(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を備える半導体ウエファーカセットの位置決め及び検知装置：
カセットとは離隔した位置に位置するカセット支持面；および
この面上に配置されウエファーカセットを係合して支持する、位置決めのための少なくとも三つのピンアッセンブリー；
そして、さらにこれらピンアッセンブリーの少なくとも一つが以下を備える；
カセットと接触する上面と中央貫通孔とを有するシリンダー；
中央ポストであって、上端部と下端部とを有し、該下端部は前記カセット支持面に固定されそして前記上端部はカセットが存在する際にはカセットに接触することにより前記中央ポストがカセットの荷重を支持し、前記中央ポストは前記中央貫通孔を介して前記シリンダーを貫通し、前記シリンダーは中央ポストに対してスライド可能に配置されてなる中央ポスト；
前記シリンダーを前記中央ポストに沿ってその下方から上端部に向かって付勢するように配置された付勢部材であって、前記付勢部材により前記シリンダーは前記カセットが載置されていないときは前記中央ポストの上部の位置に付勢されてなり、前記カセットが載置されると初めに前記シリンダーが前記カセットに接触しその荷重により前記付勢部材に抗して前記シリンダーは下方に移動し、次いで前記中央ポストが前記カセットに接触するようになって前記中央ポストが前記カセットを支持することとなるものであり；および
前記カセットが載置されて前記シリンダーが所定の移動ポイントまで前記付勢部材に抗して下方に移動するのを検知するように構成され、前記シリンダーの移動により前記カセットの載置を感知するセンサー。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記シリンダーに連結しているスプリングからなる請求項１における装置。
【請求項３】
前記ピンアッセンブリーは、さらに前記シリンダーが、それから延びている突出部材を備え、
さらにまた前記センサーは、前記シリンダーの前記所定の移動ポイントまでの移動を前記突出部材の移動の動きにより感知するように構成される請求項１における装置。
【請求項４】
前記中央ポストと前記シリンダーとが頂部面を有し、前記少なくとも一つのピンアッセンブリーがカセットを載置していないときは、前記中央ポストと前記シリンダーの前記頂部面の少なくとも一方が他方の頂部面よりも突出している構成の請求項１による位置決め及び検知アッセンブリー。
【請求項５】
前記少なくとも一つのピンアッセンブリーがさらに以下を備える請求項１による装置：
前記シリンダーが具備し、それから突出している形状のタブ；および
以下を備える前記センサー：
前記センサーは一対の感知用の爪を有し、前記シリンダーの移動の際該爪の間を前記タブが移動することができるように構成され、前記シリンダーの前記所定の移動ポイントまでの移動を該爪の間に前記タブが存在することにより検知できるように構成される前記センサー。
【請求項６】
前記付勢部材がさらに以下を備える請求項１による装置：
細長い形状の弾性部材であって、前記シリンダーに係合しこれを前記中央ポストに沿って弾性力で上方へ付勢するようにその一端は可動であるとともに該一端は前記シリンダーに係合し、かくして該一端は前記シリンダーとともに動き、一方シリンダーから遠い他端は固定される前記弾性部材；及び、
前記弾性部材が設けられ、前記弾性部材とともに可動の、それから延びているタブであって、前記シリンダーが前記所定の移動ポイントへ移動するのを前記タブの移動の動きにより前記センサーが検知するように構成されるタブ。
【請求項７】
前記ピンアッセンブリーがさらに以下を備える請求項１による装置：
遮蔽材を備えて前記アッセンブリーに具備され、前記シリンダーの移動方向に対し直交する軸回りの回転が可能な回転部材であって、前記回転部材はカム延長部を有しており前記シリンダーは環状溝を具備し、前記カム延長部は前記シリンダーの環状溝に係合する回転部材；
ここで、前記回転部材は、前記カセットが載置されていないときは前記遮蔽材は前記センサーから離れた位置にある一方、前記シリンダーが前記所定の移動ポイントへ移動するときには前記カム延長部が前記シリンダーの溝に係合することにより前記直交する軸回りに回転することにより前記遮蔽材は前記センサーに接近して前記センサーに感知され、かくして前記センサーは前記シリンダーの存在を検知するように働くものである。
【請求項８】
前記カセットは、その下面に前記ピンアッセンブリーを係合して受けるための複数の凹部状係合受け部を有し、これにより前記カセットが前記係合受け部で係合され前記ピンアッセンブリーにより支持される請求項１による装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つのピンアッセンブリーの前記シリンダー上部の端は側面が斜面になっており、また前記カセットは側面が斜面で構成される凹部状係合受け部を有し、前記カセットが載置されると前記シリンダー上部の端の斜面が前記凹部状係合受け部の斜面に嵌合し、それにより初めに前記シリンダーが移動することとなる請求項８による装置。
