JP2976566B2 - クリーンルーム用の無人搬送装置 - Google Patents
クリーンルーム用の無人搬送装置Info
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Description
材料用基板等の搬送に使用される無人搬送装置に関す
る。
化しているクリーンルーム内で行なわれるが、半導体集
積回路の集積度が高くなると、半導体ウエファや電子材
料用基板の表面に形成される自然酸化膜が問題となり、
歩留り向上のために、この自然酸化膜の成長を抑制する
必要がある。
クリーン テクノロジーシンポジュウム(1990年1
1月19日)」で発表された論文中に記載されているも
ので、図13はシリコン半導体ウエファの自然酸化膜
(空気中の酸素と水分が作る)の形成と時間との関係を
示した図であり、図14は抵抗率と時間との関係を示し
た図である。図13から明らかな如く、シリコン半導体
ウエファを大気中にさらしておくと、100〜200分
後には酸化膜の成長が著しくなり、抵抗率は、図14に
示されるように、約1時間後から急激に高くなる。
エファを工程から次の工程へ搬送するのにバッテリを駆
動電源とする移動ロボットを搭載した無人搬送車を用い
るが、この工程間の搬送に用する時間は、通常、数分程
度の短い時間であり、上記問題となる自然酸化膜の形成
には約1時間以上かかるので、この搬送期間において
は、上記自然酸化膜は問題視する必要がないとして、従
来、大気にさらした状態で工程間搬送が行なわれてい
た。
テムが正常に稼働している状態では、上記自然酸化膜の
形成は問題視する必要がないが、搬送先である半導体製
造装置の故障、搬送系の故障、停電による機器・装置の
停止、あるいは搬送路の障害などにより、無人搬送車が
スケジュール通りに稼働しなくなると、半導体ウエファ
を無人搬送車上に放置した状態が長時間続くことにな
り、この間に、上記した自然酸化膜が急成長してしまう
という問題があった。
を搭載したまま、その搬送が、自らの原因で、また移載
・搬送先等の原因で、長時間の中断を余儀なくされた場
合でも、上記自然酸化膜の生成を抑制することができる
無人搬送装置を提案した。図11及び図12は本発明者
等が先に提案したこの種の無人搬送装置の1つの例を示
したものである。
納したウエファカセット、10、20は半導体製造装置
である。半導体製造装置10、20はある間隔を隔てて
クリーンルーム内に配設されている。30は無人搬送車
であって、台車枠30Aの天板30B上の一方端部寄り
に移載ロボット31を搭載し、該天板30B上の他部に
搬送ボックス40を載せて固定している。32は駆動
輪、33はキャスタである。
ジでボックス本体41に取りつけられた蓋42を有し、
内部に在荷センサ43を備えている。蓋42は図示しな
い開閉機構、例えば電動シリンダで開閉される。この搬
送ボックス40の底壁にはガス注入口44と排気口45
が形成されている。
は、不活性ガスボンベ(この例では、窒素ガスボンベ)
50が設けられており、該窒素ガスボンベ50の口と搬
送ボックス40のガス注入口44とは減圧弁51と給ガ
ス弁53が介在する配管52で接続されている。搬送ボ
ックス40の排気口45からは、排気弁54を有する排
気管55が天板30Bを貫通して台車枠30A内に伸び
ている。60は制御器であって、無人搬送車30及び移
載ロボット31を制御する主制御装置(図示しない)と
の間で所要のタイミング信号の授受を行い、給ガス弁5
3と排気弁54に対する開閉信号を出力する他、搬送ボ
ックス40の蓋42を開閉するための信号を出力する。
ファ2を収納したウエファカセット1を搬送ボックス4
0内に収め、この搬送ボックス40内の雰囲気を不活性
気体である窒素ガス雰囲気にした状態で所定位置から所
定位置まで搬送することができるので、例えば、何んら
かの原因で、搬送途中に無人搬送車30が長時間(上記
自然酸化膜が成長するに充分な時間)の停車を余儀なく
