JP2011187866A - 処理基板収納ポッド - Google Patents

Abstract

【課題】 蓋の開閉機構の制約から弁部材の配置に制約が生じる問題がある。
【解決手段】 開口を有する本体容器と、開口を密閉する蓋部材であって、蓋部材の側面上に刻設される細長い第一溝と、第一溝の一端に、開口に挿嵌された際における蓋部材の内面と連通するように延在する第二溝とを有する係合溝を備える蓋部材と、第一溝に沿って摺動可能であって、蓋部材の開口への挿嵌に伴って第二溝を通って係合溝内に進入する係合部材を有するラッチ機構と、ポッド内外と流体的に連通し、不活性ガス供給管と接合された際に、不活性ガスをポッド内に導入可能な給気弁部材と、不活性ガスをポッド内から排気可能な排気弁部材とを備え、ラッチ機構は、係合溝内に進入した後に、第一溝に沿って移動して第一溝の他端まで係合部材が到達することにより、蓋部材を容器本体に固定し、給気弁部材は蓋部材に取り付けられる処理基板収納ポッドにより解決する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、たとえば、半導体ウェハなどの処理基板を収納して搬送する処理基板収納容器に関する。

半導体ウェハなどの基板（以下、処理基板とよぶ）の処理作業は、複数の処理工程からなっている。これらの処理工程は、ある程度の広さを有し、清浄度が保障されるクリーンルーム内で実行される。クリーンルーム内には、それぞれの処理工程を実行するための処理装置が配置される。それぞれの処理装置の内部空間は、処理装置が配置されているクリーンルームよりも高い清浄度に保たれている。処理基板は、各処理装置において、この内部空間内で処理される。処理装置間の移動の際には、処理基板は、収納容器（以下、「ポッド」とよぶ）に収容されて搬送される。ポッド内を処理装置の内部と同様に高い清浄度かつ酸化しにくい環境に保つことで、広いクリーンルーム全体の雰囲気環境を制御することなく、効率的に処理基板の周囲の雰囲気を、高清浄度かつ処理基板表面が酸化しにくい状態に保つことが可能となる。

図３に、処理装置に載置された状態の従来のポッド１を示す。一般に、ポッド１は、蓋部材２と、本体容器３とからなっている。本体容器３は、一端に開口３ａを有する。蓋部材２は、その開口３ａを塞ぎ本体容器３を密閉する。本体容器３の内部には、棚５が配置されている。棚５は、垂直方向に並列する複数の段を有している。複数の段のそれぞれは、一般に水平であって、処理基板を保持可能である。各段に載置される処理基板は、ポッド１の蓋部材２を開いた際に、各段から水平方向に処理基板を移動させて、開口３ａを介して取り出しまたは挿入可能である。

処理基板の処理工程の際には、ポッド１は、処理装置の所定の位置（以下、「ロードポート部」とよぶ）に載置される。ポッド１の蓋部材２を開き、処理基板を処理装置内に導入して、処理工程を実行する。処理工程の終了後は、処理基板をポッド１の本体容器３内の棚５の所定の段に戻す。ポッド１内の処理基板のすべての処理工程が終了すると、本体容器３を蓋部材２で閉じて密閉する。この段階では、本体容器３内の雰囲気は、塵を含みうる外部雰囲気（クリーンルームの雰囲気）である。次の工程まで、処理基板を清浄に保つには、この雰囲気内の塵を除去し、処理基板表面と反応しやすい気体成分を除去する必要がある。そこで、一般的に、本体容器３を蓋部材２で閉じて密閉した後に、ポッド１の内部の雰囲気を不活性ガスで置換する。

ポッド１の内部の雰囲気を不活性ガスで置換するための手段としては、従来、様々なタイプが存在する。たとえば、特許文献１または特許文献２で開示されるように、底面から給気または排気をするタイプのポッド１がある。これらのタイプのポッド１では、図３に示すように、ポッド１の本体容器３の下部に弁部材１２および弁部材１３が配置されることになる。所定の管を弁部材１２および弁部材１３に接合させると、図３において矢印で示したように、弁部材１２を通じて不活性ガスをポッド１の内部に給気し、弁部材１３を通じて不活性ガスをポッド１の内部から排気することができる。

