特開 2022-157981 ワークの搬送装置及びマッピング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157981

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】ワークの搬送装置及びマッピング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20221006BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021062551

(22)【出願日】2021-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】猪股 徹也

(72)【発明者】

【氏名】王 ▲カク▼

【テーマコード（参考）】

3C707

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C707AS24

3C707BS15

3C707KV11

3C707KX07

3C707NS13

5F131AA02

5F131CA70

5F131DA22

5F131DA42

5F131DB03

5F131DB52

5F131DB54

5F131DB76

5F131DB82

5F131DD34

5F131DD89

5F131KA12

5F131KA52

5F131KA62

(57)【要約】

【課題】第１の方向に配列した複数のスロットを備える収容部におけるワークの在荷状態を判別するマッピングを行うときに、反射型のセンサを使用しつつワークの在荷状態を正確に判別できるようにする。
【解決手段】収容部であるカセットステージの全てのスロットにワークであるウエハを１つずつ収容し（ステップ１０１）、その状態のカセットステージの位置に向けて、ハンドごと反射型のセンサを移動させる（ステップ１０２）。センサを第１の方向（垂直方向）に沿って移動させてウエハからの反射光を検出させる動作を、第１の方向に直交する第２の方向（水平方向）に沿ってセンサを移動させて繰り返し実行して検出分布データを取得する（ステップ１０５）。検出分布データに基づいて、実稼働時に用いるマッピング位置を決定する（ステップ１０６）。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に配列した複数のスロットを備えて前記スロットごとに１つのワークを収容可能な収容部を対象とした前記ワークの搬送を行う搬送装置であって、
前記ワークを搬送するときに前記ワークを保持するハンドと、
前記ワークに光を照射して反射光を検出する反射型のセンサと、
前記ハンド及び前記センサを前記収容部に対して移動させる移動機構と、
前記移動機構を駆動し制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、全ての前記スロットに１つずつ前記ワークが収容されている状態の前記収容部の位置に向けて前記センサを移動させたのち、前記センサを前記第１の方向に沿って移動させて前記ワークからの前記反射光を検出させる動作を、前記収容部の前面において前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って前記ワークにおける前記センサからの前記光の照射位置を移動させて繰り返し実行して検出分布データを取得し、前記検出分布データに基づいてマッピング位置を決定し、
前記マッピング位置は、前記収容部における前記ワークの在荷状態を判別するマッピングを行うために前記センサを前記第１の方向に沿って移動させるときの、前記照射位置の前記第２の方向に沿う位置である、搬送装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記検出分布データの取得の前に、前記収容部の前面で前記センサを前記第１の方向に沿って移動させて、前記検出分布データを取得するときと前記マッピングを行うときの前記第１の方向に沿った前記センサの移動範囲を決定する、請求項１に記載の搬送装置。

【請求項3】

前記センサは前記ハンドに取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送装置。

【請求項4】

前記ワークは板状物であって前記スロットに水平に収容され、前記第１の方向は垂直方向である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記移動機構を制御して前記ワークの搬送を行うときに、決定された前記マッピング位置を使用して前記収容部に対するマッピングを行う制御を実行する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記検出分布データから第１のマッピング位置及び第２のマッピング位置を決定し、前記マッピングを行うときに、前記第１の方向の順方向に沿って前記第１のマッピング位置において前記センサを移動させ、その後、前記第１の方向の逆方向に沿って前記第２のマッピング位置において前記センサを移動させる、請求項５に記載の搬送装置。

【請求項7】

第１の方向に配列した複数のスロットを備えて前記スロットごとに１つのワークを収容可能な収容部における前記ワークの在荷状態を判別するマッピング方法であって、
全ての前記スロットに１つずつ前記ワークが収容されている状態の前記収容部の位置に向けて反射型のセンサを移動させる移動工程と、
前記移動工程ののち、前記センサを前記第１の方向に沿って移動させて前記ワークからの前記反射光を検出させる動作を、前記収容部の前面において前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って前記ワークにおける前記センサからの光の照射位置を移動させて繰り返し実行して検出分布データを取得する取得工程と、
前記検出分布データに基づいてマッピング位置を決定する決定工程と、
を有し、
前記マッピング位置は、前記マッピングを行うために前記センサを前記第１の方向に沿って移動させるときの、前記照射位置の前記第２の方向に沿う位置である、マッピング方法。

【請求項8】

前記移動工程ののち前記決定工程の前に、前記収容部の前面で前記センサを前記第１の方向に沿って移動させて、前記取得工程と前記マッピングを実施するときとにおける前記第１の方向に沿った前記センサの移動範囲を決定する、請求項７に記載のマッピング方法。

