(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納する基板収納容器の寸法測定に用いる基板収納容器測定装置であって、
所定の位置に固定ピンを備えるキネマティックプレートと、
前記キネマティックプレートとの相対位置関係を固定することができ、かつ、所定の測定方向に存在する目的物までの距離を測定することのできる光学式測距センサと、
前記キネマティックプレートの上に搭載される基板収納容器測定用治具とを備え、
前記基板収納容器測定用治具は、
前記キネマティックプレートの上に搭載されるベースプレートと、
前記基板収納容器を載せた状態で前記ベースプレートに対してスライド可能なスライドプレートとを含み、
前記ベースプレートは、前記固定ピンと嵌合することで、前記ベースプレートと前記キネマティックプレートとの相対位置関係を一義的に決定する一群の溝を備えることを特徴とする基板収納容器測定装置。
【請求項２】
前記基板収納容器測定用治具は、前記スライドプレートの第１の方向へのスライドを可能とする第１スライド機構を備え、
前記第１の方向は、前記基板収納容器測定用治具が前記キネマティックプレート上に搭載された場合に、前記光学式測距センサの測定方向と一致する方向であることを特徴とする請求項１記載の基板収納容器測定装置。
【請求項３】
前記基板収納容器測定用治具は、前記スライドプレートの、前記第１の方向と直交する第２の方向へのスライドを可能とする第２スライド機構を備えることを特徴とする請求項２記載の基板収納容器測定装置。
【請求項４】
前記基板収納容器測定用治具は、前記スライドプレートの回転方向のスライドを可能とする第３スライド機構を備えることを特徴とする請求項２または３記載の基板収納容器測定装置。
【請求項５】
前記スライドプレートは、前記基板収納容器の前記第１の方向における位置を決めるストッパー部とクランプ機構を備えることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の基板収納容器測定装置。
【請求項６】
前記ベースプレートは、前記キネマティックプレートの上に搭載された際に、前記光学式測距センサの測定可能範囲内となる領域を示す範囲表示部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の基板収納容器測定装置。
【請求項７】
前記範囲表示部材は、前記測定可能範囲と同じ厚さを有し、前記ベースプレートに固定された窓枠部材であることを特徴とする請求項６記載の基板収納容器測定装置。
【請求項８】
基板を収納する基板収納容器の寸法測定に用いる基板収納容器測定用治具であって、
裏面に一群の溝を有するベースプレートと、
前記基板収納容器を載せた状態で前記ベースプレートに対してスライド可能なスライドプレートとを含み、
前記一群の溝は、キネマティックプレートが備える固定ピンと嵌合することで、前記ベースプレートと前記キネマティックプレートとの相対位置関係を固定することができるように形成されていることを特徴とする基板収納容器測定用治具。
【請求項９】
前記スライドプレートの第１の方向へのスライドを可能とする第１スライド機構を備えることを特徴とする請求項８記載の基板収納容器測定用治具。
【請求項１０】
前記スライドプレートの、前記第１の方向と直交する第２の方向へのスライドを可能とする第２スライド機構を備えることを特徴とする請求項９記載の基板収納容器測定用治具。
【請求項１１】
前記スライドプレートの回転方向のスライドを可能とする第３スライド機構を備えることを特徴とする請求項９または１０記載の基板収納容器測定用治具。
【請求項１２】
前記スライドプレートは、前記基板収納容器の前記第１の方向における位置を決めるストッパー部とクランプ機構を備えることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項記載の基板収納容器測定用治具。
【請求項１３】
前記ベースプレートは、前記スライドプレートの上の空間内に、前記第１の方向に所定幅を有する所定の範囲を表示する範囲表示部材を備えることを特徴とする請求項８乃至１２の何れか１項記載の基板収納容器測定用治具。
【請求項１４】
前記範囲表示部材は、前記所定の範囲と同じ厚さを有し、前記ベースプレートに固定された窓枠部材であることを特徴とする請求項１３記載の基板収納容器測定用治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板収納容器測定装置および基板収納容器測定用治具に係り、特に、半導体装置や液晶表示装置の製造工場において基板の搬送に利用される基板収納容器の外形寸法を精度良く測定するために有用な基板収納容器測定装置および基板収納容器測定用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置の製造工場内において、基板は、一般に基板収納容器に収納された状態で搬送される。このような用途に利用される容器としては、３００mm以降ではＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）の使用が考えられている。ＦＯＵＰは、前面に開閉可能なドアを備えており、その内部に複数の基板を収納し、密封し、高速自動搬送することができる。
