
  • the notch position of the outer peripheral portion of the substrate 2 may be detected, and the notch of the substrate 2 may be positioned with respect to the aligner 20 and / or the robot 10.
  • the robot 10 includes a base 12 and an arm part 13, and the arm part 13 includes two arms (first arm 14 on the base side) that rotate horizontally around a vertical axis. And a horizontal (turning) articulated robot provided with a second arm 15) connected to the first arm 14. Further, the second arm 15 of the arm unit 13 is provided with a hand 16 for gripping the substrate 2 that is a transported object.
  • the axis configuration of the robot in this embodiment is not limited to the horizontal turning type, and any robot that can move and position in a horizontal plane is sufficient.
  • the hand 16 is a vacuum suction type or the like.
  • the base 12 has an elevating mechanism for elevating and lowering the arm portion 13.
  • the base portion of the first arm 14 is rotatably connected to the upper portion of the base 12 by a first rotating shaft 17, and the second arm 15 has a root portion connected to the tip of the first arm 14 at the second rotating shaft.
  • the hand 16 is rotatably connected to the tip of the second arm 15 by a third rotating shaft 19.
  • These rotary shafts can control the operation of positioning and speed independently of each other, and are controlled and driven through a driving device such as a motor or a speed reducer.
  • the robot 10 can control the movement and orientation of the hand 16 in the horizontal plane (direction (angle) in which the hand faces) and vertical vertical movement by the mechanism as described above. Therefore, the robot 10 can be used to take out the substrate 2 from the hoop 30 and transport it to the aligner 20, transport the substrate 2 placed on the aligner 20 to the processing chamber 40, or perform other transports. it can.
  • the transfer of the substrate 2 described above may be performed using the same single robot 10 or a plurality of robots 10.
  • different robots may be used such as the first robot 10 for transport from the hoop 30 to the aligner 20 and the second robot 10 for transport from the aligner 20 to the processing chamber 40.
  • the substrate 2 has a predetermined crystal structure as described above, in order to process the substrate 2 in the processing chamber 40, the center position and the crystal axis direction of the substrate 2 are set in the processing apparatus of the processing chamber 40. It is necessary to secure, transport and place.
  • the substrate 2 housed in the hoop 30 is not accurately positioned at the center or the direction of the notch corresponding to the crystal axis direction, and the substrate 2 held by the hand 16 for transport by the robot 10 The center position and notch direction with respect to the hand 16 cannot be grasped.
  • the substrate 2 cannot be transported and placed in the processing chamber 4 with a predetermined center position and notch direction secured.
  • the substrate 2 in the FOUP 30 in which the exact position and direction cannot be grasped is conveyed to the aligner 20, and the predetermined center position and notch direction are detected and specified with respect to the hand 16, and / or the predetermined position and direction.
  • the aligner 20 is used for positioning.
  • the aligner 20 is the displacement of the center of the substrate 2 (hereinafter referred to as “total offset”) with respect to the rotation center of the rotation table 21 (hereinafter referred to as “aligner reference point”) for the substrate 2 placed on the rotation table 21. ) Has a function of detecting or specifying the size and / or direction. Furthermore, the aligner 20 may be used to align the substrate 2 with its center at the aligner reference point and / or align the notch of the substrate 2 in a predetermined direction.
  • the aligner 20 rotates the substrate 2 placed on the aligner 20 and can position the rotary table 21 at a predetermined angle, and a sensor unit 23 for detecting the position of the notch 3. It has.
  • the sensor unit 23 includes a light projecting unit (not shown) above (or below) and a light receiving unit (not above) on the outer periphery of the substrate 2 placed on the rotary table 21 with the substrate 2 interposed therebetween. (Not shown) is disposed, and the light received from the light projecting unit is received by the light receiving unit.
  • the irradiation light from the light projecting unit is blocked by the substrate 2, but light shielding is reduced at the notch portion, and the amount of light received by the light receiving unit is increased. Therefore, the position of the notch is detected based on the change in the light amount of the substrate 2 rotated by the turntable 21.
  • the distance L to the outer peripheral end surface of the substrate 2 placed on the turntable 21 is the center of the turntable 21 as shown in FIG.
  • the longest one is on the straight line connecting the center of the substrate 2 and going from the center of the turntable 21 toward the center of the substrate 2 (the specific longest distance L max is the radius of the substrate 2 + the amount of displacement). ))
  • the shortest is the radius-shift amount of the substrate 2
  • the substrate with respect to the center of the rotary table 21 depending on the rotation angle of the rotary table 21 where the light quantity is maximized and / or minimized.
  • the direction (angle) in the center direction of 2 that is, the direction of total offset can be detected.
  • the longest distance L max or the shortest distance L min increases or decreases in accordance with an increase in the amount of positional deviation with respect to the center of the rotary table 21 at the center of the substrate 2. Based on the absolute value of the amount of light received by the light receiving unit of the sensor unit 23 at the longest point and / or the shortest point, the amount of displacement, that is, the size of the total offset is detected.
  • a linear array sensor in which a plurality of light emitting elements and light receiving elements are linearly arranged in the light projecting unit and the light receiving unit which face each other.
  • the same sensor unit 23 is used for the detection of the notch position and the measurement of the positional deviation amount.
  • separate sensor units 23a and 23b may be provided.
  • the robot 10 Since the robot 10 according to the present embodiment is a horizontal turning articulated type, and the aligner 20 is also a mechanism that rotates in a horizontal plane, operations such as positioning of the robot 10 and the aligner are basically studied in the horizontal plane. All you need is enough. Therefore, the relationship between the robot coordinate system and the aligner coordinate system in the xy coordinate system will be examined. Therefore, hereinafter, unless otherwise specified, the robot coordinate system and the aligner coordinate system mean the xy coordinate system of the robot coordinate system and the xy coordinate system of the aligner coordinate system, respectively.
