WO2019064891A1 - 基板搬送装置及び基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法 - Google Patents

基板搬送装置及び基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法 Download PDF

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雅也 吉田
健治 野口
拓之 岡田
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate transfer apparatus provided with a substrate transfer robot and a substrate placement unit.
  • a substrate mounting portion capable of stacking a plurality of semiconductor substrates in an aligned state.
  • Such a substrate mounting portion generally consists of a pair of spaced plate members and a plurality of columns bridged between the pair of plate members.
  • a plurality of support grooves are formed in the support at a constant pitch in the axial direction of the support, and the substrate is supported by the support by the peripheral edge of the substrate being fitted in the support grooves.
  • a substrate transfer robot is used to load and unload a substrate to and from the substrate mounting portion as described above.
  • the substrate transfer robot generally includes a robot arm, a substrate transfer hand attached to the end of the robot arm, and a controller.
  • the substrate transfer hand includes a substrate holding unit for holding a substrate, and the substrate holding method includes suction and holding.
  • Patent Document 1 exemplifies a substrate transfer hand provided with a plate-like blade divided into a Y-shape and carrying the substrate on the blade for transfer.
  • the light emitting unit is attached to one of the two Y-shaped end portions of the substrate transfer hand, and the light receiving unit is attached to the other so as to face the light emitting unit.
  • the light emitting unit and the light receiving unit constitute a transmissive optical sensor, and the transmissive optical sensor can detect an object that blocks the optical axis. Then, by detecting the external teaching jig attached to the front outer wall of the substrate processing apparatus with a transmission type optical sensor, the relative positional relationship between the center of the teaching position inside the known substrate processing apparatus and the center of the external teaching position is The relative positional relationship between the substrate transfer apparatus and the center of the teaching position is estimated using this.
  • a substrate mounting portion which is mounted on and fixed to a rotating table and rotates integrally with the rotating table.
  • a substrate is loaded on such a substrate placement unit such that the rotation axis of the substrate placement unit and the center of the substrate coincide with each other.
  • the operator operates the teaching pendant while visually checking the substrate transfer robot and the substrate placement unit, whereby the substrate loading position is set so that the rotation axis of the substrate placement unit and the center of the substrate coincide. It is taught to a substrate transfer robot.
  • teaching operations are extremely complicated operations, and a technique capable of automatically and accurately teaching the loading position of the substrate placement unit to the substrate transfer robot is desired.
  • the present invention proposes a technique for obtaining the positional relationship between the robot reference axis of the substrate transfer robot and the rotation axis serving as the center of rotation of the substrate mounting part using the substrate transfer robot.
  • a method of determining a positional relationship between a substrate transfer robot and a substrate mounting unit is an object detection sensor that defines an robot reference axis and detects an object that obstructs a detection area;
  • a substrate transfer robot having a robot arm for moving the detection area in a plane orthogonal to the axial direction, and a substrate mounting portion having a target and rotating around a rotation axis extending parallel to the axial direction It is a method of determining the positional relationship, and At a plurality of rotational positions at which at least one of a rotational position with the rotational axis of the target as the rotational center and a rotational position with the robot reference axis of the detection area as the rotational center is changed Detecting with the object detection sensor a part that is a part of the predetermined circumference that is centered on the rotation axis and that passes through the target; Determining an amount correlated with an index length representing a distance from the robot reference axis to the target when the target is detected
  • a substrate transfer apparatus is A substrate transfer robot having an object detection sensor for detecting an object blocking a detection area, a robot reference axis being defined, and a robot arm for moving the object detection sensor in a plane orthogonal to the axial center direction of the robot reference axis; , A substrate placement unit having a target detected by the object detection sensor and rotating about a rotation axis extending parallel to the axial direction; And a controller configured to control operations of the substrate transfer robot and the substrate placement unit.
  • the controller At a plurality of rotational positions at which at least one of a rotational position with the rotational axis of the target as the rotational center and a rotational position with the robot reference axis of the detection area as the rotational center is changed.
  • the substrate transport robot and the substrate placement unit are operated such that the object detection sensor detects a portion that is a part of the predetermined circumference that is centered on the rotation axis and passes the target.
  • Target search section An index calculation unit for obtaining an amount correlated with an index length representing the distance from the robot reference axis to the target when the object detection sensor detects the target for each of the plurality of rotational positions; Including a positional relationship operation unit for obtaining a positional relationship between the robot reference axis and the rotation axis based on one of the plurality of rotational positions having a maximum or minimum amount correlated with the index length. It is characterized.
  • the present invention it is possible to obtain the positional relationship between the robot reference axis of the substrate transfer robot and the rotation axis serving as the center of rotation of the substrate placement unit using the substrate transfer robot.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a substrate transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the substrate transfer apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a control system of the substrate transfer apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining how an object detection sensor detects the outer peripheral surface of a rotating target.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the index length in FIG. 4 and the rotational position of the target.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining how an object detection sensor detects a surface on the inner peripheral side of a rotating target.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the index length in FIG. 6 and the rotational position of the target.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a substrate transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the substrate transfer apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a control system of the substrate transfer apparatus.
  • FIG. 4 is
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of determining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit, and shows a state in which the target is positioned on a straight line connecting the robot reference axis and the rotation axis.
  • FIG. 10 is a view for explaining the method of obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit, and shows a state where the target is at the rotational position ( ⁇ s + ⁇ ).
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a method of obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit, and shows a state in which the target is at the rotational position ( ⁇ s ⁇ ).
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit, and shows a state in which the target is positioned on a straight line connecting the robot reference axis and
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit, and shows a state in which the detection region moves in parallel with a straight line connecting the robot reference axis and the rotation axis.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method of obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot and the substrate placement unit, in which the target, the rotation axis and the robot reference axis are aligned on the same straight line at the rotational position ⁇ 1 of the target. Is shown.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a substrate transfer apparatus 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the substrate transfer apparatus 10.
  • the substrate transfer apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a substrate placement unit 9 on which a substrate W is loaded, and a substrate transfer robot 1 that carries in (loads) and unloads the substrate W from the substrate placement unit 9; A controller 15 for controlling the operations of the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9 is provided.
  • the substrate transfer apparatus 10 may be applied to, for example, a system that transfers various substrates W, such as an equipment front end module (EFEM), a sorter, and a substrate processing system.
  • EFEM equipment front end module
  • the substrate mounting portion 9 is provided with a plurality of three or more supports 92 arranged on the same circumference.
  • Each support 92 is provided with one or more support portions 91.
  • the plurality of columns 92 have corresponding supports 91 arranged substantially coplanar. Then, the edge of one substrate W is supported by the corresponding plurality of support portions 91.
  • the support portions 91 may be, for example, grooves formed in the support columns 92 or projections projecting horizontally from the support columns 92 as long as they form an upward surface supporting the edge of the substrate W from below.
  • the substrate placement unit 9 is supported by a rotating table 90 and rotates around a rotation axis O.
  • the center of the substrate W mounted on the substrate mounting portion 9 and the center of the circumference formed by the plurality of columns 92 (or the plurality of support portions 91) are located.
  • the substrate mounting part 9 is detachably supported with respect to the turntable 90, the substrate mounting part 9 and the turntable 90 may be integrally comprised.
  • the rotary table 90 is provided with a rotary table drive device 94 composed of, for example, a servomotor, and a rotational position detector 95 for detecting the rotational position of the rotary table 90.
  • the substrate transfer robot 1 includes a base 11, a robot arm supported by the base 11 (hereinafter referred to as “arm 12”), and a substrate transfer hand connected to the distal end of the arm 12 (hereinafter referred to as “ And an object detection sensor 41 provided on the hand 13.
  • the arm 12 includes a horizontally extending first link 21 and a second link 22 connected to the first link 21 via a translational joint.
  • the first link 21 is provided with a translating device 63, and the movement of the translating device 63 translates the second link 22 relative to the first link 21 in parallel with the longitudinal direction of the first link 21.
  • the translation device 63 includes, for example, linear motion mechanisms (not shown) such as rails and sliders, racks and pinions, ball screws, or cylinders, and a servomotor M3 (see FIG. 3) as a drive unit. .
  • linear motion mechanisms such as rails and sliders, racks and pinions, ball screws, or cylinders
  • a servomotor M3 see FIG. 3
  • the configuration of the translation device 63 is not limited to the above.
  • the proximal end of the arm 12 is supported by the base 11 so as to be capable of lifting and pivoting.
  • the lifting shaft 23 connected to the proximal end of the arm 12 expands and contracts, and the arm 12 moves up and down relative to the base 11.
  • the elevating device 61 includes, for example, a linear movement mechanism (not shown) that extends and retracts the elevating shaft 23 from the base 11, and a servomotor M1 (see FIG. 3) as a drive unit.
