JP2009252780A - ロードポート - Google Patents

Abstract

【課題】ロードポートにおいて、アダプタを使用することなくフープとオープンカセットを設置できるようにする。また、基板収納容器判別センサを設けることなくフープとオープンカセットを判別する。また、オープンカセットのスロット数およびスロットピッチがフープと同等な場合においても使用できるようにする。
【解決手段】容器のクランプ手段が、フープＫ１の底面を固定するときの位置よりもさらに下降し、オープンカセットＫ２がステージに搭載されたときにオープンカセットＫ２の底面と接触しない位置まで下降可能となるよう構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体基板を収納した基板収納容器の蓋を開閉するロードポートに関し、特に、ロードポートに載置される基板収納容器の形状に関係なくこれを搭載させることが可能なロードポートに関する。

昨今の半導体製造工場内における基板搬送は、半導体の基板サイズ（直径）が３００ｍｍの場合、局所クリーン概念を持つ搬送方式が一般的である。具体的には、規格化された基板収納容器フープＫ１に半導体基板を収納し、容器外部の雰囲気（工場内の雰囲気）から基板を隔離した状態で、工場内に設置された複数の半導体製造装置間での搬送を行うものである。フープＫ１内には上下方向に多段にスロットが形成され、そのスロットに基板が収納される。そのフープＫ１の蓋を開閉するための装置としてロードポートが使用される。ロードポートは半導体製造装置の側壁に設置され、半導体製造装置の内部に設置された基板搬送ロボットのような搬送装置が、容器内の基板にアクセス可能な状態にする装置である。半導体製造装置の内部は半導体製造工場内の雰囲気よりもさらに清浄な雰囲気に保たれているため、フープＫ１内の基板は工場内の雰囲気に暴露されず、より清浄な状態で半導体製造装置内へと搬送が可能となる。これらフープＫ１およびロードポートはＳＥＭＩにて規格化されている。
一方、工場内が比較的清浄であるため、局所クリーンではない搬送方式を用いる場合がある。この場合、基板を容器で密封しないオープンカセットＫ２が使用される。オープンカセットＫ２は、フープＫ１と同様に上下に多段に形成されたスロットを有し、このスロットに基板が収納されるが、容器内で基板を密封することが無く、フープＫ１のような蓋も無く、基板が工場内の雰囲気にさらされる。

しかしながら、これら異なる搬送方式で使用される基板収納容器フープＫ１およびオープンカセットＫ２を混在して使用する半導体製造工場も多々実在する。このように２種類以上の基板収納容器を使用する場合、ロードポートは、図３に示すような手法によって、容器内の基板を半導体製造装置内へと誘導している。
図３は半導体製造装置に設置されたロードポートの側面を示す図である。図において、ロードポート３８は半導体製造装置３７の側壁に設置されている。３１は、基板収納容器（フープＫ１、オープンカセットＫ２）を載置するステージである。３２はステージの位置決めのためのベースであり、３３は基板収納容器の載置位置を位置決めするための手段である。３４は基板収納容器を固定するための固定手段でありステージ３１に具備されている。ステージ３１はフープＫ１が載置された後、ベース３２上で矢印Ｘ方向（半導体製造装置側）へ移動することができる。３５は、フープＫ１の蓋３９とドッキングして蓋３９とともに昇降することで蓋３９を開閉するドアである。
以上の構成により、図３（ａ）のようにフープＫ１がステージ３１上に載置されると、固定手段３４により基板収納容器を固定し、ステージ３１がベース３２上を矢印Ｘ方向へ移動すると共に、フープＫ１の蓋３９がドア３５にドッキングし、ドア３５が蓋３９とともに下降することでフープＫ１の蓋３９が開かれ、フープＫ１内部の基板が半導体製造装置３７の内部からアクセス可能にさせる。
一方、フープＫ１のような蓋３９が無いオープンカセットＫ２をロードポート３８に載置する場合、図３（ｂ）に示すようにオープンカセット用アダプタ３６をステージ上に設置することでオープンカセットＫ２をロードポート３８に搭載可能なようにしている。ロードポートがフープＫ１を固定する領域はＳＥＭＩ-Ｅ４７．１により規格化されている。従来のロードポートはフープＫ１のみを使用することを前提としているため、前記規格に合うように専用設計されていることが多い。その結果、ロードポートに規格化されていないオープンカセットＫ２を設置する場合、ロードポート上の固定手段３４とオープンカセットＫ２が干渉するため設置することができない。よって、オープンカセットＫ２を設置する場合は、このようなオープンカセット用アダプタ３６を使用することが一般的である。
また、フープＫ１とオープンカセットＫ２は以上のように容器の蓋の有無が異なるため、ロードポートの容器を開閉するため開閉動作シーケンスも異なる。そのため１つのロードポートでフープＫ１とオープンカセットＫ２を使用する場合は、搭載された容器が何であるかを判断し、それによって開閉動作シーケンスを変更するため、図３では図示はしていないが基板収納容器を判別するためのセンサを設ける必要がある。

