JP4139591B2 - カセット蓋着脱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体用のウェーハを密閉した状態で収納するカセットの蓋を着脱するカセット蓋着脱装置に関し、特に、収納されたウェーハの状態を検出する機能を備えたカセット蓋着脱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体用の複数のウェーハを密閉した状態で持ち運ぶためのカセットとして、ＦＯＵＰ（Front Open Unified Pod）カセットが知られている。このカセット１は、図７に示すように、ケース本体２と、前面の開口２ａを密閉し得る蓋３とにより形成されている。蓋３には、ケース本体２を密閉した状態でロックするためのロック機構３ａが設けられ、又、その内側には、密閉した状態でウェーハＷを押圧して固定するための弾性変形可能な付勢アーム４が設けられている。
【０００３】
このようなカセット１を、半導体を製造する内部空間を画定する隔壁に隣接させて配置し、隔壁に着脱自在に設けられた遮蔽ドアを開け、内部空間に向けてウェーハＷを取り出すための装置として、遮蔽ドアと共に蓋３を着脱するカセット蓋着脱装置が知られている。このタイプのカセット蓋着脱装置としては、例えば、特開平１１−１４５２４４号公報、特開平１１−２１４４８３号公報等に記載されたものが知られている。
これらの公報に開示の装置においては、収納されたウェーハＷの外周縁を検出し得る反射型の光センサが設けられている。この反射型光センサは、カセット１内に所定枚数のウェーハＷが収納されているか否か、すなわちウェーハＷの有無を検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記装置により蓋３を後退させて開ける際に、付勢アーム４に密着した状態でウェーハＷが引っ張り出される場合がある。したがって、ウェーハＷがカセット１から飛び出した状態で、移送ロボットの移送動作あるいは遮蔽ドアの昇降動作等が行なわれると、ウェーハＷを破損させる虞がある。
【０００５】
また、ウェーハＷとしては、一般には不透明体のシリコンウェーハが用いられるため、光センサとして透過型光センサを用いることができるものの、透明体の石英ウェーハが用いられる場合は、殆んどの光が石英ウェーハを透過するため、透過型光センサで石英ウェーハを検出するのは困難である。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、カセット内に収納されたウェーハの飛び出し等の位置ずれを、簡単な構造にて、高精度に検出でき、ウェーハの破損等を防止できるカセット蓋着脱装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカセット蓋着脱装置は、ウェーハを上下方向に配列して収納するカセットの蓋を対面させる開口部を画定する隔壁部と、開口部を開閉すると共に蓋を保持し得る遮蔽ドアと、蓋を保持した状態で蓋及び遮蔽ドアの着脱を行なうべく遮蔽ドアを進退させると共に昇降させる駆動機構とを備えたカセット蓋着脱装置であって、上記開口部の上縁部側に配置されてウェーハの主面に投光する反射型の上側光センサと、前記開口部の下縁部側に配置されてウェーハの主面に投光する反射型の下側光センサとを含み、上側光センサ及び下側光センサは、各々の光軸がウェーハの主面に沿う方向において離隔する位置に配置され、上側光センサは、主として開口部の中央水平面よりも上側領域にあるウェーハを検出するように配置され、下側光センサは、主として開口部の中央水平面よりも下側領域にあるウェーハを検出するように配置されている、ことを特徴としている。

【０００８】
