JP4126250B2 - 搬送システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は、クリーンルームなどでの物品の搬送に関し、特にステーションと搬送車との間を気密に保って移載するようにしたシステムに関する。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】
特開平９−１３３３８５号公報
特許文献１は、クリーンルームでの搬送車とシステムとの間の移載に、気密ドアを用いることを開示している。搬送車とステーションの双方に気密ドア（エアロック）を設け、気密ドア同士が密着するように、搬送車をステーションに接して停止させる。そして合計４枚のドアを順次開いて、搬送車とステーションとの間にエアカーテンを形成し、物品を移載する。移載後は同様に気密ドアを閉じて、搬送車が発進する。
【０００３】
ところで半導体の多品種少量生産や液晶での基板の大形化に伴って、基板を１枚ずつ移載する枚葉搬送が重要になっている。枚葉搬送では基板は裸で搬送車とステーションの間を移載されるので、特許文献１のように、移載時に局所的にクリーンな環境を作ることが重要になる。しかし特許文献１の手法では、気密ドアを所定の手順で開きエアカーテンを形成したり、気密ドアを所定の手順で閉じるのに時間を要し、搬送速度が低下する。
【０００４】
【発明の課題】
この発明の課題は、気密ドアを用いずに、ステーションと搬送車間で物品を枚葉移載できるようにした、搬送システムを提供することにある（請求項１）。
この発明での追加の課題は、移載時間をさらに短縮することにある。
この発明での追加の課題は、気密ドアを用いずに、ステーションと搬送車間で物品を短時間で枚葉移載できるようにした搬送車を提供することにある。
この発明での追加の課題は、搬送車内への周囲空気の侵入を防止することにある。
請求項２の発明での追加の課題は、走行風等によりエアトンネルが乱され、あるいは後方に流されるのを防止することにある。
請求項３の発明での追加の課題は、ステーションの物品を取り出し、ステーションに物品を搬入する移載動作をより高速にすることにある。
【０００５】
【発明の構成】
この発明の搬送システムは、左右方向中央部から左右両側に開く扉を備えた搬送車と、左右方向中央部から左右両側に開く扉を備えたステーションとの間で物品を移載するようにしたシステムにおいて、前記搬送車と前記ステーションとの間で、物品を枚葉単位で移載するための移載手段と、前記搬送車と前記ステーションとの間に、クリーンエアのエアトンネルを形成するためのエアトンネル形成手段と、搬送車の停止前から各扉を開き、かつ搬送車の発進後に各扉を閉じ終えるようにするための扉開閉手段、とを設けて、前記エアトンネル形成手段を、少なくとも搬送車の停止前から発進後に扉を閉じ終わるまで作動させると共に、前記エアトンネル形成手段を搬送車に設け、ステーション側での扉の前記中央部がエアトンネル内に入った時点で、搬送車の停止前から、搬送車及びステーションの扉を開き始め、さらに搬送車の発進後で、かつステーション側での扉の前記中央部がエアトンネルから抜ける前に、搬送車及びステーションの扉を閉め終わるようにする。
【０００６】
前記搬送車及びステーションの扉は、扉の左右方向中央部から左右両側に開く扉で、前記扉を開き始める位置は扉の左右方向中央部である。
【０００７】
前記移載手段と前記エアトンネル形成手段とを前記搬送車に設けると共に、前記エアトンネル形成手段を、搬送車の扉の周囲から搬送車の走行方向にほぼ直角にクリーンエアを噴射することにより、前記ステーションとの間にエアトンネルを形成する。さらに搬送車の扉の上部でエアトンネル内の位置から、クリーンエアのダウンフローを形成するためのダウンフロー形成手段を設ける。