特開２００３−１７５５３号公報 特開２００３−６０００７号公報 特開２００１−７７１７７号公報

ポッド１の下部は、処理装置のロードポート部９と対向している。ロードポート部９は、処理装置に関するポッド１の様々な動作を担う多くの機構を有する。たとえば、ポッド１をロードポート部９に載置した後、ポッド１を適正な位置に移動させる機構や、蓋部材２を本体容器３にロックするための機構などは、ロードポート部９およびポッド１の下部などに配置されることが多い。この状況において、ポッド１の下部に弁部材を配置するとなると、弁部材の位置を割り当てることが、非常に困難となる。特許文献２の例においても、通常は機構の制約上、ロードポート部９の機構がポッド１の下部中央に配置されるため、やむをえずポッド１の下側の蓋部材２に近い側に弁部材が配置されている。しかし、弁部材の位置は、不活性ガスでポッド１の内部を充満させる際に、よどみが生じないように内部全体に均一に不活性ガスが行き渡るように導入されることが好ましい。また、塵の巻き上げを防止するため、流れは層流で、乱れが無い状態が好ましい。したがって、特許文献１の例のように、弁部材が開口側に偏って配置されると、ポッド１の内部に均一に不活性ガスを導入することが困難となる。そのため、ポッド１の下部を除く部分に弁部材を配置することが望ましい。

たとえば、蓋部材２に、弁部材が配置できれば好ましい。しかし、特許文献１または特許文献３に記載されているように、ポッドの蓋には、蓋の開閉用ロック機構を有しているものが従来から知られている。蓋の開閉用ロック機構が蓋の正面または背面に配置されている場合には、ポッドの下部に弁部材を配置する場合と同様に、開閉用ロック機構の配置上の制約から、弁部材の機能に最も適した位置に弁部材を配置することが困難となる。したがって、開閉用ロック機構を蓋の正面または背面には配置せずに、この前提で蓋に弁部材を配置することが好ましい。

処理基板を収納し、処理基板の搬送に使用されるポッドであって、該ポッドは、開口を有する本体容器と、該開口を塞ぎ、該開口を密閉することが可能な蓋部材と、該ポッド内外と流体的に連通し、不活性ガス供給管と接合された際に不活性ガスをポッド内部に供給しまたは排気することが可能な弁部材とを備え、該弁部材は該蓋部材に取り付けられ、これにより該弁部材の配置を容易とすることを特徴とする処理基板収納ポッドにより解決する。

弁部材を蓋部材に取り付けることにより、ロードポートに対する機構とは無関係に弁部材を配置することができる。また、弁部材の大きさの制約が小さくなるので、弁部材を介して不活性ガスをポッド内部に流入させる流量を大きくとることが可能となる。

本発明のポッドの構成を示した図である。 本発明のポッドの蓋部材を示した図である。 本発明のポッドのラッチ機構を示した図である。 処理装置に載置されたポッドの蓋部材の開口方法を示した図であって、蓋部材で開口を閉じる際を示した図である。 処理装置に載置されたポッドの蓋部材の開口方法を示した図であって、開口に蓋部材を嵌入した際の図である。 処理装置に載置されたポッドの蓋部材の開口方法を示した図であって、蓋部材をラッチ機構によりロックした際の図である。 処理装置に載置された従来のポッドを示した図である。

本発明について、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃを参照して、以下、説明する。図１Ａは、本発明のポッド１を示した図である。図１Ｂは、蓋部材２を示した図である。図１Ｃは、ラッチ機構４を示した図である。

