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発明の名称 搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−22423(P2001−22423A)
公開日 平成13年1月26日(2001.1.26)
出願番号 特願平11−193807
出願日 平成11年7月8日(1999.7.8)
代理人 【識別番号】100068087
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
【テーマコード(参考)】
3F059
5F031
5H269
5H303
【Fターム(参考)】
3F059 AA01 AA14 AA16 BA04 DA02 DE06 FC02 FC15 
5F031 FA01 FA12 GA44 JA38 JA50 MA27 NA05 PA02
5H269 AB17 AB33 BB03 BB05 BB08 EE01 FF05 NN02 PP02
5H303 AA06 AA10 BB03 BB08 BB14 BB18 CC02 CC05 EE03 EE09 FF08 JJ01 JJ04 KK08 KK15 KK16 KK18 KK22 KK31 LL03
発明者 戸泉 厚 / 清原 誠 / 岡崎 浩司 / 楠元 寛史
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 搬送物体の位置あわせ機構を持つ装置における搬送ロボットの動作速度や加速度を最適化する方法であって、前記位置合わせ機構において搬送ロボットに対し位置あわせを行った搬送物体を、実際に搬送する場所まで、調べたい速度・加速度で運んだ後、十分遅い速度・低い加速度で位置あわせ機構に戻し、位置あわせ機構の位置検出機構を利用してずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、さらに調べたい速度・加速度を変化させて同様にずれ量が許容値を越えているかどうかを調べることで、ずれ量が許容値を越える直前の速度・加速度を最適値として決定することを特徴とする搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項2】 搬送物体の位置あわせ機構を持つ装置における搬送ロボットの動作速度や加速度を最適化する方法であって、前記位置合わせ機構において搬送ロボットに対し位置あわせを行った搬送物体を、実際に搬送する場所まで、調べたい速度・加速度で運んだ後、十分遅い速度・低い加速度で位置あわせ機構に戻し、位置あわせ機構の位置検出機構を利用してずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、ずれ量が許容値を越えていない場合には位置あわせ機構から搬送するときの搬送速度・加速度を一定の幅で上昇させながら同様にずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、ずれ量が許容値を越えた場合には、前記搬送速度・加速度を前記上昇時の幅よりも小さな幅で減少させながら、同様にして、ずれ量が許容値を下回っているがどうを調べ、このずれ量が許容値を下回ったときの速度・加速度を最適値として決定することを特徴とする搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項3】 ずれ量が許容値を下回ったなら、そのときの幅よりも小さな幅で再び搬送速度・加速度を上昇させながらずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、ずれ量が許容値を越えた場合には、搬送速度・加速度をさらに小さな幅で減少させながら、同様にずれ量が許容値を下回っているかどうかを調べ、このずれ量が許容値を下回ったなら、再びそのときの幅よりも小さな幅を設定して搬送速度・加速度を上昇させるというように調べることを繰り返し、所定回数の繰り返しを実行した時点、あるいは速度・加速度の増減の幅が設定値以下になった時点で、そのときの速度・加速度を最適値として決定することを特徴とする請求項2記載の搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項4】 ある速度・加速度で複数回の搬送を行って複数のずれ量を求め、これら複数のずれ量のうちの最大ずれ量が許容値を越えているかどうかを調べることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項5】 ある速度・加速度で複数回の搬送を行って複数のずれ量を求め、これら複数のずれ量のうちの最大ずれ量が許容値を下回っているかどうかを調べることを特徴とする請求項2から4までのいずれか1項記載の搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項6】 複数の搬送物体の搬送の最中にずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、許容値を越えた場合には、搬送前に最適化した速度・加速度を下げる方向に補正することを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項記載の搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項7】 複数の搬送物体に対しサンプリングを行って、ずれ量が許容値を越えているかどうかを調べることを特徴とする請求項6記載の搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
