工业用机器人的制作方法

1.本发明涉及一种工业用机器人。


背景技术：

2.目前，已知一种搬运半导体晶片的水平多关节机器人。另外，已知一种晶片搬运装置，在搬运装置工作前，预先根据对搬运机器人的指令位置和实际的晶片的中心位置的误差来创建修正表，将修正表的修正量与目标位置相加所得的位置设为指令位置，使搬运机器人进行晶片中心对准动作(例如，参照专利文献1)。另外，已知一种机器人系统，通过使减速器的小齿轮具备剪刀式齿轮机构而去除齿隙(例如，参照专利文献2)。
3.另外，已知一种称为awc(acquire wafer center：获取晶片中心)的技术，在使把持晶片的手移动到与晶片的载置部对应的规定位置后，基于晶片相对于手的位置偏差使手进一步移动，将晶片载置到载置部。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2009－49251号公报
7.专利文献2：日本特开2012－171069号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的技术问题
9.在将晶片等搬运对象物高精度地搬运到目标位置的技术中，要求高的机器人定位精度。在专利文献1中，为了提高定位精度而进行使用修正表的控制指令值的控制，但是运算量增多。在专利文献2中，为了提高定位精度而采用了设置剪刀式齿轮机构的结构，但是装置变得复杂化。
10.在以往的awc中，由于使手移动到规定位置后，基于位置偏差使手进一步移动，因此驱动手的电动机有时发生反转，因与该电动机联动的齿轮的齿隙的影响，不能将晶片等搬运对象物高精度地搬运到目标位置。
11.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种工业用机器人，能够抑制运算量的增加、装置的复杂化，同时能够将搬运对象物高精度地搬运到目标位置。
12.解决技术问题所采用的技术方案
13.(1)
14.一种工业用机器人，其将搬运对象物向目标位置搬运，其特征在于，具备：
15.手，所述手把持所述搬运对象物并沿水平方向移动；
16.传感器，当将所述搬运对象物搬运到所述目标位置之前的所述手的位置设为第一位置，将在所述搬运对象物相对于所述手的基准位置没有位置偏差时用于将所述搬运对象物搬运到所述目标位置的所述手的移动目的地设为第二位置，将所述第一位置和所述第二位置之间的位置设为第三位置，将在使把持所述搬运对象物的所述手从所述第一位置移动
到所述第三位置的中途供所述搬运对象物通过的位置设为第四位置时，所述传感器设置于所述第四位置，检测所述搬运对象物的通过；以及
17.控制部，所述控制部使把持所述搬运对象物的所述手从所述第一位置移动到所述第三位置，基于所述传感器的检测结果检测所述位置偏差，根据所述位置偏差的检测结果计算对所述第二位置进行修正的第五位置，使所述手从所述第三位置移动到所述第五位置。
18.当如(1)那样构成时，能够使把持搬运对象物的手从第一位置移动到比与载置部对应的第二位置靠第一位置侧的第三位置，接着，移动到修正后的第五位置。由此，与首先使手从第一位置移动到第二位置的结构相比，在使手向第五位置移动时，能够抑制驱动手的电动机的反转的发生。因此，能够抑制与该电动机联动的齿轮的齿隙的影响导致的定位精度的降低。
19.(2)
20.根据(1)所述的工业用机器人，其中，
21.所述工业用机器人是将所述搬运对象物载置到所述目标位置的正下方的载置部的机器人，
22.所述控制部通过使所述手从所述第五位置下降，向所述载置部载置所述搬运对象物。
23.当如(2)那样构成时，能够根据搬运对象物相对于手的基准位置的位置偏差，将搬运对象物以高的定位精度载置到载置部。
24.(3)
25.根据(1)或(2)所述的工业用机器人，其中，
26.所述第三位置是在可能发生的所述位置偏差的范围内，在使所述手从所述第一位置移动到所述第三位置时和使所述手从所述第三位置移动到所述第五位置时，用于使所述手移动的电动机的旋转方向相同的位置。
27.当如(3)那样构成时，无论搬运对象物相对于手的基准位置的位置偏差的方向或量如何，均能够抑制使手向第五位置移动时的电动机的反转的发生。
28.(4)
29.根据(1)～(3)中任一项所述的工业用机器人，其中，
30.所述第三位置是预先设定的位置。
31.当如(4)那样构成时，能够通过更简单的控制使手移动。
32.(5)
33.根据(1)～(3)中任一项所述的工业用机器人，其中，
34.所述第三位置是获得所述检测结果时的所述手的位置。