このように、従来のロードポートがフープＫ１以外のオープンカセットＫ２などを使用する際は、オープンカセット用アダプタ３６を使用し、かつ、基板収納容器の判別センサを設けることで、１台のロードポートでフープＫ１とオープンカセットＫ２を運用することが可能になっている。

以上のように従来のロードポートではオープンカセットＫ２を使用するたびにオープンカセット用アダプタ３６を設置しなくてはならず、また、フープＫ１を使用するたびにオープンカセット用アダプタ３６を撤去する必要がある。よって従来の方式では使用する容器を変更する毎にオープンカセット３６の設置あるいは撤去作業が必要であり、半導体製造の遅延の原因となる。
さらに、スロット数及びスロットピッチがフープＫ１と同等であるオープンカセットＫ２を使用する場合、オープンカセット用アダプタ３６を介してオープンカセットＫ２をロードポートに搭載すると、スロット上段の基板位置がフープＫ１よりも高くなるため、基板搬送ロボットがスロット上段の基板にアクセスできない、という問題が発生することがあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ロードポートにおいてオープンカセット用アダプタ３６を使用することなく、フープＫ１とオープンカセットＫ２を短時間で設置できるようにすることができ、かつ、基板収納容器判別センサを設けることなくフープＫ１とオープンカセットＫ２を判別することができ、かつ、オープンカセットＫ２のスロット数およびスロットピッチがフープＫ１と同等な場合においても設置することが可能なロードポートを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、容器側面の開閉可能な蓋によって基板を密封して収納するフープを載置可能なステージと、前記ステージ上に突出し、前記フープの底面を固定可能なクランプ手段と、前記蓋を吸着して保持する吸着手段と、前記吸着手段が保持した前記蓋を開閉するドアと、を備えたロードポートにおいて、前記クランプ手段が、前記フープの底面を固定するときの位置よりもさらに下降し、前記基板と同じサイズの基板を収納可能なオープンカセットが前記ステージに搭載されたときに前記オープンカセットの底面と接触しない位置まで下降可能に構成されたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記クランプ手段に、前記フープの底面を固定するときの位置よりもさらに上昇している状態を検知する第１センサと、前記フープの底面を固定するときの位置を検出する第２センサと、前記オープンカセットの底面と接触しない位置まで下降した状態を検出する第３センサと、が設けられたことを特徴とする請求項１記載のロードポートとするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記クランプ手段を前記オープンカセットの底面と接触しない位置まで下降させるオペレータ用のスイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載のロードポートとするものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記スイッチが押下されて前記第１センサが検出されているとき、前記フープが前記ステージに搭載可能であり、前記スイッチが押下されて前記第３センサが検出されているとき前記オープンカセットが前記ステージに搭載可能である、ことを前記オペレータに示すインジケータが設けられたことを特徴とする請求項３記載のロードポートとするものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４記載のロードポートが装置壁面に搭載されたことを特徴とする半導体製造装置とするものである。

