特許 6741537 ロボット、ロボットの制御装置、及び、ロボットの位置教示方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6741537

(24)【登録日】2020年7月29日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】ロボット、ロボットの制御装置、及び、ロボットの位置教示方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/22 20060101AFI20200806BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20200806BHJP

   G05B 19/42 20060101ALI20200806BHJP

【ＦＩ】

   B25J9/22 A

   B25J13/08 A

   G05B19/42 H

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-189148(P2016-189148)

(22)【出願日】2016年9月28日

(65)【公開番号】特開2018-51670(P2018-51670A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年8月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 博彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】丹 治彦

(72)【発明者】

【氏名】藤森 一夫

(72)【発明者】

【氏名】山下 雄大

(72)【発明者】

【氏名】住友 雅彦

【審査官】 武市 匡紘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−３４３４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−８６６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２８８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０８４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１３６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−８０４６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームの先端に取り付けられたハンドと、
前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように基板載置部以外の部分に固定して取付けられたカメラと、
前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、
前記カメラの画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、
前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する距離情報算出部と、
前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するように前記ロボットアームの動作を制御する動作制御部と、
前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する記憶部と、
を備える、ロボット。

【請求項2】

前記カメラは、前記ハンドの基端部に固定して取り付けられる、請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記距離情報算出部は、前記仮想基板の画像と前記教示用基板の画像とをパターンマッチングすることにより、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する、請求項１又は２に記載のロボット。

【請求項4】

ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられたハンドと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように基板載置部以外の部分に固定して取付けられたカメラと、を備え、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットの制御装置であって、
前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、
前記カメラの画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、
前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する距離情報算出部と、
前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するように前記ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部と、
前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する記憶部と、
を備える、ロボットの制御装置。

【請求項5】

基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットのハンドの位置を教示するロボットの位置教示方法であって、
教示対象となる基板の目標位置に教示用基板を配置するステップと、
前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように基板載置部以外の部分にカメラを固定して取付けるステップと、
前記教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部を含む空間を、前記カメラにより撮影可能な所定の位置に前記ロボットを移動させるステップと、
前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得するステップと、
前記カメラの画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成するステップと、
前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出するステップと、
前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するように前記ロボットの動作を制御するステップと、
前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を、記憶部に教示データとして記憶するステップと、
を含む、ロボットの位置教示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット、ロボットの制御装置、及び、ロボットの位置教示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置および液晶装置の分野では、装置の複雑化および搬送物の巨大化に起因して、ロボットの教示が益々難しくなっている。正確な位置をロボットに教示することは、ロボットの信頼性にとって、極めて重要なことである。このような状況の中で、ロボットの教示に対するオペレータの技量不足に起因する教示ミスは、深刻な問題である。そこで、オペレータの技量に頼らずに、正確な位置をロボットに教示するための技術が求められている。

【0003】

特許文献１には、ロボットの手首に設けられたエンドエフェクタをターゲットに接触させ、エンドエフェクタがターゲットに接触した状態における位置を取り込んでターゲットの位置を検出する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１５２８９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１の方法では、位置をロボットに教示する際には、エンドエフェクタをターゲットに接触させなければならないため誤差等の問題が生じうる。このため、教示精度の向上には更なる改善の余地があった。

【0006】

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、オペレータの技量に頼ることなく、ロボットに正確な位置を精度良く教示することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係るロボットは、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットであって、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられたハンドと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように基板載置部以外の部分に固定して取付けられたカメラと、前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、前記カメラの画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する距離情報算出部と、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するように前記ロボットアームの動作を制御する動作制御部と、前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する記憶部と、を備える。

