JP2016134526A - 移載装置および移載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を防止することができる移載装置および移載方法を提供すること。
【解決手段】移載装置１０は、板状部材ＷＦの面に交差する方向に当該板状部材ＷＦを段積み可能な収納手段ＣＴから当該板状部材ＷＦを取り出す搬送手段２０と、搬送手段２０で取り出される板状部材ＷＦの位置を検出可能な検出手段３０とを備え、検出手段３０は、段積み方向に移動して搬送手段２０によって収納手段ＣＴから取り出される板状部材ＷＦに近接して当該板状部材ＷＦにおける面方向の位置を検出可能な面方向検出手段３３を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、移載装置および移載方法に関する。

従来、半導体製造工程において、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という場合がある）をカセットから取り出し、取り出したウエハを搬送先の規定位置に載置する移載が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２５４７３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の方法では、内部にウエハが段積みされたカセット（収納手段）全体をエレベータ機構によって段積み方向に昇降させ、定位置にあるセンサ上でウエハの取出動作を行って当該ウエハの位置を認識するため、エレベータ機構（昇降機構）の構造が大掛かりになり、装置が大型化するという不都合がある。

本発明の目的は、装置の大型化を防止することができる移載装置および移載方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の移載装置は、板状部材の面に交差する方向に当該板状部材を段積み可能な収納手段から当該板状部材を取り出す搬送手段と、前記搬送手段で取り出される板状部材の位置を検出可能な検出手段とを備え、前記検出手段は、前記段積み方向に移動して前記搬送手段によって前記収納手段から取り出される板状部材に近接して当該板状部材における面方向の位置を検出可能な面方向検出手段を有する、という構成を採用している。

本発明の移載装置では、前記検出手段は、前記収納手段に収納された板状部材における前記段積み方向の位置を検出可能な段積み方向検出手段を有することが好ましい。
本発明の移載装置では、前記搬送手段は、当該搬送手段の取出動作によって前記板状部材が前記収納手段から完全に取り出されるまでの完全取出区間において、前記板状部材の面内で当該板状部材を所定角度回転させることが好ましい。

一方、本発明の移載方法は、板状部材の面に交差する方向に当該板状部材を段積み可能な収納手段から当該板状部材を取り出す工程と、前記段積み方向に検出手段を移動させて前記収納手段から取り出される板状部材に近接させる工程と、取り出される板状部材の位置を前記検出手段にて検出する工程とを備える、という構成を採用している。

以上のような本発明によれば、段積み方向検出手段を段積み方向に移動させるので、従来のものに比べて昇降機構の構造が大掛かりになることがなく、装置の大型化を防止することができる。
また、段積み方向検出手段を備えることで、板状部材が存在しない段に対して搬送手段が板状部材を取り出しに行く動作を行わせないようにすることができ、単位時間当たりの処理能力を向上させることができる。
さらに、完全取出区間で板状部材を所定角度回転させて当該板状部材の位置を検出する場合には、板状部材の取出動作中に当該板状部材に設けられた不規則部位を検出されない位置に配置して当該板状部材の位置を検出することができ、板状部材の位置を正確に認識することができる。

本発明の一実施形態に係る移載装置を示す正面図。 図１の移載装置の動作説明図。 本発明の変形例に係る移載装置の要部を示す正面図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行なＤ１方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向であって図１中紙面に直交する手前方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸の矢印方向で「後」がその逆方向とする。

図１、図２において、移載装置１０は、板状部材としてのウエハＷＦの面に交差する方向に当該ウエハＷＦを段積み可能な収納手段としてのカセットＣＴから当該ウエハＷＦを取り出す搬送手段２０と、搬送手段２０で取り出されるウエハＷＦの位置を検出可能な検出手段３０とを備え、当該移載装置１０に対して所定の位置に配置された載置台４０上に載置されたカセットＣＴからウエハＷＦを取り出し、当該移載装置１０に対して所定の位置に配置された作業テーブル５０の中心位置ＴＣに当該ウエハＷＦの中心位置ＷＣを一致させて移動する構成になっている。なお、カセットＣＴは、開口部ＣＴ１と、ウエハＷＦの左右両側を下方から支持して当該ウエハＷＦを上下方向に多段積み可能な複数のリブＣＴ２とを備えている。
本実施形態の場合、ウエハＷＦは、所定の直径を有する規則部としての円周部と、当該円周部の一部に不規則部位としてのオリエンテーションフラット（以下、単に「オリフラ」という）ＯＦが設けられ、当該オリフラＯＦが後側に配置されるようにカセットＣＴ内に収納されている。