ポッド１は、蓋部材２と、一面に開口３ａを有する本体容器３と、ラッチ機構４とからなっている。
蓋部材２は、十分な厚さを有し、開口３ａの形状に対応する多角形状（代表的には四角形）を有し、開口３ａを塞ぐ部材である。蓋部材２の相対する側面のうち、一対の側面２ｄ，２ｅに被係合部たる係合溝２ｃが刻設されている。一般的には、係合溝２ｃは複数個配置される。係合溝２ｃのそれぞれは、所定の深さで刻設される細長い第一溝２ｃ１と、第一溝２ｃ１に対して角度をもって刻設される第二溝２ｃ２とが組み合わされたＬ字形状の溝である。Ｌ字形状の溝とは、すなわち、以下の構成である。ここで、蓋部材２が開口３ａに挿嵌された際において、ポッド１の内部空間に対向する蓋部材２の面を蓋部材２の内面２ａとする。内面２ａと反対側の蓋部材２の面を、蓋部材２の外面２ｂとする。

第一溝２ｃ１は、側面２ｄ，２ｅ上に、刻設される。第一溝２ｃ１は、開口３ａの面とほぼ平行な方向に沿って延在するように刻設されることが好ましいが、蓋の側面に刻設される限り、これには限られない。第二溝２ｃ２は、第一溝２ｃ１の一端側（一般的には、蓋部材２が開口３ａを塞いだ常態において鉛直方向上側）において、第一溝２ｃ１が刻設される方向と垂直な方向または鋭角方向に、第一溝２ｃ１から蓋部材２の内面２ａに至るまで延在する溝である。第二溝２ｃ２は、第一溝２ｃ１の他端側（一般的には、蓋部材２が開口３ａを塞いだ常態において鉛直方向下側）には刻設されない。第二溝２ｃ２は、第一溝２ｃ１と同じ深さが好ましい。蓋部材２を本体容器３の開口３ａに取付けられた際の蓋部材２の常態の姿勢において、第一溝２ｃ１の一端側にのみ第二溝２ｃ２が存在し、この箇所においては蓋部材２の厚さ方向に蓋部材２の内面２ａまで係合溝２ｃが連通する。しかし、第一溝２ｃ１の他端側には第二溝２ｃ２は存在せず、この箇所において、蓋部材２の厚さ方向に蓋部材２の内面２ａとは係合溝２ｃは連通しない配置となる。他方の側面２ｅにも同様に、係合溝２ｃが配置される。一般に、第一溝２ｃ１は、第一溝２ｃ１が刻設される方向に同じ幅を有しているが、第二溝２ｃ２が存在しない第一溝２ｃ１の他端側の係合溝２ｃにおいて、第一溝２ｃ１が最も狭くなるように構成させてもよい。この場合、第二溝２ｃ２が存在する箇所から第二溝２ｃ２が存在しない箇所まで、第一溝２ｃ１の幅が狭まることになる。

蓋部材２の面には、蓋部材２の内面２ａから外面２ｂを貫通するように、給気弁部材６と排気弁部材７とが、それぞれ配置される。蓋部材２が開口３ａを密閉した状態で、給気弁部材６は、ポッド１の内外と流体的に連通し、不活性ガス供給管と接合された際に、不活性ガスをポッド内部に導入可能である。蓋部材２が開口３ａを密閉した状態で、排気弁部材７は、ポッド１の内外と流体的に連通し、不活性ガス供給管と接合された際に、不活性ガスをポッド内部からポッド外部へ排出可能である。

本体容器３は、代表的には、ほぼ六面体であって、開口３ａはその一面に配置される。本体容器３は中空であって、その内部には棚５が配置され、処理基板を収納可能である。棚５は、たとえば、本体容器３の開口３ａに隣接し、互いに対向する鉛直な二つの側面の内部に配置される。棚５は、ポッド１の常態において、鉛直方向に並列する複数の段からなっている。複数の段のそれぞれは水平であって、対応する段により、処理基板の両端を保持可能である。各段に載置される処理基板は、ポッド１の蓋部材２を開いた際に、各段から水平方向に処理基板を移動させ、開口３ａを介して、取り出しまたは挿入可能な構造となっている。

