JP2002164411A - Foupオープナ - Google Patents
FoupオープナInfo
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- JP2002164411A JP2002164411A JP2001269149A JP2001269149A JP2002164411A JP 2002164411 A JP2002164411 A JP 2002164411A JP 2001269149 A JP2001269149 A JP 2001269149A JP 2001269149 A JP2001269149 A JP 2001269149A JP 2002164411 A JP2002164411 A JP 2002164411A
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Abstract
するセンサ機構からの発塵をウェハ部から隔離し、セン
サ機構をコンパクトに実現し、装置のフットプリントを
狭くして、コストパフォーマンスと歩留まりの高いFO
UPオープナを提供する。 【解決手段】 FOUPオープナ1が、少なくとも、F
OUPドア13を着脱して保持する着脱機構と保持機構と
を有するポートドア23と、ポートドア23を水平に移動さ
せるポートドア進退機構40と、ポートドア23を垂直に移
動させるポートドア昇降機構50とを備えてなり、ポート
ドア昇降機構50の昇降基部材51には、センサ進退機構60
が設けられ、センサ進退機構60には、センサ取付部材62
が上方に向けて延設され、センサ取付部材62の上部に、
FOUP内収納ウェハ14の有無、収納状態、収納位置
(高さ)等を検出するための光学式の透過型センサ70も
しくはマッピングセンサが取り付けられている。
Description
定の間隔で、水平に、複数枚収納して搬送する密閉可能
な容器を開閉するための容器開閉装置に関し、特に容器
がFOUP(Front Opening Unified Pod )である場合
に、FOUP内収納ウェハの有無や収納状態、収納位置
等を検出するためのセンサ機構を備えたFOUP開閉装
置(FOUPオープナ)に関する。
るFOUP内環境100 と第2制御空間であるウェハ転送
空間200 との間を、外部雰囲気300 にウェハをさらすこ
となく、連通させ、ウェハをロボット等で転送できるよ
うにする役割を担う。FOUPオープナの要求仕様は、
高精細度の300mmウェハともなると、きわめて高価
なものとなるために、塵埃によるウェハ汚染に対して
は、オープナ自体の発塵量を0.1μm 粒子で1個/1
0cft 以下、マッピング誤報率(虚報率)を1回/(1
0万枚〜100万枚)以下に抑えることが求められてい
る。また、ウェハを転送するためには、ウェハの有無や
収納状態等を検出する必要があり、マッピング手段は、
FOUPオープナあるいはロボットのいずれか一方に設
けられている。一般的には、これら両者ともに、オプシ
ョン機能としての位置付けとなっている。
であり、その底部には3個のテーパ状の位置決め長孔が
形成されている。FOUPは、ドックプレートに設けら
れた頂部を半球状にした3個のピンの球面と、FOUP
フレーム底部のテーパ状の位置決め長孔とで位置決めす
るように規格化されている。FOUPは、多いものであ
れば、1ラインに数千個が必要とされる。FOUP寸法
は、元々、成形時の誤差があるばかりか、経時的に変化
し、歪み、捩じれ、また、位置決め部は摩耗する。FO
UPにおけるウェハ収納ピッチは10mmであり、ウェ
ハの厚みは1mm弱であり、ウェハ間の間隙は約9mm
である。ウェハ間に進入してウェハを取り上げ、保持す
るロボットハンド部の総高さ(厚み)は、通常3〜4m
m前後となっている。FOUPの歪みや捩じれや摩耗等
により、FOUP内に収納されるウェハの位置は、FO
UP毎に毎回ばらつく。そして、そのバラツキの量は、
経時的な変化により増長する。さらに、ストッカーなど
で長時間保管されたような状態のFOUP内ウェハは、
FOUPドアを開放する際に、FOUPドアに設けられ
たウェハ押え部材に粘着して、FOUPドアの開放時
に、ドアとともに移動する可能性が指摘されている。そ
のために、インタロック用のウェハ飛び出しセンサをF
OUPオープナに設けて、センサがウェハ飛び出しを検
出したら、FOUPドアの開放動作を停止して保護する
ようにしている。飛び出しセンサは、FOUP内に取り
付けることは不可能で、FOUPフレームの外で、収納
されたウェハ端縁部から約20mm前後の位置に設けら
れる。20mm以内の間でウェハが移動しても、正常ウ
ェハとして処理することが求められている。
能な軸に第1アームを、その先端に第2アームと同じ長
さの第2アームを、その先端にウェハを保持するハンド
を設けて構成されるような水平多関節ロボットを用いる
ことが多く、ロボットを中央に配置し、片側にFOUP
オープナ群を、対面側に処理室へのウェハ出入り口を配
置して、中央をフロントエンドに形成している。
決定する要因に、FOUPフレームから脱開放されたF
0UPドアを第2制御空間200 に退避格納する格納寸法
があげられる。格納寸法はSEMI規格に定められ、該
規格によると、FOUPオープナのポートプレートの取
付け面(BOLTS面)から第2制御空間200 側に10
0mm出っ張った位置となっている。走行し、旋回可能
なウェハ転送ロボットは、格納域外に設けられる。ロボ
ットの旋回昇降軸中心位置とFOUPオープナ上のFO
UP内収納ウェハ中心位置との距離が、ロボットのアー