【請求項9】

前記ワークは板状物であって前記スロットに水平に収容され、前記第１の方向は垂直方向である、請求項７または８に記載のマッピング方法。

【請求項10】

前記決定工程ののち前記ワークの搬送を行うときに、前記マッピング位置を使用して前記収容部に対するマッピングを行う、請求項７乃至９のいずれか１項に記載のマッピング方法。

【請求項11】

前記決定工程において第１のマッピング位置及び第２のマッピング位置を決定し、前記マッピングを行うときに、前記第１の方向の順方向に沿って前記第１のマッピング位置において前記センサを移動させ、その後、前記第１の方向の逆方向に沿って前記第２のマッピング位置において前記センサを移動させる、請求項１０に記載のマッピング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送用ロボットなどの搬送装置を用いたワークの搬送に関し、特に、カセットあるいはカセットステージなどの収容部におけるワークの在荷状態を判別するマッピングの精度を向上させた搬送装置及びマッピング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

搬送用ロボットなどの搬送装置によって、半導体ウエハやガラス基板などの板状のワークを搬送する場合、搬送対象のワークは、カセットあるいはカセットステージなどと呼ばれる収容部に収容されており、搬送装置は、その先端に設けられたハンドを搬送元の収容部内に伸ばしてワークを取り出し、ハンド上にワークを載置した状態でワークを搬送し、搬送先の収容部にワークを収容する。半導体ウエハなどのワークを搬送する搬送ロボットの一例が特許文献１に示されている。一般に収容部は複数枚のワークを収容可能であるから、実際に搬送を行う前に、収容部のどの位置にワークが存在するかの在荷状態を調べる必要があり、これをマッピングと呼ぶ。収容部には複数のスロットが垂直方向に積み重なるように設けられているとして、マッピングを実行することにより、何番目と何番目のスロットにワークが存在するかを知ることができ、その結果に応じて最適な搬送シーケンスを組み立てることができる。搬送シーケンスでは、搬送元の収容部の何番目のスロットからワークを取り出して、搬送先の収容部における現在空きスロットとなっている何番目のスロットにそのワークを収容するかが指定される。

【0003】

マッピングは、センサを用いて収容部内のワークを非接触で検出してその位置を求めることによって行われる。マッピングに使用されるセンサには、ワークによって光路が遮られることによりワークを検出する透過型のセンサと、ワークに検出用の光を照射しワークのエッジ（あるいは端面）で反射された光を検出し、その反射量や反射位置に基づいてワークを検出する反射型のセンサとがある。ワークは例えば半導体ウエハであってその厚さは例えば１ｍｍ以下である。また収容部においてワークが１枚ずつ置かれるスロットの相互の間隔は５ｍｍ～１０ｍｍ程度である。これらの理由から、透過型あるいは反射型のいずれのセンサを用いる場合においても、検出用の光はビーム径を絞れて指向性が鋭いレーザー光であることが好ましい。透過型のセンサを用いた場合には、ワークの材質によらずに安定した検出結果が得られる、という利点があるが、センサを収容部やワークに接近させる必要があって収容部やワークと干渉したり接触したりするおそれがある。また、センサをハンドに取り付けるとして、ハンドなどのハードウェア構造がワークを透過検出できる形状である必要がある。透過型のセンサを用いてマッピングを行う例が特許文献２，３に記載されている。

【0004】

反射型のセンサを用いた場合は、ワークから離れた位置からワークの在荷状態を知ることができるので、センサとワークとの干渉を防ぐことができ、ハードウェア構造にも制約がない。例えば搬送装置が搬送用ロボットである場合、ロボットのアームあるいはハンドにセンサを配置できればセンサの周囲をマッピング用の特別な形状とする必要がないから、反射型のセンサを用いるマッピングは、導入、運用の面でメリットが大きい。しかしながら反射型のセンサを用いるマッピングでは、ワークの材質や寸法、表面状態によっては検出精度が劣化する可能性がある。ワークによる光の吸収が無視でき、かつワーク表面が粗面であれば光は乱反射するので、ワークの検出を確実に行うことができる。これに対し、例えばワークがシリコンウエハーであってその表面が鏡面加工されている場合、センサからの検出用の光をどこに照射するかというマッピング位置によっては検出用の光が全反射することがあり、そのような場合には適切にワークを検出することができなくなる。より具体的にマッピング位置とは、スロットの配列する方向（第１の方向とする）にセンサを動かしてマッピングを行うときに、収容部の前面において第１の方向とは直交する方向（第２の方向とする）に沿った、ワークにおけるセンサからの光が照射される位置のことである。マッピング位置は、第２の方向に実際にセンサを移動することによって変化させることもできるし、第２の方向でのセンサの位置は変えずに、センサからの光の照射方向を変えることによっても変化させることができる。反射型のセンサを用いてマッピングを行うときは、安定して検出を行うことができるように、ワーク位置が既知である場合の検出結果を参照しつつ人手によってマッピング位置の調整を行う必要がある。

