JP3084828B2 - 機械式インターフェース装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造プロセス
で用いられる機械式インターフェース装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体の処理は、半導体のパーテ
ィクル汚染を防止するために、特別に設計したクリーン
ルーム内で行なわれていたが、その保守を含めて費用が
かかりすぎるという問題がある他、パーティクル汚染の
汚染レベルの低減には限界があるので、例えば特開昭６
０−１４３６２３号公報に開示されているような標準化
された機械的インターフェース装置（ＳＭＩＦ装置）が
開発された。

【０００３】このＳＭＩＦ装置は、例えば、図４に示す
ように、ウエハ処理装置（図示しない）を収納し、清浄
空気で満たされている装置の本体ケース１と、可搬式タ
イプのボックス（以下、ポッドＰＯＤという）１０およ
び搬送装置３０を含んでいる。装置本体の本体ケース１
の天板２にはポートプレート３によりポート（ウエハカ
セット２０の搬入・搬出口）４が形成されており、把持
部１０Ａを持つポッドＰＯＤ１０はこのポートプレート
３上に載置される。ポッドＰＯＤ１０はその開口１１の
周囲に環状部１２ａを持つフランジ１２を有する形状と
なっている。この例の搬送装置３０は昇降装置であっ
て、昇降軸３２に支持された昇降台３１にウエハカセッ
ト２０を載せて昇降するが、この昇降台３１は、ポート
ドアとなっており、最上昇時には、ポートプレート３に
下から当接もしくは嵌合してポート４を本体ケース１を
外部に対して密閉し、また、ポートドア３１上にあるウ
エハカセット２０の台２１はポッドＰＯＤ１０の開口１
１の周部に当接して当該開口１１を密閉する。この台２
１を、以下、ポッドドアという。１３はシール材であっ
て、ポッドＰＯＤ１０の開口１１とポッドドア２１との
間をシールし、シール材１４はポッドＰＯＤ１０のフラ
ンジ１２とポートプレート３との間をシールし、シール
材１５はポートプレート３とポートドア３１との間をシ
ールする。４０はロック機構であって、図示しないギヤ
ードモータにより駆動されるロックレバー４１を有し、
ポッドＰＯＤ１０のフランジ１２をポートプレート３上
へ押し下げる働きをする。 この例においては、処理前
のウエハＷが図示しない他の場所からポートドア３１上
へ移載されたのち、ポッドＰＯＤ１０をポートプレート
３上に載置し、ロックレバー４１で固定する。ポートド
ア３１を移載位置まで下降する。ポートドア３１が移載
位置まで下降すると、図示しない移載装置がポートドア
３１上のウエハカセット２０を処理機械へ搬送する。

【０００４】ところで、従来は、ウエハＷのパーティク
ル汚染が問題になっていたが、半導体集積回路の高密度
化が進むに従い、空気中の酸素によるウエハ表面の自然
酸化膜の影響が問題となり始め、この自然酸化膜の成長
を防止するため、ウエハＷの移動、搬送等を不活性ガス
（Ｎ₂ ガス）雰囲気中で行なう必要が生じ、現在では、
Ｏ₂ 、Ｈ₂ Ｏの濃度が１０ｐｐｍ以下であるＮ₂ ガス雰
囲気が要求されている。

【０００５】上記したＳＭＩＦ装置を用いる場合には、
本体ケース１内の空気をＮ₂ ガスで置換してＮ₂ ガス雰
囲気とし、ポッドＰＯＤ１０は、当該ポッドＰＯＤ１０
が本体ケース１の天板２上にセットされる都度、その内
部をＮ₂ ガスで置換してＮ₂ ガス雰囲気とすることにな
る。

【０００６】このガス置換の方法を図５を参照して以下
に説明する。

【０００７】図５のＳＭＩＦ装置においては、ポッドド
ア２１は、例えば図６に示すような固定手段を内蔵し、
ポッドＰＯＤと一緒に装置から装置へ搬送される。

【０００８】図６において、ポッドドア２１は中空の枠
体である。６１はカムであって、カム軸６２はポートド
ア３１内に伸びて当該ポートドア３１内に収納されてい
るが図示しないモータにより駆動される。６３は板状の
ロックアームであって、軸６３ａを支点として回動可能
であるとともに長手方向進退可能に片持ち支持されてい
る。６４はポッドドア２１の上底面から垂下してロック
アーム６３の上面に係合している拘束板である。１０Ｂ
はポッドＰＯＤ１０の開口１１内周面に形成された嵌合
凹部である。