ムの長さを決定する。旋回する場合は、旋回半径が最小
になるような位置まで、ウェハを保持してアームを折り
畳む。旋回半径は、アーム長やハンド長で定まり、フロ
ントエンドのフットプリントも定まる。
内収納ウェハの有無や収納状態等を検出するマッピング
技術としては、米国特許第6013920号明細書、特
開平11−145244号公報、特開平11−2144
83号公報、特開平11−354609号公報等に開示
のものがある。これらの4つの技術に共通している技術
の骨子は、マッピング検出手段をFOUPオープナを構
成しているFOUPドア保持体(ポートドア)の上部に
設け、FOUPドアを退避させるための昇降手段の昇降
動作で連続的に収納ウェハの有無や収納状態を検出しよ
うとするものである。検出手段としては、光学的な透過
型センサや反射型センサあるいはCCDカメラ等を用い
た撮像手段が提案されている。
挿入、多重挿入等のウェハ収納状態を、各溝毎に予め設
定された領域内で検出手段から出力される情報を基に判
定することによって行なわれている。特開平11−35
4609号公報では、CCDカメラの撮像タイミングを
予め設定して行なうように記載されており、特開平11
−145244号公報では、センサがカセットの溝に対
面する位置を通過している時間と、時間経過におけるセ
ンサの出力信号との情報に基づいて、各溝毎の論理演算
によってウェハの有無や収納状態を判定し、判定結果を
上位装置に出力するようにすることが記載されている。
下降させる動作でウェハ収納状態等を検出する方法が合
理的であり、前述の4つの公報に記載されているよう
に、FOUPドアを保持するポートドアの上部にカメラ
やセンサを設けることにより、実現することができる。
る方法では、FOUPドアの厚みが約20mm、ポート
プレートの厚みが約8mm、ウェハ先端はFOUPフレ
ーム前面から16mmの位置にあることから、退避移動
する前のマッピングセンサ先端とウェハ先端とは約20
mm離れて位置することになり、FOUPドアを、30
mm以上好ましくは35mm前後退避移動させて下降さ
せることになる。これより、マッピングするときのセン
サ先端とウェハ先端との距離は、約50mm離れた状態
にある。
上部に配設する方法については、前記した両公報(特開
平11−145244号公報、特開平11−21448
3号公報)に、その詳しい説明はない。しかし、1つの
照射部と1つの受光部とで形成されるような従来の一般
的な2眼式反射型センサは、対象となるエッジ形状や色
に左右される場合が多く、特に窒化膜の検出が難しく、
虚報率も高いことから、ウェハマッピングセンサとして
は好ましいものではない。また、ポートドアがFOUP
ドアを保持して水平方向に退避したとき、センサ後端か
らポートプレートまでの距離が大きくなり、その結果と
して、装置全体のフットプリントが広くなる傾向を避け
難い。
反射型センサ070 をポートドア023の上部に配設したマ
ッピング機能付きFOUPオープナ01に関する図であっ
て、FOUP010 のFOUPドア013 が開放されてフロ
ントエンドに格納されるまでの過程A〜DにおけるFO
UPドア013 およびポートドア023 の各状態を順に図示
したものである。先ず、図11に図示されるように、F
OUPドア013 により密閉されて外部環境(第3空間)
300 を搬送されてきたFOUP010 が、ドック移動機構
030 のドックプレート031 上に載置されて、位置決めさ
れる(過程A)。次いで、図12に図示されるように、
FOUP010 が前進して、FOUPドア013 がポートド
ア023 に突き当てられると、ポートドア023 に内蔵され
るFOUPドア着脱機構とFOUPドア保持機構とが作
動して、FOUPドア013 をFOUPフレーム011にラ
ッチするラッチ機構が解除され、FOUPドア013 は、
ポートドア023 に吸着保持される(過程B)。次いで、
図13に図示されるように、ポートドア023が、FOU
Pドア013 を保持した状態で、ポートドア進退機構040
により水平方向に後退させられ(過程C)、さらに、図
14に図示されるように、ポートドア昇降機構050 によ
り垂直に下降させられて、FOUPドア013 がフロント
エンドの第2制御空間200 に格納される(過程D)。こ
のようにして、FOUP010 内に収納されていたウェハ
014 が、図示されないウェハ転送ロボットにより、FO
UP010 内の第1制御空間100 から第2制御空間200 に
転送される準備がなされる。
退させられる距離(退避ストローク)は、FOUPドア
013 の厚さ20mm、ポートプレート021 の厚さ8m
m、FOUPドア013 とポートプレート021 との間隙距
離2mmの合計距離に相当するから、30mm以上は必
要となり、振動や寸法バラツキを考慮すると、FOUP
ドア013 とポートプレート021 との最小間隙は5mm必
要であるから、好ましい退避ストロークは33mmとな
る。このとき、反射型センサ070 の後端からポートプレ
ート021 までの距離W1は、センサの幅(奥行き)寸法
の小さいアンプ分離タイプを使用するとしても、65m
m前後の相当に大きなものになる(以上の寸法関係につ
いては、図14および図15参照)。ここで、このセン
サの幅(奥行き)寸法は、アンプ分離タイプで30mm
前後、アンプ内蔵タイプで80mm前後である。
しセンサ071 がポートプレート021に設けられていて、
20mmの最大距離を位置ずれして飛び出したウェハ01
4 を検出している。このようなウェハ014 の飛び出し
