(57)【要約】【課題】  ロードポートにおいて、ポッドを載置台に載置する際に、ポッド下面と接触する恐れのないクランプユニット等を提供する。【解決手段】  クランプユニットの構成を、シリンダ上端部に内部空間を設けて且つシリンダ軸を中心として放射状に当該内部空間に連通する複数の開口を設け、更にこの内部空間に開口と同数のクランプ部材を配することする。ポッド固定時においては、シリンダ上端部がポッド下面の係合凹部に進入し、この状態にて複数のクランプ部材が開口からその一部を突出させることによって、ポッド下面の係合凹部との係合状態を得る。【選択図】図１
2005209892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面に開口するポッド本体と前記開口を開閉する蓋とを有すると共にその内部にウエハを収容可能なポッドを載置台の表面上に固定し、前記蓋を開閉して前記ポッド内部への前記ウエハの挿脱を可能とするポッドオープナにおいて、前記ポッドを前記載置台に対して固定するポッドクランプユニットであって、
上方端部に内部空間を有し、前記載置台の表面に対して上下動可能なクランプ部材開閉シリンダと、
前記内部空間に収容された複数のクランプ部材とを有し、
前記内部空間は、前記クランプ部材開閉シリンダの上下方向と略直交する平面において前記クランプ部材開閉シリンダの軸を中心として略放射状に配置された前記クランプ部材と同数の複数のクランプ部材突出開口と連通し、
前記複数のクランプ部材は、前記クランプ部材開閉シリンダの上下動とは独立して、その一部を前記クランプ部材突出開口から突出させるように駆動されることを特徴とするポッドクランプユニット。
【請求項２】
前記クランプ部材開閉シリンダは、前記内部空間の下方に連通する空間に開閉ピストン保持し、前記開閉ピストンの前記内部空間に向けた上昇動作によって前記内部空間から前記クランプ部材突出開口に向けて前記クランプ部材を押し出すことを特徴とする請求項１記載のポッドクランプユニット。
【請求項３】
前記クランプ部材開閉シリンダは、その下方に配置されたクランプ部材昇降シリンダに設けられた内部空間に保持される昇降ピストンによって支持され、前記昇降ピストンの上下動に伴って前記載置台の表面に対しての上下動を行うことを特徴とする請求項１記載のポッドクランプユニット。
【請求項４】
前記クランプ部材は金属球からなることを特徴とする請求項１記載のポッドクランプユニット。
【請求項５】
請求項１記載のポッドクランプユニットと、前記ポッドの底面に設けられた係合凹部とからなるポッドクランプ機構であって、
前記係合凹部は、前記クランプ部材開閉シリンダ上部を所定深さに収容可能な内部深さと前記クランプ部材が突出した状態での前記クランプ部材開閉シリンダを収容可能な内部広さを有する係合穴と、前記係合穴の開口部分において開口を狭めるように前記係合穴の中心に向かって張り出して、前記開口を前記クランプ部材開閉シリンダが進入可能であると共に前記クランプ部材が突出した状態の前記クランプ部材開閉シリンダの進入が不可能な広さに規定する被クランプ部とを有することを特徴とするポッドクランプ機構。
【請求項６】
前記載置台表面には、前記クランプ部材開閉シリンダ上端部が通過可能な孔が形成されることを特徴とする請求項５記載のポッドクランプ機構。
【請求項７】
一側面に開口するポッド本体と前記開口を開閉する蓋とを有すると共にその内部にウエハを収容可能なポッドであって、
前記蓋を開閉して前記ポッド内部への前記ウエハの挿脱を可能とするポッドオープナにおける載置台上に載置され前記載置台に対して固定される際に用いられる係合凹部を有し、
前記係合凹部は、前記ポッドオープナにおけるクランプユニットを所定深さに収容可能であると共に前記クランプユニットが前記ポッドを前記載置台に対して固定するクランプ操作をその内部において行うことが可能な内部深さを有する、前記ポッドの底面からその内部方向に形成された係合穴と、前記係合穴の開口部分において開口を狭めるように前記係合穴の中心に向かって張り出して、前記開口部分を前記クランプユニットが進入可能であると共に前記クランプユニットが前記クランプ操作を行った状態では進入不可能な広さに規定する被クランプ部とを有し、
前記被クランプ部における前記開口部の周囲であって前記係合凹部奥側の端部は、開口側に向かうに従って開口を狭める傾斜面を有することを特徴とするポッド。
【請求項８】
一側面に開口するポッド本体と前記開口を開閉する蓋とを有すると共にその内部にウエハを収容可能なポッドを載置台の表面上に固定し、前記蓋を開閉して前記ポッド内部への前記ウエハの挿脱を可能とするポッドオープナにおいて、前記ポッドを前記載置台に対して固定するポッドクランプ方法であって、
