JP7313728B2 - 出荷検査装置、これを有する包装装置および包装システム - Google Patents
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Description
このような包装工程の全てを手作業で行う場合、包装にかなりの時間を要するだけでなく、シール面に「シワ」が発生しやすく、その結果、密封状態の悪化で輸送中に基板が汚染されてしまう、という問題がある。
そのため、出荷時品質をより確かなものにするために多数枚のウェーハが正しく容器に収容されていることやシール面に「シワ」が生じていないことなどを容易に把握してそのエビデンスを得ることができない、という課題が残る。
なお、ウェーハを納めた収容容器の包装に用いる包装袋として、ガセット袋を用いる場合を例に挙げて説明する。ガセット袋とは、例えばお茶用の包装袋のように「まち(ガセット部)」となる側面を有する袋である。具体的には、一端に袋口が形成され、ガセット部である対向する二つの側面(対向二側面)の中央に内折れする折り目が設けられており、この折り目を基準に対向二側面をV字型に折りたたむことが可能な袋である。
なお、ガセット袋は、異なる素材を組み合わせた二層構造あるいは三層構造のものがある。また、その素材は、例えばポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、あるいはアルミニウムなどの金属が蒸着された合成樹脂等が採用されている。
しかしながら、大量生産されるガセット袋は、例えば各面を裁断・接合する際の誤差による寸法のバラつき、生産時、保管時あるは使用時における温湿度変化による伸縮(例えば、吸湿したポリエチレン樹脂の伸び及び多層フィルムにおける各層の伸び率の違いによる反り返り)などがある。そのため、収容容器を包装するときのガセット袋Pのコンディション(袋の状態)は必ずしも一定ではない。また、一般的にこの種の素材は伸展性に乏しく、形状変化させる際にある程度精密な位置管理を行い、変化前後の位置再現性を確保しないとシワになりやすい性質を持つ。
図1に示す包装システムSは、基板が納められた容器Bをガセット袋Pに挿入し、その後袋口をシール(封止)する密封工程が行われる包装ステージS1、運搬アーム10によりガセット袋Pに向けて容器Bを保持・搬送する工程が行われる搬送ステージS2、搬送前の容器Bを保管する容器保管ステージS3、多数枚のガセット袋Pを保管する袋保管ステージS4を含んで構成される。なお、制御部20は、包装システムSに配備された各構成機器を制御する、一種のコンピュータである。
包装ステージS1では、袋保管ステージS4から当該包装ステージS1の所定位置まで搬送されてきたガセット袋Pの袋口が開かれ、搬送ステージS2から搬送されてきた容器Bがその内部に挿入される。具体的には、上面側の接着帯Dを挟持した複数のクランプCによりガセット袋Pの袋口が開かれ、この袋口がマウスピースMにより容器Bの投影形状(挿入方向の断面形状)に合った形状に整形される。
なお、包装対象物である容器Bは、例えば多数枚の基板を納めた容器であったり、あるいはウェーハなどを収容する前の空の状態の容器等である。また、二重包装などの一つの容器が複数回にわたって包装される場合では、既に包装されている容器が包装対象物となる。また、以下の説明において、これらの包装対象物をワークと称する場合もある。
以下、包装装置のクランプC、マウスピースMそれぞれの構成及びその動作について説明する。
包装ステージS1に配備された図示しない吸着機構は、包装ステージS1の所定位置に搬送されたガセット袋Pの上面及び下面双方の所定部位に、例えば吸着パッドを押し当ててそれぞれの面の吸着を開始する。その後、図示しない吸着機構は、上面を吸着している吸着パッドを上方向に向けて移動させる。これにより、ガセット袋Pのガセット部が開いた状態、つまり上面側の接着帯Dと下面側の接着帯Dが少し離れた状態(例えば、20[mm]程度浮かした状態)にすることができる。この動作は、後述する接着帯Dのクランプ動作をスムースに行うための準備動作である。
図2(a)に示すクランプL1U、L2U、L3U、L4U、L1L、L2L、L3L、L4L、R1U、R2U、R3U、R4U、R1L、R2L、R3L、R4Lは、図1に示す複数のクランプCを個別に特定したものである。