は、FOUPドア013 の開放時に、収納ウェハ014 がF
OUPドア013 に設けられたウェハ押え部材に粘着し
て、FOUPドア013 とともに移動する場合に生ずる。
を設けてウェハ収納状態を検出するような前記公報記載
の方法では、反射型センサ、透過型センサのいずれかを
問わず、センサ移動機構がウェハあるいはFOUPドア
の上部位置に設けられることから、移動機構からの発塵
が第2制御環境200 のダウンフローにより運ばれて、ウ
ェハ汚染やFOUPドアの内面汚染を引き起こすことが
懸念される。加えて、センサ移動機構に直線移動機構が
採用されると、センサ後端からポートプレートまでの距
離W1はさらに大きくなり、これを避けるために、折り
畳み可能なリンク機構を採用すると、機構は複雑にな
り、発塵は増長される。
に配設する方法では、前述した塵埃の発生はない。しか
しながら、例えば、2重挿入されたウェハで、かつ、上
部のウェハが位置ずれし、下部のウェハがずれていない
状況のウェハ収納状態を認識するには、ウェハエッジの
正面から撮像しなければ、正確な収納状態を検出するこ
とはできない。前記公報に記載されているような、撮像
するタイミングを予め設定する方法では、FOUPの寸
法変化、すなわち、ウェハ収納位置の変化に対応できな
い可能性が高い。
をポートドアの上部に設ける方法では、発塵の問題だけ
でなく、ポートドアの退避ストローク(35mm)にセ
ンサとウェハとの初期の距離(20mm)を加え、さら
に、センサがウェハ間の間隙内部に進入する距離(5m
m)を加えて、合計約60mm程度のセンサおよびセン
サ移動機構の移動ストロークは必要になる。このような
センサ移動機構をポートドアの上部に設けて、ポートド
アおよびFOUPドアを水平に退避移動させると、第2
制御空間200 に占めるFOUPドアの格納スペースは、
センサ移動機構に左右されて広くなる。その結果、ウェ
ハ転送ロボットのアームは長くなり、装置全体のフット
プリントは著しく広くなるといった問題がある。
の有無や傾き挿入、多重挿入等の収納状態情報だけであ
ると、FOUP位置決め部の摩耗等でウェハの収納位置
(高さ)が変化したり、フレームの捩じれ等でウェハが
水平状態を維持できなくなった場合、移動するロボット
ハンドと収納ウェハとが衝突したり、擦動したりする可
能性がきわめて高くなる。
た場合、不具合の状況によっては、オープナを構成する
部品を入れ替えたり、オープナそのものを交換する場合
があり、不具合を解消するのに費やす時間、すなわち、
復帰時間の長短が定められるのが一般的である。その時
間は、各工場によって異なり、10分〜30分の間で定
められている。例えば、復旧時間10分と定められてい
る場合に、復旧に10分以上費やすと判断された場合に
は、速やかにオープナを取り外し、予備のオープナをセ
ッティングして立ち上げなければならない。製造ライン
に投入されるオープナは、必ずしも1社1種類のオープ
ナとは限らず、複数メーカの複数種類のオープナがライ
ンに投入される。オープナにも、各々固有差があること
は言うまでもない。オープナに限らず、ロボットあるい
はロボットを構成する部材を交換することになるような
不具合も考えられる。
等の構成部品の一部を交換したり、あるいは、これらを
そっくり入れ替えた場合、問題になるのがロボットアク
セス高さの再現性である。
FOUPオープナが有する前記のような問題点を解決し
て、半導体ウェハ検出用センサ機構からの発塵をウェハ
部から隔離し、ウェハの有無や収納状態に加えて収納位
置(高さ)情報を上位装置(ロボット)に伝達し、ウェ
ハにダメージを与えないようにするとともに、センサ機
構をコンパクトに実現し、装置のフットプリントをより
狭くすることで、よりコストパフォーマンスと歩留まり
の高いFOUPオープナを提供することを課題とする。
は、前記のような課題を解決したFOUPオープナに係
り、その請求項1に記載された発明は、FOUPオープ
ナが、少なくとも、半導体ウェハを所定の間隔で、水平
に、複数枚収納したFOUPと、前記FOUPを構成す
るFOUPドアを着脱して保持する着脱機構と保持機構
とを有するポートドアと、前記ポートドアにより閉塞さ
れる開口部を有するポートプレートと、前記ポートドア
を水平に移動させるポートドア進退機構と、前記FOU
Pドアを格納するために、前記ポートドアが前記FOU
Pドアを保持した状態で、前記ポートドアを垂直に移動
させるポートドア昇降機構とを備えてなり、前記ポート
ドア昇降機構の昇降基部材には、センサ進退機構が設け
られ、前記センサ進退機には、センサ取付部材が上方に
向けて延設され、前記センサ取付部材の上部に、前記F
OUP内収納ウェハの有無や収納状態を検出するための
光学式の透過型センサが取り付けられたことを特徴とす
るFOUPオープナである。
に構成されており、FOUPオープナのポートドア昇降
機構の昇降基部材には、センサ進退機構が設けられ、該
センサ進退機構には、センサ取付部材が上方に向けて延
設され、該センサ取付部材の上部に、FOUP内収納ウ
ェハの有無や収納状態を検出するための光学式の透過型
センサが取り付けられている。
ロボットハンドに直接取り付けられることなく、これら
から独立して、センサ取付部材に取り付けられ、しか
も、このセンサ取付部材は、ポートドア昇降機構の昇降
基部材に設けられるセンサ進退機構に上方に向けて延設
されるものであるので、ポートドアやロボットハンドの
水平進退移動に拘束されることがなく、センサ取付け位
置の設定の自由度が向上する。また、FOUP内に必要
量進入して、ポートドア昇降機構の昇降動作を利用しつ