されたような場合でも、半導体ウエファ2の表面におけ
る上記自然酸化膜の成長を抑えることができる。
は、下記に述べるようないくつかの問題がある。
重量の酸素ガスボンベ等の不活性ガス貯留源を搭載して
いるので、その分、無人搬送車30が大形・大重量化
し、搭載しているバッテリの充電頻度が高くなる。
が消費されて空になると新しいものと交換しなくてはな
らないが、その交換には人手を要し、また、その間、無
人搬送車30やシステム全体を止めたり、自動モードか
らはずす必要もある。
ので、無人搬送車30が万が一暴走したりした場合を考
えると、不活性ガス貯留源を無人搬送車30に搭載して
おくのは危険である。
たもので、地上側に配設した不活性ガス貯留源から不活
性ガスを得るようにし、上記自然酸化膜の生成を、車の
大形・大重量化を招くことなく、抑制することができ、
安全性の高いクリーンルーム用の無人搬送装置を提供す
ることを目的とする。
するため、搬送物を容器に収納して搬送し、該容器が、
内部雰囲気置換可能に給ガス路を介して不活性ガス貯溜
源と接続されるクリーンルーム用の無人搬送装置におい
て、無人搬送装置は上記給ガス路に接続された車側カプ
ラーユニットを有し、上記不活性ガス貯溜源は地上側に
あって、地上側カプラー装置のカプラーユニットに配管
を通して接続され、上記給ガス路は両カプラーユニット
を通して上記不活性ガス貯溜部に連絡される構成とし
た。
プラーユニットを車側カプラーユニットに対して進退さ
せる進退機構を有し、上記カプラーユニットは信号用コ
ネクタを備える他、ガス路継手を備え、車側カプラーユ
ニットは上記コネクタに電気的に離接可能な信号用コネ
クタと上記ガス路継手に離接可能なガス路継手を備える
構成とした。
上側のカプラーユニットに対して進退するようにした。
有する構成とした。
の信号用コネクタと車側の信号用コネクタの電気的接続
により閉成するガス路接続制御回路に挿入されたガス路
接続検知器を有し、カプラーユニットと不活性ガス貯溜
部とを連絡する配管中の開閉弁が該ガス路接続検知器の
検知信号に基づいて開弁するようにした。
テーションで充電されるバッテリを搭載した無人搬送装
置であって、地上側カプラユニットはこの自動充電ステ
ーションに配設されており、上記カプラユニット及び車
側カプラユニットが、充電用コネクタとガス路継手を備
えている構成とした。
テーションで充電されるバッテリを搭載した無人搬送装
置であって、地上側カプラユニットはこの自動充電ステ
ーションに配設されており、上記カプラユニット及び車
側カプラユニッの充電用コネクタがガス路継手を兼ねる
ようにした。
車側のカプラーユニットが、地上側の充電用コネクタも
しくはガス路継手と車側の充電用コネクタもしくはガス
路継手とが結合する時のカプラー相互間隔よりも短い間
隔で動作する結合確認手段を備え、この結合確認手段の
出力により、開閉弁を制御する構成とした。
人搬送装置との間で無線通信可能な制御器を有し、該制
御器は無人搬送装置側からの指令に基づき進退機構及び
開閉弁を制御するようにした。
に到達すると、地上側カプラー装置の可動カプラーユニ
ットが無人搬送車へ移動して車側カプラーユニットに接
合し、無人搬送車の給ガス路が両カプラーユニットを通
して上記不活性ガス貯溜部に連絡され、容器内に半導体
ウエファ等が収納されると、該容器内の空気が不活性ガ
ス貯溜源から供給される不活性ガスで置換され、半導体
ウエファ等は不活性ガス雰囲気内に置かれて搬送され
る。
明する。
置20を備えるワークステーションに配設されている地
上側カプラー装置であって、図2の(A)に示すよう
に、信号用可動コネクタ71P、71N、給気管継手7
2M、排気管継手72Nを備えている。100は不活性
ガス貯留タンクである。34は無人搬送車30に設けた
車上側カプラーユニットである。
したものである。同図において、73はフレーム、7
4、74は門型の支持枠、75は支持枠74に水平に支