図2(a)を正面から見て、ガセット袋Pの上面左側の接着帯Dは、クランプL1U、L2U、L3U、L4Uにより狭持される。同様に、図2(a)を正面から見て、上面右側の接着帯Dは、クランプR1U、R2U、R3U、R4Uにより狭持される。このように、クランプL1U、L2U、L3U、L4U、R1U、R2U、R3U、R4Uは、上面側の接着帯Dを狭持する第一のクランプ群として機能する。
また、各クランプそれぞれの形状は、後工程において上下に位置する各クランプそれぞれが接近するために薄型形状に形成される。各クランプは、例えば強度確保の観点から母材には金属製の薄板が用いられ、所定の圧力で接着帯Dを狭持できるように当該接着帯Dと接する接面には合成ゴムなどのコーティングを施して形成される。
なお、各クランプは、各々独立して図示しないクランプ駆動機構に接続されており、当該クランプの動作、例えば上下左右の移動又は移動の停止、クランプの開始又はその解除は、予め包装システムSが受け付けた設定情報に基づき制御部20が個別に制御する。
なお、クランプL1U、L2U、R1U、R2Uを四隅とするガセット袋Pの長方形の面を上側シール面と称す。また、クランプL1L、L2L、R1L、R2Lを四隅とするガセット袋Pの長方形の面を下側シール面と称す。なお、上側シール面と下側シール面には、袋口を封止する際にシールされる部位を含む面となる。
ガセット袋Pの袋口の開口は、ガセット袋Pの下面側の接着帯Dを挟持しているクランプL1LからL4L、R1LからR4Lは固定しておき、上面左側の接着帯Dを挟持するクランプ(クランプL1U、L2U、L3U、L4U)、及び、上面右側の接着帯Dを挟持するクランプ(クランプR1U、R2U、R3U、R4U)それぞれを上方に向けて所定の距離だけ移動させて行う。所定の距離とは、例えばガセット部の幅:Wと同じ長さの距離である。これにより、図2(b)に示すように、ガセット袋Pの袋口が開かれる。
なお、ガセット袋Pの上面側の接着帯Dを狭持する各クランプを固定し、下面側の接着帯Dを狭持する各クランプを下方向に移動させて袋口を開くように構成することもできる。つまり、一方を相反する方向に移動させることにより、袋口が開くように構成することもできる。
包装ステージS1に配備されたマウスピースMは、図3(a)に示すように、主として4つの部品(部材)を含んで構成される。具体的には、図正面から見て袋口の左上側を整形するための整形部品(整形部材)11a、右上側を整形するための整形部品11b、左下側を整形するための整形部品11c、右下側を整形するための整形部品11dを含んで構成される。
マウスピースMは、袋口に挿入される前には、当該袋口のサイズよりも小さいサイズになるように各整形部品(11aから11d)が袋口の中心付近に集合した状態で所定位置(例えば、図3(a)に示すような袋口前)に配置される。マウスピースMは、この状態で袋口から挿入される。そして、図3(b)に示すように、袋口の四隅方向へ向けて各整形部品が移動して当該袋口の形状を整形する。つまり、各整形部品は、袋口の中心位置からそれぞれ異なる放射方向に向けて移動することにより、袋口の形状が強制的に整形される。
上記したように、ガセット袋Pのコンディションは必ずしも一定ではない。張力センサの検知結果に基づき各整形部品の移動制御をすることにより、例えば、ガセット袋Pのサイズ誤差(バラつき)があった場合においても、袋口周辺の引張力を確保することができる。つまり、マウスピースMが袋口を整形する際に付与する引張力により、各整形部品の外側面とガセット袋Pの内壁との間に摩擦力が生じる。この摩擦力により袋口を内面から強固に保持し、容器Bを挿入する際の当該容器Bの外面とガセット袋Pの内壁との接触摩擦に起因する「袋外れ」の発生を防ぐことができる。
なお、各整形部品の移動の制御は、引張力の検知結果に基づいた制御に限定するものではなく、例えば位置による制御を行っても良い。
図4(a)は、運搬アーム10(不図示)に保持された容器BがマウスピースM(整形部品11a、11b、11c、11d)、及び袋口下辺保護板11eにより整形された袋口から挿入される様子を模式的に示している。
このように、マウスピースM(整形部品11a、11b、11c、11d)、及び袋口下辺保護板11eによりガセット袋Pの袋口が保持及び保護された状態で、容器Bが挿入される。そのため、容器Bが直接袋口に引っかかることで生じる「袋外れ」等の重大トラブルの発生頻度を飛躍的に軽減することができる。