つ、FOUP内収納ウェハの有無や収納状態を確実に検
出することができる。また、センサ進退機構は、ウェハ
あるいはFOUPドア(閉塞状態時)の下部位置に設け
られることになるので、センサ進退機構からの発塵は、
第2制御環境200 のダウンフローによりさらに下部に運
ばれ、ウェハ汚染やFOUPドアの内面汚染を引き起こ
す懸念が払拭される。さらに、透過型センサの後端およ
びセンサ進退機構の後端が第2制御空間200側に出っ張
る量W2が抑制されるので(W2<W1)、透過型セン
サ、センサ進退機構、センサ取付部材等からなるセンサ
機構をコンパクトに実現して、装置のフットプリントを
より狭くすることができる。これらにより、コストパフ
ォーマンスと歩留まりの高いFOUPオープナを提供す
ることができる。
FOUPオープナが、少なくとも、半導体ウェハを所定
の間隔で、水平に、複数枚収納したFOUPと、前記F
OUPを構成するFOUPドアを着脱して保持する着脱
機構と保持機構とを有するポートドアと、前記ポートド
アにより閉塞される開口部を有するポートプレートと、
前記ポートドアを水平に移動させるポートドア進退機構
と、前記FOUPドアを格納するために、前記ポートド
アが前記FOUPドアを保持した状態で、前記ポートド
アを垂直に移動させるポートドア昇降機構とを備えてな
り、前記ポートドア昇降機構の昇降動作に伴い昇降する
センサ取付部材の上部に、マッピングセンサとウェハ転
送手段のハンド部を検出するためのハンドセンサとが取
り付けられたことを特徴とするマッピング機能付きFO
UPオープナである。
に構成されており、FOUPオープナのポートドア昇降
機構の昇降動作に伴い昇降するセンサ取付部材の上部
に、マッピングセンサとウェハ転送手段のハンド部を検
出するためのハンドセンサとが取り付けられている。
サとは、ポートドアやロボットハンドに直接取り付けら
れることなく、これらから独立して、センサ取付部材に
取り付けられ、しかも、このセンサ取付部材は、ポート
ドア昇降機構の昇降動作に伴い昇降するものであるの
で、ポートドアやロボットハンドの水平進退移動に拘束
されることがなく、センサ取付け位置の設定の自由度が
向上する。また、ポートドア昇降機構の昇降動作を利用
して、ウェハのマッピングとウェハ転送手段のハンド部
の高さ位置の検出とを行なうことができる。また、マッ
ピングセンサは、FOUP内に進入して、ポートドア昇
降機構の昇降動作を利用しつつ、FOUP内収納ウェハ
の有無や収納状態、収納位置(高さ)等を検出してウェ
ハのマッピングを行なうことができるとともに、ハンド
センサは、ポートドア昇降機構の昇降動作を利用しつ
つ、ウェハ転送手段のハンド部の高さ位置を検出するこ
とができるので、ウェハの収納位置がばらついたとして
も、これらのセンサ出力情報に基づいてハンド部の適切
な進入高さ位置を設定することができ、これにより、ウ
ェハ転送手段のウェハへのアクセスに際して、ハンド部
がウェハに接触したり、衝突したりすることがなくな
り、ウェハにダメージを与える虞が払拭される。さら
に、マッピングセンサの後端およびハンドセンサの後端
が第2制御空間200 側に出っ張る量W2が抑制されるの
で(W2<W1)、マッピングセンサ、ハンドセンサ、
センサ進退機構、センサ取付部材等からなるセンサ機構
をコンパクトに実現して、装置のフットプリントをより
狭くすることができる。これらにより、コストパフォー
マンスと歩留まりの高いFOUPオープナを提供するこ
とができる。
記載の発明を構成することにより、ハンドセンサは、マ
ッピングセンサと兼用されるようにされる。この結果、
部品を削減して、FOUPオープナの製作コストの低減
を図ることができる。
よび請求項3に記載の発明を構成することにより、ポー
トドア昇降機構は、数値制御可能なサーボモータとボー
ルネジとからなるネジ送り機構を備え、サーボモータの
エンコーダからの出力パルス情報に同期してマッピング
センサおよびハンドセンサの出力情報を収集することが
できるデータ収集手段が設けられる。この結果、マッピ
ング情報に含まれるウェハ位置データやロボットハンド
(ウェハ転送手段のハンド部)の位置データは、同一の
エンコーダ情報により収集することができるので、該ウ
ェハ位置データに基づき、ロボットハンドの適切なウェ
ハへのアクセス位置を誤差なくロボット側に教示するこ
とができる。また、オープナの構成品であるドックプレ
ートやロボットの構成品であるハンド等を交換したり、
あるいはオープナをそっくり入れ換えるような事態にお
いて、交換後の位置合わせ(キャリブレーション)作業
を自動的に、しかも、瞬時に行なうことが可能になり、
異常時の復旧時間を短縮することができる。
または請求項3に記載の発明を構成することにより、セ
ンサ取付部材の上部に、異なる寸法のウエハにも対応す
ることができるように、複数種類のセンサが取り付けら
れる。この結果、ウエハの寸法が300mmや200m
mと異なっても、センサ取付部材を、センサが取り付け
られたまま、当該寸法のウエハに見合ったセンサを備え
る他のセンサ取付部材に交換する作業や、センサ自体を
交換する作業を要さずに、当該寸法のウエハに見合った
センサを使用して、迅速に当該寸法のウエハのFOUP
内における有無や収納状態、収納位置(高さ)等を検出
することができ、作業能率が格段に向上する。
る本願の請求項1に記載された発明の一実施形態(実施
形態1)について説明する。図1は、本実施形態1にお
けるFOUPオープナのFOUPドア開放前の概略側面
図であって、一部を断面にして示す図、図2は、図1の