【請求項１０】
カセットの下面にある対応する受け部に係合する、支持プラットフォーム上のピン配列集合体に載置される目的物を検知するための以下を備える装置：
支持面；および
前記支持面上に配置されてなる前記ピン配列集合体；
前記ピン配列集合体は少なくとも一つのピンアッセンブリーを具備し、該ピンアッセンブリーは以下を具備する；
上端部と下端部とを有し、前記下端部は前記支持面に固定され、前記上端部は前記目的物が載置される際には前記目的物に接触し、前記カセットの荷重を支持する中央ポスト；
前記目的物に接触する上面を有し、前記中央ポストに沿ってスライドするように同軸に装着された中央貫通孔を有する外側シリンダー；
前記シリンダーを前記中央ポストの下方から上端部に向けて付勢するように配置された付勢部材であって、前記付勢部材により前記外側シリンダーは前記目的物が載置されていないときは前記中央ポストの上部に位置し、前記目的物が載置されると初めに前記外側シリンダーの上面が前記目的物に接触して前記目的物の荷重により前記外側シリンダーは前記付勢部材に抗して下方に移動することにより前記外側シリンダーの上面は前記中央ポスト上端部に接近し、さらにこれを通過して下降し、かくして前記目的物は前記中央ポスト上端部に接触し下降が停止するものであり；
前記外側シリンダーの移動を検知するための、配置されてなるセンサー用検知部材；及び
前記付勢部材に抗して前記外側シリンダーが所定の複数の移動ポイントにまで到達するのを前記センサー用検知部材が検知し、これにより前記目的物の載置を感知するように構成されてなるセンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
この出願は、キネマティック・カプリング・ネスト・スイッチと題して１９９８年１月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／０７１，２９９号の優先権を主張する。
【０００２】
［連邦援助研究又は開発に関する声明］
なし。
【０００３】
［従来の技術］
半導体ウエファー処理環境においては、半導体ウエファーは、汚染物質（コンタミナンツ）および物理的振動から保護されなければならない。これらウエファーは、コンピュータメモリー及びマイクロプロセッサなどのような電子コンポーネンツを製造するために使用されるもので、電子回路要素が前記ウエファー面に形成できるような物理的特性が要求される。ダスト、汚れ、衝突、振動によるような製造不良は、ウエファーを使用不可にしてしまう。
【０００４】
したがって、多くの場合、前記の複数のウエファーをウエファーポッド又はウエファーカセットと称する密封される容器（コンテナー）に収納し、移送するようになっている。これらのカセットは、対向する側面にそってひと束のウエファーを水平に支持するシリーズになった複数の内部リッジ（畝）と前記収納物にアクセスできる取り外し可能なドアとを有している。代表的なものとしては、ロボットアーム又はコンベヤシステムのような自動装置を使用して、これらカセットを搬送し、ウエファーを納めたカセットを落としたり、突き当てたりし勝ちな人手による取り扱いを避けるようになっている。このような装置は、ウエファー製造及び処理プロセスの各種の段階における処理ステーションから異なる処理ステーションへカセットを搬送する。
【０００５】
各処理ステーションにおいては、カセットを支持プラットフォームに置くもので、このプラットフォームは、ネストと称される傾斜した複数の頂部を有する複数のピン機構を含み、該頂部は、前記カセットの底面にある対応する複数の傾斜したレセプタクル（受け部）に合致するようになっている。前記カセットを前記複数のピンに載せたとき、前記傾斜した頂部により正確に、ぴったりと置けるようになるが、若干の動きがとれるようになっている。図１ａ，図１ｂに代表的な従来技術のピンアッセンブリーを示す。代表的には、３基のピンアッセンブリーが使用されてカセットを支持するものであるが、１基の従来のピンアッセンブリー１０を図１ａに示す。図１ｂに示すように、傾斜したエッジ１２が接触領域１８においてカセット１６にある対応する傾斜した面１４に合致する。
【０００６】
カセットを前記ピンアッセンブリーの安置（ネスト）された位置から取り外すには、ロボットのアーム又はパドルを前記ピンアッセンブリーの間のカセットの下側に挿入し、上方へ持ち上げる。しかしながら、従来のピンアッセンブリーにあっては、前記複数のピンの間の領域における前記カセットの下側にカセットの検知パッド（複数）が配置され、これが下がることによって、カセットの存在を検知するようになっている。したがって、これらパッドは、前記パドルを前記カセットの下側へ挿入することを妨げる。