【０００８】
好ましくは、前記移載手段を前記搬送車に一対設けて、該一対の移載手段を、搬送車内の位置とステーションでの物品の載置位置との間で、搬送車の車体の幅方向に対して斜めに運動し、搬送車内からステーションでの物品の載置位置へ向けての前記一対の移載手段の前進方向が、前記ステーションでの物品の載置位置上でクロスするようにする。
【０００９】
好ましくは、前記搬送車の扉の周囲のエア噴射位置から見て、搬送車の走行方向前方にエアの吸引手段を設ける。
【００１２】
【発明の作用と効果】
この発明では、搬送車とステーションとの間にクリーンエアのトンネルを形成し、移載手段で物品を枚葉単位で移載する。物品はクリーンエアのトンネル内を通って移載されるので、汚染されることがない。このため枚葉単位で物品を剥き出しの状態で移載しても、かつ気密ドアなどを用いなくても、物品が移載途中で汚染されることがない。
なおこの明細書において枚葉単位で移載するとは、物品をカセットなどのケースに収めず、剥き出しの状態で移載することをいい、原則として１枚ずつ移載するものとするが、１つのハンドで例えば２枚の基板を同時に移載するようにしても良い。
【００１３】
またこの発明では、搬送車の停止前から各扉を開き、かつ搬送車の発進後に各扉を閉じ終えるようにするための扉開閉手段、とを設けて、前記エアトンネル形成手段を、少なくとも搬送車の停止前から発進後に扉を閉じ終わるまで作動させると共に、前記エアトンネル形成手段を搬送車に設け、ステーション側での扉の左右方向中央部がエアトンネル内に入った時点で、搬送車の停止前から、搬送車及びステーションの扉を開き始め、さらに搬送車の発進後で、かつステーション側での扉の左右方向中央部がエアトンネルから抜ける前に、搬送車及びステーションの扉を閉め終わるようにするので、移載時間を短縮できる。
また受け渡し口の上部からクリーンエアのダウンフローを形成すると、扉に付着した粉塵を吹き飛したり、搬送車の内部に粉塵が侵入したりするのを防止できる。
なおこの明細書において、搬送車には地上走行の有軌道台車や無軌道で走行する無人搬送車などの他に、天井走行車なども含まれるものとする。天井走行車の場合、昇降台を昇降させるので、搬送車の停止とは昇降台の昇降動作の停止を言い、搬送車の発進とは昇降台がステーションから離れることを言う。
【００１４】
移載手段を一対設けて、それらの前進方向がステーションでの物品移載位置でクロスするようにすると、ステーションに物品移載位置が１箇所しかない場合でも、一方の移載手段でステーション上の物品を搬出し、次いで他方の移載手段でステーションに物品を搬入するようにできる。この結果、物品の移載時間をさらに短縮できる（請求項３）。
【００１５】
搬送車が走行しながらエアトンネルを形成すると、走行風がエアトンネルを後に流そうとしたり、またエアトンネルを乱そうとしたりする。そこでエアトンネルの前方にエアの吸引手段を設けると、走行風などを吸引して、エアトンネルが乱されるのを防止することができる（請求項２）。
【００１７】
【実施例】
図１〜図１０に、実施例とその変形を示す。図１〜図７に最初の実施例を示すと、２は搬送システムで、４は地上走行の搬送車で、有軌道でも無軌道でも良い。また搬送車４の走行制御の方法は任意である。搬送車４の走行路の両側に一対の壁５，５を設け、壁５は走行路の両側の全面を覆うようにしても良く、あるいはステーション６の周囲にのみ設けても良い。８はステーション６に設けた扉で、例えば中央から図の左右方向に開口する。１０はステーション６の制御部である。搬送車４には、扉１２を設け、同様にその中央から走行方向前後に開くようにする。１４は搬送車４の制御部で、１６，１８は通信手段で、例えば赤外線通信などにより、制御部１０，１４間で通信するためのものである。制御部１０，１４間の通信手法は任意である。