正面図、図3は、同FOUPオープナのFOUPドア下
降退避(格納)時の概略側面図であって、一部を断面に
して示す図、図4のA〜Hは、同FOUPオープナにお
いて、FOUPドアがFOUPフレームから離脱開放さ
れてフロントエンドに格納されるまでの一連の過程を示
す図であって、F〜Hは、ロボットハンドの高さ位置を
検出して、適切な高さ位置においてロボットハンドをF
OUP内に進入させる過程を合わせて示した図、図5
は、検出される収納ウェハの位置ずれの状態とセンサの
位置とを説明する側断面図、図6は、図5の平面図であ
る。
反射型センサをポートドアの上部に配設する方法は、セ
ンサの後端からポートプレートまでの距離W1が大きく
なって、装置全体のフットプリントを大きくするので、
好ましくない。また、ポートドアの上部にセンサ移動機
構を設けてウェハ収納状態を検出する方法は、反射型セ
ンサ、透過型センサのいずれかを問わず、センサ移動機
構からの発塵がウェハ汚染やFOUPドアの内面汚染を
引き起こす懸念があるとともに、センサ移動機構の後端
からポートプレートまでの距離W1が大きくなって、装
置全体のフットプリントが大きくなる傾向にあるので、
これまた好ましくない。そこで、本実施形態1は、以上
の知見を踏まえて、ウェハエッジを検出するセンサとし
て、光学式の透過型センサを用い、この透過型センサ
を、ポートドアとは別個に設けられるセンサ取付部材に
取り付けるようにする。
プナの全体構造のあらましを説明する。図1に図示され
るように、本実施形態1におけるFOUPオープナ1
は、半導体ウェハ14を所定の間隔で、水平に、複数枚収
納したFOUP10と、該FOUP10を載置して位置決め
するドックプレート31と、該ドックプレート31をFOU
Pドア13が着脱される位置まで移動させるドック移動機
構30と、FOUPドア13を着脱して保持する着脱機構と
保持機構と(いずれも図示されず)を有するポートドア
23と、該ポートドア23により閉塞される開口部22を有す
るポートプレート21と、ポートドア23を水平に移動させ
るポートドア進退機構40と、FOUPドア13をフロント
エンド(第2制御空間200 )に格納するために、ポート
ドア23がFOUPドア13を保持した状態で、ポートドア
23を垂直に移動させるポートドア昇降機構50とを備えて
いる。FOUP10は、FOUPフレーム11とFOUPド
ア13とからなり、FOUPドア13は、FOUPフレーム
11の開口12を閉塞する。ポートプレート21とポートドア
23とは、フロントエンドのFOUP供給側壁体の一部を
なしている。
は、センサ進退機構60をさらに備えている。このセンサ
進退機構60は、ポートドア昇降機構50の昇降基部材51に
設けられ、このセンサ進退機構60には、矩形状の枠体
(図2参照)からなるセンサ取付部材62が上方に向けて
延設されている。センサ進退機構60は、昇降基部材51に
固定されたリニアガイド61に沿ってセンサ取付部材62を
水平な進退方向(図1において左右方向)に移動させる
機構を備えている。その駆動源としては、電動モータ
(図示されず)が使用される。
過型センサ70が取り付けられている(図1、図2参
照)。センサ取付部材62を構成する矩形状の枠体は、正
面視してポートドア23を間隔を開けて囲む大きさを有
し、ポートドア23の水平進退移動とセンサ取付部材62の
水平進退移動とが干渉しないようにされている。これに
より、センサ取付部材62は、ポートドア23の水平進退移
動とは無関係に、水平進退移動することができる。この
透過型センサ70は、FOUP10内に進入して、FOUP
内収納ウェハ14の有無や収納状態を検出する。透過型セ
ンサ70のFOUP10内への進入量は、センサ進退機構60
がセンサ取付部材62を水平方向に進退移動させる量を調
節することにより、適切な量に設定することができる。
およびポートドア昇降機構50は、従来と異なるものでは
ない。詳細には図示されないが、ドック移動機構30は、
前記のとおり、ドックプレート31を、FOUP10を載置
した状態で、FOUPドア13が着脱される位置(ドック
位置)まで移動させるものであり、ポートドア進退機構
40は、ポートドア23の支持台42をリニアガイド41に沿っ
て水平な進退方向に移動させるものであり、支持台42か
らは、ポートドア23に届く支持腕43が伸びている。ま
た、ポートドア昇降機構50は、昇降基部材51をポートプ
レート21に形成された案内溝52に沿って昇降動させるも
のであり、この昇降動を可能にするために、数値制御可
能なサーボモータ53とボールネジ54とからなるネジ送り
機構が用いられている。
入して、FOUP内収納ウェハ14の有無や収納状態(傾
き挿入、多重挿入等)を検出する過程を、図4のA〜
H、図5、図6を参照しながら、詳細に説明する。先
ず、図4Aにおいて、FOUPドア13は、FOUPフレ
ーム11から離脱開放される直前にあり、ポートドア23と
透過型センサ70とは待機状態にある。次いで、ポートド
ア23が、FOUPドア13を吸着保持して、水平方向に後
退する(図4B)。次いで、透過型センサ70が、ポート
ドア23と一体にFOUP10内に進入する位置まで下降し
て、位置決めされる(図4C)。次いで、透過型センサ
70が、ポートドア23とは独立に前進して、FOUP10内
に進入する(図4D)。次いで、透過型センサ70が、ポ
ートドア23と一体に最下段位置まで下降する(図4
E)。次いで、透過型センサ70が、ポートドア23とは独
立にFOUP10内から後退する(図4F)。最後に、透