  • the operation of the pivoting device 62 pivots the arm 12 with respect to the base 11 about the pivot axis.
  • the pivot axis of the arm 12 substantially coincides with the axis of the elevating shaft 23.
  • the turning device 62 includes, for example, a gear mechanism (not shown) for rotating the first link 21 around a turning axis, and a servomotor M2 (see FIG. 3) as a drive unit.
  • a gear mechanism not shown
  • a servomotor M2 see FIG. 3
  • the configurations of the lifting and lowering device 61 and the turning device 62 are not limited to the above.
  • the substrate transfer robot 1 is provided with a “robot reference axis R”.
  • the robot reference axis R is a virtual axis extending in parallel with the rotation axis O of the substrate placement unit 9.
  • a robot reference axis R is defined coaxially with the pivot axis of the arm 12, and a robot coordinate system used to control the substrate transfer robot 1 is constructed on the basis of the robot reference axis R.
  • the robot reference axis R can be defined at an arbitrary position of the substrate transfer robot 1.
  • the hand 13 includes a base 31 connected to the distal end of the arm 12 and a blade 32 fixed to the base 31.
  • the blade 32 is a thin plate member having a Y-shaped (or U-shaped) in which a tip end is bifurcated.
  • the main surface of the blade 32 is horizontal, and a plurality of support pads 33 for supporting the substrate W are provided on the upper surface of the blade 32.
  • the plurality of support pads 33 are arranged to be in contact with the peripheral portion of the substrate W mounted on the blade 32.
  • a pusher 34 is provided on the proximal end side of the blade 32 in the hand 13. The substrate W placed on the blade 32 is gripped between the pusher 34 and the support pad 33 disposed at the tip of the blade 32.
  • the holding method of the substrate W of the hand 13 is an edge holding method, but instead of the edge holding method, a known holding method of the substrate W such as suction, drop-in or mounting is adopted. It may be done.
  • the hand 13 is provided with at least one set of object detection sensors 41.
  • the object detection sensor 41 is a transmission type optical sensor, the object detection sensor 41 is not limited to this, and is a contact or non-contact type object detection sensor having a linear or band detection region. I hope there is.
  • the object detection sensor 41 is provided on the back surface of the forked tip of the blade 32.
  • the object detection sensor 41 is configured by a combination of a light projector 41 a provided on one of the bifurcated tip end of the blade 32 and a light receiver 41 b provided on the other.
  • the light projector 41 a and the light receiver 41 b are separated in a direction parallel to the main surface of the blade 32 (that is, in the horizontal direction).
  • the light projector 41a includes a light source for projecting light as a detection medium.
  • the light receiver 41b is provided with a light receiving element that receives the projection light of the light projector 41a and converts it into an electric signal.
  • the light projector 41a and the light receiver 41b are disposed opposite to each other, and the light emitted from the light projector 41a travels in a straight line and enters the light entrance window of the light receiver of the light receiver 41b.
  • an optical axis 41 c of light emitted from the light projector 41 a is indicated by a chain line.
  • the object detection sensor 41 is a transmissive optical sensor, and can detect an object blocking the optical axis 41c.
  • the object detection sensor 41 outputs an object detection signal to the controller 15 when it detects that the object passes on the optical axis 41 c and the amount of light incident on the light receiver 41 b decreases.
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of a control system of the substrate transfer apparatus 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the operations of the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9 are controlled by the controller 15. However, independent control means are provided for each of the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9, and the control means are configured to control the operation of the substrate transfer apparatus 10 while communicating with each other. It is also good.
  • the controller 15 is a so-called computer, and for example, an arithmetic processing unit (processor) such as a microcontroller, CPU, MPU, PLC, DSP, ASIC, or FPGA, and volatile and nonvolatile storage devices such as ROM and RAM. (Not shown).
  • the storage device stores programs executed by the arithmetic processing unit, various fixed data, and the like.
  • the program stored in the storage device includes the rotation axis search program according to the present embodiment.
  • the storage device also includes teaching data for controlling the operation of the arm 12, data on the shape and dimensions of the arm 12 and the hand 13, data on the shape and dimensions of the substrate W held by the hand 13, and a turntable driving device Data for controlling the operation of the memory 94 is stored.
  • the arithmetic processing unit reads and executes software such as a program stored in the storage device to perform processing for controlling the operations of the substrate transfer robot 1 and the substrate mounting unit 9.
  • the controller 15 may execute each process by centralized control by a single computer, or may execute each process by distributed control by cooperation of a plurality of computers.
  • the controller 15 is connected to a servomotor M1 of the lifting and lowering device 61 of the arm 12, a servomotor M2 of the turning device 62, and a servomotor M3 of the translating device 63.
  • Each of the servomotors M1 to M3 is provided with position detectors E1 to E3 for detecting the rotation angle of the output shaft, and detection signals of the position detectors E1 to E3 are output to the controller 15.
  • the pusher 34 of the hand 13 is also connected to the controller 15. Then, the controller 15 is based on the rotational position detected by each of the position detectors E1 to 3, the pose of the hand 13 corresponding to the corresponding position (i.e., the position and posture in space) and the teaching data stored in the storage unit. Calculate a target pose after a predetermined control time.
  • the controller 15 operates the servomotors M1 to M3 so that the hand 13 assumes a target pose after a predetermined control time.
  • a turntable driving device 94 and a rotational position detector 95 of the turntable 90 are connected to the controller 15.
  • the controller 15 operates the turntable drive device 94 based on the program stored in advance and the rotational position detected by the rotational position detector 95. Thereby, the substrate placement unit 9 can be rotated to a desired rotational position.
  • FIG. 4 is a view for explaining how the object detection sensor 41 detects the outer peripheral surface of the rotating target T
  • FIG. 5 shows the relationship between the index length L in FIG. 4 and the rotational position ⁇ of the target T.
  • FIG. 6 is a view for explaining how the object detection sensor 41 detects the surface on the inner peripheral side of the rotating target T.
  • FIG. 7 shows the relationship between the index length L and the rotational position ⁇ of the target T in FIG. FIG.
  • the target T represents the rotational position ⁇ of the target T with reference to the position indicated by the solid line in FIGS.
  • index length L is a distance from the robot reference axis R to the target T in the direction orthogonal to the axial center direction of the robot reference axis R when the target T is detected by the object detection sensor 41.
  • rotational position ⁇ of the target T is defined as a rotational position with the rotational axis O of the target T as the rotation center.
  • the rotational position ⁇ of the target T is correlated with the rotational position of the substrate placement unit 9 and is changed by rotating the substrate placement unit 9 around the rotation axis O, and provided on the substrate placement unit 9 It can be determined from the detection value of the rotational position detector 95.
  • rotational position ⁇ of detection area D is defined as a rotational position with the robot reference axis R in the detection area D of the object detection sensor 41 (in the present embodiment, corresponding to the optical axis 41c) as the rotation center.
  • the rotational position ⁇ of the detection area D is correlated with the rotational position of the arm 12 and can be obtained from the detection value of the position detector E2 of the servomotor M2 for turning.
  • the rotational position ⁇ and the rotational position ⁇ both represent a rotational angle from an arbitrary rotational reference position.
  • the outer peripheral surface of the target T is first detected.
  • the “surface on the outer peripheral side of the target T” is a part of the surface of the target T, viewed parallel to the axial center direction of the robot reference axis R, passes through the target T and is centered on the rotation axis O It is a portion located on the outer peripheral side of a predetermined circumference.
  • the ideal target T is a cylinder with a very small cross-sectional area.
  • the actual target T is not such an ideal shape, has a cross-sectional area, and may not be cylindrical.
  • the object detection sensor is held at the rotational positions ⁇ of the plurality of targets T while maintaining the rotational position ⁇ of the detection area D and changing the rotational position ⁇ of the target T
  • the relationship between the rotational position ⁇ of the target T and the index length L is as shown in the table of FIG.
  • the rotational position ⁇ of the target T and the index length L are not proportional, and the index length L with respect to the rotational position ⁇ of the target T is represented.
  • the line is parabolic with two peaks. This is a direction parallel to a straight line (hereinafter referred to as “arm reference line A”) connecting the robot reference axis R and the detection area D due to the revolution of the target T when the target T rotates around the rotation axis O.
  • arm reference line A a straight line connecting the robot reference axis R and the detection area D due to the revolution of the target T when the target T rotates around the rotation axis O.
  • the object detection sensor 41 detects the surface on the outer peripheral side of the target T, the target T and the rotation position ⁇ at the target T rotation position at which the index length L becomes minimum depending on the shape of the target T
  • the straight line connecting the axes O and the arm reference line A may not be parallel.
  • the rotational position ⁇ of the detection area D is kept constant, and the rotational position ⁇ of the target T is changed.
