JP4724334B2 - 無人搬送車 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、半導体製造工場のステーション間で、半導体ウエハを自動搬送・移載する無人搬送車に関し、詳しくは、該無人搬送車に搭載したウエハを一時収納するバッファカセット周辺の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、塵挨の発生が問題となる半導体製造工場では、半導体ウエハを移載・搬送するために、スカラーアーム式のロボットアームと、ウエハを一時収納するバッファカセットとを搭載した無人搬送車を自動走行させる技術が知られている。
この無人搬送車によるウエハの搬送を説明すると、まず、無人搬送車を自動倉庫前に移動させ、そして、該自動倉庫からロボットアームでウエハを１枚ずつ取り出してバッファカセット内の各棚に収納していく。
このバッファカセットは、その棚が水平となるように載置されており、該棚の間にウエハを保持したロボットアームが挿入される。この挿入した状態からロボットアームは保持していたウエハを放し、該ウエハを水平な姿勢でセットする。こうしてバッファカセットにウエハを１枚１枚収納していく。
【０００３】
しかし、バッファカセットをこの状態にしたまま、無人搬送車を走行させると、ウエハが飛び出す恐れがある。無人搬送車は、前後両方向に走行するようになっており、特に、始動時や停止時は、その速度の変化が大きいため、飛び出す可能性も高い。
そこで、挿入口側を斜上方へ向けるべくバッファカセットを斜めに傾けることが行われている。
具体的構成を説明すると、車体本体上面に基部フレームを設けて、該基部フレームの上にバッファカセットを配設する。このとき、バッファカセットは基部フレームに対して水平軸まわりで回動自在に取り付ける。また、基部フレームには、バッファカセットを回動させるアクチュエータを内設して、該バッファカセットを水平な姿勢、又は傾けた姿勢に切り替えることができるようにする。
以上の構成で、無人搬送車を走行させる際にはアクチュエータを作動させてバッファカセットを傾けておくことで、中のウエハが飛び出さないようにすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、アクチュエータを作動させて、バッファカセットを傾けた姿勢、水平な姿勢との間で切り替えるようにしているが、バッファカセットの姿勢が水平からわずかでもズレていると、ウエハを保持したロボットアームを該バッファカセットへ向けて水平に伸張させたとき、目標とする棚、若しくはその上の棚が邪魔になって挿入できなくなるおそれがある。
具体的な数値を挙げて説明すると、各棚の間隔は通例１０ｍｍ程度であり、ウエハはその直径が８インチ（約２０ｃｍ）、又は１２インチ（約３０ｃｍ）の２種類があり、何れもその厚さは１ｍｍ程度で、また、ロボットアームの先端のウエハを保持する部分は厚さ３ｍｍ程度である。この結果、バッファカセットが水平姿勢から計算上±０．１°傾いているだけでも、ウエハを保持したロボットアームを挿入できないことになる。
【０００５】
以上のようにバッファカセットの姿勢は厳密な精度で水平にしておく必要があることに鑑み、バッファカセットが水平な姿勢のときに当接するストッパを設ける構成が知られ、これによればバッファカセットをいつも同じ水平姿勢におくことができる。
