JP2004537850A - スマート・ポートドアを有するsmifロードポートインターフェース - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポートドアの前面とロードポート組立体上にローディングされたポッドドアの前面との相対間隔をダイナミックに調節して、ポッドの前面のあらゆる不適正位置を補償できるポートドア位置補償組立体を有するSMIFロードポート組立体を開示する。位置補償組立体は、ポートドア内で直線移動できるように取付けられたプランジャと、該プランジャの位置を検出するセンサとを有している。ロードポート組立体上にローディングされたポッドがポートドアに向かって前進されると、ポッドドアの前面がプランジャに接触し、位置補償組立体がポッドドアの正確な位置を識別する。
【選択図】図4
Description
【0001】
本発明は、いわゆる「スマート(smart)」ポートドアを有する標準メカニカルインターフェース(standard mechanical interface:SMIF)ロードポート組立体に関し、より詳しくは、ポートドアの前面とロードポート組立体上にローディングされたポッドの前面との相対間隔をダイナミックに調節して、ポッドの前面のあらゆる不整合を補償できるポートドア位置補償組立体を有するSMIFロードポート組立体に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1および2(下記特許文献1および2参照)には、ヒューレッド・パッカード社(Hewlett-Packard Company)により提案されたSMIFシステムが開示されている。SMIFシステムの目的は、半導体ウェーハを半導体製造工程を通して保管しかつ搬送する間のウェーハ上の微粒子フラックスを低減することにある。この目的は、特に、保管および搬送の間に、ウェーハを包囲するガス状媒体(例えば空気または窒素)がウェーハに対して本質的に静止することを機械的に確保することにより、および周囲の環境からの微粒子が直接的ウェーハ環境に侵入しないことを確保することにより達成される。
【0003】
SMIFシステムは、モーション、ガス流方向および外部汚染物質に関して制御される微粒子の存在しない小空間を使用することにより、微粒子に対して清浄(クリーン)な環境を提供する。提案されている一システムの更なる詳細が、非特許文献1(下記非特許文献1参照)に開示されている。
【0004】
上記形式のシステムは、0.02ミクロン(μm)以下から200μm以上の範囲の微粒子サイズに関連している。半導体デバイスの製造に用いられるジオメトリ(幾何学的形状)が小さいため、これらのサイズをもつ微粒子は半導体製造に大きい損傷を与える。今日進歩した一般的な半導体プロセスは、1/2μm以下のジオメトリを用いている。0.1μmより大きいジオメトリをもつ好ましくない汚染微粒子は、0.5μmジオメトリの半導体デバイスに実質的に干渉する。もちろん、半導体プロセスジオメトリの趨勢は益々小型化されており、今日の研究開発ラボでは0.1μm以下に近付いている。将来は、ジオメトリは一層小型化され、従って一層小さい汚染微粒子に関心がもたれるであろう。
【0005】
SMIFシステムは3つの主要構成要素、すなわち、(1)ウェーハカセットの保管および搬送に使用される最小体積の密封ポッドと、(2)カセットローディングポートおよびプロセスステーションのウェーハプロセスエリアを包囲する超清浄空気流が供給されるミニエンバイロメントであって、ポッド内部の環境およびミニエンバイロメントがミニチュアクリーン空間となるように構成されたミニエンバイロメントと、(3)ウェーハカセット内のウェーハが外部環境から汚染されないようにして、ウェーハカセットおよび/またはウェーハを密封ポッドからプロセス装置にローディングおよびンローディングする、ロードポートのようなロボット式搬送組立体とを有している。SMIFシステムは、ウェーハがウェーハ・ファブ(wafer fab)を通って移動するときに、ウェーハの連続超清浄環境を形成する。
【0006】
一般にSMIFポッドはポッドドアを有し、該ポッドドアはポッドシェルと組合わされて、密封環境(この中でウェーハが保管および搬送される)を形成する。いわゆる「底開(bottom opening)」ポッドが知られており、該底開ポッドでは、ポッドの底にポッドドアが水平に設けられており、ウェーハは、ポッドドアにより支持されたカセット内に支持される。また、前開型一体ポッド(front opening unified pods:FOUP)も知られており、該ポッドではポッドドアが垂直に配向されており、ウェーハは、ポッドシェル内に取付けられたカセット内に支持されるか、ポッドシェル内に取付けられた棚に支持される。前開型ポッドは、密封ポッド環境の一部として設けられた後面およびウェーハ・ファブの環境に曝される前面を備えたドアを有している。
【0007】
図1は、ポッドドア22を備えた従来技術による300mm前開型SMIFポッド20を示す斜視図であり、ポッドドア22はポッドシェル24と組合わされて、1つ以上のワークを収容できる密封環境を形成する。図2は、従来技術による300mmロードポート組立体23を示す斜視図であり、該組立体23は、ポッド20とプロセスツール28(該プロセスツールにロードポート組立体23が取付けられる)との間でウェーハを搬送する。ポッド20とプロセスツール28との間でワークを搬送するため、ポッドは、ロードポート組立体23内でポッドドア23の前面31がポートドア26の前面を向くようにして、ポッド前進板25上に手動または自動によりローディングされる。
ポートドア26の前面30には1対のラッチキー32が設けられ、該ラッチキー32は、ポッドドア22に取付けられたドアラッチング組立体の一対のスロット33内に受入れられる。ラッチキー32を受入れて該キーと協働できるポッドドア22のドアラッチ組立体の一例が、特許文献3(下記特許文献3参照)に開示されている。該特許文献3は本件出願人の所有に係り、その全体を本願に援用する。ポッドドア22をポートドア26にラッチするには、垂直に配向されたラッチキー32が同じく垂直に配向されたスロット33内に受入れられるようにして、ポッドドア22がポートドア26に隣接して密封される。