本体容器３の開口３ａは、蓋部材２よりも大きい厚さを有するフランジ枠３ｂで囲まれている。蓋部材２はフランジ枠３ｂ内に挿嵌されて、開口３ａを閉じる。蓋部材２が開口３ａを閉じた状態において、蓋部材２の係合溝２ｃに対応するフランジ枠３ｂの位置には、フランジ枠３ｂの内外を貫通するように貫通孔３ｃが穿設されている。それぞれの貫通孔３ｃの大きさは、係合溝２ｃのうち、第一溝２ｃ１とほぼ同じ形状が好ましい。貫通孔３ｃの個数も、蓋部材２の相対する一対の側面２ｄ，２ｅのそれぞれにおける係合溝２ｃと同じ個数と同じとなる。開口３ａに隣接する互いに対向する鉛直な二つの側面の側におけるフランジ枠３ｂには、ガイドレール（不図示）が取り付けられている。ガイドレールは、本体容器３の開口３ａが蓋部材２で閉じられた状態において、第一溝２ｃ１が延在する方向（第一溝２ｃ１が刻設される長手方向の延長方向）に沿って、延在するように配置される。

ラッチ機構４は、本体容器３の開口３ａの周囲のフランジ枠３ｂのうち、開口３ａに隣接する互いに対向する鉛直な二つの側面の側のフランジ枠３ｂに、一つずつ取り付けられる。図１Ｃに、一のラッチ機構４を示している。ラッチ機構４は、係合部材と、細長形状の棒状部材４ｂとからなる。係合部材は、たとえば、蓋部材２の係合溝２ｃに係合可能な構造を有する部材であり、たとえばローラ４ａである。ローラ４ａは、棒状部材４ｂから一定の距離をもって突出するように保持部４ｃに固定される。ローラ４ａの個数は、蓋部材２の相対する一対の側面２ｄ，２ｅのそれぞれにおける係合溝２ｃと同じ個数と同じとなる。すなわち、本実施の形態においては、一つの側面に２個の係合溝２ｃが配置されているから、一のラッチ機構４にはローラ４ａが２個配置される。棒状部材４ａは、長手方向に摺動するように摺動面を有するガイド溝４ｄを有している。２個のローラ４ａの回転面がなす面は、この摺動面と平行である。ラッチ機構４のガイド溝４ｄはフランジ枠３ｂに取り付けられるガイドレールと係合する。ラッチ機構４が本体容器３に取り付けられた状態では、ローラ４ａは、フランジ枠３ｂの貫通孔３ｃから本体容器２の内部側に露出する。これにより、ラッチ機構４は、本体容器３の開口３ａが蓋部材２で閉じられた状態において、係合溝２ｃの第一溝２ｃ１に沿って、摺動可能となる。

続いて、図２Ａから２Ｃを参照して、本実施の形態のポッド１において、蓋部材２で本体容器３の開口３ａを塞ぐ動作を説明する。図２Ａから図２Ｃは、処理基板プロセス処理装置のロードポート上に載置された状態のポッドを示している。処理基板プロセス処理装置には、ラッチ機構駆動ユニット（上側）１０とラッチ機構駆動ユニット（下側）１１とが配置されている。処理基板プロセス処理装置のそれ以外の部分は、図２Ａから図２Ｃにおいて、不図示である。ラッチ機構駆動ユニット（上側）１０は、鉛直方向下方にアーム１０ａを伸張可能である。ラッチ機構駆動ユニット（下側）１１は、鉛直方向上方にアーム１１ａを伸張可能である。図２Ａは、蓋部材２で本体容器３の開口３ａを塞ぐ際の状態を示している。図２Ｂは、蓋部材２で本体容器３の開口３ａを塞いだ際の状態を示している。図２Ｃは、蓋部材２で本体容器３の開口３ａを塞いだ後に、蓋部材をラッチ機構４によりロックした際の状態を示している。