【0008】

上記構成によれば、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、ハンドの基板載置部を含む空間を撮影するだけで、カメラ画像に基づいて基板載置部から教示用基板までの距離情報が算出され、この距離情報に基づいて、ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板が教示用基板と一致するようにロボットの動作を制御することができる。このときのハンドの位置を教示点として記憶することにより、ロボットに基板の目標位置に応じたハンドの位置を教示することができる。これにより、オペレータの技量に頼ることなく、ロボットに正確な位置を精度良く教示することができる。ここで教示として記憶するとは、例えばロボットコントローラにおいて、動作プログラム等の再生可能な情報としてハンドの位置を記憶（登録）することを意味する。尚、教示用基板は、実際の基板を模した形状を有する模擬基板でもよい。カメラは、ハンドの基端部に固定して取り付けられてもよい。

【0009】

前記距離情報算出部は、前記仮想基板の画像と前記教示用基板の画像とをパターンマッチングすることにより、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出してもよい。

【0010】

本発明のその他の態様に係るロボットの制御装置は、ロボットアームと、前記ロボットアームの先端に取り付けられたハンドと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように基板載置部以外の部分に固定して取付けられたカメラと、を備え、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットの制御装置であって、前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得する画像データ取得部と、前記カメラの画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成する仮想基板情報生成部と、前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出する距離情報算出部と、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するように前記ロボットアームの動作を制御するロボット動作制御部と、前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶する記憶部と、を備える。

【0011】

本発明のその他の態様に係るロボットの位置教示方法は、基板を載置すべき基板の目標位置に基板を搬送するロボットのハンドの位置を教示するロボットの位置教示方法であって、教示対象となる基板の目標位置に教示用基板を配置するステップと、前記ハンドの基板が載置される基板載置部を撮影するように基板載置部以外の部分にカメラを固定して取付けるステップと、前記教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部を含む空間を、前記カメラにより撮影可能な所定の位置に前記ロボットを移動させるステップと、前記カメラにより撮影された、教示対象となる基板の目標位置に配置された教示用基板、及び、前記ハンドの基板載置部の画像データを取得するステップと、前記カメラの画像データにおいて前記ハンドの基板載置部に仮想的に配置された仮想基板の情報を生成するステップと、前記カメラの画像データに基づいて前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報を算出するステップと、前記基板載置部から前記教示用基板までの距離情報に基づいて、前記仮想基板が前記教示用基板と一致するように前記ロボットの動作を制御するステップと、前記仮想基板が前記教示用基板と一致したときのハンドの位置を、記憶部に教示データとして記憶するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、オペレータの技量に頼らずに、正確な位置をロボットに精度良く教示することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係るロボットを備える半導体処理設備の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】図２は、ロボット及びフープの構成を概略的に示す平面図である。

【図3】図３は、ロボットの内部機構の構成を概略的に示す図である。

【図4】図４は、ロボットの制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、ロボットの動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、初期位置においてカメラで撮影された画像の第１の例である。

【図7】図７は、初期位置においてカメラで撮影された画像の第２の例である。

【図8】図８は、ロボット動作時のカメラで撮影された画像の第３の例である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

【0015】

（実施形態）
［半導体処理設備］
図１は、本発明の実施形態に係るロボットを備える半導体処理設備を示す斜視図である。半導体処理設備１００は半導体ウェハを処理するための設備である。半導体ウェハとして、シリコンウェハ、サファイヤ（単結晶アルミナ）ウェハ、その他の各種のウェハが例示される。また、ガラスウェハとしては、例えば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）用ガラス基板が例示される。半導体処理設備１００は、たとえばＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格によって、予め規定される。この場合、後述のフープ１０１はＳＥＭＩ規格の使用に従う。半導体処理設備１００の構成はＳＥＭＩ規格外の構成であってもよい。

