JP7614763B2 - ロボット及び基板姿勢検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として、半導体ウエハやプリント基板等の基板を搬送するためのロボットに関する。詳細には、搬送対象の基板の姿勢を、当該基板を保持する前に検知する構成に関する。

従来から、基板の保管装置、基板処理装置等から基板を取り出して搬送する基板搬送用のロボットが知られている。特許文献１は、この種のロボットであるウェハ搬送装置を開示する。

特許文献１のウェハ搬送装置は、ハンドの姿勢を検出する姿勢検知部と、アクチュエータと、を備える。このウェハ搬送装置は、姿勢検知部で検出されるハンドの姿勢情報に基づいてアクチュエータの伸縮度を制御することで、ハンドの姿勢を調整する構成となっている。

特開２００４－１２８０２１号公報

上記特許文献１において、姿勢検知部はあくまでハンドの姿勢を検知するもので、ハンドに保持される前の基板の姿勢を検知することはできない。基板の姿勢が適正でない場合、ロボットが当該基板を保持する動作の過程で基板を損傷させるおそれがある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、搬送対象の基板の姿勢を、ロボットにより基板を取り出して保持する前に正確に検知することにある。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成のロボットが提供される。即ち、基板を搬送するためのロボットは、アーム部と、ハンド部と、基板検出部と、基板姿勢検査部と、チルト機構と、を備える。前記ハンド部は、前記アーム部に設けられ、前記基板を保持して搬送する。前記基板検出部は、前記基板の有無を非接触で検出する。前記基板姿勢検査部は、前記ハンド部によって保持されていない状態の前記基板が前記基板検出部により検出された高さ情報に基づいて、前記基板の姿勢を検査する。前記チルト機構は、前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能である。前記基板姿勢検査部は、前記チルト機構を用いて前記ハンド部の姿勢を変更しながら検査を行うことにより、前記基板の傾斜の大きさを取得する。

本発明の第２の観点によれば、以下の基板姿勢検査方法が提供される。即ち、この基板姿勢検査方法は、前記基板を搬送するロボットによって、当該基板の姿勢を検査する。前記ロボットは、アーム部と、ハンド部と、基板検出部と、チルト機構と、を備える。前記ハンド部は、前記アーム部に設けられ、前記基板を保持して搬送する。前記基板検出部は、前記基板の有無を非接触で検出する。前記チルト機構は、前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能である。前記基板検出部が検出した、前記ハンド部によって保持されていない状態の前記基板の高さ情報に基づいて、前記基板の姿勢を検査する。前記チルト機構を用いて前記ハンド部の姿勢を変更しながら検査を行うことにより、前記基板の傾斜の大きさを取得する。

これにより、基板を基板保管装置等から取り出す前に、基板の姿勢を検査することが可能になる。従って、ハンド部の移動時において、基板の不適正な姿勢による、ハンド部と基板との意図しない接触を回避することができる。この結果、基板の損傷等を防止することができる。また、基板の姿勢検査の基準となる基板検出部の向きを、高い自由度で調整することができる。更に、基板の姿勢を具体的に検出することができる。

本発明によれば、搬送対象の基板の姿勢を、ロボットにより基板を取り出して保持する前に正確に検知することができる。

本発明の一実施形態に係るロボットの全体的な構成を示す斜視図。 （ａ）チルト機構の一例を示す斜視図。（ｂ）チルト機構の一例を示す断面図。 ロボットが基板の姿勢を検査する様子を示す図。 （ａ）ロボットハンドが基板に対して上下移動する様子を示す拡大図。（ｂ）基板の傾斜による検出厚みの変化を示す説明図。 第１変形例における基板の傾斜検査を説明する平面図。 第２変形例における基板の傾斜検査を説明する平面図。 第３変形例における基板の傾斜を検出するためにマッピングセンサの検出軸の向きを異ならせる様子を概念的に説明する図。