前記載置台の表面上の所定位置に前記ポッドを載置する工程と、
前記載置台表面から前記ポッド底面に設けられた係合凹部に、前記載置台表面より下方に配置されたクランプ部材開閉シリンダを進入させる工程と、
前記クランプ部材開閉シリンダ先端部において前記クランプ部材開閉シリンダの軸を中心として略放射状に設けられた開口部からクランプ部材の一部を突出させる工程と、
前記クランプ部材の一部が突出した状態にて前記クランプ部材開閉シリンダを前記載置台表面側に引き戻す工程とを有することを特徴とするポッドクランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスにおいて、ポッドと呼ばれる搬送容器に内部保持されたウエハを半導体処理装置に移載する際に当該ポッドが載置されて用いられる、いわゆるFIMS（front-opening interface mechanical standard）システムに関する。より詳細には、いわゆるFOUP(front-opening unified pod)と呼ばれるポッドが載置されると共に当該ポッドに対する半導体ウエハの移載を行うFIMSシステムにおいて、ポッドをFIMSシステムに固定するポッドクランプユニット、当該ユニットに対応するポッド、及び当該ユニットを用いたクランプ機構及びクランプ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前、半導体製造プロセスは、半導体ウエハを取り扱う部屋内部を高清浄化したいわゆるクリーンルーム内において行われていた。しかしウエハサイズの大型化とクリーンルームの管理に要するコスト削減との観点から、近年では処理装置内部、ポッド（ウエハの収容容器）、及び当該ポッドから処理装置への基板受け渡しを行う微小空間のみを高清浄状態に保つ手法が採用されるに至っている。
【０００３】
ポッドは、その内部に複数のウエハを平行且つ隔置した状態で保持可能な棚と、その一面にウエハ出し入れに用いられる開口部とを有する略立方体形状を有する本体部と、その開口部を閉鎖する蓋とから構成される。この開口部の形成面がポッドの鉛直下方ではなく一側面（微小空間に対して正面）に配置されたポッドは、FOUP(front-opening unified pod)と総称され、本発明はこのFOUPを用いる構成を主として対象としている。
【０００４】
上述した微小空間は、ポッド開口部と向かい合う第一の開口部と、第一の開口部を閉鎖するドアと、半導体処理装置側に設けられた第二の開口部と、第一の開口部からポッド内部に侵入してウエハを保持すると共に第二の開口部を通過して処理装置側にウエハを搬送する移載ロボットとを有している。微小空間を形成する構成は、同時にドア正面にポッド開口部が正対するようにポッドを支持する載置台を有している。
【０００５】
載置台上面には、ポッド下面に設けられた位置決め用の穴に嵌合されてポッドの載置位置を規定する位置決めピンと、ポッド下面に設けられた被クランプ部と係合してポッドを載置台に対して固定するクランプユニットとが配置されている。通常、載置台はドア方向に対して所定距離の前後移動が可能となっている。ポッド内のウエハを処理装置に移載する際には、ポッドが載置された状態でポッドの蓋がドアと接触するまでポッドを移動させ、接触後にドアによってポッド開口よりその蓋が取り除かれる。これら操作によって、ポッド内部と処理装置内部とが微小空間を介して連通することとなり、以降ウエハの移載操作が繰り返して行われる。この載置台、ドア、第一の開口部、ドアの開閉機構、第一の開口部が構成された微小空間の一部を構成する壁等を含めて、FIMS（front-opening interface mechanical standard）システムと総称される。
【０００６】
FIMSシステムにおけるクランプ機構は、ポッド底面に設けられた凹部であってその凹部開口の一部を覆うように凹部の中央に向けて突出した被クランプ部を有する係合凹部と、載置台側に配置されたクランプユニットとから構成される。従来からあるクランプユニットとしては、特許文献１乃至３に開示される構成が知られている。特許文献１に開示されるクランプユニットは、一端にカギ爪が形成された略棒状の部材の中央部を回動可能に支持し、他端をアクチュエータと接続して構成される。当該構成においては、他端をアクチュエータによって駆動することでクランプ部材を回転させ、カギ爪がポッドの被クランプ部と係合する仕組みとなっている。また、特許文献３に開示されるクランプユニットも、軸中心に回転するカギ爪がポッドの被クランプ部と係合する構成となっている。
【０００７】