【0005】

カセットステージにワークを収容する場合、スロットごとに１枚のワークが収容される必要がある。しかしながら何らかの理由によって１つのスロットに２枚以上のワークが重なって置かれたり、２つのスロットに跨るようにワークが置かれたりすることがある。このように誤った形態でカセットステージ内にワークが収容された状態すなわち不良状態にあるときにカセットステージからワークを取り出そうとすると、ワークが破損するおそれがある。したがって、マッピングではそれらの不良状態を認識してアラートを発し、それにより破損事故などを防止できるようにすることが望まれる。このような不良状態は、マッピングを行ったときに検出されたワークの厚さやスロット内でのワークの位置によって判別が可能である。マッピングによる在荷状態の判別に誤りがあった場合、ワークが在荷していないスロットにロボットがワークを取得しに行ってエラーで停止する、ワークが既に在荷しているスロットに重複してワークを配置してしまいワークを破損させる、などの不具合が発生する。ワークの搬送は継続して行われるものであるから、マッピングは長期間にわたって正確に行えることが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－８４６５１号公報

【特許文献2】特開２００４－３２７５０１号公報

【特許文献3】特開２０００－３６５２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

反射型のセンサを使用したマッピングは、ワークや収容部に接近しないでマッピングを行うことができるという利点を有するが、ワークの材質や表面状態によってはワークの在荷状態を正確に判別できなくなることがある。

【0008】

本発明の目的は、ワークを搬送する搬送装置であって、反射型のセンサを使用しつつワークの在荷状態を正確に判別できる搬送装置と、そのように正確にマッピングを行うことができるマッピング方法とを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の方向に配列した複数のスロットを備えスロットごとに１つのワークを収容可能な収容部を対象としたワークの搬送を行うときは、実際にワークの搬送を行う前にマッピングを行って収容部におけるワークの在荷状態を判別する。マッピングでは、センサを第１の方向に沿って移動させてスロットごとにワークが在荷しているどうかを判別する。マッピング実行時にセンサがワークや収容部と干渉することを防ぐために反射型のセンサを用いる場合、マッピング位置によってはワークの形状や材質によってワークの検出が不安定になることがあるので、事前に最適なマッピング位置を求めておく必要がある。本発明は、ワークの搬送を行う前の事前処理としてのマッピング位置の決定を自動化しようとするものである。マッピング位置を１回決めてしまえば、ワークの形状や材質が変更とならない限り、同じマッピング位置を使用することが可能である。

【0010】

したがって本発明の搬送装置は、第１の方向に配列した複数のスロットを備えてスロットごとに１つのワークを収容可能な収容部を対象としたワークの搬送を行う搬送装置であって、ワークを搬送するときにワークを保持するハンドと、ワークに光を照射して反射光を検出する反射型のセンサと、ハンド及びセンサを収容部に対して移動させる移動機構と、移動機構を駆動し制御する制御手段とを有し、制御手段は、全てのスロットに１つずつワークが収容されている状態の収容部の位置に向けてセンサを移動させたのち、センサを第１の方向に沿って移動させてワークからの反射光を検出させる動作を、収容部の前面において第１の方向に直交する第２の方向に沿ってセンサから光の照射位置を移動させて繰り返し実行して検出分布データを取得し、検出分布データに基づいてマッピング位置を決定する。マッピング位置は、収容部におけるワークの在荷状態を判別するマッピングを行うためにセンサを第１の方向に沿って移動させるときの、ワークにおける照射位置の第２の方向に沿う位置である。

【0011】

全てのスロットに１つずつワークを収容した状態の収容部に対し、センサを第１の方向に沿って移動させてワークからの反射光を検出させる動作を、収容部の前面において第１の方向に直交する第２の方向に沿ってセンサを移動させて繰り返し実行することは、その収容部に対して異なるマッピング位置でマッピングを繰り返すことであるといえる。この場合、センサからは、マッピング位置ごとかつスロットごとにワークの検出強度を示すデータが得られる。これらのデータは、マッピング位置とスロットの位置とをそれぞれ座標とする検出分布データとして表すことができる。すべてのスロットに１つずつワークが収容されていることが既知であるから、そのことに基づいて、スロットごとにワークが適切な検出強度で検出されているマッピング位置を検出分布データから抽出することができる。本発明の搬送装置では、このように検出分布データからマッピング位置を決定することにより、実稼働時に実際にワークを搬送するときのマッピングにおいて、ワークの在荷状態を正確に判別できることが可能になる。