【0008】
ポッドシェル24からのポッドドア22の分離に加え、ラッチキー32の回転によってもキーがこれらのそれぞれのスロット33内にロックされ、かくしてポッドドア22がポートドア26の連結される。一般に2つのラッチキー32およびスロット33の対が設けられ、各対は構造的にも作動的にも互いに同一である。
【0009】
ポッド前進板25は、一般に、3つの対偶ピン27または他の何らかの整合手段を有しており、これらの対偶ピン27は、ポッド20の底面の対応スロットと係合して、前進板25およびロードポート組立体23上で、ポッド20の底面の固定/反復可能位置を定める。
【0010】
図3に示すように、ポッド前進板25は、ポッドをロードポートに向かって前進させかつロードポートから離れるように後退させるべく、直線移動可能に取付けられている。ポッド20がポッド前進板25上にあることが、ロードポート組立体23内のセンサにより検出されると、ポッド20は、ポッドドア22の前面31がポートドア26の前面30に接触するまで、ロードポート23に向かって矢印A−Aの方向に前進される。微粒子を捕捉しかつポートドアのラッチキー32がポッドドアのキースロット33にぴったり嵌合することを確保するには、それぞれのドア22、26の前面31、30を互いに接触させることが望ましい。しかしながら、幾つかのプロセスツール製造業者は、ポッド20が前進された後に、ポートドア26を包囲するポート板と、ポッドシェル24の前縁部でのポッドシェルフランジとの間に小さい空間が形成されることを要求する。この空間は、後述のようにポッドの前面の不整合による、ポート板とポッドの前面との可能性あるあらゆる接触も防止する。
【0011】
ひとたびポッドドアとポートドアとが連結されると、ロードポート組立体23内の水平/垂直リニアドライブが、ポッドドアおよびポートドアをプロセスツール28に向けて一緒に移動させ、次にロードポートから離れる方向に移動させて、その後にウェーハがポッド20の内部とプロセスツール28の内部との間で搬送できるようにする。
ポッドの前進後のポッドドアとポートドアとの所望相対位置の如何にかかわらず、ポートドア26上へのポッドドア22の適正搬送を確保しかつ微粒子の発生を防止するには、前記相対位置決めを正確かつ反復可能に制御することが必要である。所望相対位置を確立するのに、従来のロードポート組立体システムは、対偶ピンがロードポート組立体23上にポッド20の既知の固定位置を確立し、これにより、ひとたび対偶ピン上に座合されると、ポッドはロードポートに向かって一定量だけ単に前進されて、それぞれのドアの前面を所望相対位置に配置するという事実に基いている。
【0012】
しかしながら、従来の前開型ロードポート組立体23は、システムが対偶ピンを用いてポッドの底面をロードポート組立体に整合させるものであるが、その欠点は、ポートドアへのポッドドアの適正位置決めの確立時にポッドの前面の整合がずれることである。この問題は、ロードポート組立体上に座合されるポッドの前面の実際の位置が、期待位置の前方または後方に約1mmほど変化することである。この変化の原因として、ポッドおよび/またはポッドドアの歪みおよび公差、対偶ピンの位置の公差、およびロードポートのポートドアの位置の公差が考えられる。
【0013】
ポッドドアの前面が、ポートドアから期待したよりも離れている場合には、ポッドを前進させたときに、ポートドアのラッチキーがポッドドアのキースロット内に適正に座合しないことがある。このため、ポッドドアカバーがラッチキーにより損傷を受け、微粒子が発生し、かつポッドドアを開くことができず、製造の停止および遅延を引起こすことがある。
【0014】
【特許文献1】
米国特許第4,532,970号明細書
【特許文献2】
米国特許第4,534,389号明細書
【特許文献3】
Bonora等の「改善されたラッチ機構を備えたシール可能かつ搬送可能なコンテナ(Sealable Transportable Container Having Improved Latch Mechanism)」という名称の米国特許第4,995,430号明細書
【非特許文献1】
Mihir ParikhおよびUlrich Kaempfの論文「SMIF:VLSI製造におけるウェーハカセット搬送技術(SMIF:A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING)」(Solid State Technology、1984年7月、第111〜115頁)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
従って本発明の目的は、ポッドドアの前面とポートドアの前面とが接触または近接できるようにすることである。
本発明の他の目的は、ポートドアとポッドドアとの間隔の正確な制御を提供することにある。
本発明の他の目的は、ポッドドアをポートドアに連結する前に、ポッドドアの期待位置と実際位置とのあらゆる変化を補償することにある。
本発明の他の目的は、ポートドアキーがポッドドアスロット内に正確に座合しないことによりポッドドアに損傷を与える危険を低減させることにある。
本発明の他の目的は、ポッドがポートに向かって前進したときに、ポッドの部分とロードポート組立体との意図しない接触から微粒子が発生する危険性を低減させることにある。
【0016】
本発明の他の目的は、ポートドアのキーがポッドドアのスロット内に正確に座合しないことによる製造停止時間を最短にすることにある。
本発明の更に別の目的は、プロセスツール内でのウェーハのプロセス後に、ポッドドアがポッドシェルに対してその正確な位置に戻ることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記および他の目的は、ポートドアの前面とロードポート組立体上にローディングされたポッドドアの前面との相対間隔をダイナミックに調節して、ポッドの前面のあらゆる不適正位置を補償できるポートドア位置補償組立体を有するSMIFロードポート組立体に関する本発明により達成される。
【0018】
本発明の一実施例によれば、ドア位置補償組立体は、ポートドア内取付けられる後端部とポートドアの前面から突出する前端部とを備えたプランジャを有している。該プランジャは直線移動できるように取付けられ、プランジャの前端部に力が作用すると、ポートドア内に後退される。位置補償組立体はまた、プランジャの移動を検出できるセンサを有している。一実施例では、このセンサは、プランジャの後端部が取付けられた抵抗変化アクチュエータを備えたポテンショメータを有する抵抗検出回路で構成できる。ポッドがロードポート組立体のポッド前進板上にローディングされかつポートドアに向かって前進されると、ポッドドアの前面がプランジャの前端部に接触して、プランジャの少なくとも一部をポートドア内に後退させる。プランジャの後退により抵抗変化アクチュエータが作動されて、ポテンショメータの抵抗、従って可変抵抗検出回路を横切る電圧が変化される。
【0019】
全システムのコントローラは、位置補償組立体の検出回路の電気的変化(電圧、抵抗または電流)を用いて、ポッドドアがポートドアに向かって前進している間またはポッドドアがその完全前進位置に到達した後に、閉ループサーボ制御およびポッドドアに対するポートドアの位置決めを行なう。システムのコントローラは、検出回路を通る電気的変化とプランジャの位置変化との関係を記憶している。またコントローラは、例えば、ポッドの前面とポートドアの前面とが互いに接触しているときに回路を横切る電圧の値を記憶している。位置補償組立体およびコントローラは、この記憶された関係および値を用いて、閉ループサーボ位置決め/制御システムにより、ポートドアおよび/またはポッドドアの最終停止位置を決定する。
【0020】
一実施例では、ポッド前進板がポッドをその完全前進位置に移動させた後、コントローラは、抵抗検出回路を横切る電圧のサンプリング、サンプリングした電圧と所望最終電圧との差の決定、および最終所望電圧が得られるまでに閉ループサーボ制御ユニットを通るポートドアの位置の調節を行なう。コントローラおよび位置補償組立体はまた、ポートドアおよび/またはポッドドアの最終位置を決定しかつ調節して、他の制御アルゴリズムに従ってポッドドアとポートドアとの接触を得る。
【0021】
本発明の他の実施例では、上記センサは、ポートドアを包囲するポート板に設けて、ポッドシェルの位置を検出する。ポッドシェルは、ポート板に近接するが、接触しないことが好ましい。ポート板内のセンサは、ポート板に対するポッドシェルの位置を検出し、次にこの情報を使用してポッドの位置を調節する。この調節がポートドアに対するポッドドアの位置を変化させるまで、ポートドアの位置は、両ドア間の適正な位置決めを確保すべく調節される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明を添付図面を参照して説明する。
図4〜図11は、好ましい実施例では、ポッドがロードポート組立体上にローディングされた後の、ロードポート組立体のポートドア位置を調節するシステムを示すものであり、本発明をこれらの図面を参照して説明する。ロードポート組立体のポートドアを調節することにより、システムが、ロードポート組立体上でのポッドドアおよび/またはポッドシェルの前面のあらゆる不適正位置決めをダイナミックに補償することができる。本発明の好ましい実施例はSMIFポッドに関連して作動するが、本発明は、種々の前開型コンテナに関連しても作動できることを理解されたい。また本発明は、半導体ウェーハ、焦点板およびフラットパネルディスプレイを含む任意の種々のワークを搬送するコンテナに使用できる。本発明による構造は、適用可能なあらゆるSEMI規格に従うことができる。
【0023】
ここで図4の斜視図を参照すると、300mm前開型SMIFポッド20とプロセスツール28との間でワークを搬送するための300mmロードポート組立体100が示されている。ポッド20(図1)およびツール28は、例えば本願明細書の背景技術の項目で説明したような既知の構造を有している。ロードポート組立体100は、ロードポートを形成する中央開口106(該開口を通ってワークがポッドとプロセスツールとの間で搬送される)を備えたポート板102を有している。ポートドア104は、組立体100にポッドが存在しないときに、ロードポート106内に嵌合されかつ該ロードポート106をシールする。ポートドア104は前面108を有し、該前面には、背景技術の項目で説明したポッド20の1対のスロット33内に受入れられる1対のラッチキーが設けられている。前述のように、ラッチキー110は、ポッドシェル24からポッドドア22を分離する機能およびポッドとポッドドアとを一体に連結する機能の両機能を有している。図示されていないが、ポートドア104内にはラッチキー110を作動させるモータが設けられている。ポートドア104は更に整合ピン112を有し、該整合ピン112は、ポッドドアの前面31の対応孔内に係合する。
【0024】
ロードポート組立体100は更にポッド前進板114を有し、該ポッド前進板は、リニアドライブ(図示せず)を介して、ロードポート組立体100の水平ベース118に対して直線移動可能に取付けられている。本願明細書の背景技術の項目で説明したように、ポッドがポッド前進板114上にローディングされると、ポッド前進板114は、ポッドをポートドアに向かって前進させる。ポッド前進板114には、対偶ピン120または他の何らかの整合手段を設けるのが好ましい。これらの対偶ピンはポッド20の底面に設けられた対応スロットと係合して、ポッド前進板114およびロードポート組立体100上でのポッド20の底面の固定/反復可能位置を定める。SMIFポッド20がポッド前進板114上にローディングされたことを検出するためのポッドセンサ(図示せず)が更に設けられている。
【0025】
ロードポート組立体100は更に、ポッドセンサから適当な信号を受けたときにリニアドライブを作動させるコンピュータまたはプログラム可能な論理コントローラのようなコントローラ(図示せず)を有している。このコントローラはまた、ポッド20がそのローディング位置に前進されたときに、ポートドア内のモータを作動させてラッチキー110を駆動する。
