JP6295024B2 - ミニマル製造装置と生産ラインと生産ラインの組み替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスの製造等に適した生産ラインについて、その構築や変更作業を速やかに効率良く安全確実に実行するためのミニマル製造装置と生産ラインと生産ラインの組み替え方法に関する。

ミニマルファブは、半導体デバイスの多品種少量生産および変種変量生産するための低コストかつ省エネルギーの生産方式として注目されている。ミニマル製造装置は、ミニマルファブにおいて半導体デバイスの露光、エッチング、洗浄といった、生産ラインの一工程分の処理をするユニットである。必要な工程を担う各ミニマル製造装置を、製造プロセスの順番に配列してミニマルファブ生産ラインを構築する。ミニマルファブの最新の研究は、例えば、非特許文献１に記載されている。

「半導体生産システムとミニマルファブ構想」２００９年２月２３日「第３回ミニマルマニュファクチュアリングシンポジウム」発表者 独立行政法人産業技術研究所 原史朗

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
ある製品の製造のために配列したミニマル製造装置の配列を変更すれば、別の製品の生産ラインが実現する。生産ラインの変更時には、ミニマル製造装置を持ち上げて、移動させ、別の場所に降ろして固定するという作業が必要になる。しかしながら、底面積に比べて背の高いミニマル製造装置は不安定である。また、工程間の部品や製品の搬送を容易にするためには、隣接するミニマル製造装置の間隔を短くし、かつ、正確に配置する必要がある。

上記の課題を解決するために、本発明は、速やかな移動、安全確実な運搬や固定に適したミニマル製造装置とミニマル製造装置を配列した生産ライン及び生産ラインの組み替え方法を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

＜構成１＞
以下の要素を有するミニマル製造装置。
（ａ）ミニマル製造装置本体は、前壁と後壁と左側壁と右側壁とに囲まれ、底部が底板３６により保護されている。
（ｂ）前記底板３６の前記左側壁と前記右側壁の直下に位置する部分に、平行に一対の脚部が設けられている。
（ｃ）前記底板３６の直下であって前記一対の脚部に挟まれた部分には、運搬装置１４の昇降機構２５が差しこまれる空間を有する。
（ｄ）床面には、前記底板３６を支持する固定構造１６が設けられている。
（ｅ）該固定構造１６には、接触面が平面形状の第１〜第３のＶ溝台６６が設けられている。該第１のＶ溝台６６は前記ミニマル製造装置本体の前記左側壁の下方付近に設けられ、該第２のＶ溝台６６は前記右側壁の下方付近に設けられ、該第３のＶ溝台６６は前記後壁の下方付近に設けられている。該第１のＶ溝台６６から該第３のＶ溝台６６までの距離と、該第２のＶ溝台６６から該第３のＶ溝台６６までの距離とは、略一致する。
（ｆ）前記一対の脚部または底板には、接触面が球面状の第１〜第３の位置決め脚４２が設けられていると共に、第１、第２の連結機構７１が設けられている。
（ｇ）該第１〜第３の位置決め脚４２は、前記底板３６が前記固定構造１６に向かって下降したときに、前記固定構造１６の前記第１〜第３のＶ溝台６６にそれぞれ２個所ずつで接触して、前記底板３６を位置決めすると共に前記ミニマル製造装置本体を支持するような、水平方向の向きに配置されている。
（ｈ）前記第１の連結機構７１は、前記ミニマル製造装置本体の前記左側壁の下方付近であって、前記第１のＶ溝台６６よりも前記後壁側で且つ前記第３のＶ溝台６６よりも前壁側の位置に配置される。前記第２の連結機構７１は、前記ミニマル製造装置本体の前記右側壁の下方付近であって、前記第２のＶ溝台６６よりも前記後壁側で且つ前記第３のＶ溝台６６よりも前壁側の位置に配置される。該第１、第２の連結機構７１は、前記底板３６に設けられたフック腕７２と、前記固定構造１６に設けられたフック受け７４とを備え、前記第１〜第３のＶ溝台６６と第１〜第３の位置決め脚４２とを用いて前記底板３６が位置決めされた状態で、該フック受け７４の下面側から該フック腕７２の自由端が係合されて上方向の押圧力を略鉛直に加えることで、該底板３６と前記固定構造１６とを連結する。

