JP6115291B2

JP6115291B2 - ロードポート装置及びｅｆｅｍシステム

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Publication number: JP6115291B2
Application number: JP2013095026A
Authority: JP
Inventors: 阿部　知史; 知史阿部; 五十嵐　宏; 宏五十嵐; 望加藤; 秀徳筒井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JP2014027258A

Description

本発明は、半導体製造プロセス等において、ポッドと呼ばれる密閉型の搬送容器の内部に保持されたウエハを半導体処理装置に移載する、或いはウエハを該半導体処理装置より該ポッドに移載する際に用いられる所謂FIMS（Front-Opening Interface Mechanical Standard）システム、即ちロードポート装置に関する。また、本発明は該ロードポート装置を用いたＥＦＥＭ（Equipment front end module、以下ＥＦＥＭと称する。）システムにも関する。

半導体製造プロセスは、近年では各種処理装置の内部、ウエハを収容して各処理装置間でのウエハ搬送を可能とするポッド、及び該ポッドより各処理装置への基板の受け渡しを行う微小空間、の３空間のみを高清浄状態に保つことで、プロセスを通じての清浄度の管理を行う手法が一般的となっている。このようなポッドは、ウエハを内部に収容し且つ一側面にウエハ挿脱用の開口を有する本体部と、該開口を閉鎖してポッド内部を密閉空間とする蓋と、から構成される。また、ＥＦＥＭシステムによって構築されている該微小空間は、前述したポッドの開口と対向可能な開口部と、該開口部と向かい合い半導体処理装置側に配置される第二の開口部と、を有する。この微小空間には、フィルタを用いてその外部周辺に存在する空気を清浄化し、これを導入することとしている。前述したポッドの蓋の開閉を行うロードポート装置、微小空間及び該微小空間に配置されるウエハの搬送機構等はＥＦＥＭシステムとして総称される。このフィルタを介したクリーンエアの使用によって、ＥＦＥＭシステムにおいては該微小空間のクリーン度を所定のレベルとしている。

ロードポート装置は、この開口部が形成された壁を含み前述した微小空間を画定する筐体と、該開口部を閉鎖するドアと、該ドアの動作を司るドア駆動機構と、ポッドが載置される載置台と、から構成される。載置台は、ポッドの開口と開口部とを向かい合わせるようにポッドを支持可能であり、且つポッドと共に蓋をドアと近接或いは離間させる。ドアは、ポッドの蓋を保持可能であり、ドア駆動機構によって蓋を保持した状態で開口部を開放、閉鎖すると共に、開口部と第二の開口部との間の空間より下方に退避或いは該空間への侵入をさせられる。微小空間内にはロボットが配置され、該ロボットは開口部−ポッド開口を介してポッド内部に対する侵入及び退避が可能であって、第二の開口部も介して該ポッド内部と該半導体処理装置との間でウエハの移載を行う。

半導体の製造工程において、ポッド内に収容されているウエハには、例えば金属配線等が形成されたものが存在する。この様な金属配線は表面が酸化されることによって素子完成時に所望の特性が得られなくなる恐れがあり、このためにポッド内部における酸素濃度を低レベルに保つ必要がある。ロードポート装置においてポッドに対するウエハの挿脱を行う際にウエハ搬送空間等の低酸素濃度化を図る構成として、特許文献１或いは２に開示される装置が知られている。特許文献１に開示される構成では、微小空間を二つに区画し、ポッドが第1室と接続して基板が処理される際には当該第1室を不活性ガスで満たし、ポッドが装置より離れた状態では第1室内部をクリーンエアにて清浄度を維持している。また、特許文献２に示される構成では、微小空間に対して酸素濃度計を付加し、測定される酸素濃度に応じて不活性ガスの供給量やドア等の開閉動作を制御している。