【0026】
ここで図4および図5に示すように、本発明の原理に従って、ロードポート組立体100は更に、ロードポート組立体100上でのポッドドア22の前面のあらゆる不適正位置決めを調節するため、ロードポート内のポートドア位置の必要な調節を表示する位置補償組立体122を有している。位置補償組立体122はプランジャ124を有し、該プランジャ124は、ポートドア104内に取付けられた後端部128と、ポートドア104から突出している前端部126とを有している。図4には1つのこのようなプランジャ124が示されているが、より詳しく後述するように、ポートドア104には2つ以上のプランジャ124を設けることができる。プランジャ124は、ポートドア104を貫通して形成された開口を通って固定されたブシュ125によりポートドア104内で直線移動可能に取付けるのが好ましい。ポッド20がポッド前進板114によりポートドア104に向かって前進されると、ポッドドア22の前面31がプランジャ124の前端部126に接触し、該プランジャ124を後方、すなわちポートドア104内に移動させる。プランジャ124はスプリング127によりその伸長位置に押圧されており、従って、プランジャ124の前端部126に力が作用していない場合には、プランジャ124は、ポートドア104の前面108から突出する完全伸長位置を占める。
【0027】
好ましい実施例では、プランジャ124の前端部126に力が加えられていないとき、該前端部126は約1/8インチだけ伸長する。他の実施例では、この量を変えることができることは理解されよう。ポッドドア22の前面31がプランジャ124の前端部126に接触すると、スプリング127はプランジャ124の前端部126がポッドドア22に接触している状態を維持し、ポッドドアとポートドアとの間隔は、プランジャ124がポートドア104の前面108から突出している距離により与えられる。
【0028】
図4および図5に示すように、プランジャ124の後端部128は可変抵抗検出回路130のようなセンサに取付けられており、該センサは、より詳細に後述するように、プランジャ124およびコントローラと協働して、ポートドア104の前面108とポッドドア22の前面31との実際の間隔の閉ループサーボ検出を行なう。可変抵抗検出回路130は、プランジャ124の後端部128が取付けられる抵抗変化アクチュエータ132を備えた慣用設計のポテンショメータ134を有している。ポッドドア22の前面31とプランジャ124の前端部126とが接触すると、プランジャ124は抵抗変化アクチュエータ132を作動させて、可変抵抗器134の抵抗を変化させる。この抵抗変化により、可変抵抗検出回路130を通る電圧が変化する。より詳細に後述するように、コントローラはこの電圧変化を用いて閉ループサーボ制御およびポッドドア22に対するポートドア104の位置決めを行なう。他の実施例では、プランジャ124は、プランジャ124の後部に取付けられるラックギヤと、ロータリポテンショメータに取付けられるスパーギヤとを介してロータリポテンショメータを作動させることができる。
【0029】
図5に示すように、ポートドア104は、その後面(すなわち、ロードポート組立体100の内部を向く面)が、慣用設計のドア取外し/戻し機構136に取付けられている。ポッド20およびポートドア104がひとたび一体に連結されると、機構136がロードポートからドアを引出して、ワーク搬送のための経路を形成する。当業者ならば、連結されたポッドおよびポートドアは、他の既知の機械的構成によりポートから取外しできることは理解されよう。本発明の原理に従って、連結されたポッドおよびポートドアをロードポートから取外すことに加え、水平ドライブ138も、ポッドドア22に連結する前に、位置補償組立体122およびコントローラにより表示されるように、ロードポート内のポートドア104の位置を調節する。水平ドライブ138のこの機能については、より詳細に後述する。
【0030】
次に、図4〜図7Bを参照して、本発明の作動を説明する。最初に、SMIFポッド20が、手動または自動によりポッド前進板114上にローディングされる。ロードポート内のセンサが、前進板114上のポッド22の存在を検出しかつ信号をツールコントローラおよび/またはファブ・ホスト(fab host)に伝送して前進板リニアドライブ116を付勢し、ポッド20をポートに向かって前進させる。慣用システムでは、ポッド20とポートドア104との最終間隔は、ロードポートのポートドア104の前面の既知のホーム位置とポッドドア22の前面31の期待位置とに基いて、ポッド前進板114を一定距離だけ前進させることにより確立されてきた。しかしながら、本発明によれば、ポートドアおよび/またはポッドドアの最終停止位置は、位置補償組立体122およびコントローラを含む閉ループサーボ位置決めシステムによりダイナミックに決定される。一般に、ポッドドア22がポッド前進板114上でポートドア104に向かって前進されると、ポッドドア22の前面31がプランジャ124に接触し、この時点で、コントローラに接続された位置補償組立体122が、ロードポート組立体23に対するポッドドア22の正確な位置を識別できる。この識別から、ポートドアおよび/またはポッドドアの位置が調節されて、ロードポート組立体23上のポッドドア22の前面31のあらゆる不適正な位置決めまたは歪みを補償する。
【0031】
位置補償組立体122およびコントローラは、種々の制御アルゴリズムに従ってドア間隔を制御できる。第一実施例では、ポッド前進板114は、従来技術と同様に、ロードポートに向かって完全前進位置へと前進される。ポッド前進中の或る時点で、ポッドドア22がプランジャ124に接触し、該プランジャをポートドア104内へと更に押し込む。プランジャ124が後退すると、プランジャ124の後端部128に取付けられた抵抗検出回路130を通る抵抗および電圧が変化する。この電気的変化とプランジャ124の位置の変化との正確な関係は、コントローラのメモリに記憶される。例えば一実施例では、コントローラは、プランジャ124の20ミルの位置変化毎に、抵抗検出回路を通る電圧が1ボルト変化するようなリニア関係を記憶する。他の実施例ではこの関係を変えることができることは理解されよう。コントローラはまた、ポートドアの前面とポッドドアの前面とがこれらの所望間隔にあるときの、プランジャ124の位置に対応する検出回路を通る電圧を記憶する。他の実施例では、コントローラは、電圧の代わりに、プランジャ位置に対する抵抗、電流変化または他の電気的特性をマッピングできることは理解されよう。