【0012】

本発明の搬送装置では、制御手段は、検出分布データの取得の前に、収容部の前面でセンサを第１の方向に沿って移動させて、検出分布データを取得するときとマッピングを行うときの第１の方向に沿ったセンサの移動範囲を決定することが好ましい。このように第１の方向に沿ったセンサの移動範囲を事前に決定することにより、第１の方向に沿ったセンサの移動量を最小限に抑えることができて作業効率が向上する。また第１の方向に沿った移動範囲を決定しておくことにより、その移動範囲におけるセンサの位置から何番目のスロットにワークが存在するかを容易に判別することが可能になる。

【0013】

本発明の搬送装置では、センサはハンドに取り付けられていることが好ましい。マッピングのためにはセンサを移動させる必要があるが、収容部に対して移動するハンドにセンサを取り付けることにより、搬送装置における移動機構の構成を簡略化できる。

【0014】

本発明の搬送装置では、例えばワークは板状物であってスロットに水平に収容され、第１の方向は垂直方向である。反射型のセンサによる検出は、ワークが板状物であるときに不安定になりがちであるが、本発明の搬送方法によれば、そのような場合であってもワークの在荷状態を確実に判別できるマッピングを行うことが可能になる。

【0015】

本発明の搬送装置では、制御手段は、移動機構を制御してワークの搬送を行うときに、決定されたマッピング位置を使用して収容部に対するマッピングを行う制御を実行することができる。このような搬送装置では、上述したようにマッピング位置を決定した後に実際にワークの搬送を行うときに、決定されたマッピング位置でマッピングを行うので、収容部におけるワークの在荷状態を正確に判別することができる。その場合、制御手段は、検出分布データから第１のマッピング位置及び第２のマッピング位置を決定し、マッピングを行うときに、第１の方向の順方向に沿って第１のマッピング位置においてセンサを移動させ、その後、第１の方向の逆方向に沿って第２のマッピング位置においてセンサを移動させてもよい。センサを第１の方向に沿って往復移動させつつ異なるマッピング位置においてマッピングを行うので、センサの移動量の増加を最小限に抑えつつ、マッピングの精度を向上させることができる。

【0016】

本発明のマッピング方法は、第１の方向に配列した複数のスロットを備えてスロットごとに１つのワークを収容可能な収容部におけるワークの在荷状態を判別するマッピング方法であって、全てのスロットに１つずつワークが収容されている状態の収容部の位置に向けて反射型のセンサを移動させる移動工程と、移動工程ののち、センサを第１の方向に沿って移動させてワークからの反射光を検出させる動作を、収容部の前面において第１の方向に直交する第２の方向に沿ってセンサからの光の照射位置を移動させて繰り返し実行して検出分布データを取得する取得工程と、検出分布データに基づいてマッピング位置を決定する決定工程と、を有する。マッピング位置は、マッピングを行うためにセンサを第１の方向に沿って移動させるときの、照射位置の第２の方向に沿う位置である。

【0017】

本発明のマッピング方法では、最適なマッピング位置を求めるために。全てのスロットに１つずつワークを収容した状態の収容部に対し、マッピング位置を変えながらマッピングを繰り返し、そのときのセンサからのデータに基づき、検出分布データを得る。すべてのスロットに１つずつワークが収容されていることが既知であるから、検出分布データから、スロットごとにワークが適切な検出強度で検出されているマッピング位置を抽出することができる。本発明のマッピング方法では、このように検出分布データからマッピング位置を決定することにより、実稼働時に実際にワークを搬送するときのマッピングにおいて、ワークの在荷状態を正確に判別できることが可能になる。

【0018】

本発明のマッピング方法では、移動工程ののち決定工程の前に、収容部の前面でセンサを第１の方向に沿って移動させて、取得工程とマッピングを実施するときとにおける第１の方向に沿ったセンサの移動範囲を決定することが好ましい。このように第１の方向に沿ったセンサの移動範囲を事前に決定することにより、第１の方向に沿ったセンサの移動量を最小限に抑えることができて作業効率が向上する。また第１の方向に沿った移動範囲を決定しておくことにより、その移動範囲におけるセンサの位置から何番目のスロットにワークが存在するかを容易に判別することが可能になる。

【0019】

本発明のマッピング方法では、例えばワークは板状物であってスロットに水平に収容され、第１の方向は垂直方向である。反射型のセンサによる検出は、ワークが板状物であるときに不安定になりがちであるが、本発明のマッピング方法によれば、そのような場合であってもワークの在荷状態を確実に判別できるマッピングを行うことが可能になる。