この構成によれば、駆動機構が蓋を保持した状態にある遮蔽ドアを後退させて、蓋及び遮蔽ドアを離脱させる行程において、カセット内に収納されたウェーハが、例えば蓋に密着して引っ張り出されると、反射型の光センサが、所定の収納位置から飛び出したウェーハを検出する。特に、反射型の光センサで検出するため、ウェーハが不透明体又は透明体のいずれであっても、ウェーハが光路上にあれば確実に検出される。また、反射型の光センサによる投光は、ウェーハの外周縁ではなく平坦な主面に対して行なわれるため、より高精度な検出が行なえる。このように、ウェーハの位置ずれが検出されることで、移送ロボットその他の移動体等が、飛び出したウェーハに衝突するのを未然に防止でき、ウェーハの破損等を防止できる。
また、上側光センサと下側光センサとでそれぞれセンシングを行なうことで、より高精度な検出が行なえる。特に、カセットに収納された複数のウェーハのうち、主に上側半分のウェーハを上側光センサに検出させ、主に下側半分のウェーハを下側光センサに検出させるため、検出距離も略半分の領域となり、より高精度で安定した検出が可能となる。
さらに、上側光センサの光軸と下側光センサの光軸とがお互いにずれた位置にあるため、相互の干渉が防止され、高精度な検出が行なえる。特に、光センサとして相互干渉防止機能の無いものを用いる場合に好適である。
【００１１】
上記構成において、開口部を含む隔壁部の上半分は、導電性の樹脂カバーにより覆われ、樹脂カバーには、上側光センサ及び下側光センサの領域を覆うと共に光の透過を許容する透明窓が一体的に成形されている、構成を採用できる。
この構成によれば、装置の洗浄を行なう際の洗浄剤あるいはごみ等が上側光センサ及び下側光センサに直接付着するのを防止でき、安定した検出機能を確保できる。
【００１２】
上記構成において、反射型の上側光センサ及び下側光センサによる検出タイミングは、駆動機構により蓋及び遮蔽ドアが昇降動作を行なう前に設定されている、構成を採用できる。
この構成によれば、蓋及び遮蔽ドアが昇降動作を開始する前に、検出動作が行なわれるため、上側光センサ及び下側光センサから出射された光が蓋の外縁部等により反射されるのを防止でき、これにより誤検出を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づき説明する。
図１ないし図５は、本発明に係るカセット蓋着脱装置の一実施形態を示すものであり、図１は斜視外観図、図２は縦断面図、図３は開口部の近傍を示す縦断面図、図４は半導体の製造を行なう内部空間側から見た背面図、図５は開口部の近傍を示す横断面図である。
【００１４】
この装置は、図１及び図２に示すように、半導体の製造を行なう内部空間と外部空間とを仕切る隔壁Ｓの一部をなす隔壁部１０、隔壁部１０に形成されウェーハＷの出し入れを行なう略矩形の開口部１１、外部空間に位置するテーブル２０、テーブル２０において往復動自在に支持されカセット１を載置する載置プレート２１、載置プレート２１を水平方向Ｈに往復動させる駆動機構２２、開口部１１を開閉し得る遮蔽ドア３０、遮蔽ドア３０を水平方向Ｈに進退させる進退駆動機構４０、カセット１の開口２ａ近傍を上下方向Ｖに走査してウェーハＷの有無を検出するマッピングセンサ５０及びその駆動機構６０、進退駆動機構４０及び駆動機構６０を保持する昇降部材７０、昇降部材７０を上下方向Ｖに昇降させる昇降駆動機構８０、開口部１１の縁部に配置された反射型光センサ９０（９１，９２）等を備えている。
【００１５】
載置プレート２１は、載置されたカセット１を位置決めして水平方向Ｈに搬送し、蓋３が開口部１１（遮蔽ドア３０）に対面するように、隔壁部１０の前面にカセット１を密接させるものである。駆動機構２２は、図２に示すよに、サーボモータ２２ａ、載置プレート２１の雌ネジ部２１ａに螺合するリードスクリュー２２ｂ、載置プレート２１のガイド孔２１ｂに挿入されたガイドシャフト２２ｃ等により形成されている。
【００１６】
遮蔽ドア３０は、開口部１１を開閉するものであり、又、蓋３を保持する保持機構（不図示）が設けられている。