【請求項8】 搬送物体の位置あわせ機構を持つ装置が半導体製造装置であり、搬送物体がウェハであることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項記載の搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空チャンバ内などにおいて使用される搬送ロボットの動作速度・加速度最適化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造工程においては、反応処理室の高真空度を維持しつつ、ウェハの搬送の速度を上げるために、ウェハを反応室まで搬送するためのロボットを真空チャンバ内で動作させることが多い。ウェハの搬送では、搬送中にウェハがずれないことが要求される。この点に関し、大気中でのウェハの搬送であれば、大気圧を利用してロボットアームにウェハを吸着して搬送することで、ウェハのずれなく搬送することができる。しかし、真空中ではこの方法は使えず、静電吸着などの方法もコストやアームの小型化のために難しい。
【0003】そこで、真空中の搬送では、ウェハをアームに載せただけで搬送することが多くなる。この場合に、搬送のときにウェハをずれないようにするためには、アームの速度や加速度を低く設定しておく必要がある。しかしながら、あまり遅くすると搬送にかかる時間が長くなり、プロセス処理全体の時間が長くなってタクトが下がることになるため、滑らずにしかもなるべく速く動かすことが必要になる。
【0004】従来、アームの速度・加速度を決定するためには、事前に摩擦係数や慣性などから計算で求め、それに対して安全率をかける方法を採るか、人間が目で見ながら滑らない速度・加速度を試行錯誤で求める方法を採っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のように計算で速度・加速度を決定すると、実際のアームの表面やウェハの裏面の状況とは異なった値を使ってしまうことがあるため、安全率を大き目に採る必要があり、最適な値とは差が大きくなる傾向にある。また、人間が試行錯誤で行う場合は、最適な値に近づけようとすればするほど、人間がその作業にかかる時間が多くなり、効率的ではなく、また、人間の目で見ているため精度的にもあまり信頼できない。
【0006】さらに、ウェハの裏面の状況は、装置に投入されるウェハのロットによって異なってくることも多く、途中でずれが発生するようになった場合でも補正することができない。そこで、本発明は、装置が搬送ロボットの最適な動作速度・加速度を自動的に決定し、さらに、搬送中の複数の搬送物体の状況の変化に対しても追随して速度・加速度を補正できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の速度・加速度最適化方法は、装置内に設置されている搬送物体の位置あわせ機構を利用することで行うもので、位置あわせを行った搬送物体を、実際に搬送する場所まで、調べたい速度・加速度で運んだ後、十分遅い速度・低い加速度で位置あわせ機構に戻し、位置あわせ機構の位置検出機構を利用してずれを調べ、さらに調べたい速度・加速度を変化させながら、その測定を繰り返すことで、ずれが発生しない直前の速度・加速度を最適値として決定するものである。
【0008】このようにすると、装置が搬送ロボットの最適な動作速度・加速度を自動的に決定できることになる。また、実際の搬送作業の前に最適化した値を、搬送の最中にずれをチェックすることによって補正することが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の本発明は、搬送物体の位置あわせ機構を持つ装置における搬送ロボットの動作速度や加速度を最適化するに際し、前記位置合わせ機構において搬送ロボットに対し位置あわせを行った搬送物体を、実際に搬送する場所まで、調べたい速度・加速度で運んだ後、十分遅い速度・低い加速度で位置あわせ機構に戻し、位置あわせ機構の位置検出機構を利用してずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、さらに調べたい速度・加速度を変化させて同様にずれ量が許容値を越えているかどうかを調べることで、ずれ量が許容値を越える直前の速度・加速度を最適値として決定するものである。