【0020】

本発明のマッピング方法では、決定工程ののちワークの搬送を行うときに、マッピング位置を使用して収容部に対するマッピングを行うことができる。この方法では、マッピング位置を決定した後に実際にワークの搬送を行うときに、決定されたマッピング位置でマッピングを行うので、収容部におけるワークの在荷状態を正確に判別することができる。その場合、決定工程において第１のマッピング位置及び第２のマッピング位置を決定し、マッピングを行うときに、第１の方向の順方向に沿って第１のマッピング位置においてセンサを移動させ、その後、第１の方向の逆方向に沿って第２のマッピング位置においてセンサを移動させてもよい。センサを第１の方向に沿って往復移動させつつ異なるマッピング位置においてマッピングを行うので、センサの移動量の増加を最小限に抑えつつ、マッピングの精度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、ワークを搬送する搬送装置であって、反射型のセンサを使用しつつワークの在荷状態を正確に判別できる搬送装置と、そのように正確にマッピングを行うことができるマッピング方法とを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の一形態の搬送装置である搬送用ロボットを示す図である。

【図2】（ａ），（ｂ）は、ハンドとセンサとワークとの関係を示す平面図である。

【図3】マッピング位置を決定する手順を示すフローチャートである。

【図4】マッピング最下点ＬＬとマッピング最上点ＵＬを説明する側面図である。

【図5】検出分布データの取得方法を説明する図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【図6】検出分布データの一例を示す図である。

【図7】マッピング経路の一例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態の搬送装置である搬送用ロボットを示している。図１に示す搬送用ロボット２０は、板状物であるワークの搬送に用いられるものである。以下では、ワークがシリコンウエハなどのウエハ５０であり、ウエハ５０は、収容部であるカセットステージ４０に収容されるものとする。カセットステージ４０は、第１の方向、ここでは具体的には垂直方向に配列された複数のスロットを備えている。このカセットステージ４０では、スロットごとに１枚のウエハ５０が水平に収容されるものとする。搬送用ロボット２０は、ウエハ５０の搬送を行う前に、カセットステージ４０におけるウエハ５０の在荷状態を判別するマッピングを実行する。

【0024】

図１に示す搬送用ロボット２０は、例えば特許文献１に記載された水平多関節型ロボットと同様のものであり、基台２１に対して直列に取り付けられた３本のアーム２２～２４と、先端側のアーム２４の先端に取り付けられたハンド２５と、を備えている。図１はアーム２２～２４が折り畳まれた状態で描かれているが、アーム２２～２４を広げた状態とすることもでき、特に、アーム２２，２３は基台２１に対するアーム２２の取り付け位置を中心として、水平面内でアーム２３の先端が半径方向に移動するリンク機構を構成している。アーム２４はアーム２３に対して水平面内で回転可能であり、ハンド２５はアーム２４に対して回転可能である。基台２１には、根元側のアーム２２を昇降させる不図示の昇降機構と、垂直軸の周りでアーム２２を回転させる不図示の回転機構とが設けられている。ハンド２５には、マッピングを行うための反射型のセンサ２９が取り付けられている。搬送用ロボット２０には、さらに、搬送用ロボット２０を駆動し制御するためのロボットコントローラ３０が接続している。ロボットコントローラ３０は、基台２１に設けられた昇降機構や回転機構、アーム２２，２３からなるリンク機構、アーム２３に対してアーム２４を回転させる機構、アーム２４に対してハンド２５を回転する機構を制御し、後述するセンサ２９からの検出信号を処理する。特にロボットコントローラ３０は、マッピング位置決定のための動作、マッピング動作及びワークを搬送する動作についての制御を実行する。

【0025】

図２（ａ），（ｂ）は、マッピングを行っているときのハンド２５とセンサ２９とウエハ５０との関係を示している。ハンド２５は、その一端側においてフォーク部２６が設けられた細長い部材であって、ハンド２５の他端には反射型のセンサ２９が取り付けられている。フォーク部２０は、先端側が２つに分岐した形状を有し、ウエハ５０などのワークを搬送する際にそのワークを保持する部分である。搬送時において板状物であるワークは、フォーク部２６の表面に水平に載置される。センサ２９は、レーザーダイオード（ＬＤ）などによってレーザー光６０を発生して出射する発光部と、レーザー光６０がウエハ５０などのワークによって反射したときの反射光を検出する受光部とを一体にしたものである。

【0026】

ワークがウエハ５０であるとき、ウエハ５０のマッピングは、ウエハ５０の厚さ方向にセンサ２９を移動させながら、センサ２９からウエハ５０の端面（ウエハエッジ）に向けてレーザー光６０を照射し、ウエハ５０の端面からの反射光を検出することによって行われる。反射光を検出している期間内でのセンサ２９の移動量から、ウエハ５０の厚さも検出することができる。しかしながら反射光の方向や強度は、ウエハ５０の端面の表面状態によって大きく変化する。ウエハ５０の端面が粗面であるときは、照射されたレーザー光６０は、図２（ａ）に示すように、ウエハ５０の端面において乱反射し、乱反射による反射光の一部がセンサ２９の受光部に到達する。その結果、センサ２９は、マッピング位置に依存せずにウエハ５０を検知することができる。これに対し、ウエハ５０の端面が例えば鏡面となっている場合は、照射されたレーザー光６０は、図２（ｂ）に示すように、ウエハ５０の端面で一方向に鏡面反射する。この場合、マッピング位置が不適切であるウエハ５０にレーザー光６０が照射されていても反射光がセンサ２９に戻らず、センサ２９がウエハ５０を検出できないことがある。本実施形態の搬送用ロボット２０は、ウエハ５０の搬送のためにマッピングを行う前に、ウエハ５０の材質や形状に基づく適切なマッピング位置を搬送装置自体が自動的に求めようとするものである。