進退駆動機構４０は、図２に示すように、遮蔽ドア３０を支持する支持部材４１、サーボモータ４２、支持部材４１の雌ネジ部に螺合するリードスクリュー４３、支持部材４１を水平方向Ｈに案内するガイドレール４４等により形成されている。
【００１７】
マッピングセンサ５０は、透過型の光センサであり、水平方向においてウェーハＷを挟むように配置された発光素子及び受光素子を有する。
駆動機構６０は、図２に示すように、マッピングセンサ５０を保持する保持アーム６１、サーボモータ６２、保持アーム６１の雌ネジ部に螺合するリードスクリュー６３、保持アーム６１を水平方向Ｈに案内するガイドレール６４等により形成されている。
【００１８】
昇降部材７０は、遮蔽ドア３０、駆動機構４０、マッピングセンサ５０、駆動機構６０等を一体的に保持し、上下方向Ｖに昇降させられる。
昇降駆動機構８０は、図２に示すように、サーボモータ８１、昇降部材７０の雌ネジ部に螺合するリードスクリュー８２、昇降部材７０のガイド孔に挿入されるガイドシャフト８３等により形成されている。
【００１９】
反射型光センサ９０は、図１ないし図３に示すように、開口部１１の上縁部１１ａ側に配置された上側光センサ９１と、開口部１１の下縁部１１ｂ側に配置された下側光センサ９２と、により構成されている。
上側光センサ９１及び下側光センサ９２は、図３に示すように、検出光を発光する発光素子９１ａ，９２ａと、ウェーハＷの主面ＷＳにより反射された反射光を受光する受光素子９１ｂ，９２ｂとが、それぞれユニットとして一体的に形成されたものであり、カセット１内において上下方向に配列されたウェーハＷの主面ＷＳに対して略直交する方向に検出光を投光する。
このように、検出光を投光する部分が、ウェーハＷの外周縁ではなく平坦な幅広い面積をもつ主面ＷＳであるため、反射面が広く確保される。したがって、誤検出等が防止され、安定した検出が行なえる。
【００２０】
上側光センサ９１と下側光センサ９２とは、図４及び図５に示すように、ウェーハＷの中心Ｃ（開口部１１の中心）を通る中央垂直面ＶＳから水平方向に等しい距離Ｄだけ離れた位置に配置されている。すなわち、上側光センサ９１と下側光センサ９２とは、各々の光軸が、ウェーハＷの主面ＷＳに沿う方向において距離２Ｄだけ離隔する位置に配置されている。このように離隔した位置に配置されることで、上側光センサ９１及び下側光センサ９２の相互の干渉を防止でき、高精度な検出が可能となる。
【００２１】
また、図４に示すように、上側光センサ９１には、主として中央水平面ＨＳよりも上側領域ＵにあるウェーハＷを検出させ、下側光センサ９２には、主として中央水平面ＨＳよりも下側領域ＬにあるウェーハＷを検出させることができる。したがって、センシングも略半分の領域を行なえばよいため、より高精度で安定した検出が可能となる。
尚、上記の構造においては、センサの能力が許す限り、上側光センサ９１が上側半分の領域に限らず下側半分の領域までも検出することは可能であり、一方、下側光センサ９２が下側半分の領域に限らず上側半分の領域までも検出することは可能である。
【００２２】
ここで、上側光センサ９１と下側光センサ９２との間隔については、距離Ｄの値が小さくなるに連れて、ウェーハＷを検出できるポイントがウェーハＷの中央寄りで取り出し方向前方側になる、すなわち、ウェーハＷの飛び出し量が僅かでも位置ずれを検出できるようになる。一方、ウェーハＷの破損等を生じないような僅かの位置ずれ（飛び出し）でも検出するようにすると、その度に装置の動作を止めて確認作業が必要になり、スループットが低下する。
したがって、距離Ｄの設定に際しては、上側光センサ９１と下側光センサ９２との相互干渉が生じない範囲で、かつ、支障のない程度の位置ずれ（飛び出し）は検出しないような値に設定するのが好ましい。
【００２３】