【0016】

処理前および処理後の半導体ウェハ（以下、単に基板ともいう）ＷはFront Opening Unified Pod（ＦＯＵＰ）と呼ばれる容器（以下、「フープ」と呼ぶ）１０１に収容される。フープ１０１は、極所クリーン化技術に関し、クリーン環境におけるミニエンバイロメント用基板容器である。３つのフープ１０１には複数の基板Ｗが収容される。フープ１０１に収容される各基板Ｗは、水平な状態で、上下方向Ｚに等間隔を空けて配置される。フープ１０１は、基台１０２の上に略箱状に形成され、一方に開放される。半導体処理設備１００は、基板Ｗを処理する基板処理装置１１０を含んでいる。基板Ｗに対する処理としては、熱処理、不純物導入処理、薄膜形成処理、リソグラフィ処理、洗浄処理および平坦化処理などのプロセス処理が想定される。基板Ｗは、フープ１０１と基板処理装置１１０との間をロボット１により搬送される。

【0017】

［ロボット］
図２は、本発明の実施形態に係るロボット及び基板が収納されるフープの構成を概略的に示す平面図である。フープ１０１は断面を示している。図２に示すように、フープ１０１は、互いに対向する一対の側壁１０１ａと、側壁１０１ａに設けられた複数対の基板支持部１０１ｄを備えている。基板支持部１０１ｄは、複数の基板Ｗが水平姿勢で且つ上下方向に間隔をあけて並ぶように複数の基板Ｗの端部を支持する。そして、フープ１０１の前面は開放された前面開口１０１ｅを構成している。

【0018】

ロボット１は、この前面開口１０１ｅを通じて基板Ｗをフープ１０１から搬出し、また、基板Ｗをフープ１０１に搬入する。即ち、ロボット１は、基板Ｗを載置すべき基板の目標位置Ｔに基板Ｗを搬送するロボットであって、ハンド２により、フープ１０１からの基板Ｗの取り出し及びフープ１０１への基板Ｗの収納を行う。図２に示すように、例えば、鉛直方向から見て基板支持部１０１ｄに支持される教示対象となる基板Ｗの中心が基板の目標位置Ｔを構成するがこれに限られるものではない。この目標位置Ｔとは、ロボット１の後述する制御部が、教示用の基板Ｗと後述する仮想基板が一致したときのハンドの位置を教示データとして記憶することによって、ロボット１による基板Ｗのフープ１５０からの搬出又は基板Ｗのフープ１０１への搬入を可能にする位置である。ロボット１のハンド２の基端側のリスト２ａ（基端部）にはカメラ３が固定して取付けられている。本実施形態ではカメラ３は、ブレード２ｂを撮影できるようにリスト２ａに固定して取付けられるが、ハンド２のブレード２ｂ以外の部分に固定して取り付けられてもよい。カメラ３はＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラなどにより構成される。ブレード２ｂはハンド２の『基板載置部』に相当し、基板Ｗが載置される部分である。

【0019】

以下では、ロボット１の後述する回動軸線Ｌ１の延在方向をｚ方向又は上下方向といい、ｚ方向に直交する方向をｘ方向又は左右方向といい、ｚ方向及びｘ方向に直交する方向をｙ方向又は前後方向という。本実施の形態において、ｘ方向は、ロボット１からフープ１０１に向かう方向及びこれと反対方向に設定されている。

【0020】

図３は、ロボット１の内部機構の構成を概略的に示す図である。図３に示すように、ロボット１は、基台１０と、下アーム２０と、上アーム３０と、ハンド２と、ハンド２に取付けられたカメラ３と、ロボット１の動作を制御する制御装置７を備えている。下アーム２０，上アーム３０及びハンド２がロボットアーム４を構成する。

【0021】

基台１０は、例えば、中空の円筒状部材である。基台１０の内部には、サーボモータを含む下アーム駆動部１５及び制御装置７が配設されている。下アーム駆動部１５は、下アーム回動用主働ギヤ１６を備えている。