＜構成２＞
以下の要素を有する構成１に記載のミニマル製造装置。
（ｉ）前記連結機構７１は、フック駆動用のレバー８４を更に備える。
（ｊ）前記レバー８４は前記脚部に沿って抜き差しされ、前記レバーの一端には、操作用の取っ手８６が設けられ、他端は前記フック腕７２に連結されており、前記レバー８４を抜き差しすることにより、前記フック腕７２と前記フック受け７４とを分離し、または、前記フック腕７２と前記フック受け７４とを連結する。

＜構成３＞
以下の要素を有する構成２に記載のミニマル製造装置。
（ｋ）前記脚部に挟まれた空間に前記運搬装置を挿入するための挿入口に、ゲート９０が設けられている。
（ｌ）前記フック腕７２と前記フック受け７４とを分離した状態で、前記ゲート９０が開放され、前記フック腕７２と前記フック受け７４とを連結した状態で、前記ゲート９０が閉じて、前記運搬装置の挿入を阻止する状態になる。

＜構成４＞
以下の要素を有する構成１乃至構成３のいずれかに記載のミニマル製造装置。
（ｍ）前記固定構造１６は、前記運搬装置の車輪を位置決めして支持する前輪ストッパ３８を備えている。

＜構成５＞
以下の要素を有する構成１乃至構成４のいずれかに記載のミニマル製造装置。
（ｎ）前記固定構造１６の前記Ｖ溝台６６に隣接して、傾斜調整台７０が設けられ、前記底板３６の前記傾斜調整台７０と対向する位置に、傾斜調整ねじ６８が設けられている。
（ｐ）前記傾斜調整ねじ６８のいずれかを突出させると、前記位置決め脚４２を前記Ｖ溝台６６から許容量の範囲で浮き上がらせる。

＜構成６＞
構成１に記載のミニマル製造装置を固定するための固定構造１６を、要求される生産工程分だけ配列したことを特徴とする生産ライン。

＜構成７＞
構成１に記載のミニマル製造装置を運搬して、固定構造１６上に固定し、かつ、構成１に記載のミニマル製造装置を固定構造１６から取り外して運搬装置により運搬することを特徴とする生産ラインの組み替え方法。

〈構成１の効果〉
ミニマル製造装置が運搬装置により運搬されて、床面上の固定構造上に降される。ストッパ機構はミニマル製造装置を正確に正しい方向に向けて停止させ、位置決め機構はピンとブロックの嵌り合いにより高精度に位置決めをする。その後、フック機構が脚部と前記固定構造とを連結するので、ミニマル製造装置が安定に床面に固定される。
〈構成２の効果〉
前記レバー８４を抜き差しすることにより、ミニマル製造装置と固定構造とを簡単に連結したり分離したりできる。
〈構成３の効果〉
ミニマル製造装置と固定構造が連結された状態で運搬装置を挿入することがない。
〈構成４の効果〉
ミニマル製造装置と固定構造の間に運搬装置を正確に位置決めできる。
〈構成５の効果〉
床面の微妙な傾斜による影響を、位置決め精度を保持したまま調整することができる。

底板３６を固定構造１６の上に乗せた状態の斜視図である。 ミニマル製造装置１２（図１）を運搬する装置の斜視図である。 固定構造１６の斜視図である。 固定構造１６に底板３６を乗せた状態の主要部側面図である。 底板３６の下面図である。 レバー８４の近傍の斜視図である。 （ａ）はレバー８４の近傍の側面図、（ｂ）と（ｃ）はフック腕７２の機能を示す側面図である。 底板３６を固定構造１６に固定した後の状態の側面図で、（ｂ）が運搬装置の斜視図である。 ミニマル製造装置１２を配列した生産ライン２０の概略を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