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ロボット１００の全体的な構成を示す斜視図である。

図１に示すロボット１００は、例えば、半導体ウエハ、プリント基板等の基板Ｗの製造工場、倉庫等に設置される。ロボット１００は、基板処理装置と後述の基板保管装置７との間で基板Ｗを搬送するために用いられる。ただし、ロボット１００は、例えば、基板Ｗを処理する複数の基板処理装置の間で基板Ｗを搬送するために用いられても良い。基板Ｗは、基板の原料、加工中の半完成品、加工済の完成品のうち何れであっても良い。基板Ｗの形状は、本実施形態では円板状であるが、これに限定されない。

このロボット１００は、主として、基台１と、ロボットアーム（アーム部）２と、ロボットハンド（ハンド部）３と、ロボット制御部（基板姿勢検査部）９と、を備える。

基台１は、工場の床面等に固定される。しかし、これに限定されず、基台１は、例えば、前述の基板処理装置を備える基板処理設備のケーシングに固定されても良い。また、基台１は、基板処理装置（又は設備）と基板保管装置７の間で走行する図略の走行台車等に固定されても良い。

ロボットアーム２は、図１に示すように、上下方向に移動可能な昇降軸１１を介して基台１に取り付けられている。ロボットアーム２は、昇降軸１１に対して回転可能である。

ロボットアーム２は、水平多関節型のロボットアームから構成される。ロボットアーム２は、第１アーム２１と、第２アーム２２と、を備える。

第１アーム２１は、水平な直線状に延びる細長い部材として構成される。第１アーム２１の長手方向の一端が、昇降軸１１の上端部に取り付けられている。第１アーム２１は、昇降軸１１の軸線（鉛直軸）を中心として回転可能に支持されている。第１アーム２１の長手方向の他端には、第２アーム２２が取り付けられている。

第２アーム２２は、水平な直線状に延びる細長い部材として構成される。第２アーム２２の長手方向の一端が、第１アーム２１の先端に取り付けられている。第２アーム２２は、昇降軸１１と平行な軸線（鉛直軸）を中心として回転可能に支持されている。第２アーム２２の長手方向の他端には、ロボットハンド３が取り付けられている。

昇降軸１１、第１アーム２１及び第２アーム２２のそれぞれは、図示しない適宜のアクチュエータにより駆動される。このアクチュエータは、例えば電動モータとすることができる。

昇降軸１１と第１アーム２１との間、第１アーム２１と第２アーム２２との間、及び第２アーム２２とロボットハンド３との間に位置するアーム関節部には、第１アーム２１、第２アーム２２、及びロボットハンド３のそれぞれの回転位置を検出する図略のエンコーダが取り付けられている。また、ロボット１００の適宜の位置には、高さ方向における第１アーム２１の位置変化（即ち昇降軸１１の昇降量）を検出するエンコーダも設けられている。

ロボット制御部９は、各エンコーダにより検出された第１アーム２１、第２アーム２２、又はロボットハンド３の回転位置又は高さ位置を含む位置情報に基づいて、昇降軸１１、第１アーム２１、第２アーム２２、及びロボットハンド３のそれぞれを駆動する電動モータの動作を制御する。なお、以下の説明においては、エンコーダにより検出された「位置情報」という場合、ロボット１００の姿勢を表す、それぞれのエンコーダにより検出された位置情報の組合せを意味する。

ロボットハンド３は、図１に示すように、手首部３１と、ハンド本体部３２と、を備える。

手首部３１は、チルト機構４を介して、第２アーム２２の先端に取り付けられている。手首部３１は、昇降軸１１と平行な軸線（鉛直軸）を中心として回転可能に支持されている。ただし、チルト機構４によって、手首部３１の回転軸を、昇降軸１１と平行な直線に対して傾けることができる。チルト機構４の詳細な構成は後述する。手首部３１は、図示しない適宜のアクチュエータにより回転駆動される。このアクチュエータは、例えば電動モータとすることができる。手首部３１には、ハンド本体部３２が連結されている。手首部３１及びハンド本体部３２は一体的に形成されても良い。

ハンド本体部３２は、基板Ｗを保持するために作用する部分である。ハンド本体部３２は、Ｙ字状（又はＵ字状）に形成された板状の部材から構成される。ハンド本体部３２は、手首部３１に連結される側と反対側（言い換えれば、先端側）が２股に分かれた形状となっている。以下の説明においては、分岐されたそれぞれの部分を第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂと称することがある。