35.当如(5)那样构成时，即使不预先设定第三位置，也能够将搬运对象物通过第四位置且获得传感器的检测结果的时刻的手的位置设为第三位置。
36.发明效果
37.根据本发明，能够提供一种工业用机器人，能够在抑制运算量的增加、装置的复杂化的同时，将搬运对象物高精度地搬运到目标位置。
附图说明
38.图1是用于从上侧对本发明实施方式的搬运系统1的概略结构进行说明的图。
39.图2是用于从正面侧对图1所示的搬运系统1的概略结构进行说明的图。
40.图3是图1所示的工业用机器人5的侧视图。
41.图4是图3所示的工业用机器人5的臂支承部17上升的状态的侧视图。
42.图5是图3所示的工业用机器人5的俯视图。
43.图6是表示用于进行晶片的位置偏差修正的结构的一例的图。
44.图7是表示将晶片2载置到晶片载置部6时的动作的一例的图。
45.图8是将以往的位置修正的一例作为参考而示出的图。
46.图9是将图8所示的以往的位置修正中的位置pos＿ta的多个例子作为参考而示出的图。
47.图10是表示本实施方式的位置偏差修正的一例的图。
48.图11是表示图9所示的待机位置pos＿e和位置pos＿ta的多个例子的位置关系的一例的图。
49.附图标记说明
50.1：搬运系统；2：晶片(半导体晶片)；3、10：收容部；5：工业用机器人(水平多关节工业用机器人)；6：晶片载置部；14、15：手；16：臂；17：臂支承部；18：保持部；24：第一臂部；25：第二臂部；26：第三臂部；111：透射型传感器。
具体实施方式
51.下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
52.(搬运系统的整体结构)
53.图1是用于从上侧对本发明实施方式的搬运系统1的概略结构进行说明的图。图2是用于从正面侧对图1所示的搬运系统1的概略结构进行说明的图。
54.本实施方式的搬运系统1是在用于制造半导体的半导体制造系统中搬运半导体晶片的系统。该搬运系统1具备：收容半导体晶片2(以下，设为“晶片2”)的收容部10；以及用于将晶片2搬入到对晶片2执行规定处理的处理装置中的收容部3。在本例中，搬运系统1具备三个收容部10和两个收容部3。
55.另外，搬运系统1具备将收容在收容部10的晶片2搬运并载置到收容部3的晶片载置部6的水平多关节工业用机器人5(以下设为“工业用机器人5”)。本实施方式的晶片2是由工业用机器人5搬运的搬运对象物。载置到晶片载置部6的晶片2被搬入到上述处理装置中，实施各种处理。工业用机器人5还可以进行将实施了处理的晶片2从收容部3搬回到收容部10的动作。
56.在以下说明中，将与上下方向(重力方向)正交的图1等的x方向设为“左右方向”，将与上下方向及左右方向正交的图1等的y方向设为“前后方向”。另外，将左右方向中的x1方向侧设为“右”侧，将其相反侧即x2方向侧设为“左”侧，将前后方向中的y1方向侧设为“前”侧，将其相反侧即y2方向侧设为“后(背)”侧。工业用机器人5被设置于配置在前侧的两个收容部3和配置在后侧的三个收容部10之间。
57.(水平多关节机器人的结构)
58.图3是图1所示的工业用机器人5的侧视图。图4是图3所示的工业用机器人5的臂支承部17上升的状态的侧视图。图5是图3所示的工业用机器人5的俯视图。
59.工业用机器人5为3连杆臂式机器人。该工业用机器人5具备：把持晶片2的两只手14、15；前端侧以能够转动的方式连接手14、15并且沿水平方向动作的臂16；以能够转动的方式连接臂16的基端侧的臂支承部17；以及以能够升降的方式保持臂支承部17的保持部18。另外，虽然省略图示，但是工业用机器人5具备：使手14、15相对于臂16转动的手驱动机构；驱动臂16的臂驱动机构；以及使臂支承部17相对于保持部18升降的臂升降机构。
60.臂16由第一臂部24、第二臂部25及第三臂部26构成，所述第一臂部24的基端侧以能够转动的方式连接至臂支承部17，所述第二臂部25的基端侧以能够转动的方式连接至第一臂部24的前端侧(图3、图4的左侧)，所述第三臂部26的基端侧以能够转动的方式连接至第二臂部25的前端侧(图3、图4的右侧)。即，臂16具备以能够相对转动的方式相互连接的三个臂部。第一臂部24、第二臂部25及第三臂部26形成为空心状。臂支承部17、第一臂部24、第二臂部25及第三臂部26在上下方向上从下侧依次配置。
