(57)【要約】【課題】簡単な構成でウエハの飛び出しを防止できる手段を備えたカセット及び開閉装置を提供する。【解決手段】飛び出し防止手段を、カセット本体の中心よりもウエハ受け渡し側における上下に垂直軸１１Ｕ，１１Ｌ  回りに回動自在に設けられたアーム１２Ｕ，１２Ｌ  と、そのアームの先端部に支持され、アームの回動によりカセット本体に収容されているウエハの飛び出しを妨げる閉鎖位置と、カセット本体に対するウエハ受け渡しを妨げない開放位置との間を移動される飛び出し防止バー１３と、下側の第１アームに設けられて、ウエハ受け渡し側に係合凹部を有するフック１４と、カセット本体に設けられ、開放位置に移動された飛び出し防止バーを閉鎖位置に復帰させるためアーム１２Ｕ  を付勢する付勢部材１５とで構成した。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛び出し防止手段を備えた半導体ウエハ搬送用オープンカセットにおいて、前記飛び出し防止手段は、カセット本体の半導体ウエハ受け渡し側における前記カセット本体の上下に垂直軸回りに回動自在に設けられたアームと、前記アームの先端部に支持され、前記アームの回動により前記カセット本体に収容されている半導体ウエハの飛び出しを妨げる閉鎖位置と、前記カセット本体に対する半導体ウエハ受け渡しを妨げない開放位置との間を移動される飛び出し防止バーと、下側のアームに設けられて、半導体ウエハ受け渡し側に開口する係合凹部を有するフックと、前記カセット本体に設けられ、前記飛び出し防止バーを閉鎖位置に復帰させるため前記アームを付勢する付勢部材とから構成されていることを特徴とする半導体ウエハ搬送用オープンカセット。
【請求項２】
半導体装置フロントエンドモジュールの半導体ウエハ受け渡し口を構成し、その半導体ウエハ受け渡し口に設けられたドア及びそのドアを開閉駆動するドア駆動部を有するとともに、前記半導体ウエハ受け渡し口の前に設けられたテーブルに、半導体ウエハ搬送容器を載置する載置台と、その載置台を前記半導体ウエハ受け渡し口に向けて前進後退させる載置台駆動部とを有する半導体ウエハ搬送容器開閉装置において、
前記テーブルの上面の半導体ウエハ受け渡し口に近い位置の左右両側の前記載置台の外側に設けられ、一端部において垂直軸回りに回動自在に支持された第２アームと、その第２アームの先端に立設された係止ピンと、その係止ピンが後退位置に存在する前記載置台に載置されている、請求項１に記載された半導体ウエハ搬送用オープンカセットの飛び出し防止手段の飛び出し防止バーが閉鎖位置に存在する時の第１アームのフックに係合する位置に前記第２アームを停止する停止部材と、前記載置台が前記載置台駆動部により前進されるに連れて回動される前記第２アームを、前記載置台が前記載置台駆動部により後退位置に後退されるに連れて前記停止部材に停止される位置まで復帰させる付勢部材とからなる飛び出し防止解除手段を備えたことを特徴とする半導体ウエハ搬送容器開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの飛び出しを防止する手段を備えた半導体ウエハ搬送用オープンカセット及び飛び出し防止を解除する手段を備えた半導体ウエハ搬送容器開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動化された半導体工場の処理プロセスの工程内及び工程間において半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）の搬送を担う機器の一つにウエハ搬送容器があるが、ウエハ搬送容器には、高クリーン度が要求される場合に用いられる密閉型容器（以下、フープという。）と、高クリーン度が要求されない場合に用いられる開放型容器、すなわちオープンカセット（以下、単にカセットという。）とがある。
フープは、内部にウエハの周縁の一部を支持する支持部を有し、外周面はウエハ受け渡し口を有する正面以外は密閉されていて、そのウエハ受け渡し口は開閉可能なドア（開閉蓋）により閉鎖されている。これに対し、カセットは、フレームの内部にウエハの周縁の一部を支持する支持部を有するのみで、外周面は開放されている。