特開２００９−１６４３６９号公報特開２０００−０５８６１９号公報

実際にポッドの蓋の開閉を行う場合、通常はポッドが載置台上に載置されてから不活性ガスの供給が開始され、微小空間内、或いは特許文献１における区画された第2の微小空間内の酸素濃度低減処理が実行される。しかし、この処理により酸素濃度を適当な値以下とするにはある程度の時間を要する。このため、ポッドを載置台に移載後に、有る程度の酸素濃度低減のための時間が必要となりウエハの処理に要する時間が冗長化する課題があった。また移載後直ちにポッドの開放を行うために常時不活性ガスをこれら空間内に供給した場合、コスト面より適当な不活性ガスの使用量の抑制が必要となる。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、ポッドを載置台に載置後に短時間でポッドの開放が可能な環境を確立可能であって、且つ不必要な不活性ガスの消費を抑制し得るロードポート装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るロードポート装置は、
微小空間を構成する筐体と前記筐体が有する開口部を閉鎖可能なドアとを有し、被収容物が収容されるポッドの蓋を前記ドアが保持して前記ポッドの蓋を開閉することにより前記ポッドに対する前記被収容物の挿脱を可能とするロードポート装置であって、
前記開口部の外に配置されて前記ポッドを載置可能であって前記ポッドと前記開口部とを整列させる載置台と、
前記微小空間内に不活性のガスを供給すると共に供給量を変化可能なガス供給系と、
前記微小空間の内部の所定領域にて酸素濃度を測定する酸素濃度計と、
前記ポッド内又は前記ドアの前記微小空間側の前の空間に対して前記不活性ガスを供給するガスパージノズルと、
前記ポッドの位置情報を検出するポッド位置検出手段と、
前記ポッドの前記ロードポート装置への載置及び前記蓋の取り付け取り外しに関するポッド状態情報を検出するポッド状態検出手段と、
前記ポッド位置検出手段が検出した前記位置情報及び前記ポッド状態検出手段が検出したポッド状態情報に基づいて、前記ガス供給系から供給する前記不活性ガスの供給量及び前記ガスパージノズルから前記ポッド内又は前記前の空間に供給する前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

なお、前述したロードポート装置において、前記制御装置は、前記ドアが前記開口部を閉鎖した状態の酸素濃度を管理するアイドルモードと、前記アイドルモードの酸素濃度より低く前記蓋が前記ポッドから取り外された前記ポッド内に前記ガスパージノズルから前記不活性ガスを供給するガスパージを行なう際の酸素濃度を管理する維持モードと、前記アイドルモード及び前記維持モードにおける前記ガス供給系及び前記ガスパージノズル各々における前記不活性ガスの供給量よりも各々大きい供給量で、前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルから前記不活性ガスを供給して前記アイドルモードの酸素濃度から前記維持モードの酸素濃度へ変化させる加速置換モードとの何れかを実行し、
前記アイドルモードでの前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルから供給される前記不活性ガスの供給量の制御、前記加速置換モードの終了の判断、及び前記維持モードでの前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルから供給される前記不活性ガスの供給量の制御を測定された前記酸素濃度に基づいて実行することが好ましい。
或いは、前記制御装置は、前記制御手段は、酸素濃度の上限及び下限に関する複数の閾値を記憶する記憶手段と、検出された前記ポッドの位置情報及び前記ポッドの状態情報に応じて前記複数の酸素濃度閾値からある閾値を選択する選択する選択手段と、選択された前記閾値と前記酸素濃度計が測定した前記酸素濃度とを比較する比較手段と、を有し、前記制御手段は、前記比較手段により選択された前記上限の閾値よりも前記酸素濃度が高いと判断された場合に、前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルからの前記不活性ガスの供給量を増やすように制御することとすることが好ましい。
また、前記制御手段はタイマを更に有し、選択された前記閾値と測定された前記酸素濃度との比較する間隔は前記タイマにより指定されるカウントに応じて規定され、前記カウントの指定は前記アイドルモード、前記加速置換モード、及び前記維持モードに応じて行なわれることが好ましい。
この場合、前記制御手段は、前記位置情報に基づいて、前記アイドルモードから前記加速置換モードの間に設けられて、前記ガスパージノズルから前記ドアの前記微小空間側の前の空間に対して供給する前記不活性ガスの供給量を増加させるポッド搬入モードを実行することが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係るＥＦＥＭシステムは、前述したロードポート装置、及び収容物に対して処理を行う処理室に対して収容物を搬送する搬送機構が内部に配置される微小空間と、を有することを特徴とする。