袋口の整形を解除する際のマウスピースMは、袋口の開口サイズよりも小さいサイズになるように各整形部品(11aから11d)が中心付近に集合した状態となった後に、当該袋口から退避するように動作する。また、袋口下辺保護板11eは、袋口の下辺を覆う際とは逆方向に回転して装着状態を解除するように動作する。このように、マウスピースM及び袋口下辺保護板11eの動作を制御することにより袋口の整形状態を解除する。
図5は、包装ステージS1における袋口の折りたたみ動作を説明するための図である。袋口の折りたたみは、図5(a)に示す折板12a、折板12b、クランプL1U、L2U、L1L、L2L、R1U、R2U、R1L、R2Lが動作して行う。
折板12aは、図5(a)に示すように、左側の折り目Gの外側に当接し、且つ、当該折板12aの移動方向端部(先端部)がクランプL2UとクランプL2Lを結ぶ直線上に到達するまで待機位置から移動(収容容器挿入方向に前進)する。その後、折板12aは、図5(b)に示すように、後述する各クランプの折りたたみ動作と連動して当該折り目Gを折り込む動作を開始する。
以下、代表して袋口を折りたたむ際の上側シール面のクランプL1U、L2Uと下側シール面のクランプR1L、R2Lの動作を例に挙げて詳細に説明する。
そのため、クランプL1U及びクランプL2Uの移動に伴い、上側シール面は、水平状態を維持したまま容器Bの袋口側の側面に近づきながら、且つ、折り目Gの位置まで下降するように移動する。なお、クランプR1UはクランプL1Uと、クランプR2UはクランプL2Uと同様の動作を行うように制御される。
また、例えばクランプL1U(あるいはクランプL2U、R1U、R2U)とクランプL1L(あるいはクランプL2L、R1L、R2L)との間の距離が、例えば10[mm]以下に近接した場合に当該折りたたみが完了したものとする。クランプL1UとランプL1Lとの距離は、図示しない位置センサにより検知することができる。その他、折りたたみ完了の検知は、折り目Gの折り込みを行う折板12a、折板12bの移動の停止を折板駆動機構が検知することにより行うこともできる。
図6は、包装ステージS1において、袋口を封止する動作を説明するための図である。
図6に示す上シール台13a、下シール台13bは、包装ステージS1に配備されており、ガセット袋Pのシール面を上下方向から挟んで加熱することにより袋口の封止を行う。上シール台13a、下シール台13bそれぞれは、図示しないシール台駆動機構に接続されている。また、上シール台13a、下シール台13bそれぞれがシール面に当接する部位には、当該シール面を加熱するための発熱部Hが設けられている。
前述したように本実施形態に係る包装装置は、ウェーハ在籍検知機構300、封止状態検知機構500を含んで構成される。なお、ウェーハ在籍検知機構300は包装装置に後付けすることができる単独稼働可能な単体ユニット(装置)として構成することもできる。
図7(a)は、容器Bの外観を示しており、図7(b)は、多数枚のウェーハを収容した容器Bの概略縦断面図である。
図7(b)に示すように、多数枚のウェーハそれぞれは所定の間隔を開けて容器Bに収容される。容器Bは、隣接するウェーハが相互に接触しないようにするため、例えばその内壁にウェーハの厚みに応じたガイド溝(不図示)が形成されている。このガイド溝は、容器Bにウェーハの挿入する際、又は、取り出す際に当該ウェーハの表面に不要な圧力等が掛からないように所定のクリアランスを設けて形成される。このようにして、図7(a)、(b)に示すような状態でウェーハが容器Bに収容される。
また、包装品がロット単位で管理されている場合、一つでも不良品が発生したときにはそのロット全てが再検査等の対象になってしまため、出荷時品質をより確かなものにすることが必要になる。
包装装置が有するウェーハ在籍検知機構300は、容器Bに向けて光を照射する光源30(第1の光源)、光源31(第2の光源)、各光源を保持するフレーム30a、31a、光源30、31から出射された光の反射光を受光する受光部35、36、ベース40を含んで構成される。