【0010】このようにすると、ずれ量が許容範囲を越える直前の大きさの速度・加速度を最適値とすることができ、これによって最短の時間で効率よく搬送を行うことができる。請求項2に記載の本発明は、搬送物体の位置あわせ機構を持つ装置における搬送ロボットの動作速度や加速度を最適化するに際し、前記位置合わせ機構において搬送ロボットに対し位置あわせを行った搬送物体を、実際に搬送する場所まで、調べたい速度・加速度で運んだ後、十分遅い速度・低い加速度で位置あわせ機構に戻し、位置あわせ機構の位置検出機構を利用してずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、ずれ量が許容値を越えていない場合には位置あわせ機構から搬送するときの搬送速度・加速度を一定の幅で上昇させながら同様にずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、ずれ量が許容値を越えた場合には、前記搬送速度・加速度を前記上昇時の幅よりも小さな幅で減少させながら、同様にして、ずれ量が許容値を下回っているがどうを調べ、このずれ量が許容値を下回ったときの速度・加速度を最適値として決定するものである。
【0011】このようにすると、ずれ量が許容値を越えたときに、速度・加速度を上昇時の幅よりも小さな幅で減少させながら、同様にして、ずれ量が許容値を下回っているがどうを調べ、このずれ量が許容値を下回ったときの速度・加速度を最適値として決定するため、ずれ量を許容値を下回った状態でこの許容値の臨界値にできるだけ近づけることができ、したがって速度・加速度の最適値としてよりいっそう精度の高い値を決定することができる。
【0012】請求項3に記載の本発明は、ずれ量が許容値を下回ったなら、そのときの幅よりも小さな幅で再び搬送速度・加速度を上昇させながらずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、ずれ量が許容値を越えた場合には、搬送速度・加速度をさらに小さな幅で減少させながら、同様にずれ量が許容値を下回っているかどうかを調べ、このずれ量が許容値を下回ったなら、再びそのときの幅よりも小さな幅を設定して搬送速度・加速度を上昇させるというように調べることを繰り返し、所定回数の繰り返しを実行した時点、あるいは速度・加速度の増減の幅が設定値以下になった時点で、そのときの速度・加速度を最適値として決定するものである。
【0013】このようにすると、速度・加速度の増減の幅を徐々に減少させながらずれ量を許容値と比較するため、さらに精度よく速度・加速度の最適値を決定することができる。請求項4に記載の本発明は、ある速度・加速度で複数回の搬送を行って複数のずれ量を求め、これら複数のずれ量のうちの最大ずれ量が許容値を越えているかどうかを調べるものである。
【0014】このようにすると、複数のずれ量のすべてを許容値と比較するのではなく、その最大値のみを許容値と比較して許容値を越えているかどうか調べるため、比較の回数が少なく、したがって効率よく最適値を求めることができる。請求項5に記載の本発明は、ある速度・加速度で複数回の搬送を行って複数のずれ量を求め、これら複数のずれ量のうちの最大ずれ量が許容値を下回っているかどうかを調べるものである。
【0015】このようにすると、複数のずれ量のすべてを許容値と比較するのではなく、その最大値のみを許容値と比較して許容値を下回っているかどうか調べるため、比較の回数が少なく、したがって効率よく最適値を求めることができる。請求項6に記載の本発明は、複数の搬送物体の搬送の最中にずれ量が許容値を越えているかどうかを調べ、許容値を越えた場合には、搬送前に最適化した速度・加速度を下げる方向に補正するものである。
【0016】このようにすると、最適化した速度・加速度の値を、搬送の最中に搬送物体のずれをチェックすることにより補正できるため、搬送物体のロットの変化などによって搬送工程中に搬送物体にずれが発生することを確実に防止できる。請求項7に記載の本発明は、複数の搬送物体に対しサンプリングを行って、ずれ量が許容値を越えているかどうかを調べるものである。
【0017】このようにすると、複数の搬送物体のすべてについてずれ量が許容値を越えているかどうかを調べるのではないため、比較の回数が少なく、したがって効率よく搬送物体のずれをチェックして補正することができる。請求項8記載の本発明は、搬送物体の位置あわせ機構を持つ装置が半導体製造装置であり、搬送物体がウェハであるようにしたものである。
【0018】このようにすると、半導体製造装置において、人間の手間をかけずに、ウェハがずれることのない搬送速度・加速度を精度よく求めることができ、さらに、自動処理中の変化に対応することも可能となる。以下、本発明の第1の実施の形態における搬送ロボットの速度・加速度最適化方法を、図1、図4を用いて説明する。
【0019】図4は、たとえば半導体製造装置における真空チャンバ2内に設けられた搬送ロボット1を例示するものであり、この搬送ロボット1は、装置外部からのウェハ投入口であるロードロック3と、ウェハ位置あわせ機構4と、プロセス処理室5との間で、搬送物体としてのウェハを搬送するために用いられる。すなわち、ロボット1は、搬送しようとするウェハの存在する方向に向き、アームを伸ばしてそのウェハを取り上げ、アームを縮めた後、搬送先の方向に回転し、再度アームを伸ばして搬送先にウェハを置き、最後にアームを縮めて搬送を終了する。