【００１８】
実施例の搬送システム２は、クリーンルームで、半導体基板や液晶基板などを枚葉単位で搬送するために用いられる。半導体基板の場合、例えば８〜１２インチのウェハーの搬送を想定し、液晶基板の場合、例えば１m×２m程度の大きな基板の搬送を想定している。そしてステーション６は、各処理設備の搬出入口としてのステーションである。
【００１９】
搬送システム２はクリーンルーム内の工程内搬送に用いられ、工程間搬送には、図８〜図１０に示す天井走行車システムを利用する。２０はクリーンルームの床面で、グレーティングが施され、クリーンルームの天井からのダウンフローを吸引するようにしてある。
【００２０】
搬送車４の天井などに、ＦＦＵ（フィルタファンユニット）２２等を設けて、クリーンエアを搬送車４の内部や、噴射部２４〜２６から、噴射できるようにしてある。扉１２の周囲にはゲート状（門状）にエアトンネル用噴射部２４が設けられ、ここから搬送車４の車体側面にほぼ直角に、ステーション６へ向けてクリーンエアを吹き出すようにする。また扉１２の上部付近に、ダウンフローエア噴射部２６を設けて、扉１２に沿って下向きにクリーンエアを噴射するようにする。エアトンネル用噴射部２４からのクリーンエアは、搬送車４とステーション６との間にエアトンネルを形成する。ダウンフローエア噴射部２６からのエアは、扉１２に付着した粉塵を除去し、扉１２を開いた際に、扉に付着した粉塵が搬送車４の内部に侵入しないようにしないようにする。またこれと共に、扉１２の開口部に下向きのエアカーテンを形成し、周囲の空気が搬送車４内に侵入しないようにすると共に、エアトンネル内の粉塵を下方からエアトンネル外に排出する。各図では、クリーンエアの流れを実線で、通常の空気（特に浄化していない空気）の流れを破線で示す。
【００２１】
搬送車が走行中にエアトンネルの形成を開始すると、搬送車４の走行によって押しのけられた空気が走行風として車体の両側面などに回り込み、エアトンネルを乱そうとする。これに対して、エアトンネルの走行方向前方で周囲の空気を吸引する、もしくはエアトンネルの前方から斜め前方に向けて空気を噴射すると、走行風などを押し戻すことができる。補助噴射部２８はこのための部材で、実施例では扉１２の前後に設け、かつ噴射部２９と吸引部３０とを設けて、吸引部３０で吸引した空気を特にＦＦＵなどを通さず、噴射部２９から斜め前方に噴射するようにしている。噴射部２９と吸引部３０はその少なくとも一方を設ければ良く、扉１２の走行方向前後ではなく、少なくとも前方に設ければよい。
【００２２】
図３などに示すように、扉１２は走行方向に沿って前後一対の扉で形成され、これらを車体の側面に沿って移動させる、もしくはフィルム状の扉を用いて巻き取るなどにより、扉１２の中央部を境にして走行方向の前後で対称に開閉するようにする。扉１２の移動方向を図３に白抜き矢印で示す。ステーション６の扉８も、同様に中央部を境にして左右対称に開閉する。
【００２３】
移載手段について説明すると、図４等に示すように、搬送車４には昇降台付きのターンテーブル４０を設け、ターンテーブル上に一対のスカラアーム４２，４３を設ける。スカラアーム４２，４３の先端のハンド４４には、例えば吸引孔４５を設けて、ウェハー４６を吸引して保持できるようにする。４７はステーション６内の物品の載置位置で、ハンド４４，４４の前後進方向は搬送車４の車体幅方向に対してやや斜めに傾いており、載置位置４７でクロスするようにしてある。この結果、載置位置４７に対して、いずれのスカラアーム４２，４３を用いても物品の移載ができる。搬送車４にはバッファ４８を設けて、１２インチ半導体基板などのウェハー４６を適宜の枚数収容できるようにする。
【００２４】