第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂは、互いに対称となるように形成されている。図３及び図４等に示すように、第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂの先端部分の間に適宜の間隔が形成されている。これにより、ロボットハンド３を基板Ｗと接触させないで、基板Ｗの縁部を、第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂのそれぞれの先端部分の間に位置させることができる。

本実施形態のハンド本体部３２の先端側及び基端側のそれぞれに、基板Ｗを保持するためのガイド部３３が複数設けられている。それぞれのガイド部３３は、例えばゴム等から構成される。ガイド部３３は、板状のハンド本体部３２から上側に突出するように設けられている。ガイド部３３は、例えば、図１に示すように、第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂのそれぞれに１つずつ設けられ、ハンド本体部３２の基端側に２つ設けられる。

図１に示すように、ガイド部３３は、ロボットハンド３に載置された基板Ｗの周縁近傍における下面に接触して、基板Ｗを保持する。ガイド部３３は、基板Ｗの縁に径方向外側から接触することで、ロボットハンド３に載せられた基板Ｗが水平方向にズレないように規制することができる。

ロボットハンド３が基板Ｗを保持する構成は、上述の構成に限定されない。ロボットハンド３は、例えば、基板Ｗの上面又は下面を負圧で吸着する構造等によって基板Ｗを保持しても良い。例えば公知のベルヌーイチャックをロボットハンド３に備えることで、非接触式で基板Ｗを保持しても良い。

チルト機構４は、第２アーム２２の先端側（第１アーム２１に連結される側と反対側）に取り付けられている。

チルト機構４は、図２に示すように、下板部４１と、上板部４２と、を備える。下板部４１は、第２アーム２２の上面に固定されている。上板部４２には、ロボットハンド３の手首部３１が回転可能に支持されている。下板部４１と上板部４２の間には、高さ調整機構５が配置されている。チルト機構４は、この高さ調整機構５を用いて、上板部４２の下板部４１に対する傾斜角度及び傾斜方向を調整する。

この高さ調整機構５は、例えば、図２に示すように、下板部４１及び上板部４２の間の異なる位置に設けられた３つの支持部５１，５２，５３を備える。支持部５１，５２，５３は、説明の便宜上、図２（ｂ）においては直線的に並べて描かれているが、実際は図２（ａ）に示すように、平面視で３角形をなすように配置されている。

３つのうち２つの支持部５１，５２は、オネジ５６と、メネジ５７と、球面軸受５８と、を備える。オネジ５６のネジ軸は、下板部４１に、軸線を上下方向に向けて回転可能に支持されている。このネジ軸は、図略のアクチュエータ（例えば、電動モータ）によって、２つの支持部５１，５２で独立して回転させることができる。メネジ５７はオネジ５６のネジ軸にネジ結合されている。ネジ軸を回転させると、メネジ５７が上下方向に移動する。このネジ送りにより、支持部５１，５２が上板部４２を支持する高さを変更することができる。メネジ５７と上板部４２との間には、球面軸受５８が配置されている。

残りの支持部５３には、球面軸受５８が配置されている。この支持部５３は、ネジ送りによる支持高さ変更機能を有していない。

電動モータを駆動し、下板部４１に対する上板部４２の高さを複数の支持部５１，５２で独立して変更することで、上板部４２の下板部４１に対する傾斜角度及び傾斜方向を変更することができる。この結果、ロボットハンド３の第２アーム２２に対する姿勢（傾斜角度及び傾斜方向）を調整することができる。なお、高さ調整機構５（ひいてはチルト機構４）はこの構成に限定されない。

ロボット制御部９は、ロボットハンド３の姿勢に対応するエンコーダの検出結果をロボットハンド３の姿勢情報として記憶する。これにより、ロボット制御部９は、ロボットハンド３の姿勢を検出するエンコーダの検出結果が、記憶している姿勢情報と一致となるように、ロボット１００の各部（昇降軸１１、第１アーム２１、第２アーム２２、ロボットハンド３等）を駆動する電動モータを制御することで、ロボットハンド３の姿勢を再現することができる。