【0020】この一連の動作の中で、ロボット1は、上述のようにウェハをアームに載せただけの状態で搬送する。この場合に、ウェハを取り上げた後にアームを縮めるときと、搬送先のチャンバの方向に回転するときと、ウェハを置くためにアームを伸ばすときとにおいて、ロボット1の動作の速度と加速度を正しく決めないと、ウェハがずれてしまって搬送の精度が悪くなり、また、ずれが原因した摩擦によるダストの増加につながる。
【0021】次に、搬送ロボット1の速度・加速度を最適化する方法について、図1を参照しながら説明する。ステップS1で処理が開始されたなら、まず、ステップS2において、摩擦係数などの設計値から計算で求めた速度・加速度を初期値とする。そして、ステップS3において、位置あわせ機構4で位置あわせの終わったウェハをこの初期値を用いて所定の搬送位置まで搬送する。ステップS4において、戻るときは、ずれが相殺されてはいけないので、十分低い速度・加速度で位置あわせ機構4まで戻す。
【0022】次に、ステップS5で、位置あわせ機構4において、位置あわせのための計測機構を利用してずれを計測し、搬送によるずれ量を求める。ステップS6では、この搬送によるずれ量を求める作業(ステップS3〜S5)を指定回数まで何度か繰り返し、ずれ量の最大値を採る。そして、ステップS7において、その最大値があらかじめ決められた許容範囲を越えていなければ、ステップS8において速度・加速度を増加させ、そのうえでステップS3に戻って再度ずれ量の最大値を求める。
【0023】この作業を速度・加速度を増加させながら繰り返していき、ステップS7で許容範囲を越えたところで止め、ステップS9においてその直前の値を最適値とする。ステップS10で処理を終える。このようにすると、ずれ量の最大値が許容範囲を越える直前の大きさの速度・加速度を最適値とすることができ、これによってプロセス処理を最短の時間で効率良く実行することができる。ステップS6における繰り返し回数は1回以上の適宜の数とすることができる。またステップS7においては、ステップS6における何回かの繰り返しのうちのずれ量の最大値を所定の許容範囲と比較しているが、最大値に限らず、平均値やその他の適当な値を比較の対象とすることもできる。
【0024】次に、本発明の第2の実施の形態における搬送ロボットの速度・加速度最適化方法を、図2、図4を用いて説明する。図2において、ステップS21で処理が開始されたなら、ステップS22において、初期速度vと、初期加速度aと、速度の増加幅dvの初期値と、加速度の増加幅daの初期値とを設定する。そして、ステップS23でこれらの速度vと加速度aとによる搬送を行い、ステップS24で低速・低加速度で位置あわせ機構4に戻し、ステップS25でずれ量を求め、ステップS26で指定回数の繰り返しを行って、ステップS27でずれ量の最大値が許容範囲を越えているか否かを判定する。ステップS27において許容範囲を越えていない場合は、ステップS28において速度vと加速度aとを増加させる。すなわちv←v+dv、a←a+daとする。そしてステップS23に戻って、同様の動作を繰り返す。ここまでの動作は、上述の図1の実施の形態1の場合と同様である。
【0025】ステップS27において、ずれ量の最大値が許容範囲を越えている場合は、ステップS29において、速度の増加幅dvと加速度の増加幅daとをそれまでよりも小さい幅に変化させる。すなわち、dv←dv÷x、da←da÷yとする。そして、ステップS30において、これらの小さくなった幅を速度の減少幅dvおよび加速度の減少幅daとして、そのときの速度vと加速度aとを減少させる。すなわち、v←v−dv、a←a−daとする。
【0026】そのうえで、ステップS31で、位置あわせの終わったウェハを速度v、加速度aによって所定の搬送位置まで搬送し、ステップS32で低速・低加速度で位置あわせ機構4に戻し、ステップS33で搬送によるずれ量を求め、ステップS34で所定回数まで作業を繰り返し、ステップS35でずれ量の最大値が許容範囲を下回っているか否かを判定する。
【0027】このとき、許容範囲を下回っていない場合には、ステップ30に戻り、速度vと加速度aとを上述の小さくなった幅dv、daで再度減少させたうえで、同様の動作を繰り返す。反対に、ステップS35において、ずれ量の最大値が許容範囲を下回った場合すなわち許容範囲に入った場合には、ステップS36を経たうえで、ステップS37において、ステップS29と同様に、速度の減少幅dvと加速度の減少幅daとをそれまでよりも小さい幅に変化させる。すなわち、dv←dv÷x、da←da÷yとする。なお、このときのx、yは、ステップS29の場合と同じ値あるいは異なった値とすることができる。
【0028】そして、これらのいちだんと小さくなった幅を速度の増加幅dvおよび加速度の増加幅daとしたうえで、そのときの速度vと加速度aとを用いて、ステップS23〜S28の動作を繰り返す。さらに同様にステップS29を経てステップS30〜S35を繰り返す。最後に、ステップS36において以上の動作を所定の回数まで何度か繰り返し、最大ずれ量を、許容範囲を下回った状態でこの許容範囲の境界値にできるだけ近づける。そしてステップS38においてそのときの速度v、加速度aを最適値として決定し、ステップS39で作業を終える。
