JP2016134527A

JP2016134527A - 移載装置および移載方法

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Publication number: JP2016134527A
Application number: JP2015008787A
Authority: JP
Inventors: 芳昭杉下; Yoshiaki Sugishita
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2016-07-25
Anticipated expiration: 2035-01-20
Also published as: JP6468856B2

Abstract

【課題】板状部材の破損を防止して当該板状部材の搬送中に位置決め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が収納された収納手段ＣＴから当該板状部材ＷＦを支持して取り出す搬送手段２０と、搬送手段２０に設けられ、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、搬送手段２０に支持された板状部材ＷＦに対して相対移動することで、当該板状部材ＷＦにおける面方向の位置を検出可能に設けられている。
【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２００３−２１８１８３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、ウエハを把持した状態で位置決めを行うため、当該ウエハが非常に脆弱なものの場合、当該ウエハを破損させてしまうという不都合がある。

本発明の目的は、板状部材の搬送中に当該板状部材を破損させることなく位置決め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、板状部材が収納された収納手段から当該板状部材を支持して取り出す搬送手段と、前記搬送手段に設けられ、前記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、前記搬送手段に支持された板状部材に対して相対移動することで、当該板状部材における面方向の位置を検出可能に設けられている、という構成を採用している。

本発明の移載装置では、前記搬送手段は、前記板状部材の面方向に沿った所定の一直線方向に移動する取出動作により当該板状部材を収納手段から取出可能に設けられ、前記検出手段は、前記取出動作によって前記収納手段から取り出される前記板状部材に対して相対移動することで、当該板状部材における面方向の位置を検出可能に設けられていることが好ましい。

一方、本発明の移載方法は、板状部材が収納された収納手段から当該板状部材を搬送手段で支持して取り出す工程と、前記搬送手段に支持された板状部材に対し、当該搬送手段に設けられた検出手段を相対移動させることで、前記板状部材における面方向の位置を検出する工程とを備えている、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、搬送手段に設けられた検出手段が当該搬送手段に支持された板状部材に対して相対移動し、当該板状部材における面方向の位置を検出可能に設けられているので、板状部材の搬送中に当該板状部材を破損させることなく位置決めを行うことができる。
また、取出動作によって収納手段から取り出される板状部材に対し、検出手段が相対移動して当該板状部材の位置を検出可能に設けられているので、板状部材を移載する動作の中でも、当該板状部材を収納手段から取り出すという必要最低限の動作を行った時点で当該板状部材の位置決めを行うことができる。

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の正面および平面を示す二面図。

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、板状部材としてウエハＷＦが収納された収納手段としてのカセットＣＴから当該ウエハＷＦを支持して取り出す搬送手段２０と、搬送手段２０に設けられ、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。

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の支持アーム２１Ｅ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、昇降アーム２１Ａと、昇降アーム２１Ａに回転可能に支持された第１アーム２１Ｂと、第１アーム２１Ｂに回転可能に支持された第２アーム２１Ｃと、第２アーム２１Ｃに回転可能に支持された第３アーム２１Ｄと、第３アーム２１Ｄに回転可能に支持された支持アーム２１Ｅとを備えた所謂５軸ロボットである。

検出手段３０は、多関節ロボット２１の第３アーム２１Ｄの下面に支持された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３２Ａに左右方向に所定間隔を隔てて支持され、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３２Ｂに支持され、カセットＣＴ内に収納されたウエハＷＦの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。

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２（Ｂ）に示すように、段積み方向検出手段３４をカセットＣＴの開口部ＣＴ１に近づける。そして、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、図１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、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、図２（Ｃ）に示すように、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、完全取出区間ＥＡ内（図２（Ｄ）参照）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、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、取出動作を行う際に、検出手段３０が直動モータ３１を駆動し、搬送手段２０がウエハＷＦを移動させる速度と同じ速度で面方向検出手段３３を相対移動させる。この動作により、面方向検出手段３３は、カセットＣＴに対して移動することがない。このとき、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（不図示））の位置を搬送手段２０が記憶する。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、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（不図示））の位置を搬送手段２０が記憶する。

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中の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。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）、図２（Ｃ）、（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。このとき、搬送手段２０が多関節ロボット２１を駆動し、ウエハＷＦを一旦リブＣＴ２上に載置した後、前回とは異なる位置や角度で当該ウエハＷＦを保持アーム２２で保持するとよい。これにより、ウエハＷＦの位置決め精度を向上させることができる。