図10(a)は、1段のスロットに1枚ずつウェーハが収納されている状態であり、容器Bに正常にウェーハが収容されている。図10(b)は、1段のスロットに複数枚のウェーハが収納されている状態(ダブルスロットと称する場合もある)であり、不正な収容状態の一例である。図10(c)は、1枚のウェーハが複数のスロットに跨って収納されている状態(クロススロットと称する場合もある)であり、不正な収容状態の一例である。
また、図11は、容器Bの外観(図11(a))と、後述する線状反射光(図11(b))を説明するための図である。
また、受光部35、36は、線状の反射光(線状反射光)を受光するように構成することができる。線状反射光に基づいて行う収容状態の特定は、例えば点状の反射光に基づいて行う収容状態の特定と比べて高い精度で特定することが可能になる。
なお、封止状態検知機構500は、駆動部(不図示)からの駆動力により袋口をローラ50、51で挟持する動作、袋口に沿って移動する動作、袋口の挟持を解除して当該袋口から離脱する動作などを行う。また、これらの動作は制御部20により制御される。
なお、図11では袋口側の封止箇所近傍の厚みを検出する例を挙げているが、これとは反対側の封止箇所近傍の厚みを検出するようにしても良い。
ローラ50は、ガイド50aを介してセンサ52に接続され、ローラ51はガイド51aを介してセンサ52に接続される。
その点、封止箇所近傍をスキャンする場合では、封止箇所のシワが加圧で押し潰されてしまうのに対し、シール施工時に加圧による成型(シワ潰し)作用を受けない。そのため、シール時に存在していたシワがそのまま、或いは増幅されてシートのうねり(膨らみ)として残ることになる。このうねり(膨らみ)を検出する方がシワ発生部と正常部のシート合計厚さの差として如実に表れるため、封止状態検知機構500では封止箇所そのものではなくその近傍を計測するように構成される。
これにより、ワークを挿入する際の当該ワークの外面とガセット袋Pの内壁との接触、摩擦に起因する「袋外れ」等の重大トラブルの発生頻度を飛躍的に低減することができる。
これにより、融着シールする際のシール品質(密封性)の向上を図ることができる。さらに、袋口の折りたたみでは、ワークを収納したガセット袋Pが引きずられることなく、当該袋口が折りたたまれる。そのため、不要なテンションがガセット袋Pにかかることがなくなり、より確実に上側シール面と下側シール面それぞれの面が弛まないように張った状態を維持することができる。
次に、包装システムSにおける包装処理手順について説明する。図14は、包装処理方法を実行する際の制御部20による主要な制御手順の説明図である。
制御部20は、包装システムSのオペレータによる開始指示の入力受付を契機に制御を開始する。
制御部20は、これら一連の前処理が終了したか否かを判別する(S101)。
なお、袋口が開かれたことの検知は、例えばクランプL1U、L2U、L3U、L4U、R1U、R2U、R3U、R4Uそれぞれが上方の所定位置まで移動したことを検知する位置センサ、あるいは折りたたまれた状態のガセット部が袋口の開口に伴い平面になったことを検知する近接センサなどを用いて検知することができる。
制御部20は、一連のシール処理が完了した場合(S113:Yes)、図示しないクランプ駆動機構に指示を出し、各クランプによる接着帯Dの挟持を解除させる(S114)。このようにして、一連の処理が終了する。
なお、ウェーハ在籍検知機構300、封止状態検知機構500を有する場合はもとより、いずれか一方を備えた包装装置(包装システム)であっても、出荷品が正常品であることを示すエビデンスを得ることができる。また、ウェーハ在籍検知機構300、封止状態検知機構500は、既に運用している包装装置(包装システム)にウェーハ在籍検知機構300、封止状態検知機構500等を配設することが可能な出荷検査装置として構成することもできる。
ウェーハ在籍検知機構300では、照明・受光器配置及びスキャン動作の工夫により外乱となる異物・キズ・分割線の影響を最小化し、ウェーハ在籍検知を実用レベルに信頼性を引き上げることができる。
Claims (10)
- 複数のウェーハを所定の間隔を開けて収容可能に構成された容器を保持して当該容器を包装袋に挿入する機構を有する包装装置であって、
前記容器の外方から、当該容器に収容されたウェーハの側面に向けて光を照射する第1の光源と、
前記第1の光源と対向する方向から前記容器に収容されたウェーハの側面に向けて光を照射する第2の光源と、
前記第1、第2の光源から照射された光の反射光を検知する受光手段と、