しかしながら、本構成においては、ポッド固定時において、カギ爪が被クランプ部上を摺動しながら最終停止位置に達する。このために、パーティクル等を発生する可能性が高く、パーティクル等の発生、存在を極端に嫌うFIMSシステムにおいては、当該構成は用いられなくなってきている。当該構成に換えて、近年は、以下に示すクランプユニット（特許文献２参照）からなる構成が用いられている。
【０００８】
当該クランプユニットにおいては、略Ｔ字形状を有するクランプ部材が用いられる。具体的には、ポッドが載置台上の所定位置に載置された後に、当該クランプ部材は一旦上昇し、ポッド内に設けられた回動空間内で停止後、略90度回転し、その後下降して回動空間の下方開口を狭めるように張り出した被クランプ部と係合する。当該構成においては、特許文献１の場合とは異なりクランプ部材と被クランプ部表面とが擦れ合うことが無いため、これに起因するパーティクル等は大幅に低減される。
【０００９】
上述した特許文献２に開示されたクランプユニットは、特許文献４に開示されるロータリクランプシリンダ等を用いたものである。ロータリクランプシリンダは、伸縮可能なピストンロッドが伸長状態から収縮状態に至る際に、その伸縮軸と垂直な平面におけるピストンロッドの向きが略90度回転するものである。実際には、ピストンロッドの上部にクランプ用部材を固定して用いられる。クランプ操作においては、ポッドを載置台上に載置した状態で、載置台表面から突出するクランプ用部材が係合凹部に既に進入している。この状態からピストンロッドを収縮させることにより、クランプ用部材が被クランプ部と係合し、ポッドの固定が行われる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１６４４１２号公報
【特許文献２】米国特許第６５０１０７０Ｂ１号
【特許文献３】米国特許第６２８１５１６Ｂ１号
【特許文献４】実開平５−５２３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献２に開示される方式においては、ポッド内にＴ字状のクランプ部材が回転するための大きな回動空間が必要となる。この回動空間は被クランプ部の存在によってその開口が狭められており、洗浄等を行う上で直接アクセスできない空間となる。このようなアクセスが困難な空間の存在は、ポッドの清浄度を保つ上で好ましくない。また、このような突出部分の存在は、載置台表面を清浄に保つ、具体的には清掃等行う場合にこれら操作を煩雑なものとし、また完全な粉塵等の除去を妨げる要因となり得る。このような要因は、より配線の細い半導体を製造する上で製造歩留まりを低下させる恐れがあり、極力排除されることが望ましい。
【００１２】
上述のＴ字形状を一方向にのみクランプ用の部分が突出する形状に変更することで、上述したようなアクセス困難な空間をある程度小さくとすることは可能である。また、これによって載置台表面上の突出部分も減らすことができる。しかし、当該方法に用いられるロータリクランプシリンダは、その構成上、ポッドが非係合の状態で常にピストンロッドを伸長させておく必要がある。このため、載置台上にポッドを載置する際に、位置決めピンによるポッド位置決めがなされる以前に、ポッド下面とピストンロッド先端のクランプ用部材とが接触し、ポッドに対して不必要な衝撃を与える、或いは本来生じないはずのパーティクル等を発生させる等の問題を生じる恐れがある。
【００１３】
この問題は、Ｔ字状クランプ部材の回転用の諸構成を必要とすること、或いは大きな回動領域を必要とすることによる位置決め上の理由等により、Ｔ字状部分が載置台表面に突出せざるを得ない特許文献２に開示される方式においても同様に生じ得る。更に特許文献２に開示されるクランプ部材は載置台の移動に伴って上下動する構成を採用しており、この点からも必然的に載置台表面から突出する構成となる。
【００１４】
また、近年ウエハサイズが大型化することに伴って、ポッド自体も、その大型化とその重量の増加とが進んでいる。このため、これまで大きな問題とはならなかったこのクランプ用の部材とポッド下面との不必要な接触、衝突といった上記の事態が生じる可能性が顕在化しつつある。ポッド自体及びこれに収容されるウエハ全ての重量が重くなった場合、上述した不必要な衝撃も大きくなる可能性が高く、このような事態は未然に防ぐ必要がある。
【００１５】
また、ポッドの大型化やその重量の増加に伴って、ボッド移動時に慣性より生じる付加、ウエハの移載時に生じる衝撃等もより大きくなる。この場合、従来のクランプユニットではポッドを固定する能力が相対的に低くなり、ポッド移動時等、ポッドに何らかの負荷が加わることによって、ポッドの載置位置がずれる可能性が生じることも今後考えられる。