【０００３】
そして、フープは、ウエハ搬送容器開閉装置（オープナーとも称されている。）のウエハ受け渡し口の前に設けられたテーブルに前進後退可能に設けられた載置台に載置され、その載置台を前記テーブル内に設けられた載置台駆動部によりウエハ受け渡し口に向けて前進させた時に、開閉装置のウエハ受け渡し口を閉鎖しているドアが開閉装置に設けられているドア駆動部により自動的に開放され、また、その開閉装置の内側に設けられているドア開閉ロボットによりフープの受け渡し口を閉鎖しているドアが開放された後、開閉装置の内側に設けられているウエハ受け渡しロボットにより、フープに対するウエハの受け渡しが行われるようになっている。
【０００４】
これに対して、カセットは、前記載置台に載置され、その載置台を載置台駆動部によりウエハ受け渡し口に向けて前進させた時に、開閉装置のウエハ受け渡し口を閉鎖しているドアが開閉装置に設けられているドア駆動部により自動的に開放される過程までは、フープの場合と同様であるが、その後のドア開閉ロボットによるドア開放動作をされずに、ウエハ受け渡しロボットにより、カセットの開放されているウエハ受け渡し口に対するウエハの受け渡しが行われるようになっている。
【０００５】
従って、ウエハ受け渡し口が常に開放されているカセットにおいては、ＡＧＶ（移載機付き無人搬送車）、ＲＧＶ（移載機付き有軌道無人搬送車）、ＯＨＴ（ホイスト型移載機付き天井搬送モノレール）、ＰＧＶ（手動移載機付き有人搬送台車）などの工程内搬送機器によるカセットの移送中に、カセットが揺らされたり、開閉装置の載置台に載置されている間にウエハ受け渡しロボットから振動を受けたりした時に、カセットからウエハが飛び出す恐れがあるので、その飛び出しを防止する手段を備えたものが、古くから知られている。
【０００６】
特許文献１には、カセットのウエハ支持部の両側に中空クッションを設け、その中空クッションを膨脹収縮させることによりウエハを挟持するようにしたものが記載されている。また、特許文献２には、カセットのウエハ受け渡し口側の上下にアームを回動自在に設けるとともに、その上下のアームの端部の間に飛び出し防止バーを結合し、バーがウエハ飛び出し防止位置に保持されるようにアームを付勢する付勢部材を設け、かつ、アームに一端を結合したケーブルを複数の滑車を経由してその他端をカセットの正面又は背面に設けた一対のピニオンに結合し、その両ピニオンにカセットに前進後退可能に突設したラックの歯を噛み合わせることにより、カセット装着時にラックを前進させてアームを飛び出し防止位置から後退させる解除機構を構成したものが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−２０１４５９号公報      第１，２頁  図１
【特許文献１】
特開平６−３２６１８２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のウエハ飛び出し防止手段は、ウエハ搬送時は中空クッションが常時膨脹され、ウエハの外周部を保持するので、中空クッションからのエア漏れによる飛び出し防止機能の滅失の恐れがあり、また、ウエハに反りなどが生じないように圧力制御することは困難であり、ウエハ受け渡し装置には、カセットを前進後退させるための載置台駆動部のほかに加圧空気供給装置を設ける必要が生じ、ウエハ受け渡し装置の構成が複雑大型になり、載置台の駆動と加圧空気の供給に複雑な制御が要求されるという問題がある。
また、特許文献２にウエハ飛び出し防止手段は、飛び出し防止バーが常に飛び出し防止位置に向けて付勢されるので、カセット単独状態で飛び出し防止機能が滅失する恐れはないが、解除機構は、ケーブルと滑車とピニオンとラックによりカセット装着時に加わる力の方向に多重変換してアームに伝達する構造であるため、構成が複雑で取付が容易でなく、故障が起き易いという問題がある。また、カセット載置台の前進後退移動と関係なく、ラックを前進後退させるための構成を付加する必要があるので、設備コストの増加が避けられない。
【０００９】