  • O o is an origin offset vector, specifically, a vector having a robot coordinate system origin as a start point and an aligner coordinate system origin as an end point, specifically, an aligner coordinate system origin O a (X C , Y C) coordinates expressed in robot coordinate system of T (X C, a Y C) R T.
  • the matrix H expressed by the following equation is referred to as a coordinate transformation matrix between the robot coordinate system and the aligner coordinate system.
  • the position in the aligner coordinate system can be specified as the position in the robot coordinate system or vice versa. Therefore, in robot teaching operations such as handling and conveyance, an operation for obtaining an origin offset and a coordinate transformation matrix is required, and such an operation is sometimes referred to as calibration.
  • Robot teaching procedure A teaching procedure using the robot 10, the aligner 20, the substrate 2, and the hoop 30 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 6 shows teaching points and operating points such as the center positions of the robot 10 and the substrate 2 in the aligner 20.
  • Step 1 The hoop 30 is placed and stored so that the center of the substrate 2 is accurate.
  • Step 2 Based on the hoop position P 0 provisionally set in advance as the take-out position in the hoop 30 (hereinafter referred to as “temporarily set hoop position”), the robot 10 takes out the substrate 2 from the hoop 30.
  • P 0 is a temporarily set hoop position for taking out the substrate 2
  • the robot 10 does not grasp the center position of the substrate 2.
  • Step 3 Based on the aligner position O ac provisionally set in advance as the reference position of the turntable 21 (rotation center of the turntable) (hereinafter, referred to as “temporarily set aligner position”), the robot 10 moves the substrate 2 to the aligner 20. Is transferred to and placed on the rotary table 21.
  • first substrate placement position which is A 1
  • the coordinates in the robot coordinate system are (X 1 , Y 1 ) T
  • Second substrate mounting position A 1 because they are placed on an aligner using temporarily set hoop positions P 0 and temporarily set the aligner position O ac, offset from the aligner coordinate system origin O a ing.
  • Deviation from the first substrate mounting position A 1 of the aligner coordinate system origin O a (hereinafter referred to as “total offset 1”.) (Vector) O t1 is true hoop position to take out the substrate 2 in the hoop 30 (hereinafter Deviation of the temporarily set hoop position P 0 with respect to P (hereinafter referred to as “hoop offset 1”) (vector) and the aligner coordinate system origin O of the temporarily set aligner position O ac This is the (vector) sum of the deviation from a (hereinafter referred to as “aligner offset”) (vector).
  • Step 4 By the method described in the ⁇ aligner>, i.e. by the sensor unit 23 by rotating the rotary table 21 based on the longest distance L max and / or the shortest distance L min, total offset 1 in the first substrate mounting position A 1 Measure the size of (O t1 ) and its direction (angle).
  • the coordinate is specified as the aligner coordinate system.
  • Step 5 The rotary table 21 is rotated to return the center position of the substrate 2 to the first substrate placement position A 1.
  • Step 6 The substrate 2 on the rotary table 21 is gripped by the robot hand 16, and the robot 10 is used to move the preset distance d in a direction parallel to the x axis in the robot coordinate system and place it on the rotary table 21.
  • the center position of the substrate 2 after the movement to the second substrate placement position A 2 represents the coordinates in the robot coordinate system (X 2, Y 2) T .
  • the reason why the moving direction of the substrate 2 by the robot 10 is a direction parallel to the x-axis is to simplify the deformation and guidance of the following formulas, in principle or mathematically. If the preset distance d can be specified, the moving direction may be an arbitrary direction.
  • Step 7 The aligner coordinate system at the second substrate placement position A 2 by the method described in ⁇ Aligner>, that is, based on the longest distance L max and / or the shortest distance L min by rotating the rotary table 21 and the sensor unit 23.
  • the size and direction of the position shift (vector) of the center of the substrate 2 with respect to the origin (hereinafter referred to as “total offset 2”) O t2 is measured.
  • the coordinate is specified as the aligner coordinate system.
  • the total offset 1 (O t1 ) is a position shift (total offset 1) vector of the substrate center at the first substrate placement position A 1 .
  • B a is a movement vector in the aligner coordinate system for movement of the substrate 2 from the first substrate placement position A 1 to the second substrate placement position A 2
  • B r is in the robot coordinate system for the movement. It is a movement vector.
  • the relationship between the B r and B a uses a coordinate transformation matrix H between the aligner coordinate system and the robot coordinate system, It can be expressed as:
  • Step 8 The substrate 2 is returned to the first substrate mounting position A 1 is gripped by the hand 16 of the robot 10. Accordingly, the center position of the substrate 2 at this time is A 1.
  • Step 9 The hand 16 is rotated by a preset angle ⁇ around a straight line passing through the temporarily set aligner position (O ac ) and parallel to the z-line.
  • Step 10 When the rotation of the angle ⁇ is completed, the substrate 2 is placed on the turntable 21.
  • the center position of the substrate 2 at this time is defined as a third substrate placement position A3, and the coordinates in the robot coordinate system are defined as (X 3 , Y 3 ) T.
  • Step 11 The substrate at the position of the third substrate mounting position A 3 by the method described in the ⁇ Aligner>, that is, based on the longest distance L max and / or the shortest distance L min by rotating the rotary table 21 and the sensor unit 23. Measure the size and direction of center position deviation (total offset 3) Ot3 .
  • the total offset 1 (O t1 ) and the total offset 3 (O t3 ) in the aligner coordinate system are known from measurements by the aligner (steps 4 and 7).
  • the aligner offset (O a ), the hoop offset 1 (O f1 ), and the hoop offset 3 (O f3 ) in the robot coordinate system are unknown.