持されたリニアガイドレール、76は電動リニアアクチ
ュエータであって、フレーム73の後壁73Bにピン7
7を介し支持されている。78はカプラーユニットであ
って、その前端面から上記可動コネクタ71P、71
N、上記給気管継手72M、排気管継手72Nが突出し
ている。このカプラーユニット78はリニアガイドレー
ル75に嵌合支持された係合子79を介して吊り下げ支
持されたブロック80の前端面に固定されており、この
ブロック80は内部を通るモータシリンダ76Aの伸縮
ロッド76aに連結されている。81は係合子77に対
する機械的ストッパ、82は電気回路上でのストッパで
あり、そのセンサドグ82Aはブロック80に固定され
ている。83Mは給気管、83Nは排気管であって、給
気管83Mはその一端側を給気管継手72Mに接続され
他端側は取付け台84上に配設されている開閉弁85と
減圧弁86及び配管87を通して不活性ガス貯留タンク
100に接続されている。排気管83はその一端を排気
管継手72Nに接続され、他端側は図示しない排気設備
へ伸びている。
は、図2の(B)に示すように、上記信号用可動コネク
タ71P、71Nとそれぞれ自動接続可能な信号用固定
コネクタ35P、35Nと、給気管継手72M、排気管
継手72Nとそれぞれ自動連結可能な給気管継手36
M、排気管継手36Nを備え、図5に示すように、給気
管継手36Mは給ガス路52を通して搬送ボックス40
のガス注入口44に連絡され、排気管継手36Nは配管
55を通して搬送ボックス40の排気口45に連絡され
ている。なお、給気管継手36M、排気管継手36Nは
図4に示すように逆止弁36Vを備える一方向性継手か
らなる。図4において、36A、36Bは継手本体、3
6Cは弁孔、である。
用固定コネクタ35P、35Nは図6に示すガス路接続
制御回路を構成する要素であって、可動コネクタ71
P、71Nの間には、ガス路接続検知器であるリレー9
1が挿入され、固定コネクタ35P、35N間には無人
搬送車30に搭載されているバッテリ95の一部電圧が
印加される。93は地上側カプラー装置70の制御器で
あって、無線通信ユニット94を備え、電動リニアアク
チュエータ76と開閉弁85とを制御する。96は無人
搬送車30の主制御装置CPUであって、無線通信ユニ
ット97を備えている。98は無人搬送車30の床下に
設けた位置検出用センサである。
ウエファカセット1を半導体製造装置10へ搬送するも
のとする。
0が配置されているステーション近傍まで走行すると、
主制御装置CPUから制御器60へ出力されたタイミン
グ信号に同期して、搬送ボックス40の上記図示しない
電動シリンダが伸長動作して蓋を開く。蓋が所定位置ま
で開くと図示しない蓋開検知用センサ(リミットスイッ
チ)が働く。
0の前に到達し、その主制御装置CPUが、正規停止位
置であることを知らせる地上のマークを検知する位置検
出用センサ98の出力から無人搬送車30が半導体製造
装置10の前の所定位置に正しく停止したことを確認す
ると、上記蓋開検知用センサ(リミットスイッチ)が検
知信号を発生したことを条件にして、移載ロボット31
のアーム・手首部が所定のプログラムに従う移載動作を
開始する。
送車30が上記所定位置に正しく停止したことを確認す
ると、地上側カプラー装置70の制御器93に無線通信
(この例では、光通信とする)によりガス路接続指令を
与える。これにより、地上側カプラー装置70の電動リ
ニアアクチュエータ76が作動し、伸縮ロッド76aが
伸長し、可動カプラーユニット78が無人搬送車30の
固定カプラーユニット34に向かって所定距離だけ水平
移動し、信号用コネクタ71P、71Nがそれぞれ固定
コネクタ35P、35Nに所定圧で圧接するとともに、
可動カプラーユニット78の給気管継手72M、排気管
継手72Nがそれぞれ固定カプラーユニット34の給気
管継手36M、排気管継手36Nに結合する。信号用コ
ネクタ71P、71Nがそれぞれ固定コネクタ35P、