まず、図２Ａの状態において、ポッド１の本体容器３のフランジ枠３ｂ内の開口３ａに蓋部材２を挿嵌する。この状態でラッチ機構駆動ユニット（上側）１０のアーム１０ａは収納され、ラッチ機構駆動ユニット（下側）１１のアーム１１ａが伸張し、ラッチ機構４ａは押し上げられた状態にある。この状態で蓋部材２を挿嵌すると、フランジ枠３ｂの貫通孔３ｃから本体容器２の内部側に露出しているラッチ機構４のローラ４ａは、蓋部材２の側面２ｄ，２ｅ上の第二溝２ｃ２に沿って係合溝２ｃに入る。蓋部材２が開口３ａに完全に入った状態で、図２Ｂに示すように、すべてのローラ４ａは、係合溝２ｃ内部の第一溝２ｃ１内に位置する。

続いて、図２Ｃの状態に示すように、ラッチ機構駆動ユニット（下側）１１のアーム１１ａを収納し、ラッチ機構駆動ユニット（上側）１０のアーム１０ａを伸張させると、ラッチ機構４ａを押し下げる方向の押圧力が、ラッチ機構４ａに加えられる。ラッチ機構４のローラ４ａは、フランジ枠３ｂの貫通孔３ｃを通して、係合溝２ｃ内部の第一溝２ｃ１に沿って、下方に移動する。ラッチ機構４が完全に下がるまで、ラッチ機構駆動ユニット（上側）１０のアーム１０ａを伸張させると、ローラ４は、係合溝２ｃの第一溝２ｃ１の下部に至る。ここでは、係合溝２ｃから蓋部材２の内面２ａ側に至る第二溝２ｃ２は存在しないから、蓋部材２はラッチ機構４により本体容器２に完全に固定される。固定の度合いを高めるには、この状態において、係合部材の幅（ローラ４ａの直径）と、被係合部材である係合溝２ｃの第一溝２ｃ１の幅とが、ほぼ対応させることが好ましい。

このように、蓋部材２の外表面を利用して蓋部材２を容器本体３に固定する方式では、蓋部材３の中央部の設計上の自由度が高くなる。蓋部材２の内面２ａから外面２ｂを貫通する給気弁部材６と排気弁部材７とは、配置の制約無く取り付けることができる。また、給気弁部材６と排気弁部材７の実効流路断面積を大きくとれば、内部のガスの置換が効率的にできることがわかっている。

なお、排気弁部材７は、本体容器３において、開口３ａと反対側の本体容器３の奥側の下部（ロードポート部９側）に配置することもできる。これにより、給気弁部材６からポッド１内に導入された不活性ガスは、最も単純なガス流を形成して排気弁部材７に到達する。これにより、よどみのない流れを実現することができる。

半導体ウェハなどの処理基板の収納を行うポッドにおいて、特に高い清浄度が要求されるポッドに利用可能である。

１ ポッド
２ 本体容器
３ 蓋部材
４ ラッチ機構
５ 棚
６ 給気弁部材
７ 排気弁部材

Claims (2)

1. 開口を有する本体容器と、
   該開口に挿嵌され、該開口を密閉可能な蓋部材であって、該蓋部材の側面上に刻設される第一溝と、該第一溝の一端に、該開口に挿嵌された際における該蓋部材の内面と連通する第二溝とを有する係合溝を備える蓋部材と、
   該第一溝に沿って摺動可能であって、該蓋部材の該開口への挿嵌に伴って該第二溝を通って該係合溝内に進入する係合部材を有するラッチ機構と、
   該ポッド内外と流体的に連通し、不活性ガス供給管と接合された際に、不活性ガスをポッド内に導入可能な給気弁部材と、不活性ガスをポッド内から排気可能な排気弁部材とを備え、
   該ラッチ機構は、該係合溝内に進入した後に、該第一溝に沿って移動して該第一溝の他端まで該係合部材が到達することにより、該蓋部材を該容器本体に固定し、
   該給気弁部材は該蓋部材に取り付けられていることを特徴とする処理基板収納ポッド。
2. 請求項１に記載の処理基板収納ポッドであって、
   該排気弁部材は、該開口と反対側の該本体容器の下部に配置されていることを特徴とする処理基板収納ポッド。

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