【0027】

搬送用ロボット２０は、搬送元のカセットステージ４０からウエハ５０を１枚取り出して搬送先の装置またはカセットステージ４０に向けてそのウエハ５０を搬送する処理や、搬送元の装置またはカセットステージ４０から搬送されてきたウエハ５０を搬送先のカセットステージ４０の空いているスロットに収容する処理を実行する。収容部であるカセットステージ４０は、ＳＥＭＩ(Semiconductor Equipment and Materials International)スタンダードＥ４７．１に規定される正面開口式カセット一体型搬送、保管箱であるＦＯＵＰ(Front-Opening Unified Pod)など正面開口式のものである。したがって、搬送用ロボット２０がカセットステージ４０内のスロットからウエハ５０を取り出すとき、及びカセットステージ４０内の空きスロットに対してウエハ５０を収容するときに、搬送用ロボット２０のハンド２５は、そのフォーク部２６側を先端として、カセットステージ４０の正面の開口を介して所定のスロットを目指してカセットステージ４０内に進入する。

【0028】

本実施形態におけるマッピング位置の決定について説明する。図３は、マッピング位置の決定の手順を示している。図３に示す手順のうちステップ１０２～１０６は、ロボットコントローラ３０が搬送用ロボット２０を制御することによって実行されるものである。マッピング位置は、ウエハ５０の形状や材質ごとに決定する必要があるから、まずステップ１０１において、搬送対象となるウエハと同一形状、同一材質のウエハ５０を、マッピング対象であるカセットステージ４０の全てのスロットに１枚ずつ収容する。次に、ステップ１０２において、通常のウエハ搬送に用いるためのカセットステージ位置のティーチングを行う。この場合、対象とするカセットステージ４０の正面の位置であって、このカセットステージ４０内にアクセスしようとするハンド２５が待機する位置である待機位置にハンド２５を動かすティーチングを行う。

【0029】

次に、ステップ１０３において、ハンド２５に取り付けた反射型のセンサ２９がステージカセット４０の方を向くようにアーム２４に対してハンド２５を回転させ、センサ２９からのレーザー光６０が、カセットステージ４０をその開口側から正面視した状態でウエハ５０のほぼ中央を照射する位置であってカセットステージ４０の１番下のスロットの下端位置をマッピング最下点ＬＬとして、ハンド２５のティーチングを行う。このティーチングはマッピングのためのティーチングであって、ティーチング位置はマッピングのためのものとしてロボットコントローラ３０に登録される。続いてハンド２５を垂直方向上方に移動させて、同様に、カセットステージ４０の１番上のスロットの上端位置をマッピング最上点ＵＬとしてティーチングを行う。図４は、ここでのティーチングを説明する図である。マッピング最下点ＬＬとマッピング最上点ＵＬとの間の区間とこの区間の両端にそれぞれ設定した若干のマージンの区間とが、ステップ１０４においてマッピング位置を決定するときや、マッピング位置の決定後にマッピングを実際に行うときの垂直方向でのセンサ２９の移動範囲、すなわちハンド２５の移動範囲であるマッピング範囲として決定される。

【0030】

ステップ１０２でハンド２５を待機位置にティーチングするときのティーチング高さＴＬと、マッピング最下点ＬＬとから、搬送用ロボット２０から見た、言い換えれば搬送用ロボット２０の座標系で表した実際のスロット高さとレーザー光６０の照射によって検知される高さとの間のオフセットが得られる。このオフセットをマッピングオフセットと呼ぶと、マッピングオフセットは、
マッピングオフセット＝ＬＬ－ＴＬ
で表される。マッピングオフセットは、ウエハ５０を検出するときにそのウエハ５０がカセットステージ４０の下から何番目のスロットに存在しているかを判定するために用いることができる。ここで垂直方向をＺ方向、待機位置にあるハンド２５からカセットステージ４０に向かう方向をＹ方向、カセットステージ４０の前面においてＺ方向と直交する方向をＸ方向とする。Ｘ方向とＹ方向とは水平面内にあって相互に直交する。