  • the aligner offset is a deviation of the temporarily set aligner position O ac with respect to the aligner coordinate system origin (center of the rotary table 21).
  • the aligner coordinate system origin O a is the starting point, and the temporarily taught aligner position O ac. Is a vector whose end point is.
  • Total offset 1 (O t1 ) and total offset 3 (O t3 ) are vector sums of hoop offset 1 (O f1 ), hoop offset 3 (O f3 ), and aligner offset (O a ), respectively.
  • the relationship is as follows.
  • the size of the third substrate loading position A 3 is for about a temporarily set the aligner position O ac, are those generated by rotating the hand 16 of the robot 10, O f1 and O f3 (Absolute value) is equal.
  • ⁇ is an angle formed by the vector from the point A 1 to the point A 3 and the x-axis (positive) direction of the robot coordinate system
  • b is the first substrate placement position A 1 and the third substrate placement. is a distance between the position a 3.
  • Equation 7 to Equation 9 it is possible to determine the b, the size of the O f1 (O f) and ⁇ , respectively.
  • the hoop offset 1 (O f1 ) can be obtained by the following equation.
  • the aligner coordinate system origin O a which is the position (hereinafter referred to as “true aligner placement position”) A where the substrate is to be truly placed on the aligner 20, that is, the coordinates (X c , Y c ) T can be obtained by the following equation.
  • -Since teaching work can be performed without the need for a teaching jig or the like, the system can be simplified, and information such as a hand is not required for control, and control is facilitated.
  • Transfer system Semiconductor substrate (wafer) 3 notch 10 robot 11 robot control device 12 base 13 arm unit 14 first arm 15 second arm 16 hand 17 first rotary shaft 18 second rotary shaft 19 third rotary shaft 20 substrate positioning device (aligner) 21 Rotating Table 22 Rotating Table Rotation Center 23 Sensor Unit 24 First Substrate Placement Position 25 Temporarily Set Aligner Position 30 Substrate Storage Container (Hoop) 40 treatment room

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Abstract

本システムは、収納容器における円板状搬送物の取出し位置及び回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定された位置に基づき回転テーブル上に載置された搬送物について、センサ部により取得した回転テーブル上に載置された搬送物の回転テーブルの基準位置に対するずれの情報に基づいて、収納容器における搬送物の取出し位置及び回転テーブルの基準位置の情報を取得して、取得した位置情報に基づいてロボットによる収納容器から回転テーブルへの搬送物の搬送動作を教示する。専用治具等を必要とせずにロボット座標系と外部座標系との関係を求め、搬送動作を簡易に教示できる搬送システムを提供できる。

Description

搬送システム、搬送ロボット、およびその教示方法
　本発明は、円板状搬送物を搬送するための搬送システムおよびその搬送ロボット、並びに同搬送ロボットの搬送動作を教示する方法に関する。
　組立ロボットや搬送ロボットの動作制御は、ロボットの機構等に基づくロボット座標系に基づいて対象物（ワーク）の位置と姿勢が把握・特定されてプログラミングされ、実行される。
　一方、ロボットに把持されていない状態における組立や搬送のワークの位置や姿勢、および障害物等の位置等の情報は、ロボット座標系とは別の静止空間における外部座標系、例えばワールド座標系やオブジェクト座標系に基づいて特定されている。
　したがって、ロボットを使用した組立や搬送を行う場合には、ロボット座標系と外部座標系との関係を予め把握ないし特定しておく必要がある。なお、ロボット座標系と外部座標系との関係は、数学的には、ロボット座標系と外部座標系との座標変換マトリックス（行列）により表される。
　ロボット座標系と外部座標系との関係を特定する方法としては、従来、ロボットハンドに専用治具やタッチセンサ等を取り付けて把握する方法、その他は視覚センサを使用する方法などが知られている（例えば、特許文献１）。
　しかし、専用治具等を使用する方法は、教示作業が手動で行われ、熟練を要し、時間がかかる。また、視覚センサ等を使用する方法は、計測精度が環境の光に影響を受けやすいことやハンドが重くなるなどの問題がある。
　さらに、特に半導体基板を取り扱うロボットに適用する場合には、クリーンな環境内で使用するため、専用治具やタッチセンサを使用する方法は、ワーク等の接触によりダストやパーティクルの発生原因となりうる。
特開２０１０－１５１７６６