  • the object detection sensor 41 detects the surface on the inner peripheral side of the target T at the rotational positions ⁇ of the plurality of targets T and obtains the index length L, the rotational position ⁇ of the substrate mounting portion 9 and the index length L The relationship with is as shown in the chart of FIG.
  • the surface on the inner peripheral side of the target T is a part of the surface of the target T, viewed parallel to the axial center direction of the robot reference axis R, passes through the target T, and the rotation axis O It is a portion located on the inner circumferential side of a predetermined circumferential center.
  • the rotational position ⁇ of the target T and the index length L are in a proportional relationship, and the index length L with respect to the rotational position ⁇ of the target T is The representing line draws a parabola. This is because, when the target T rotates around the rotation axis O, the amount of movement of the target T in a direction parallel to the arm reference line A by revolution and the direction parallel to the arm reference line A by rotation of the target T The positive and negative of the amount of movement of are always the same.
  • the target with the minimum index length L At the rotational position ⁇ of T, the straight line connecting the target T and the rotation axis O is parallel to the arm reference line A.
  • the object detection sensor 41 detects the target T The inner circumferential surface is detected.
  • the controller 15 when the controller 15 detects the target T with the object detection sensor 41, the controller 15 looks in parallel with the axial center direction of the robot reference axis R and detects the detection area D of the object detection sensor 41 between the rotation axis O and the target T.
  • the substrate transport robot 1 and / or the substrate placement unit 9 is operated so as to detect the target T while moving the detection area D toward the target T after moving it to the target T once.
  • the robot when the target T exists between the rotation axis O and the robot reference axis R when viewed in parallel with the axial center direction of the robot reference axis R, first, the robot than the target T The detection region D of the object detection sensor 41 located on the reference axis R side is moved from the robot reference axis R side to the rotation axis O side to perform preliminary detection of the target T. Next, the detection area D is further moved toward the rotation axis O until the target T is not detected. Subsequently, the detection area D is moved from the rotation axis O toward the robot reference axis R to detect the target T, and the index length L is determined for the secondarily detected target T.
  • the controller 15 performs processing for obtaining the positional relationship between the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9.
  • the controller 15 reads out and executes a predetermined program stored in advance in the storage device to exhibit the functions as the target search unit 151, the index calculation unit 152, and the positional relationship calculation unit 153.
  • the target search unit 151 changes the rotational position ⁇ around the rotation axis O of the target T while keeping constant the rotational position ⁇ around the robot reference axis R in the detection area D.
  • the substrate transport robot 1 and the substrate placement unit 9 are operated such that the object detection sensor 41 detects the target T at a plurality of rotational positions.
  • the target search unit 151 detects the target T with the object detection sensor 41 at a plurality of rotational positions at which the rotational position ⁇ of the detection area D is changed while holding the rotational position ⁇ of the target T constant.
  • the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9 may be operated.
  • the substrate search robot 1 detects the target T by the object detection sensor 41 at a plurality of rotational positions in which both the rotational position ⁇ of the target T and the rotational position ⁇ of the detection area D are changed.
  • the substrate placement unit 9 may be operated.
  • the object detection sensor 41 detects a part of the surface of the target T, which passes through the target T and is located on the inner peripheral side of a predetermined circumference centered on the rotation axis O.
  • the index calculation unit 152 determines the distance from the robot reference axis R to the target T when the object detection sensor 41 detects the target T for each of the plurality of rotational positions at which the object detection sensor 41 detects the target T. Find a quantity correlated with the index length L to be represented.
  • the amount correlated with the index length L is at least one of the index length L itself, the movement amount of the hand 13, and the detection values of the position detectors E1 to M3 of the motors M1 to M3 operating the arm 12. May be there.
  • the positional relationship calculation unit 153 obtains the positional relationship between the robot reference axis R and the rotation axis O based on the amount having a correlation with the index length L being maximum or minimum.
  • the positional relationship between the robot reference axis R and the rotation axis O is, for example, a distance between the robot reference axis R and the rotation axis O of the substrate placement unit 9 (example 1), and a straight line connecting the robot reference axis R and the rotation axis O.
  • the positional relationship calculation unit 153 may store (teach) the determined positional relationship between the robot reference axis R and the rotation axis O in the storage device. Even when the directional relationship between the robot reference axis R and the rotational axis O is determined as in Example 2 and Example 3, the known distance from the rotational axis O to the target T and the detection values of the position detectors E1 to E3 Alternatively, the distance between the robot reference axis R and the rotation axis O may be obtained by using the distance from the robot reference axis R to the detection area D, which is obtained by calculation from the design value of the substrate transport robot 1 or the like.
  • Example 1 the distance from the robot reference axis R to the rotation axis O of the substrate placement unit 9 is determined.
  • the target T has a rectangular cross section viewed in parallel to the axial center direction of the robot reference axis R, and the distance from the inner circumferential surface to the rotation axis O is known.
  • the rotational position ⁇ of the detection area D is a rotational position where the arm reference line A faces the direction of the rotational axis O.
  • the controller 15 searches the target T with the substrate transfer robot 1 at a plurality of rotational positions ⁇ of the target T, and obtains the minimum value of the index length L as shown in FIG.
  • the controller 15 calculates the distance from the robot reference axis R to the rotation axis O by adding the distance from the inner peripheral surface of the known target T to the rotation axis O to the minimum value of the determined index length L . Furthermore, the controller 15 stores (teaches) the determined distance from the robot reference axis R to the rotation axis O in the storage device.
  • Example 2 the rotational position ⁇ s of the target T located on a straight line connecting the robot reference axis R and the rotational axis O is determined, and the reference rotational position of the substrate placement unit 9 is calibrated using it.
  • the target T has a rectangular cross section viewed in parallel to the axial center direction of the robot reference axis R.
  • the rotational position ⁇ of the detection area D is a rotational position where the arm reference line A faces the direction of the rotational axis O.
  • the controller 15 causes the substrate transport robot 1 to search for the target T at a plurality of rotational positions ⁇ of the target T, and as shown in FIG. 9, the target T rotates such that the index length L becomes minimum. Find the position ⁇ s.
  • the target T is located on a straight line connecting the robot reference axis R and the rotation axis O.
  • the controller 15 calibrates the rotational position ⁇ s of the target T when the target T is located on a straight line connecting the robot reference axis R and the rotational axis O with the calibrated reference rotational position of the substrate mounting portion 9 (that is, , (Rotational position of 0 °) is stored (teaching) in the storage device.
  • Example 3 the detection region D is such that the straight line connecting the robot reference axis R and the detection area D faces the rotation axis O, that is, the rotation axis O passes on the straight line connecting the robot reference axis R and the detection area D
  • the rotational position ⁇ s of is determined.
  • the rotational position ⁇ s of the target T located on a straight line connecting the robot reference axis R and the rotational axis O is known.
  • the target T has a rectangular cross section viewed in parallel with the axial direction of the robot reference axis R.
  • the controller 15 mounts the substrate such that the target T located on a straight line connecting the robot reference axis R and the rotation axis O is moved from the rotation position ⁇ s to the rotation position ( ⁇ s + ⁇ ).
  • the unit 9 is operated.
  • the controller 15 searches for the rotational position ⁇ 1 of the detection area D at which the index length L ( ⁇ s + ⁇ ) is minimized.
  • the controller 15 operates the substrate placement unit 9 to set the rotational position of the target T to the rotational position ( ⁇ s ⁇ ). Then, the controller 15 searches for the rotational position ⁇ 2 of the detection area D at which the index length L ( ⁇ s ⁇ ) is minimized.
  • Example 4 In Example 4, a reference rotational position of the substrate placement unit 9 with respect to the substrate transfer robot 1 is obtained.
  • the controller 15 sets the reference rotational position of the substrate placement unit 9 with respect to the substrate conveyance robot 1 when the substrate conveyance robot 1 carries the substrate W into and out of the substrate placement unit 9.
  • the current position can be estimated by calculation, and the interference between the substrate transfer robot 1 and the support 92 can be avoided.
  • the direction in which the rotation axis O is viewed from the robot reference axis R is known, and the movement direction of the detection area D by the expansion and contraction of the arm 12 is the robot reference axis R and the rotation axis O
  • the rotational position ⁇ of the detection area D which is parallel to the straight line connecting
  • the detection area D moves in parallel with a straight line connecting the robot reference axis R and the rotation axis O.
  • the target T has a rectangular cross section seen in parallel to the axial center direction of the robot reference axis R, and is at a position farther from the robot reference axis R than the rotation axis O.
  • the substrate transport robot 1 searches for the target T and, as shown in FIG.
  • the rotational position ⁇ l of the target T at which the length L becomes maximum is determined.
  • the robot reference axis R, the rotation axis O, and the target T are aligned in this order on a straight line.