61.如图5所示，手14、15形成为从上下方向观察时的形状为大致y形状。手14、15被配置为手14的基端侧部分和手15的基端侧部分在上下方向重叠。另外，手14配置于上侧，手15配置于下侧。手14、15的基端侧部分以能够转动的方式连接至第三臂部26的前端侧(图3～图5的左侧)。手14、15的前端侧(图3～图5的右侧)部分的上表面为载置晶片2的载置面，在手14、15的前端侧部分的上表面载置一片晶片2。手14、15配置于比第三臂部26靠上侧的位置。
62.此外，图1中图示出了臂16、手14及晶片2的多个位置及形状。另外，图1中省略了手15的图示。图2中示出了手14、手15、臂16及臂支承部17，用实线表示臂支承部17上升的状态，用双点划线表示臂支承部17下降的状态。在工业用机器人5动作时，手14和手15有时在上下方向上重叠，但大多数情况下，手14和手15在上下方向上不重叠。
63.保持部18形成为大致长方体的箱状。保持部18的上端面及下端面为与上下方向正交的平面。另外，保持部18的前后两侧面为与前后方向正交的平面，保持部18的左右两侧面为与左右方向正交的平面。
64.工业用机器人5的臂驱动机构具备：使第一臂部24及第二臂部25一起转动以使臂16伸缩的第一驱动机构；以及使第三臂部26相对于第二臂部25转动的第二驱动机构。第一驱动机构及第二驱动机构分别由作为动力源的电动机以及将该电动机的动力减速后进行传递的减速器构成。减速器构成各部分的关节部。第一驱动机构及第二驱动机构的各电动机配置于臂支承部17或臂16的内部。
65.工业用机器人5的手驱动机构由作为动力源的电动机以及将该电动机的动力减速后进行传递的减速器构成。手驱动机构的电动机配置于第三臂部26的内部。
66.工业用机器人5的臂升降机构例如设置于保持部18，使臂支承部17在图3所示的臂支承部17的下限位置和图4所示的臂支承部17的上限位置之间升降。
67.(搬运系统的概略动作)
68.如上所述，工业用机器人5在收容部10和收容部3之间搬运晶片2。例如，在通过工业用机器人5的手14将晶片2搬运到收容部3的晶片载置部6时，首先，驱动臂升降机构，使得被手14把持的晶片2的高度略高于晶片载置部6。接着，驱动手驱动机构及臂驱动机构，使得
晶片2的位置在水平方向上与晶片载置部6的位置一致。然后，驱动臂升降机构，使得晶片2下降，由此，晶片2被载置于晶片载置部6。
69.(晶片的位置偏差修正)
70.图6是表示用于进行晶片的位置偏差修正的结构的一例的图。在此，对如下情况进行说明：工业用机器人5的手14把持晶片2，工业用机器人5使晶片2向大致y1方向移动而将晶片2载置到收容部3的晶片载置部6。在图6的例子中，晶片2的位置相对于手14的规定位置向x1方向偏移。
71.透射型传感器111设置于工业用机器人5使晶片2移动到晶片载置部6之前的晶片2的位置和晶片载置部6之间，检测晶片2的通过。在图6的例子中，两个透射型传感器111沿x方向排列。
72.透射型传感器111分别具有例如在上下方向(晶片2的表里方向)上相互对置配置的发光部及受光部。发光部朝向受光部射出光，受光部将受光结果转换成电信号并输出。当晶片2通过发光部和受光部之间时，光被遮住，因此，能够基于受光部输出的电信号，检测晶片2通过透射型传感器111。
73.当晶片2的位置相对于手14的规定位置没有偏移时，相对于手14的位置的变化，检测出晶片2通过透射型传感器111的定时是恒定的。当晶片2的位置相对于手14的规定位置偏移时，相对于手14的位置的变化，检测出晶片2通过透射型传感器111的定时与晶片2的位置偏差相对应。
74.因此，当以晶片2通过两个透射型传感器111的方式使手14移动时，能够基于两个透射型传感器111中检测到晶片2的通过的各定时，检测晶片2的位置相对于手14的规定位置的偏移的量及方向。
75.图7是表示将晶片2载置到晶片载置部6时的动作的一例的图。在图7的例子中，设为晶片2的位置相对于手14的规定位置没有偏移。在工业用机器人5中设置有进行工业用机器人5的各部分的控制的cpu(central processing unit：中央处理单元)等控制电路，通过该控制电路进行手14的驱动。该控制电路是本发明的控制部的一例。
76.位置pos＿m是当晶片2的位置相对于手14的规定位置没有偏移时，用于将晶片2搬运到晶片载置部6的手14的移动目的地。位置pos＿m对工业用机器人5预先示教。
77.待机位置pos＿s是工业用机器人5将晶片2搬入到晶片载置部6之前的晶片2的中心位置(例如，图6所示的晶片2的中心位置)。待机位置pos＿s是高于位置pos＿m且在水平方向上与位置pos＿m不同的位置。
78.待机位置pos＿e是工业用机器人5将晶片2搬入到晶片载置部6之后的手14的待机位置。待机位置pos＿e是低于位置pos＿m且在水平方向上与待机位置pos＿s相同的位置。此外，待机位置pos＿e也可以是在水平方向上与待机位置pos＿s不同的位置。