本発明は、上記先行技術の問題点を解消するためになされたものであり、その第一の課題は、簡単な構成でウエハの飛び出しを防止できる飛び出し防止手段を備えたカセットを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第二の課題は、開閉装置に既設されている載置台駆動部を利用して、すなわち、新規な構成を付加せずに、簡単かつ確実にカセットのウエハ飛び出し防止手段の解除及び復帰をさせることができるようにした開閉装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記第一の課題を解決するため、請求項１の発明は、飛び出し防止手段を備えたカセットにおいて、前記飛び出し防止手段を、カセット本体の中心よりもウエハ受け渡し側における前記カセット本体の上下に垂直軸回りに回動自在に設けられた第１アームと、前記第１アームの先端部に支持され、前記第１アームの回動により前記カセット本体に収容されているウエハの飛び出しを妨げる閉鎖位置と、前記カセット本体に対するウエハ受け渡しを妨げない開放位置との間を移動される飛び出し防止バーと、下側の第１アームに設けられて、ウエハ受け渡し側に開口する係合凹部を有するフックと、前記カセット本体に設けられ、前記飛び出し防止バーを閉鎖位置に復帰させるため前記第１アームを付勢する第１付勢部材とから構成したことことを特徴としている。
上記の構成により、フックに力が加えられていない状態では、第１付勢部材が第１アームに与える付勢力により飛び出し防止バーはウエハのカセットからの飛び出しを妨げる閉鎖位置に保持される。フックに力が加えられると、第１アームが第１付勢部材に抗して回動され、飛び出し防止バーはウエハのカセットに対する受け渡しを妨げない開放位置に移動される。
【００１２】
また、上記第二の課題を解決するため、請求項２の発明は、ＥＦＥＭのウエハ受け渡し口を構成し、そのウエハ受け渡し口に設けられたドア及びそのドアを開閉駆動するドア駆動部を有するとともに、前記ウエハ受け渡し口の前に設けられたテーブルにウエハ搬送容器を載置する載置台と、その載置台を前記ウエハ受け渡し口に向けて前進後退させる載置台駆動部とを有するウエハ搬送容器開閉装置において、前記テーブルの上面の前記ウエハ受け渡し口に近い位置の左右両側の前記載置台の外側に設けられ、一端部において垂直軸回りに回動自在に支持された第２アームと、その第２アームの先端に立設された係止ピンと、その係止ピンが後退位置に存在する前記載置台に載置されているカセットの飛び出し防止バーが閉鎖位置に存在する時の下側の第１アームのフックに係合する位置に前記第２アームを停止する停止部材と、前記載置台が前記載置台駆動部により前進されるに連れて回動される前記第２アームを、前記載置台が前記載置台駆動部により後退位置に後退されるに連れて前記停止部材に停止される位置まで復帰させる第２付勢部材とからなる飛び出し防止解除手段を備えたことを特徴としている。
上記構成により、載置台駆動部がカセットを載置した載置台を前進させる時は、カセットのフックに飛び出し防止解除手段の第２アームの係止ピンが係合し、その係合状態が継続したまま第２アームが第２付勢部材に抗して回動される。従って、カセットの第１アームが回動されて、飛び出し防止バーが閉鎖位置から開放位置に移動される。また、載置台駆動部が載置台を後退させる時は、第１アームが第２アーム及び第２付勢部材により逆方向に回動され、開放位置に存在した飛び出し防止バーが閉鎖位置に復帰される。また、第２アームは第２付勢部材により停止部材に停止されるまで復帰される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は開閉装置、ＥＦＥＭ及び半導体処理装置の一部の側面図、図２はカセットの平面図、図３は同じく側面図、図４は開閉装置の平面図、図５はカセットに備えられた飛び出し防止手段及び開閉装置に備えられた飛び出し防止解除手段の構成の一部並びにその作用を説明する要部平面図である。
【００１４】
