JP4832682B2 - 無人搬送車 - Google Patents
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Description
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から、該ウエハが飛び出すのを防止する構成に関する。
【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検討されている。
この無人搬送車にウエハを積載する際は、まず、無人搬送車を自動倉庫等の前に移動させた上で、該自動倉庫等からロボットアームでウエハを1枚ずつ取り出して、該ロボットアームをバッファカセットの開口から挿入して、該バッファカセット内に多数形成されている棚に収納していく。
バッファカセット内に形成されている棚は水平状とされ、ウエハを保持したロボットアームを該棚に挿入した後に保持していたウエハを放すことで、該ウエハを該棚に収納させることができる。これを反復することで、バッファカセットにウエハを1枚1枚収納していくのである。
【0003】
ウエハの積込みが終わると無人搬送車の走行が開始されることになるが、バッファカセットを水平にしたままで無人搬送車を前進又は後進させると、ウエハが慣性でバッファカセットの開口から飛び出す恐れがある。特に、始動時や停止時は、その速度変化が大きいために、上述の恐れは大きいということができる。
【0004】
これを解決するために、無人搬送車の走行時にはバッファカセットの開口を直上方へ向けることができるようにした構成が検討されている。
この具体的構成例を説明すると、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回動自在に取り付ける。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状態又は垂直の状態に切り換えられるようにしたものである。
この構成によれば、ウエハに慣性力が加わる無人搬送車の走行時にはバッファカセットの開口が上向きになるから、ウエハが重力に逆らって前記開口から飛び出す恐れはない。しかし、このような構成は大掛かりとなってしまい、搬送車の製造コストの大幅な上昇の原因となってしまう。
【0005】
そこで、前記ウエハの飛出しの問題を解決すべく、以下の構成が検討されている。
即ち、バッファカセットの開口(挿入口)に棒状の押圧部材を設けるものとし、該押圧部材は、バッファカセットに対するウエハの出し入れの際には開口の側端位置に退避して該出し入れの邪魔とならないようにする一方、無人搬送車を走行させる際には、該押圧部材をバッファカセット開口の中央まで移動させて、押圧部材をウエハの端縁に接触押圧させてその飛出しを防止するというものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高価なウエハに接触押圧する押圧部材は、ウエハが傷つかないようにすべく、ウエハ端縁に接触する部分を軟らかく構成する要請がある。
一方のウエハは、シリコン単結晶から成る厚さ1mm程度の円盤形状であるのが通例である。従って、該押圧部材が該ウエハの端縁に接触するときに押圧部材が傷つきやすく、極端な場合には押圧部材が切断されてしまうという問題があった。
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、耐久性の高いウエハ飛出し防止機構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に記載の如く、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を有し、該バッファカセットに収納されたウエハの端縁に接触して押圧する棒状の押圧部材を、前記バッファカセットの開口部に配設した無人搬送車であって、前記押圧部材は、前記ウエハの端縁に接触して押圧する「押圧」位置と、該ウエハの端縁から離間した「退避」位置との間で移動可能に立設され、前記押圧部材の移動経路は、前記移載装置によりバッファカセットにウエハを出し入れする方向に略沿って、該バッファカセット内のウエハの中心に向かう向きに設けた第一の移動経路と、該第一の移動経路のウエハの中心から遠い側の端部と、前記バッファカセットの開口の端部とを接続する、第二の移動経路とで構成され、前記押圧部材が「退避」位置から「押圧」位置に移行する際において前記ウエハの端縁に接触する瞬間の該押圧部材の移動方向が、該押圧部材に接触されるウエハの部位の輪郭線に対して略垂直であるように構成する。
【0008】
そして、請求項2に記載の如く、前記押圧部材に弾性部材を用いる。
【0010】
【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の側面断面図である。図3はバッファカセット5の側面断面図であり、同図(a)はその水平状態を、同図(b)は傾斜状態を、それぞれ示す。また、図4はバッファカセット5の平面断面図、図5はストッパロッドの移動経路を説明する平面図である。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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伸自在に構成されている。
【0017】
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10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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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、ウエハ出入口である開口を前方(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。