テーブル２０及び開口部１１を含む隔壁部１０の上半分は、図１及び図３に示すように、樹脂材料の型成形からなる樹脂カバー１００により覆われている。
樹脂カバー１００は、イソプロピルアルコール等の洗浄剤による清掃（拭き取り）に対しても劣化することなく、半永久的に帯電防止性能が確保される導電性のポリマーアロイ（多成分系高分子）型の樹脂材料、例えば、リサイクル性、着色性、耐衝撃性に優れたＡＢＳ樹脂（アルキルベンゼンスルホン酸塩樹脂）等により形成されている。ここで、帯電を防止するために、電気抵抗値が１０１０Ω〜
１０１３Ωの範囲、より好ましくは１０５Ω以下の抵抗値をもつ導電性材料が好ましい。尚、火災防止の観点から、さらに好ましくは難燃性の樹脂材料が用いられる。
【００２４】
樹脂カバー１００は、図１に示すように、載置プレート２１を挟む両側が段差をなす窪み部１１０をもつように形成されている。したがって、カセット１を自動搬送して載置プレート２１に載置するにあたり、カセット１の下面を支持する搬送ロボットのハンドが、窪み部１１０に入り込んでカセット１を載置プレート２１に載置した後、若干下降して後退することにより、カセット１の載置動作を容易に行なうことができる。
【００２５】
また、上記樹脂カバー１００には、図１、図３及び図４に示すように、反射型光センサ９０（９１，９２）の領域を覆うと共に光の透過を許容する透明窓１０１，１０２が一体的に成形されている。この透明窓１０１，１０２は、導電性のアクリル樹脂等により形成されている。
したがって、洗浄剤あるいはごみ等が光センサ９０（９１，９２）に直接付着するのを防止でき、安定した検出機能を確保することができる。
【００２６】
次に、上記装置の動作について説明する。尚、上記装置は、種々の制御を司る制御部（マイクロコンピュータ）、種々の動作の切り替えタイミングを検出し、そ
の検出情報を制御部に送るセンサ等を備え、種々の動作は制御部から発せられる制御信号に基づいて行なわれる。
先ず、複数のウェーハＷを収納したカセット１が、載置プレート２１に載置され位置決めされると、駆動機構２２が作動して、カセット１を隔壁部１０に近づけて密接させる。このとき、図２に示すように、蓋３は遮蔽ドア３０（開口部１１）と対面した状態にある。
【００２７】
続いて、遮蔽ドア３０に内蔵された保持機構が作動して、蓋３のロック機構３ａを解除すると共に保持する。その後、進退駆動機構４０が作動して、蓋３を保持した遮蔽ドア３０を、図３に示すように後方Ｂへ移動（後退）させる。
この後退動作により、蓋３がカセット本体２から離脱させられてカセット１が開放されると共に、遮蔽ドア３０が開口部１１から離脱させられてカセット１の内部と半導体を製造する内部空間とが連通した状態となる。
【００２８】
また、この後退動作の行程において、蓋３の付勢アーム４に密着した状態で、図３に示すように、ウェーハＷが引っ張り出される場合がある。このように、ウェーハＷが所定の収納位置から飛び出して位置ずれを生じると、上側光センサ９１及び下側光センサ９２が飛び出したウェーハＷを検出する。この検出信号に基づいて、その後の動作が停止し、その事を作業者に知らせるための報知信号（報知ランプの点滅、報知ブザー等）が発せられる。
これにより、作業者は、位置ずれを生じたウェーハＷを所定の位置に戻す作業を行なうことができる。この点検作業により、ウェーハＷが飛び出した状態で動作が続行した場合に発生し得るウェーハＷの破損等を未然に防止できる。
【００２９】
ここで、反射型光センサ９０（９１，９２）による検出のタイミングは、図３に示すように、遮蔽ドア３０が後退動作を終了して昇降動作（ここでは下降動作）を行なう前に設定されている。