しかし、ウエハを収納したバッファカセットやその付属機器群は相当の重量物である。また、バッファカセットの傾動に要する時間はアイドルタイムになるため、サイクルタイムを短縮して作業の効率を追求する観点からは、バッファカセットの姿勢変更をゆっくり行うことも限界がある。従って、バッファカセットがストッパに当接した瞬間の衝撃は小さくない。この衝撃がバッファカセットに伝達されると収納されているウエハの位置ズレの原因となり、後に、ロボットアームによるウエハのバッファカセットからの取り出しや他の装置に対する受け渡しが困難となってしまう問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１記載の如く、ウエハを移載する移載装置と、ウエハを一時収納するバッファカセットと、該バッファカセットの姿勢を水平姿勢及び傾斜姿勢に変更可能な揺動手段と、該バッファカセットの水平姿勢を規定するストッパと、を備える無人搬送車において、該バッファカセットと該ストッパとの間に防振手段を介設し、前記防振手段は軟弾性の防振部材と硬性の当接部材とで構成して、前記バッファカセット又は前記ストッパの何れか一側に配設するものとし、前記当接部材は円柱状に形成され、前記防振部材はドーナツ状に形成されて、その中空部分に前記当接部材が配置され、前記防振部材の当接面は前記当接部材の当接面よりも他側に近接する方向にオフセットされて配置されており、前記バッファカセットを傾斜姿勢から水平姿勢へ移行する際には、前記防振部材は、前記他側に当接して、前記バッファカセットと前記ストッパとの衝突の衝撃を緩和しながら圧縮されていき、前記当接部材は、前記防振部材が圧縮され、前記バッファカセットが水平姿勢となったところで前記他側に当接することとした。
【０００７】
そして、請求項２記載の如く、前記ストッパの当接面又は前記当接部材の当接面の少なくともいずれか一方の高さ位置を調節する高さ調節手段を設ける。
【０００９】
【発明の実施の形態】
これより、本発明の実施の一形態を、図面を参照しながら説明する。
図１はクリーンルーム内の無人搬送車１の様子を示す斜視図、図２は無人搬送車１の側面断面図、図３はバッファカセット５の側面断面図であり、同図（ａ）はバッファカセット５の水平姿勢を、同図（ｂ）は傾斜姿勢を、それぞれ示す。また、図４はストッパ機構５４の側面図であり、同図（ａ）はバッファカセット５が水平姿勢に移行する前の状態を、同図（ｂ）はストッパ機構５４によって水平姿勢に保持された状態を、それぞれ示す。
【００１０】
まず、無人搬送車１の全体構成について説明する。
以下の説明では、図１における矢視Ｆ方向を前方として、各構造体の前後左右位置を説明する。また、その他の図面における各構造体の前後左右位置も図１に準ずるものとする。
【００１１】
図１に示すように、無人搬送車１は、走行レール２０・２０上を自動走行する有軌道台車であり、車体本体２が走行輪９・９・９・９により支持され、該走行輪９・９・９・９はそのそれぞれに対応した駆動モータ８・８・８・８（図２）で駆動させることで、走行レール２０・２０上を四輪駆動で走行させている。
尚、本実施の形態では、スリップを減らす為に全ての走行輪９・９・９・９に駆動を伝えるようにしており、各走行輪９・９・９・９にはそれぞれ駆動モータ８・８・８・８が取り付けられているが、全ての走行輪９・９・９・９に駆動を伝達する機構は、これに限定することなく、他の機構でもよい。また、駆動輪は車体前後にそれぞれ設けられていれば、４輪に限らず、その数は限定しない。
【００１２】
前記走行レール２０・２０に沿って、処理装置２１・２１・・・やストッカ２２が並べて配設され、該ストッカ２２上に複数のカセット２３・２３・・・が所定間隔を空けて並設されている。各カセット２３・２３・・・は、その開口を走行レール２０・２０側へ向けて配置され、該カセット２３内には上下に多数段の棚が設けられ、各棚にウエハ１０・１０・・・が水平に収納されている。
本実施の形態では、ストッカ２２を平置型のストッカとしているが、カセット２３の搬出入口と、多数の棚と、棚と搬出入口との間でカセット２３を移載するスタッカークレーンとを備えた自動倉庫であっても良い。
【００１３】
図２に示すように、前記無人搬送車１の車体本体２には、その中央にウエハ１０・１０・・・を移載する移載装置３が配設され、その前後に、ウエハ１０・１０・・・の方向及び中心位置を揃える姿勢合わせ装置４と、ウエハ１０・１０・・・を収納するバッファカセット５とが配設されている。
【００１４】