  • the controller 15 stores (teaches) the rotational position of the substrate placement unit 9 when the target T is at the rotational position ⁇ l as the reference rotational position of the substrate placement unit 9 with respect to the substrate transport robot 1 in the storage device.
  • the robot reference axis R is defined, and the object detection sensor 41 that detects an object blocking the detection area D, and the axial center direction of the robot reference axis are orthogonal.
  • Substrate transport robot 1 having an arm 12 for moving an object detection sensor 41 in a plane where the object is detected, and a target T detected by the object detection sensor 41, a rotation axis O extending parallel to the axial center direction of the robot reference axis R
  • a controller 15 for controlling the operations of the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9.
  • the controller 15 changes a plurality of rotations at least one of the rotational position ⁇ about the rotation axis O of the target T and the rotational position ⁇ about the robot reference axis R of the detection area D.
  • the substrate transfer robot 1 detects a part of the surface of the target T located on the inner circumferential side of a predetermined circumference passing through the target T with the object detection sensor 41 at the position.
  • an index length representing the distance from the robot reference axis R to the target T when the object detection sensor 41 detects the target T
  • an index operation unit 152 based on which the amount correlated with the index length L is maximized or minimized
  • a positional relationship calculation unit 153 for determining the positional relationship between the reference axis R and the rotational axis O.
  • the method of determining the positional relationship between the substrate transfer robot 1 and the substrate placement unit 9 according to the present embodiment is the rotational position ⁇ with the rotational axis O of the target T as the rotation center, and the robot reference axis R of the detection area D.
  • the positional relationship between the robot reference axis R and the rotation axis O of the substrate placement unit 9 can be searched by the substrate conveyance robot 1, the position of the substrate placement unit 9 is automatically taught to the substrate conveyance robot 1. It is possible to
  • the controller 15 first moves the detection area D of the object detection sensor 41 from the robot reference axis R side toward the rotation axis O side with respect to the target T The preliminary detection of the target T is performed, and then the detection area D of the object detection sensor 41 is further moved to the rotation axis O side until the target T is not detected, and then the detection area D of the object detection sensor 41 is The substrate transport robot 1 is operated to move from the target T toward the robot reference axis R from the side of the rotation axis O to detect the target T.
  • the step of detecting the target T by the object detection sensor 41 first detects the detection area D of the object detection sensor 41.
  • the target T is moved from the robot reference axis R to the rotational axis O with respect to the target T to perform preliminary detection of the target T.
  • the detection area D of the object detection sensor 41 is detected until the target T is not detected.
  • the target T is detected by moving the detection area D of the object detection sensor 41 from the side of the rotational axis O toward the robot reference axis R with respect to the target T. Contains.
  • the substrate transfer robot 1 is automatically operated to detect the surface on the inner peripheral side of the target T. Can.
  • Substrate transport robot 9 Substrate placement unit 10: Substrate transport device 11: Base 12: Arm 13: Hand 15: Controller 151: Target search unit 152: Index operation unit 153: Position relationship operation unit 21, 22: Link 23: Lifting shaft 31: Base portion 32: Blade 33: Support pad 34: Pusher 41: Object detection sensor 41a: Floodlight 41b: Light receiver 41c: Optical axis 61: Lifting device 62: Turning device 63: Translation device 90: Rotary table 91: Mounting portion 92: Support column 94: Rotary table drive device 95: Rotational position detector A: Arm reference line B: Boat reference line D: Detection area E1 to 3: Position detector L: Index length M1 to 3: Servo motor O: Rotation axis R: Robot reference axis T: Target W: Substrate

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Abstract

基板載置部上のターゲットの回転軸を回転中心とする回転位置、及び、検出領域のロボット基準軸を回転中心とする回転位置のうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、ターゲットの表面の一部分であって回転軸を中心とし且つターゲットを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を物体検出センサで検出するステップと、複数の回転位置の各々について、物体検出センサでターゲットを検出したときのロボット基準軸からターゲットまでの距離を表す指標長さと相関関係のある量を求めるステップと、複数の回転位置のうち指標長さと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、ロボット基準軸と回転軸との位置関係を求めるステップとを含む。