図１において、１００は開閉装置であり、フープ又はカセットを載置するテーブル１０１と、そのテーブルの前方（図１においては右側）において起立する仕切り壁１０２とを有し、その仕切り壁にウエハ受け渡し口が形成されており、そのウエハ受け渡し口を密閉するドア１０３は、既知のドア駆動部１０４により自動開閉されるようになっている。
テーブル１０１の上面には載置台１０５がウエハ受け渡し口方向に前進・後退自在に設けられ、その載置台はテーブル１０１の中に設けられた載置台駆動部（図示省略）に連結されて、所定の前進位置と後退位置との間を移動されるように構成されている。載置台駆動部は、例えば、モータと、これにより回転されるアームと、そのアームの先端に設けられたローラと、載置台に下面に設けられ、ローラを摺動自在に嵌合させたカム溝とから構成されているもの、その他の既知のものを用いることができる。
また、載置台１０５には、これに載置したフープ又はカセットＣを、載置台駆動部による前進・後退時に脱落しないように、固定する既知のクランプ機構（図示省略）が備えられている。
こうして、フープ又はカセットを載せ、クランプ機構により固定した載置台１０５を載置台駆動部により前進させることにより、そのフープ又はカセットのウエハ受け渡し口を開閉装置１００のウエハ受け渡し口に近接させ、その状態でドア駆動部１０４がドア１０３を開放するようになっている。
【００１５】
図１において、２００は半導体装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）であり、中に載置台１０５上のフープ又はカセットから、又はこれに対して、ウエハの受け渡し及び処理装置３００の所要場所へ移送するための既知のロボット２０１などを収容している。
【００１６】
図１の載置台１０５には、本発明に係るカセットＣが載置されている状態が示されている。このカセットＣは、図２及び図３にも示すように、上下のほぼ円板状の板１，２を左右の側板３，４で連結し、かつ、上下の板の背面部の間を棒状又は管状の連結部材５，６で連結してなる枠状のカセット本体を有している。側板３，４は、その横断面の外周側形状は円弧状であるが、対向面は互いに平行な平面とされ、高さ方向に一定の間隔を持って前後方向に貫通する多数対の溝（図示せず）が形成され、各対の溝によりウエハ支持部が構成されている。
【００１７】
上板１の上面の中央には、既知の被把持部７が突設されている。この被把持部はフープの上面に設けられているものと同じく、ＡＧＶ、ＲＧＶ、ＯＨＴ、又はＰＧＶなどの工程内搬送機器のロボットハンドにより自動把持して、又は人の手で把持して搬送するためのものである。
【００１８】
図２，３において、１０は本発明に係るウエハ飛び出し防止手段であり、一つのカセットＣに対して、その正面側であるウエハ受け渡し口８、すなわち、左右の側板３，４の連結部材５，６と反対側の端部の間に形成されている開口の左右両側に設けられている。次にさらに詳述するが、ウエハ飛び出し防止手段１０を構成する左右の各部材は左右対称に配置されるので、左右の構成部材には同一の符号を用いる。
【００１９】
飛び出し防止手段１０は、カセット本体の半導体ウエハ受け渡し口８側における上下に、一端部において共通の垂直線上に存する支軸１１Ｕ，１１Ｌ回りに回動自在に設けられたアーム（第１アーム）１２Ｕ，１２Ｌと、上下のアームの先端部に支持された飛び出し防止バー１３と、下側のアーム１２Ｌの外側面に設けられて、正面方向に開口する係合凹部を有するフック１４と、一端部１５ａが上板１の上面に固定され、他端部１５ｂが上アーム１２Ｕの支軸１１Ｕよりもカセット本体の中心側に固定されているコイルバネ１５などからなる付勢部材（第１付勢部材）とから構成されている。
【００２０】
上記構成により、アーム１２Ｕ，１２Ｌが支軸１１Ｕ，１１Ｌを中心としてアームの先端が上下の板１，２の周縁に接近する方向に回動されると、飛び出し防止バー１３は、その板１，２の周縁に当接して止められ、又はその周縁に形成された凹部１６に嵌合して止められる。このときの左右の飛び出し防止バー１３間の距離は、ウエハの直径よりも小さくなるように設計されているので、カセットのウエハ支持部に収容されているウエハは、飛び出しが防止される。このときの飛び出し防止バー１３の位置を閉鎖位置という。そして、このときのコイルバネ１５のアーム１２Ｕとの支持点１５ａは支軸１１Ｕよりも内側に存在しているため、そのコイルバネにより飛び出し防止バー１３は閉鎖位置に保持される。