以上、本発明によると、クランプ手段がフープの底面を固定するときの位置よりもさらに下降し、オープンカセットがステージに搭載されたときにオープンカセットの底面と接触しない位置まで下降可能に構成されているので、オープンカセット用アダプタの設置を必要とせずにオープンカセットがステージに搭載可能となる。
また、アダプタを交換する必要がないので、作業性や半導体製造装置としてのスループットが向上する。
また、オープンカセット用アダプタを使用しないため、ステージに搭載したときのオープンカセットの設置高さを抑えることができ、フープと同等のスロット数およびスロットピッチをもつオープンカセットを使用することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のロードポートの部分斜視図である。図において、１２は基板収納容器（フープＫ１、オープンカセットＫ２）を載置可能な平面を有するステージである。ステージ１２は図示しないステージ駆動手段によって、後述するロードポートドア１１に対して前後に移動する。なお、以後説明のため、ロードポートドア１１に対してステージ１２側を装置の正面側とする。１３ａ、１３ｂおよび１３ｃは、基板収納容器がこれらの上に載置されると押下される載置センサである。本実施例では３箇所用意されている。これら３箇所の載置センサ１３が正しく押下されると基板収納容器が正常に載置されていることを出力する。２１ａ、２１ｂ、２１ｃは基板収納容器をステージ１２に対して位置決め（位置案内）するためのキネマティックピンである。オペレータはキネマティックピン２１を手がかりに基板収納容器をステージ１２に置くことができる。キネマティックピンは３本用意されていて、これらが基板収納容器の底面に形成されている凹部に嵌め込まれることによって基板収納容器を所定の位置に案内する。
一方、ステージ１２が正面側から奥手側に移動する方向には、ロードポートドア１１が設けられている。ロードポートドア１１は、後述する吸着手段１６によって吸着されたフープＫ１の蓋とともに昇降し、フープＫ１の蓋をフープＫ１の容器から脱着させる。ロードポートドア１１の垂直面には吸着手段１６ａ、１６ｂが設けられている。吸着手段１６は、フープＫ１がステージ１２に正常に載置されると、フープＫ１の側面に脱着可能に設けられている蓋と対向する位置にある。吸着手段１６によってフープＫ１の蓋を吸着する。ステージ１２がロードポートドア１１に近づくと、蓋を吸着可能な状態となる。１７ａ、１７ｂは、フープＫ１の蓋のキーを開閉するためのラッチキーである。フープＫ１が搭載されたステージ１２がラッチキー１７に近づくと、ラッチキー１７は、フープＫ１の蓋と容器とを機械的に係止させているラッチ機構を開閉させる穴へ入り込み、図示しないラッチキー駆動手段によって回転することでラッチ機構を開閉させる。

クランプ手段１４は、載置されたフープＫ１をステージ１２に対して固定するためのクランプ手段である。１５はクランプ手段１４を単独で操作するためのスイッチである。１８はステージ１２に設置することが可能な基板収納容器を示すためのインジケータである。 クランプ手段１４は、ステージ１２の上面に突出する部分が逆Ｌ字状に形成されている。クランプ手段１４は、図１のように、通常は装置の正面側から見てＬ字の短辺が左右いずれかに向いている。フープＫ１がステージ１２に載置されると、クランプ手段１４はフープＫ１の底面に形成されているフープ固定部２４に入り込み、クランプ手段１４が後述するクランプ駆動手段によって回転してＬ字の短辺が装置正面に向き、さらにフープ固定部２４に係止しながら下降することでフープＫ１をステージ１２に対して固定する。フープ固定部２４については後述する図２に図示している。
このように、ステージ１２に載置された基板収納容器がフープＫ１であるときは、クランプ手段１４はフープＫ１のフープ固定部２４に入り込み、ここを固定する手段として作用する。しかし、ステージ１２に載置される基板収納容器がオープンカセットＫ２であるときは、オープンカセットＫ２の底面にはフープＫ１のフープ固定部２４に相当する部分が存在しないため、クランプ手段１４とオープンカセットＫ２の底面とは干渉する。

そこで、本発明では、オペレータがスイッチ１５を押下すると、クランプ手段１４が、フープＫ１が載置できる状態またはオープンカセットＫ２が載置できる状態の位置のいずれかに移動することができるようになっている。すなわち、クランプ手段１４は、フープＫ１を受け入れることができる最も上昇した位置と、フープＫ１の固定部２４を固定するときの位置よりもさらに下であって、オープンカセットＫ２がステージ１２に搭載されたときにオープンカセットＫ２の底面と接触しない位置まで下降することができるようになっている。さらに、インジケータ１８は２つ以上のランプから構成されており、それらを点灯、点滅または消灯させることで、フープＫ１が載置できる状態、オープンカセットＫ２が載置できる状態およびいずれのカセットも載置できない状態をオペレータに示すことができるようになっている。以下、これら本発明の要部について詳細を説明する。
図２は、本発明のロードポートにおける要部の側面図で、一部を断面化した図である。同図はフープＫ１およびオープンカセットＫ２に対するクランプ手段１４の停止位置の関係を示している。２２はエアシリンダであり、クランプ手段１４を駆動するクランプ駆動手段である。エアシリンダ２２は圧空によってクランプ手段１４を上下もしくは回転駆動させることで、上述のようにフープＫ１を固定することができる。エアシリンダ２２はベース１２に固定されている。エアシリンダ２２の出力軸は単独動作において上下の２ポジションで停止することができる。しかしながらエアシリンダ２２には、２３ａ、２３ｂおよび２３ｃの計３つの位置検出センサが設けられている。位置検出センサ２３はエアシリンダ２２の動作軸の位置を検出するセンサであって、これによりクランプ手段１４が停止した上下位置を検出するようになっている。