以上のような本実施形態によれば、搬送手段２０に設けられた検出手段３０が当該搬送手段２０に支持されたウエハＷＦに対して相対移動し、当該ウエハＷＦにおける面方向の位置を検出可能に設けられているので、ウエハＷＦの搬送中に当該ウエハＷＦを破損させることなく位置決めを行うことができる。

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、搬送手段２０は、図３に示すように、支持したウエハＷＦをその支持面内で回転可能な回転手段７０を有していてもよい。回転手段７０は、多関節ロボット２１の支持アーム２１Ｅに支持された延長アーム７１と、延長アーム７１に支持された駆動機器としての回動モータ７２と、回動モータ７２の出力軸７２Ａ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板７３とを備えている。
このような回転手段７０は、搬送手段２０がＰ１〜Ｐ４を基にして検証を行った結果、
検証ＮＧだった場合、ウエハＷＦを所定角度回転させた後、再度ウエハＷＦと検出手段３０との相対移動を行うことができる。これにより、ウエハＷＦの位置決め精度を向上させることができる。しかも、ウエハＷＦの搬送中に複数回の検証を行えるようにすれば、移載装置１０が所定の時間内でウエハＷＦを搬送する処理能力が低下することを防止しつつ、当該ウエハＷＦの位置決め精度を向上させることができる。
この際、ウエハＷＦを回転させる角度は、１２０度、１００度、３０度、５度、１度等、何ら限定されることはないし、ウエハＷＦを回転させる方向も任意である。

保持アーム２２や保持板７３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。
保持アーム２２や保持板７３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、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、ウエハＷＦの搬送方向に関係なく、例えば、Ｘ軸方向やＹ軸方向に交差する方向に移動することで、当該ウエハＷＦと相対移動して当該ウエハＷＦの位置を検出するようにしてもよい。
検出手段３０は、例えば昇降アーム２１Ａに支持させてもよく、搬送手段２０の何れの位置に設けてもよい。
検出手段３０は、搬送手段２０の取出動作以外の動作時にウエハＷＦの位置を検出してもよいし、完全取出区間ＥＡ外でウエハＷＦの位置を検出してもよい。
検出手段３０は、カセットＣＴに対して移動しながら、上記実施形態のようにしてウエハ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。
検出手段３０は、回転手段７０で回転されるウエハＷＦの外縁の位置を複数個所で検知したり、ウエハＷＦの外縁をカメラ等で撮像したりして当該ウエハＷＦの位置を検出してもよい。この場合、ウエハＷＦにオリエンテーションフラット（以下、単に「オリフラ」という）やノッチ等の不規則部位があったとしても、当該ウエハＷＦの位置を正確に検出して位置決めすることができる。
段積み方向検出手段３４はなくてもよい。

ウエハＷＦは、オリフラ、ノッチ、その他の切欠や、割れ等の不規則部を有していてもよい。
ウエハＷＦに形成された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や回転手段７０が多関節ロボット２１や回動モータ７２を駆動し、ウエハＷＦを所定角度回転させてもよい。なお、回転手段７０がない場合、多関節ロボット２１がウエハＷＦを所定角度回転させるには、保持アーム２２でウエハＷＦをリブＣＴ２から持ち上げて所定角度回転させ、当該ウエハＷＦを再度リブＣＴ２上に載置した後、先に支持した位置とは違う位置でもう一度当該ウエハＷＦを保持アーム２２で保持するとよい。また、搬送手段２０がこの動作を複数回繰り返してもよい。
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、板状部材の面方向に沿った所定の一直線方向に移動する取出動作により当該板状部材を収納手段から取出可能に設けられものであれば、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
ＣＴカセット（収納手段）
ＷＦウエハ（板状部材）

Claims

板状部材が収納された収納手段から当該板状部材を支持して取り出す搬送手段と、
前記搬送手段に設けられ、前記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、前記搬送手段に支持された板状部材に対して相対移動することで、当該板状部材における面方向の位置を検出可能に設けられていることを特徴とする移載装置。
前記搬送手段は、前記板状部材の面方向に沿った所定の一直線方向に移動する取出動作により当該板状部材を収納手段から取出可能に設けられ、
前記検出手段は、前記取出動作によって前記収納手段から取り出される前記板状部材に対して相対移動することで、当該板状部材における面方向の位置を検出可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の移載装置。
板状部材が収納された収納手段から当該板状部材を搬送手段で支持して取り出す工程と、
前記搬送手段に支持された板状部材に対し、当該搬送手段に設けられた検出手段を相対移動させることで、前記板状部材における面方向の位置を検出する工程とを備えていることを特徴とする移載方法。