なお、上述したＥＦＥＭシステムにおいて、不活性ガスが窒素であることがより好ましい。

本発明によれば、不活性ガスの使用量を抑制しつつ、ポッドの載置台上への載置後、短時間でのポッド内部空間の不活性ガス置換を迅速に行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係るロードポート装置の概略構成を示す図である。図１に示すロードポート装置において実行される不活性ガス供給時に実行される操作をフローチャートとして示す図である。図２に示す操作を行なった場合において、用いられた酸素濃度計が示す酸素濃度の時間経過に伴う変化を模式的に示す図である。図１に示すロードポート装置における制御装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すロードポート装置を用いた本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭシステムの外観を示す図であって、各々（ａ）はシステム正面図、（ｂ）はシステム左側面図、（ｃ）はシステム右側面図、（ｄ）はシステム上面図となる。図５に示す切断面Ａ−Ａに沿ってＥＦＥＭ部を切断した際の断面の構成を模式的に示す図である。図５に示すＥＦＥＭシステムの主要な回路構成を示すブロック図である。図５に示すＥＦＥＭシステムについて、複数のポッドの蓋を取り外して開放する工程を模式的に示す図である。図５に示すＥＦＥＭシステムにおいて実行される不活性ガス供給時に実行される操作をフローチャートとして示す図である。図８に示す操作を行なった場合において、用いられた酸素濃度計が示す酸素濃度の時間経過に伴う変化を模式的に示す図である。

本発明の実施形態について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態におけるロードポート装置の概略構成を示している。本実施形態に係るロードポート装置１０３は、筐体１３、ガスパージノズル１７、ドア１９、載置台２１、酸素濃度計２３、ポッド搬送位置検出手段２５、及び制御装置２７を有する。筐体１２は、内部において微小空間１１を画定し、載置台２１が配置される位置に対応して開口部１５を有する。開口部１５はドア１９によって開閉可能とされており、ガスパージノズル１７は該開口部１５正面の空間と当該開口部１５を介してのポッド１内部の空間とに不活性ガスを供給する。ポッド本体２と蓋３とから構成されるポッド１は、蓋３が開口部１５と向かい合う方向で載置台２１上に載置され、該蓋３はドア１９によって保持が可能とされている。酸素濃度計２３は、ガスパージノズル１７と開口部１５との間の空間である、微小空間１１内の所定領域での酸素濃度が測定可能となる位置に配置される。

ポッド１は、通常半導体製造工場に配置されるＯＨＴ（Overhead Hoist Transport:上部自動搬送装置）３１によって各処理装置間を搬送される。なお、同図中において他の処理装置に付随するロードポート装置１０３について記載されている。ポッド搬送位置検出手段２５は、ＯＨＴ３１によって搬送されているポッドの現在位置及び他のロードポート装置１０３に載置されているポッドが存在するか否かを検出する。また、ポッド１各々には現在その内部に収容されているウエハに応じたタグが付されており、位置検出された情報と同時に、当該検出情報が如何なるポッドに対応しているかもこのタグによって検出される。制御装置２７は前述したドア１９、載置台２１、酸素濃度計２３、及びポッド搬送位置検出手段２５と接続されており、これらとの間での制御情報の受信及び制御指示の送信を行う。また、該制御装置２７はガスパージノズル１７に対して不活性ガスを供給する不図示の不活性ガス供給系とも接続されており、該ガスパージノズル１７より微小空間１１内であって開口部１５前の空間に供給される不活性ガスの供給量が制御される。

なお、本実施形態において、図４にブロック図として示すように、制御装置２７は、記憶手段３３、選択手段３５、及び比較手段３７を有する。記憶手段３３は、前述したタグに関する情報、後述する酸素濃度閾値に関する情報等を記憶している。酸素濃度閾値としては、本形態で例示する三種類等、複数の閾値が記憶されている。選択手段３５は、接続されたポッド搬送位置検出手段２５等と接続され、これらから出力された位置情報等の情報に基づいて前述した複数の閾値から最適な閾値を選択し、この閾値を比較手段３７に伝える。比較手段３７は酸素濃度計２３と接続されており、後述するように該酸素濃度計２３により計測された実際の酸素濃度と、選択手段３５より伝えられた閾値とを比較する。制御装置２７はこの比較結果等に基づいて不活性ガス供給系にたいして不活性ガスの供給の開始或いは停止、更には供給量についての指示を伝える。

次に、制御装置２７によって行われるガスパージノズル１７から供給される不活性ガスの供給方法について図２に示すフローチャートを用いて説明する。まずステップＳ１において開口部１５前の雰囲気の酸素濃度制御が開始される。続くステップＳ２では制御モードの選択を行い、酸素濃度の閾値、ガスパージノズル１７から供給する不活性ガスの流量、及び当該モードの実行時間を決定する。ここで、本実施形態で選択される制御モードの一例について述べる。表１は制御モード詳細の一例を示している。