過型センサ70が、ポートドア23と一体に下降退避して、
FOUPドア13が、フロントエンド(第2制御空間200
)に格納される(図4H)。
て、最下段位置まで下降するまでの過程(図4D、E)
において、透過型センサ70は、FOUP内収納ウェハ14
の有無や収納状態(傾き挿入、多重挿入等)を検出す
る。図6に図示されるように、透過型センサ70の光軸70
a が基準ウェハ14の先端から5mm進入した位置が、そ
の検出位置とされている。ここで、基準ウェハ14の先端
は、FOUPフレーム11の前面から16mmのところに
あり、ポートプレート21の厚さは8mm、センサ70の光
軸からセンサ70の先端までの距離は3mmであるから、
センサ70が退避したときのセンサ70とポートプレート21
との間の最小限必要な間隙2mmを考慮すると、透過型
センサ70の進退ストロークは、35mm前後必要である
ことが理解されよう。
図5および図6に図示されるように、飛び出しセンサ71
が設けられていて、この飛び出しセンサ71が、FOUP
内収納ウェハ14の水平方向の位置ずれの状態を検出して
いる。ウェハ14の水平方向の位置ずれは、FOUPドア
13がFOUPフレーム11から離脱開放される時に生ずる
が、その位置ずれ量が所定量(20mm)を越えたこと
を飛び出しセンサ71が検出すると、その検出結果に基づ
いてFOUPドア13の離脱開放動作は停止されて、ウェ
ハ14およびFOUPドア13の保護が図られている。71a
は、飛び出しセンサ71の光軸である。
の有無や収納状態(傾き挿入、多重挿入等)を検出する
と、その検出結果は、ロボット側に送信されて、ロボッ
トハンド80の移動量制御やロボットハンド80のウェハ14
へのアクセス位置の調節がなされる。
いるので、次のような効果を奏することができる。光学
式の透過型センサ70は、ポートドア23やロボットハンド
80に直接取り付けられることなく、これらから独立し
て、センサ取付部材62に取り付けられ、しかも、このセ
ンサ取付部材62は、ポートドア昇降機構50の昇降基部材
51に設けられるセンサ進退機構60に上方に向けて延設さ
れるものであるので、透過型センサ70は、ポートドア23
やロボットハンド80の水平進退移動に拘束されることが
なく、センサ取付け位置の設定の自由度が向上する。ま
た、FOUP10内に必要量進入して、ポートドア昇降機
構50の昇降動作を利用しつつ、FOUP内収納ウェハ14
の有無や収納状態(傾き挿入、多重挿入等)を確実に検
出することができる。
いはFOUPドア13(閉塞状態時)より下部の位置に設
けられることになるので、センサ進退機構60からの発塵
は、第2制御環境200 のダウンフローによりさらに下部
に運ばれ、ウェハ汚染やFOUPドア13の内面汚染を引
き起こす懸念が払拭される。
サ進退機構60の後端が第2制御空間200 側に出っ張る量
W2が抑制されるので(W2<W1)、透過型センサ7
0、センサ進退機構60、センサ取付部材62等からなるセ
ンサ機構をコンパクトに実現して、装置のフットプリン
トをより狭くすることができる。これらにより、コスト
パフォーマンスと歩留まりの高いFOUPオープナ1を
提供することができる。
は、水平な進退方向に直線移動するものとされたが、こ
れに限定されず、図7および図8に図示されるように、
昇降基部材51に旋回中心軸55を設けて、この旋回中心軸
55の回りに旋回するセンサ旋回進退機構63として構成さ
れてもよい。図8は、センサ旋回進退機構63が旋回した
姿勢において、透過型センサ70がFOUP10内に進入し
て、ウェハ14の有無や収納状態(傾き挿入、多重挿入
等)を検出している状態を示している。このようにする
と、センサ進退機構の構造がやや簡単化される。
載された発明の一実施形態(実施形態2)について説明
する。本実施形態2におけるFOUPオープナ1は、実
施形態1におけるFOUPオープナ1と基本的構造にお
いて異なるものではないが、実施形態1における透過型
センサ70は、本実施形態2においては、FOUP内収納
ウェハ14の有無や収納状態(傾き挿入、多重挿入等)の
みならず、ウェハ14の収納位置(高さ)をも検出するこ
とができるマッピングセンサ72に代えられている(図4
F〜H参照)。そして、このマッピングセンサ72は、ロ
ボットのウェハ転送手段のハンド部(ロボットハンド)
80を検出するためのハンドセンサとしても使用され、ハ
ンドセンサに兼用されるようになっている。
FOUPオープナ1は、図4のF〜Hに特徴的に図示さ
れている。図4Fは、マッピングセンサ72がマッピング
作業を終えて、ポートドア23とは独立にFOUP10内か
ら後退している状態と、ロボットハンド80が、マッピン
グセンサ72の上部の所定の位置に位置決めされている状
態を示している。マッピングセンサ72は、次いで、図4
Fに図示される位置からポートドア23と一体に上昇し
て、ロボットハンド80の高さ位置を検出し、その位置情
報を得る(図4G)。この位置情報は、ロボット側に送
信されて、マッピング情報から得られるウェハ位置デー
タと比較されて、ロボットハンド80のウェハ14へのアク
セス高さ位置の補正がなされる。
き、ロボットハンド80の適切なウェハ14へのアクセス高
さ位置が誤差なくロボット側に教示されるように、マッ
ピング情報のウェハ位置データとロボットハンド80の位
置データとは、同一のサーボモータ53のエンコーダ情報
により収集されるようになっている。このようにして収
集されたウェハ位置データに基づいて、ロボットハンド
80のウェハ14へのアクセス高さ位置の補正値がロボット