【００１６】
さらに近年、このようなFIMSシステムを、いわゆるオープンカセットにも対応させたい旨の要望が存在している。しかしながら、現状FOUPに対応するためには載置台表面にこのような位置決め用のピン以外の突出部分が存在する構成が必然となっている。このため、FOUP用のFIMSシステムに対しては、オープンカセットを載置台上に載置することは不可能である。
【００１７】
本発明は、上記状況に鑑みて為されたものであり、ポッドをFIMSシステムに固定するポッドクランプを行う際に、当該クランプに要する部材を載置台表面に突出させることを無くしたポッドクランプユニット、当該ユニットに対応したポッド及び当該ユニットを用いたクランプ機構或いはクランプ方法を提供することを目的としている。また、本発明は、クランプに際してはクランプユニットと被クランプ部との摺動が生じ得る状況をこれらの接触時のみとするポッドクランプユニット、当該ユニットに対応したポッド及び当該ユニットを用いたクランプ機構或いはクランプ方法を提供することを目的としている。更に本発明は、係合凹部におけるアクセス困難な領域を必要最小限にとどめるポッドクランプユニット、当該ユニットに対応したポッド及び当該ユニットを用いたクランプ機構或いはクランプ方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明に係るポッドクランプユニットは、一側面に開口するポッド本体と開口を開閉する蓋とを有すると共にその内部にウエハを収容可能なポッドを載置台の表面上に固定し、蓋を開閉し記ポッド内部へのウエハの挿脱を可能とするポッドオープナにおいて、ポッドを前記載置台に対して固定するポッドクランプユニットであって、上方端部に内部空間を有して載置台の表面に対して上下動可能なクランプ部材開閉シリンダと、内部空間に収容された複数のクランプ部材とを有し、内部空間は、クランプ部材開閉シリンダの上下方向に略直交する平面においてクランプ部材開閉シリンダの軸を中心として略放射状に配置されたクランプ部材と同数の複数のクランプ部材突出開口と連通し、複数のクランプ部材は、クランプ部材開閉シリンダの上下動とは独立して、その一部をクランプ部材突出開口から突出させるように駆動されることを特徴としている。
【００１９】
なお、上述したポッドクランプユニットにおいては、クランプ部材開閉シリンダは、内部空間の下方に連通する空間に開閉ピストン保持し、開閉ピストンの内部空間に向けた上昇動作によって内部空間からクランプ部材突出開口に向けてクランプ部材を押し出す構成とすることが好ましい。また、上述したポッドクランプユニットにおいては、クランプ部材開閉シリンダは、その下方に配置されたクランプ部材昇降シリンダに設けられた内部空間に保持される昇降ピストンによって支持され、昇降ピストンの上下動に伴って載置台の表面に対しての上下動を行うことが好ましい。また、上述したポッドクランプユニットにおいて、クランプ部材は金属球からなることが好ましい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るポッドクランプ機構は、上述したポッドクランプユニットと、ポッドの底面に設けられた係合凹部とからなるポッドクランプ機構であって、係合凹部は、クランプ部材開閉シリンダ上部を所定深さに収容可能な内部深さとクランプ部材が突出した状態でのクランプ部材開閉シリンダを収容可能な内部広さを有する係合穴と、係合穴の開口部分において開口を狭めるように係合穴の中心に向かって張り出して開口をクランプ部材開閉シリンダが進入可能であると共にクランプ部材が突出した状態のクランプ部材開閉シリンダの進入が不可能な広さに規定する被クランプ部とを有することを特徴としている。
【００２１】
なお、上述のポッドクランプ機構においては、載置台表面には、クランプ部材開閉シリンダ上端部が通過可能な孔が形成されることが好ましい。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るポッドは、一側面に開口するポッド本体と開口を開閉する蓋とを有すると共にその内部にウエハを収容可能なポッドであって、蓋を開閉してポッド内部へのウエハの挿脱を可能とするポッドオープナにおける載置台上に載置され前記載置台に対して固定される際に用いられる係合凹部を有し、係合凹部は、ポッドオープナにおけるクランプユニットを所定深さに収容可能であると共にクランプユニットがポッドを載置台に対して固定するクランプ操作をその内部において行うことが可能な内部深さを有するポッドの底面からその内部方向に形成された係合穴と、係合穴の開口部分において開口を狭めるように係合穴の中心に向かって張り出して、開口部分を前記クランプユニットが進入可能であると共にクランプユニットがクランプ操作を行った状態では進入不可能な広さに規定する被クランプ部とを有し、被クランプ部における開口部の周囲であって係合凹部奥側の端部は、開口側に向かうに従って開口を狭める傾斜面を有することを特徴としている。