搬送手段２０は、駆動機器としての多関節ロボット２１と、この多関節ロボット２１の先端部（作業アーム）に支持されるとともに、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない吸引手段によってウエハＷＦを吸着保持可能な図示しない吸引口が設けられた保持アーム２２とを備えている。多関節ロボット２１は、その作業内において保持アーム２２を何れの位置、何れの角度にでも変位可能な所謂６軸ロボットである。

検出手段３０は、駆動機器としての直動モータ３１と、その出力軸３１Ａに支持されたブラケット３２と、ブラケット３２の上面に左右方向に所定間隔を隔てて支持され、段積み方向に移動して搬送手段２０によってカセットＣＴ内から取り出されるウエハＷＦに近接して当該ウエハＷＦにおける面方向の位置を検出可能な光学センサや撮像手段等の面方向検出手段３３と、ブラケット３２の後面に支持され、カセットＣＴ内に収納されたウエハＷＦにおける段積み方向の位置を検出可能な光学センサや撮像手段等の段積み方向検出手段３４とを備えている。なお、図２（Ａ）においては、検出手段３０について、その全体を図示し、図２（Ｂ）〜（Ｄ）においては、検出手段３０の面方向検出手段３３のみを図示した。

作業テーブル５０は、支持テーブル５１と、図示しない駆動機器によって支持テーブル５１の上面に対して昇降するリフタ５２とを備えている。

以上の移載装置１０を用いて、ウエハＷＦを移載する手順を説明する。
先ず、各部材が初期位置に配置された図１（Ａ）中実線で示す状態の移載装置１０に対し、作業者が操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない入力手段を介してウエハＷＦの円周部の直径寸法を入力した後、自動運転開始の信号を入力する。その後、作業者または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段がウエハＷＦが収納されたカセットＣＴを載置台４０上に載置する。すると、検出手段３０が直動モータ３１を駆動し、図１（Ａ）中二点鎖線で示すように、段積み方向検出手段３４をカセットＣＴの上部まで移動させ、この移動中において当該段積み方向検出手段３４がウエハＷＦの段積み方向の位置を検出する。

次いで、検出手段３０が段積み方向検出手段３４の検出結果を基に直動モータ３１を駆動し、図１（Ｂ）に示すように、最上に位置するウエハＷＦよりも所定距離下がった位置にまで面方向検出手段３３を移動させる。その後、搬送手段２０が段積み方向検出手段３４の検出結果を基に多関節ロボット２１を駆動し、最上に位置するウエハＷＦの下方に保持アーム２２を差し入れて上昇させ、ウエハＷＦをリブＣＴ２から離間させる。次いで、搬送手段２０が図示しない吸引手段を駆動し、保持アーム２２でウエハＷＦを吸着保持する。

その後、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、図１（Ｂ）に示すように、完全取出区間ＥＡ（図２（Ｄ）参照）内でウエハＷＦを前方向のみに所定の速度で移動させてカセットＣＴから当該ウエハＷＦを取り出す取出動作を行う。
ここで、完全取出区間ＥＡとは、カセットＣＴからウエハＷＦを取り出すために必要な最小限の動作範囲とする。本実施形態の場合の完全取出区間ＥＡは、図２（Ｄ）に示すように、カセットＣＴの開口部ＣＴ１から、当該カセットＣＴに収められているウエハＷＦにおける開口部ＣＴ１の反対側の端部までの距離間隔ＥＣと、ウエハＷＦにおける面方向の最大距離間隔ＥＷ（ウエハＷＦにおける円周部の直径）と、カセットＣＴから取り出したウエハＷＦを上下左右等の後方向の成分を含まないいずれの方向に移動させても、当該ウエハＷＦがカセットＣＴに接触しない安全距離ＥＭとを足した距離間隔とする。なお、安全距離ＥＭは、カセットＣＴ内でのウエハＷＦの遊びを考慮して、当該ウエハＷＦの面方向の最大距離の３０％以内が好ましく、ウエハＷＦの最大距離の２０％以内がさらに好ましいが、特に限定されることはない。

すなわち、図２（Ｂ）に示すように、ウエハＷＦの搬送方向前側が面方向検出手段３３上を通過する際に、当該面方向検出手段３３が当該ウエハＷＦの円周部の位置Ｐ１、Ｐ２を検出し、これら位置Ｐ１、Ｐ２に基づいて求められるウエハＷＦの中心位置ＷＣ（ＷＣ１）の位置を搬送手段２０が記憶する。その後、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、図２（Ｃ）に示すように、所定の位置（本実施形態では保持アーム２２の保持中心位置ＨＣ）を中心としてウエハＷＦを所定角度θ１（本実施形態では反時計回転方向に９０度）回転させる。次いで、ウエハＷＦの搬送方向後側が面方向検出手段３３上を通過する際に、図２（Ｄ）に示すように、当該検出手段３０が当該ウエハＷＦの円周部の位置Ｐ３、Ｐ４を検出し、これら位置Ｐ３、Ｐ４に基づいて求められるウエハＷＦの中心位置ＷＣ（ＷＣ２）の位置を搬送手段２０が記憶する。