【０００９】この構成では、カム６１は特殊なカム面を
有し、当該カム６１が回転すると、ロックアーム６３は
係合凹部１０Ｂに向かって図示矢印方向に変位し、先端
部が嵌合凹部１０Ｂに係合する。

【００１０】今、ポッドＰＯＤ１０が他の場所からポー
トプレート３上に移載され、内部は清浄な空気雰囲気に
あるとする。この状態では、ポッドＰＯＤ１０の開口１
１とポッドドア２１との間はシール材１３で、ポッドＰ
ＯＤ１０のフランジ１２とポートプレート３との間はシ
ール材１４で、またポートプレート３とポートドア３１
との間をシールす材１５でシールされている。このポッ
ドＰＯＤ１０内をＮ_２ガス置換するに際しては、上記ロ
ックアーム６３によるロックを解除したのち、昇降軸３
２を少し下げてポッドドア２１をポッドＰＯＤ１０の開
口面から離間して、ガス供給口３Ａとガス排気口３Ｂが
開口している空間（ポート４とポートドア３１の周側面
との間の空間）ＡをポッドＰＯＤ１０内と連通させる。
実際には、ポッドＰＯＤ１０がポートプレート３に置か
れると、Ｎ_２ガスボンベに接続されている給気側バルブ
Ｖ１、排気側バルブＶ２を開弁し、ガス給気口３Ａから
空間ＡにＮ_２ガスを圧入して、ポッドドア２１、ポート
ドア３１の外気に曝されていた表面に付着している塵埃
等をガス排気口３Ｂから装置外へ排出する。従って、上
記のように、ポッドドア２１をポートドア３１と一体的
に下降して上記空間ＡとポッドＰＯＤ１０内と連通させ
ると給気側バルブＶ１からガス給気口３Ａを通して送出
されているＮ_２ガスはポッドＰＯＤ１０内に侵入してポ
ッドＰＯＤ１０内の空気をガス排気口３Ｂから装置外へ
排出し、ポッドＰＯＤ１０内がＮ_２ガスで置換される。
上記のように昇降軸３２を下げると、ポートドア３１の
鍔部３１Ａがポートプレート３の下面から離間するの
で、上記空間ＡはポッドＰＯＤ１０内と連通するだけで
なく、本体ケース１内部（既に、Ｎ_２ガス雰囲気となっ
ている）とも連通し、ＰＯＤ１０内の空気が本体ケース
１内部に侵入する恐れがあるので、この例では、ベロー
ズ５０を設けてこれを防止している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図５について説明した
ように、昇降軸３２を若干下降させることにより、ポッ
ドドア２１をポートドア３１と一体的に下降させる方法
では、ポッドＰＯＤ１０内が上記空間Ａを介して本体ケ
ース１内部と連通するため、これを防止するための特別
のシール機構を必要とするという問題がある。

【００１２】本発明はこの問題を解消するためになされ
たもので、ポートドアの外部に特別なシール構造を設け
なくても、ポッド内ガス置換を行なうことができる機械
式インターフェース装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【問題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、本体ケースに設けられ被処理
物の搬入・搬出用ポートを形成するポートプレート上に
載置されて前記ポートを覆うポッド、このポッドの開口
に内嵌して閉鎖可能なポッドドア、このポットドア内に
設けられ当該ポットドアを上記ポッドの開口内に固定す
る手段、上記本体ケース内に昇降可能に支持され最上昇
時に上記ポートプレートに係合して前記ポートを閉鎖す
るポートドアとを備え、上記ポートドアが上記ポッドド
アを上記ポッド内から本体ケース内へまたその逆へ搬送
する機械式インターフェース装置において、上記固定す
る手段は、上記ポッドの開口内周面に形成されたアーム
嵌合部に対して進退するロックアームと当該ロックアー
ムを進退および昇降駆動する機構からなり、 上記ポッド
ドアの固定が解かれ、上記ポートドアは、上記ポッド内
と連通する密封空間を上記ポートプレート側との間に区
画し、上記ポートプレートの内周面に開口する排気口と
この内周面に開口するとともにＮ _２ ガス源に接続される
給気口、を用いて、上記ポッド内へのＮ _２ ガス注入を行
う構成とした。