　本発明は、上述した従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、組立や搬送ロボット、特にクリーンな環境下で使用される半導体基板の搬送ロボットにおいて、専用治具等を必要とせず、また装置の一部や治具にハンドを接触させるといった通常と異なる特別の動作を必要とせずにロボット座標系と外部座標系との関係を求め、搬送に係る動作を簡易に教示することができる搬送システム及びその搬送ロボット、および同搬送ロボットの教示方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による搬送システムは、水平面内で回転する回転テーブル、および前記回転テーブルに載置された円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報を取得するセンサ部を有する搬送物載置装置と、前記円板状搬送物を搬送物収納容器から取り出し、前記回転テーブル上に搬送して載置するロボットと、を備え、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定された位置に基づき前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物について、前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報に基づいて、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置の情報を取得して、それら取得した位置情報に基づいて、前記ロボットによる前記搬送物収納容器から前記回転テーブルへの前記円板状搬送物の搬送動作を教示する、ことを特徴とする。
　本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報が、前記回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定された位置に基づき前記円板状搬送物が前記回転テーブル上に載置された第一載置位置の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、前記円板状搬送物を前記第一載置位置から前記ロボットにより予め設定された距離を水平直線移動して前記回転テーブル上に載置された第二載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、前記円板状搬送物を、前記ロボットにより前記第一載置位置から予め設定された角度の水平旋回移動を行って前記回転テーブル上に載置された第三載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれとの３つである、ことを特徴とする。
　本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記回転テーブルの前記基準位置が前記回転テーブルの回転中心であり、前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれが、前記円板状搬送物の中心の前記回転テーブルの回転中心からの距離と方向である、ことを特徴とする。
　本発明の第４の態様による搬送システムにおけるロボットの教示方法は、水平面内で回転する回転テーブル、および前記回転テーブル上に載置された円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報を取得するセンサ部を有する搬送物載置装置と、前記円板状搬送物を搬送物収納容器から取り出し、前記回転テーブル上に搬送して載置するロボットと、を備える搬送システムにおける前記ロボットの搬送動作の教示方法であって、前記円板状搬送物の第一載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれを取得する第一のずれ取得工程と、前記円板状搬送物を前記第一載置位置からロボットにより水平面内で予め設定した距離を直線移動して前記回転テーブル上に載置した第二載置位置において前円板状記搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれを取得する第二のずれ取得工程と、前記ロボットにより、前記円板状搬送物を前記第一載置位置から予め設定された角度の水平旋回移動を行って前記回転テーブル上に載置された第三載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれを取得する第三のずれ取得工程と、前記第一のずれ取得工程で取得したずれと前記第三のずれ取得工程により取得したずれとに基づいて、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置の情報を取得する工程と、を有することを特徴とする。
　本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記回転テーブルの前記基準位置が前記回転テーブルの回転中心であり、前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれが、前記円板状搬送物の中心の前記回転テーブルの回転中心からの距離と方向である、ことを特徴とする。
　本発明の第６の態様は、円板状搬送物を搬送物収納容器から取り出し、水平面内で回転する回転テーブルおよび前記回転テーブルに載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報を取得するセンサ部を有する搬送物載置装置の前記回転テーブル上に搬送して載置する搬送ロボットであって、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定した位置に基づき前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報に基づいて、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物を取り出すべき位置及び前記回転テーブルへの載置すべき位置の情報を取得して、それら取得した位置情報に基づいて、前記ロボットによる前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置の情報を取得する、ことを特徴とする。
　本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報が、前記円板状搬送物の前記回転テーブルにおける第一載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、前記円板状搬送物を前記第一載置位置から前記ロボットにより予め設定した距離を水平直線移動して前記回転テーブル上に載置した第二載置位置における前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、前記円板状搬送物を前記ロボットにより前記第一載置位置から予め設定された角度の水平旋回移動を行って前記回転テーブル上に載置された第三載置位置における前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれとの３つである、ことを特徴とする。
　本発明の第８の態様は、第６または第７の態様において、前記回転テーブルの前記基準位置が前記回転テーブルの回転中心であり、前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれが、前記円板状搬送物の中心の前記回転テーブルの回転中心からの距離と方向である、ことを特徴とする。