【０００３】
基板は、ＦＯＵＰに収納されることにより、清浄度の低い雰囲気にさらされることなく基板処理装置まで搬送される。そして、個々のプロセス装置では、ＦＯＵＰの内部空間が基板処理装置の内部空間にのみ通じるようにＦＯＵＰのドアがオープナー（ロードポート）で開閉される。基板処理装置のエンクロージャー内部は、高い清浄度に保たれている。このため、ＦＯＵＰを用いた上記の搬送手法によれば、ミニエンバイロメントにより基板を清浄度の低い雰囲気にさらすことなく複数の工程を順次進めることができる。
【０００４】
ところで、低クラス環境から基盤を高清浄度に保ち、かつ、開閉や自動搬送に問題のないＦＯＵＰの管理を適切に行うためには、その外形の寸法を精度良く測定する必要が生ずる。ＦＯＵＰのように３次元の形状を持つ対象物の外形を測定する方法としては、例えば、測定用のプローブをロボットなどで動かして、機械的に寸法測定を行う接触式の測定方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した接触式の測定方法で極めて高い測定精度を得るためには、種々の困難が伴う。このため、ＦＯＵＰの管理に必要な測定精度が高まるに連れて、機械的な接触式プローブの測定方法を用いてＦＯＵＰの管理を行うことが難しくなっている。
【０００６】
３次元形状を有する対象物を高い精度で測定するためには、光学的な測距センサを用いた非接触の測定方法を利用することが考えられる。しかしながら、測距センサを用いた測定方法においては、測距センサの焦点深度と、寸法測定精度とがトレードオフの関係となる。このため、測距センサを用いる方法をＦＯＵＰの寸法測定に応用した場合、測定可能な領域が極めて狭い範囲となって、測定対象物をその範囲内に納めるのが非常に難しくなるという問題が生ずる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、光学的な測距センサを用いることで基板収納容器の外形寸法を極めて精度良く測定することができ、かつ、測距センサの浅い焦点深度の中に測定対象物を納める作業を容易化することのできる基板収納容器測定装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、汎用的な測定装置を利用して上記の基板収納容器測定装置を実現するための基板収納容器測定用治具を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板を収納する基板収納容器の寸法測定に用いる基板収納容器測定装置であって、
所定の位置に固定ピンを備えるキネマティックプレートと、
前記キネマティックプレートとの相対位置関係を固定することができ、かつ、所定の測定方向に存在する目的物までの距離を測定することのできる光学式測距センサと、
前記キネマティックプレートの上に搭載される基板収納容器測定用治具とを備え、
前記基板収納容器測定用治具は、
前記キネマティックプレートの上に搭載されるベースプレートと、
前記基板収納容器を載せた状態で前記ベースプレートに対してスライド可能なスライドプレートとを含み、
前記ベースプレートは、前記固定ピンと嵌合することで、前記ベースプレートと前記キネマティックプレートとの相対位置関係を一義的に決定する一群の溝を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の基板収納容器測定装置であって、
前記基板収納容器測定用治具は、前記スライドプレートの第１の方向へのスライドを可能とする第１スライド機構を備え、
前記第１の方向は、前記基板収納容器測定用治具が前記キネマティックプレート上に搭載された場合に、前記光学式測距センサの測定方向と一致する方向であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の基板収納容器測定装置であって、前記基板収納容器測定用治具は、前記スライドプレートの、前記第１の方向と直交する第２の方向へのスライドを可能とする第２スライド機構を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の基板収納容器測定装置であって、前記基板収納容器測定用治具は、前記スライドプレートの回転方向へのスライドを可能とする第３スライド機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２乃至４の何れか１項記載の基板収納容器測定装置であって、前記スライドプレートは、前記基板収納容器の前記第１の方向における位置を決めるストッパー部とクランプ機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載の基板収納容器測定装置であって、前記ベースプレートは、前記キネマティックプレートの上に搭載された際に、前記光学式測距センサの測定可能範囲内となる領域を示す範囲表示部材を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の基板収納容器測定装置であって、前記範囲表示部材は、前記測定可能範囲と同じ厚さを有し、前記ベースプレートに固定された窓枠部材であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、基板を収納する基板収納容器の寸法測定に用いる基板収納容器測定用治具であって、
裏面に一群の溝を有するベースプレートと、
前記基板収納容器を載せた状態で前記ベースプレートに対してスライド可能なスライドプレートとを含み、
前記一群の溝は、キネマティックプレートが備える固定ピンと嵌合することで、前記ベースプレートと前記キネマティックプレートとの相対位置関係を固定することができるように形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の基板収納容器測定用治具であって、前記スライドプレートの第１の方向へのスライドを可能とする第１スライド機構を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の基板収納容器測定用治具であって、前記スライドプレートの、前記第１の方向と直交する第２の方向へのスライドを可能とする第２スライド機構を備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の基板収納容器測定用治具であって、前記スライドプレートの回転方向へのスライドを可能とする第３スライド機構を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項９乃至１１の何れか１項記載の基板収納容器測定用治具であって、前記スライドプレートは、前記基板収納容器の前記第１の方向における位置を決めるストッパー部とクランプ機構を備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、請求項８乃至１２の何れか１項記載の基板収納容器測定用治具であって、前記ベースプレートは、前記スライドプレートの上の空間内に、前記第１の方向に所定幅を有する所定の範囲を表示する範囲表示部材を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の基板収納容器測定用治具であって、前記範囲表示部材は、前記所定の範囲と同じ厚さを有し、前記ベースプレートに固定された窓枠部材であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の基板収納容器測定装置の主要部の構造を説明するための図を示す。
図１に示すように、本実施形態の基板収納容器測定装置は、キネマティックプレート１０を備えている。キネマティックプレート１０は、基板収納容器測定装置の本体に固定された部材であり、キネマティックプレートに関するSEMI(Semiconductor Equipment Material International)規格（例えばE-57，E-62）に従って設けられた固定ピン１２を備えている。固定ピン１２は、後述の如く、キネマティックプレート１０の表面上に、所定の３角形の各頂点に位置するように３本設けられている。
【００２４】
基板収納容器測定装置は、また、光学式の測距センサ１４を備えている。測距センサ１４は、発光部１６と受光部１８とをそなえており、所定の測定方向（図１における右向き水平方向）に存在する目的物までの距離を測定することができる。すなわち、測距センサ１４は、測距センサ１４から上記の測定方向に向かって所定長離れた領域に測定可能範囲を有しており、対象物がその測定範囲内に置かれた場合に、その対象物までの距離を測定することができる。本実施形態において、測距センサ１４は、図示しない支持部によって、キネマティックプレート１０との相対位置関係が固定できるように保持されている。
【００２５】
キネマティックプレート１０の上には、基板収納容器測定用治具２０が搭載されている。基板収納容器測定用治具２０は、ベースプレート２２とスライドプレート２４とを備えている。ベースプレート２２は、ＦＯＵＰに関するSEMI規格（例えば、E47.1 Pods Std.）に従って設けられた一群の溝２６、より具体的には３つの溝２６からなるＶグループを備えている。
【００２６】