（概略構成）
図９は本発明のミニマル製造装置１２を配列した生産ラインの概略を示す斜視図で、（ｂ）が運搬装置の斜視図である。
本発明では、図のように、ミニマル製造装置１２を専用の運搬装置で運搬し、所定の固定構造１６を有する床面１８に配列する。必要数の工程のミニマル製造装置１２を組み合わせて、生産ラインを実現する。ミニマル製造装置１２間の材料や製品の搬送には、例えば、図示しないロボットアーム等の自動搬送機構を使用する。

ミニマル製造装置１２は、図のように底面積に比べて背の高い形状をしている。従って、そのままでは振動/衝撃に対して不安定である。しかも、例えば、ミニマル製造装置１２間の材料の自動搬送のために、正確な位置決めが必要である。そこで、図の運搬装置１４は、ミニマル製造装置１２を固定構造１４上に正確に降下させる機能を持つ。また、固定構造１４は、ミニマル製造装置１２を床面１８に正確に確実に固定する機能を持つ。運搬装置１４も固定構造１６も、多数のミニマル製造装置１２の配列変更を短時間で行うために、操作性の良い構造を有する。

隣接するミニマル製造装置１２は、最小限の間隔で配列する。例えば、約３０ｃｍの幅のスペースに、１台のミニマル製造装置１２を、隣接する装置と５ｍｍ〜１ｃｍ程度の間隔を開けて配列する。間隔を開けることにより、各ミニマル製造装置１２を他の装置に影響を与えずに自由に置き換えられる。また、装置を狭い間隔で高密度に配置すれば、工場のスペースを有効に活用できる。さらに、前の工程から次の工程への部品や製品の搬送が容易になり、搬送装置も小型化できる。

ミニマル製造装置１２を使用した生産ラインは、自由に簡単に組み替えができるという特徴がある。生産ラインの組み替え時には、運搬装置１４がミニマル製造装置１２を床面１８から持ち上げて、目的の場所に運搬し、正確に位置決めしてから床面１８に固定する。本発明の運搬装置は、この操作を簡便に行う機能を備えている。また、床面１８への位置決め時や着脱操作時に、隣接するミニマル製造装置１２への衝突を防止する、精度の高い機構を備えている。

図１は底板３６を固定構造１６の上に乗せた状態の斜視図である。図２は、この実施例の底板３６の下に挿入されてミニマル製造装置１２（図１）を運搬する装置の斜視図である。
固定構造１６は、ミニマル製造装置１２（図１）を設置する床面上の所定位置に固定される。底板３６は、ミニマル製造装置１２の底面に固定される。底板３６を固定構造１６の上に正確に位置決めすると、上記の各ミニマル製造装置１２を、例えば、５〜１２０ｍｍ間隔で等間隔に整列させることができる。これは、先の実施例で説明したとおりである。

固定構造１６には、底板３６に設けられた位置決め脚４２や支持柱４４を受け入れる構造が設けられている。詳細は図３以下で説明する。
固定構造１６には、底板３６を固定構造１６に固定するための連結機構７１が設けられている。底板３６には、連結機構７１の操作をするレバー８４と取っ手８６等の機構が取り付けられている。なお、この明細書では、同じ機能の構成部材には、取り付け位置が相違していても、同じ符号を使用した。

図１の底板３６の左側には、リフターゲート９０が設けられ、これが開いているときに、運搬装置１４（図２）を底板３６の下側に挿入することができる。
運搬装置１４の前輪８２が、固定構造１６の前輪ストッパ３８に乗り上げた状態で、底板３６を、固定構造１６上方の最適位置に位置決めされる。従って、運搬装置１４を操作して底板３６を降下させると、底板３６を固定構造１６の上の所定位置に正確に下ろすことができる。