表１制御モード例

表１に示すアイドルモードは、ポッド１が現状載置台２１上に存在せず、且つポッド１における蓋３の開閉操作も近々には行わない、ロードポート装置１０３における所謂待機状態で管理モードに対応する。当該アイドルモードでは酸素濃度を強制的に低下させる必要は無く、有る程度以下に維持できれば良い。従って当該モードでの酸素濃度の閾値１は他のモードと比較して高く設定されている。また、不活性ガスの流量についても、当該雰囲気における酸素濃度をある程度以下に抑制するための小流量の供給となる供給量１が選択される。また、ポッド１の移載に伴う状況の急変は考えられず、また同様にモードの変更が早急に求められる可能性も低い。このように雰囲気制御のフローを繰り返す必要性が低いことから、当該操作実行時間を規定するタイマも長めのタイマ１に設定される。

ポッド搬入モードでは、ポッド１における蓋の開閉をロードポート装置１０３で行う直前であって、ドア１９によって開口部１５を開放した際に開口部１５前の雰囲気における酸素濃度を予め低下させる操作が行われる。即ち、ポッド１を開放した場合に酸化性雰囲気がその内部に収容されたウエハに対して影響する恐れが低い低濃度が、酸素濃度の閾値２として選択される。なお、急激な不活性ガス供給を停止した場合に例えば気体が淀む空間等からの酸素の流出の恐れがあることから、この閾値２は実際に影響が無いとされる濃度よりもより低い値に設定される。また、雰囲気における酸素濃度を急激に低下させる必要があることから、不活性ガス流量は最も大きくなるように設定される。なお、このポッド搬入モードでは酸素濃度の細かく管理する必要があることから、当該操作の実行時間を規定するタイマは最も短いタイマ２に設定される。

維持モードでは、ポッド搬入モードによって酸素濃度を抑制した雰囲気をその状態で維持し、蓋３を取り除いた開放状態のポッド１に対してのウエハの挿脱が常時実行可能な状態とする。この維持モードでは雰囲気の酸素濃度を急激に低下する必要が無いことから、閾値２と近い値であって実際にウエハ上の配線等において問題が生じず且つ比較的低い不活性ガス流量で維持可能な酸素濃度閾値３が設定される。また、不活性ガス流量は、この閾値３を酸素濃度が超えない範囲での可能な限り低い流量に設定される。また、この維持モードにおいては、当該モードが酸素濃度の変化が比較的生じないモードであることから、当該操作の実行時間を規定するタイマは、他のモードと比較して中程度の長さに設定される。

図２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２においてこれらモードの選択によって、酸素濃度の閾値、不活性ガス流量、及びタイマの時間の決定が行われる。選択手段３５が記憶手段３３よりモードに基づいた閾値、対応する不活性ガス供給流量及びタイマ時間モードが選択される。選択された後、ステップＳ３において、実際に酸素濃度計２３によって雰囲気の酸素濃度の測定が行われる。測定された酸素濃度は決定された閾値と比較され、測定酸素濃度が閾値以上の場合には不活性ガス、本形態では窒素ガスの供給が開始される（ステップＳ４）。また、測定酸素濃度が閾値よりも小さい場合には、不活性ガスの供給は停止する、或いは停止状態を維持する（ステップＳ５）。これらステップを経ることにより、不必要な不活性ガスの供給を抑制している。当該状態にてステップＳ６でディレイタイマによる時間の計測が行われ、設定されたタイマを経過するとステップＳ１に戻り再度フローが実行される。

制御装置２７は、ポッド搬送位置検出手段２５及び載置台２１より得られるポッド１の搬送状態に関する情報に基づき、ステップＳ１におけるモードの選択を実行する。この選択操作は、前述した選択手段３５により実行される。図３に、実際に制御装置２７が実行する、これらのモードを種々変化させた場合の開口部１５前の空間の酸素濃度の変化を示す。通常の状態では不活性ガスの供給が為されていないため、初期段階では酸素濃度は最も高い状態にある。この状態より雰囲気制御の指示が不図示の外部入力装置等によって制御装置２７に為されると、ステップＳ１の雰囲気制御が実行される。