【0021】
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のみである。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が若干横方向へブレていても、あるいは、ウエハ10が、その中心と移載ハンド31の中心(左右中心)とが若干一致しないまま該移載ハンド31に保持されていたとしても、該棚の間口からウエハ10を挿入することができる。
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。この状態で後述のストッパロッド55によりウエハ10の端縁を押さえ、無人搬送車1を走行させることになる。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
バッファカセット5の開口付近には、ウエハ10・10・・・の端縁を押圧する押圧部材としてのストッパロッド55が設けられ、該入口下部付近に横設される案内フレーム57の左端位置から中央位置にかけて案内孔57aが形成されて、該案内孔57aにストッパロッド55の下部が遊挿され、該案内孔57a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の入口の一側の端部(本実施例では、左端)の位置にある。この左端位置(「退避」位置)では、ストッパロッド55はウエハ10・10・・・の出し入れの障害にならず、この状態でウエハ10・10・・・の移載が行われる。
ウエハ10の移載が終わって無人搬送車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の入口の左右中央位置(「押圧」位置)までスライドさせてウエハ10・10・・・の端縁に接触させ、ウエハ10・10・・・の飛出しを規制する。
【0026】
従来は、このストッパロッド55を前記バッファカセット5入口の左端位置から中央位置へ向けてほぼ直線状に移動させており、言い換えれば、該ストッパロッド55は、ウエハ10の端縁に沿って、その外周を掠めるように移動してくる。この移動方向はウエハ10の接線方向であり、ストッパロッド55は該ウエハ10に接触してからも、その外周に擦れながらバッファカセット5の開口の中央位置(「押圧」位置)に到る。
このウエハ10はシリコン単結晶から成る、厚さ1mm程度の円盤形状で、該ストッパロッド55が該ウエハ10の外周を掠めながら移動すると、鋭利な刃物に擦ったときのように、切断されてしまうことがある。切断されないまでも、該ストッパロッド55の表面は傷つくことが多く、繰り返しウエハ10の外周に擦れるうちに、終には切断されてしまう恐れがある。
【0027】
そこで、本発明では、このストッパロッド55を以下のように構成して、その耐久性を向上させているのである。
前記案内フレーム57に欠設される案内孔57aは図4に示すように、バッファカセット5の左右中央位置から、前記移載装置3によるウエハ10の出し入れの方向に沿って形成された縦孔57cと、該縦孔57cの前端に接続させるとともに該バッファカセット5の左端位置へ向けて形成された横孔57bとから成り、この案内孔57aにストッパロッド55の下部を挿入させ、該案内孔57aに沿ってストッパロッド55を摺動させ得るようにしてある。
【0028】
ストッパロッドを前後に移動させる機構であるが、例えば、前記横孔57bに沿ってガイドを配置し、そのガイドに前記縦孔57c方向に伸縮するエアシリンダや電動シリンダ等のアクチュエータを移動可能に配置し、そのアクチュエータにストッパロッド55を取り付ける。そして、そのアクチュエータを、別のアクチュエータやベルトなどの駆動機構によりガイドに沿って移動させる。このように構成することで、駆動機構を作動させることで、ストッパロッド55を前後横孔57bに沿って移動させるとともに、アクチュエータを作動させることで、ストッパロッド55を前後縦孔57cに沿って移動させることができる。
【0029】
このストッパロッド55は、半導電性エラストマーや、発泡ポリエチレン等、緩衝性、導電性、及び耐久性のある弾性部材で成形したものを用いる。ただし、金属等の心棒の表面をこれらの弾性部材で覆ってストッパロッド55を構成しても構わない。
【0030】
以上の構成で、前記ウエハ10のバッファカセット5への移載が終わった後、ストッパロッド55をウエハ10に当接させる動作を説明する。
即ち、バッファカセット5内へウエハ10を移載しているときは、ストッパロッド55は、該バッファカセット5の開口の左端位置(「退避」位置)に退避させておく。
ウエハ10の移載が完了した後に、この「退避」位置にあるストッパロッド55を「押圧」位置へと移動させるのであるが、その際ストッパロッド55は、横孔57bに沿って右方へスライドさせる第1段階、その後に縦孔57cに沿って後方へとスライドさせる第2段階の、二つの段階を経由させながら移動させるようにする。
【0031】
言い換えればストッパロッド55の移動経路は、図5に示すように、前記移載装置3によりバッファカセット5にウエハ10を出し入れする方向に略沿って、該バッファカセット5内のウエハ10の中心10cに向かう向きに設けた第一の移動経路Aと、該第一の移動経路Aのウエハの中心10cから遠い側の端部と、前記バッファカセット5の開口の左端部とを接続する、第二の移動経路Bとによりなる。なお、第一の移動経路Aは前記縦孔57cに、第二の移動経路Bは前記横孔57bに、それぞれ対応するものである。
【0032】