【0031】

ステップ１０１～１０４を実行することによって、最適なマッピング位置を求めるための前段取りが完了したことになる。その後、ステップ１０５において、マッピング位置の決定に用いられる検出分布データを取得する。図５（ａ），（ｂ）は、検出分布データの取得を説明する図である。検出分布データの取得では、図５（ａ）に示すように、全てのスロットにウエハ５０が収容されているカセットステージ４０に対し、ウエハ４０の搬送時に行うマッピングと同様にレーザー光６０を出射しながらマッピング範囲内でセンサ２９を垂直方向すなわちＺ方向に沿って移動させ、カセットステージ４０内の各ウエハ５０の検出を試みる。これを検出動作と呼ぶ。そしてこの検出動作を、Ｘ方向にセンサ２９を移動させながら繰り返し実行する。図５（ｂ）は、Ｘ方向のどの位置において検出動作を行うかを、センサ２９からのレーザー光６０によって示している。具体的には、マッピング最下点ＬＬを求めたときのＸ方向の位置を中心として、Ｘ方向の正負の方向に例えば±１０ｍｍの範囲を設定し、この範囲内で０．５ｍｍから１ｍｍのピッチでセンサ２９をＸ方向に沿って移動させながら検出動作を行う。ここで検出動作を行った位置の中から、後述するように、最適なマッピング位置が探索される。図５（ｂ）に示す例では、Ｘ方向におけるＡ～Ｋの１１か所で検出動作を行っており、このうち位置Ｆは、マッピング最下点ＬＬを求めたときの位置である。

【0032】

以上の説明では、センサ２９を実際にＸ方向に移動させて検出動作を繰り返すものとした。しかしながらマッピング位置は、ウエハ５０におけるレーザー光６０のＸ方向に沿った照射位置であるので、センサ２９（あるいはハンド２５）のＸ方向の位置を固定したまま、Ｙ方向を中心に水平面内でレーザー光６０の出射方向を例えば±５°の範囲内で、０．２°から０．４°のピッチで変化させて検出動作を繰り返してもよい。レーザー光６０の出射方向は、例えば、アーム２４に対するハンド２５の角度を変えることによって、容易に変化させることができる。さらには、最適なマッピング位置の決定の精度を高めるために、Ｙ方向に例えば±５ｍｍの範囲でセンサ２９の位置をずらしながら検出動作を行ってもよい。

【0033】

Ｘ方向でのセンサ２９の位置を変えながら検出動作を繰り返すと、カセットステージ４０のスロットごと、かつ検出動作を行ったＸ方向の位置ごとに、センサ２９から、該当するスロットに収容されているウエハ５０の厚さとして検出結果が得られる。こうして得られる一連の検出結果は、Ｘ方向の位置を一方の次元、Ｚ方向でのスロットの位置を他方の次元とする２次元の検出分布データとして表現することができる。図６は、カセットステージ４０におけるスロットの数が１０であって、下からスロット位置として順番に１から１０が付与されており、Ｘ方向における検出動作の位置が上述したＡ～Ｋの１１か所であり、各スロットには厚さ０．９ｍｍのシリコンウエハがウエハ５０として格納されている場合に得られた検出分布データの一例を示している。図において黒色で表されている領域は、センサ２９がウエハ５０を検知した領域である。領域のＺ方向（図示上下方向）の寸法が大きいほど、ウエハ５０がより厚く検出されたことを示している。点線は、ウエハ５０が存在するにも関わらずウエハ５０を検出できなかったことを示している。Ｘ方向の位置ごと、スロットの位置ごとに実際に検出されたウエハ５０の厚さを表１に示している。表１における数値の単位はｍｍである。

【0034】

【表1】

【0035】

検出分布データが得られたら、ステップ１０６において、検出分布データに基づいて、実際に搬送を行う際のマッピングにおいて使用するＸ方向のマッピング位置を決定する。以下、検出分布データからのマッピング位置の決定について説明する。

【0036】

図６及び表１に示した例では、厚さ０．９ｍｍのウエハ５０をカセットステージ４０の各スロットに格納しているので、全てのスロットにおいて検出厚さが０．９ｍｍであるＸ方向の位置が、マッピング位置として最も好適ということになる。そういう観点から表１の結果を検討すると、位置Ａ，Ｂ，Ｋにおいては、カセットステージ４０に実際にはウエハ５０が１０枚存在しているにも関わらず、検出できていないウエハ５０がある。これは、レーザー光６０の照射位置がウエハ５０の中心位置からＸ方向に沿って遠く離れたことにより、ウエハ６０の端面におけるレーザー光６０の正しい反射が得られず、そのためウエハ５０を正しく検出できなかったことが原因として考えられる。マッピングの結果としては信頼できないことから、これらの位置Ａ，Ｂ，Ｋではマッピングを実施すべきでない。