図５に、搬送車４とステーション６間のエアトンネルを示す。なお停止時の、搬送車４の側面とステーション６との間隔は１〜１０cm程度と僅かにし、エアトンネルの長さを短くすることにより、周囲の空気がエアトンネル内に侵入することを防止すると共に、エアトンネル内の空気をクリーンエアで容易に置き換えられるようにする。
【００２５】
図５には、扉８，１２を全開した状態を示し、扉８，１２の開口が物品の受け渡し口で、エアトンネル用噴射部２４はその周囲にゲート状（門状）にあり、（Ｃ）に示すように、ゲートの下側にもクリーンエアのエア噴射部２５を設けても良い。エア噴射部２５を設けるのは、搬送車４の走行速度が速く、エアトンネル内に下側から巻き上げる気流が入り込むのを防止するためである。またステーション６側にも、ダウンフローエア噴射部２７を設けて、ステーション側の受け渡し口に沿って下向きにクリーンエアを噴射し、周囲の空気がステーション６内に侵入するのを防止するようにしても良い。
【００２６】
搬送車４とステーション６との僅かな隙間にエアトンネルを形成するので、周囲の空気はエアトンネル内には侵入しにくい。ステーション６の周囲には壁５が存在するので、エアトンネルの末端からクリーンエアは壁５に沿って流れ、エアトンネル内への周囲空気の侵入をより確実に防止する。エアトンネルの前後方向に沿って補助噴射部２８からの通常の空気の流れのループを作り、エアトンネルを周囲の空気からより確実に分離する。これ以外に、ダウンフローエア噴射部２６，２７から下向きのクリーンエアを噴射し、扉１２，８の表面に付着した粉塵が、扉を開いた際に搬送車４内やステーション６内に持ち込まれることを防止する。さらにエアトンネル用噴射部２４やダウンフローエア噴射部２６からのクリーンエアの一部の空気を斜め下向きに噴射して、エアトンネル内にクリーンエアが充たされるようにする。
【００２７】
これらの結果、周囲の空気から確実に遮断されたエアトンネルが形成され、エアトンネル内の空気はクリーンで、ウェハーを剥き出しの状態で移載しても汚染されることがない。なお搬送車４内やステーション６内には、図示しない吹き出し口からクリーンエアが例えばダウンフローで流されているものとする。
【００２８】
図６に噴射部２４〜２７でのノズルの断面を示すと、５１，５２，５３はそれぞれメッシュで、右側のメッシュ５１は目が粗く、中央のメッシュ５２はやや目が細かく、左側のメッシュ５３はさらに目が細かくしてある。この結果、図６の場合、右側から送気されたクリーンエアは、メッシュ５１〜５３を通る過程で均一な層流に変換される。即ち、高速大流量ではあるが不均一なエアトンネルを作るよりも、均一な層流のエアトンネルを作る方が、周囲の空気との遮断効果が大きい。このためノズルにメッシュを複数設けて、上流側から下流側へとメッシュを細かくした。なおメッシュを複数枚重ねる代わりに、噴射部内での位置によりメッシュを適宜に選択して使用しても良い。
【００２９】
図７に、実施例のタイミングチャートを示す。搬送車４はステーション６に向けて減速を開始する。減速の開始から停止までの所要時間を例えば１〜４秒程度とすると、その後半の０．５〜２秒程度の間、噴射部２４〜２８からエアを噴射してエアトンネルを形成する。噴射の開始は、減速開始からの経過時間や、ステーションに対する搬送車の位置認識などにより行う。ステーション側の扉の中央がクリーンエアのエアトンネル内に入ると、ステーション側の扉を開き始める。そしてこれと同時に、搬送車側の扉を開き始める。この結果、搬送車が停止するのとほぼ同時に、ステーション側も搬送車側も扉が開いた状態になっている。次に搬送車の発進とほぼ同時にステーション側や搬送車側の扉を閉め始め、ステーション側の扉の中心がエアトンネルから抜ける前に、扉が完全に閉まるようにする。そして扉が完全に閉まった後に、エアの噴射を停止する。