Description

基板搬送装置及び基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法
　本発明は、基板搬送ロボットと基板載置部とを備えた基板搬送装置に関する。
　従来、半導体のプロセスにおいて、複数の半導体基板に対して一括して処理を行うために、複数の半導体基板を整列された状態で積載することのできる基板載置部が用いられている。このような基板載置部は、一般に、離間された一対の板部材と、一対の板部材間に架け渡された複数の支柱とからなる。支柱には、複数の支持溝が当該支柱の軸線方向に一定ピッチで形成されており、支持溝に基板の周縁部が嵌め込まれることで、基板が支柱に支持される。
　上記のような基板載置部に対し基板を搬入及び搬出するために、基板搬送ロボットが用いられる。基板搬送ロボットは、一般に、ロボットアームと、ロボットのアームの手先に装着された基板搬送ハンドと、コントローラとを備えている。基板搬送ハンドは基板を保持するための基板保持部を備えており、その基板保持方式には吸着や把持などがある。特許文献１では、Ｙ字形に先の分かれた板状のブレードを備え、ブレードに基板を載せて搬送する基板搬送ハンドが例示されている。
　特許文献１に記載された基板搬送ロボットでは、基板搬送ハンドのＹ字に分かれた両先端部の一方に発光部が取り付けられ、他方に発光部と対向するように受光部が取り付けられている。これらの発光部と受光部は透過型光センサを構成しており、この透過型光センサでは光軸を遮る物体を検出することができる。そして、基板処理装置の前面外壁に取り付けられた外部教示治具を透過型光センサで検出することにより、既知の基板処理装置内部の教示位置の中心と外部教示位置の中心との相対位置関係を用いて、基板搬送装置と教示位置の中心との相対的位置関係を推定する。
特開２００５－３１０８５８号公報
　基板載置部には、回転台の上に載置固定されて、当該回転台と一体的に回転するものがある。このような基板載置部には、基板載置部の回転軸と基板の中心とが一致するように基板が積載される。そのために、オペレータが基板搬送ロボットと基板載置部とを目視で確認しながらティーチングペンダントを操作することにより、基板載置部の回転軸と基板の中心とが一致するように基板の積載位置を基板搬送ロボットに教示することが行われている。しかしながら、このような教示作業は極めて煩雑な作業であり、自動で且つ精確に基板搬送ロボットへ基板載置部の積載位置を教示することのできる技術が望まれている。
　基板は円形の所定形状であることから、基板載置部の回転軸の位置に基づいて当該基板載置部の基板の積載位置を容易に導き出すことができる。そこで本発明では、基板搬送ロボットを用いて、基板搬送ロボットのロボット基準軸と基板載置部の回転の中心となる回転軸との位置関係を求める技術を提案する。
　本発明の一態様に係る基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法は、ロボット基準軸が規定され、検出領域を遮る物体を検出する物体検出センサ、及び、前記ロボット基準軸の軸心方向と直交する平面内で前記検出領域を移動させるロボットアームを有する基板搬送ロボットと、ターゲットを有し且つ前記軸心方向と平行に延びる回転軸を中心として回転する基板載置部との位置関係を求める方法であって、
前記ターゲットの前記回転軸を回転中心とする回転位置、及び、前記検出領域の前記ロボット基準軸を回転中心とする回転位置のうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、前記ターゲットの表面の一部分であって前記回転軸を中心とし且つ当該ターゲットを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を前記物体検出センサで検出するステップと、
前記複数の回転位置の各々について、前記物体検出センサで前記ターゲットを検出したときの前記ロボット基準軸から前記ターゲットまでの距離を表す指標長さと相関関係のある量を求めるステップと、
　前記複数の回転位置のうち前記指標長さと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、前記ロボット基準軸と前記回転軸との位置関係を求めるステップとを含むことを特徴としている。
　また、本発明の一態様に係る基板搬送装置は、
ロボット基準軸が規定され、検出領域を遮る物体を検出する物体検出センサ、及び、前記ロボット基準軸の軸心方向と直交する平面内で前記物体検出センサを移動させるロボットアームを有する基板搬送ロボットと、
前記物体検出センサで検出されるターゲットを有し、前記軸心方向と平行に延びる回転軸を中心として回転する基板載置部と、
前記基板搬送ロボット及び前記基板載置部の動作を制御するコントローラとを備えている。そして、コントローラが、
前記ターゲットの前記回転軸を回転中心とする回転位置、及び、前記検出領域の前記ロボット基準軸を回転中心とする回転位置のうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、前記ターゲットの表面の一部分であって前記回転軸を中心とし且つ当該ターゲットを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を前記物体検出センサで検出するように前記基板搬送ロボット及び前記基板載置部を動作させる、ターゲット探索部と、
前記複数の回転位置の各々について、前記物体検出センサで前記ターゲットを検出したときの前記ロボット基準軸から前記ターゲットまでの距離を表す指標長さと相関関係のある量を求める、指標演算部と、
前記複数の回転位置のうち前記指標長さと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、前記ロボット基準軸と前記回転軸との位置関係を求める位置関係演算部とを含むことを特徴としている。
　上記の基板搬送装置及び基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法によれば、ターゲットの形状に拘わらず、ターゲットの公転によるロボット基準軸と検出領域とを結ぶ直線と平行な方向への移動量と、ターゲットの自転によるロボット基準軸と検出領域とを結ぶ直線と平行な方向への移動量との正負が同じとなる。これにより、ターゲットの形状に拘わらず、基板載置部の回転位置を特定するために、指標長さの最小値及び最大値というファクターを利用することが可能となる。
　本発明によれば、基板搬送ロボットを用いて、基板搬送ロボットのロボット基準軸と基板載置部の回転の中心となる回転軸との位置関係を求めることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板搬送装置の概略側面図である。 図２は、基板搬送装置の概略平面図である。 図３は、基板搬送装置の制御系統の構成を示す図である。 図４は、物体検出センサで回転するターゲットの外周側の表面を検出する様子を説明する図である。 図５は、図４における指標長さとターゲットの回転位置との関係を示す図である。 図６は、物体検出センサで回転するターゲットの内周側の表面を検出する様子を説明する図である。 図７は、図６における指標長さとターゲットの回転位置との関係を示す図である。 図８は、基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法を説明する図である。 図９は、基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法を説明する図であって、ロボット基準軸と回転軸とを結ぶ直線上にターゲットが位置する状態を示している。 図１０は、基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法を説明する図であって、ターゲットが回転位置（θｓ＋α）にある状態を示している。 図１１は、基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法を説明する図であって、ターゲットが回転位置（θｓ－α）にある状態を示している。 図１２は、基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法を説明する図であって、検出領域がロボット基準軸と回転軸を結ぶ直線と平行に移動する状態を示している。 図１３は、基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法を説明する図であって、ターゲットの回転位置φｌにおいて、ターゲットと回転軸とロボット基準軸とが同一直線上に並ぶ状態を示している。
〔基板搬送装置１０の概略構成〕
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る基板搬送装置１０の概略側面図、図２は基板搬送装置１０の概略平面図である。図１及び図２に示す基板搬送装置１０は、基板Ｗが積載される基板載置部９と、基板載置部９に対し基板Ｗの搬入（積載）及び搬出を行う基板搬送ロボット１と、基板搬送ロボット１及び基板載置部９の動作を制御するコントローラ１５とを備えている。基板搬送装置１０は、例えば、ＥＦＥＭ（Equipment　Front　End　Module）、ソータ、基板処理システムなどの、各種の基板Ｗを搬送するシステムに適用されてよい。
〔基板載置部９の構成〕
　本実施形態に係る基板載置部９は、同一円周上に配置された３以上の複数の支柱９２を備えている。各支柱９２には、１又は複数の支持部９１が形成されている。複数の支柱９２は、実質的に同一平面上に配置された対応する支持部９１を有している。そして、対応する複数の支持部９１によって１の基板Ｗの縁が支持される。各支持部９１、例えば、支柱９２に形成された溝や、支柱９２から水平方向へ突出する突起など、基板Ｗの縁を下方から支持する上向きの面を形成するものであればよい。
　基板載置部９は、回転台９０に支持されており、回転軸Ｏを中心として回転する。回転軸Ｏの延長線上には、基板載置部９に載置される基板Ｗの中心、及び、複数の支柱９２（又は、複数の支持部９１）が形成する円周の中心が位置する。なお、基板載置部９は回転台９０に対し着脱可能に支持されているが、基板載置部９と回転台９０とが一体的に構成されていてもよい。回転台９０には、例えばサーボモータなどからなる回転台駆動装置９４と、回転台９０の回転位置を検出する回転位置検出器９５とが設けられている。
〔基板搬送ロボット１の構成〕
　基板搬送ロボット１は、基台１１と、基台１１に支持されたロボットアーム（以下、「アーム１２」と称する）と、アーム１２の遠位端部に連結された基板搬送ハンド（以下、「ハンド１３」と称する）と、ハンド１３に設けられた物体検出センサ４１とを備えている。