【0032】
ポッド前進板114がその完全前進位置で停止した後、コントローラが、抵抗検出回路130を通る電圧のサンプリングを行なう。ポートドア104は、測定電圧が所望電圧より高いか低いかによって、前方(すなわち、ポート板102から離れる方向)または後方(すなわち、プロセスツールに向かう方向)に移動される。ポートドア104の位置の調節は、水平ドライブ138により達成される。また、ポートドア104の位置は、ポッド前進板114およびポッドドア22が前進している間にも調節できることは理解されよう。
【0033】
例1
図6Aおよび図6Bに示す第一例では、ポッドドア22は、該ドア22が完全に前進された後に、ポートドア104に対して面一(フラッシュ)になることが望まれる。この例では、ポッドドアとポートドアとの面一位置が、回路130を通る電圧に1ボルトの電圧を生じさせる(回路は、両ドアが面一位置にあるときに種々の電圧となるように較正できる)。この例の特定ポッドでは、図6Aに示すように、ポッド、対偶ピンおよび/またはポッドドアの公差によりまたはポッドの歪みにより、ポッド前進板114が完全前進したときのポートドアとポッドドアとの間隔は期待間隔より大きく、回路130を通る2.5ボルトの電圧を発生させる。かくしてコントローラは、ポートドア104の位置を、回路130を通る1.5ボルトの電圧低下を生じさせる量だけ、ポッドドア22に向かうように調節しなければならないことを決定する(この実施例では、ポテンショメータ134は、両ドアが接近すると回路130を通る電圧が低下しかつプランジャ124がポートドア内に更に押し込まれるように、プランジャ124に対して配置されている。プランジャ124に対するポテンショメータ134の位置は、両ドアが接近すると回路130を通る電圧が上昇するように反転させることができることは理解されよう)。プランジャ124の20ミルの位置変化毎に1ボルト変化するという上記関係を考えると、両ドアの前面同士の最終所望間隔を達成するには、コントローラは、図6Bに示すように、ポートドア104をポッドドア22に向かって30ミル前進させる必要があることを決定する。
【0034】
ポートドア104の位置は、ポッドドア22の前面の不適正位置決めを補償すべく調節されるので、ポッドドアとポートドアとの間隔は回路130を通る電圧をモニタリングすることにより連続的にモニタされ、これにより、両ドア間の最終間隔の正確な閉ループサーボ制御が行なわれる。ひとたび所望間隔が達成されると、前述のように、ポッドドア22およびポッドシェルが分離され、かつポッドドア22とポートドア104とが連結される。
【0035】
例2
次に、図7Aおよび図7Bを参照して他の例を説明する。この例では、ポッドドアの前面とポートドアの前面との最終間隔は20ミルであることが望まれ、この間隔は、この例では、抵抗検出回路を横切る2ボルトの電圧を生じさせる。この特定例ポッドでは、ポッド前進板114が完全に前進されたときのポートドアとポッドドアとの間隔は、図7Aに示すように期待間隔より小さく、回路130を横切る1.25ボルトの電圧を発生している。かくしてコントローラは、ポートドア104の位置を、回路130を通る0.75ボルトの電圧上昇を生じさせる量だけ、ポッドドア22から離れるように調節しなければならないことを決定する。プランジャ124の20ミルの位置変化毎に1ボルト変化するという上記関係を考えると、両ドアの前面同士の最終所望間隔を達成するには、コントローラは、図7Bに示すように、ポートドア104をロードポート内に15ミルだけ後退させる必要があることを決定する。この場合にも、両ドア間の最終間隔を正確に制御するための閉ループサーボ制御を行なうことができる。
【0036】
上記プロセスは単なる例示であり、いかなる意味においても本発明を制限するものではないことを理解されたい。最終所望間隔、該最終所望間隔に対応する回路を通る電圧、および電圧変化とプランジャ位置との間隔は、他の実施例では全て変えることができる。
本発明による制御アルゴリズムの第二実施例では、ポッド前進板114は、ポッドドア104の前面31がプランジャ124の前端部126に接触するまでポッド20を前進させる。完全伸長位置では、プランジャ124はポートドア104の前面108を通って既知の距離だけ伸長する。かくして、プランジャ124とポッドドアとが最初に接触してプランジャを後方に移動させると、ポートドア104の前面108からのポッドドア22の前面31の正確な距離を知ることができる。同様に、ポッドドアおよび/またはポートドアを互いに近付くように前進させて、両ドアをこれらの最終所望並置停止位置に移動させる残余距離も知ることができる。
【0037】
好ましい実施例では、ポッド前進板114は、該前進板がその完全前進位置に到達するまでポッド20を前進させ続ける。ポッド20が停止した後、ポートドア104は、ポッド20がプランジャ124と最初に接触した後にどれだけ前進されたかに基いて、前方(すなわち、ポート板102から離れる方向)または後方(すなわち、プロセスツールに向かう方向)に移動され、両ドア間の最終所望間隔を達成する。ポートドア104の調節は水平ドライブ138により行なわれる。この場合も、ポートドア104の位置はポッドドア22が前進されている間に間に調節できることを理解されたい。
【0038】
上記コントローラアルゴリズムにおけるように、最初の接触後にポッド20が前進される量は、抵抗検出回路130を通る電圧の変化およびこの電圧変化とプランジャ位置の変化との既知の関係により決定される。当業者ならば理解されようが、最初の接触後にポッド20が前進される量は、例えばポッド前進板114を前進させるリニアドライブ116のエンコーダのような他の既知の機構またはスキームにより決定することもできる。