【0022】

また、ロボット１は、昇降機構（図示せず）を備えている。昇降機構は、例えば周知のボールねじ機構（図示せず）及びこれを駆動するエンコーダ付きのサーボモータ（図示せず）を備え、当該ボールねじ機構によって、下アーム回動軸２１及び下アーム駆動部１５が設置された可動体（図示せず）をｚ方向に昇降させることによって、下アーム２０，上アーム３０及びハンド２を一体的にｚ方向に昇降させる。これによって、ハンド２を上昇位置と下降位置との間で昇降させることができる。下降位置の高さ位置は、フープ１０１の基台１０２の高さ位置よりも下方に設定されている。また、上昇位置の高さ位置は、最上段の基板支持部１０１ｄの高さ位置よりも上方に設定されている。

【0023】

下アーム２０は、例えば、中空の板状部材であり、平面視において大略短冊状に形成されている。図３に示すように、下アーム２０は、その基端部の底面から下方に突出するように下アーム回動軸２１が形成されている。そして、下アーム回動軸２１は、ｚ方向に延びる回動軸線Ｌ１を中心に回動可能に基台１０に取り付けられている。従って、下アーム２０は、ｘｙ平面において回動するように構成されている。なお、本実施の形態において、回動軸線Ｌ１がｘｙ平面上における基準点Ｏを構成する。

【0024】

下アーム回動軸２１の下端部には、下アーム回動用従動ギヤ２２が固定されている。この下アーム回動用従動ギヤ２２は、基台１０の下アーム回動用主働ギヤ１６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、この下アーム回動用主働ギヤ１６と歯合している。下アーム２０は、その内部にサーボモータを含む上アーム駆動部２５が配設されている。上アーム駆動部２５は、上アーム回動用主働ギヤ２６を備えている。

【0025】

そして、下アーム２０の基台１０に対する回動軸線Ｌ１周りの相対的な角度位置は、下アーム駆動部１５のサーボモータのエンコーダによって検出される。

【0026】

上アーム３０は、例えば、中空の板状部材であり、平面視において大略短冊状に形成されている。図３に示すように、上アーム３０は、その基端部の底面から下方に突出するように上アーム回動軸３１が設けられている。そして、上アーム回動軸３１は、回動軸線Ｌ１と平行に延びる回動軸線Ｌ２を中心に回動可能に下アーム２０に取り付けられている。従って、上アーム３０は、ｘｙ平面上を回動するように構成されている。

【0027】

上アーム回動軸３１の下端部には、上アーム回動用従動ギヤ３２が固定されている。この上アーム回動用従動ギヤ３２は、下アーム２０の上アーム回動用主働ギヤ２６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、この上アーム回動用主働ギヤ２６と歯合している。上アーム３０は、その内部にサーボモータを含むハンド駆動部３５が配設されている。ハンド駆動部３５は、ハンド回動用主働ギヤ３６を備えている。

【0028】

そして、上アーム３０の下アーム２０に対する回動軸線Ｌ２周りの相対的な角度位置は、上アーム駆動部２５のサーボモータのエンコーダによって検出される。

【0029】

ハンド２は、ハンド２の基端側に形成されたリスト２ａと、ハンド２の先端側に形成されたブレード２ｂとを含む。リスト２ａとブレード２ｂとは連続して形成されている。

【0030】

リスト２ａは、その基端部の底面から下方に突出するように形成されたハンド回動軸４１を有している。そして、ハンド回動軸４１は、回動軸線Ｌ１，Ｌ２と平行に延びる回動軸線Ｌ３を中心に回動可能にハンド２に取り付けられている。従って、ハンド２は、ｘｙ平面において回動するように構成されている。

【0031】

ハンド回動軸４１の下端部には、ハンド回動用従動ギヤ４２が固定されている。このハンド回動用従動ギヤ４２は、ハンド回動用主働ギヤ３６と同じ高さ位置に位置するよう設けられ、このハンド回動用主働ギヤ３６と歯合している。

【0032】

そして、ハンド２の上アーム３０に対する回動軸線Ｌ３周りの相対的な角度位置は、ハンド駆動部３５のサーボモータのエンコーダによって検出される。

【0033】

そして、上記下アーム駆動部１５及び上アーム駆動部２５がアーム駆動部を構成する。アーム駆動部は、その駆動によって、下アーム２０及び上アーム３０を駆動し、ハンド２をｘｙ平面において移動させる。