35Nに圧接すると、リレー91のコイルが付勢され、
そのリレー接点が閉路する。
より、ウエファカセット1が半導体製造装置20から搬
送ボックス40内に収納されると、在荷センサ43が出
力し、搬送ボックス40の上記電動シリンダが縮み動作
をして蓋が閉される。蓋が閉されると図示しない蓋閉検
知用センサ(リミットスイッチ)が働く。
閉検知用リミットスイッチが出力すると、制御器60は
給ガス開始指令(開弁指令)を主制御装置CPUに送る
ととも該制御器60内のタイマが計時を開始する。主制
御装置CPUはこの給ガス開始指令を無線信号に変換し
て地上側カプラー装置70の制御器90に伝送する。
ると、上記リレー接点が閉路していることを条件に開閉
弁85に開弁指令を与える。これにより、開閉弁85が
開弁し、窒素ガスボンベ100から窒素ガスが流出し、
給気管83M、給気管継手72M、36M、給ガス路5
2、ガス注入口44を通して搬送ボックス40内に噴出
する。搬送ボックス40内の空気はこの窒素ガスにより
押し出されて排気口45から排気管55へ排気され、搬
送ボックス40内は窒素ガスで置換される。上記排気は
排気管継手36N、72N、排気管83Nを経由して排
気設備へ排出される。
マで設定されており、該タイマがタイムアップすると、
制御器60は給ガス停止指令(閉弁指令)を主制御装置
CPUに送る。主制御装置CPUはこの給ガス停止指令
を無線信号に変換して地上側カプラー装置70の制御器
93に伝送する。
ると、開閉弁85に閉弁指令を与えたのち、電動リニア
アクチュエータ76が復動させる。これにより、開閉弁
85が閉弁し、伸縮ロッド76aが縮み、可動カプラー
ユニット78が無人搬送車30の固定カプラーユニット
34から後退し、信号用コネクタ71P、71Nがそれ
ぞれ固定コネクタ35P、35Nから離間するととも
に、可動カプラーユニット78の給気管継手72M、排
気管継手72Nと固定カプラーユニット34の給気管継
手36M、排気管継手36Nの結合が解かれる。
力がOFFになったことを無線信号に変換して主制御装
置CPUに伝送する。主制御装置CPUはこの信号を受
信すると、無人搬送車30に、半導体製造装置10に向
かう走行プログラムを実行開始させ、無人搬送車30
は、半導体製造装置10に向かって走行を開始する。
給気管継手72M、排気管継手72Nとの結合を解かれ
ると、その逆止弁機能が働くので、無人搬送車30が半
導体製造装置10へ向かっている間に搬送ボックス40
内の窒素ガスが該搬送ボックス40から流出するような
ことはなく、搬送ボックス40内に貯留されたままとな
る。
0の前の所定位置に停車すると、あるいは該所定位置よ
り手前のある位置に達すると、前記主制御装置CPUか
ら制御器60へ出力されたタイミング信号に同期して、
搬送ボックス40の上記電動シリンダが伸長動作して蓋
42を開き、無人搬送車30が半導体製造装置10の前
の所定位置に停車すると、移載ロボット31のアーム・
手首部が所定のプログラムに従う移載動作を開始し、搬
送ボックス40内のウエファカセット1が半導体製造装
置10へ移載される。
たウエファカセット1を搬送ボックス40内に収め、こ
の搬送ボックス40内の雰囲気を不活性気体である窒素
ガス雰囲気にした状態で所定位置から所定位置まで搬送
するので、例えば、何んらかの原因で、搬送途中に無人
搬送車30が長時間(上記自然酸化膜が成長するに充分
な時間)の停車を余儀なくされたような場合でも、半導
体ウエファ2の表面における上記自然酸化膜の成長を抑
えることができる。
性ガスで置換して走行する必要のある走行ルートの始点
にあたるワークステーションに不活性ガス貯留タンク1
00を配設し、このワークステーションで、地上側から
搬送ボックス40へ不活性ガスを供給するので、不活性
ガス貯留源を、その交換のために、車体から下ろした
り、新しい不活性ガス貯留源を積み込んだりしなくても
済み、不活性ガス貯留源交換のための作業ロスも無くな
る。勿論、不活性ガス貯留源を無人搬送車30に搭載し
ないから、車体の大形化、大重量化を招くこともない。
電ステーションにおいて、自動充電するタイプの無人車
である場合には、この充電ステーションに不活性ガス貯
留タンク100を配設するようにすれば、充電用コネク
タを備えるカプラーユニットを利用できるので、便利で
あり、コストも安くて済む。
共用する場合の1例を示したものである。同図におい
て、200は充電器、201はこの充電器を制御する充
電器制御回路、202はコンタクタMCa、203はト
ランス、204は整流器、205はシャント抵抗、20
6はリレー91と同じ役目をするリレー、207は抵抗
である。210は地上側カプラー装置のカプラーユニッ
トであって、充電用コネクタ211P、211Nと、給
気管継手212M、排気管212Nを備えている。22
0は車側カプラーユニットであって、充電用コネクタ2
21P、221Nと、給気管継手222M、排気管継手
222Nを備えている。230は走行制御装置、231
はコンタクタMCC、232は放電検出器である。
21P、221Nと、充電用コネクタ211P、211
Nとが前記した信号用コネクタ35P、35Nと71
P、71Nとを兼ねており、ガス路接続検知をリレー2
06の接点出力を利用して行なうことになり、この接点
出力で、開閉弁85を開弁する。
リレー206ではなく、図8及び図9に示すように、カ
プラーユニット210に設けられた補助端子213P、
213Nとカプラーユニット220に設けられた補助端
子223P、223N及び結合確認回路240を用いる
場合には、この結合確認回路240の出力で開閉弁85
を開弁する。図9において、241〜244はコイルば
ねである。
ト210からの突出長がLだけ充電用コネクタ211
P、211Nより短く、カプラーユニット210は、充
電用コネクタ211P、211Nがそれぞれ充電用コネ
クタ221P、221Nに当接したのち(図9の(B)
に示す)、更に距離Lだけ移動し(図9の(C)に示
す)、この間に、充電用コネクタ211P、211Nと
充電用コネクタ221P、221Nとの接触圧が所定圧
となる。補助端子213P、213Nと補助端子223
P、223Nとがそれぞれ電気的に接触すると、結合確
認回路240が充電開始を許可する。
ネクタとガス路継手を別々に有しているが、図10に示
すように、充電用コネクタ211P、211N、充電用
コネクタ221P、221Nを中空にして内部に不活性
ガス通路として利用するようにしてもよい。この場合に
は、充電用コネクタ221P、221N側にフィルタ2
50と開閉弁251を設ける。252は接点、253は
シール部材である。
間を制御器60内の図示しないタイマで規定している
が、搬送ボックス40内の酸素濃度もしくは窒素濃度を
測定する濃度計を設け、測定濃度が所定濃度になった時
に制御器60から開弁指令を発生させるようにしてもよ
い。
の天板30Bの一部を底とし、その上にかぶせるような
構造でもよい。
台車枠30Aに固定しているが、搬送ボックス40は台
車枠30Aに非固定で、搬送ボックス40自体を半導体
製造装置10、20側と授受する場合もある。
に搭載した移載ロボット31で地上側(半導体製造装置
10、20)と搬送物の授受を行なうが、移載ロボット
は地上側に設けて、搬送物の授受を行なう場合もある。
ーユニットを進退させているが、車側のカプラーユニッ
トを進退させる場合もある。
搬送車について説明したが、本発明は、レール上を走行
する給電レール式の搬送車にも適用することができる。
が所定のステーションに到達すると、地上側カプラー装
置の可動カプラーユニットが無人搬送車へ移動して車側
カプラーユニットに接合し、無人搬送車の給ガス路が両
カプラーユニットを通して上記不活性ガス貯溜部に連絡
され、容器内に半導体ウエファ等が収納されると、該容
器内の空気が不活性ガス貯溜源から供給される不活性ガ