図２は、ベースプレート２２を図１に示すII-II矢視で表した図を示す。ベースプレート２２が備える３つの溝２６はそれぞれＶ溝であり、図２に示すような配置でベースプレート２２の裏面に設けられている。これらの溝２６は、キネマティックプレート１０上の固定ピン１２と嵌合するように、かつ、それらが嵌合することでベースプレート２２とキネマティックプレート１０の相対位置関係が一義的に決定されるように設けられている。
【００２７】
ベースプレート２２には、更に、範囲表示部材２７が取り付けられている。範囲表示部材２７は、測距センサ１４の測定可能範囲を示すための部材であり、本実施形態では、範囲表示部材２７とベースプレート２２とが図１に示すようにＬ字形状となるように設けられている。図１に示す範囲表示部材２７は、具体的には、基板収納容器測定用治具２０がキネマティックプレート１０の上に載せられた際に測距センサ１４と対向する面に所定の大きさの窓２８を有する窓枠部材で構成されている。
【００２８】
基板収納容器測定用治具２０がキネマティックプレート１０に搭載されると、ベースプレート２２とキネマティックプレート１０との相対的位置は上述の如く一義的に決定される。また、本実施形態では、キネマティックプレート１０と測距センサ１４の相対的位置も一義的に決定されている。従って、基板収納容器測定用治具２０がキネマティックプレート１０に搭載された状況下では、測距センサ１４の測定可能範囲と範囲表示部材２７（窓枠部材）との相対的位置が固定化される。
【００２９】
本実施形態において、範囲表示部材２７は、上述した状況下で、その板厚が測距センサ１４の測定可能範囲と一致するように形成されている。つまり、範囲表示部材２７は、窓２８の中の領域（窓枠に囲まれた領域）が測距センサ１４の測定可能範囲となるように形成されている。
【００３０】
スライドプレート２４は、ベースプレート２２上にスライド可能に搭載されている。より具体的には、スライドプレート２４は、図１における左右方向（第１の方向）へのスライドを可能とする第１スライド機構（図示せず）によってベースプレート上に保持されている。このため、スライドプレート２４の測距センサ１４に対する相対位置は、測距センサ１４の測定方向（図１における左右方向）に限り所定の範囲内で任意に調整することができる。
【００３１】
尚、本実施形態では、スライドプレート２４のスライド方向を上述した第１の方向だけに限定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、スライドプレート２４の、第１の方向に直交する第２の方向へのスライドを可能とする第２スライド機構や、スライドプレート２４の回転方向へのスライドを可能とする第３スライド機構を、上述した第１スライド機構と共に基板収納容器測定用治具２０に組み込んでもよい。
【００３２】
スライドプレート２４の上には基板を収納するためのＦＯＵＰ３０が載せられている。スライドプレート２４は、測距センサ１４側の端部にストッパー部３１を備えている。ストッパー部３１は、ストッパー部３１を含むスライドプレート２４の形状が、図１に示すように、側面視でＬ字状になるように設けられている。ＦＯＵＰ３０は、その角部がストッパー部３１に当たるようにスライドプレート２４上に搭載される。スライドプレート２４は、更に、その状態でＦＯＵＰ３０の位置を固定するクランプ機構（図示せず）を備えている。スライドプレート２４上のＦＯＵＰ３０の位置は、上述したストッパー３０とクランプ機構とによって固定される。
【００３３】
以下、図３および図４を参照して、ＦＯＵＰ３０の構造を簡単に説明する。
図３は、ＦＯＵＰ３０の斜視図を示す。また、図４は、基板を収納したＦＯＵＰ３０の断面図を示す。
図３に示すように、ＦＯＵＰ３０は、シェル３２と、シェル３２の前面をふさぐ開閉可能なドア３４とを備えている。シェル３２の上部には、ＦＯＵＰ３０の自動搬送などの際に把手として利用されるフランジ３６が設けられている。
【００３４】
図４に示すように、ＦＯＵＰ３０の内部には、多数の基板３８が所定間隔を空けて収納される。ＦＯＵＰ３０は、このように多数の基板３８を収納した状態で半導体製造工場の内部において搬送される。基板処理装置の前面にはＦＯＵＰ３０を取り扱うためのロードポート４０が設けられている。
【００３５】
ロードポート４０は、SEMI規格（例えばE-57 Kinematic coupling Std.）で定められた仕様を満たす固定ピン４２を備えている。一方、ＦＯＵＰ３０の底面には、SEMI規格（例えば、E47.1 Pods Std.）で定められた仕様を満たす溝４４（Ｖグループ）が設けられている。ＦＯＵＰ３０は、それらの溝４４が上記の固定ピン４２のそれぞれと嵌合するようにロードポート４０の上に置かれる。その結果、ロードポート４０上でのＦＯＵＰ３０の位置は、常に一定の適正位置に決定される。
【００３６】