　本発明によれば、専用治具等が不要であり、またハンドを装置等に接触させる必要がないため、オペレータが介在せずに自動教示が可能であり、オペレータの技量に依存せずに安定した高精度な教示が可能となる。また、本発明によれば、ハンドの接触によるパーティクルの発生がないため、特に半導体ロボットのようにクリーンな環境内で使用される場合に非常に有効である。
図１は、本発明の一実施形態に係る搬送システムの概略構成図である。 図２は、図１に示した実施形態における基板位置決め装置の概略構成図である。 図３は、図１に示した実施形態におけるロボットの概要図である。 図４は、図１に示した実施形態における基板位置決め装置の回転テーブルの中心に対する半導体基板の中心の位置のずれ量を検出する説明図である。 図５は、図１に示した実施形態におけるアライナ座標系とロボット座標系との関係を示す図である。 図６は、図１に示した実施形態におけるアライナにおけるロボットや基板の中心位置等の教示点や動作点を示す図である。 図７は、図１に示した実施形態におけるロボットの教示手順のステップ７において、アライナ座標系とロボット座標系の相対角度の算出を説明する図である。
　以下では、半導体基板（ウエハ）を搬送する搬送システムを事例として説明する。ただし、本発明は、搬送対象物が、半導体基板に限定されず、円板状搬送物一般に適用可能である。また、ロボットやその他の装置等についても、同様な機能等を実現できるものであれば、以下の形態や構成に限定されるものではない。
　本実施形態に係る搬送システム１では、図１に示すように、ロボット１０とそのロボット制御装置１１、アライナ等の基板位置決め装置２０、ＦＯＵＰ等の基板収納容器３０を備えている。
　まず、本実施形態に係る搬送システムの搬送対象（被搬送物）である半導体基板（以下、主として単に「基板」という。）について、説明する。
　基板２は、単結晶構造の薄板円板形状であり、基板２を処理室４０において処理するためには、処理室４の処理装置内に基板２のその位置と結晶構造の方向を正確に位置合わせして載置する必要がある。位置合わせの方法としては、一般的には、次の方法が採用されている。位置に関しては、基板の中心を処理装置上の基準点に合わせる（芯だし）が使用される。結晶軸の方向に関しては、結晶軸の方向に対応した半径方向の円周上の端部に設けた切り欠き（ノッチ）を処理装置等の所定の位置又は方向に一致させることにより行われている。
　ロボット１０は、ロボット制御装置１１からの指示に従い、基板２を、基板収納容器３０から基板位置決め装置（以下「アライナ」という。）２０への移送、アライナ２０から処理室４０への移送、その他の移送やハンドリングを行う。
　基板収納容器３０は、基板２を１つ又は複数収納できる箱状の容器であり、具体的にはSEMI規格に規定されているFOUP（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる容器であり、以下「フープ」という。
　図２に示したように、アライナ２０は、回転軸中心まわりに回転する回転テーブル２１を有し、回転テーブル２１の上に載置された基板２の中心の位置と当該中心位置のアライナ２０に対する方向（角度）を、センサ部２３を用いて検出し、および／又はアライナ２０又はロボット１０に対して、基板２の中心についての所定の位置決めを行う。
　また、基板２の外周部のノッチ位置を検出すること、およびアライナ２０及び／又はロボット１０に対して、基板２のノッチを所定の位置決めを行うこともある。
＜ロボット＞
　本実施形態におけるロボット１０の概要を、図３を用いて説明する。
　本実施形態におけるロボット１０は、図３に示すように、基台１２とアーム部１３を備え、アーム部１３は、鉛直軸を中心に水平旋回する２つのアーム（基台側の第一アーム１４及び第一アーム１４に接続する第二アーム１５）を備えている水平（旋回）多関節型ロボットである。また、アーム部１３の第二アーム１５には、被搬送物である基板２を把持するハンド１６が備えられている。なお、本実施形態におけるロボットの軸構成については、水平旋回型に限定されず、水平面内での移動、位置決めができるロボットであれば足りる。
　ハンド１６には、真空吸引式などのものが使用される。
　基台１２は、アーム部１３を昇降させるための昇降機構を有している。
　次に、ロボット１０の機構と動作を具体的に説明する。
　第一アーム１４は、その根元部が基台１２の上部に第一回転軸１７により回転可能に連結され、第二アーム１５は、その根元部が第一アーム１４の先端部に第二回転軸１８により回転可能に連結され、ハンド１６は、その根元部が第二アーム１５の先端部に第三回転軸１９により回転可能に連結されている。
　これらの回転軸は、お互いに独立して、位置決めや速度の動作制御が可能であり、モータや減速機等の駆動装置を介して制御駆動される。
　ロボット１０は、以上のような機構により、ハンド１６を、水平面内における移動及び姿勢（ハンドの向く方向（角度））並びに鉛直上下方向の移動について制御可能である。したがって、ロボット１０を使用して、フープ３０から基板２を取り出してアライナ２０へ搬送したり、アライナ２０上に載置された基板２を処理室４０へ搬送したり、その他の搬送を行うことができる。
　なお、前記で説明した基板２の搬送については、すべて同一の１つのロボット１０を使用して実施してもよく、複数のロボット１０を使用して実施しても良い。例えば、フープ３０からアライナ２０への搬送のためには第１のロボット１０、アライナ２０から処理室４０への搬送は第２のロボット１０のように、異なるロボットを使用してもよい。
＜アライナ＞
　基板２は、前記のとおり、所定の結晶構造を有しているため、基板２を処理室４０において処理するためには、処理室４０の処理装置内に基板２の中心位置と結晶軸方向を確保して搬送・載置する必要がある。
　しかしながら、フープ３０に収納された基板２は、その中心の位置や結晶軸方向に対応したノッチの方向が正確に位置決めされておらず、ロボット１０が搬送のためにハンド１６で把持した基板２のハンド１６に対する中心位置とノッチ方向を把握できない。
　このため、基板２を所定の中心位置とノッチ方向を確保して処理室４に搬送して載置することができない。
　したがって、正確な位置と方向が把握できないフープ３０内の基板２を、アライナ２０に搬送し、ハンド１６に対して所定の中心位置とノッチ方向を検出・特定し、及び／又は所定の位置と方向に位置決めするために、アライナ２０が使用される。
　したがって、アライナ２０は、回転テーブル２１上に載置された基板２について、回転テーブル２１の回転中心（以下「アライナ基準点」という。）に対する基板２の中心のずれ（以下「トータルオフセット」という。）の大きさ及び／又は方向を検出ないし特定する機能を有する。さらに、アライナ２０を使用して、基板２を、その中心がアライナ基準点と一致させること、及び／又は、基板２のノッチを所定の方向に位置合わせすることを行うこともある。
　アライナ２０は、図２に示されるように、その上に載置された基板２を回転し、所定の角度で位置決めすることのできる回転テーブル２１、ノッチ３の位置を検出するためのセンサ部２３を備えている。
　先ず、ノッチの位置の検出について説明する。
　センサ部２３は、回転テーブル２１に載置された基板２の外周部において、基板２を挟んでその上方（又は下方）に投光部（図示せず）、下方（又は上方）に受光部（図示せず）を配置し、投光部からの照射光を受光部で受光する。
