JP5736686B2 - ロードポート - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造に際して、ＦＯＵＰ、ＭＡＣ、ＦＯＳＢ等のウェーハ格納用容器に対してウェーハを出し入れする際に用いられるロードポートに関するものである。

半導体の製造工程においては、歩留まりや品質の向上のため、クリーンルーム内でのウェーハの処理がなされている。しかしながら、素子の高集積化や回路の微細化、ウェーハの大型化が進んでいる今日では、小さな塵をクリーンルーム内の全体で管理することは、コスト的にも技術的にも困難となってきている。このため、クリーンルーム内全体の清浄度向上に代わる方法として、ウェーハの周囲の局所的な空間についてのみ清浄度をより向上させる「ミニエンバイロメント方式」を取り入れ、ウェーハの搬送その他の処理を行う手段が採用されている。ミニエンバイロメント方式では、ウェーハを高清浄な環境で搬送・保管するために、専用のウェーハ格納用容器が利用されている。ウェーハ格納用容器と半導体製造装置との間でのウェーハの出し入れには、ロードポートと称されるインターフェース装置が利用されている。

特に近年では、ウェーハの大径化が進んでおり、最近では直径４５０ｍｍのウェーハに関する周辺装置の策定も進められている。ウェーハ格納用容器には、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）、ＭＡＣ（Multi
Application Carrier、Ｈ−ＭＡＣ（Horizontal-MAC）と呼ばれるものもある）、ＦＯＳＢ（Front Open Shipping Box）等が例示されるが、これらは共通して一方の起立面側に開閉可能且つ密閉可能なドアを備えている。このドアは、ウェーハ格納用容器がロードポートの容器載置台に載置された状態で、ロードポートに備えられたドア開閉機構によって開閉される。ドアが開放状態の際には、ロードポートが設けられているＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）に設置された搬送ロボットによって、ウェーハ格納用容器内外へのウェーハの出し入れが行われる。

ロードポートには、ウェーハ格納用容器のドア（以下、「容器ドア」と称する）を開閉するための機構として、容器ドアを密着状態で保持することで開閉するドア部と、ドア部を支持する柱状の支持部材と、このドア部を支持部材と共にウェーハ格納容器に対して進退させるとともにドア部を支持部材と共に昇降動作させるドア開閉機構が備えられている。ドア部は、ＥＦＥＭの外壁の一部を構成するロードポートの板状をなすフレーム部に形成された開口部にちょうど収まるように配置されている。そして、容器ドアを開放状態とする際には、ドア開閉機構を動作させることで、容器ドアを密着保持させたドア部と支持部材を一旦ウェーハ格納用容器から離間する方向（ＥＦＥＭの内部空間側）へ退避させ、さらに下方へ退避させるように構成されている。容器ドアを閉止状態とする際には、これとは逆の手順で動作が行われる。

一方、ウェーハ格納用容器は、上下に複数段に亘ってウェーハを収納可能とされているが、各ウェーハを安定的に収容しておくために、容器ドアの内向面側には、各ウェーハを弾性力で保持し得るリテーナが設けられている（特許文献１参照）。リテーナには、弾性を有し、ウェーハ格納用容器内のウェーハを容器ドアの内向面側から弾性変形しながら押圧保持することにより、各ウェーハの収納位置を位置決めするとともに、薄く脆弱なウェーハの損傷を防止し得るように構成されたものが通常用いられている。

特開２００８−１３５４３４号公報

ところで、先述したようなウェーハの大径化に伴い、ウェーハ格納用容器内においてより安定的にウェーハを保持する必要が生じてきており、そのために容器ドアに設けられたリテーナの弾性力をより強力なものとする必要性が生じている。また、容器ドアやロードポートのドア部も大型化し、それらの重量も重くなることになる。

このような事情から、現状の容器ドア開閉機構によってロードポートのドア部を上昇させて開状態にある容器ドアを閉状態にしようとすると、リテーナの大きい弾性力に抗しきれず、ドア部がロードポートのフレーム部に形成された開口部と係合して容器ドアをウェーハ格納用容器が密閉状態となる位置までを移動させられない可能性が考えられる。さらに、ロードポートのドア部は柱状の支持部材によって下方から支持された構成であるため、完全に閉まりきらない容器ドアの重量とドア部の自重によって、容器ドアを保持したドア部は下端側を支点にして撓んだ支持部材もろともＥＦＥＭの内部方向へ傾斜しようとする。すなわち、ロードポートにおいてはドア部と開口部との間に隙間が生じ、特にこの隙間はドア部の上端部と開口部の開口上縁との間で顕著となることから、容器ドアはさらにウェーハ格納用容器から離れることとなり、余計にウェーハ格納用容器を密閉し難いようになると考えられる。