　本実施形態に係るアーム１２は、水平方向に延びる第１リンク２１と、第１リンク２１に並進関節を介して接続された第２リンク２２とから成る。第１リンク２１には並進装置６３が設けられており、並進装置６３の動作により第２リンク２２は第１リンク２１に対して当該第１リンク２１の長手方向と平行に並進移動する。並進装置６３は、例えば、レール＆スライダ、ラック＆ピニオン、ボールねじ、又は、シリンダなどの直動機構（図示略）と、駆動部としてのサーボモータＭ３（図３、参照）とを備えてなる。但し、並進装置６３の構成は上記に限定されない。
　アーム１２の近位端部は、昇降及び旋回可能に基台１１に支持されている。昇降装置６１の動作により、アーム１２の近位端部と連結された昇降軸２３が伸縮して、アーム１２は基台１１に対し昇降移動する。昇降装置６１は、例えば、昇降軸２３を基台１１から伸縮させる直動機構（図示略）と、駆動部としてのサーボモータＭ１（図３、参照）とを備えてなる。
　また、旋回装置６２の動作により、アーム１２は基台１１に対し旋回軸を中心として旋回する。アーム１２の旋回軸は昇降軸２３の軸心と実質的に一致する。旋回装置６２は、例えば、第１リンク２１を旋回軸の周りに回転させるギア機構（図示略）と、駆動部としてのサーボモータＭ２（図３、参照）とを備えてなる。但し、昇降装置６１及び旋回装置６２の構成は上記に限定されない。
　基板搬送ロボット１には、「ロボット基準軸Ｒ」が与えられている。ロボット基準軸Ｒは、基板載置部９の回転軸Ｏと平行に延びる仮想軸である。本実施形態では、アーム１２の旋回軸と同軸上にロボット基準軸Ｒが規定され、このロボット基準軸Ｒを基準として基板搬送ロボット１の制御に利用するロボット座標系が構築されている。但し、ロボット基準軸Ｒは、基板搬送ロボット１の任意の位置に規定することができる。
　ハンド１３は、アーム１２の遠位端部に連結されたベース部３１と、ベース部３１に固定されたブレード３２とを備えている。ブレード３２は、先端部が二股に分かれたＹ字状（又は、Ｕ字状）を呈する薄板部材である。
　ブレード３２の主面は水平であって、基板Ｗを支持する複数の支持パッド３３がブレード３２の上面に設けられている。複数の支持パッド３３は、ブレード３２に載置された基板Ｗの周縁部と接触するように、配置されている。更に、ハンド１３においてブレード３２の基端側には、プッシャ３４が設けられている。このプッシャ３４とブレード３２の先端部に配置された支持パッド３３との間で、ブレード３２に載置された基板Ｗが把持される。
　なお、本実施形態に係るハンド１３は、基板Ｗを水平な姿勢で保持しながら搬送するものであるが、ハンド１３は基板Ｗを垂直な姿勢で保持可能なものであってもよい。また、本実施形態に係るハンド１３の基板Ｗの保持方式は、エッジ把持式であるが、エッジ把持式に代えて、吸着式、落とし込み式、載置式などの公知の基板Ｗの保持方式が採用されてもよい。
　ハンド１３には、少なくとも１組の物体検出センサ４１が設けられている。本実施形態に係る物体検出センサ４１は透過型光センサであるが、物体検出センサ４１は、これに限定されず、直線状又は帯状の検出領域を有する接触式又は非接触式の物体検出センサであればよい。
　物体検出センサ４１は、ブレード３２の二股に分かれた先端部の裏面に設けられている。図８を参照して、物体検出センサ４１は、ブレード３２の二股に分かれた先端部の一方に設けられた投光器４１ａと他方に設けられた受光器４１ｂとの組み合わせによって構成されている。投光器４１ａと受光器４１ｂとは、ブレード３２の主面と平行な方向（即ち、水平方向）に離れている。
　投光器４１ａは、検出媒体となる光を投射する光源を備えている。受光器４１ｂは、投光器４１ａの投射光を受けて電気信号に変換する受光素子を備えている。投光器４１ａと受光器４１ｂは対向配置されており投光器４１ａを出た光は、直線状に進んで、受光器４１ｂの受光器の入光窓に入射する。図８において、投光器４１ａを出た光の光軸４１ｃが鎖線で示されている。物体検出センサ４１は透過型光センサであって、光軸４１ｃを遮る物体を検出することができる。物体検出センサ４１は、光軸４１ｃ上を物体が通過して、受光器４１ｂに入射する光量が減少したことを検出すると、物体検出信号をコントローラ１５へ出力する。
〔コントローラ１５の構成〕
　図３は、基板搬送装置１０の制御系統の構成を示す図である。図３に示すように、基板搬送ロボット１及び基板載置部９の動作は、コントローラ１５により制御される。但し、基板搬送ロボット１と基板載置部９のそれぞれに独立した制御手段が設けられており、それらの制御手段が相互に通信しながら基板搬送装置１０の動作を制御するように構成されていてもよい。
　コントローラ１５は、いわゆるコンピュータであって、例えば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＰＬＣ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の演算処理装置（プロセッサ）と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の揮発性及び不揮発性の記憶装置とを有する（いずれも図示せず）。記憶装置には、演算処理装置が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。記憶装置に記憶されたプログラムには、本実施形態に係る回転軸探索プログラムが含まれている。また、記憶装置には、アーム１２の動作を制御するための教示データ、アーム１２やハンド１３の形状・寸法に関するデータ、ハンド１３に保持された基板Ｗの形状・寸法に関するデータ、回転台駆動装置９４の動作を制御するためのデータなどが格納されている。
　コントローラ１５では、記憶装置に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理装置が読み出して実行することにより、基板搬送ロボット１及び基板載置部９の動作を制御するための処理が行われる。なお、コントローラ１５は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。
　コントローラ１５には、アーム１２の昇降装置６１のサーボモータＭ１、旋回装置６２のサーボモータＭ２、及び、並進装置６３のサーボモータＭ３が接続されている。各サーボモータＭ１～３には、その出力軸の回転角を検出する位置検出器Ｅ１～３が設けられており、各位置検出器Ｅ１～３の検出信号はコントローラ１５へ出力される。更に、コントローラ１５には、ハンド１３のプッシャ３４も接続されている。そして、コントローラ１５は、位置検出器Ｅ１～３の各々で検出された回転位置と対応するハンド１３のポーズ（即ち、空間における位置及び姿勢）と記憶部に記憶された教示データとに基づいて、所定の制御時間後の目標ポーズを演算する。コントローラ１５は、所定の制御時間後にハンド１３が目標ポーズとなるように、各サーボモータＭ１～３を動作させる。
　更に、コントローラ１５には、回転台９０の回転台駆動装置９４及び回転位置検出器９５が接続されている。コントローラ１５は、予め記憶されたプログラムと、回転位置検出器９５で検出された回転位置とに基づいて、回転台駆動装置９４を動作させる。これにより、基板載置部９を所望の回転位置へ回転させることができる。
〔ターゲットＴの探索方法〕
　ここで、基板搬送ロボット１がターゲットＴを探索する方法について説明する。図４は物体検出センサ４１で回転するターゲットＴの外周側の表面を検出する様子を説明する図であり、図５は図４における指標長さＬとターゲットＴの回転位置θとの関係を示す図である。図６は物体検出センサ４１で回転するターゲットＴの内周側の表面を検出する様子を説明する図であり、図７は図６における指標長さＬとターゲットＴの回転位置θとの関係を示す図である。なお、図５，７においては、ターゲットＴが図４，６中実線で示す位置を基準としてターゲットＴの回転位置θを表している。
　ここで、「指標長さＬ」を、物体検出センサ４１でターゲットＴが検出されたときの、ロボット基準軸ＲからターゲットＴまでの、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と直交する方向の距離と規定する。また、「ターゲットＴの回転位置θ」を、ターゲットＴの回転軸Ｏを回転中心とする回転位置と規定する。ターゲットＴの回転位置θは、基板載置部９の回転位置と相関しており、基板載置部９を回転軸Ｏを中心として回転させることにより変化し、基板載置部９に設けられた回転位置検出器９５の検出値から求めることができる。また、「検出領域Ｄの回転位置φ」を、物体検出センサ４１の検出領域Ｄ（本実施形態では、光軸４１ｃが相当）のロボット基準軸Ｒを回転中心とする回転位置と規定する。検出領域Ｄの回転位置φは、アーム１２の回転位置と相関しており、旋回用のサーボモータＭ２の位置検出器Ｅ２の検出値から求めることができる。回転位置θ及び回転位置φは、いずれも任意の回転基準位置からの回転角度を表している。
　例えば、図４に示すように、回転軸Ｏとロボット基準軸Ｒとの間にターゲットＴがあり、物体検出センサ４１の検出領域Ｄをロボット基準軸Ｒ側から回転軸Ｏ側へ移動させながらターゲットＴの検出を行うと、初めにターゲットＴの外周側の表面が検出される。ここで、「ターゲットＴの外周側の表面」とは、ターゲットＴの表面の一部分であって、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見て、ターゲットＴを通過し且つ回転軸Ｏを中心とする所定の円周の外周側に位置する部分のことである。
　理想的なターゲットＴは、断面積が極めて小さい円柱である。しかし、実際のターゲットＴはこのような理想的な形状ではなく、断面積があり、また、円柱状でない場合がある。
　例えば、ターゲットＴが断面長方形の角柱状であるときに、検出領域Ｄの回転位置φを保持し且つターゲットＴの回転位置θを変化させながら、複数のターゲットＴの回転位置θにおいて、物体検出センサ４１でターゲットＴの外周側の表面を検出して指標長さＬを求めると、ターゲットＴの回転位置θと指標長さＬとの関係は、図５の図表に示すようなものとなる。
　図５に示すターゲットＴの回転位置θと指標長さＬとの関係では、ターゲットＴの回転位置θと指標長さＬとが比例せず、ターゲットＴの回転位置θに対する指標長さＬを表すラインは２つのピークを有する放物線を描く。これは、ターゲットＴが回転軸Ｏを中心として回転したときに、ターゲットＴの公転によるロボット基準軸Ｒと検出領域Ｄとを結ぶ直線（以下、「アーム基準線Ａ」と表す）と平行な方向への移動量と、ターゲットＴの自転によるアーム基準線Ａと平行な方向への移動量との正負が逆となる領域が存在するからである。このような事象は、回転軸ＯからのターゲットＴの最遠点が複数存在する場合に生じる。
　このように、物体検出センサ４１でターゲットＴの外周側の表面を検出する場合には、ターゲットＴの形状によっては、指標長さＬが最小となるターゲットＴの回転位置θで、ターゲットＴと回転軸Ｏを結ぶ直線と、アーム基準線Ａとが平行とならないことがある。
