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JP2002509368A - 半導体ウエファーカセットの位置決め及び検知機構 - Google Patents

半導体ウエファーカセットの位置決め及び検知機構

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JP2002509368A
JP2002509368A JP2000540062A JP2000540062A JP2002509368A JP 2002509368 A JP2002509368 A JP 2002509368A JP 2000540062 A JP2000540062 A JP 2000540062A JP 2000540062 A JP2000540062 A JP 2000540062A JP 2002509368 A JP2002509368 A JP 2002509368A
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cassette
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outer cylinder
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Abstract

(57)【要約】 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装置は、搬送を行うパドルアームの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。カセットは、傾斜した複数のピン(24)機構に置かれ、これらピンは、カセットの下面にある対応する傾斜した複数のレセプタクル(28)に合致する。カセットを支持する複数のピンは、スプリング(26)で付勢された中央が貫通している外側シリンダー(20)を有し、このシリンダーは、中央ポスト(22)に同軸に装着されている。カセットを前記ピンに載せると、前記外側シリンダーは、十分な距離分下方へ動き、センサーをトリガーする。カセットが取り外されると、外側シリンダーは、上方へ動き、センサーがリセットされる。

Description

【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19
98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2
a,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6
a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5
8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5
2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68,7
0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2
0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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F031 CA02 EA20 GA51 JA45 KA03 KA20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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: カセット支持面であり、この面に配置されてウエファーカセットを受ける
    少なくとも三つのピンアッセンブリーを有し、これらピンアッセンブリーの少な
    くとも一つのものが以下のものを備えるカセット支持面; 中央貫通孔を有するシリンダー; 上端部と下端部とを有し、前記下端部が前記支持面に固定され、前 記中央貫通孔内にスライド可能に位置している中央ポスト; 前記シリンダーを前記中央貫通孔の上端部に向けて付勢するように 配置された付勢手段;及び 前記中央貫通孔の下端部に向かっての前記外側シリンダーの所定の 移動ポイントを検知するように配置されたセンサー。
  2. 【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。
  3. 【請求項3】前記ピンアッセンブリーは、前記シリンダーから延びている突
    出部材をさらに備え、前記センサーは、以下のものをさらに備える請求項1にお
    ける装置: 少なくとも一つのセンサー角部であり、前記シリンダーが前記所定 のポイントを過ぎて下位位置にあるとき、前記突出部材が前記少なくとも 一つの角部に近接して位置するように配置されたセンサー角部。
  4. 【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、前記中央
    ポストと前記シリンダーとの前記頂部面の少なくとも一方が負荷を受けていない
    位置では前記頂部面の他方よりも突出している請求項1による位置決め及び検知
    アッセンブリー。
  5. 【請求項5】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: 前記シリンダーから延びている突出するフラッグと、以下を備える 前記センサー: 前記シリンダーが前記所定のポイントを過ぎて下位に位置する とき、前記角部の間に前記フラッグが介在するように配置されている一対 のセンサー角部。
  6. 【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: 長くなっている弾性部材で、その一端が前記シリンダーに近接して おり、前記シリンダーに係合し、これを上方へ付勢し、前記シリンダーか ら遠くなっている部分が固定され、前記シリンダーに近い部分が動く前記 弾性部材;及び 前記長くなっている弾性部材に取り付けられているフラッグであっ て、前記シリンダーが前記所定の位置を過ぎて下位の位置にあるとき、前 記センサーに対し前記フラッグが近接するように配置されている。
  7. 【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: 前記アッセンブリーに装着されて、前記シリンダーの動く方向に対 し直交する軸まわりを回転する回転可能なフラッグであり、前記フラッグ は、カム延長部を有しているもので、前記シリンダーは、さらに環状の溝 を含み、前記カム延長部が前記溝で受けられるようになっているもの;及 び 前記シリンダーが前記所定の位置を過ぎて下位の位置にあるとき、
    前記センサーに近接して回転するように配置されている前記フラッグ。
  8. 【請求項8】前記カセットは、前記ピンアッセンブリーを受けるように配置
    された構成の複数のレセプタクルを有する請求項1による装置。
  9. 【請求項9】前記リンダーの上部エッジは、斜面になっており、前記カセッ
    トは、前記斜面の上部に合致するように斜面になっているレセプタクルを有する
    請求項1による装置。
  10. 【請求項10】以下を備えるピンネストに載置されている目的物を検知する
    装置: 支持面; 以下を備えるピンアッセンブリー: 上端部と下端部とを有し、前記下端部が前記支持面に固定されて いる中央ポスト; 前記中央ポストにそ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貫通孔の上端部に向けて付勢するように 配置された付勢手段;及び 前記中央貫通孔の下端部に向かっての前記外側シリンダーの所定の 移動ポイントを検知するように配置されたセンサー。
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