このような問題の解決策の一つには、ドア開閉機構の駆動力をより強力なものとすることが考えられるが、そのためにはさらに大出力のモータを適用する必要性などが生じる。そこで本発明は、ドア開閉機構の駆動源は変更することなく、ウェーハの大径化に伴うウェーハ格納用容器の密閉困難性という問題を解決し得るロードポートを提供することを主たる目的としている。

すなわち本発明は、開閉可能且つ密閉可能な容器ドアを備えたウェーハ格納用容器と半導体製造装置との間でのウェーハの出し入れのインターフェースであるロードポートに係るものであって、起立姿勢で配置されてロードポートの本体部を構成する板状のフレーム部と、このフレーム部から略水平姿勢で突設される容器載置台と、フレーム部に形成された開口部に対して着脱可能に設けられて容器載置台に載置されたウェーハ格納容器の容器ドアを保持し得るドア部と、開口部よりも低い位置で支持された支持部材によって下方から支持するドア部を、容器ドアと共にフレーム部の開口部から退避させてウェーハ格納用容器と開口部とを開放する位置と、開口部を閉止することで容器ドアによりウェーハ格納用容器を閉止させる位置との間で移動させるドア開閉機構とを備えており、さらにドア開閉機構によるドア部の閉止動作の過程において、前記容器ドアを保持した状態で開口部の近傍に位置付けられたドア部が支持部材と共にウェーハ格納用容器から離間する方向へ傾斜して当該ドア部と開口部との間に隙間が生じ、開口部を閉止できない状態にならないように、ドア部の上端部を開口部側へ移動させることで、ドア部を、開口部を完全に閉止する位置まで移動させる強制閉止機構とを具備し、この強制閉止機構は、フレーム部に設けられ且つドア部の上端部に乗り上げてドア部を開口部側へ押しつける接触部を有するものであることを特徴としている。

このような構成とすることで、ウェーハの大径化に伴って容器ドアのリテーナの弾性力が強くなったり、容器ドアやロードポートのドア部が大型化・重量化することによって、既存のドア開閉機構では、ロードポートのフレーム部における開口部にドア部を完全に閉止できなくなり、容器ドアによってウェーハ格納用容器を密閉できないという事態が生じても、強制閉止機構を作動させることで、ドア部を強制的にフレーム部の開口部を閉止する位置まで移動させ、なおかつ容器ドアによりウェーハ格納用容器の密閉を実現することができることとなる。すなわち、従来のドア開閉機構には変更を加えずとも、既存のロードポートに強制閉止機構を付加することで、大径化されたウェーハが適用されたウェーハ格納用容器と半導体製造装置との間でのウェーハの出し入れに適合したロードポートとすることができる。

本発明のロードポートによれば、ウェーハの大径化に伴い容器ドアによるウェーハ格納用容器の密閉が困難になるという問題を、既存のドア開閉機構などをそのまま利用しつつ、ロードポートのドア部を強制的に閉止する機構を付加するという手段によって解消することが可能なロードポートを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るロードポートの全体構成を概略的に示す模式図。 同実施形態におけるロードポートの強制閉止機構の周辺部を模式的に示す拡大図。 同強制閉止機構の動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に概略的に示した本実施形態に係るロードポート１は、図示しない半導体製造装置に隣接して配置されるＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）１００を、ウェーハ搬送ロボット（図示省略）等が設置されたウェーハ搬送室１１０と共に構成し、ウェーハ格納用容器２の内部と半導体製造装置との間でのウェーハ（図示省略）の出し入れを行うインターフェースとして機能するものである。ウェーハ格納用容器２には、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）、Ｈ−ＭＡＣ（Horizontal-Multi
Application Carrier）、ＦＯＳＢ（Front Open Shipping Box）等の所定の規格に適合したものが用いられる。本実施形態のロードポート１は、何れかのウェーハ格納用容器２に対するウェーハの出し入れに対応させたものである。

まず、ウェーハ格納用容器２は、図１に示すように、ロードポート１と対面する側を開放させた容器本体２１と、その開口部に対して着脱可能に嵌合されて容器本体２１を密閉可能な容器ドア２２とを主として備えている。容器本体２１には、高さ方向に複数段に亘って仕切が設けられており、各段に１枚ずつウェーハが収容される。容器ドア２２には、容器本体２１の各段に対応して、板バネ等の弾性体からなるリテーナ（図示省略）が設けられており、このリテーナによって密閉時にウェーハを押圧することで、ウェーハを安定的に収容した状態でウェーハ格納用容器２自体が搬送されるように構成されている。