【００３０】
移載装置の動作から見ると、例えば搬送車の走行中に、一方のアームを用いてバッファから移載するウェハーを取り出す。次いでターンテーブルを旋回し、搬送車が停止すると、他方のアーム（アーム２）を用いてステーションからウェハーを取り出し、次にバッファからウェハーを取り出したアーム（アーム１）を延ばして、ステーションにエアを載置する。この後アーム１を戻してターンテーブルを旋回させ、アーム２でバッファにウェハーを載置する。図７では、バッファからのウェハーの出し入れは搬送車の走行中に行ったが、停止中に行っても良い。
【００３１】
実施例では壁５を搬送車の走行路の両側全面に設けたが、ステーションの付近のみに設けても良い。また搬送車は走行中は扉を閉じるものとしたが、扉を常時開いておき、常時クリーンエアのエアトンネルを形成して、搬送車内への周囲空気の侵入を防止するようにしても良い。また壁５を走行路の両側全面に設け、かつ搬送車が常時クリーンエアのエアトンネルを形成し、さらに扉を開閉するようにしても良い。移載手段にはスカラアームを用いたが、他の移載手段を用いてもよく、大型の液晶基板などを移載する場合、一対の移載手段ではなく、１個の移載手段を配置すればよい。図５のエア噴射部２５を設けるかどうかは任意で、ステーション側のダウンフローエア噴射部２７を設けるかどうかも任意である。実施例では搬送車側にエア噴射部を設けるようにしたが、逆にステーション側に設けて、ステーション側から搬送車に向けてエアトンネルを形成するようにしても良い。この場合、噴射部２４〜２８をステーションに設ければよい。また移載装置は搬送車側に設けるようにしたが、ステーション側に設けても良い。
【００３２】
図８〜図１０に、工程間搬送用の天井走行車６２に関する実施例を示す。６０は走行レールで、６４はホイスト、６６は昇降台である。昇降台６６には例えば上方に巻き取られるなどにより開口する扉を設け、図８では扉を全開した状態を示してある。また昇降台６６には、例えばＦＦＵ６８を設けて、ダウンフローエア噴射部７０から、昇降台６６の物品受け渡し口（扉の開口）に向けてクリーンエアのダウンフローを噴射することが好ましい。７２はステーションで、昇降台６６はステーション７２の台７３上まで下降して停止し、７４はエアトンネル用噴射部で、エアトンネル用噴射部２４と同様にクリーンエアを吹き出す。７６はダウンフローエア噴射部で、ステーション７２の受け渡し口の下側に向かって、クリーンエアをダウンフローさせる。７８は移載手段の例としてのスカラアームで、昇降台６６内のウェハー４６の移載を行う。なおステーション７２にも例えば一対のスカラアーム７８を配置して、処理済みのウェハーの搬出と、新たなウェハーの搬入とを連続して行えるようにしても良い。
【００３３】
図８〜図１０の実施例も、クリーンエアのエアトンネルを昇降台とステーションの間に設け、ダウンフローのクリーンエアを用いて、昇降台内やステーション内に周囲空気が侵入するのを防止する点は同様である。
【００３４】
図１０に、昇降台の高さ位置と、クリーンエアの噴出並びに扉の開閉のタイミングを示す。昇降台がステーションに向けて下降し、所定の高さまで下降したことを位置認識などにより検出すると、エアトンネルの形成とダウンフローエアの噴射とを開始し、扉の下端がエアトンネルに入った段階で、昇降台側の扉を例えば上側に巻き上げて開き、これと同時にステーション側の扉を開き始める。このようにして昇降台の停止とほぼ同時に扉を全開し、物品の移載を行う。昇降台が上昇を開始すると扉を閉め始め、昇降台の扉の下端がエアトンネル内にある間に、昇降台の扉を閉め終わるものとする。そして扉を閉め終わると、クリーンエアの噴射を停止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の搬送システムの要部平面図