【００２１】
また、閉鎖位置に保持されている飛び出し防止バー１３に外向きの力を加えるか、又は、下アーム１２Ｌに形成されているフック１４に力を加えてアーム１２Ｕ，１２Ｌが支軸１１Ｕ，１１Ｌを中心としてアームの先端が上下の板１，２の周縁から離間する方向に回動されると、コイルバネ１５の支持点１５ａが支軸１１Ｕを越えた外側まで移動した時に、アーム１２Ｕが側板３，４に形成してある停止面３ａ，４ａに当たって停止される。このときの飛び出し防止バー１３間の距離は、ウエハの直径よりも大きくなるように設計されているので、飛び出し防止バー１３はカセットのウエハ支持部に対するウエハの受け渡しを妨げない。このときの飛び出し防止バー１３の位置を開放位置という。また、コイルバネ１５の支持点１５ａは支軸１１Ｕを越えた外側に移動されているので、飛び出し防止バー１３は開放位置に保持される。
【００２２】
以上がカセットＣに備えられた飛び出し防止手段の構成であるが、このカセットがこれにウエハを収容して搬送される間は、飛び出し防止バー１３が図２に示すように閉鎖位置に保持された状態で使用される。
【００２３】
他方、本発明に係る開閉装置１００のテーブル１０１には、上記カセットの飛び出し防止手段１０の飛び出し防止バー１３による飛び出し防止を自動的に解除するため、次のような解除手段が設けられている。これを図４及び図５に基づいて説明する。図４において、１０５はテーブル１０１の上面中央に設けられた既知の載置台であり、その載置台の三角形の頂点に相当する位置に、カセットＣの下板２の中央寄りの位置に形成されている３個の凹部（図示せず）に嵌合して安定した３点支持をする突起１０６が設けられ、また、載置台１０５には、カセットＣの下板２に形成されている１個の凹部（図示せず）に嵌合し締め付けてカセットを載置台１０５に固定する既知のクランプ機構（図示省略）が設けられている。図４の１０７は、そのクランプである。
【００２４】
テーブル１０１の中には、上述のように、載置台１０５を仕切り壁１０２のウエハ受け渡し口に向けて前進・後退させるための既知の載置台駆動部（図示省略）が設けられており、その載置台駆動部が図示されていない制御装置の制御に基いて動作して、載置台１０５を所定行程範囲において前進・後退するようになっている。
【００２５】
そして、テーブル１０１の載置台１０５の左右両外側には、ウエハ受け渡し口を有する仕切壁１０２に近い位置において、解除手段２０が設けられている。この解除手段２０は、テーブル１０１の上面に固定された取付板２１に立設された支軸２２と、この支軸２２に回動自在に支持された第２アーム２３と、この第２アーム２３の先端に立設された係止ピン２４と、載置台１０５に載せられたカセットＣが後退位置に存在する時に、第２アーム２３を係止ピン２４がカセットのフック１４の係合凹部に近接する方向に付勢する付勢部材２５と、付勢部材２５により付勢されて回転する第２アーム２３を、係止ピン２４がカセットのフック１４の係合凹部に近接する位置に停止する停止部材２６とから構成されている。
【００２６】
上記飛び出し防止手段１０と解除手段１０７の作用を図５に基づいて説明すると、カセットＣが載置固定された載置台１０５がテーブル１０１の後退位置に保持されている状態では、飛び出し防止バー１３は、図５に実線で示すように、閉鎖位置に保持され、フック１４は正面方向に開口しており、解除手段の係止ピン２４はそのフックの係合凹部に近接した位置に保持されている。
そして、載置台駆動部により載置台１０５が前進され始めると、係止ピン２４がフック１４に係合し、載置台の前進が継続される間に解除手段の第２アーム２３が支軸２２を中心に回動されるため、係止ピン２４に係合しているフック１４を有するカセットの飛び出し防止手段の第１アーム１２Ｌが支軸１１Ｌを中心として回動され、載置台１０５が所定の前進位置に到達した時には、第１アーム１２Ｕ，１２Ｌが図５に鎖線で示されているように外側に回転され、飛び出し防止バー１３は開放位置に移動される。そして、コイルバネ１５の第１アームとの支持点１５ａが支軸１１Ｃを越えるため、飛び出し防止バー１３は開放位置に保持される。従って、カセットＣに対するウエハの受け渡しが可能になる。