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るポッドクランプ方法は、一側面に開口するポッド本体と開口を開閉する蓋とを有すると共にその内部にウエハを収容可能なポッドを載置台の表面上に固定し、蓋を開閉してポッド内部へのウエハの挿脱を可能とするポッドオープナにおいて、ポッドを載置台に対して固定するポッドクランプ方法であって、載置台の表面上の所定位置にポッドを載置する工程と、載置台表面からポッド底面に設けられた係合凹部に、載置台表面より下方に配置されたクランプ部材開閉シリンダを進入させる工程と、クランプ部材開閉シリンダ先端部においてクランプ部材開閉シリンダの軸を中心として略放射状に設けられた開口部からクランプ部材の一部を突出させる工程と、クランプ部材の一部が突出した状態にてクランプ部材開閉シリンダを載置台表面側に引き戻す工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ポッド内部に設けられる係合凹部は同軸エアシリンダからなるクランプユニットの先端部のみが進入する深さを有し、且つ当該先端部に収容された金属球を部分的に収容可能とするだけの空間とすれば良い。従って、クランプ部材がその内部で駆動するための凹部空間の大きさを極力小さくすることが可能となり、係合凹部における外部からのアクセスが困難な領域は、必要最小限の大きさとなる被クランプ部の裏面だけとなる。このため、当該空間周囲壁の洗浄作業等を容易に行うことが可能となる。また、クランプ時においては、クランプ用部材と、被クランプ部表面とが接触した位置から互いに移動する可能性が低いために、これら部材の擦り合わせによるパーティクル等は低減される。
【００２５】
また、本発明によれば、待機時において、クランプユニットはその構成全てが載置台表面より常に下方に存在することとなる。従って、ポッドを載置台上に載置する際に、位置決めピンを用いた位置決め操作を容易且つ円滑に行うことが可能となる。また、ポッド固定時において、クランプ部材の個々の面と被クランプ部の対応する個々の面とが当接するだけで、基本的には当該固定操作が終了する。従って、部材の摺動等によるパーティクル等の発生の可能性は大きく低減される。
【００２６】
また、エアシリンダ等を用いて、クランプ用部材の駆動に要する機構を簡易且つ小型のものから構成することを可能としている。即ち、本発明においては、特許文献４と異なり、一軸方向にのみロッドの伸縮が可能な小型のシリンダを複数用いてクランプ機構を構成するため、クランプユニットとしての外形を小さくし且つその重量も小さく抑えることが可能である。従って、これまでのFIMSシステムにおける種々の機構の配置等を大きく変更することなく、本発明に係る構成を用いることが可能となる。その結果、当該クランプユニットが固定される載置台の軽量化とその構成の簡略化を図ることが可能となり、載置台の移載機構、更にはFIMSシステムとしての構成の簡略化、軽量化を図ることが可能となる。
【００２７】
また、本発明によれば、ポッド固定時において、一対の金属球は、ポッドに対してポッドを載置台表面に向けて押圧する力を与えると共に、ポッドに対してポッド底面と略平行な方向に関して各々対向する二方向に負荷を与えている。即ち、本発明によれば、従来のクランプ機構によるポッドを載置台表面に押し付ける効果のみならず、ポッドが水平方向に位置ずれしようとする場合においてもこれに抗し得る力を本ユニットから得ることが可能となる。このため、例えば大きな重量を有するポッドを移動させた際であっても、その慣性等によってクランプ部分がずれる等の事態が生じる可能性は大きく低減される。従って、本発明に係るクランプユニットは、より大きなサイズのウエハ等の基板が収容されるポッドのクランプ機構として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係るクランプ機構の実施形態について、以下図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るクランプ機構の実施形態の概略構成を示す図である。本発明に係るクランプ機構は、ポッド本体５６の下面に設けられた係合凹部３１と、FIMSシステム１４０に配置されたクランプユニット１とから構成される。ポッド本体５６の底面に設けられた係合凹部３１は、係合穴３１ｂと、その係合穴の開口３１ａと、係合穴３１ｂと隣接して当該係合穴３１ｂの一部を覆うように係合凹部３１の中央に向けて突出した被クランプ部３３とを有する。