【０００７】
代表的なカセットのレセプタクル（受け部）及びピンアッセンブリーを図２ａ，図２ｂそれぞれに示す。二つの三角形のものが通常使用されている。カセット５６の底面に大きな外側のピンアッセンブリーのレセプタクル４２が使用されて処理ステーションに安置されるカセットを支持している一方内側のピンアッセンブリーのレセプタクル４４を用いてロボット作用のパドルアームにより複数のカセットを処理ステーションから処理ステーションへと搬送する。処理ステーション４８における対応するピンアッセンブリーピンの配置は、図２ｂに示す。内側のセットになったピン５４は、パドル４６にあるが、外側のピン５２は、処理ステーション４８における配置に対応している。図２ａ，２ｂを参照すると、パドル４６をカセット５６の下側の外側配置のピン５２の間に挿入し、内側のピン５４を内側のレセプタクルに係合させて持ち上げることにより、カセット５６を取り外すことができる。
【０００８】
従来技術のカセットの存在検知方法は、カセット検知パッド５８を使用するものであるが、これは、図２ｂにおけるようなパドル４６の使用には不適合なものである。これらのパッドは、パドル作用領域内にあるので、カセット５６の下側の外側のピン５２の間へのパドル４６の挿入を妨げてしまう。センサー配置を替えるようにしてみても、製造条件に適合するようになっていなければならないから望ましいものではなく、前記パドルの挿入路を妨げないようにすることも新たなシステムとなって複雑になり、現に使用のパドルシステムに適しないものとなってしまう。
【０００９】
［発明の概要］
ピンアッセンブリーに載せられているウエファーポッドまたはカセットの存在を検知するカセット検知機構は、搬送するためにカセットを取り外すために前記カセットの下側にロボット動作のパドルアームを挿入する挿入操作を妨げずにカセットの検知を行うことができるものである。置かれたカセットは、傾斜したピン機構に載置され、これらピンは、カセットの下面にある対応する傾斜したレセプタクルに合致する。カセットを支持する一つ又は複数のピンアッセンブリーは、スプリングで付勢された中央が貫通している外側シリンダーを有し、このシリンダーは、中央ポストにそって上下にスライドする。カセットが複数のピンアッセンブリーに置かれたとき、各ピンアッセンブリーの外側シリンダーは、スプリグの付勢に抗して十分な距離分下方へ動き、センサーをトリガーし、これによって、カセットの存在を検知する。カセットが取り外されたとき、外側シリンダーは、スプリングにより上方へ動き、これによって、センサーがリセットされて、カセットが存在していないことを指示する。
【００１０】
［発明の詳細な説明］
この発明によれば、ピンアッセンブリー機構は、ウエファー製造連続工程（シーケンス）における種々の段階において、ウエファーポッド又はウエファーカセットを支持するために使用されるものである。図３ａを参照すると、この発明のピンアセンブリー２４は、中央ポスト２２の周辺に同軸になっている貫通孔をもつ外側シリンダー２０を含む。図３ｂを参照すると、ピンアッセンブリー２４は、負荷がかかっていない位置にあり、外側シリンダー２０は、スプリング２４により上方へ付勢されて図示され、カセットのレセプタクル（受け）２８に係合する直前の状態になっている。外側シリンダー２０は、許容寸法３０の分だけ中央ポスト２２の頂部の僅か下位に留まっていて、ピンアッセンブリー２４に置かれたフラットな目的物が外側の外側シリンダーを下方へ移動させないようになっている。図３ｃを参照すると、カセット１６は、ピンアッセンブリー２４の上に置かれ、外側シリンダー２０が移動距離寸法３２だけ下方へ移動している。図６ａの矢印３３で示されているように、検知可能な要素は、前記外側シリンダーの移動により配置される。センサー６６が設けられて、検知可能な要素を検知し、これによって、前記外側シリンダーの下方への動きを検知する。
【００１１】
前記ピンに合う前記カセットの底部におけるレセプタクルの種々の形状を図４ａ〜図４ｂに示す。カセットのレセプタクルを矩形形状のもの３４、三角形形状のもの３６又は四角形状のもの３８にすることができる。代表的には、外側シリンダー２０は、ストレートな斜面形状のものでよいが、外側シリンダー２０’の上にカセットが置かれるときに、これが中央ポスト２２’に対し動くものであれば、シリンダー２０は、ストレートな斜面ではなく、カーブ４０していてもよい。しかしながら四角なレセプタクル３８では、外側シリンダー２０”の頂部がスイッチとして動作するように、中央ポスト２２”の僅か下位にあるよりも僅か上位にあることが必要になる。しかしながら、二つのピンのみでペイロード（荷重）がかかり、入れ子状に重なることを保証するために必要になるから、上記のような四角なレセプタクルは、外側シリンダー２０”が動けるようにしなくてもよい。
【００１２】