ここで、ウエハＷＦは、オリフラＯＦが後側に配置されるようにカセットＣＴに収納されている関係上、搬送手段２０がウエハＷＦを所定角度θ１回転させなかった場合、面方向検出手段３３がオリフラＯＦの位置を検出し、ウエハＷＦの搬送方向後側の円周部の２点位置に基づいて度求められるウエハＷＦの中心位置がずれてしまう場合がある。このような場合、面方向検出手段３３をオリフラＯＦの位置を検出しない位置に配置すればよいが、ウエハＷＦはカセットＣＴ内で余裕をもって収納されているので（遊びがあるので）、オリフラＯＦの位置がずれてしまう場合があり、面方向検出手段３３がオリフラＯＦの位置を検出してしまう可能性を払拭することはできない。

その後、搬送手段２０が記憶したウエハＷＦの中心位置ＷＣ１とＷＣ２との検証を行い、それらの位置が一致したことが確認されると、その位置をウエハＷＦの中心位置ＷＣの位置として決定する。そして、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、完全取出区間ＥＡの終端からウエハＷＦを変位させ、図１（Ａ）に２点鎖線で示すように、当該搬送手段２０が記憶しているウエハＷＦの中心位置ＷＣをリフトアップしているリフタ５２の中心であって作業テーブル５０の中心位置ＴＣに一致させて載置する。次いで、搬送手段２０が図示しない吸引手段の駆動を停止させた後、多関節ロボット２１を駆動し、保持アーム２２をウエハＷＦの下方から抜き出し、カセットＣＴ内の次のウエハＷＦの搬送に備える。作業テーブル５０では、リフタ５２が下降され、図示しない処理装置がウエハＷＦに所定の処理を施し、図示しない搬送手段がウエハＷＦを別の工程に搬送する。その後、上記同様の動作がカセットＣＴ内に収容されたウエハＷＦに対して上方から下方に向けて順次繰り返される。この際、ウエハＷＦが収容されていないリブＣＴ２については、その取出動作が省かれる。なお、搬送手段２０が検証を行った結果、ウエハＷＦの中心位置ＷＣ１とＷＣ２とが異なった場合（検証ＮＧだった場合）、θ１の角度を変更して図２（Ｂ）〜（Ｄ）の動作をもう１回または複数回行い、一番多かった位置をウエハＷＦの中心位置ＷＣとして決定してもよい。

以上のような本実施形態によれば、段積み方向検出手段３４を段積み方向に移動させるので、従来のものに比べて昇降機構の構造が大掛かりになることがなく、装置の大型化を防止することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれる。

例えば、図３に示すように、カセットＣＴの蓋ＣＴ３の開閉を行うオープナ等の開閉手段７０に検出手段３０を設けてもよい。この場合、開閉手段７０は、駆動機器としての直動モータ７１と、直動モータ７１の出力軸７１Ａに支持されたフレーム７２に支持された上下一対の駆動機器としての直動モータ７３と、各直動モータ７３の出力軸７３Ａそれぞれに支持され、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない吸引手段に連通された吸着カップ等の保持部材７４とを備え、フレーム７２の上面に検出手段３０が支持されている。なお、保持部材としては、蓋ＣＴ３を吸着、磁着、接着、静電チャック等で保持可能な構成でもよい。

このような構成では、上述の実施形態と同様にして自動運転開始の信号が入力されると、開閉手段７０が直動モータ７１を駆動し、フレーム７２を図３中実線で示す位置まで上昇させる。次いで、開閉手段７０が直動モータ７３を駆動し、保持部材７４を蓋ＣＴ３に当接させた後、図示しない吸引手段を駆動し、当該蓋ＣＴ３を吸着保持する。その後、開閉手段７０が直動モータ７３を駆動し、蓋ＣＴ３をカセットＣＴから取り外した後、直動モータ７１を駆動し、フレーム７２を下降させる。そして、開閉手段７０が図示しない吸引手段の駆動を停止した後、直動モータ７３を駆動し、保持部材７４を後退させて蓋ＣＴ３を図示しない載置台の上に載置する。その後は、前述の実施形態の直動モータ３１の動作を直動モータ７１が行うようになっている。なお、開閉手段７０による蓋ＣＴ３を開ける際の動作を逆に行うことで、カセットＣＴに蓋ＣＴ３を取り付けることができる。