この段階では、ポッド搬送位置検出手段２５及び載置台２１からの出力より、制御装置２７が対象とするロードポート装置１０３の載置台２１に対してポッド１が早急に載置される状態ではないことが判定される。即ち、ポッド搬送位置検出手段２５及び載置台２１から成るポッド位置検知手段の検知結果に応じて、制御装置２７は当該検知結果に応じたロードポート装置１０３の制御モードを選択する。制御装置２７は該検知結果よりポッド１は載置されないと判断し、ロードポート装置１０３の制御モードとしてアイドルモードを選択する。アイドルモードでは、流量１（５０Ｌ/ｍｉｎ）の不活性ガスの供給がガスパージノズル１７から行われる。雰囲気制御開始時では酸素濃度は閾値１（２００ｐｐｍ）よりも高いため、比較手段３７によって示されるこの比較結果に基づいて、ステップＳ３にフローは移行し、不活性ガスの供給が実行される。不活性ガスの供給、停止は、設定されたタイマ（時間比５）において当該フローを繰り返し、ステップＳ３での比較結果に応じて実行される。

次に、ポッド搬送位置検知手段２５によって当該ロードポート装置１０３にて蓋の開閉が行われるポッド１が搬送され、所定時間内にて載置台２１上に載置されることが検知される。これに伴って、制御装置２７は酸素濃度を低下させる必要があると判定し、ステップＳ２にてポッド搬入モードを選択する。当該ポッド搬入モード選択当初においては、アイドルモードでの酸素濃度閾値に合わせて不活性ガスの供給が為されていることから、閾値２（９０ｐｐｍ）よりも実際の測定酸素濃度は高くなる。従って、ステップ３の比較結果に応じてフローはステップＳ４に移行し、当該ポッド搬入モードでの不活性ガス流量２である２００Ｌ/ｍｉｎにて不活性ガスの供給が開始される。この酸素濃度と閾値２との比較と不活性ガスの供給開始（ステップＳ４）及び停止（ステップＳ５）の操作はタイマ２として設定された短時間の間隔にて繰り返される。

前述した所定時間が経過したことが制御装置２７により判定された後、若しくは載置台２１からの出力によりポッド１が載置された状態にあることが制御装置２７により判定された後、再度ステップＳ２におけるモードの選択が実行される。先のポッド搬入モードにおいて雰囲気中の酸素濃度は十分低く維持されていることから、ポッド１内部に対してのウエハの挿脱の環境として当該雰囲気は問題ないとし、ステップＳ２において維持モードが新たに選択される。維持モードではウエハの管理上問題の無い酸素濃度閾値３（１００ｐｐｍ）が設定され、不活性ガスの供給流量も当該酸素濃度を維持可能な小流量である流量３（１００Ｌ/ｍｉｎ）と設定される。続くステップＳ３では、先のポッド搬入モードにおいて酸素濃度を抑制していたことにより閾値３よりも実際の酸素濃度が低いと比較され、フローはステップＳ５に移行する。

なお、本来はステップＳ６におけるディレイタイマでのタイマ経過に応じてステップ３での雰囲気酸素濃度の判定とステップＳ４或いはＳ５での不活性ガスの供給の開始或いは停止が繰り返される。しかし本形態では、蓋３の取り外しによるポッド１の開放後はポッド１内部の雰囲気を不活性ガスにて置換するために流量３（１００Ｌ/ｍｉｎ）による不活性ガスの供給が実行される。このため、測定される酸素濃度は閾値３を越えない状態を維持している。

以上の構成からなるロードポート装置１０３を用いることによって、ポッド１が載置台２１上に載置される前段階で開口部１５周辺の雰囲気の酸素濃度が低下されることとなり、ポッド１載置から蓋３の開放に至る時間を短縮することが可能となる。また、常時大量の不活性ガスの供給を行った場合、コスト面ばかりでなく、例えば作業者の窒息等の懸念を払拭するための当該不活性ガスの処理も問題となる恐れがある。本発明によれば用いる不活性ガス量を必要最小限と抑制することが可能となり、付加製ガスの使用にともなるコスト面のメリットのみならず、該不活性ガスの処理に要するコストも削減することが可能となる。

なお、位置情報に関しては自動搬送装置３１等におけるポッドの位置として上記形態で述べているが、実際の工程においては現時点でのポッドの搬送位置から該ポッドが載置台上に載置されたポッドの開放操作が開示されるまでに要する経過時間としても良い。また、本実施形態では、一台のロードポート装置１０３に対して制御装置２７等が各々付随する構成を示している。しかし、当該制御装置２７は、単一のロードポート装置１０３ではなく複数のロードポート装置を単体にて担う構成とすることも可能である。