ロードポート１は、図１に示すように、ほぼ矩形板状をなし略鉛直姿勢で配置されたフレーム部１１と、このフレーム部１１の高さ方向中央部からやや上方寄りの位置に略水平姿勢で設けた容器載置台１２と、フレーム部１１のうち容器載置板１２とほぼ同じ高さ位置に開口下縁を設定した開口部１１ｓに対応して配置されたドア部１３と、開口部１１ｓを閉止する位置と開放する位置との間でドア部１３を動作させるドア開閉機構１４とを基本構成として備えたものである。本実施形態のロードポート１にはさらに、ドア部１３を開口部１１ｓに対して強制的に閉止するために、強制閉止機構１５を設けている。

ロードポート１の上述した基本構成は公知のものと同様であるので、以下に簡単に説明する。フレーム部１１は、ＥＦＥＭ１００のウェーハ搬送室１１０の前壁（若しくは側壁）の一部を構成するものである。容器載置台１２は、図示しない容器搬送装置によって搬送されてきたウェーハ格納用容器２を、容器ドア２２がドア部１３に密着させるように載置させるものである。ドア部１３は、フレーム部１１の開口部１１ｓを閉止するように配置されているが、ウェーハをウェーハ格納用容器２の容器本体２１から出し入れする際には、容器ドア２２を密着させて保持し、ドア開閉機構１４によって開口部１１ｓから離間することで、容器本体２１を開放させる。ドア開閉機構１４は、ドア部１３を下方から支持する側面視Ｌ字形の柱状をなす支持部材１４ａと、この支持部材１４ａを、容器ドア２１を保持したドア部１３と共に、ウェーハ格納用容器２と接離する方向（本実施形態では水平方向）に移動させる水平スライド装置１４ｂと、上下方向に移動させる上下スライド装置１４ｃとから主として構成される。

すなわち、本実施形態のロードポート１では、ウェーハをウェーハ格納用容器２と半導体製造装置との間で出し入れする際に、ドア部１３によって容器ドア２２を密着保持させ、前後スライド装置１４ｂによって、容器ドア２１を保持したドア部１３と共に支持部材１４ａを容器本体２１及びフレーム部１１から離間する方向であるウェーハ搬送室１１０の内部空間側へ移動させ、さらに上下スライド装置１４ｃによって開口部１１ｓを通じて容器本体２１の内部空間をウェーハ搬送室１１０と完全に連通させる位置まで下方へ退避させるように構成している。一方、半導体製造装置によるウェーハの処理が終わり、ウェーハを全て容器本体２１に収容させた際には、下方に退避させてあったドア部１３及び容器ドア２２と支持部材１４ａを、上下スライド装置１４ｃによって支持部材１４ａドア部１３が開口部１１ｓと同じ高さとなる位置まで支持部材１４ａを上昇させ、さらに前後スライド装置１４ｂによって支持部材１４ａをフレーム部１１側へ移動させることで、ドア部１３により開口部１１ｓを閉止し且つ容器ドア２２により容器本体２１を密閉する。

しかしながら、大径のウェーハを格納するウェーハ格納用容器２では、より安定したウェーハの保持のためにリテーナとしてより弾性力の大きいものが適用されるようになっており、また容器ドア２２やドア部１３にはウェーハに対応した大型のものが適用されるため、ドア開閉機構１４によりドア部１３を開口部１１ａに閉止し、容器ドア２２でウェーハ格納用容器２を密閉しようとしても、リテーナの弾性力に抗しきれず、また容器ドア２２を保持したドア部１３が支持部材１４ａと共にウェーハ搬送室１１０内側へ傾斜しようとする。その結果、図３に模式的に示すように、ドア部１３が開口部１１ａを閉止しきれず、容器ドア２２が容器本体２１を密閉できない状態となり得る。すなわち、ドア部１３及び容器ドア２２の閉止動作過程で、ドア部１３と開口部１１ａとの間に隙間が生じ、ドア開閉機構１４の駆動力では完全に閉止できない状態が生じ得る。このドア部１３と開口部１１ａとの隙間は、ドア部１３が支持部材１４ａに下方から支持された構成であるため、支持部材１４ａが下端側を支点に上端側が比較的大きく撓むこととなり、ドア部１３の上端部側と開口部１１ａの開口上縁との間で顕著に大きくなる。