【図２】 実施例の搬送車の側面図
【図３】 実施例の搬送車の平面図
【図４】 実施例の搬送車の天井部分を切り欠いて移載アームを示す平面図
【図５】 実施例でのエアの流れを模式的に示す図で、(Ａ)は平面図、(Ｂ)は側面図、(Ｃ)は正面図である。
【図６】 実施例でのエア噴射ノズルを模式的に示す図
【図７】 実施例のタイミングチャートで、1)は搬送車の速度パターンを、2)はエアの噴射を、3)はステーション側扉の開閉を、4)は移載動作を示す。
【図８】 第２の実施例での天井走行車の昇降台を、扉を開けた状態で示す正面図
【図９】 第２の実施例での、ステーションからのクリーンエアの噴出と移載装置の前進とを示す図
【図１０】 第２の実施例のタイミングチャートで、1)は昇降台の高さ位置を、2)はエアの噴射パターンを、3)は昇降台の扉の開閉パターンを示す。
【符号の説明】
２ 搬送システム
４ 搬送車
５ 壁
６ ステーション
８，１２ 扉
１６，１８ 通信手段
１０，１４ 制御部
２０ 床面
２２，６８ ＦＦＵ（フィルタファンユニット）
２４ エアトンネル用噴射部
２５ エア噴射部
２６，２７ ダウンフローエア噴射部
２８ 補助噴射部
２９ 噴射部
３０ 吸引部
４０ ターンテーブル
４２，４３ スカラアーム
４４ ハンド
４５ 吸引孔
４６ ウェハー
４７ 載置位置
４８ バッファ
５０ ノズル
５１〜５３ メッシュ
６０ 走行レール
６２ 天井走行車
６４ ホイスト
６６ 昇降台
７０，７６ ダウンフローエア噴射部
７２ ステーション
７３ 台
７４ エアトンネル用噴射部
７８ スカラアーム

Claims (3)

1. 左右方向中央部から左右両側に開く扉を備えた搬送車と、左右方向中央部から左右両側に開く扉を備えたステーションとの間で物品を移載するようにしたシステムにおいて、
   前記搬送車と前記ステーションとの間で、物品を枚葉単位で移載するための移載手段を前記搬送車に設けると共に、
   前記搬送車と前記ステーションとの間に、クリーンエアのエアトンネルを形成するためのエアトンネル形成手段を前記搬送車に設け、前記エアトンネル形成手段は、搬送車の扉の周囲から搬送車の走行方向にほぼ直角にクリーンエアを噴射することにより、前記ステーションとの間にエアトンネルを形成するようにし、
   さらに前記搬送車の扉の上部で前記エアトンネル内の位置から、クリーンエアのダウンフローを形成するためのダウンフロー形成手段を設け
   搬送車の停止前から各扉を開き、かつ搬送車の発進後に各扉を閉じ終えるようにするための扉開閉手段、とを設けて、
   前記エアトンネル形成手段を、少なくとも搬送車の停止前から発進後に扉を閉じ終わるまで作動させると共に、
   ステーション側での扉の前記中央部がエアトンネル内に入った時点で、搬送車の停止前から、搬送車及びステーションの扉を開き始め、
   さらに搬送車の発進後で、かつステーション側での扉の前記中央部が、エアトンネルから抜ける前に、搬送車及びステーションの扉を閉め終わるようにしたことを特徴とする、搬送システム。
2. 前記搬送車の扉の周囲のエア噴射位置から見て、搬送車の走行方向前方にエアの吸引手段を設けたことを特徴とする、請求項１の搬送システム。
3. 前記移載手段を前記搬送車に一対設けて、該一対の移載手段を、搬送車内の位置とステーションでの物品の載置位置との間で、搬送車の車体の幅方向に対して斜めに運動し、搬送車内からステーションでの物品の載置位置へ向けての前記一対の移載手段の前進方向が、前記ステーションでの物品の載置位置上でクロスするようにしたことを特徴とする、請求項１または２の搬送システム。

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