図１に示すように、ハンド本体部３２の先端側には、マッピングセンサ（基板検出部）６が設けられている。マッピングセンサ６により、基板Ｗの有無の確認（マッピング）を非接触で行うことができる。本実施形態において、マッピングセンサ６は、例えば、投光部６１と受光部６２とを有する透過型センサから構成される。なお、これに限定されず、マッピングセンサ６は、例えば反射型センサ等から構成されても良い。

図１及び図３等に示すように、投光部６１は、第１指部３２ａの先端側に設けられている。受光部６２は、第２指部３２ｂの先端側に設けられている。投光部６１は、受光部６２へ向けて検出光を照射する。検出光としては、例えば赤外光とすることができるが、これに限定されない。

受光部６２は、無線又は有線でロボット制御部９と接続されている。受光部６２は、検出光の受光の有無を示す電気信号をロボット制御部９へ出力する。投光部６１と受光部６２の間に物体（例えば、基板Ｗ）がない場合、投光部６１からの検出光が受光部６２に到達するため、受光部６２は受光ありの電気信号を出力する。投光部６１と受光部６２の間に物体がある場合、投光部６１からの検出光が基板Ｗによって遮られるため、受光部６２は受光なしの電気信号を出力する。

基板保管装置７において基板Ｗの配置場所が適宜の間隔をあけて上下方向に複数並んで配置されている場合、ロボット制御部９は、当該配置場所の近傍にロボットハンド３の先端部を近付けた状態で、複数の配置場所に跨って当該ロボットハンド３を上下方向に移動させる（マッピング動作）。このとき、平面視におけるロボットハンド３の位置は、前述の配置場所に仮に基板Ｗがあった場合に、当該基板Ｗにロボットハンド３が接触せず、かつ、当該基板Ｗをマッピングセンサ６によって検出できる位置となっている。ロボットハンド３を上下方向に移動させたときのマッピングセンサ６の出力の時系列データに基づいて、各配置場所における基板Ｗの有無を得ることができる。

しかし、これに限定されず、例えば、ロボットハンド３を上下方向に移動させたとき、ロボットハンド３の各位置におけるマッピングセンサ６の出力に基づいて、エンコーダにより検出された各位置情報における基板Ｗの有無を得ることもできる。即ち、マッピングセンサ６の出力により得られた基板Ｗの有無情報と、エンコーダにより検出された位置情報と、を関連付ける。

投光部６１の光を受光部６２が検出できる限り、ロボットハンド３において投光部６１及び受光部６２が配置される場所は任意である。例えば、投光部６１が第１指部３２ａに内蔵され、受光部６２が第２指部３２ｂに内蔵されても良い。

ロボット制御部９は、図１に示すように、基台１とは別途に設けられている。ただし、ロボット制御部９は、基台１の内部に配置されても良い。ロボット制御部９は、公知のコンピュータとして構成されており、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＰＬＣ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶部と、外部装置と通信可能な通信部と、を備える。記憶部には、演算処理部が実行するプログラム、各種の設定閾値、搬送対象の基板Ｗの厚み、サイズ等の形状データ等が記憶されている。通信部は、各種センサ（例えば、マッピングセンサ６、エンコーダ等）の検出結果を外部装置へ送信可能に、また、外部装置から基板Ｗに関する情報等を受信可能に構成されている。

続いて、本実施形態のロボット１００による基板Ｗの姿勢の検査について、図３及び図４等を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、基板保管装置７に保管される基板Ｗの姿勢を検出する例で説明する。また、各部の構成を分かり易く示すために、図面において一部の構成を省略する場合がある。

図３に示す基板保管装置７は、基板Ｗを保管するために用いられる。基板保管装置７には、複数枚（例えば１００枚以上）の基板が、上下方向（基板保管装置７の高さ方向）において等間隔で並べられた状態で保管されている。

基板保管装置７において、通常、基板Ｗは水平な姿勢で保管される。しかし、棚の変形、異物の存在等の何らかの理由で、基板Ｗが水平でない姿勢で基板保管装置７に保管される場合がある。本実施形態のロボット１００は、基板保管装置７から基板Ｗを取り出して搬送する前に、基板Ｗの姿勢（水平面又はロボットハンド３に対する傾斜）を検査することができる。