図２の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の状態について説明する。
（ａ）の状態は、オペレータがスイッチ１５を押下して、エアシリンダ２２を上方向に移動させ、クランプ手段１４が最上段の位置で停止させた後、フープＫ１をキネマティックピン２１に載置した状態を示している。この状態では位置検出センサ２３ａのみが検出状態にある。
（ｂ）は（ａ）の状態の後、フープＫ１の固定（クランプ）動作によってエアシリンダ２２を駆動することで、クランプ手段１４が下方向に移動し固定部２４に係止されてフープＫ１を固定した状態を示している。この状態はクランプ手段１４の位置が中間の位置であって、位置検出センサ２３ｂのみが検出するように位置検出センサ２３が配置されている。
（ｃ）の状態は、オペレータがスイッチ１５を押下して、クランプ手段１４をエアシリンダ２２によって最下端の位置で停止させた後、オープンカセットＫ２をキネマティックピン２１に載置した状態を示している。この状態では位置検出センサ２３ｃのみが検出するようになっている。
以上のように、エアシリンダ２２は上下２ポジションの動作であるが、本発明のクランプ手段１４は（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の３つの位置が検出できる位置検出センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを備えており、それぞれのポジションを検出することができる。

次に、本発明のロードポートの一連動作について説明する。
オペレータがフープＫ１を使用する場合の設置手順、およびその蓋を開放させるオープン動作は以下の通りである。
（１）オペレータがインジケータ１８の表示を見て、フープＫ１を載置できるランプの状態であることを確認した後、フープＫ１を載置する。
（２）フープＫ1が正常に載置されたか否かを認識する載置センサ１３ａ、１３ｂおよび１３ｃがすべて検出し、かつ、クランプ手段１４の位置を検出する位置検出センサ２３ａが検出状態であれば、クランプ手段１４が下降し、フープＫ１を固定する。ここで、クランプ手段１４の位置を認識するセンサ２３ｂが検出される。
（３）ステージ１２がロードポートドア１１の位置まで動作することで、フープＫ１の蓋とロードポートドア１１とが接触する（ドッキング動作）。
（４）吸着手段１６ａ、１６ｂがフープＫ１蓋を吸着する。吸着動作が完了すると、正常にフープＫ１が載置されていると判断する。
（５）ラッチキー１７ａ、１７ｂがフープＫ１の蓋のラッチキーを回して蓋のロックを解除する。
（６）ロードポートドア１１が微小な量だけ装置の背面側に後退しながらフープＫ１の蓋とともに下降する。

次に、オペレータがオープンカセットＫ２を使用する場合の設置手順について説明する。
（１）オペレータがスイッチ１５を押下することで、クランプ手段１４が図２で示した（ｃ）位置に移動する。ここで位置検出センサ２３ｃが検出される。
（２）オペレータはインジケータ１８を見てオープンカセットＫ２が載置できるランプの状態であることを確認した後、オープンカセットＫ２を載置する。
（３）オープンカセットＫ２が正常に載置されたか否かを認識する載置センサ１３ａ、１３ｂおよび１３ｃがすべて検出し、かつ、クランプ手段１４の位置を検出するセンサ２３ｃが検出状態であれば、ステージ１２がロードポートドア１１の位置まで動作する。オープンカセットＫ２は蓋が無いためロードポートドア１１に接触しない位置で停止する。
（４）オープンカセットＫ２は側面の蓋が無いため、吸着手段１６ａ、１６ｂの動作は不要であるが、ここで微少な時間（本実施例では１．５秒程度）だけ吸着手段１６が吸着動作を行う。すると、吸着可能な蓋が存在しないので吸着手段１６は吸着動作を完了できない。
（５）以上の状態で吸着手段１６が吸着動作を完了できないことを確認すると、オープンカセットＫ２が載置されていると判断し、ラッチキー１７ａ、１７ｂの動作は行わず、ロードポートドア１１が微小な量だけ装置の背面側に後退しながら下降する。