図２において、運搬装置１４は把手２２を押して移動させる。図１の状態で昇降機構２５を底板３６（図１）の下側に挿入するときは、リフターゲート９０の側から挿入を開始し、前輪８２が前輪ストッパ３８に乗り上げたときに停止させる。ハンドル２４を回転させると、昇降機構２５がアップダウンして、底板３６を昇降させることができる。

図３は、固定構造１６の斜視図である。図４は、固定構造１６に底板３６を乗せた状態の主要部側面図である。図４は位置決め脚４２の一部を除去して、その下部と傾斜調整ねじ６８を露出させたところを示す。
固定構造１６は、互いに平行な両側の２本の長い腕と中央の短い腕を有するＥ字形をしている。そして、長い腕の端上と短い腕の端上の３カ所に、Ｖ溝台６６が設けられている。Ｖ溝台６６には、底板３６に３カ所設けた位置決め脚４２を乗せる。図４に示すように、Ｖ溝台６６には高い精度でＶ字状の溝が切削されている。位置決め脚４２はＶ溝と接する面が球面状に成形されており、位置決め脚４２とＶ溝台６６とは、２点で接触する。また、３箇所のＶ溝台６６のＶ溝の水平方向の向きが異なっている。図３の例では、２箇所のＶ溝と１箇所のＶ溝の向きが直行している。従って、３箇所の位置決め脚４２と３カ所のＶ溝台６６とが互いに接触したとき、底板３６は固定構造１６の上方の所定の位置に正確に位置決めされる。

先に説明したように、運搬装置１４がミニマル製造装置１２を乗せて、その前輪８２（図２）を図３の左方から前進させて前輪ストッパ３８に乗り上げさせる。このとき、底板３６の３箇所の位置決め脚４２が固定構造１６の３箇所のＶ溝台６６の直上にあるように、運搬装置１４の所定の位置にミニマル製造装置１２を乗せればよい。

底板３６を取り付けたミニマル製造装置１２を固定構造１６以外の場所に置くとき、位置決め脚４２が床面に接触すると、Ｖ溝台６６と接する部分に傷や変形が生じて位置決め精度が低下する。そこで、底板３６の４隅には、支持柱４４が取り付けられている。支持柱４４は、位置決め脚４２を直接床面に接触させない高さで、底板３６を支持する長さを有する。その本数は３本〜４本が適当である。

固定構造１６には、これらの支持柱４４を受け入れる柱受６４が対応する位置に設けられている。また、固定構造１６を床面に固定したときに、床面が正確に水平でないと、底板３６を水平に支持できず、ミニマル製造装置１２が傾斜してしまう。そこで、底板３６には、位置決め脚４２と隣接する位置に傾斜調整ねじ６８が設けられている。傾斜調整ねじ６８は、雄螺子部分が底板３６にねじ込まれており、回転をさせることによって、底板３６の下面に突き出す長さを調節できる。

固定構造１６には、Ｖ溝台６６に隣接するように傾斜調整台７０が設けられている。底板３６の傾斜調整ねじ６８を長く突出させると、固定構造１６の傾斜調整台７０に突き当たる。３カ所の傾斜調整ねじ６８の突出長を調節すると、いずれかの位置決め脚４２を浮かせて、ミニマル製造装置１２の姿勢を正しく直すことができる。このとき、位置決め脚４２のＶ溝台６６からの浮き上がり量を許容量の範囲内に設定しておくと、位置決めに狂いは生じない。こうして、位置精度を保持したままいずれかの位置決め脚４２を浮き上がらせて姿勢を調整することができる。

図５は、底板３６の下面図である。
底板３６の下面には、既に説明したように、その４隅に支持柱４４が固定されている。また、図の左側には、リフターゲート９０が蝶番９１により開閉可能に取り付けられている。リフターゲート９０の両側近傍と、底板３６の右側部分には、３組の位置決め脚４２と傾斜調整ねじ６８が固定されている。また、底板３６の中央側面には、ガイド板７６により支持されたフック腕７２とこれを操作するレバー８４とが取り付けられている。