上記の検出タイミングとすることで、誤検出を防止でき、高精度な検出が可能となる。仮に、昇降駆動機構８０が作動して、蓋３及び遮蔽ドア３０が下降動作を開始した後に検出を行なうと、例えば、上側光センサ９１から投光された検出光の一部が蓋３の外縁部３ｂ等により反射させられて、その反射光を受光すると、ウェーハＷの飛び出しが無いにも拘わらず有るものとの誤った検出を行なう。この誤検出の度に、処理動作が停止すると、スループット（生産性）の低下を招くことになる。これに対処すべく、上記の検出タイミングに設定することで、誤検出を防止でき、スループットを向上させることができる。
【００３０】
反射型光センサ９０（９１，９２）によりウェーハＷの飛び出しが検出されなかった場合、あるいは、検出された後に手直し作業が行なわれた場合、駆動機構６０がマッピングセンサ５０をウェーハＷに近づけ、センシングできる位置にセットする。
【００３１】
続いて、駆動機構８０が作動して昇降部材７０を下方に移動（下降）させることで、蓋３及び遮蔽ドア３０は開口部１１から待避させられると共に、マッピングセンサ５０が下向きに走査してウェーハＷの有無を検出する。
その後、半導体を製造する内部空間に設置された移送ロボット（例えば、多関節ロボット）が開口部１１に近づき、ウェーハＷを取り出し、種々の処理工程に向けて移送する。
一方、昇降駆動機構８０、駆動機構６０、進退駆動機構４０がそれぞれ逆向きに作動することにより、遮蔽ドア３０が開口部１１に取り付けられて開口部１１を閉塞し、蓋３がカセット本体２に取り付けられて、カセット１を密閉する。
【００３２】
上記のように、カセット１内に収納されたウェーハＷが所定の収納位置から飛び出しているか否か等の位置ずれを検出するべく、反射型光センサ９０を設けたことにより、透明なウェーハであっても確実に検出でき、高価なウェーハＷの破損を防止でき、全体として歩留まりが向上し、又、スループットが向上する。
【００３３】
図６は、本発明に係る装置の他の実施形態を示すものである。この実施形態においては、図６に示すように、反射型の光センサ９０が、中央垂直面ＶＳ上に配置されている。
ここで、反射型光センサ９０としては、開口部１１の上縁部１１ａ側に上側光センサ９１を配置し、下縁部１１ｂ側に下側光センサ９２を配置してもよい。この場合、両者の相互干渉を防止するべく、相互干渉防止機能付の光センサを用いるのが好ましい。
また、反射型の光センサ９０のセンシング能力が高ければ（センシングできる範囲が広ければ）、上縁部１１ａ側あるいは下縁部１１ｂ側の一方に、反射型の光センサ９０を一つ設けてもよい。
【００３４】
このように、中央垂直面ＶＳ上に反射型光センサ９０を配置することで、ウェーハＷが僅かに飛び出して位置ずれを生じた場合でも、検出が可能になる。したがって、ウェーハＷの飛び出し量が僅かであっても、移送ロボットあるいはマッピングセンサ５０の動作に支障を来たすような場合に、好適である。
【００３５】
上記実施形態においては、開口部１１の上縁部１１ａ側及び下縁部１１ｂ側に、反射型光センサ９０（９１，９２）をそれぞれ一つ設ける構成を示したが、これに限定されるものではなく、上縁部１１ａ側及び下縁部１１ｂ側に、それぞれ複数個の反射型光センサ９０を配置してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のカセット蓋着脱装置によれば、ウェーハを収納するカセットの蓋を対面させると共に遮蔽ドアにより閉塞される開口部の領域に、ウェーハの主面と略直交する方向に投光する反射型の光センサを設けたことにより、飛び出して位置ずれを生じたウェーハを検出することができる。これにより、移送ロボットその他の移動体等が、飛び出したウェーハに衝突するのを未然に回避でき、ウェーハの破損等を防止できる。
特に、反射型の光センサで検出するため、ウェーハが不透明体又は透明体のいずれであっても、確実に検出することができ、又、反射型の光センサによる投光がウェーハの平坦な主面に対して行なわれるため、安定したより高精度な検出を行なうことができる。
【００３７】