次に、前述したロードポート装置１０３を用いた本発明の一実施形態であるＥＦＥＭシステムについて、以下に図面を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭシステム１００の外観を示すものであって、図５（ａ）は該ＥＦＥＭシステムを正面から見た状態を、（ｂ）は左側面から見た状態を、（ｃ）は右側面図から見た状態を、（ｄ）上面からこれを見た状態を各々示している。また、図６は、図１（ｄ）に示される断面Ａ−Ａにおいて見られるＥＦＥＭ部の内部構造を模式的に示す図である。図７は当該ＥＦＥＭシステム１００の主要な回路構成を示すブロック図である。なお、以下の実施形態では、不活性ガスとして窒素を用いることとして詳述する。

本形態におけるＥＦＥＭシステム１００は、主たる構成としてＥＦＥＭ部１０１（先の実施形態における微小空間）、ロードポート装置１０３及び制御部１０５（図４における制御装置２７を含む。）を有する。ＥＦＥＭ部１０１は、前述したように、ポッド１内の収容物であるウエハに各種処理を行う処理室に対して該ウエハを搬送する搬送機構が内部に配置されている。制御部１０５は、ＥＦＥＭ部１０１及びロードポート装置１０３に付いて後述する各駆動要素等の動作を制御する。ロードポート装置１０３は、前述したドア１９と載置台２１とを動作する構成として有する。ドア１９の開閉及び当該ドア１９によるポッドの蓋３の保持開放の動作はドア駆動機構３２２により行われる。ポッド１が載置され且つその状態で該ポッド１の開口部１５に対する接近及び離間を行う載置台２１の動作は載置台駆動機構３２６により行われる。制御部１０５はこれら駆動機構の動作を制御するＣＰＵ５１１を有すると共に、後述するこれら動作の同期を為すための同期制御手段５１３も有する。また、ＣＰＵ５１１は、ドア１９によるポッド１の蓋の取り外しの作業の開始、終了、後述するタイマ５１６により取り外し後の経過時間を含め、ポッド１の状態をドア１９の動作により検出するポッド状態検出手段としても機能する。このポッド状態検出手段が検出した情報は、ポッド状態情報としてＣＰＵ５１１に保持される。

ＣＰＵ５１１は、同時にＥＦＥＭ部１０１における後述する窒素供給等に関する制御も実行する。制御部１０５には、判定手段５２１、切換手段５２３及びタイマ５１６が配置される。ＥＦＥＭ部１１内の酸素濃度を測定する酸素濃度計５１５及び圧力計５１７の計測結果は、制御部５内に包含される判定手段５２１に送られ、予め設定されている複数の閾値と比較される。判定手段５２１での比較結果は後段の切換手段５２３に送られ、該切換手段５２３は前述した閾値に応じて流量制御器５１９において設定されている流量にて窒素が流されるようにその設定を切り換える。或いは、後述する各種制御モードの実行及び切換を指示する。即ち、ＣＰＵ５１１は、ガスパージノズル１７から不活性ガスを供給するパージモードを複数有するとともに、ガス供給系である窒素供給部１２３から不活性ガスを供給するガス供給モードを複数有している。

ＥＦＥＭ部１０１は、窒素循環路と該循環路に含まれる略密閉された空間である受渡しゾーン１１１とを有し、窒素供給部１２３よりこれら空間に対して窒素が供給される。窒素はマスフローコントローラ等の流量制御器５１９により供給量が制御され、該ＥＦＥＭ部１０１の内部空間における酸素濃度を、その使用状況に応じて制御する。当該窒素供給部１２３は、本発明においてＥＦＥＭ部１０１内に所定のガスを供給すると共にその供給量が可変であるガス供給系として機能する。具体的には、ＥＦＥＭ部１０１に対してポッド１が何等供給されておらず、且つウエハ等の搬入予定も無い状態の場合、アイドルモードとして酸素濃度の上限の閾値としてのＥＦＥＭ上限閾値１を例えば２００ｐｐｍが設定される制御モードにて制御が為される。このとき、ロードポート装置１０３に関しては、ガスパージノズル１７より供給される窒素の流量は例えば５０L/minとされる。また、酸素濃度の測定も、頻繁に行なう必要が無いことから、タイマ５１６にてカウントされて５分間隔で行なわれる。同時に、ＥＦＥＭ部１０１に対する窒素供給部１２３からの窒素供給の流量も５０Ｌ/ｍｉｎとされる。なお、ここで述べる上限の閾値を実際に測定される酸素濃度が超えた場合、窒素供給量は一時的に後述するポッド搬入モード等に移行し、酸素濃度が当該閾値以下となるようにモードの移行制御が実行される。