【００１４】請求項２では、回転ネジ軸、半径方向に延
びる板状のガイド押え部と円筒カム面とこの円筒カム面
の下に連続する円錐状カム面およ円筒カム面の上から半
径方向に延びる板状のガイド押え部と一体に有し上記回
転ネジ軸に外嵌螺合した昇降自在の非回転カム、ロック
アームの進退移動をガイドするとともに第１の弾性体に
より上向きに付勢されて上記ガイド押え部の下面に係合
するアームガイド、このアームガイドを昇降自在にガイ
ドするガイド軸、上記ロックアームを固定ネジ軸側に付
勢する第２の弾性体、ポートドア内から突出して上記回
転ネジ軸内に伸び当該回転ネジ軸と相対的に上下動可能
にスプライン係合する回転軸とポートドア内に配設され
上記回転軸を駆動するモータとを備え、ロックアームは
一端に軸支された転子で上記カムのカム面に圧接係合す
る構成とした。

【００１５】請求項３では、ポートドアには、ポッド位
置検出用のセンサが設けられている構成とした。

【００１６】請求項４では、ポートドアのポッドと対向
する面には、複数個のスペーサ用突起が形成されている
構成とした。

【００１７】

【作用】本発明では、ポートドアとポッドドアとの間に
当該ポッドドアの昇降空間が形成されており、ポッドド
アに内蔵した固定する手段が当該ポッドドアを昇降可能
とするので、ポッド内を、本体ケース内のガス雰囲気と
同じガス雰囲気に置換するに際して、ポートドアをポー
トプレートに気密に係合させたまま上記ポッドドアを下
降させてポッドの開口を開くことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。

【００１９】図１において、ポッドＰＯＤ１０の開口１
１の内周面には複数個の嵌合凹部１０Ｂが形成されてお
り、この嵌合凹部１０Ｂに、図２を参照して後述するロ
ックアーム７１の係合端部が嵌入し、ポッドドア２１は
ポッドＰＯＤ１０に保持されてポッドＰＯＤ１０を気密
に閉鎖している。この状態で、ポートドア３１はポット
ドア２１との間にポットドア昇降空間Ｘを形成してお
り、ポートドア３１の上面には、正三角配置の３箇のス
ペーサ用突起３１Ｄが形成されている。ポートドア３１
には、またポッドドア２１の昇降位置を検出可能なセン
サ（近接センサ等）Ｓが設けられている。

【００２０】ポートプレート３の表面のフランジ１２に
対向する部分には、周方向に延びるシール溝３ａと３ｂ
が周方向と直交する方向に小間隔を隔てて形成されてい
る。このシール溝３ａと３ｂにはシール材（Ｏーリン
グ）５１ａ、５１ｂが嵌着され、両シール材はポートプ
レート表面に環状の溝状空間Ｙを形成する。ポートプレ
ート３には、更に、一端が上記シール溝３ａ、３ｂとの
間からポートプレート３表面に開口し、他端がポートプ
レート３の外側面に開口する通路孔３Ｃが形成されると
ともに、ガス注入の際のガス給気口３Ａとガス排気口３
Ｂが形成されている。この通路孔３Ｃは配管３Ｄを通し
て図示しない真空ポンプに連絡される。

【００２１】次に、図２と図３を参照してポッドドア２
１が内蔵している固定手段を説明する。

【００２２】両図において、ポッドドア２１は中空の枠
体であって、ポッドＰＯＤ１０の開口１１内周面と対向
する周壁には、ロックアーム７１が出入りする所定高さ
幅の窓２１Ｂが形成されている。７２はネジ軸であっ
て、軸受７３により鉛直向きに支持されている。このネ
ジ軸７２は下面に向かって開口するスプライン孔７２Ａ
を有し、このスプライン孔７２Ａには、ポートドア３１
の中心から鉛直に延びる回転軸７４の端部が上下方向移
動可能にスプライン係合している。ポートドア３１内に
はこの回転軸７４を駆動する駆動機構（この例では、モ
ータＭ）が内蔵されている。７５は非回転カムであっ
て、ネジ軸７２に外嵌螺合している。カム７５は円筒カ
ム面７５Ａとこの円筒カム面の下に連続する円錐状カム
面７５Ｂおよび円筒カム面の上から半径方向に延びる板
状のガイド押え部７５Ｃとを一体に有する形状となって
いる。７６はガイド部材であって、板状のロックアーム
７１がスライド可能な偏平スライド空間７６Ａを有し、
２本の鉛直向きのガイド軸７７により上下動自在にガイ
ドされ、２本のコイルばね７８により上向きに付勢され
るとともにコイルばね７９によりネジ軸７２側へ付勢さ
れている。このコイルばね７８はガイド軸７７に介装さ
れている。８０は軸受である。ロックアーム７１は一方
端部７１Ａが嵌合凹部１０Ｂに係合する係合部であり、
他方端には、カム７５のカム面に係合する転子（コロ）
７１Ｂが軸支されている。