レバー８４の図の左端の部分には、取っ手８６が取り付けられており、取っ手８６を図の左方に引いてレバー８４を図の左方に引き出すと、フック腕７２のカムピン７８がガイド板７６の溝に沿って移動して、フック腕７２を引き上げる。その結果、フック腕７２とフック受け７４（図３）のロックが開放される。このとき、底板３６と固定構造１６との連結が外れて、底板３６を移動することができる。それが図１に示した状態である。

図６はレバー８４の近傍部品の斜視図である。図７において、（ａ）はレバー８４の近傍の側面図、（ｂ）と（ｃ）はフック腕７２の機能を示す側面図である。
図６と図７（ａ）に示すように、取っ手８６を使用してレバー８４を引き出すと、リフターゲート９０の両側端の爪９２がレバー８４の上縁の爪９３と噛み合う。この状態で、リフターゲート９０は開放状態を維持し、レバー８４は引き出されたまま簡単に元に戻らなくなる。また、このようにレバー８４が引き出されていると、図７の（ｂ）に示すようにロックが開放されているから、底板３６をリフターで持ち上げてよい。リフターゲート９０が開放された状態を維持しているから、リフター（図２）を底板３６の下に挿入できる。

一方、リフターゲート９０を少し持ち上げた後、レバー８４を底板３６の下面に押し込むようにすると、図７（ｂ）に示したフック腕７２が、ガイド板７６の溝７６ａに沿ってカムピン７８が移動する作用によって、リンク部８０を軸にして回転する。その結果、図７（ｃ）に示すように、フック腕７２の自由端側をフック受け７４に噛み合わせる。こうして、底板３６と固定構造１６とが連結されて、ミニマル製造装置１２の転倒を防止する。同時にリフターゲート９０は下側で支えていたレバー８４が無くなるため、蝶番９１を軸にして重力で回転して、底板３６の左側を塞ぐ。これにより、リフターを底板３６の下に挿入できなくなる。この構造により、ロックされている状態で誤ってリフターを操作してしまうのを防止できる。

図８は、底板３６を固定構造１６に固定した後の状態の側面図である。
底板３６の左側のリフターゲート９０は閉じられている。位置決め脚４２とＶ溝台６６との関係でのみ正常な設置ができれば、何の調整もせずに位置決めが完了する。若干の傾斜修正が必要な場合には、いずれかの傾斜調整ねじ６８の突出量を調整する。以上の構成により、ミニマル製造装置１２を床面上に簡単に設置して、ミニマル装置を使用した製造ラインを完成することができる。

本発明は、半導体製造装置のみならず、様々な分野で多品種少量生産をする生産ラインに広く採用することができる。

１２ ミニマル製造装置
１８ 床面
１４ 運搬装置
１６ 固定構造
２２ アーム
２４ ハンドル
２５ 昇降機構
３６ 底板
３８ 前輪ストッパ
４２ 位置決め脚
４４ 支持柱
６４ 柱受
６６ Ｖ溝台
６８ 傾斜調整ねじ
７０ 傾斜調整台
７１ 連結機構
７２ フック腕
７４ フック受け
７６ ガイド板
７８ カムピン
８０ リンク部
８２ 前輪
８４ レバー
８６ 取っ手
９０ リフターゲート
９１ 蝶番
９２ 爪
９３ 爪

Claims (7)