また、反射型の光センサを、開口部の上下に配置することにより、上下両方からセンシングを行なうことで、より高精度な検出が行なえる。特に、カセットに収納された複数のウェーハのうち、主に上側半分のウェーハを上側光センサに検出させ、主に下側半分のウェーハを下側光センサに検出させることで、検出距離も略半分の領域となり、高精度で安定した検出を行なうことができる。
さらに、反射型の光センサを、光の透過を許容する導電性の樹脂カバーにより覆うことで、洗浄剤あるいはごみ等が光センサに直接付着するのを防止でき、安定した検出機能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカセット蓋着脱装置の一実施形態を示す斜視外観図である。
【図２】カセット蓋着脱装置の縦断面図である。
【図３】カセット蓋着脱装置の一部をなす隔壁部に形成された開口部の近傍を示す縦断面図である。
【図４】半導体の製造を行なう内部空間側から見たカセット蓋着脱装置の背面図である。
【図５】カセット蓋着脱装置の一部をなす隔壁部に形成された開口部の近傍を示す横断面図である。
【図６】反射型光センサの配置に係る他の実施形態を示すものであり、隔壁部に形成された開口部の近傍を示す横断面図である。
【図７】ウェーハを収納する密閉タイプのカセットを示すものであり、（ａ）は斜視外観図、（ｂ）は蓋の内側を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｗ ウェーハ
Ｓ 隔壁
１ カセット
２ カセット本体
３ 蓋
４ 付勢アーム
１０ 隔壁部
１１ 開口部
１１ａ 上縁部
１１ｂ 下縁部
２０ テーブル
２１ 載置プレート
３０ 遮蔽ドア
４０ 進退駆動機構（駆動機構）
４１ 支持部材
４２ サーボモータ
４３ リードスクリュー
４４ ガイドレール
５０ マッピングセンサ
７０ 昇降部材
８０ 昇降駆動機構（駆動機構）
８１ サーボモータ
８２ リードスクリュー
８３ ガイドシャフト
９０ 反射型の光センサ
９１ 上側光センサ
９２ 下側光センサ
１００ 樹脂カバー
１０１，１０２ 透明窓
１１０ 窪み部

Claims (3)

1. ウェーハを上下方向に配列して収納するカセットの蓋を対面させる開口部を画定する隔壁部と、前記開口部を開閉すると共に前記蓋を保持し得る遮蔽ドアと、前記蓋を保持した状態で前記蓋及び遮蔽ドアの着脱を行なうべく前記遮蔽ドアを進退させると共に昇降させる駆動機構と、を備えたカセット蓋着脱装置であって、
   前記開口部の上縁部側に配置されてウェーハの主面に投光する反射型の上側光センサと、前記開口部の下縁部側に配置されてウェーハの主面に投光する反射型の下側光センサとを含み、
   前記上側光センサ及び下側光センサは、各々の光軸がウェーハの主面に沿う方向において離隔する位置に配置され、
   前記上側光センサは、主として前記開口部の中央水平面よりも上側領域にあるウェーハを検出するように配置され、
   前記下側光センサは、主として前記開口部の中央水平面よりも下側領域にあるウェーハを検出するように配置されている、
   ことを特徴とするカセット蓋着脱装置。
2. 前記開口部を含む前記隔壁部の上半分は、導電性の樹脂カバーにより覆われ、
   前記樹脂カバーには、前記上側光センサ及び下側光センサの領域を覆うと共に光の透過を許容する透明窓が一体的に成形されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のカセット蓋着脱装置。
3. 前記反射型の上側光センサ及び下側光センサによる検出タイミングは、前記駆動機構により前記蓋及び遮蔽ドアが昇降動作を行なう前に、設定されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のカセット蓋着脱装置。

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