【0034】

リスト２ａは、その基端部の上面に取り付けられたカメラ３を有している。カメラ３は、基板Ｗを載置するブレード２ｂを撮像可能な方向に取付けられる。ブレード２ｂは、例えば薄板状に形成されている。このブレード２ｂの上面がハンド２の「基板載置部」を相当し、基板Ｗはブレード２ｂにより保持される。カメラ３は、ハンド２のブレード２ｂの回動軸線Ｌ３上に取付けられる。

【0035】

［制御装置］
図４は、ロボット１の制御装置７の構成を示すブロック図である。制御装置７は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部７０と、サーボ制御部７１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部７２と、インターフェース部（図示せず）を備えている。制御装置７は、集中制御する単独の制御装置で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御装置で構成されてもよい。尚、制御装置７は教示操作盤（図示せず）を有し、入力部を介して制御装置７に各種指令を入力する構成や、表示部を介して各種指令値や演算結果の他、カメラ３の映像等を表示する構成を備えていてもよい。

【0036】

制御部７０は、カメラコントローラ７３と、距離情報算出部７４、仮想基板情報生成部７５、制御指令生成部７６、及び、教示データ記録部７７を含む。これらの機能部（７３〜７７）は、記憶部７２に格納された所定の制御プログラムを制御部７０が実行することにより実現される機能ブロックである。

【0037】

カメラコントローラ７３は、インターフェース部（図示せず）を介してカメラ３を制御する。すなわち、カメラ３に撮影指令を出力する。撮像タイミングの調整、又は、カメラ３の位置および姿勢を変更してもよい。本実施形態では、カメラ３は、ハンド２のブレード２ｂを固定的に撮影可能な位置及び姿勢で取り付けられている。カメラコントローラ７３は、カメラ３によって撮影されたカメラ画像を記憶部７２に記憶する。

【0038】

距離情報算出部７４は、カメラ３により撮影されたカメラ画像に基づいてハンド２のブレード２ｂ（基板載置部）から教示対象となる基板Ｗまでの距離情報を算出する。距離情報算出部７４は、すなわち、記憶部７２に記憶されたカメラ画像に基づき、距離情報を算出する。

【0039】

仮想基板情報生成部７５は、画像データにおいてハンド２のブレード２ｂに仮想的に配置された仮想基板ＶＷの情報を生成する。仮想基板ＶＷを生成するための情報は、予め、記憶部７２に記憶されている。

【0040】

制御指令生成部７６は、ロボットの動作プログラムに基づいて、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成する。本実施形態では、制御指令生成部７６は、ハンド２のブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報に基づいて、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致するような各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成する。制御指令生成部７６は、生成した位置指令値とエンコーダの検出値（実際値）の偏差に基づいて速度指令値を生成する。そして、生成した速度指令値と速度現在値の偏差に基づいてトルク指令値（電流指令値）を生成し、生成した電流指令値と電流センサとの偏差の検出値（実際値）に基づいて制御指令を生成し、サーボ制御部７１に出力する。

【0041】

サーボ制御部７１は、与えられる制御指令に基づいて電流を発生し、発生した電流を、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータに流し、ロボット１を動作させる。サーボ制御部７１は、下アーム駆動部１５を制御し、ｘｙ平面において下アーム２０を回動させ、上アーム駆動部２５を制御し、ｘｙ平面において上アーム３０を回動させる。また、ハンド駆動部３５を制御し、ｘｙ平面においてハンド２を回動させる。サーボ制御部７１は、昇降機構駆動部１９を制御し、下アーム２０，上アーム３０及びハンド２を一体的にｚ方向に昇降させる。

【0042】

教示データ記録部７７は、教示対象となる教示用の基板Ｗの表面の座標と仮想基板ＶＷの表面の座標が一致したときのハンド２の位置を教示データとして記憶部７２に記憶する。本実施形態では、教示データ記録部７７は、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値として記憶部７２に記憶する。