【００２７】
カセットＣに対するウエハの受け渡しが終了して、そのカセットを載置台１０５から移動する場合は、ドア駆動部１０４によりドアが閉鎖された後、載置台駆動部が動作されて、載置台１０５が当初の位置に後退復帰されるが、その時、カセットの第１アーム１２Ｕ，１２Ｌは解除手段の第２アーム２３及び付勢部材２５の作用により前進時の回動方向と逆方向に回動し、当初の位置に向けて回動される。そして、カセットＣが所定の後退位置に到達すると、飛び出し防止バー１３は閉鎖位置に復帰され、付勢部材１５により保持される。解除手段の第２アーム２３は停止部材２６により当初の位置に停止され、かつ、係止ピン２４がフック１４の係合凹部から離脱した位置又は離脱が容易にできる位置に保持される。
【００２８】
上記の実施の形態においては、開閉装置１００はフープとカセットに共用されるものとして説明したが、カセット専用の開閉装置であっても良い。また、フック１４が第１アーム１２Ｌに一体に形成されている例を示したが、フックを第１アーム１２Ｌと別体に形成して、これを第１アーム１２Ｌ又は支軸１１Ｌに固着しても良い。
【００２９】
上記のように、本発明による飛び出し防止手段は、上下のアーム１２Ｕ，１２Ｌと、飛び出し防止バー１３と、フック１４と、付勢部材１５とからなるので、構成が簡単で、取付けが容易であり、製造コストの削減を図ることができ、また、カセットの外周に配線されるケーブル等が不要であるから、故障発生率が低くく、さらに、搬送機器と人のいずれでも容易に飛び出し防止バーの開閉を行うことができる。
【００３０】
また、解除手段２０は、テーブル１０１の上面に取付けられた第２アーム２３、係止ピン２４、付勢部材２５及び停止部材２６とからなるので、これも構成が簡単であって、載置台駆動部に連携させたり、他の駆動機構を増設する必要がないので、開閉装置のコスト増を最小限に抑えることができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述のように、請求項１の発明によれば、簡単な構成でウエハの飛び出しを防止できる飛び出し防止手段を備えたカセットを提供することができる。
【００３２】
請求項２の発明によれば、新規な構成を付加せずに、開閉装置に既設されている載置台駆動部を利用して、簡単かつ確実にカセットのウエハ飛び出し防止手段の解除及び復帰をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】開閉装置、ＥＦＥＭ及び半導体処理装置の一部の側面図。
【図２】カセットの平面図。
【図３】同じく側面図。
【図４】開閉装置の平面図。
【図５】カセットに備えられた飛び出し防止手段及び開閉装置に備えられた飛び出し防止解除手段の構成の一部並びにその作用を説明する要部平面図。
【符号の説明】
１００    開閉装置
１０１    載置台
１０３    ドア
１０４    ドア駆動部
１０５    載置台
２００    ＥＦＥＭ
３００    処理装置
Ｃ        カセット
１        上板
２        下板
３，４    側板
８        ウエハ受け渡し口
１０      ウエハ飛び出し防止手段
１１Ｕ，１１Ｌ    支軸
１２Ｕ，１２Ｌ    第１アーム
１３      飛び出し防止バー
１４      フック
１５      付勢部材
２０      解除手段
２２      支軸
２３      第２アーム
２４      係止ピン
２５      付勢部材
２６      停止部材
【図１】
2004235536.tif 000003
【図２】
2004235536.tif 000004
【図３】
2004235536.tif 000005
【図４】
2004235536.tif 000006
【図５】
2004235536.tif 000007