次に、前記移載装置３について説明する。
移載装置３は、移載アーム３０Ｍ・３０Ｓ、基台３８、ターンテーブル３９等から成り、基台３８は車体本体２中央に埋設され、該基台３８上にターンテーブル３９が枢設され、該ターンテーブル３９上に一対の移載アーム３０Ｍ・３０Ｓが取り付けられている。
【００１５】
前記基台３８は昇降可能に構成され、また、前記ターンテーブル３９は該基台３８に対して相対回転可能に構成されている。
前記移載アーム３０Ｍ（３０Ｓ）は、移載ハンド３１と、第１アーム３２と、第２アーム３３とでリンク機構が組まれたスカラーアーム式のロボットハンドであり、サーボモータ等から成るアクチュエータにより屈折自在に構成されている。
【００１６】
次に、前記姿勢合わせ装置４について説明する。
姿勢合わせ装置４は、ケーシング４０、載置台４１、オリフラセンサ４２・４２、オプティカルキャラクタリーダ（以下「ＯＣＲ」）４３等から成り、該ケーシング４０は移載装置３側が開口して、その入口付近には２組のオリフラセンサ４２・４２が配設され、それぞれ天井面に投光器４２ａ、床面に受光器４２ｂを埋設して構成されている。この２組のオリフラセンサ４２・４２は、外側（ケーシング４０の開口入口側）のオリフラセンサ４２で１２インチのウエハ１０のオリフラ位置（又はノッチ位置）を検出し、内側（ケーシング４０の開口奥側）のオリフラセンサ４２で８インチのウエハ１０Ｓのオリフラ位置（又はノッチ位置）を検出するように構成されている。
【００１７】
また、ケーシング４０の開口の床面、奥側にはＯＣＲ４３が埋設され、該ケーシング４０内に、ＩＤマークの付された面を下側にしてウエハ１０をセットし、該ＩＤマーク１１を該ＯＣＲ４３で読み取る構成とする。尚、ＩＤマークの面を上側にしてウエハ１０をセットしてもよく、この場合、ＯＣＲ４３はケーシング４０の開口の天井面、奥側に配置し、あるいは、作業過程でウエハ１０の盤面が上下入れ替わることも考慮して、図２に示すように、ケーシング４０の開口の天井面、及び床面の奥側に、上下一対のＯＣＲ４３・４３を配置する構成とすることが好ましい。
【００１８】
また、ケーシング４０の開口の床面には、ウエハ１０を載置する載置台４１が設けられている。該載置台４１は円盤状の形状で、その回転中心には吸着孔が設けられ、該吸着孔から同心円状、並びに放射線状に複数の吸着溝が設けられている。この構成で、ウエハ１０を載置台４１上に載置した状態で吸着孔からエアポンプで吸引することによってウエハ１０を吸着・保持し、載置台４１を回転させたときに、ウエハ１０が遠心力で位置ズレしないようにしている。
【００１９】
次に、前記バッファカセット５について説明する。
図２及び図３に示すように、バッファカセット５は、その入口を前方（移載装置３側）へ向けて可動ベース部材５０上に固定され、該可動ベース部材５０は車体本体２より立設された基部フレーム（図外）上に配置されている。該バッファカセット５内には上下に多数段の棚が設けられ、この棚にウエハ１０・１０・・・が収納される。
【００２０】
詳しくは、該棚はバッファカセット５内の左右内側面から若干の幅だけ突出されるのみであって、ウエハ１０の両端下面を支持するだけである。各段の棚の間口の左右幅はウエハ１０の直径よりも適宜のマージンをもってやや広く形成されているので、ウエハ１０を吸着保持する移載ハンド３１が多少横方向へブレていても、あるいは、ウエハ１０の回転中心と移載ハンド３１の中心（左右中心）とが一致しないまま保持されていたとしても、該棚の間口からウエハ１０を挿し込むことが可能である。
各段の棚の間口はウエハ１０の直径よりもやや広く形成され、バッファカセット５の左右内側面は、入口側は互いに平行とする一方、奥側は「Ｖ」字状に徐々に狭めた形状とされている。この構成により、バッファカセット５が後述する機構により奥側が下となる傾斜姿勢とされたときには、ウエハ１０はその自重によって奥側へ滑り落ちるとともに、その両側は前記「Ｖ」字状の部分に案内される。この結果、ウエハ１０が最奥部まで落ち込んだときには、各ウエハ１０の回転中心がバッファカセット５の左右中心と一致する位置で綺麗に揃うことになる。