図5には、「退避」位置にあったストッパロッド55が「押圧」位置に移行して前記ウエハ10の端縁に接触した瞬間が示されている。このとき、該ストッパロッド55の移動方向は図5の矢印Aに示す方向であり、これは該ストッパロッド55に接触されるウエハ10の部位の輪郭線に対して垂直である。この結果、ウエハ10の外周縁によってストッパロッド55が擦られて傷つくことが著しく低減され、ストッパロッド55の耐久性が向上されるのである。
【0033】
該ストッパロッド55はウエハ10に当接した後も、該ウエハ10をバッファカセット5のさらに奥側(後方)へと軽く押し、ウエハ10の位置をバッファカセット5に対して正確に合わせる(センタリング)。なお、このストッパロッド55は緩衝作用を有しており、ウエハ10・10・・・に当接するとき、その衝撃を吸収できるように構成してある。
このようにウエハ10・10・・・はストッパロッド55に押さえられているので、無人搬送車1の走行中に揺れがウエハ10・10・・・に伝わっても、該ウエハ10は位置回転や位置ズレをおこさない。
ストッパロッド55は前述のとおり導電性を有しており、ウエハ10・10・・・が静電気を帯びた場合でも、該ウエハ10・10・・・との接触で除電できるようになっている。
【0034】
以上に説明した実施例では、バッファカセット5を傾けて該開口を斜上方へ向けた上で、その開口の中央位置へストッパロッド55を移動させ、いわば二重の措置をとることでウエハ10・10・・・が該開口から飛び出さないよう万全を期している。
ただし、バッファカセット5を傾動させない水平な状態にしたまま、その中央位置へストッパロッド55をスライドさせるだけでも、ウエハ10の飛出しを防ぐことは十分可能であるとともに、ウエハ10が前記「V」字状の部分(左右の奥壁)に押し当てられることによって、ウエハ10の位置合わせ(センタリング)が行われる。この構成はバッファカセット5を傾動自在とする構成(即ち、前述のエアシリンダ52等)を省略できるから、構成の簡素化、製造コストの低減に寄与できる。
【0035】
【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を有し、該バッファカセットに収納されたウエハの端縁に接触して押圧する棒状の押圧部材を、前記バッファカセットの開口部に配設した無人搬送車であって、前記押圧部材は、前記ウエハの端縁に接触して押圧する「押圧」位置と、該ウエハの端縁から離間した「退避」位置との間で移動可能に立設され、前記押圧部材の移動経路は、前記移載装置によりバッファカセットにウエハを出し入れする方向に略沿って、該バッファカセット内のウエハの中心に向かう向きに設けた第一の移動経路と、該第一の移動経路のウエハの中心から遠い側の端部と、前記バッファカセットの開口の端部とを接続する、第二の移動経路とで構成され、前記押圧部材が「退避」位置から「押圧」位置に移行する際において前記ウエハの端縁に接触する瞬間の該押圧部材の移動方向が、該押圧部材に接触されるウエハの部位の輪郭線に対して略垂直であるように構成することで、
押圧部材がウエハに対して接触するときにその輪郭線に略垂直に移動する構成であるから、ウエハの端縁に押圧部材が擦れて傷つくことが低減され、押圧部材の耐久性が著しく向上する。
【0036】
また、ウエハの中央を押圧部材で押さえる構成であるから、バッファカセット内のウエハの移動や飛出しを確実に防止できる。また、「退避」位置がバッファカセットの開口の端部に設定されるから、ウエハの出し入れに支障が生じない。
また、ウエハの開口の端部の「退避」位置からウエハの中央を押さえる「押圧」位置への押圧部材の移動を、前記第二の移動経路→前記第一の移動経路と二段階を踏んで行わせる簡素な構成で、ウエハの輪郭に沿って擦れて傷つくことを防止させつつ容易に行わせることができる。
【0037】
また、請求項2のように、前記押圧部材に弾性部材を用いることで、
走行中のウエハの振動が吸収され、より安全にウエハを搬送することができる。
【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)は水平状態にあるバッファカセット5を示し、(b)は傾斜状態にあるバッファカセット5を示す。
【図4】バッファカセット5の平面断面図。
【図5】ストッパロッドの移動経路を説明する平面図。
【符号の説明】
1 無人搬送車
5 バッファカセット
10 ウエハ
55 ストッパロッド(押圧部材)
57 案内フレーム
57a 案内孔
57b 横孔
57c 縦孔
Claims (2)
- 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を有し、該バッファカセットに収納されたウエハの端縁に接触して押圧する棒状の押圧部材を、前記バッファカセットの開口部に配設した無人搬送車であって、
前記押圧部材は、前記ウエハの端縁に接触して押圧する「押圧」位置と、該ウエハの端縁から離間した「退避」位置との間で移動可能に立設され、
前記押圧部材の移動経路は、前記移載装置によりバッファカセットにウエハを出し入れする方向に略沿って、該バッファカセット内のウエハの中心に向かう向きに設けた第一の移動経路と、該第一の移動経路のウエハの中心から遠い側の端部と、前記バッファカセットの開口の端部とを接続する、第二の移動経路とで構成され、
前記押圧部材が「退避」位置から「押圧」位置に移行する際において前記ウエハの端縁に接触する瞬間の該押圧部材の移動方向が、該押圧部材に接触されるウエハの部位の輪郭線に対して略垂直であることを特徴とする、無人搬送車。 - 前記押圧部材に弾性部材を用い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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