基板Ｗの傾斜は３次元的に生じ得るが、本実施形態では、基板保管装置７に対してロボットハンド３を差し込む方向（以下、ハンド差込方向と呼ぶ。）に沿って基板Ｗを水平に見たときに、基板Ｗの水平からの傾きを検査することができる。言い換えれば、検査の対象は、ハンド差込方向を基準としたときの、基板Ｗのロール方向の傾斜である。

具体的に説明すると、ロボット制御部９は、ロボットハンド３のハンド本体部３２を水平に保った状態で、図３に示すように、検査対象の基板Ｗの一部が第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂの間に位置するように移動させる。このとき、マッピングセンサ６の検出光は、基板Ｗの適正な姿勢と平行となるように向けられる。

そして、ロボット制御部９は、昇降軸１１を上下方向に移動させることで、ロボットハンド３を、水平な姿勢を保ちながら上下方向に移動させる。この結果、マッピングセンサ６による上下方向の走査が行われる。ロボットハンド３は、例えば図４（ａ）に示すように、検査対象の基板Ｗの下方から上方へ、又は、上方から下方へ移動する。このときのロボットハンド３の移動速度を一定にすると、後述の検出厚みＴＨ１を容易に計算できる点で好ましい。

基板Ｗの一部がロボットハンド３の第１指部３２ａ及び第２指部３２ｂの間を相対的に通過すると、投光部６１から照射される光線が基板Ｗにより遮られる。この結果、受光部６２の出力信号は、例えば、図４（ａ）のグラフに示すように変化する。

ロボット制御部９は、受光部６２からの出力に基づく時系列データを分析することで、ロボットハンド３が上下に移動された間に、投光部６１からの光線が検査対象の基板Ｗにより遮断された遮断時間ｔ０を求める。この遮断時間ｔ０は、マッピングセンサ６により基板Ｗが検出された検出時間と言い換えることもできる。ロボット制御部９は、求められた遮断時間ｔ０においてロボットハンド３が上下方向に移動した距離を、検査対象の基板Ｗの検出厚みＴＨ１として算出する。この検出厚みＴＨ１は、基板Ｗが検出された高さ（高さ情報）の最大値と、最小値と、の差である。

図４（ｂ）に示すように、基板Ｗがロボットハンド３に対して水平に配置されているとき、投光部６１からの光線を遮る距離は、基板Ｗの実厚みＴＨのみである。一方、基板Ｗがロボットハンド３に対して傾斜しているとき、投光部６１からの光線を遮る距離は、基板Ｗの実厚みＴＨよりも大きくなる。

これを利用して、ロボット制御部９は、上記のように算出した基板Ｗの検出厚みＴＨ１と、記憶部により記憶された基板Ｗの実厚みＴＨと、を比較することによって、検査対象の基板Ｗが傾斜しているか否かを判定する。

判定の手法は様々であるが、例えば、検査対象の基板Ｗの検出厚みＴＨ１と実厚みＴＨとの差分と、所定の許容閾値と、を比較することが考えられる。ロボット制御部９は、差分が許容閾値を上回った場合に、検査対象の基板Ｗが傾斜していると判定する。

基板Ｗの実厚みＴＨは、事前に、基板Ｗの設計データ及び製造データ等に基づいて算出されても良いし、複数の基板Ｗの厚みを測定することで求められた平均厚みを用いても良い。ロボット制御部９は事前に、通信部を介して、上記のように得られた実厚みＴＨを外部装置から受信し、記憶部に記憶する。

基板Ｗが傾斜していると判定された場合、ロボット制御部９は適宜の制御を行う。制御の例としては、搬送の対象から当該基板Ｗを除外したり、動作を停止したりすることが考えられる。これにより、不適正な姿勢の基板Ｗに対してロボットハンド３が進入しなくなるので、基板Ｗとロボットハンド３との接触による基板Ｗの損傷等を防止することができる。