次に、オペレータがオープンカセットＫ２を搭載するつもりだったのにフープＫ１を設置してしまった場合の動作について説明する。
（１）オペレータがスイッチ１５を押下することで、クランプ手段１４が図２で示した（ｃ）位置に移動する。ここで位置検出センサ２３ｃが検出される。
（２）インジケータ１８はオープンカセットＫ２が載置できるランプの状態であるが、オペレータが間違ってフープＫ１を載置する。
（３）載置センサ１３ａ、１３ｂおよび１３ｃがすべて検出され、かつ、クランプ手段１４の位置を検出するセンサ２３ｃが検出状態であれば、ステージ１２がロードポートドア１１の位置まで動作する。ステージ１２がロードポートドア１１の位置まで動作することで、フープＫ１の蓋とロードポートドア１１とが接触する。
（４）ここで微少な時間（本実施例では１．５秒程度）だけ吸着手段１６が吸着動作を行う。すると、吸着可能な蓋が存在しないはずなのに、吸着手段１６が吸着動作を完了する。
（５）ここで吸着手段１６が吸着動作を完了してしまうと、オープンカセットＫ２が載置されるべきなのにフープＫ１が搭載されていることを示す、ここでは図示しないランプを点灯させてロードポートとしての動作を停止する。このランプはインジケータ１８とは異なるものである。
なお、オペレータがフープＫ１を使用するつもりだったのにオープンカセットＫ２を設置してしまうと、当然ながら、オープンカセットＫ２の底面とクランプ手段１４とが干渉するため、オープンカセットＫ２は正しくキネマティックピン２１に載置されず、位置検出センサ２３も正しく押下されないため、一連の動作は実行されない。

従って以上の一連の動作によって、本発明のロードポートは、基板収納容器を判別するためのセンサ等を設けることなく、基板収納容器を判別することができる。基板収納容器形状を判別することで、オペレータの載置ミスや基板搬送における事故を防ぐことが可能となる。
また、オープンカセット用アダプタを使用することがないので、アダプタを交換することが不要で、フープＫ１とオープンカセットＫ２を短時間で設置できるようにすることができる。
また、オープンカセットＫ２のスロット数およびスロットピッチがフープＫ１と同等なものを使用したとしても、アダプタを設置することがないので、フープＫ１用として設計されたロードポートにこのようなオープンカセットＫ２を載置でき、オープンカセットＫ２の高さによる使用制限が無くなる。

なお、オペレータが操作するスイッチ１５による命令は上位通信によるコマンド制御等で行っても良く、オペレータ操作とコマンド制御の組み合わせとしても良い。
また、本発明のロードポートのクランプ手段１４はエアシリンダを駆動手段としているが、電気モータを駆動手段としても良い

本発明のロードポートを示す斜視図 本発明のロードポートの要部を示す側面図（一部断面） 従来のロードポートを示す側面図

符号の説明

１１ ロードポートドア
１２ ステージ
１３ 載置センサ
１４ クランプ手段
１５ スイッチ
１６ａ、１６ｂ 吸着手段
１７ａ、１７ｂ ラッチキー
１８ インジケータ
２１ａ、２１ｂ キネマティックピン
２２ エアシリンダ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 位置検出センサ
２４ フープ固定部
３１ ステージ
３２ ベース
３３ 位置決め手段
３４ 固定手段
３５ ドア
３６ オープンカセット用アダプタ
３７ 半導体製造装置
３８ ロードポート
３９ 蓋
Ｋ１ フープ
Ｋ２ オープンカセット

Claims (5)

1. 容器側面の開閉可能な蓋によって基板を密封して収納するフープを載置可能なステージと、前記ステージ上に突出し、前記フープの底面を固定可能なクランプ手段と、前記蓋を吸着して保持する吸着手段と、前記吸着手段が保持した前記蓋を開閉するドアと、を備えたロードポートにおいて、
   前記クランプ手段が、前記フープの底面を固定するときの位置よりもさらに下降し、前記基板と同じサイズの基板を収納可能なオープンカセットが前記ステージに搭載されたときに前記オープンカセットの底面と接触しない位置まで下降可能に構成されたこと、を特徴とするロードポート。
2. 前記クランプ手段に、前記フープの底面を固定するときの位置よりもさらに上昇している状態を検知する第１センサと、前記フープの底面を固定するときの位置を検出する第２センサと、前記オープンカセットの底面と接触しない位置まで下降した状態を検出する第３センサと、が設けられたことを特徴とする請求項１記載のロードポート。
3. 前記クランプ手段を前記オープンカセットの底面と接触しない位置まで下降させるオペレータ用のスイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載のロードポート。
4. 前記スイッチが押下されて前記第１センサが検出されているとき前記フープが前記ステージに搭載可能であり、前記スイッチが押下されて前記第３センサが検出されているとき前記オープンカセットが前記ステージに搭載可能である、ことを前記オペレータに示すインジケータが設けられたことを特徴とする請求項３記載のロードポート。
5. 請求項１乃至４記載のロードポートが装置壁面に搭載されたことを特徴とする半導体製造装置。

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