【００２３】７１〜８０からなるこの固定手段は、図示
の状態（ロック状態）において、回転軸７４を例えば右
回転すると、カム７５が上方へ変位し、転子７１Ｂは円
筒カム面７５Ａから円錐状カム面７５Ｂに係合するよう
になる。転子７１Ｂが円錐状カム面７５Ｂに係合するよ
うになると、ロックアーム７１がネジ軸７２側へ後退
し、係合端部７１Ａは嵌合凹部１０Ｂから窓２１Ｂを通
って、ポットドア２１内へ退避し、ロック状態が解除さ
れる。

【００２４】また、図示の状態で、回転軸７４を左回転
させると、ネジ軸７２がカム７５に対して相対的に下降
するので、ポッドドア２１は昇降空間Ｘを下へ移動し、
ポートドア３１の突起３１Ｄ上に載る。ポッドドア２１
が突起３１Ｄ上へ下降したことは、センサＳにより検知
されるので、このセンサＳの信号によりモータＭを停止
させる。

【００２５】なお、ガス給気口３Ａとガス排気口３Ｂは
ポッドＰＯＤ１０内をＮ₂ ガス置換する場合に利用され
るものであり、ガス給気口３Ａは配管を通して図示しな
いＮ₂ ガスボンベに連絡される。また本体ケース１内
は、Ｎ₂ ガス雰囲気にあり、常時、与圧されている。

【００２６】本実施例においては、ポッドＰＯＤ１０が
装置外から本体ケース１のポートプレート３上へ移載さ
れると、両シール材５１ａ、５１ｂが形成する溝状空間
ＹがポッドＰＯＤ１０のフランジ１２下面で閉鎖され
る。ポッドＰＯＤ１０の上記移載が終わると、図示しな
い真空ポンプが駆動される。真空ポンプが駆動される
と、配管３Ｄ内が負圧になるので、閉鎖された溝状空間
Ｙの空気は配管３Ｄを通して外へ排気され、溝状空間Ｙ
が負圧となる。溝状空間Ｙが負圧になると、ポッドＰＯ
Ｄ１０のフランジ１２に対して吸引力が作用するので、
ポッドＰＯＤ１０のフランジ１２はシール材５１ａ、５
１ｂの弾力に抗してポートプレート３側へ変位し、ポー
トプレート３との間にシール材５１ａ、５１ｂを挟圧す
る。

【００２７】次に、ポッドＰＯＤ１０内をＮ₂ ガス置換
するため、前記したように回転軸７４を例えば右回転し
て、ロックアーム７１によるロック状態を解除したの
ち、回転軸７４を左回転させて、ポットドア２１をポー
トドア３１上へ下降させる。

【００２８】ポットドア２１がポートドア３１へ向かっ
て下降すると、ポッドＰＯＤ１０が開口し、ポッドＰＯ
Ｄ１０内がガス供給口３Ａが開口している空間（ポート
４とポッドドア２１及びポートドア３１の周側面との間
の空間）Ａに連通するが、ポートドア３１はポートプレ
ート３の下面を閉鎖したままであり、ポープレート３と
フランジ１２との間はシール材５１ａ、５１ｂで気密に
閉鎖されているから、上記空間Ａは本体ケース１外に対
しても本体ケース１内にたいしても気密に遮蔽されてい
る。センサＳにより、ポッドドア２１が突起３１Ｄ上へ
下降したことが検知されると、ガス供給口３ＡからＮ₂
ガスを注入する。注入したＮ₂ ガスは空間Ａからポッド
ＰＯＤ１０内に流入して内部の空気を追い出し、一部
は、ポッドドア２１とポートドア３１との間の間隙を通
って流れガス排気口３Ｂへ流れる。

【００２９】このように、本実施例では、ポートドア３
１とポッドドア２１との間に当該ポッドドア２１の昇降
空間Ｘが区画されており、ポッドドア２１に内蔵した固
定する手段７１〜８０および嵌合凹部１０Ｂが当該ポッ
ドドア２１を昇降駆動可能であるので、ポッドＰＯＤ１
０内を、本体ケース１内のガス雰囲気と同じガス雰囲気
に置換するに際して、ポートドア３１をポートプレート
３に気密に係合させたまま上記ポッドドア２１を下降さ
せてポッドＰＯＤ１０の開口を開くことができ、前記し
たベローズ５０のようなシール構造が不要になる。

【００３０】また、本実施例では、ポッドドア２１はポ
ートドア３１の突起３１Ｄ上へ下降し、ポートドア３１
との間隙を形成するので、Ｎ₂ ガスパージ時、ポッドド
ア２１下面やポートドア３１上面の浄化を行なうことが
できる。