複数の基板Ｗが上下方向に並べて配置されている場合に、複数の基板Ｗの姿勢を、ロボットハンド３の１回の上下方向の移動で検査しても良い。基板Ｗの有無の確認と、基板Ｗの姿勢の検査と、に利用するためのマッピングセンサ６の時系列データを、ロボットハンド３の１回の上下方向の移動で取得すると、サイクルタイムを短縮できる点で好ましい。

以上に説明したように、本実施形態のロボット１００は、基板Ｗを搬送するために用いられる。ロボット１００は、ロボットアーム２と、ロボットハンド３と、マッピングセンサ６と、ロボット制御部９と、を備える。ロボットハンド３は、ロボットアーム２に設けられ、基板Ｗを保持して搬送する。マッピングセンサ６は、基板Ｗの有無を非接触で検出する。ロボット制御部９は、ロボットハンド３によって保持されていない状態の基板Ｗがマッピングセンサ６によって検出された高さに基づいて、基板Ｗの姿勢を検査する。

これにより、基板Ｗを基板保管装置７等から取り出す前に、基板Ｗの姿勢を検査することが可能になる。従って、ロボットハンド３の移動時において、基板Ｗの不適正な姿勢による、ロボットハンド３と基板Ｗとの意図しない接触を回避することができる。この結果、基板Ｗの損傷等を防止することができる。

また、本実施形態のロボット１００において、マッピングセンサ６は、ロボットハンド３に設けられている。ロボット制御部９は、ロボットハンド３を上下方向に移動させたときのマッピングセンサ６からの出力に基づいて、基板Ｗが検出された高さの最大値と最小値を求める。ロボット制御部９は、上限値と下限値の差である検出厚みＴＨ１と、基板Ｗの実際の厚みである実厚みＴＨと、に基づいて、基板Ｗの姿勢を検査する。

これにより、簡単な構成で、基板Ｗの姿勢を容易かつ正確に検査することができる。

また、本実施形態のロボット１００は、ロボットハンド３の姿勢を任意の方向に傾けることが可能なチルト機構４を備える。

これにより、基板Ｗの姿勢検査の基準となるマッピングセンサ６の向きを、高い自由度で調整することができる。

次に、上記実施形態の第１変形例を説明する。図５は、第１変形例における基板Ｗの傾斜検査を説明する平面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本変形例のロボット１００は、マッピングセンサ６に加えて距離計６ｘを備える。この距離計６ｘは、マッピングセンサ６とともに、基板検出部を構成する。距離計６ｘは、上述のハンド差込方向と垂直な方向で基板Ｗを水平に見たときに、基板Ｗの水平からの傾きを検出することができる。言い換えれば、距離計６ｘによる検査の対象は、ハンド差込方向を基準としたときの、基板Ｗのピッチ方向の傾斜である。本実施形態において、この距離計６ｘの検出結果は、高さ情報に相当する。

距離計６ｘは、例えば、レーザ変位計、超音波距離センサ等から構成される。距離計６ｘは、例えば図５に示すように、ハンド本体部３２の第２指部３２ｂの上面に設けられている。距離計６ｘは、当該距離計６ｘから基板Ｗの下面までの上下方向の距離を非接触で検出する。距離計６ｘは、無線又は有線でロボット制御部９と接続されており、測定位置において測定された基板Ｗまでの距離をロボット制御部９に送信する。

ロボット制御部９は、基板保管装置７によって支持されている基板Ｗの下方にロボットハンド３を差し込む。これにより、距離計６ｘに対して基板Ｗが上下方向で対向する状態となる。ただし、この状態では、ガイド部３３によって基板Ｗは保持されない。ロボット制御部９は、この状態でロボットハンド３をハンド差込方向に沿って水平方向に移動させることで、少なくとも２箇所において、距離計６ｘから検査対象の基板Ｗまでの距離を測定する。

ロボット制御部９は、基板Ｗの２箇所で距離計６ｘによって測定した当該基板Ｗの高さの差に基づいて、基板Ｗが水平方向に対して傾斜しているか否かを判定する。

仮に基板Ｗが存在しない場合、距離計６ｘは、通常はとり得ない値を計測する。従って、距離計６ｘは、基板Ｗの有無を実質的に検出可能なセンサであるということができる。

上述の実施形態では、マッピングセンサ６により、ハンド差込方向に沿って見たときの基板Ｗのロール方向の傾斜を検査することができる。本変形例では、上記に加えて、距離計６ｘによってピッチ方向の傾斜を検査することができる。従って、本変形例では、基板Ｗの傾斜を３次元的に検査することができる。