搬送手段２０は、完全取出区間ＥＡ内でウエハＷＦを回転させるとき、搬送方向前側で検出した当該ウエハＷＦの中心位置ＷＣや、その他の位置を中心としてウエハＷＦを回転させてもよく、何ら実施形態の回転中心に限定されない。
搬送手段２０は、ウエハＷＦを回転させなくてもよい。
保持アーム２２は、磁着、接着、静電チャック等でウエハＷＦを保持する構成としてもよいし、検出手段３０での検出が阻害されない位置でウエハＷＦを把持する構成としてもよい。
保持アーム２２の形状は、Ｉ型、Ｙ型、丸型等何ら実施形態の形状のものに限定されない。
搬送手段２０は、完全取出区間ＥＡ内でウエハＷＦを回転させるとき、当該ウエハＷＦの取出動作を一旦停止させてもよいし、一旦停止させなくてもよい。
搬送手段２０は、カセットＣＴに対して下方から上方に向けてウエハＷＦを取り出したり、カセットＣＴのランダムな位置からウエハＷＦを取り出したりしてもよい。
搬送手段２０は、ウエハＷＦの中心位置ＷＣ１とＷＣ２との検証を行わずに、いずれか一方をウエハＷＦの中心位置ＷＣの位置として決定してもよい。
搬送手段２０は、ウエハＷＦの中心位置の検証の結果、検証ＮＧだった場合、当該ウエハＷＦの搬送を取り止めたり、音や光等の告知手段によって作業者に知らせたりしてもよい。

検出手段３０は、ウエハＷＦの搬送方向前側のみを検出してもよいし、ウエハＷＦの搬送方向後側のみを検出してもよいし、その両方を検出する場合には、先側から後側までの距離を検出してウエハＷＦの位置決めを行ってもよい。
検出手段３０は、投受光型のセンサ、反射型のセンサ、リミットスイッチ等の接触型のセンサ音波センサ、電磁波センサ等を採用でき、何ら限定されることはない。
段積み方向検出手段３４はなくてもよい。

不規則部位は、ノッチ、その他の切欠や、割れ等、何ら限定されるものではない。
ウエハＷＦに形成されたオリフラＯＦやノッチ等の不規則部位を検出可能な光学センサや撮像手段等の不規則部位検出手段を設け、当該不規則部位検出手段で検出した不規則部位を検出手段３０が検出しないように、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、所定の位置を中心としてウエハＷＦを所定角度θ１回転させてもよい。
安全距離ＥＭは、ウエハＷＦの面方向の最大距離の２０％以上でもよいし、２０％以下でもよい。
収納手段は、板状部材がその表裏面をＺ軸に沿うように縦置きで収納される構成でもよく、Ｚ軸に対して傾斜して収納される構成であってもよい。
収納手段は、ウエハＷＦを１体だけ収納できるものでもよいし、複数体収納できるものでもよい。
収納手段は、段ボール箱や木箱等のその他容器等であってもよく、何ら限定されるものではない。
移載装置１０は、カセットＣＴから取り出したウエハＷＦを作業テーブル５０以外の位置に位置決めして載置するものでもよいし、カセットＣＴは、載置台４０上に載置されなくてもよい。

板状部材は、材質、種別、形状等何ら限定されることはなく、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。
本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限り何ら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、搬送手段は、板状部材の面に交差する方向に当該板状部材を段積み可能な収納手段から当該板状部材を取り出すものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであれば何ら限定されることはない（他の手段および工程についての説明は省略する）。

また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的または間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１０ 移載装置
２０ 搬送手段
３０ 検出手段
３３ 面方向検出手段
３４ 段積み方向検出手段
ＣＴ カセット（収納手段）
ＥＡ 完全取出区間
ＷＦ ウエハ（板状部材）

Claims (4)

1. 板状部材の面に交差する方向に当該板状部材を段積み可能な収納手段から当該板状部材を取り出す搬送手段と、
   前記搬送手段で取り出される板状部材の位置を検出可能な検出手段とを備え、
   前記検出手段は、前記段積み方向に移動して前記搬送手段によって前記収納手段から取り出される板状部材に近接して当該板状部材における面方向の位置を検出可能な面方向検出手段を有することを特徴とする移載装置。
2. 前記検出手段は、前記収納手段に収納された板状部材における前記段積み方向の位置を検出可能な段積み方向検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の移載装置。
3. 前記搬送手段は、当該搬送手段の取出動作によって前記板状部材が前記収納手段から完全に取り出されるまでの完全取出区間において、前記板状部材の面内で当該板状部材を所定角度回転させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移載装置。
4. 板状部材の面に交差する方向に当該板状部材を段積み可能な収納手段から当該板状部材を取り出す工程と、
   前記段積み方向に検出手段を移動させて前記収納手段から取り出される板状部材に近接させる工程と、
   取り出される板状部材の位置を前記検出手段にて検出する工程とを備えることを特徴とする移載方法。

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