79.位置pos＿t是在水平方向上与位置pos＿m相同的位置，且是在上下方向上与待机位置pos＿s相同的位置。位置pos＿b是在水平方向上与位置pos＿m相同的位置，且是在上下方向上与待机位置pos＿e相同的位置。透射型传感器111设置于待机位置pos＿s和位置pos＿t之间。
80.首先，工业用机器人5的控制电路使把持晶片2的手14从待机位置pos＿s移动到位置pos＿t。此时，晶片2通过透射型传感器111(透射型传感器111的传感区域)。工业用机器
人5的控制电路基于透射型传感器111的检测结果，计算晶片2的实际的圆心，通过对计算结果和预先存储的基准圆心进行比较，检测晶片2相对于手14的规定位置的位置偏差。在图6的例子中，设为未检测到位置偏差。
81.手14移动到位置pos＿t时的晶片2的位置处于晶片载置部6的正上方，是晶片2的目标位置的一例。此外，晶片2的最终目标位置是晶片载置部6。
82.接下来，由于未检测到位置偏差，因此工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿t下降而移动到位置pos＿m。由此，将晶片2载置到晶片载置部6。
83.接下来，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿m进一步下降而移动到位置pos＿b。此时，晶片2离开手14，成为被载置到位置pos＿m的晶片载置部6的状态。接下来，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿b移动到待机位置pos＿e。
84.图8是将以往的位置修正的一例作为参考而示出的图。在图8中，将称为awc的以往的晶片位置修正技术作为参考进行说明。
85.当手14从待机位置pos＿s移动到位置pos＿t时，基于透射型传感器111的检测结果，检测到晶片2相对于手14的规定位置在水平方向上的位置偏差。
86.图8所示的位置pos＿ta、位置pos＿ma及位置pos＿ba分别是根据检测到的位置偏差对位置pos＿t、位置pos＿m及位置pos＿b进行修正后的位置。例如，当晶片2相对于手14的规定位置在y2方向上偏移δ时，工业用机器人5的控制电路计算将位置pos＿t、位置pos＿m及位置pos＿b分别向y1方向偏移δ的位置pos＿ta、位置pos＿ma及位置pos＿ba。
87.在该情况下，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿t移动到位置pos＿ta。接着，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿ta下降而移动到位置pos＿ma。由此，将晶片2载置到晶片载置部6。
88.接下来，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿ma进一步下降而移动到位置pos＿ba。此时，晶片2离开手14，成为被载置到晶片载置部6的状态。接着，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿ba移动到待机位置pos＿e。
89.图9是将图8所示的以往的位置修正中的位置pos＿ta的多个例子作为参考而示出的图。有时晶片2相对于手14的基准位置也在水平方向中的任一方向上偏移。因此，如图9的位置pos＿ta1～pos＿ta4所示，基于位置偏差对位置pos＿t进行了修正的位置pos＿ta相对于位置pos＿t可以在各个方向上。
90.例如，位置pos＿ta2相对于位置pos＿t处于待机位置pos＿s侧的方向。当对位置pos＿t进行了修正的位置为位置pos＿ta2时，从待机位置pos＿s移动到位置pos＿t的手14向位置pos＿ta2即折返的方向移动。此时，由于用于使手14移动的电动机(例如，上述臂驱动机构或手驱动机构中包含的电动机)发生反转，因此修正精度因齿隙(齿轮间的间隙)而变差。
91.图10是表示本实施方式的位置偏差修正的一例的图。位置pos＿p是从透射型传感器111看时与待机位置pos＿s相反侧的位置。换言之，在待机位置pos＿s和位置pos＿p之间有透射型传感器111，当手14从待机位置pos＿s向位置pos＿p移动时，晶片2通过透射型传感器111。
92.另外，位置pos＿p是比位置pos＿t更接近待机位置pos＿s的位置。换言之，在位置pos＿ta相对于位置pos＿t可能偏移的范围内，确定位置pos＿p，使得在手14从待机位置