【0039】
例3
次に、この別の制御アルゴリズムによる本発明の作動の一例を再び図6Aおよび図6Bを参照して説明する。本発明の一実施例では、プランジャ124はその完全伸長位置においてポートドア104の前面から100ミルだけ突出し、ポッドドア22の最終位置はポートドア104と面一になることが望まれる。この例のポッドでは、ポッドドア22の前面がプランジャ124の前端部と最初に接触した後、ポッド前進板114はその完全前進位置へと更に80ミル前進する。従って、この例では、コントローラは、ポッド前進後のポッドドアとポートドアとの間隔は20ミルであることを識別する。コントローラは、図6Bに示すように、ポートドア104をポッドドア22に向かって更に20ミルだけ前進させ、ポートドアとポッドドアとの間に最終所望間隔を達成する。ポートドア104の位置は、期待位置からのポッドドア22の前面のあらゆる偏寄を補償するように調節されるとき、ポッドドアとポートドアとの間隔は、回路130を横切る電圧をモニタリングすることにより連続的にモニタされ、これにより最終ドア間隔の正確な閉ループサーボ制御を行なう。
【0040】
ポッド前進板114がプランジャ124と最初に接触するその完全前進位置まで移動する距離は、これらの2つの位置の間で抵抗検出回路130を通る電圧の変化をモニタリングすることによりトラッキングされる。他の実施例では、例えば、ポッド前進板114の位置変化を常時正確に表示できるエンコーダをポッド前進板114のリニアドライブ116に設ける等の他の既知のトラッキング装置およびスキームを使用できる。
【0041】
例4
再び図7Aおよび図7Bを参照して他の例を説明すると、プランジャ124はポートドア104の前面から125ミル突出し、ポートドアの前面とポッドドアの前面との最終所望間隔は25ミルである。この例のポッドでは、ポッドドア22の前面とプランジャ124の前端部との最初の接触後に、ポッド前端部114はその完全前進位置まで更に110ミル前進する。従って、この例でのポッド前進後の間隔は15ミルである。25ミルの最終所望間隔を達成するため、コントローラは、ポートドア104をプロセスツールに向かって10ミルだけ後退させる。この場合も、両ドア間の最終間隔を正確に制御するため、閉ループサーボ制御を設けることができる。
【0042】
上記プロセスは単なる例示であり、いかなる意味においても本発明を制限するものではないことを理解されたい。ポートドア104の前方のプランジャ124の距離、最終所望間隔、およびポッド前進板114が前進する量は、他の実施例では全て変えることができる。
上記例で説明したように、好ましい実施例では、ポートドア104の位置は、ポッドドア22がポッド前進板114上で完全に前進されかつ停止した後に矯正される。しかしながら、ポッドドア22の実際の位置は、完全に前進したときにポッドドアがポートドアに接触するように構成できる。例えば、ポッドは、ポッド前進板114がその完全前進位置から依然として140ミル離れているときに、前面から125ミル突出しているプランジャ124と接触する。この場合、好ましい実施例では、コントローラは、ポッドドア22の一部とポートドア104の一部とが接触することを防止するため、ポートドア104が停止する前にポートドア104を後方に移動させることが好ましい。
【0043】
あるいはまた、他の実施例では、ポッドドア22の前面とプランジャ124とが接触した後、ポッド前進板114がポッドをポートドア104に向かって前進させている間に、必要に応じてポートドア104が後方または前方に駆動されるように構成できる。このような実施例では、位置補償組立体122およびコントローラにより形成される閉ループサーボ制御は、両ドア間の間隔が小さくなるとき、ポッドドア22とプランジャ124とが接触した後、両ドアが互いの所望相対位置で停止するまで、回路130を通る電圧に基づいてポートドア104の位置を連続的にモニタしかつ調節することができる。
【0044】
更に別の実施例では、ポッドドア22とプランジャ124とが最初に接触した後、ポッド前進板114がその完全前進位置に前進し、次にポートドア104の位置を調節する代わりに、コントローラがリニアドライブ116を介してポッド前進板114の前進を調節して、ポッド前進板114がポッドドアの前面とポートドアの前面とを所望の最終間隔で停止させるように構成できる。
【0045】
更に別の実施例では、ポッドドア22とプランジャ124とが最初に接触した後、コントローラが、ポッド前進板114の前進およびポートドア114の位置の両者を互いに組合せて制御しかつ調節して、ポートドアとポッドドアとの最終所望間隔を達成するように構成できることは理解されよう。この実施例では、ポートドア104の位置は、ポッドドア22の前進中または前進後に、コントローラにより指示された位置に調節できる。
【0046】
殆どのアプリケーションでは、ポッドドア22の最終所望位置が、ポートドア104に対して面一になるであろう。この位置は、ポッドドアとポートドアとの間に低圧領域を確立でき、両ドアの連結および両ドア間の微粒子の捕捉が一層容易になる。適正なインターフェースのために両ドア間の低圧領域が必要になるこのような実施例では、本発明は、両ドア間の適正接触を確保する手段となる。
【0047】
両ドアの接触が望まれる実施例で、ポッドドア22が期待位置の前方に位置していて、ポッドが完全に前進される前に両ドア同士の接触が生じる場合には、本発明によるシステムは、2つの方法のうちのいずれかの方法によりこれに対処する。第一実施例では、ポッドドア22は上記のように後方に移動され、ポッドドア22の前方位置の補償を行なう。第二実施例では、前進板114は、両ドアが所望の接触を達成すると簡単に前進を停止する。
【0048】
ポッドシェルも、ポッドドアおよびポートドアの位置決めに役割を演じる。完全前進位置では、ポッドシェル24は、ポートを包囲するポート板102に接近(約1mm)するが接触はしない。かくして、ポッドが完全に伸長される前にポッドドア22がポートドア104に接触する上記例では、ポッドシェルがポート板102から離れ過ぎてしまう。かくして、ポートドア104はロードポート106内に移動され、これによりポッドが完全に前進されると、ポッドドア22はポートドア104に接触して横たわり、ポッドドアはポート板102に対して適正に位置決めされる。