【0029】このようにすると、ステップS27において最大ずれ量が許容範囲を越えたときに、ステップS29において速度vと加速度aとの増減の幅dv、daをそれまでよりも小さくし、またステップS35において最大ずれ量が許容範囲を下回ったときにも、同様にステップS37において幅dv、daをそれまでよりも小さくし、このような操作を繰り返すため、上述のように最大ずれ量を許容範囲を下回った状態でこの許容範囲の境界値にできるだけ近づけることができ、したがって速度vと加速度aの最適値としてよりいっそう精度の高い値を決定することができる。
【0030】なお、上記において、ステップS36とS37との処理を省略して、ステップS27で一度だけ最大ずれ量が許容範囲を越えた後にステップS35で最大ずれ量が許容範囲を一度だけ下回った時点で、ステップS38によりそのときの速度v、加速度aを最適値として決定することもできる。このようにすると、ステップS37の処理を含むループを回る作業を行う場合に比べて、得られた値の精度はある程度低下するものの、迅速に最適値を求めることができる。なお、その場合でも、図1の実施の形態1に比べるとステップS29〜S35の処理を行う分だけ精度が向上する。
【0031】ステップS36では、所定の処理回数にもとづいて最適値を求めるようにしているが、この最適値を求めるために他の基準を採用することもできる。たとえば、ステップS29、S37において小さくした増減の幅dv、daが所定値を下回った時点で、そのときの速度v、加速度aを最適値とすることができる。あるいは、ステップS35において最大ずれ量が許容範囲を下回る度合いがある程度以下になった時点や、ステップS27において最大ずれ量が許容範囲を越える度合いがある程度以下になった時点を基準とすることもできる。
【0032】次に、本発明の第3の実施の形態における搬送ロボットの速度・加速度最適化方法を、図3、図4を用いて説明する。この第3の実施の形態では、最適化した速度v、加速度aの値を、自動処理の最中にウェハのずれをチェックすることにより補正する。図3においてステップS41で処理が開始されたなら、ステップS42において、上述の図1に示した最適化処理または図2に示した最適化処理によって、搬送ロボット1の速度vと加速度aとの最適化を行う。そして、ステップS43にて自動プロセス処理を開始し、多数のウェハを搬送ロボット1によって処理室5に搬送し、処理を行う。
【0033】すなわち、ステップS44では搬送ロボット1のアーム6に載せたウェハを位置あわせ機構4において位置あわせし、その位置あわせ状態でステップS45において処理室5へ搬送し、ステップS46において処理を行う。上述の速度v、加速度aの補正は、複数枚のウェハごとに行う。このため、ステップS47において、処理中のウェハがチェックのために供すべきものが否かを判定する。チェックのために供すべきものでない場合は、処理が終わるとステップS48によりウェハを排出し、ステップ44に戻って次のウェハの処理を開始する。
【0034】ステップS47において、処理の終わったウェハがチェックのために供すべきものである場合には、ステップS49によって、そのウェハを低速・低加速度で位置あわせ機構4に戻す。そしてステップS50で搬送によるずれ量を測定し、ステップS51でそのずれが許容範囲を越えているか否かを判定する。許容範囲を越えていない場合は、良好な状態であって速度v、加速度aの補正は必要ないため、なにもせずにステップS44に戻る。
【0035】ステップS51において、搬送によるずれが許容範囲を越えていた場合は、ステップS52で警報を発生してオペレータの注意を促す。かつ、これと共に、あるいはこれに代えて、ステップS53で所定幅で速度v、加速度aを下げ、ステップ44に戻ってその後の搬送を行うようにする。このようにすると、最適化した速度v、加速度aの値を、自動処理の最中にウェハのずれをチェックすることにより補正できるため、ウェハのロットの変化などによって自動処理中にウェハのずれが発生することを確実に防止できる。
【0036】なお、ステップS47〜S51では実際にプロセス処理を行ったウェハによって再度調査を行うことにより、タクトが落ちる場合もあるが、ロボット1がダブルアームの形式を使っている場合や、プロセス処理室が複数個ある場合などは、ロットの切れめなど、装置に入ってくるウェハの切れ目の最後から2枚目のウェハを利用することで、タクトに影響なく調査することもできる。
【0037】以上のような方法により、人間の手間をかけずに、ウェハがずれることのない搬送速度・加速度を精度よく求めることができる。さらに、自動処理中の変化にも対応することが可能となる。
【0038】
【発明の効果】上記本発明の搬送ロボットの速度・加速度最適化方法によると、実際の搬送物体を使い、実際の搬送を行うことによって、ずれの生じない最大の速度・加速度を求めることができるため、人間の手間をかけずに、搬送物体がずれることのない最大の搬送速度・加速度を精度よく求めることができる。さらに、搬送中にもタクトに影響なく搬送物体のずれのチェックを行うことで、搬送物体のロットの変化による影響などにも対応することができる。




 

 


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