側に教示されて、ロボットハンド80が、ウェハ14の高さ
位置に応じた適切な高さ位置においてウェハ14にアクセ
スすることができるようになる(図4H)。なお、この
とき、マッピングセンサ72は、ポートドア23と一体に下
降退避して、FOUPドア13はフロントエンド(第2制
御空間200 )に格納されている。
へのアクセス高さ位置の補正方法は、要するに、FOU
Pオープナ1側でマッピング情報からロボットハンド80
のウェハ14へのアクセス高さ位置を求め、FOUPオー
プナ1側でロボットハンド80の実際の高さ位置を検出
し、FOUPオープナ1側からロボット側へロボットハ
ンド80のウェハ14へのアクセス高さ位置の補正量を教示
する方法である。このようにすると、FOUPオープナ
1の構成品であるドックプレート31やロボットの構成品
であるロボットハンド80等を交換したり、あるいはFO
UPオープナ1をそっくり入れ変えるような事態におい
て、交換後の位置合わせ(キャリブレーション)作業を
自動的に、しかも、瞬時に行うことが可能になり、異常
時の復旧時間を短縮することができる。
始めると、FOUP10が順次入れ替わることになる。こ
のような場合には、FOUP10が入れ替わる度にキャリ
ブレーション動作を行わずに、FOUPオープナ1側か
ら上位(ロボット)へ単に、マッピング情報に基づく補
正値のみを出力するようにしてもよく、また、FOUP
10が入れ替わる度に、毎回この動作を行なうようにして
もよい。このようにすれば、ウェハ14の収納高さ位置が
ばらついても、適切な位置にロボットハンド80を進入さ
せることができるようになり、ロボットハンド80とウェ
ハ14とが接触したり、衝突したりするような事態を回避
することができる。
サーボモータ53、ボールネジ54からなるネジ送り機構を
採用し、エンコーダの出力情報(パルス)に同期してマ
ッピングセンサ72やハンドセンサ(マッピングセンサ72
と兼用されない場合)の出力情報を収集できるデータ収
集手段を設けることが望ましい。
いるので、次のような効果を奏することができる。FO
UPオープナ1のポートドア昇降機構50の昇降動作に伴
い昇降するセンサ取付部材62の上部に、ハンドセンサを
兼用するマッピングセンサ72が取り付けられているの
で、マッピングセンサ72は、FOUP1内に進入して、
ポートドア昇降機構50の昇降動作を利用しつつ、FOU
P内収納ウェハ14の有無や収納状態、収納位置(高さ)
等を検出して、ウェハ14のマッピングを行なうことがで
きるとともに、ウェハ転送手段のハンド部(ロボットハ
ンド)80の高さ位置を検出することができる。これによ
り、ウェハ14の収納高さ位置がばらついたとしても、こ
のセンサ72の出力情報に基づいてロボットハンド80の適
切な進入高さ位置を設定することができ、ウェハ転送手
段のウェハ14へのアクセスに際して、ロボットハンド80
がウェハ14に接触したり、衝突したりすることがなくな
り、ウェハ14にダメージを与える虞が払拭される。ま
た、ハンドセンサは、マッピングセンサ72と兼用されて
いるので、部品を削減して、FOUPオープナ1の製作
コストを低減することができる。
御空間200側に出っ張る量W2が抑制されるので(W2
<W1)、マッピングセンサ72(ハンドセンサを兼ね
る)、センサ進退機構60、センサ取付部材62等からなる
センサ機構をコンパクトに実現して、装置のフットプリ
ントをより狭くすることができる。これらにより、コス
トパフォーマンスと歩留まりの高いFOUPオープナ1
を提供することができる。
御可能なサーボモータ53とボールネジ54とからなるネジ
送り機構を備え、サーボモータ53のエンコーダからの出
力パルス情報に同期してマッピングセンサ72の出力情報
を収集することができるデータ収集手段が設けられてい
るので、マッピング情報より得られるウェハ位置データ
やロボットハンド80の位置データは、同一のエンコーダ
情報により収集することができ、ウェハ位置データに基
づきロボットハンド80の適切なウェハ14へのアクセス高
さ位置を誤差なくロボット側に教示することができる。
これにより、ロボットハンド80とウェハ14との接触、衝
突の虞がさらになくなる。また、FOUPオープナ1の
構成品であるドックプレート31やロボットの構成品であ
るハンド部80等を交換したり、あるいはFOUPオープ
ナ1をそっくり入れ換えるような事態において、交換後
の位置合わせ(キャリブレーション)作業を自動的に、
しかも、瞬時に行なうことが可能になり、異常時の復旧
時間を短縮することができる。
72は、ハンドセンサを兼用するようにされたが、ハンド
センサを別個に設けてもよいことはもちろんである。こ
の場合において、ハンドセンサは、センサ取付部材62の
マッピングセンサ72が取り付けられる位置の近傍の部位
に取り付けるようにすることができる。
一実施形態(実施形態3)について説明する。図9は、
実施形態1および実施形態2におけるFOUPオープナ
に使用されたセンサ取付部材を比較のために単体で取り
出して見た同センサ取付部材の斜視図、図10は、本実
施形態3におけるFOUPオープナに使用されるセンサ
取付部材の部分斜視図である。なお、実施形態1および
実施形態2と対応する部分には、同一の符号を付してい
る。
実施形態3におけるFOUPオープナ1に使用されるセ
ンサ取付部材62の上部には、実施形態1においてそこに
取り付けられていた透過型センサ70に加えて、もう1つ
の透過型センサ(発光部と受光部との対からなるもの)
73が、その上部の中央部寄りに、取り付けられている。
このもう1つの透過型センサ73は、寸法において異なる