図５に示すように、新規のピンアッセンブリー機構が自動化パドル４６と共に使用でき、このパドルは、図２ａ，図２ｂにおいてのカセットの感知パッド５８が使用されていないので、カセット５６の下側で、外側ピンアッセンブリー５２の間に挿入される内側ピンアッセンブリー５４を有している。
【００１３】
図６ａを参照すると、貫通している外側シリンダー２０は、中央ポスト２２と同軸に装着され、基部６２にあるスプリング２６の上に位置する。小さなフラッグ６４が外側シリンダー２０の底部面に取り付けられており、このフラッグは、中央ポスト２２から外方へ突き出ており、フォトセンサー７４と整合している。フォトセンサー６６は、一対の角部６８，７０を有し、これらには、光源又はフラックス源７２と受容体７４それぞれが内蔵されている。だぼピン７５が貫通している外側シリンダー２０の底面７６から基部６２のだぼ孔７８へ達している。だぼピン７５は、だぼ孔７８に整合して、外側シリンダー２０の移動範囲にわたり貫通している外側シリンダー２０にスライド係合し、これによって外側シリンダー２０の回転を阻止するようになっている。上板７９が基部６２に取り付けられて前記ピンアッセンブリーが納められるようになっている。
【００１４】
図６ｂは、上方へ移動した外側シリンダー２０と共にトリガーされていない状態にある図６ａのセンサー及びフラッグ６４により邪魔されていない光源７２のフォトセンサービーム８０を示す。図６ｃに示すように、カセット１６は、ピンアッセンブリー２４に接近し、外側シリンダー２０が下方へ動かされると、フラッグ６４がフォトセンサービーム８０の光路に入り込む。外側シリンダー２０の回転がだぼ孔７８に挿入されたままにあるだぼピン７５で阻止され、これによって、フラッグ６４をフォトセンサー角部６８，７０に正合させる。
【００１５】
図７ａを参照すると、第２の実施の態様が記載されており、この図は、末端部８３に固定された片持ち部材８２を示し、この部材は、垂下したタブ８４を有している。外側シリンダー２０は、その基部まわりに突き出た環状のリング８６を有し、このリングは、片持ち部材８２の端部の上方に達している。突出した環状リング８６により、外側シリンダー２０の回転を阻止する必要がなくなる。外側シリンダー２０が下方へ駆動されると、突出したリング８６は、片持ち部材を動かして突出したタブ８４が図７ｃに示すように、フォトセンサー角部６８，７０の間で前記ビーム８０を遮断する。スプリング２６により外側シリンダー２０と片持ち部材８２とが上方へが付勢され、前記カセットが取り外されたとき、突出しているタブ８４は、ビーム８０の光路から外される。
【００１６】
第３の実施の態様が図８ａに示されており、この態様においては、片持ち部材８２自体が上方への力を付与する。外側シリンダー２０は、カセットにより動かされて、中央ポスト２２にそって下降する。したがって、突出したリング８６により片持ち部材８２は、下方へたわみ、図８ｃに示すように突出したタブ８４がセンサー角部６８，７０の間の前記ビーム８０を遮断する。片持ち部材８２は、十分に付勢されており、前記カセットが取り外されたとき外側シリンダー２０を上昇させ、たわんでいない位置に戻り、これによって、突出しているタブ８４を前記ビーム８０の光路から外す。
【００１７】
第４の実施の態様を図９ａに示すもので、この図においては、外側シリンダー２０の下降運動で、検知可能な要素９００は、直線に動くよりも、回転する。図９ａ〜図９ｃを参照すると、回転する検波可能な要素９０は、外側シリンダー２０の動きに直交する軸９２にそうピボットピン９４にピポット回転できるように装着されている。環状の溝９６が外側シリンダー２０の下位側に形成されており、この溝で検波可能な要素９０のカム延長部９８を受ける。外側シリンダー２０が下降すると、カム延長部９８が動かされて、検波可能な要素９０を軸９２を軸としてピボット回転させ、ビーム光路８０へ入りこませ、これによって、センサー６６をトリガーする。スプリング２６が外側シリンダー２０を上方へ付勢しており、前記カセットが取り外されたとき、外側シリンダー２０を上方へ移動させ、検波可能な要素９０をビーム光路８０から外す。
【００１８】
第５の実施の態様が図１０ａ〜図１０ｂに示されており、ここにおいては、フォトセンサー１００が前記シリンダーからの光を反射するような向きになっていて、外側シリンダー２０が下方へ動いたとき、ビーム光路８０が完成されるようになっている。外側シリンダー２０は、その底部周縁に反射リング１０２を有している。外側シリンダー２０が下方へ動くと、反射リング１０２がセンサー光源７２から放射されるビームを遮断する。センサー光源７２とセンサーレセプター７４は、反射リング１０２が図１０ｂに示すようにビーム８０に立ちはだかると、ビーム８０がセンサーレセプター７４へ反射されるようになる向きで反射リング１０２に相対している。前記カセットが取り外されたとき、外側リング２０は、スプリング２６により再び上方へ付勢され、外側シリンダー２０と反射リング１０２とは、上方へ動き、ビーム光路８０から外れる。