pos＿s移动到位置pos＿p时和手14从位置pos＿p移动到位置pos＿ta时，用于使手14移动的电动机的旋转方向相同(不发生反转)。
93.位置pos＿p例如基于待机位置pos＿s及位置pos＿m预先确定，存储于工业用机器人5的存储器中。
94.待机位置pos＿s是将晶片2向晶片载置部6的正上方(目标位置)搬运之前的手14的位置即第一位置的一例。位置pos＿t是在晶片2相对于手14的基准位置没有位置偏差时用于将晶片2搬运到目标位置的手14的移动目的地即第二位置的一例。位置pos＿p是待机位置pos＿s(第一位置)和位置pos＿t(第二位置)之间的位置即第三位置的一例。
95.透射型传感器111的位置是在使把持晶片2的手14从待机位置pos＿s(第一位置)移动到位置pos＿p(第三位置)的中途供晶片2通过的位置即第四位置的一例。位置pos＿ta是根据位置偏差的检测结果对位置pos＿t(第二位置)进行了修正的第五位置的一例。位置pos＿ma是在上下方向上与晶片载置部6的位置相同且在水平方向上与位置pos＿ta(第五位置)的位置相同的第六位置的一例。
96.首先，工业用机器人5的控制电路使把持晶片2的手14从待机位置pos＿s移动到位置pos＿p。此时，晶片2通过透射型传感器111。工业用机器人5的控制电路基于透射型传感器111的检测结果，检测晶片2相对于手14的规定位置的位置偏差。在图10的例子中，设为检测到与图8的例子同样的位置偏差。
97.接下来，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿p移动到位置pos＿ta。接着，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿ta下降而移动到位置pos＿ma。由此，将晶片2载置到晶片载置部6。
98.接下来，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿ma进一步下降而移动到位置pos＿ba。此时，晶片2离开手14，成为被载置到晶片载置部6的状态。接着，工业用机器人5的控制电路使手14从位置pos＿ba移动到待机位置pos＿e。
99.图11是表示图9所示的待机位置pos＿e和位置pos＿ta的多个例子的位置关系的一例的图。如图11所示，即使基于位置偏差对位置pos＿t进行修正后的位置pos＿ta为位置pos＿ta1～pos＿ta4中的任一个，与位置pos＿t相比，位置pos＿p也位于待机位置pos＿s侧。
100.由此，在手14从待机位置pos＿s移动到位置pos＿p时和手14从位置pos＿p移动到位置pos＿ta时，能够抑制用于使手14移动的电动机的反转。
101.(本实施方式的主要效果)
102.如上所述，在本实施方式中，在将晶片2搬送到目标位置(晶片载置部6的正上方)时，能够抑制用于使把持晶片2的手14移动的电动机的反转。由此，能够抑制与该电动机联动的齿轮(例如，减速器中包含的齿轮)的齿隙的影响导致的晶片2的搬运位置的精度的降低。
103.另外，由于也可以不进行如上述专利文献1那样的使用修正表的控制指令值的控制，因此能够抑制运算量的增加。另外，由于也可以不采用如专利文献2那样的设置剪刀式齿轮机构的结构，因此能够抑制装置的复杂化。因此，能够在抑制运算量的增加、装置的复杂化的同时将晶片2高精度地搬运到目标位置。
104.(其它实施方式)
105.上述的实施方式仅为本发明的最佳实施方式的一例，但不限于此，在不变更本发明的主旨的范围内可以实施各种变形。
106.在上述的实施方式中，对通过手14将晶片2载置到收容部3的晶片载置部6时的位置偏差修正进行了说明，但上述位置偏差修正也能够应用于通过手15将晶片2载置到晶片载置部6的情况。
107.在上述的实施方式中，作为搬运晶片2时的目标位置，对晶片载置部6的正上方的位置进行了说明，但搬运晶片2时的目标位置不限于此。例如，搬运晶片2时的目标位置也可以是收容部10中的晶片载置部的正上方。本发明不限于晶片2向晶片载置部6的载置，也能够应用于以各种目的将晶片2搬运到特定的目标位置的全部结构。
108.在上述的实施方式中，作为搬运对象物对圆形的晶片2进行了说明，但搬运对象物不限于此，例如也可以是方形基板等。
109.在上述的实施方式中，搬运系统1是用于搬运晶片2的搬运系统，但搬运系统1也可以是搬运半导体以外的物体的系统。即，工业用机器人5也可以搬运例如玻璃基板等晶片2以外的搬运对象物。