前記受光手段による検知結果に基づいて前記容器のウェーハ在籍状態の特定を制御する制御手段と、を有し、
前記受光手段は、一対の受光部からなり、当該一対の受光部は、前記第1、第2の光源から照射する光の出射方向と略直交する方向から反射光を検知する一の受光部と、当該一の受光部と対向する位置で、当該略直交する方向から反射光を検知する他の受光部と、からなることを特徴とする、
包装装置。 - 前記受光手段は、前記第1、第2の光源から照射された光の反射光を線状反射光として検知することを特徴とする、
請求項1に記載の包装装置。 - 前記第2の光源は、前記ウェーハの厚み方向に前記第1の光源と距離をおいて配置されており、
前記他の受光部は、前記ウェーハの厚み方向と直交する方向に前記一の受光部と距離をおいて配置されていることを特徴とする、
請求項1又は2に記載の包装装置。 - 前記一の受光部及び前記他の受光部は、互いに異なる領域からの反射光を検知することを特徴とする、
請求項1又は2に記載の包装装置。 - 前記包装袋に前記容器が挿入された後に折りたたまれた袋口の所定部位を融着シールして当該袋口を封止する封止手段と、
前記封止手段により封止された封止箇所の状態を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段は、前記封止箇所から所定の距離離れた箇所において前記包装袋の厚みの検知結果に基づいて前記封止箇所の状態を特定することを特徴とする、
請求項1又は2に記載の包装装置。 - 容器を包装するための包装袋を包装装置まで搬送する搬送装置と、当該容器の包装を行う当該包装装置とを含む包装システムであって、
前記包装装置は、
複数のウェーハを所定の間隔を開けて収容可能に構成された容器を保持して当該容器を包装袋に挿入する機構と、
前記容器の外方から、当該容器に収容されたウェーハの側面に向けて光を照射する第1の光源と、
前記第1の光源と対向する方向から前記容器に収容されたウェーハの側面に向けて光を照射する第2の光源と、
前記第1、第2の光源から照射された光の反射光を検知する受光手段と、
前記受光手段による検知結果に基づいて前記容器のウェーハ在籍状態の特定を制御する制御手段と、を有し、
前記受光手段は、一対の受光部からなり、当該一対の受光部は、前記第1、第2の光源から照射する光の出射方向と略直交する方向から反射光を検知する一の受光部と、当該一の受光部と対向する位置で、当該略直交する方向から反射光を検知する他の受光部と、からなることを特徴とする、
包装システム。 - 前記受光手段は、前記第1、第2の光源から照射された光の反射光を線状反射光として検知することを特徴とする、
請求項6に記載の包装システム。 - 前記包装袋に前記容器が挿入された後に折りたたまれた袋口の所定部位を融着シールして当該袋口を封止する封止手段と、
前記封止手段により封止された封止箇所の状態を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段は、前記封止箇所から所定の距離離れた箇所において前記包装袋の厚みを検知してその検知結果に基づいて前記封止箇所の状態を特定することを特徴とする、
請求項6又は7に記載の包装システム。 - 複数のウェーハを所定の間隔を開けて収容可能に構成された容器のウェーハ在籍状態を特定する在籍検査装置であって、
前記容器の外方から、当該容器に収容されたウェーハの側面に向けて光を照射する第1の光源と、
前記第1の光源と対向する方向から前記容器に収容されたウェーハの側面に向けて光を照射する第2の光源と、
前記第1、第2の光源から照射された光の反射光を検知する受光手段と、
前記受光手段による検知結果に基づいて前記容器のウェーハ在籍状態の特定を制御する制御手段と、を有し、
前記受光手段は、一対の受光部からなり、当該一対の受光部は、前記第1、第2の光源から照射する光の出射方向と略直交する方向から反射光を検知する一の受光部と、当該一の受光部と対向する位置で、当該略直交する方向から反射光を検知する他の受光部と、からなることを特徴とする、
ることを特徴とする、
在籍検査装置。 - 前記受光手段は、前記第1、第2の光源から照射された光の反射光を線状反射光として検知することを特徴とする、
請求項9に記載の在籍検査装置。
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