【００１９】
カセットの位置決め及び検知機構がピンアッセンブリー機構に組み込まれており、ピンアッセンブリー機構においては、複数のピンアッセンブリーの少なくとも一つが、ここに記載したような新規のピンアッセンブリーを備えている。その他のピンアッセンブリーは、固定タイプ又は新規のタイプのいずれでもよく、この点は、前記カセットにおける予期されるレセプタクルの形状、センサー冗長性及び製造コストのような要因により定まる。また、前記シリンダーの下方への動きを検知するために、他の機構を使用できることは、当業者にとり認識される点である。例えば、検知可能な要素は、下方への動きに応じて光ビームを遮断するシリンダーの部分を備えることができる。また別途、電気接点を回路閉成するように位置させたり、前記シリンダーの磁性部分をセンサー類に接近させたりして、磁界を感知するようにすることもできる。
【００２０】
種々の延長構成及びモディフィケーションは当業者にとり明らかなものであるが、この発明は、上記の実施の態様に限定されるものではなく、請求の範囲のスピリットと範囲によって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】    従来技術のピンアッセンブリーの形状を示す。
【図１ｂ】    従来技術のピンアッセンブリーに置かれているカセットを示す。
【図２ａ】    従来技術のレセプタクルとセンサー構成の説明図。
【図２ｂ】    処理ステーションとパドルに対する代表的な従来技術のピンアッセンブリー機構を示す。
【図３ａ】    ここに記載の新規なピンアッセンブリーの断面図。
【図３ｂ】    カセットが載せられる前のピンアッセンブリーの断面図。
【図３ｃ】    頂部にカセットが載っているピンアッセンブリーの断面図。
【図４ａ】    代替のピンアッセンブリーおよびレセプタクルの合致構成の平面図。
【図４ｂ】    代替のピンアッセンブリーおよびレセプタクルの合致構成の断面図。
【図５】      カセットがトランスファーされる状態のパドルアームと処理ステーションを示す。
【図６ａ】    この発明により構成されるピンアッセンブリーの分解図。
【図６ｂ】    図６ａにおけるピンアッセンブリーの動作していないときの断面図。
【図６ｃ】    カセットを支持しているときの図６ａにおけるピンアッセンブリ断面図。
【図７ａ】    ピンアッセンブリーの第２の実施の態様における分解斜視図。
【図７ｂ】    図７ａにおけるピンアッセンブリーの平面又は上面図。
【図７ｃ】    線７ｃにそう図７ｂのピンアッセンブリーの断面図。
【図８ａ】    ピンアッセンブリーの第３の実施の態様における分解斜視図。
【図８ｂ】    図８ａにおけるピンアッセンブリーの平面又は上面図。
【図８ｃ】    線８ｃにそう図８ｂのピンアッセンブリーの断面図。
【図９ａ】    ピンアッセンブリーの第４の実施の態様における分解斜視図。
【図９ｂ】    図９ａにおけるピンアッセンブリーの平面又は上面図。
【図９ｃ】    線９ｃにそう図９ｂのピンアッセンブリーの断面図。
【図１０ａ】  ピンアッセンブリーの第５の実施の態様における分解斜視図。
【図１０ｂ】  図１０ａにおけるピンアッセンブリーの平面又は上面図。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
0003998418.tif 000006
【図３ｂ】
0003998418.tif 000007
【図３ｃ】
0003998418.tif 000008
【図４ａ】
0003998418.tif 000009
【図４ｂ】
0003998418.tif 000010
【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
0003998418.tif 000013
【図６ｃ】
0003998418.tif 000014
【図７ａ】
0003998418.tif 000015
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
0003998418.tif 000017
【図８ａ】
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【図８ｂ】
0003998418.tif 000019
【図８ｃ】
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【図９ａ】
0003998418.tif 000021
【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
0003998418.tif 000024
【図１０ｂ】
0003998418.tif 000025