そこで本実施形態では、開口部１１ａを閉止しきれない状態のドア部１３を、完全に閉止する位置まで強制的に移動させるための機構として、強制閉止機構１５を設けることとしている。この強制閉止機構１５は、フレーム部１１のウェーハ搬送室１１０側の壁面において、開口部１１ａの開口上縁のやや上方に配置されるシリンダ１５ａと、このシリンダ１５ａから突没可能なロッド１５ｂと、ロッド１５ｂの先端部に回転可能に設けられたローラ１５ｃを主要構成要素としている。シリンダ１５ａは、半開きとなったドア部１３にローラ１５ｃを適切に押し当てられるように、フレーム部１１から傾斜をつけて配置できるようにした台座１５ｄに取り付けられている。シリンダ１５ａには図示しないアクチュエータが接続されており、ドア開閉機構１４によるドア部１３の閉止動作時にドア部１３が開口部１１ａの近傍まで近づくとアクチュエータが作動してロッド１５ｂを伸出させ、その先端部のローラ１５ｃをドア部１３の上端部に乗り上げて開口部１１ａ側へ押しつけることで、ドア部１３によって開口部１１ａを完全に閉止することができるようにしている。その結果、ドア部１３に保持されていた容器ドア２２が容器本体２１を閉止できるようになり、ウェーハ格納用容器２の密閉が実現する。ウェーハ格納用容器２が密閉された後は、再びアクチュエータを作動させてロッド１５ｂをローラ１３と共にシリンダ１５ａ側へ引き込んでおけばよい。

以上のように、本実施形態のロードポート１では、既存のドア開閉機構１４には変更を加えることなく、ドア部１３をフレーム部１１の開口部１１ａ側へ押しつける強制閉止機構１５を設けることで、ウェーハの大径化によって生じるウェーハ格納用容器２の密閉困難性という問題を解消できることとなる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。すなわち強制閉止機構は、前述の構成のものに限られず、閉止過程において開口部近傍まで移動してきたドア部を、開口部を完全に閉止することができる構成であれば、ドア部を開口部側へ押しつける構成のみならず、ドア部を開口部側へ引き込む構成など、適宜の構成を採用することができる。さらに、強制閉止機構は、支持部材が下端側を支点に撓むためにドア部の上端部と開口部の開口上縁との間の隙間が大きくなることから、ドア部の上端部を押圧又は牽引して開口部側へ移動させる構成が有利であり、強制閉止機構を複数設ける構成を採用することも可能である。また、このような強制閉止機構を設けたロードポートは、従来サイズのウェーハが適用されるウェーハ格納用容器２をより確実に密閉するために利用することも可能である。さらにまた、本発明における強制閉止機構は、ＰＯＤ或いは、ＢＯＸオープナーにも適用できる。その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ロードポート
２…ウェーハ格納用容器
１１…フレーム部
１１ａ…開口部
１２…容器載置台
１３…ドア部
１４…ドア開閉機構
１５…強制閉止機構
２１…容器本体
２２…容器ドア

Claims (1)

1. 開閉可能且つ密閉可能な容器ドアを備えたウェーハ格納用容器と半導体製造装置との間でのウェーハの出し入れのインターフェースであるロードポートであって、
   起立姿勢で配置されてロードポートの本体部を構成する板状のフレーム部と、
   当該フレーム部から略水平姿勢で突設される容器載置台と、
   前記フレーム部に形成された開口部に対して着脱可能に設けられ前記容器載置台に載置されたウェーハ格納容器の容器ドアを保持し得るドア部と、
   前記開口部よりも低い位置で支持された支持部材によって下方から支持する前記ドア部を、前記容器ドアと共に前記開口部から退避させて前記ウェーハ格納用容器及び前記開口部を開放する位置と、前記開口部を閉止することで前記容器ドアにより前記ウェーハ格納用容器を閉止させる位置との間で移動させるドア開閉機構と、
   前記ドア開閉機構による前記ドア部の閉止動作の過程において、前記容器ドアを保持した状態で前記開口部の近傍に位置付けられた前記ドア部が前記支持部材と共に前記ウェーハ格納用容器から離間する方向へ傾斜して当該ドア部と前記開口部との間に隙間が生じ、前記開口部を閉止できない状態にならないように、前記ドア部の上端部を前記開口部側へ移動させることで、前記ドア部を、前記開口部を完全に閉止する位置まで移動させる強制閉止機構とを具備し、
   当該強制閉止機構は、前記フレーム部に設けられ且つ前記ドア部の上端部に乗り上げて当該ドア部を前記開口部側へ押しつける接触部を有するものであることを特徴とするロードポート。

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