(より小径の)他のウエハ14のFOUP10内における有
無や収納状態を検出することができるものである。
が300mmや200mmと異なっても、センサ取付部
材62を異なる寸法のウエハに見合った透過型センサを備
える他のセンサ取付部材62に取り換える作業や、透過型
センサ70を他の透過型センサ73に交換する作業等を要さ
ずに、当該寸法のウエハ14に見合った透過型センサを使
用して、迅速に当該寸法のウエハ14のFOUP10内にお
ける有無や収納状態を検出することができ、作業能率が
格段に向上する。透過型センサの種類数は、ウエハの寸
法の種類数に応じて2つ以上とされてもよい。
62の上部に取り付けられていたマッピングセンサ72に加
えて、異なる寸法のウエハに見合ったもう1つのマッピ
ングセンサ73が取り付けられてもよく、このようにすれ
ば、寸法において異なる他のウエハ14のFOUP10内に
おける有無や収納状態、収納位置(高さ)等を迅速に検
出することができ、前記と同様の効果を奏することがで
きる。
(実施形態1)におけるFOUPオープナのFOUPド
ア開放前の概略側面図であって、一部を断面にして示す
図である。
(格納)時の概略側面図であって、一部を断面にして示
す図である。
UPドアがFOUPフレームから離脱開放されてフロン
トエンドに格納されるまでの一連の過程を示す図であっ
て、特にF〜Hは、ロボットハンドの高さ位置を検出し
て、適切な高さ位置においてロボットハンドがFOUP
内に進入するようにする過程を合わせて示した図であ
る。
サの位置とを説明する側断面図である。
の変形例を示す図1と同様の図である。
7と同様の図である。
オープナに使用されたセンサ取付部材を比較のために単
体で取り出して見た同センサ取付部材の斜視図である。
態(実施形態3)におけるFOUPオープナに使用され
るセンサ取付部材の部分斜視図である。
設したFOUPオープナの概略側面図であって、一部を
断面にして示す図である。
る。
である。
である。
を検出している状態におけるFOUPおよびセンサを含
む部分の平面図である。
レーム、12…開口、13…FOUPドア、14…半導体ウェ
ハ、21…ポートプレート、22…開口部、23…ポートド
ア、30…ドック移動機構、31…ドックプレート、40…ポ
ートドア進退機構、41…リニアガイド、42…支持台、43
…支持腕、50…ポートドア昇降機構、51…昇降基部材、
52…案内溝、53…サーボモータ、54…ボールネジ、55…
旋回中心軸、60…センサ進退機構、61…リニアガイド、
62…センサ取付部材、63…センサ旋回進退機構、70…透
過型センサ、70a …光軸、71…飛び出しセンサ、71a…
光軸、72…マッピングセンサ、73…センサ(透過型セン
サ、マッピングセンサ)、80…ロボットハンド(ウェハ
転送手段のハンド部)、100 …第1制御空間、200 …第
2制御空間、300 …外部環境(第3空間)。
Claims (5)
- 【請求項1】 FOUPオープナが、少なくとも、 半導体ウェハを所定の間隔で、水平に、複数枚収納した
FOUPと、 前記FOUPを構成するFOUPドアを着脱して保持す
る着脱機構と保持機構とを有するポートドアと、 前記ポートドアにより閉塞される開口部を有するポート
プレートと、 前記ポートドアを水平に移動させるポートドア進退機構
と、 前記FOUPドアを格納するために、前記ポートドアが
前記FOUPドアを保持した状態で、前記ポートドアを
垂直に移動させるポートドア昇降機構とを備えてなり、 前記ポートドア昇降機構の昇降基部材には、センサ進退
機構が設けられ、 前記センサ進退機構には、センサ取付部材が上方に向け
て延設され、 前記センサ取付部材の上部に、前記FOUP内収納ウェ
ハの有無や収納状態を検出するための光学式の透過型セ
ンサが取り付けられたことを特徴とするFOUPオープ
ナ。 - 【請求項2】 FOUPオープナが、少なくとも、 半導体ウェハを所定の間隔で、水平に、複数枚収納した
FOUPと、 前記FOUPを構成するFOUPドアを着脱して保持す
る着脱機構と保持機構とを有するポートドアと、 前記ポートドアにより閉塞される開口部を有するポート
プレートと、 前記ポートドアを水平に移動させるポートドア進退機構
と、 前記FOUPドアを格納するために、前記ポートドアが
前記FOUPドアを保持した状態で、前記ポートドアを
垂直に移動させるポートドア昇降機構とを備えてなり、 前記ポートドア昇降機構の昇降動作に伴い昇降するセン
サ取付部材の上部に、マッピングセンサとウェハ転送手
段のハンド部を検出するためのハンドセンサとが取り付
けられたことを特徴とするマッピング機能付きFOUP
オープナ。 - 【請求項3】 前記ハンドセンサは、前記マッピングセ
ンサと兼用されていることを特徴とする請求項2に記載
のマッピング機能付きFOUPオープナ。 - 【請求項4】 前記ポートドア昇降機構は、数値制御可
能なサーボモータとボールネジとからなるネジ送り機構
を備え、 前記サーボモータのエンコーダからの出力パルス情報に
同期してマッピングセンサおよびハンドセンサの出力情
報を収集することができるデータ収集手段が設けられた
ことを特徴とする請求項2および請求項3に記載のFO
UPオープナ。 - 【請求項5】 前記センサ取付部材の上部に、異なる寸
法のウエハにも対応することができるように、複数種類
のセンサが取り付けられたことを特徴とする請求項1ま
たは請求項3に記載のFOUPオープナ。
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