　一方で、図６に示すように、例えば、ターゲットＴが断面長方形の角柱状であるときに、検出領域Ｄの回転位置φを一定に保持し、且つ、ターゲットＴの回転位置θを変化させて、複数のターゲットＴの回転位置θにおいて、物体検出センサ４１でターゲットＴの内周側の表面を検出して指標長さＬを求めると、基板載置部９の回転位置θと指標長さＬとの関係は、図７の図表に示すようなものとなる。ここで、「ターゲットＴの内周側の表面」とは、ターゲットＴの表面の一部分であって、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見て、ターゲットＴを通過し且つ回転軸Ｏを中心とする所定の円周の内周側に位置する部分のことである。
　図７に示すターゲットＴの回転位置θと指標長さＬとの関係では、ターゲットＴの回転位置θと指標長さＬとは比例関係にあり、ターゲットＴの回転位置θに対する指標長さＬを表すラインは放物線を描く。これは、ターゲットＴが回転軸Ｏを中心として回転したときに、ターゲットＴの公転によるアーム基準線Ａと平行な方向への移動量と、ターゲットＴの自転によるアーム基準線Ａと平行な方向への移動量との正負が常に同じとなるからである。
　上記のような、物体検出センサ４１でターゲットＴの内周側の表面を検出したときのターゲットＴの回転位置θと指標長さＬとの関係によれば、指標長さＬが最小となるターゲットＴの回転位置θで、ターゲットＴと回転軸Ｏを結ぶ直線と、アーム基準線Ａとが平行となる。
　以上を踏まえて、次に説明する基板搬送ロボット１と基板載置部９との位置関係を求める方法においては、基板搬送ロボット１でターゲットＴを探索する際に、物体検出センサ４１でターゲットＴの内周側の表面を検出するようにしている。
　つまり、コントローラ１５は、物体検出センサ４１でターゲットＴを検出するに際し、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見て、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを回転軸ＯとターゲットＴとの間へ一旦移動させてから、検出領域ＤをターゲットＴへ向かって移動させながら、ターゲットＴの検出を行うように、基板搬送ロボット１及び／又は基板載置部９を動作させる。
　とりわけ、図６に示すように、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見て、回転軸Ｏとロボット基準軸Ｒとの間にターゲットＴがある場合には、先ず、ターゲットＴよりもロボット基準軸Ｒ側にある物体検出センサ４１の検出領域Ｄを、ロボット基準軸Ｒ側から回転軸Ｏ側へ向けて移動させて、ターゲットＴの予備検出を行う。次に、ターゲットＴが検出されなくなるまで、検出領域Ｄを回転軸Ｏへ向けて更に移動させる。続いて、検出領域Ｄを、回転軸Ｏ側からロボット基準軸Ｒ側へ向けて移動させて、ターゲットＴの検出を行い、二次検出されたターゲットＴについて指標長さＬを求める。
〔基板搬送ロボット１と基板載置部９との位置関係を求める方法〕
　続いて、前述のターゲットＴの探索方法を用いた、基板搬送ロボット１と基板載置部９との位置関係を求める方法について、図８を用いて説明する。
　基板搬送ロボット１と基板載置部９との位置関係を求める処理は、コントローラ１５によって行われる。コントローラ１５は、予め記憶装置に記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、ターゲット探索部１５１、指標演算部１５２、及び位置関係演算部１５３としての機能を発揮する。
　先ず、ターゲット探索部１５１は、検出領域Ｄのロボット基準軸Ｒを回転中心とする回転位置φを一定に保持した状態で、ターゲットＴの回転軸Ｏを回転中心とする回転位置θを変化させた複数の回転位置で、ターゲットＴを物体検出センサ４１で検出するように基板搬送ロボット１及び基板載置部９を動作させる。又は、ターゲット探索部１５１は、ターゲットＴの回転位置θを一定に保持した状態で、検出領域Ｄの回転位置φを変化させた複数の回転位置で、ターゲットＴを物体検出センサ４１で検出するように基板搬送ロボット１及び基板載置部９を動作させてもよい。或いは、ターゲット探索部１５１は、ターゲットＴの回転位置θ及び検出領域Ｄの回転位置φの双方を変化させた複数の回転位置で、ターゲットＴを物体検出センサ４１で検出するように基板搬送ロボット１及び基板載置部９を動作させてもよい。ここで、物体検出センサ４１は、ターゲットＴの表面の一部分であって、当該ターゲットＴを通過し且つ回転軸Ｏを中心とする所定の円周の内周側に位置する部分を検出する。
　次に、指標演算部１５２は、物体検出センサ４１でターゲットＴを検出した複数の回転位置の各々について、物体検出センサ４１でターゲットＴを検出したときのロボット基準軸ＲからターゲットＴまでの距離を表す指標長さＬと相関関係のある量を求める。指標長さＬと相関関係のある量は、指標長さＬそのもの、ハンド１３の移動量、アーム１２を動作させるモータＭ１～Ｍ３の位置検出器Ｅ１～Ｍ３の検出値などのうち少なくとも１つであってよい。
　続いて、位置関係演算部１５３は、指標長さＬと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとの位置関係を求める。ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとの位置関係は、例えば、ロボット基準軸Ｒから基板載置部９の回転軸Ｏまでの距離（例１）、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線上に位置するターゲットＴの回転位置θｓ（例２）、ロボット基準軸Ｒと検出領域Ｄとを結ぶ直線が回転軸Ｏを向く検出領域Ｄの回転位置φｓ（例３）、ロボット基準軸Ｒから見た基板載置部９の回転軸Ｏの存在する方向（例４）などであってよい。例１～４については後述する。位置関係演算部１５３は、求めたロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとの位置関係を、記憶装置に記憶（教示）してもよい。なお、例２や例３の様にロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとの方向関係を求める場合にも、回転軸ＯからターゲットＴまでの既知の距離と、位置検出器Ｅ１～３の検出値や基板搬送ロボット１の設計値などから演算により求まるロボット基準軸Ｒから検出領域Ｄまでの距離とを利用して、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏの距離を併せて求めてもよい。
〔例１〕
　例１では、ロボット基準軸Ｒから基板載置部９の回転軸Ｏまでの距離を求める。ここで、図８に示すように、ターゲットＴは、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見た断面が長方形であって、その内周面から回転軸Ｏまでの距離は既知である。また、検出領域Ｄの回転位置φは、アーム基準線Ａが回転軸Ｏの方向を向いている回転位置である。
　先ず、コントローラ１５は、ターゲットＴの複数の回転位置θにおいて、基板搬送ロボット１でターゲットＴの探索を行い、図９に示すように、指標長さＬの最小値を求める。
　次いで、コントローラ１５は、求めた指標長さＬの最小値に、既知のターゲットＴの内周面から回転軸Ｏまでの距離を加えて、ロボット基準軸Ｒから回転軸Ｏまでの距離を演算する。更に、コントローラ１５は、求めたロボット基準軸Ｒから回転軸Ｏまでの距離を記憶装置に記憶（教示）する。
〔例２〕
　例２では、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線上に位置するターゲットＴの回転位置θｓを求め、それを用いて基板載置部９の基準回転位置を較正する。ここで、図８に示すように、ターゲットＴは、図８に示すように、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見た断面が長方形である。また、検出領域Ｄの回転位置φは、アーム基準線Ａが回転軸Ｏの方向を向いている回転位置である。
　先ず、コントローラ１５は、ターゲットＴの複数の回転位置θにおいて、基板搬送ロボット１でターゲットＴの探索を行い、図９に示すように、指標長さＬが最小となるような、ターゲットＴの回転位置θｓを探し出す。指標長さＬが最小となるとき、ターゲットＴはロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線上に位置する。
　次に、コントローラ１５は、ターゲットＴがロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線上に位置するときのターゲットＴの回転位置θｓを、基板載置部９の較正された基準回転位置（つまり、０°の回転位置）として記憶装置に記憶（教示）する。
〔例３〕
　例３では、ロボット基準軸Ｒと検出領域Ｄとを結ぶ直線が回転軸Ｏを向く、即ち、ロボット基準軸Ｒと検出領域Ｄとを結ぶ直線上を回転軸Ｏが通るような、検出領域Ｄの回転位置φｓを求める。ここで、図９に示すように、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線上に位置するターゲットＴの回転位置θｓが既知である。また、ターゲットＴは、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見た断面が長方形である。
　先ず、コントローラ１５は、図１０に示すように、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線上に位置するターゲットＴを回転位置θｓから回転位置（θｓ＋α）へ移動させるように、基板載置部９を動作させる。そして、コントローラ１５は、指標長さＬ（θｓ＋α）が最小となる、検出領域Ｄの回転位置φ１を探し出す。
　次いで、コントローラ１５は、図１１に示すように、ターゲットＴの回転位置を回転位置（θｓ－α）とするように基板載置部９を動作させる。そして、コントローラ１５は、指標長さＬ（θｓ－α）が最小となる、検出領域Ｄの回転位置φ２を探し出す。
　更に、コントローラ１５は、回転位置φ１と回転位置φ２の中間の回転位置（φｓ＝（φ１＋φ２）／２）を、ロボット基準軸Ｒと検出領域Ｄとを結ぶ直線が回転軸Ｏを向く、即ち、ロボット基準軸Ｒと検出領域Ｄとを結ぶ直線上を回転軸Ｏが通るような、検出領域Ｄの回転位置φｓとして求め、記憶装置に記憶（教示）する。
〔例４〕
　例４では、基板搬送ロボット１に対する基板載置部９の基準回転位置を求める。基板搬送ロボット１が基板載置部９に対し基板Ｗの搬出入を行う際に、基板搬送ロボット１に対する基板載置部９の基準回転位置を設定しておくことで、コントローラ１５は支柱９２の現在位置を演算によって推定することができ、基板搬送ロボット１と支柱９２との干渉を避けることができる。
　ここで、図１２に示すように、ロボット基準軸Ｒから見た回転軸Ｏの存在する方向が既知であり、アーム１２の伸縮による検出領域Ｄの移動方向がロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線と平行となる検出領域Ｄの回転位置φが既知である。検出領域Ｄは、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとを結ぶ直線と平行に移動する。また、ターゲットＴは、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に見た断面が長方形であって、ロボット基準軸Ｒから回転軸Ｏよりも遠い位置にある。