　投光部からの照射光は、基板２により遮られているが、ノッチの部分では、遮光が少なくなり、受光部により受光される光量が増大する。そこで、回転テーブル２１により回転される基板２の光量の変化に基づいて、ノッチの位置を検出する。
　次に、回転テーブル２１の回転中心に対する基板２の位置ずれ（トータルオフセット）の大きさおよび角度の検出方法について説明する。
　回転テーブル２１の回転中心（アライナ基準点）を基準として、回転テーブル２１上に載置された基板２の外周部端面までの距離Lは、図４に示されるように、回転テーブル２１の中心と基板２の中心とを結ぶ直線上であって、回転テーブル２１の中心から基板２の中心に向かう方向のものが最長（具体的な最長距離Lmaxは、基板２の半径＋ずれ量、である。）、その逆の方向のものが最短（具体的な最短距離Lminは、基板２の半径－ずれ量、である。）であり、最長点と最短点との間では、回転テーブル２１の回転に応じて連続的に変化している。なお、Lmax－Lmin＝２xずれ量、である。
　したがって、回転テーブル２１の回転に応じたセンサ部２３部における受光部の受光量の変化に基づいて、その光量の極大及び／又は極小となる回転テーブル２１の回転角度により回転テーブル２１の中心に対する基板２の中心方向の方向（角度）、すなわちトータルオフセットの方向が検出できる。
　また、前記最長距離Lmax又は前記最短距離Lminは、前記のとおり、基板２の中心の回転テーブル２１の中心に対する位置ずれの大きさの増加に対応して、それぞれ増加又は減少するため、前記最長点及び／又は最短点におけるセンサ部２３の受光部の受光量の絶対値の大きさに基づいて位置ずれ量、すなわちトータルオフセットの大きさを検出する。
　なお、位置ずれをより正確に検出するためには、受光量の変化をより精密ないし正確に検出できることが望ましい。このためには、相対する投光部および受光部に複数の発光素子及び受光素子を直線状に配置するリニアアレイセンサを使用することが望ましい。
　なお、前記説明では、ノッチ位置の検出と位置ずれ量の測定を同一のセンサ部２３を使用することしているが、それぞれ別のセンサ部２３ａとセンサ部２３ｂを備えてもよい。
＜ロボット座標系とアライナ座標系との関係＞
　ロボット座標系とアライナ座標系との関係について、図５を参照しつつ説明する。
　本実施形態に係るロボット１０は、水平旋回多関節型であり、また、アライナ２０も水平面内で回転する機構であるため、ロボット１０およびアライナの位置決め等の動作は、基本的に水平面内で検討すれば足りる。したがって、ロボット座標系およびアライナ座標系とも、両者のxy座標系における関係について検討する。そこで、以下では、特に断らない限り、ロボット座標系、アライナ座標系は、それぞれロボット座標系のxy座標系及びアライナ座標系のxy座標系を意味するものとする。
　ロボット座標系とアライナ座標系とは、一般には、原点の位置のずれ（以下「原点オフセット」という。）と両座標軸の間には相対角度（θ）が存在するので、アライナ座標系における座標（XA, YA）Tをロボット座標系における座標（XR, YR）Tで表すと次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ooは、原点オフセットベクトルであり、具体的には、ロボット座標系原点を始点、アライナ座標系原点を終点とするベクトル、具体的には、アライナ座標系原点Ｏa（XC,
YC）Tのロボット座標系で表した座標（XC, YC）R Tである。
　なお、次式で表される行列Hを、ロボット座標系とアライナ座標系との座標変換行列という。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　原点オフセット（ベクトル）Ooおよび変換行列Hが定まれば、アライナ座標系における位置がロボット座標系における位置として、またはその逆が特定できる。したがって、ハンドリングや搬送等のロボットの教示作業においては、原点オフセットや座標変換行列を求める作業が必要となり、このような作業をキャリブレーションということがある。
　一方、従来は、この作業を治具等を使用して行っており、前記のとおり作業に熟練を要する等の課題があった。
　そこで、本実施形態においては、以下に説明する方法により、この作業の効率化、簡略化等を実現したものである。
　以上を踏まえて、次にロボット教示の手順を説明する。
＜ロボット教示の手順＞
　ロボット１０、アライナ２０、基板２及びフープ３０を使用した教示の手順について、図６を参照しつつ説明する。なお、図６は、アライナ２０におけるロボット１０や基板２の中心位置等の教示点や動作点を示している。
ステップ１
　フープ３０内に、基板２の中心が正確になるように配置して収納する。
ステップ２
　フープ３０内の取出し位置として予め暫定的に設定したフープ位置P0（以下「仮設定されたフープ位置」という。）に基づき、ロボット１０により基板２を、フープ３０から取り出す。ここで、Ｐ0は、基板２を取り出すための仮設定されたフープ位置であるため、ロボット１０により基板２の中心位置の把握はなされていない。
　なお、仮設定されたフープ位置は、ロボット座標系で特定されている。
ステップ３
　回転テーブル２１の基準位置（回転テーブルの回転中心）として予め暫定的に設定したアライナ位置Oac（以下、「仮設定されたアライナ位置」という。）に基づき、ロボット１０により基板２を、アライナ２０の回転テーブル２１に搬送し載置する。以下、仮設定されたアライナ位置に基づき回転テーブル２１の上に載置された基板２の中心位置を「第一の基板載置位置」といい、Ａ1とし、ロボット座標系における座標を（X1, Y1）Tであらわす。
　第一の基板載置位置Ａ１は、仮設定されたフープ位置P0および仮設定されたアライナ位置Oacを使用してアライナ上に載置されているため、アライナ座標系原点Oaからずれている。第一の基板載置位置Ａ１のアライナ座標系原点Oaからのずれ（以下「トータルオフセット１」という。）（ベクトル）Ot1は、フープ３０において基板２を取り出すべき真のフープ位置（以下「真のフープ位置」という。）Pに対する仮設定されたフープ位置P0のずれ（以下「フープオフセット１」という。）（ベクトル）と、仮設定されたアライナ位置Oacのアライナ座標系原点Oaに対するずれ（以下「アライナオフセット」という。）（ベクトル）との（ベクトル）和である。
　なお、仮設定されたアライナ位置Oacは、ロボット座標系により特定されている。
　また、ロボット座標系においては、真のフープ位置Pとアライナ基準点（アライナ座標系原点）Oaは不明であるため、この時点では、フープオフセット１（Of１）、アライナオフセット（Oa）およびトータルオフセット１（Ot1）も不明である。
ステップ４
　前記＜アライナ＞において説明した方法により、すなわち回転テーブル２１を回転させてセンサ部２３により最長距離Lmax及び／又は最短距離Lminに基づいて、第一の基板載置位置Ａ１におけるトータルオフセット１（Ot1）の大きさ及びその方向（角度）を測定する。
　なお、トータルオフセット１（Ot1）の測定値は、アライナ座標系において測定されているため、その座標はアライナ座標系として特定されている。
ステップ５
　回転テーブル２１を回転させて基板２の中心位置を第一の基板載置位置Ａ１に戻す。
ステップ６