【0043】

記憶部７２には所定の動作プログラムが記憶されていて、制御部７０がこれらの動作プログラムを読み出して実行することにより、ロボット１の動作が制御される。
所定の動作プログラムとは、ロボット１のハンド２を所定の位置に移動させる命令である。そして、記憶部７２には、上述した通り、仮想基板ＶＷを生成するための情報として、基板Ｗの形状、直径、材料、重量等の各種情報が記憶されている。

【0044】

［動作例］
次に、ロボット１に教示対象となる基板Ｗの目標位置Ｔを教示する際のロボット１の動作例を説明する。図５はロボット１の動作の一例を示すフローチャートである。図６〜図８は、カメラ３で撮影された画像を示している。

【0045】

本実施形態の教示対象は、ロボット１から見て右端に位置するフープ１０１の上から１３段目に載置された基板Ｗに対応するハンド２の位置である。この基板Ｗの中心が目標位置Ｔに一致している。以下では、教示対象となる基板を教示用基板Ｗと呼ぶ。

【0046】

まず、制御部７０は、ロボット１を初期位置に移動させる（図５のステップＳ１）。図６は、初期位置におけるカメラ３で撮影された画像の第１の例である。図６に示すように、初期位置とは、カメラ３により、教示用基板Ｗ、及び、ハンド２のブレード２ｂを含む空間Ｓを撮影可能な位置である。尚、初期位置までの経路は、予め、記憶部７２に記憶されている。具体的には、制御指令生成部７６は、ロボットの動作プログラムに従って、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成し、制御指令を出力する。サーボ制御部７１は、与えられる制御指令に基づいて、各駆動部１５，２５，３５，１９を制御して、初期位置にロボット１を動作させる。

【0047】

次に、カメラ３により、基板Ｗ、及び、ハンド２のブレード２ｂを含む空間Ｓを撮影する（図５のステップＳ２）。３次元カメラコントローラ７３は、カメラ３によって撮影されたカメラ画像を記憶部７２に記憶する。

【0048】

次に、仮想基板情報生成部７５は、記憶部７２に予め記憶された基板Ｗの形状等の情報に基づいて、画像データにおいてハンド２のブレード２ｂに仮想的に配置された仮想基板ＶＷの情報を生成する（図５のステップＳ３）。図７は、初期位置におけるカメラ３で撮影された画像の第２の例である。図７に示すように、初期位置においてブレード２ｂに仮想基板ＶＷが仮想的に配置されている。このとき、距離情報算出部７４は、カメラ３により撮影されたカメラ画像に基づいてハンド２のブレード２ｂ（基板載置部）から教示用基板Ｗまでの距離情報を算出する。本実施形態では、距離情報算出部７４は、仮想基板ＶＷの画像と教示用基板Ｗの画像とをパターンマッチングすることにより、ブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報を算出する。

【0049】

次に、制御部７０は、ブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報に基づいて、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致するようにロボットアーム４の動作を制御する（図５のステップＳ４）。尚、記憶部７２には、予め、フープ１０１の１３段目までの大まかな経路が動作プログラムとして記憶されている。制御指令生成部７６は、動作プログラムに従って、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成する。つまり、制御部７０は、ロボット座標系においてブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報を認識することができるので、これらの基板表面の座標が一致するように、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を補正する。図８は、カメラ３で撮影された画像の第３の例である。サーボ制御部７１は、与えられる制御指令に基づいて、各駆動部１５，２５，３５，１９を制御して、ロボットアーム４を動作させることにより、図８に示すように、教示用基板Ｗ１３と仮想基板ＶＷを一致させることができる。

【0050】

最後に、教示データ記録部７７は、教示用基板Ｗの表面の座標と仮想基板ＶＷの表面の座標が一致したときのハンド２の位置を、記憶部７２に教示データとして記憶する（図５のステップＳ５）。ここで教示データとして記憶するとは、制御装置７において、動作プログラム等の再生可能な情報としてハンド２の位置を記憶（登録）することを意味する。本実施形態では、教示データ記録部７７は、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値として記憶部７２に記憶する。

