(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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