以上に説明したように、本変形例のロボット１００において、距離計６ｘは、上下方向での基板Ｗとの距離を測定するためにハンド本体部３２に設けられる。ロボット制御部９は、基板Ｗの複数箇所において距離計６ｘにより測定された距離のそれぞれに基づいて、基板Ｗの姿勢を検査する。

これにより、簡単な構成で、基板Ｗの姿勢を容易かつ正確に検査することができる。

次に、上記実施形態の第２変形例を説明する。図６は、第２変形例における基板Ｗの傾斜検査を概念的に示す平面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本変形例のロボット１００は、基板検出部としてマッピングセンサ６のみを備える。言い換えれば、ロボット１００は距離計６ｘを備えていない。

本変形例のロボット１００は、図６の実線に示すように、平面視でマッピングセンサ６の検出光の向きを異ならせながら、上述の実施形態と同様の測定をそれぞれ行い、検出厚みＴＨ１を取得する。傾斜の判定は、上述と同様に、検出厚みＴＨ１を実厚みＴＨと比較することで行うことができる。検出光の向きは、図６に示す例に限定されず、様々に変更することができる。

本変形例では、２つの検出厚みＴＨ１を用いて、基板Ｗの傾斜を３次元的に検査することができる。

次に、上記実施形態の第３変形例を説明する。図７は、第３変形例における基板Ｗの傾斜を検出するためにマッピングセンサ６の検出軸の向きを異ならせる様子を概念的に説明する図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本変形例においては、ロボット制御部９は、図７に示すように、マッピングセンサ６の検出光の向き及び大きさを適宜異ならせて、検出厚みＴＨ１を複数回求める。具体的には、ロボット制御部９は、ロボットハンド３を水平から適宜傾斜させることで、マッピングセンサ６の検出光の向きをロール方向に傾ける。その後、ロボット制御部９は、ロボットハンド３を上下方向に移動させて、ロボットハンド３が傾斜された状態における検出厚みＴＨ１を求める。

このように検出厚みＴＨ１を複数求めると、ロボット制御部９は、検出厚みＴＨ１と実厚みＴＨとの差が最も小さくなるときの、検出光の傾斜角度を求める。この傾斜角度が、基板Ｗのロール方向での傾斜角度θを意味している。この傾斜角度θは、基板Ｗが正しい姿勢からどの程度乖離しているかを示す指標として利用することができる。

以上に説明したように、本変形例のロボット１００において、ロボット制御部９は、チルト機構４を用いてロボットハンド３の姿勢を変更しながら検査を行うことにより、基板Ｗの傾斜の大きさを示す傾斜角度θを取得する。

これにより、基板Ｗの姿勢を具体的に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及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

検出厚みＴＨ１は、マッピングセンサ６が受光なしを出力している間にロボットハンド３が上下方向に移動した距離に基づいて求める代わりに、マッピングセンサ６が受光なしの出力を開始する時点、及び受光なしの出力を終了する時点におけるエンコーダの検出結果（エンコーダにより検出された位置情報）に基づいて求めても良い。この場合、エンコーダにより検出された位置情報は、高さ情報に相当する。なお、ロボットハンド３の姿勢を一定としながら当該ロボットハンド３が上下方向に移動して基板Ｗの有無を検出する場合、検出厚みＴＨ１の算出には、高さ方向における第１アーム２１の位置変化（昇降軸１１の昇降量）を検出するエンコーダの検出結果のみを用いることができる。

ロボット１００は、基板Ｗを直接保持して搬送する代わりに、基板Ｗを収容するトレイ等を保持して基板Ｗを間接的に搬送しても良い。

ロボットハンド３のハンド本体部３２は、チルト機構４の上板部４２と一体的に形成されても良い。

チルト機構４は、基台１と昇降軸１１の間に配置されても良いし、昇降軸１１と第１アーム２１の間に配置されても良いし、第１アーム２１と第２アーム２２の間に配置されても良い。