スで置換されるので、搬送期間中に自然酸化膜が成長す
るのを防止して、従来に比し、半導体製造の歩留りを向
上することができ、しかも、上記不活性ガス貯溜源は地
上側にあって、無人搬送車に備える必要はないので、上
記自然酸化膜の生成を、車体の大形・大重量化を招くこ
となく、抑制することができ、例え、無人搬送車暴走し
ても、不活性ガス貯留源からの危険はない。
ットの正面図である。
ットの正面図である。
図である。
気管継手、排気管継手の構成図である。
ある。
図である。
明するための図である。
である。
システムを示す図である。
である。
と時間との関係を示す図である。
による抵抗率と時間との関係を示した図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 搬送物を容器に収納して搬送し、該容器
が、内部雰囲気置換可能に給ガス路を介して不活性ガス
貯溜源と接続されるクリーンルーム用の無人搬送装置に
おいて、無人搬送装置は上記給ガス路に接続された車側
カプラーユニットを有し、上記不活性ガス貯溜源は地上
側にあって、地上側カプラー装置のカプラーユニットに
配管を通して接続され、上記給ガス路は両カプラーユニ
ットを通して上記不活性ガス貯溜部に連絡されることを
特徴とするクリーンルーム用の無人搬送装置。 - 【請求項2】 地上側カプラー装置は、カプラーユニッ
トを車側カプラーユニットに対して進退させる進退機構
を有し、上記カプラーユニットは信号用コネクタを備え
る他、ガス路継手を備え、車側カプラーユニットは上記
コネクタに電気的に離接可能な信号用コネクタと上記ガ
ス路継手に離接可能なガス路継手を備えることを特徴と
する請求項1記載のクリーンルーム用の無人搬送装置。 - 【請求項3】 車側カプラーユニットが地上側のカプラ
ーユニットに対して進退することを特徴とする請求項1
記載のクリーンルーム用の無人搬送装置。 - 【請求項4】 ガス路継手は逆止弁機能を有することを
特徴とする請求項1〜3記載のクリーンルーム用の無人
搬送装置。 - 【請求項5】 地上側カプラー装置は、その信号用コネ
クタと車側の信号用コネクタの電気的接続により閉成す
るガス路接続制御回路に挿入されたガス路接続検知器を
有し、カプラーユニットと不活性ガス貯溜部とを連絡す
る配管中の開閉弁が該ガス路接続検知器の検知信号に基
づいて開弁することを特徴とする請求項1〜4記載のク
リーンルーム用の無人搬送装置。 - 【請求項6】 無人搬送装置は自動充電ステーションで
充電されるバッテリを搭載した無人搬送装置であって、
地上側カプラユニットはこの自動充電ステーションに配
設されており、上記カプラユニット及び車側カプラユニ
ットが、充電用コネクタとガス路継手を備えていること
を特徴とする請求項1〜5記載のクリーンルーム用の無
人搬送装置。 - 【請求項7】 無人搬送装置は自動充電ステーションで
充電されるバッテリを搭載した無人搬送装置であって、
地上側カプラユニットはこの自動充電ステーションに配
設されており、上記カプラユニット及び車側カプラユニ
ッの充電用コネクタがガス路継手を兼ねていることを特
徴とする請求項6記載のクリーンルーム用の無人搬送装
置。 - 【請求項8】 地上側のカプラユニットと車側のカプラ
ーユニットが、地上側の充電用コネクタもしくはガス路
継手と車側の充電用コネクタもしくはガス路継手とが結
合する時のカプラー相互間隔よりも短い間隔で動作する
結合確認手段を備え、この結合確認手段の出力によりね
開閉弁を制御することを特徴とする請求項1〜7記載の
クリーンルーム用の無人搬送装置。 - 【請求項9】 地上側カプラー装置は、無人搬送装置と
の間で無線通信可能な制御器を有し、該制御器は無人搬
送装置側からの指令に基づき進退機構及び開閉弁を制御
することを特徴とする請求項1〜8記載のクリーンルー
ム用の無人搬送装置。
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