　回転テーブル２１上の基板２をロボットハンド１６で把持して、ロボット１０を使用して、ロボット座標系において、x軸と平行な方向に予め設定した距離d移動して回転テーブル２１上に載置する。この移動後の基板２の中心位置を第二の基板載置位置Ａ２とし、ロボット座標系における座標を（X2, Y2）Tであらわす。なお、本実施形態では、前記ロボット１０による基板２の移動方向をx軸と平行な方向としたのは、以下の式の変形や誘導を簡略化するためであって、原理的ないし数学的には、予め設定する距離dが特定できれば、移動方向は任意の方向であって構わない。
ステップ７
　前記＜アライナ＞において説明した方法により、すなわち回転テーブル２１を回転させてセンサ部２３により最長距離Lmax及び／又は最短距離Lminに基づいて、第二の基板載置位置Ａ２におけるアライナ座標系原点に対する基板２の中心の位置ずれ（ベクトル）（以下「トータルオフセット２」という。）Ot2の大きさ及び方向を測定する。
　なお、トータルオフセット２（Ot2）の測定値は、アライナ座標系において測定されているため、その座標はアライナ座標系として特定されている。
　次に、基板２の第一の基板載置位置Ａ１から第二の基板載置位置Ａ２への移動ベクトルについて、図７を参照しつつアライナ座標系とロボット座標系で特定し、関係を検討する。
　トータルオフセット１（Ot1）は、第一の基板載置位置Ａ１における基板中心の位置ずれ（トータルオフセット１）ベクトルである。
　Baは、第一の基板載置位置Ａ１から第二の基板載置位置Ａ２への基板２の移動についてのアライナ座標系における移動ベクトル、Brは、当該移動についてのロボット座標系における移動ベクトルである。なお、これら２つの移動ベクトルは、物理的には同一であるが、ロボット座標系における移動ベクトル（Br）は既知であるが、アライナ座標系における移動ベクトル（Ba）は既知ではない。
　ここで、トータルオフセット１（Ot1）はステップ４により、またトータルオフセット２（Ot２）は本ステップにおける前記測定により特定され、いずれも既知であるため、Ba=Ot２－Ot1（図７左のアライナ座標系）より、アライナ座標系における移動ベクトルBaを求めることができる。
　また、前記のとおり、BrとBaとは、物理的には同一であるから、BrとBaとの関係は、アライナ座標系とロボット座標系との座標変換行列Hを用いて、次式で表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、Ba=（Xa1, Ya1）Tとおくと、Br＝（d, 0）Tであるから、式３から誘導した次式により、アライナ座標系とロボット座標系との相対角度θを求めることができる。
　tanθ＝Ya1/Xa1　　　　　（４）
　したがって、式４により算出されたθを式２に代入することにより、アライナ座標系とロボット座標系との座標変換行列Hが求まる。
ステップ８
　基板２をロボット１０のハンド１６で把持して第一の基板載置位置Ａ１に戻す。したがって、このときの基板２の中心位置はＡ１である。
ステップ９
　仮設定されたアライナ位置（Ｏac）を通りｚ線に平行な直線のまわりにハンド１６を予め設定した角度αだけ回転する。
ステップ１０
　角度αの回転が終了したら、基板２を回転テーブル２１の上に載置する。このときの基板２の中心位置を第三の基板載置位置Ａ３とし、ロボット座標系における座標を（X３, Y３）Tとする。
ステップ１１
　前記＜アライナ＞において説明した方法により、すなわち回転テーブル２１を回転させてセンサ部２３により最長距離Lmax及び／又は最短距離Lminに基づいて、第三の基板載置位置Ａ３の位置における基板中心位置ずれ（トータルオフセット３）Ot３の大きさ及び方向を測定する。
　アライナ座標系におけるトータルオフセット１（Ot1）及びトータルオフセット３（Ot３）は、アライナによる測定（ステップ４及びステップ７）により既知である。
　一方、ロボット座標系におけるアライナオフセット（Oa）、フープオフセット１（Of1）及びフープオフセット３（Of３）は、未知である。ここで、アライナオフセットとは、アライナ座標系原点（回転テーブル２１の中心）に対する仮設定されたアライナ位置Oacのずれであり、アライナ座標系原点Oaを始点、仮教示されたアライナ位置Oacを終点とするベクトルをいう。
　以上において、未知数が３であるから、これらの未知数を求めるためには、３つの方程式が必要となる。
　トータルオフセット１（Ot1）及びトータルオフセット３（Ot３）は、それぞれ、フープオフセット１（Of1）及びフープオフセット３（Of３）と、アライナオフセット（Oa）とのベクトル和であるから、以下の関係となっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、第三の基板載置位置Ａ３は、仮設定されたアライナ位置Oacを中心として、ロボット１０のハンド１６を回転して生成されたものであるため、Of1とOf３の大きさ（絶対値）は等しい。
　そこで、｜Of1｜＝｜Of３｜＝Ofとおく。
　したがって、点Oac、点Ａ１及び点Ａ３から形成される三角形が、点Oacを頂点とする二等辺三角形であることから、以下の関係式が導かれる。
　（X３－X１）２＋（Y３－Y１）２＝b２　　　　　（７）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、φは、点A１から点A３へ向かうベクトルがロボット座標系のx軸（正）方向となす角度、bは、第一の基板載置位置A1と第三の基板載置位置A3との距離である。
　式７ないし式９により、それぞれb、Of１の大きさ（Of）及びφを求めることができる。
　したがって、それらの値から、次式を用いて仮設定されたアライナ位置Oacの座標（Xa, Ya）Tの値を求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　これらの座標値を使用して、次式により、フープオフセット１（Of1）を求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　したがって、仮設定されたフープ位置P０に式１２で求められたOf1を加えることにより、真のフープ位置Pを求めることができる。
　また、アライナ２０において基板を真に載置すべき位置（以下「真のアライナ載置位置」という。）Ａであるアライナ座標系原点Oa、すなわち回転テーブル２１の中心位置の座標（Xc, Yc）Tが次式により求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　以上の結果、真のフープ位置Pおよび真のアライナ載置位置Ａを教示情報として求めることができるので、これらの教示位置を使用してロボットによる正確な搬送動作を実行（再生）することができる。
　本実施形態によれば、次の効果が実現できる。
　－　教示用治具等を必要とせずに、教示作業が可能となるため、システムが簡素化できるとともに、制御に際してハンド等の情報が不要となり、制御が容易となる。
　－　教示用治具等を装置と接触する必要がなく、特にクリーン環境下で使用されるロボットでは、接触によるパーティクルの発生が防止できる。
　－　オペレータが介在せずに自動教示が可能であり、オペレータの技量に依存せずに安定した高精度な教示が可能となる。
１　搬送システム
２　半導体基板（ウエハ）
３　ノッチ
１０　ロボット
１１　ロボット制御装置
１２　基台
１３　アーム部
１４　第一アーム
１５　第二アーム
１６　ハンド
１７　第一回転軸
１８　第二回転軸
１９　第三回転軸
２０　基板位置決め装置（アライナ）
２１　回転テーブル
２２　回転テーブルの回転中心
２３　センサ部
２４　第一の基板載置位置
２５　仮設定されたアライナ位置
３０　基板収納容器（フープ）