【0051】

従って、本実施形態によれば、カメラ３により目標位置Ｔに配置された教示用基板Ｗ、及び、ハンド２のブレード２ｂを含む空間Ｓを撮影するだけで、カメラ画像に基づいてブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報が算出され、この距離情報に基づいて、ブレード２ｂに仮想的に配置された仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗとが一致するようにロボット１の動作を制御することができる。このときのハンド２の位置を教示データとして記憶することにより、ロボット１に基板Ｗの目標位置Ｔに応じたハンド２の位置を教示することができる。これにより、オペレータの技量に頼ることなく、ロボット１に正確な位置を精度良く教示することができる。

【0052】

また、距離情報算出部７４は、仮想基板ＶＷの画像と教示用基板Ｗの画像とをパターンマッチングすることにより、ハンド２のブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報を算出したが、これに限られない。その他の公知の方法によって、対象物（教示用基板Ｗ）までの距離情報を算出してもよい。例えばカメラ３のレンズにカラーフィルタを取り付けて、撮影画像において物体までの距離に応じて発生するボケと色ずれを画像解析することにより、物体までの距離情報を取得してもよい。

【0053】

（その他の実施形態）
尚、本実施形態では、記憶部７２には、予め、目標位置Ｔに在る教示用基板Ｗ１３が載置されたフープ１０１の１３段目までの大まかな経路を動作プログラムとして記憶されており、制御指令生成部７６は、各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を補正したが、ハンド２のブレード２ｂから教示用基板Ｗまでの距離情報に基づいて、仮想基板ＶＷが教示用基板Ｗと一致するような各駆動部１５，２５，３５，１９のサーボモータの位置指令値を生成するような構成でもよい。

【0054】

尚、本実施形態では、教示用基板Ｗは実際の半導体ウェハを使用したが、実際の基板を模した形状を有する模擬基板を使用してもよい。

【0055】

尚、本実施形態では、カメラ３はハンド２のリスト２ａに固定して取り付けられたが、着脱自在に構成されてもよい。この場合は、教示の際のみカメラ３を取り付けてロボット１をリピートモードで動作させる際には、取り外してもよい。

【0056】

尚、本実施形態のカメラ３は複数配置してもよいし、３次元カメラでもよい。３次元カメラとは、対象物を異なる方向から同時に撮影し、視差を生み出すことによって、対象物までの距離情報を取得するものである。所定の座標系における対象物の表面の座標データを生成することができる。これにより、３次元カメラは、ステレオカメラの一種である。３次元カメラは、所定距離だけ離れて配置された一対のカメラを有し、一対のカメラはそれぞれ撮像素子を有する。３次元カメラは、距離情報だけでなく、対象物の色情報（ＲＧＢ等）を取得してもよい。また、３次元カメラは、レーザを発射して反射位置および反射時間から反射点の距離情報を取得するものであってもよい。

【0057】

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、基板を搬送するロボットのハンドの位置を教示する際に有用である。

【符号の説明】

【0059】

１ ロボット
２ ハンド
２ａ リスト
２ｂ ブレード（基板載置部）
３ カメラ
４ ロボットアーム
７ 制御装置（ロボットコントローラ）
１０ 基台
２０ 下アーム
３０ 上アーム
７０ 制御部
７１ サーボ制御部
７２ 記憶部
７３ カメラコントローラ（画像データ取得部）
７４ 距離情報算出部
７５ 仮想基板情報生成部
７６ 制御指令生成部
７７ 教示データ記録部
１００ 半導体処理設備
１０１ フープ
１０２ 基台（フープ）
１１０ 基板処理装置
Ｓ 撮影空間
ＶＷ 仮想基板，
Ｗ 基板（教示用基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】