ロードポート４０は、ＦＯＵＰ３０のドア３４を開閉させる開閉機構４６を備えている。図４に示すように、ＦＯＵＰ３０のドア３４は、シェル３２が製造装置の外壁４８と密着した状態で開閉機構４６により開閉される。このため、ＦＯＵＰ３０の内部に収納される基板３８は、製造装置外部の雰囲気（例えばクラス１〜１０００００）に晒されることなく、製造装置の内部（例えばクラス１）に搬入され、またその内部から搬出される。
【００３７】
半導体製造工場においてＦＯＵＰ３０を用いるためには、ＦＯＵＰ３０の外形寸法をミクロンμｍオーダーで管理する必要がある。そして、その寸法は、シェル３２、ドア３４、およびフランジ３６など、ＦＯＵＰ３０の各部で測定する必要がある。
【００３８】
上述した要求精度でＦＯＵＰ３０の寸法を測定するうえでは、光学的な非接触式の測定方法を用いることが有効である。そこで、本実施形態の基板収納容器測定装置は、高い測定精度を確保し得る測距センサ１４を用い、かつ、上記の要求精度を満たし得る程度にその焦点深度を浅く設定している。
【００３９】
本実施形態の測定装置において、キネマティックプレート１０の上には、ロードポート４０上の固定ピン４２と同様にSEMI規格に従った固定ピン１２が設けられている。従って、キネマティックプレート１０の上には、基板収納容器測定用治具２０を用いることなく、Ｖグループ４２の各溝が固定ピン１２に嵌合するようにＦＯＵＰ３０を直接搭載することができる。
【００４０】
キネマティックプレート１０および測距センサ１４は、ＦＯＵＰ３０が上記の如くキネマティックプレート１０の上に直接載せられた場合に、ＦＯＵＰ３０のドア３４の面が測距センサ１４の測定可能範囲内に収まるように構成されている。このため、本実施形態の基板収納容器測定装置によれば、測距センサ１４の焦点深度が極めて浅いにも関わらず、ＦＯＵＰ３０のドア面の周辺を容易に精度良く測定することができる。
【００４１】
しかし、キネマティックプレート１０の上にＦＯＵＰ３０が直接載せられた状態では、ドア面の周辺を除き、ＦＯＵＰ３０の寸法を精度良く測定することはできない。そこで、本実施形態では、ドア面の周辺を除く他の部分の測定を容易とするため、基板収納容器測定用治具２０を備えている。
【００４２】
基板収納容器測定用治具２０を用いる場合は、その上にＦＯＵＰ３０を図１に示すような姿勢で載せることにより、フランジ３６を測距センサ１４に対向させることができる。そして、その状態で、フランジ３６が範囲表示部材２７の窓２８の中（窓枠に囲まれた領域）に収まるようにスライド部２４をスライドさせれば、フランジ３６を測距センサ１４の測定可能範囲内に納めることができる。
【００４３】
同様に、本実施形態の測定装置によれば、基板収納容器測定用治具２０の上に所望の姿勢でＦＯＵＰ３０を搭載した後、測定の対象となる部分が窓２８の中（窓枠に囲まれた領域）に収まるようにスライド部２４をスライドさせることにより、その測定対象の部分を容易かつ確実に測距センサ１４の測定可能範囲内に納めることができる。このため、本実施形態の基板収納容器測定装置、および基板収納容器測定用治具２０によれば、測距センサ１４の焦点深度を浅くして高い測定精度を確保しつつ、ＦＯＵＰ３０のあらゆる部分の測定を容易化することができる。
【００４４】
ところで、上述した実施の形態では、測距センサ１４の測定可能範囲を、窓枠状の範囲表示部材２７で示すこととしているが、測定可能範囲を示す部材は窓枠状の部材に限定されるものではない。すなわち、範囲表示部材２７は、測距センサ１４の測定可能範囲を示し得るものであればどのような形状であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、基板収納容器測定用治具を用いることで、基板収納容器の任意の部分を、容易かつ確実に測距センサの測定可能範囲内に納めることができる。このため、本発明によれば、基板収納容器のあらゆる部分を簡単な作業で精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の基板収納容器測定装置の主要部の構造を説明するための図である。
【図２】  実施の形態１で用いられるベースプレートを図１に示すII-II矢視で表した図である。
【図３】  実施の形態１で用いられるＦＯＵＰの斜視図を示す。
【図４】  図３に示すＦＯＵＰに基板を収納した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  キネマティックプレート
１２，４２  固定ピン
１４  測距センサ
２０  基板収納容器測定用治具
２２  ベースプレート
２４  スライドプレート
２６，４４  溝
２７  範囲表示部材
２８  窓
３０  ＦＯＵＰ
３１  ストッパー部
３２  シェル
３４  ドア
３６  フランジ
３８  基板
４０  ロードポート
４６  開閉機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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