【００２１】
前記可動ベース部材５０下面の後端側寄りの位置には、その揺動中心としての回動支点軸５６が横設され、該回動支点軸５６は、搬送車本体上面に設けられた図示しない基部フレームの後部に軸支されている。バッファカセット５下方における車体本体２には傾動手段たるエアシリンダ５２が揺動可能に埋設され、そのシリンダロッド５２ａは前記基部フレーム内に突出し、該シリンダロッド５２ａ上端は、可動ベース部材５０下面に固定したブラケット５３に回動自在に連結される。
前記エアシリンダ５２の周囲には、エアシリンダ５２の直径より充分大きい直径の逃がし孔２ｂが設けられ、車体本体２下面へと連通されている。
【００２２】
このエアシリンダ５２を作動させてシリンダロッド５２ａを進退させることによって、ブラケット５３を介して可動ベース部材５０が上昇／下降され、これによりバッファカセット５の可動ベース部材５０を該回動支点軸５６まわりに上下に傾動させることができる。
なお、空気によって作動する該エアシリンダ５２をアクチュエータとして採用することで、バッファカセット５内に収納されるウエハ１０・１０・・・に振動が極力伝わらないようにしたいという要請に配慮している。即ち、無人搬送車１から処理装置２１へ移載の際、常にウエハ１０・１０・・・の向きを一定にして受け渡し、検査処理の迅速化が図られているのであるが、そのために姿勢合わせ装置４でウエハ１０・１０・・・のＩＤマークを読み取るとともに、ウエハ１０・１０・・・のオリフラ位置（又はノッチ位置）を一定方向に揃え、その揃えた状態のままウエハをバッファカセット５内に収納しているのである。このようにいったん揃えたウエハ１０・１０・・・が位置ズレしたり回転してしまわないように、エアシリンダ５２の空気バネの如き作用によって車両走行中に発生する振動を緩衝させているのである。
【００２３】
また、基部フレームの内側にあっては、その前部位置、並びに後部位置にストッパ機構５４Ｆ・５４Ｂが設けられて、バッファカセット５の水平姿勢及び傾斜姿勢を規定している。本実施例において「水平姿勢」とは、図３（ａ）に示すように、ウエハ１０・１０・・・を載置する棚が水平となるときのバッファカセット５の位置姿勢を言い、「傾斜姿勢」とは、同図（ｂ）に示すように、該棚の入口側（前方）が上方へ傾いたときの位置姿勢を言う。
【００２４】
バッファカセット５の入口付近にはストッパロッド５５が設けられ、該入口を挟んで配置される上下のフレームの左端位置から中央位置にかけて溝部が形成されて、該溝部にストッパロッド５５の上下端が挿入され、該溝部に沿ってストッパロッド５５が移動可能となっている。
無人搬送車１の停止状態においては該ストッパロッド５５はバッファカセット５の入口の左端位置にある。無人搬送車１を走行させる際には（前述の如くバッファカセット５を傾斜させるとともに）、該ストッパロッド５５をバッファカセット５の入口の中央位置までスライドさせてウエハ１０・１０・・・の端部に接触させて保持し、ウエハ１０・１０・・・の飛び出しを確実に防止する。
【００２５】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、回動支点軸５６を支持する前記基部フレームの周囲（前後左右）は、第一カバーたる固定カバー５１で覆われている。基部フレームの後面を覆う該固定カバー５１の部分は、その上部を階段状に後方へ膨出させて膨出部５１ｂとし、バッファカセット５を図３（ｂ）の傾斜姿勢としたときに可動ベース部材５０の後端下部が固定カバー５１と干渉しないようにしている。
【００２６】
また、可動ベース部材５０の前面、並びに両側面より移動カバー５０ａを垂設しておき、この移動カバー５０ａは、バッファカセット５を傾斜させる際には上昇するように構成している。図３（ａ）に示す傾斜姿勢のときに、該移動カバー５０ａの下端と固定カバー５１ａの上端とは適宜重複するようにしており、また、この傾斜姿勢にある可動ベース部材５０と固定カバー後部５１ｂの隙間は極力小さくしておく。これによって、エアシリンダ５２で発生した塵挨が外へ飛散しないようになっている。