４０　処理室
 

Claims (8)

  1. 　水平面内で回転する回転テーブル、および前記回転テーブルに載置された円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報を取得するセンサ部を有する搬送物載置装置と、
    　前記円板状搬送物を搬送物収納容器から取り出し、前記回転テーブル上に搬送して載置するロボットと、を備え、
    　前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定された位置に基づき前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物について、前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報に基づいて、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置の情報を取得して、それら取得した位置情報に基づいて、前記ロボットによる前記搬送物収納容器から前記回転テーブルへの前記円板状搬送物の搬送動作を教示する、ことを特徴とする搬送システム。
  2. 　前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報が、
    　前記回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定された位置に基づき前記円板状搬送物が前記回転テーブル上に載置された第一載置位置の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、
    　前記円板状搬送物を前記第一載置位置から前記ロボットにより予め設定された距離を水平直線移動して前記回転テーブル上に載置された第二載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、
    　前記円板状搬送物を、前記ロボットにより前記第一載置位置から予め設定された角度の水平旋回移動を行って前記回転テーブル上に載置された第三載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれとの３つである、
    ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
  3. 　前記回転テーブルの前記基準位置が前記回転テーブルの回転中心であり、前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれが、前記円板状搬送物の中心の前記回転テーブルの回転中心からの距離と方向である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送システム。
  4. 　水平面内で回転する回転テーブル、および前記回転テーブル上に載置された円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報を取得するセンサ部を有する搬送物載置装置と、
    　前記円板状搬送物を搬送物収納容器から取り出し、前記回転テーブル上に搬送して載置するロボットと、を備える搬送システムにおける前記ロボットの搬送動作の教示方法であって、
    　前記円板状搬送物の第一載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれを取得する第一のずれ取得工程と、
    　前記円板状搬送物を前記第一載置位置からロボットにより水平面内で予め設定した距離を直線移動して前記回転テーブル上に載置した第二載置位置において前円板状記搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれを取得する第二のずれ取得工程と、
    　前記ロボットにより、前記円板状搬送物を前記第一載置位置から予め設定された角度の水平旋回移動を行って前記回転テーブル上に載置された第三載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれを取得する第三のずれ取得工程と、
    　前記第一のずれ取得工程で取得したずれと前記第三のずれ取得工程により取得したずれとに基づいて、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置の情報を取得する工程と、を有することを特徴とする搬送システムにおけるロボットの教示方法。
  5. 　前記回転テーブルの前記基準位置が前記回転テーブルの回転中心であり、前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれが、前記円板状搬送物の中心の前記回転テーブルの回転中心からの距離と方向である、ことを特徴とする請求項４に記載の搬送システムにおけるロボットの教示方法。
  6. 　円板状搬送物を搬送物収納容器から取り出し、水平面内で回転する回転テーブルおよび前記回転テーブルに載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報を取得するセンサ部を有する搬送物載置装置の前記回転テーブル上に搬送して載置する搬送ロボットであって、
    　前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置として予め暫定的に設定した位置に基づき前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報に基づいて、前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物を取り出すべき位置及び前記回転テーブルへの載置すべき位置の情報を取得して、それら取得した位置情報に基づいて、前記ロボットによる前記搬送物収納容器における前記円板状搬送物の取出し位置及び前記回転テーブルの基準位置の情報を取得する、ことを特徴とする搬送ロボット。
  7. 　前記センサ部により取得した前記回転テーブル上に載置された前記円板状搬送物の前記回転テーブルの基準位置に対するずれの情報が、
    　前記円板状搬送物の前記回転テーブルにおける第一載置位置において前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、
    　前記円板状搬送物を前記第一載置位置から前記ロボットにより予め設定した距離を水平直線移動して前記回転テーブル上に載置した第二載置位置における前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれと、
    　前記円板状搬送物を前記ロボットにより前記第一載置位置から予め設定された角度の水平旋回移動を行って前記回転テーブル上に載置された第三載置位置における前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれとの３つである、ことを特徴とする請求項６に記載の搬送ロボット。
  8. 　前記回転テーブルの前記基準位置が前記回転テーブルの回転中心であり、前記円板状搬送物の前記回転テーブルの前記基準位置に対するずれが、前記円板状搬送物の中心の前記回転テーブルの回転中心からの距離と方向である、ことを特徴とする請求項６または７に記載の搬送ロボット。
     
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