1. 以下の要素を有するミニマル製造装置。
   （ａ）ミニマル製造装置本体は、前壁と後壁と左側壁と右側壁とに囲まれ、底部が底板３６により保護されている。
   （ｂ）前記底板３６の前記左側壁と前記右側壁の直下に位置する部分に、平行に一対の脚部が設けられている。
   （ｃ）前記底板３６の直下であって前記一対の脚部に挟まれた部分には、運搬装置１４の昇降機構２５が差しこまれる空間を有する。
   （ｄ）床面には、前記底板３６を支持する固定構造１６が設けられている。
   （ｅ）該固定構造１６には、接触面が平面形状の第１〜第３のＶ溝台６６が設けられている。該第１のＶ溝台６６は前記ミニマル製造装置本体の前記左側壁の下方付近に設けられ、該第２のＶ溝台６６は前記右側壁の下方付近に設けられ、該第３のＶ溝台６６は前記後壁の下方付近に設けられている。該第１のＶ溝台６６から該第３のＶ溝台６６までの距離と、該第２のＶ溝台６６から該第３のＶ溝台６６までの距離とは、略一致する。
   （ｆ）前記一対の脚部または底板には、接触面が球面状の第１〜第３の位置決め脚４２が設けられていると共に、第１、第２の連結機構７１が設けられている。
   （ｇ）該第１〜第３の位置決め脚４２は、前記底板３６が前記固定構造１６に向かって下降したときに、前記固定構造１６の前記第１〜第３のＶ溝台６６にそれぞれ２個所ずつで接触して、前記底板３６を位置決めすると共に前記ミニマル製造装置本体を支持するような、水平方向の向きに配置されている。
   （ｈ）前記第１の連結機構７１は、前記ミニマル製造装置本体の前記左側壁の下方付近であって、前記第１のＶ溝台６６よりも前記後壁側で且つ前記第３のＶ溝台６６よりも前壁側の位置に配置される。前記第２の連結機構７１は、前記ミニマル製造装置本体の前記右側壁の下方付近であって、前記第２のＶ溝台６６よりも前記後壁側で且つ前記第３のＶ溝台６６よりも前壁側の位置に配置される。該第１、第２の連結機構７１は、前記底板３６に設けられたフック腕７２と、前記固定構造１６に設けられたフック受け７４とを備え、前記第１〜第３のＶ溝台６６と第１〜第３の位置決め脚４２とを用いて前記底板３６が位置決めされた状態で、該フック受け７４の下面側から該フック腕７２の自由端が係合されて上方向の押圧力を略鉛直に加えることで、該底板３６と前記固定構造１６とを連結する。
2. 以下の要素を有する請求項１に記載のミニマル製造装置。
   （ｉ）前記連結機構７１は、フック駆動用のレバー８４を更に備える。
   （ｊ）前記レバー８４は前記脚部に沿って抜き差しされ、前記レバーの一端には、操作用の取っ手８６が設けられ、他端は前記フック腕７２に連結されており、前記レバー８４を抜き差しすることにより、前記フック腕７２と前記フック受け７４とを分離し、または、前記フック腕７２と前記フック受け７４とを連結する。
3. 以下の要素を有する請求項２に記載のミニマル製造装置。
   （ｋ）前記脚部に挟まれた空間に前記運搬装置を挿入するための挿入口に、ゲート９０が設けられている。
   （ｌ）前記フック腕７２と前記フック受け７４とを分離した状態で、前記ゲート９０が開放され、前記フック腕７２と前記フック受け７４とを連結した状態で、前記ゲート９０が閉じて、前記運搬装置の挿入を阻止する状態になる。
4. 以下の要素を有する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のミニマル製造装置。
   （ｍ）前記固定構造１６は、前記運搬装置の車輪を位置決めして支持する前輪ストッパ３８を備えている。
5. 以下の要素を有する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のミニマル製造装置。
   （ｎ）前記固定構造１６の前記Ｖ溝台６６に隣接して、傾斜調整台７０が設けられ、前記底板３６の前記傾斜調整台７０と対向する位置に、傾斜調整ねじ６８が設けられている。
   （ｐ）前記傾斜調整ねじ６８のいずれかを突出させると、前記位置決め脚４２を前記Ｖ溝台６６から許容量の範囲で浮き上がらせる。
6. 請求項１に記載のミニマル製造装置を固定するための固定構造１６を、要求される生産工程分だけ配列したことを特徴とする生産ライン。
7. 請求項１に記載のミニマル製造装置を運搬して、固定構造１６上に固定し、かつ、請求項１に記載のミニマル製造装置を固定構造１６上から取り外して運搬装置により運搬することを特徴とする生産ラインの組み替え方法。

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