【００２７】
次に前記ストッパ機構５４（５４Ｆ・５４Ｂ）について説明する。図４（ａ）（ｂ）はバッファカセット５の水平姿勢を規定するストッパ機構５４Ｆについて説明するものであるが、他方のストッパ機構５４Ｂについても構造は全く同じである。
図４（ａ）に示すように、ストッパ機構５４Ｆは、その高さ位置が調節可能なアジャスタ付きのメカストッパ５７と、可動ベース部材５０下面に凸設された当接部５０ｄ・５０ｄと、該当接部５０ｄ下面に貼設した防振部材５８及び当接部材５９とで構成されている。
なお、防振部材５８及び当接部材５９は、メカストッパ５７側に設けられていても構わない。
【００２８】
防振部材５８には軟弾性の部材を使用し、例えば、跳ね返り係数が略ゼロのハネナイト（登録商標）等を使用する。一方、当接部材５９には金属等硬性の部材を使用する。該当接部材５９は円柱状に形成され、また、防振部材５８はドーナツ状に形成されて、その中空部分に当接部材５９が配置されている。また、防振部材５８の厚みは当接部材５９の厚みよりも厚く形成され、そのため、該防振部材５８のメカストッパ５７上面に対する当接面は、該当接部材５９のそれよりも、前記メカストッパ５７上面に対し近接するようオフセットされた位置関係にある。
【００２９】
この構成によって、前記エアシリンダ５２を作動させて、前記バッファカセット５を傾斜姿勢から水平姿勢へ移行させるときは、水平姿勢への移行完了直前に、防振部材５８がメカストッパ５７の上面に衝突することとなる。このとき、防振部材５８はその衝撃を緩和しながら圧縮され、該衝撃が十分に減殺されたところで、図４（ｂ）で示すように、該メカストッパ５７の上面に当接部材５９が緩やかに当たる。このため、バッファカセット５内に収納されているウエハ１０・１０・・・へは殆ど衝撃が伝わらないので、ウエハ１０・１０・・・が位置ズレする心配もない。
【００３０】
前記当接部材５９がメカストッパ５７の上面に当接することで、バッファカセット５は水平姿勢となっている。このように、前方のストッパ機構５４Ｆによって、該バッファカセット５の水平姿勢が規定されるのである。
ストッパ機構５４Ｆのメカストッパ５７はアジャスタ付きとし、その高さの微調整が可能となっているので、バッファカセット５が水平姿勢から仮にズレていたとしても、水平姿勢となるよう調節して補正できる。なお、アジャスタが当接部材５９側に設けられていても構わない。
【００３１】
もし、バッファカセット５が水平になっていなければ、ウエハ１０を吸着保持した移載ハンド３１を水平に伸張させて該バッファカセット５内に挿入しようとしても、目標とする棚やその上の棚が邪魔になって、上手くいかない。
具体的な寸法を示すと、各棚の間隔は約１０ｍｍで、ウエハはその直径が８インチ（約２０ｃｍ）、又は１２インチ（約３０ｃｍ）の２種類があり、何れもその厚さは１ｍｍ程度で、また、移載ハンド３１は厚さ３ｍｍ程度であり、このため、バッファカセット５が水平から±０．１°傾いているだけでも、その棚へ、ウエハ１０を吸着保持した移載ハンド３１を挿入できない。
この点、以上に説明した構成によって、バッファカセット５を厳密な精度で水平姿勢とすることができ、支障なくウエハ１０・１０・・・を該バッファカセット５内へ収納することができる。
【００３２】
前記ストッパ機構５４Ｆから回動支点軸５６を挟んで後方側にも、全く同様のストッパ機構５４Ｂが傾けた状態で配置され、可動ベース部材５０が一定以上傾斜したときにその後部下面をメカストッパ５７に当接させることによって、バッファカセット５の傾斜姿勢が規定される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