【００２９】
本実施の形態において、係合穴３１ｂの深さは、後述するクランプ部材開閉シリンダを所定深さに収容可能となる内部深さとされている。即ち、本実施の形態において、係合凹部３１は、ポッド５６の底面からポッド５６の内部方向に形成された係合穴３１ｂを有している。この係合穴３１ｂは、クランプ部材開閉シリンダ５の上部を所定深さに収容可能な内部深さとクランプ部材３が突出した状態でのクランプ部材開閉シリンダを５収容可能な内部広さを有する。また、係合穴３１ｂの開口部分において、被クランプ部３３が開口３１ａを狭めるように係合穴３１ｂの中心に向かって張り出して、開口３１ａをクランプ部材開閉シリンダ５が進入可能であると共にクランプ部材３が突出した状態のクランプ部材開閉シリンダ５の進入が不可能な広さに開口３１ａを規定する。なお、ポッド本体５６は、載置台６２上の不図示の位置決めピン及び略平坦なポッド受面によって支持されている。
【００３０】
クランプユニット１は、クランプ部材３、クランプ部材開閉シリンダ５、開閉ピストン７、クランプ部材昇降シリンダ９、昇降ピストン１１を有している。クランプ部材３は、載置台６２に形成された開口６２ａを貫通して垂直方向（図中Ａにて示す矢印方向）に伸縮可能なクランプ部材開閉シリンダ５により、その上端部に支持されている。クランプ部材３は、複数個がクランプ部材開閉シリンダ５の上部に設けられた保持空間５ａ内部に弾性的に保持されている。この弾性的な保持状態は、後述する開閉ピストン７の降下に伴ってクランプ部材３クランプ部材開閉シリンダ５の内部空間内に直ちに復帰するものであれば良く、バネ等を配置する或いは単に自重によって復帰する等の構成によることが可能である。
【００３１】
また、保持空間５ａにはシリンダの外方に向かって形成されたクランプ部材突出開口５ｂが、クランプ部材３の数に応じて形成されている。クランプ部材突出穴開口５ｂは、クランプ部材開閉シリンダ５の上下動の方向とは略直交する平面において当該シリンダの軸を中心として略放射状、或いは放射状の一形態である対向する方向に配置されることが好ましい。クランプ部材開閉シリンダ５内部であって保持空間５ａの垂直下方には円筒状穴５ｃが形成されており、その内部に開閉ピストン７が配置されている。開閉ピストン７は、不図示の圧力空気源からの加圧空気の導入、排出により、垂直方向の上下動を行う。
【００３２】
クランプ部材３は、開閉ピストン７が下端位置に存在した状態で、その全てが保持空間５ａ内部に存在しており、クランプ部材開閉シリンダ５の外周面からは何ら突出していない。開閉ピストン７が上方に移動することによって、クランプ部材３が保持空間５ａ内部から押し出され、その一部がクランプ部材開閉シリンダ５の外周面から突出する。この突出部分を、ポッド本体５６下面に設けられた被クランプ部３３と係合させることによって、ポッド本体５６の載置台６２に対する固定操作が為される。なお、開閉ピストン７が降下することによって、クランプ部材３は弾性力によって再度内部空間５ａの中に収容される。クランプ部材開閉シリンダ５は、クランプ部材昇降シリンダ９の内部の円筒状穴において昇降ピストン１１の垂直方向上端部と連結している。昇降ピストン１１は、不図示の圧力空気源からの加圧空気の導入、排出により、垂直方向の上下動を行う。
【００３３】
これら構成を有することによって、クランプ部材３のクランプ部材開閉シリンダ５からの突出動作は、クランプ部材開閉シリンダの上下動作とは独立して行うことが可能である。クランプ部材３は、初期状態においてはポッド本体５６の下面と接触する可能性のない位置にて待機し、クランプ動作時においては垂直方向に駆動されて係合穴３１内部に侵入することを可能としている。具体的は、クランプ部材開閉シリンダ５は載置台６２に設けられた貫通穴６２ａを通して載置台６２の表面に突出可能となっており、初期状態においてクランプ部材開閉シリンダ５の頂部平面と載置台６２の表面とが略同一平面となるように保持されている。なお、ここで述べる垂直方向は、ポッドの下面に対して便宜的に規定される方向であり、ポッドの形状等に応じて所定の方向として適宜設定されることが望ましい。
【００３４】
次に、これらクランプ機構による実際のクランプ動作について図1、及び図２Ａ〜２Ｃを参照して述べる。ポッド本体５６が載置台６２上に載置され、その位置決めが不図示の位置決めピン等によって行われた状態でのクランプ部材３は、図２Ａに示されるように、ポッド本体５６の下面より下方に位置している。その際、開閉ピストン７はその駆動範囲の下方に位置しており、クランプ部材３は全て内部空間５ａ内部に収容されている。クランプ動作に際しては、クランプ部材開閉シリンダ５が昇降シリンダ１１によって垂直方向上方に駆動され、クランプ部材開閉シリンダ５におけるクランプ部材突出穴５ｂが形成された部分が係合凹部３１内部に突出、侵入する（図２Ｂ参照）。