【0049】
ポッドシェル24がポート板102に接近するときのポート板102とポッドシェル24との間隔を検出しかつ制御するのに同じ原理を使用できることを理解されたい。このような実施例では、ポッドがポッド前進板上でロードポートに向かって前進するときにポッドシェルの外側リムと係合するように、図8に示すように、2つ以上のプランジャ124をポート板102から突出させることができる。ポッドドア22がポートドア104に接触している場合で、ポッドシェルがポート板から離れ過ぎていることをポート板プランジャが検出しているときは、ポートドアおよびポッドドアは、前述のように、ポッドシェルとポート板との適正な間隔が確立されるまで後方に移動できる。また、ポッドがロードポートに向かって連続的に前進されるとポッドシェルとポート板との間に意図しない接触が生じ易くなることをポート板プランジャが検出した場合には、コントローラがポッドの前進を停止させて、ポッドシェルの一部とポート板の一部との潜在的に有害な接触を防止できる。
【0050】
また、位置補償組立体が、ポッドドア22をポッドシェル内のその矯正位置に戻すことができることも本発明の長所である。本発明による位置補償組立体を備えていない従来のシステムでは、ポッドドア22の前面が期待位置から僅かに偏寄している場合に、ポートドア104のキーがポッドドア22と適正に係合してポッドドア22をポートドア104上に支持できるならば、ポッドシェル内のポッドドア22の原位置が喪失される。いずれにせよ、従来のシステムでは、ポッドドア22がポッドシェルに戻ると、ポッドラッチング機構はポッドドア22の適正な再捕捉が不可能になるであろう。
【0051】
この問題は、本発明によれば、ポートドア104および/またはポッドドア22の位置を制御により調節して、ポッドドア22の前面の実際の位置を補償することにより解決され、ポッドシェル内のポッドドア22の原位置が喪失されることはない。従って、ワーク加工後にポッドドア22がSMIFポッドに戻ったとき、ポートドア104はポッドドア22を、該ポッドドアが捕捉される正確な位置に戻すことができる。
この時点までに、ポッドドア22の前面の実際の位置は、ポッドドア22の前面がプランジャ124の前端部に接触したときに、プランジャ124により機械的に検出されたことになる。しかしながら、他の実施例では、プランジャ124は、ポッドドア22がポッド前進板114上にローディングされたときにポッドドア22の実際の位置を検出するのに使用できる他のセンサで置換でき、および/またはポッドが前進したときにポッドドア22の前面のあらゆる不適正位置決めがダイナミックに補償されることは理解されよう。このような他のセンサとして、ソナー、再帰反射センサおよび種々の他の近接センサがあるが、これらに限定されるものではない。
【0052】
また、これまでは、抵抗検出回路130は、プランジャ124がポートドア104の前面から突出する距離を表示するセンサであると説明してきた。しかしながら、当業者ならば理解されようが、回路130の代わりに他のセンサの使用を考えることもできる。例えば、リニアエンコーダ、リニアトランスデューサまたはインダクタをポートドア104に取付けて、プランジャ124が前面から突出する距離を測定しかつこの情報をコントローラに送ることができる。プランジャ124および検出回路130により遂行される異なる機能は、他の実施例では既知の構造の単一センサにより遂行することもできる。
【0053】
図4に示すように、本発明の好ましい実施例では、ポッドドア22の前面の実際の位置を検出するための、単一プランジャ124がポートドア104の中央に設けられている。しかしながら、本発明の他の実施例では、位置検出組立体は、図9に示すように、ポートドア104を貫通して偏心して取付けられた単一プランジャ124で構成できる。或いは、位置補償組立体は、図10に示すように、ポートドア104の周囲に間隔を隔てて配置されかつ該ポートドアの前面から突出する複数のプランジャ124で構成できる。種々の他の形態および種々の他の個数のプランジャを考え得ることは理解されよう。
【0054】
図11に示す更に別の実施例では、図10に関連して説明した複数のプランジャは特に有効である。位置補償組立体は、この時点までに、ポートドアの平面的配向を変更することなく、単一方向(すなわち、ポートドアの面に垂直な方向)のポートドア104の位置を矯正している。しかしながら、ポッドドア22の前面の平面の実際の位置はポートドア104の平面に対して平行ではない。従って、図11に示す他の実施例では、ポッドドアに対するポートドアの相対間隔および平行度(planarity)の両方を調節することが考えられる。この方法では、両ドア間の間隔の制御に加え、位置補償組立体は、両ドアが平行平面内で停止することを確保する。
【0055】
図11において、平行度の調節を行なうには種々の形態が可能であるが、水平ドライブ138には第一枢動マウント164を介して1対の垂直支持体160が取付けられており、前記第一枢動マウント164は、これを通る垂直軸線の回りで垂直支持体を枢動させることを可能にする。ポートドア104がブラケット166(1つのブラケット166のみが示されている)に取付けられており、該ブラケット166は、第二枢動マウント168を介して垂直支持体に枢着されている。第二枢動マウント168は、該マウント168を通る水平軸線の回りでポートドア104を枢動させることができる。この実施例では、第一軸線方向調節ドライブ170が水平ドライブ138に取付けられており、ポートドア104を、第一枢動マウント164を通る垂直軸線の回りで枢動させることができる。ポートドア104は更に、一方の垂直支持体に取付けられた第二軸線方向調節ドライブ172を有し、該ドライブ172は、第二枢動マウント168を通る水平軸線の回りでポートドア104を枢動させることができる。ドライブ170、172は、電気的接続部(図示せず)を介してコントローラに接続されている。かくして、ポッドドア22の前面の平面がポートドア104の平面に対して平行でないことが複数のプランジャにより表示されると、ポートドア104の平行度はポッドドア22の平行度に調節される。これは、前述のように、間隔調節に加えて、水平ドライブにより行なわれる。