【0037】

位置Ｆ，Ｇ．Ｈにおいては、ウエハ５０の実際の厚さが１ｍｍ程度であるにも関わらず、２ｍｍから４ｍｍという大きな厚さでウエハ５０を検出しているスロットがあり、また、同じ厚さのウエハ５０が検出対象であるにも関わらず、検出された厚さにおいて２倍以上のばらつきも見られる。これは、ウエハ５０におけるレーザー光６０の反射角の関係で過反射が発生していることが原因として考えられる。この状態では、検出されたウエハ厚みからスロット内でのウエハの重なりの有無を検知しようとした場合に信頼できないことから、これらの位置Ｆ，Ｇ，Ｈでのマッピングも実施すべきではない。

【0038】

位置Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋがマッピング位置として不適であるので、残る位置Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｉ，Ｊの中からマッピングに適したＸ方向の位置を選択してマッピング位置とする。ここでは、位置Ｄあるいは位置Ｉをマッピング位置として定める。このようにマッピング位置を定めたら、先にステップ１０３においてマッピングのための位置として登録したティーチング位置を、今回決定したマッピング位置に自動的に補正する。マッピング位置を決定するための条件としては、以下の（１）～（３）が挙げられる。

【0039】

（１） 検出厚さの平均値が所定の厚み（例えばウエハ５０の厚み）に最も近い；
（２） 検出厚さの全ての値におけるばらつきが最も小さい；
（３） 検出厚さの最大値と最小値との差が最も小さい。

【0040】

マッピング位置を決定するときは、条件（１）～（３）のいずれか１つを用いてもよいし、これらの条件のうちの２つを用いてもよいし、条件（１）～（３）の全てを用いてもよい。また上記ではＸ方向の位置をずらしながら検出動作を行っているが、アーム２４に対するハンド２５の軸角度やセンサ２９のＹ方向の位置をずらしながら同様に検出動作を行い、安定した検出結果が得られる軸角度やＹ方向位置を見つけ、ハンド２５の軸角度とＹ方向の位置との少なくとも一方とＸ方向の位置とを組み合わせてマッピング位置としてもよい。

【0041】

ステップ１０１～１０６の処理を実行することによって、カセットステージ４０におけるウエハ５０の在荷状態を判別するマッピングを行うための最適のマッピング位置が決定されたことになる。このようにマッピング位置がひとたび決定されれば、その後、搬送用ロボット２０を実際に稼働させてウエハ５０を搬送させるときのマッピングは、この決定されたマッピング位置において実行する。ウエハ５０のＸ方向の中心位置をレーザー光６０が照射するようにハンド２５を移動させるためにステップ１０３においてマッピング位置として登録されたティーチング位置が、ステップ１０６において、上述のように決定されたマッピング位置に補正されているので、実際の搬送時のマッピングは、マッピングのために登録されているティーチング位置にハンド２５を動かすことによって実行できる。

【0042】

最も短時間でマッピングを終わらせるためには、所定のマッピング位置においてセンサ２９をマッピング範囲内において上方向または下方向に１回だけ動かして検出動作を行うことである。しかしながら、よりマッピングの精度を向上させるためには、上方向への移動と下方向への移動とを組み合わせた往復動作でセンサ２９を移動させて検出動作を行い、往路と復路の検出値を平均することができる。往復動作によるマッピングを行う場合、ステップ１０６において異なる２つのマッピング位置を求めた上で、往路と復路とで異なるマッピング位置での検出動作を行うようにすることが好ましい。図６及び表１に示した例でマッピング位置として位置Ｄ及び位置Ｊが決定された場合、図７に示すようにセンサ２９の上昇時にはマッピング位置Ｄで検出動作を行い、下降時にはマッピング位置Ｊで検出動作を行い、その後、それぞれの検出結果をスロットごとに平均して最終的なマッピング結果とする。図７において太線７０は、レーザー光６０の照射位置の軌跡を示している。

【0043】

以上説明した本実施形態の搬送用ロボット２０では、全てのスロットにウエハ５０を収容したカセットステージ４０に対してＸ方向の位置を変えながら検出動作を行うことにより検出分布データを取得し、この検出分布データから最適なマッピング位置を自動的に決定する。そしてその後の実際のウエハ５０の搬送時には、決定されたマッピング位置を使用する。その結果、人手を介してマッピング位置の調整を行うことなく、反射型のセンサを使用しつつカセットステージ４０におけるウエハ５０の在荷状態を判別するマッピングを正確に実行できるようになる。

【符号の説明】

【0044】

２０…搬送用ロボット；２１…基台；２２～２４…アーム；２５…ハンド；２６…フォーク部；２９…センサ；３０…ロボットコントローラ；４０…カセットステージ；５０…ウエハ；６０…レーザー光；７０…マッピング経路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】