【００３５】
続いて、開閉ピストン７が垂直方向上方への移動を行い、当該動作に伴って図２Ｃに示すように、クランプ部材３の一部がクランプ部材開閉シリンダ５の外周面から突出する。この状態を維持したまま、昇降シリンダ１１の垂直歩行下方への移動を行う。当該操作によって、クランプ部材３の突出部分が被クランプ部３３と強固に係合し、ポッド本体５６の載置台６２表面への固定操作が終了する。
【００３６】
水平シリンダ１３によるクランプ部材３等の移動が終了した後、垂直シリンダロッド５が短縮される。この短縮操作は、クランプ部材３のクランプ部３ａと被クランプ部３３の係合面３３ａとが接触、係合した時点で停止される。この停止操作は、垂直シリンダ７として所定の負荷以上は駆動不能となるシリンダを用いることで係合と共に自動的にその駆動が停止することとすることが好ましい。この垂直シリンダ７による所定の負荷が、クランプ部３ａと係合面３３ａとの間に与えられることにより、ポッド本体５６は載置台６２に対して、所定の負荷を伴って固定されることとなる。
【００３７】
図３にクランプ部材３によって被クランプ部３３に加えられる負荷に関して、これを模式的に示す。なお、図３は、図２Ｃに示したクランプ部材昇降シリンダの先端部等を拡大して示すものである。球形状を有するクランプ部材３は、クランプ部材開閉シリンダ５よりその一部を突出させた状態にて、下方(係合凹部３１の開口方向)に引き下げられる。この操作によって、クランプ部材３の外面の一点が被クランプ部３３の係合凹部側の内周角部に接触し、図中矢印Fで示す押圧負荷を当該接触点に与える。この押圧負荷は、ポッド５６の底面と平行であって各々のクランプ部材同士の間で対向する方向に働く力F1と、ポッド５６を載置台５９の表面に押圧する力F2とに分けられる。従来のポッドクランプ機構によれば、通常F2の力によってのみポッドの固定が行われる。しかし本発明においては、更なるF1の効果によって、ポッド５６はポッド底面と平行な方向、即ちポッド５６が水平移動される方向に対して強固に固定される。
【００３８】
次に、本発明の実施の形態に関して、その変形例について以下に述べる。図４に図３と同様の様式にて実施形態の変形例を示す。本変形例においては、被クランプ部材３３における係合凹部３１側の内周面の角部に、開口に向かうに従って開口の広さを狭めるように被クランプ傾斜面３３ａが設けられている。クランプ部材３との接触部を上述の実施例の如く角部で行うのではなく面で行うこととすることで、より安定した係合状態を得ることが可能となる。また、この面の上下方向に対する傾斜角を調整することで、上述したF1とF2とのバランスを調節することが可能である。また、この面形状をクランプ部材３における接触部分と対応させることで、更に係合状態を安定させることが可能である。
【００３９】
図５に、図３と同様の様式にて実施形態の更なる変形例を示す。本実施例において、クランプ部材３'は、軸３'ａを有する２つの円錐の低面同士を同軸にて接続して形成されている。また、昇降ピストン７'の上端部はこのクランプ部材３'をクランプ部材開閉シリンダの内部空間から容易に突出させるように、球面形状とされている。また、被クランプ部３３には上述した変形例と同様に、被クランプ傾斜面３３ａが設けられている。これら構成とすることによって、クランプ部材と被クランプ部との接触状態を点接触から線接触とすることが可能となり、より安定した係合状態が得られる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態におけるクランプ部材３、被クランプ部３３、開閉ピストン７の頂部等の形状は、各々図示された球形、矩形状、平坦形状に限定されるものではなく、適当な負荷を伴って点接触し且つ摺動等を起こさない形状、配置であればこれに限定されない。また、過荷重の付加を避けることが容易であることから、各部材の駆動はシリンダを用いたエア作動方式によることとしている。しかしながら、本発明は当該作動方式に限られず、荷重の制御、位置制御等が容易である種々の細動方式からなるものと用いることとしても良い。
【実施例１】
【００４１】