【0056】
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明は本願に開示した実施例に限定されるものではない。当業者ならば、本願に開示されかつ特許請求の範囲の記載により定められた本発明の精神または範囲から逸脱することなく種々の変更をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】従来技術による300mm前開型SMIFポッドを示す斜視図である。
【図2】ポッドドアのそれぞれのスロット内に嵌合できる1対のラッチキーを備えた従来技術によるロードポート組立体を示す斜視図である。
【図3】ポッドドアがポートドアへと前進される前の従来技術によるポートドアと、ポッド前進板上に座合したポッドドアとを示す側面図である。
【図4】位置補償組立体の一部を示す本発明によるロードポート組立体の斜視図である。
【図5】本発明によるロードポート組立体のポートドア内の位置補償組立体を示す破断側面図である。
【図6A】ポートドアがそのホーム位置にあり、ポートドアと前進されたポッドドアとが間隔を隔てているところを示す側面図である。
【図6B】図6Aのポートドアが、ポッドドアに向かって突出した補償位置にあるところを示す側面図である。
【図7A】ポートドアがそのホーム位置にあり、ポッドがポートドアに向かって前進したところを示す側面図である。
【図7B】図7Aのポートドアが、ポッドドアから離れる方向に向かってロードポート内に突出した補償位置にあるところを示す側面図である。
【図8】本発明による他の形態の位置補償組立体を備えたロードポート組立体の図4と同様な斜視図である。
【図9】本発明による更に別の形態の位置補償組立体を備えたロードポート組立体の図4と同様な斜視図である。
【図10】本発明による更に別の形態の位置補償組立体を備えたロードポート組立体の図4と同様な斜視図である。
【図11】前後方向への移動に加えてポートドアの平行度を調節できる本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0058】
20 SMIFポッド
22 ポッドドア
24 ポッドシェル
28 プロセスツール
100 ロードポート組立体
102 ポート板
104 ポートドア
110 ラッチキー
114 ポッド前進板
122 位置補償組立体
124 プランジャ
Claims (7)
- ポッドがポッド前進板上でポートに向かって前進された後に、ワークを、ロードポートを通して、ロードポート組立体上にローディングされたポッドとロードポート組立体が取付けられているプロセスツールとの間で搬送するための、ロードポート組立体上に取付けられた位置補償組立体であって、ロードポート組立体が前面を備えたポートドアを有し、ポッドがポッドドアおよびポッドシェルを有し、ポッドドアがポートドアの前方に対面する前面を備えている構成の位置補償組立体において、
ポッドがポッド前進板上でポートドアに向かって前進し始めた後に、ポートドアの前面とポッドドアの前面との間隔を検出するセンサシステムと、
該センサシステムにより検出された前記間隔に基いて、ポートドアおよびポッドドアの少なくとも一方の位置を調節する手段とを有することを特徴とする位置補償組立体。 - 前記センサシステムは、ポッドがポートドアに向かって前進されたときに、前記間隔をダイナミックに検出することを特徴とする請求項1記載の位置補償組立体。
- ポッドがポッド前進板上でポートに向かって前進された後に、ワークを、ロードポートを通して、ロードポート組立体上にローディングされたポッドとロードポート組立体が取付けられているプロセスツールとの間で搬送するための、ロードポート組立体上に取付けられた位置補償組立体であって、ロードポート組立体が前面を備えたポートドアを有し、ポッドがポッドドアおよびポッドシェルを有し、ポッドドアがポートドアの前方に対面する前面を備えている構成の位置補償組立体において、
ポッドがポッド前進板上でポートドアに向かって前進し始めた後に、ポートドアの前面とポッドドアの前面との間隔を検出するセンサシステムと、
該センサシステムにより検出された前記間隔に基いて、ポートドアおよびポッドドアの少なくとも一方の位置を調節するコントローラとを有することを特徴とする位置補償組立体。 - 前記センサシステムは、ポッドがポートドアに向かって前進されたときに、前記間隔をダイナミックに検出することを特徴とする請求項3記載の位置補償組立体。
- ポッドがポッド前進板上でポートに向かって前進された後に、ワークを、ロードポートを通して、ロードポート組立体上にローディングされたポッドとロードポート組立体が取付けられているプロセスツールとの間で搬送するための、ロードポート組立体上に取付けられた位置補償組立体であって、ロードポート組立体が前面を備えたポートドアを有し、ポッドがポッドドアおよびポッドシェルを有し、ポッドドアがポートドアの前方に対面する前面を備えている構成の位置補償組立体において、
ポートドア内に取付けられた第一部分とポートドアの前面から突出できる第二部分とを備えたプランジャを有し、該プランジャは、該プランジャの第二部分とポッドドアの前面とが接触すると、ポートドアの前面に対して垂直な方向に直線移動でき、
ポートドアに対するプランジャの位置を検出するセンサと、
該センサにより検出されたプランジャの前記位置に基いて、ポートドアおよびポッドドアの少なくとも一方の位置を調節するコントローラとを更に有することを特徴とする位置補償組立体。 - 前記センサは抵抗検出回路を有することを特徴とする請求項5記載の位置補償組立体。
- 前記抵抗検出回路は、プランジャと一緒に移動する抵抗変化アクチュエータを備えたポテンショメータを有することを特徴とする請求項6記載の位置補償組立体。
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