　先ず、コントローラ１５は、検出領域Ｄの回転位置φを固定して、ターゲットＴの回転位置θを変化させながら、基板搬送ロボット１でターゲットＴの探索を行って、図１３に示すように、指標長さＬが最大となるターゲットＴの回転位置θlを求める。ターゲットＴが回転位置θlにあるとき、ロボット基準軸Ｒ、回転軸Ｏ、及びターゲットＴがこの順
に一直線上に並ぶ。
　次いで、コントローラ１５は、ターゲットＴが回転位置θlにあるときの基板載置部９の回転位置を、基板搬送ロボット１に対する基板載置部９の基準回転位置として記憶装置に記憶（教示）する。
　以上に説明したように、本実施形態の基板搬送装置１０は、ロボット基準軸Ｒが規定され、検出領域Ｄを遮る物体を検出する物体検出センサ４１、及び、ロボット基準軸の軸心方向と直交する平面内で物体検出センサ４１を移動させるアーム１２を有する基板搬送ロボット１と、物体検出センサ４１で検出されるターゲットＴを有し、ロボット基準軸Ｒの軸心方向と平行に延びる回転軸Ｏを中心として回転する基板載置部９と、基板搬送ロボット１及び基板載置部９の動作を制御するコントローラ１５とを備えている。そして、コントローラ１５が、ターゲットＴの回転軸Ｏを回転中心とする回転位置θ、及び、検出領域Ｄのロボット基準軸Ｒを回転中心とする回転位置φのうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、ターゲットＴの表面の一部分であって回転軸Ｏを中心とし且つターゲットＴを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を物体検出センサ４１で検出するように基板搬送ロボット１及び基板載置部９を動作させる、ターゲット探索部１５１と、複数の回転位置の各々について、物体検出センサ４１でターゲットＴを検出したときのロボット基準軸ＲからターゲットＴまでの距離を表す指標長さＬと相関関係のある量を求める、指標演算部１５２と、指標長さＬと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとの位置関係を求める位置関係演算部１５３とを含んでいる。
　また、本実施形態の基板搬送ロボット１と基板載置部９との位置関係を求める方法は、ターゲットＴの回転軸Ｏを回転中心とする回転位置θ、及び、検出領域Ｄのロボット基準軸Ｒを回転中心とする回転位置φのうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、ターゲットＴの表面の一部分であって回転軸Ｏを中心とし且つターゲットＴを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を物体検出センサ４１で検出するステップと、複数の回転位置の各々について、物体検出センサ４１でターゲットＴを検出したときのロボット基準軸ＲからターゲットＴまでの距離を表す指標長さＬと相関関係のある量を求めるステップと、指標長さＬと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、ロボット基準軸Ｒと回転軸Ｏとの位置関係を求めるステップとを含んでいる。
　上記の基板搬送装置１０及び基板搬送ロボット１と基板載置部９の位置関係を求める方法によれば、ターゲットＴの形状に拘わらず、ターゲットＴの公転によるアーム基準線Ａと平行な方向への移動量と、ターゲットＴの自転によるアーム基準線Ａと平行な方向への移動量との正負が同じとなる。これにより、ターゲットＴの形状に拘わらず、ターゲットＴの回転位置θを特定するために、指標長さＬの最小値及び最大値というファクターを利用することが可能となる。
　このように基板搬送ロボット１で、ロボット基準軸Ｒと基板載置部９の回転軸Ｏとの位置関係を探索することができるので、基板搬送ロボット１に基板載置部９の位置を自動教示することが可能となる。
　そして、上記実施形態に係る基板搬送装置１０では、コントローラ１５は、先ず、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを、ターゲットＴよりもロボット基準軸Ｒ側から回転軸Ｏ側へ向けて移動させて、ターゲットＴの予備検出を行い、次に、ターゲットＴが検出されなくなるまで、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを回転軸Ｏ側へ更に移動させ、続いて、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを、ターゲットＴよりも回転軸Ｏ側からロボット基準軸Ｒ側へ向けて移動させて、ターゲットＴの検出を行うように、基板搬送ロボット１を動作させる。
　同様に、本実施形態に係る基板搬送ロボット１と基板載置部９の位置関係を求める方法は、物体検出センサ４１でターゲットＴを検出するステップが、先ず、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを、ターゲットＴよりもロボット基準軸Ｒ側から回転軸Ｏ側へ向けて移動させて、ターゲットＴの予備検出を行い、次に、ターゲットＴが検出されなくなるまで、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを回転軸Ｏ側へ更に移動させ、続いて、物体検出センサ４１の検出領域Ｄを、ターゲットＴよりも回転軸Ｏ側からロボット基準軸Ｒ側へ向けて移動させて、ターゲットＴの検出を行うことを含んでいる。
　上記の基板搬送装置１０及び基板搬送ロボット１と基板載置部９の位置関係を求める方法によれば、基板搬送ロボット１を自動で動作させて、ターゲットＴの内周側の表面を検出することができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
１　　　：基板搬送ロボット
９　　　：基板載置部
１０　　：基板搬送装置
１１　　：基台
１２　　：アーム
１３　　：ハンド
１５　　：コントローラ
　１５１　：ターゲット探索部
　１５２　：指標演算部
　１５３　：位置関係演算部
２１，２２　　：リンク
２３　　：昇降軸
３１　　：ベース部
３２　　：ブレード
３３　　：支持パッド
３４　　：プッシャ
４１　　：物体検出センサ
４１ａ　：投光器
４１ｂ　：受光器
４１ｃ　：光軸
６１　　：昇降装置
６２　　：旋回装置
６３　　：並進装置
９０　　：回転台
９１　　：載置部
９２　　：支柱
９４　　：回転台駆動装置
９５　　：回転位置検出器
Ａ　　　：アーム基準線
Ｂ　　　：ボート基準線
Ｄ　　　：検出領域
Ｅ１～３　　：位置検出器
Ｌ　　　：指標長さ
Ｍ１～３　　：サーボモータ
Ｏ　　　：回転軸
Ｒ　　　：ロボット基準軸
Ｔ　　　：ターゲット
Ｗ　　　：基板

Claims (4)

  1. 　ロボット基準軸が規定され、検出領域を遮る物体を検出する物体検出センサ、及び、前記ロボット基準軸の軸心方向と直交する平面内で前記検出領域を移動させるロボットアームを有する基板搬送ロボットと、ターゲットを有し且つ前記軸心方向と平行に延びる回転軸を中心として回転する基板載置部との位置関係を求める方法であって、
    　前記ターゲットの前記回転軸を回転中心とする回転位置、及び、前記検出領域の前記ロボット基準軸を回転中心とする回転位置のうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、前記ターゲットの表面の一部分であって前記回転軸を中心とし且つ当該ターゲットを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を前記物体検出センサで検出するステップと、
    　前記複数の回転位置の各々について、前記物体検出センサで前記ターゲットを検出したときの前記ロボット基準軸から前記ターゲットまでの距離を表す指標長さと相関関係のある量を求めるステップと、
    　前記複数の回転位置のうち前記指標長さと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、前記ロボット基準軸と前記回転軸との位置関係を求めるステップとを含む、
    　基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法。
  2. 　前記物体検出センサで前記ターゲットを検出するステップが、
    前記検出領域を、前記ターゲットよりも前記ロボット基準軸側から前記回転軸側へ向けて移動させて、前記ターゲットの予備検出を行い、
    前記ターゲットが検出されなくなるまで、前記検出領域を前記回転軸側へ更に移動させ、前記検出領域を、前記ターゲットよりも前記回転軸側から前記ロボット基準軸側へ向けて移動させて、前記ターゲットの検出を行うことを含む、
    請求項１に記載の基板搬送ロボットと基板載置部との位置関係を求める方法。
  3. 　ロボット基準軸が規定され、検出領域を遮る物体を検出する物体検出センサ、及び、前記ロボット基準軸の軸心方向と直交する平面内で前記物体検出センサを移動させるロボットアームを有する基板搬送ロボットと、
    　前記物体検出センサで検出されるターゲットを有し、前記軸心方向と平行に延びる回転軸を中心として回転する基板載置部と、
    　前記基板搬送ロボット及び前記基板載置部の動作を制御するコントローラとを備え、
    　前記コントローラが、
    　前記ターゲットの前記回転軸を回転中心とする回転位置、及び、前記検出領域の前記ロボット基準軸を回転中心とする回転位置のうち少なくとも一方を変化させた複数の回転位置において、前記ターゲットの表面の一部分であって前記回転軸を中心とし且つ当該ターゲットを通過する所定の円周の内周側に位置する部分を前記物体検出センサで検出するように前記基板搬送ロボット及び前記基板載置部を動作させる、ターゲット探索部と、
    　前記複数の回転位置の各々について、前記物体検出センサで前記ターゲットを検出したときの前記ロボット基準軸から前記ターゲットまでの距離を表す指標長さと相関関係のある量を求める、指標演算部と、
    　前記複数の回転位置のうち前記指標長さと相関関係のある量が最大又は最小になるものに基づいて、前記ロボット基準軸と前記回転軸との位置関係を求める位置関係演算部とを含む、
    基板搬送装置。
  4. 　前記コントローラの前記ターゲット探索部が、
    　　前記検出領域を、前記ターゲットよりも前記ロボット基準軸側から前記回転軸側へ向けて移動させて、前記ターゲットの予備検出を行い、
    　　前記ターゲットが検出されなくなるまで、前記検出領域を前記回転軸側へ更に移動させ、
    　　前記検出領域を、前記ターゲットよりも前記回転軸側から前記ロボット基準軸側へ向けて移動させて、前記ターゲットの検出を行うように、
    前記基板搬送ロボットを動作させる、
    請求項３に記載の基板搬送装置。
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