本発明に係るクランプ機構を実際に有するFIMSシステム、これに載置されるポッド、及びFIMSシステムが取り付けられるウエハ移載装置等について、図６及び図７を用いて、以下に本発明の実施例として説明する。図６は、これら全ての構成を含むウエハ等のポッドから処理装置までの移載を行うシステムの概略構成を示している。図６に示すシステムは、ウエハ移載ロボット１１４が中央に配置された高清浄状態に保たれた微小空間５５、当該空間５５の一方の壁に設けられた不図示の処理装置側の基板受け取りステージ８１、当該空間５５の他方の壁に設けられたFIMSシステム９０とから構成される。
【００４２】
FIMSシステム９０は、微小空間５５の他方の壁と、開口５２と、ドア５３、載置台６２とを有している。開口５２は、微小空間５５の他方の壁に設けられている。ドア５３は、不図示の駆動機構によって、開口５２を当該空間５５の内部からの閉鎖及び、且つ開口５２を開状態にする際には下方への移動を可能とする。載置台６２は、ポッド５６の開口面を開口５２に対して正対させて載置可能であり、且つ載置台駆動装置６５（図７参照）によって開口５２に対してポッド５６を接近或いは隔置可能となっている。ポッド５６は、その内部に、複数のウエハ５７を垂直方向に等間隔空けて収容している。ポッド５６の開口面には、これを閉鎖するための蓋５４に固定されており、FIMSシステムにおけるウエハの挿脱に際して当該蓋５４は、ドア５３に保持されてドア５３と共に下方に移動される。
【００４３】
FIMSシステム９０における載置台６２、開口５２、及びドア５３及びこれらに付随する構成の略断面状態を図７に示す。載置台６２は、開口５２が形成された壁６０と一体化されたテーブル５９上に配置される。載置台６２は、支持部材７３を介してエアシリンダ６５と接続されている。エアシリンダ６５はテーブル５９に設けられた矩形穴７４内部においてテーブル５９に対して固定されており、載置台６２を壁６０に対して接近或いは隔置するために用いされる。載置台６２の壁６０方向に対する移動量は、当接部材７２が矩形穴７４の端部と当接することによって規制される。
【００４４】
載置台６２の下面には、前述したようにクランプ部材昇降シリンダ９が固定されている。なお、クランプ部材昇降シリンダ９及びその他のクランプ機構を構成する各要素の配置、及び関係は、実施の形態において述べた内容と特に異なる部分は無いことからここでの説明は省略する。以上に述べた構成からなるクランプ機構を用いることにより、載置台６２の表面には、位置決めピン以外にその上面に突出する部材は存在しなくなる。従って、ポッド下面と、載置台表面との不必要な接触、及びこれに伴うポッド底部の磨耗等を無くすことが可能となる。また、載置台表面が略平坦となることにより、オープンカセットに対しても対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態にかかるクランプユニットに関し、その概略構成を示す側面図である。
【図２】Ａは、図１に示すクランプユニットの動作状態を示す図である。Bは、図１に示すクランプユニットの動作状態を示す図である。２は、図１に示すクランプユニットの動作状態を示す図である。
【図３】本発明にクランプユニットにおける被クランプ部に対して加えられる負荷の状態を模式的に示す図である。
【図４】本発明に係るクランプユニットの変形例を示す図である。
【図５】本発明に係るクランプユニットの変形例を示す図である。
【図６】本発明に係るクランプユニットを用いたFIMSシステム等の実施例を示す概略図である。
【図７】図６に示すFIMSシステムの主要部の部分断面を含む側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      クランプユニット
３      クランプ部材
５      クランプ部材開閉シリンダ
７      開閉ピストン
９      クランプ部材昇降シリンダ
１１    昇降ピストン
３１    係合凹部
３３    被クランプ部
５２    開口
５３    ドア
５４    蓋
５５    微小空間
５６    ポッド本体
５７    ウエハ
５９    テーブル
６０    壁
６２    載置台
６４    移載ロボット
６５    エアシリンダ
７２    当接部材
７３    支持部材
７４    矩形穴
８１    ウエハ受け取りステージ
９０    FIMSシステム
【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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【図６】
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【図７】
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