すなわち、請求項１のように、ウエハを移載する移載装置と、ウエハを一時収納するバッファカセットと、該バッファカセットの姿勢を水平姿勢及び傾斜姿勢に変更可能な揺動手段と、該バッファカセットの水平姿勢を規定するストッパと、を備える無人搬送車において、該バッファカセットと該ストッパとの間に防振手段を介設し、前記防振手段は軟弾性の防振部材と硬性の当接部材とで構成して、前記バッファカセット又は前記ストッパの何れか一側に配設するものとし、前記当接部材は円柱状に形成され、前記防振部材はドーナツ状に形成されて、その中空部分に前記当接部材が配置され、前記防振部材の当接面は前記当接部材の当接面よりも他側に近接する方向にオフセットされて配置されており、前記バッファカセットを傾斜姿勢から水平姿勢へ移行する際には、前記防振部材は、前記他側に当接して、前記バッファカセットと前記ストッパとの衝突の衝撃を緩和しながら圧縮されていき、前記当接部材は、前記防振部材が圧縮され、前記バッファカセットが水平姿勢となったところで前記他側に当接するようにしたので、バッファカセットが傾斜姿勢から水平姿勢に移行する際には、先ず該防振手段が当接して変形しながらその衝撃をやわらかく緩衝し、その緩衝後に当接部材が当接することとなる。従って、バッファカセット内に収納されるウエハへの衝撃が防振手段により緩和されるのでウエハの位置ズレが防止され、同時に、変形しない硬性の当接部材によってバッファカセットはいつも同じ水平姿勢に精度よく保持される。
【００３４】
そして、請求項２のように、前記ストッパ、若しくは前記当接部材の高さ位置を調節する高さ調節手段を設けることで、バッファカセットの水平姿勢の微調整が可能であり、バッファカセットをその精度よい水平姿勢におくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリーンルーム内の無人搬送車１の様子を示す斜視図。
【図２】無人搬送車１の側面断面図。
【図３】バッファカセット５の側面断面図。（ａ）はバッファカセット５の水平姿勢を、（ｂ）は傾斜姿勢を、それぞれ示す。
【図４】ストッパ機構５４の側面図。（ａ）はバッファカセット５が水平姿勢に移行する前の状態を、（ｂ）はストッパ機構５４によって水平姿勢に保持された状態を、それぞれ示す。
【符号の説明】
１ 無人搬送車
２ 車体本体
２ｂ 逃がし孔
５ バッファカセット
１０ ウエハ
５０ 可動ベース部材
５０ｄ 当接部
５１ 基部フレーム
５２ エアシリンダ
５４Ｆ・Ｂ ストッパ機構
５６ 回動支点軸
５７ メカストッパ
５８ 防振部材
５９ 当接部材

Claims (2)

1. ウエハを移載する移載装置と、ウエハを一時収納するバッファカセットと、該バッファカセットの姿勢を水平姿勢及び傾斜姿勢に変更可能な揺動手段と、該バッファカセットの水平姿勢を規定するストッパと、を備える無人搬送車において、該バッファカセットと該ストッパとの間に防振手段を介設し、
   前記防振手段は軟弾性の防振部材と硬性の当接部材とで構成して、前記バッファカセット又は前記ストッパの何れか一側に配設するものとし、前記当接部材は円柱状に形成され、前記防振部材はドーナツ状に形成されて、その中空部分に前記当接部材が配置され、前記防振部材の当接面は前記当接部材の当接面よりも他側に近接する方向にオフセットされて配置されており、
   前記バッファカセットを傾斜姿勢から水平姿勢へ移行する際には、前記防振部材は、前記他側に当接して、前記バッファカセットと前記ストッパとの衝突の衝撃を緩和しながら圧縮されていき、
   前記当接部材は、前記防振部材が圧縮され、前記バッファカセットが水平姿勢となったところで前記他側に当接することを特徴とする無人搬送車。
2. 前記ストッパの当接面又は前記当接部材の当接面の少なくともいずれか一方の高さ位置を調節する高さ調節手段を設けたことを特徴とする、請求項１記載の無人搬送車。

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