【００３１】なお、本体ケース１は、Ｎ₂ ガス雰囲気と
されているウエハカセットのストッカである場合もあ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、ポッド内の
ガス置換に際して、ポートを本体ケース側から気密に閉
鎖しているポートドアをそのままにして、ポッドドアだ
けをポッド開口に対して離間させることができるので、
ポートドアの外部に特別なシール構造を付加することな
く、ポッド内を本体ケース内の雰囲気と同じ雰囲気に置
換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】上記実施例におけるポッドドアの左半部断面図
である。

【図３】上記実施例におけるガイド部材を示す図であ
る。

【図４】従来のＳＭＩＦ装置の１例の概略を示す図であ
る。

【図５】従来のＳＭＩＦ装置の他の例の概略を示す図で
ある。

【図６】図５の従来例におけるポッドドアの縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 本体ケース ３ ポートプレート ３ａ、３ｂ シール溝 ３Ａ 給気口 ３Ｂ 排気口 ３Ｃ 通路孔 ４ ポート １０ ポッドＰＯＤ １０Ｂ 嵌合凹部 １１ ポッドＰＯＤの開口 １２ ポッドＰＯＤのフランジ １３、１５ シール材 ２０ ウエハカセット ２１ ポッドドア ３１ ポートドア ３１Ａ ポートドアの鍔部 ３１Ｄ 突起 ３２ 昇降軸 ５１ａ、５１ｂ シール材 ７１ ロックアーム ７２ ネジ軸 ７４ 回転軸 ７５ カム ７５Ａ 円筒カム面 ７５Ｂ 円錐状カム面 ７５Ｃ 押え部 ７６ ガイド部材 ７７ ガイド軸 ７８、７９ コイルばね Ａ 空間 Ｘ 昇降空間 Ｙ 溝状空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 哲平 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 村田 正直 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 田中 幹 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 森田 日也 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 審査官 柴沼 雅樹 (56)参考文献 特表 平４−505234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体ケースに設けられ被処理物の搬入・
   搬出用ポートを形成するポートプレート上に載置されて
   前記ポートを覆うポッド、このポッドの開口に内嵌して
   閉鎖可能なポッドドア、このポッドドア内に設けられ当
   該ポッドドアを上記ポッドの開口内に固定する手段、上
   記本体ケース内に昇降可能に支持され最上昇時に上記ポ
   ートプレートに係合して前記ポートを閉鎖するポートド
   アとを備え、上記ポートドアが上記ポッドドアを上記ポ
   ッド内から本体ケース内へまたその逆へ搬送する機械式
   インターフェース装置において、 上記固定する手段は、上記ポッドの開口内周面に形成さ
   れたアーム嵌合部に対して進退するロックアームと当該
   ロックアームを進退および昇降駆動する機構からなり、 上記ポッドドアの固定が解かれ、上記ポートドアは、上
   記ポッド内と連通する密封空間を上記ポートプレート側
   との間に区画し、上記ポートプレートの内周面に開口す
   る排気口とこの内周面に開口するとともにＮ _２ ガス源に
   接続される給気口、を用いて、上記ポッド内へのＮ _２ ガ
   ス注入を行う ことを特徴とする機械式インターフェース
   装置。
2. 【請求項２】 回転ネジ軸、円筒カム面とこの円筒カム
   面の下に連続する円錐状カム面および円筒カム面の上か
   ら半径方向に延びる板状のガイド押え部と一体に有し上
   記回転ネジ軸に外嵌螺合した昇降自在の非回転カム、ロ
   ックアームの進退移動をガイドするとともに第１の弾性
   体により上向きに付勢されて上記ガイド押え部の下面に
   係合するアームガイド、このアームガイドを昇降自在に
   ガイドするガイド軸、上記ロックアームを固定ネジ軸側
   に付勢する第２の弾性体、ポートドア内から突出して上
   記回転ネジ軸内に伸び当該回転ネジ軸と相対的に上下動
   可能にスプライン係合する回転軸とポートドア内に配設
   され上記回転軸を駆動する駆動機構とを備え、ロックア
   ームは一端に軸支された転子で上記カムのカム面に圧接
   係合することを特徴とする請求項１記載の機械式インタ
   ーフェース装置。
3. 【請求項３】 ポートドアには、ポッド位置検出用のセ
   ンサが設けられていることを特徴とする請求項１または
   ２記載の機械式インターフェース装置。
4. 【請求項４】 ポートドアのポッドと対向する面には、
   複数個のスペーサ用突起が形成されていることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の機械式インターフ
   ェース装置。