図４に示す実施形態で、平面視で基板Ｗに対してマッピングセンサ６の投光部６１及び受光部６２がどの位置にあるのかを何らかの形で特定することで、基板Ｗの傾斜角度θを算出することも可能である。この計算は、検出厚みＴＨ１に基づいて幾何学的な計算を行うことにより、容易に行うことができる。図５及び図６に示す変形例においても同様である。

図５に示す第１変形例において、マッピングセンサ６を省略することができる。この場合でも、距離計６ｘをハンド差込方向に沿って水平に走査することによって、基板Ｗのピッチ方向の傾斜を検査することができる。また、ロボットハンド３を水平面内で適宜移動させながら、基板Ｗにおいて平面視で３角形をなすような３箇所の高さを距離計６ｘで測定しても良い。この場合、距離計６ｘだけで、基板Ｗの傾斜を３次元的に検査することができる。

第１変形例のロボットハンド３において、複数の距離計６ｘが互いに異なる場所に配置されても良い。

上述の基板Ｗの傾斜の検査は、ロボット制御部９の代わりに、別途に設けられた検査装置により行われても良い。

１ 基台
１１ 昇降軸
２ ロボットアーム（アーム部）
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
３ ロボットハンド（ハンド部）
３１ 手首部
３２ ハンド本体部
３２ａ 第１指部
３２ｂ 第２指部
４ チルト機構
４１ 下板部
４２ 上板部
５ 高さ調整機構
５１，５２，５３ 支持部
５６ オネジ
５７ メネジ
５８ 球面軸受
６ マッピングセンサ（基板検出部）
６１ 投光部
６２ 受光部
６ｘ 距離計（基板検出部）
７ 基板保管装置
９ ロボット制御部（基板姿勢検査部）
１００ ロボット

Claims (4)

1. 基板を搬送するためのロボットであって、
   アーム部と、
   前記アーム部に設けられ、前記基板を保持して搬送するハンド部と、
   前記基板の有無を非接触で検出する基板検出部と、
   前記ハンド部によって保持されていない状態の前記基板が前記基板検出部により検出された高さ情報に基づいて、前記基板の姿勢を検査する基板姿勢検査部と、
   前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能なチルト機構と、
   を備え、
   前記基板姿勢検査部は、前記チルト機構を用いて前記ハンド部の姿勢を変更しながら検査を行うことにより、前記基板の傾斜の大きさを取得することを特徴とするロボット。
2. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記基板検出部は、前記ハンド部に設けられたマッピングセンサを備え、
   前記基板姿勢検査部は、
   前記ハンド部を上下方向に移動させたときの前記マッピングセンサからの出力に基づいて、前記基板が検出された高さの最大値と最小値を求め、
   前記最大値と前記最小値の差である検出厚みと、前記基板の実際の厚みである実厚みと、に基づいて、前記基板の姿勢を検査することを特徴とするロボット。
3. 請求項１又は２に記載のロボットであって、
   前記基板検出部は、上下方向での前記基板との距離を測定するために前記ハンド部に設けられた距離計を備え、
   前記基板姿勢検査部は、前記基板の複数箇所において前記距離計により測定された前記距離のそれぞれに基づいて、前記基板の姿勢を検査することを特徴とするロボット。
4. アーム部と、
   前記アーム部に設けられ、基板を保持して搬送するハンド部と、
   前記基板の有無を非接触で検出する基板検出部と、
   前記ハンド部の姿勢を任意の方向に傾けることが可能なチルト機構と、
   を備え、前記基板を搬送するロボットによって、当該基板の姿勢を検査する基板姿勢検査方法であって、
   前記基板検出部が検出した、前記ハンド部によって保持されていない状態の前記基板の高さ情報に基づいて、前記基板の姿勢を検査し、
   前記チルト機構を用いて前記ハンド部の姿勢を変更しながら検査を行うことにより、前記基板の傾斜の大きさを取得することを特徴とする基板姿勢検査方法。

Images