ポッド１が供給されることがＯＨＴ３１を制御する不図示のＯＨＴ制御機構より報知されると、制御部１０５はアイドルモードをポッド搬入モードに移行させる。ポッド搬入モードでは、開口部１５の周辺空間を早急に低酸素状態とするために、窒素供給の流量を２００Ｌ/ｍｉｎとする。また、酸素濃度の閾値としては上限閾値２として９０ｐｐｍが設定され、且つこの状態が好適に維持されることを目的としてその測定も１分間隔で行なわれる。同時にＥＦＥＭ部１０１の内部も同様の低酸素の状態とする必要があることから、窒素供給部１２３からの窒素供給の流量は３００Ｌ/ｍｉｎとされる。この。ＥＦＥＭ部１０１内部を急速に低酸素濃度化するモードは、ここでは加速置換モードと称する。なお、ＥＦＥＭ部１０１内部の容積は開口部１５周辺の要酸素濃度管理空間と比較して大きく、且つ気体循環によりパーティクル等の管理も行なっている関係上、酸素濃度の上限閾値２としてここでは１００ｐｐｍの設定が為される。

前述したポッド搬入モード及び加速置換モード各々単体の実施或いは併用により所要の空間の酸素濃度が目標とする閾値を大きく下回ったと確認された、或いは下回ると推測された場合、制御モードは維持モードへと移行する。維持モードにおいて、ロードポート装置１０３では、流量１００Ｌ/ｍｉｎ、下限閾値３として１００ｐｐｍ、測定間隔３分と設定される。また、ＥＦＥＭ部１０１では、流量４０Ｌ/ｍｉｎ、下限閾値３として８０ｐｐｍ、測定間隔３分と設定される。ロードポート装置１０３ではポッド１内部への所謂パージ操作の際のポッド開口−開口部１５間への大気流入を考慮する必要がある。これに対してＥＦＥＭ部１０１では、ウエハが搬送ロボット１２１により直接搬送されることからより低酸素濃度の空間として維持されることが好ましい。以上に鑑みてこれら閾値の設定が為されている。なお、ここで述べる下限の閾値を実際に測定される酸素濃度が下回った場合、窒素供給量は一時的に後述するアイドルモード等に移行する、或いはアイドルモード時の窒素供給量とする等を行い、窒素使用量の抑制が実行される。

即ち、ポッド位置検出手段が得た位置情報、ポッド状態検出手段が検出したポッド状態情報、及び酸素濃度計が検出した酸素濃度に少なくとも一つの情報応じて、ＣＰＵ５１１は、パージモード及びガス供給モードの各々について少なくとも一つのモードを選択し実行させる。なお、参照する情報を複数あることが好ましいが、例えばポッド１内部をガスパージする場合等の場合、少なくとも蓋を取り外した直後或いは蓋の取り付け直前にこれが行なわれることが好ましいことから、パージモードの変更は当該情報のみに基づくこととしても良い。また、同様にこの場合にはパージモードのみが変更されれば良い。しかしながら、窒素供給量の削減、或いは酸素濃度のより低い値での維持を目的として、これら情報及びモードを複数組み合わせることとしても良い。

なお、これらモードには窒素を供給しないモードも組まれる。より詳細には、ＣＰＵ５１１は、ポッド状態検出手段がポッド１から蓋をとし外したことを意味するポッド状態情報を検出したことに応じて、パージモードの窒素供給のモードを実行させる。また、ポッド状態検出手段がポッド１から蓋を取り外したことを意味するポッド状態情報を検出したことに応じて、ＣＰＵ５１１はガスパージノズル１７からの窒素の供給量を増加させた加速置換モードを実行させる。なお、過剰供給された窒素はリリース弁２５によって排出される。即ち、本発明において、窒素等に例示されるガス供給を為すガス供給手段（本実施形態では窒素供給部２３）は、酸素濃度を低下させるための大流量と低酸素濃度状態を維持するための小流量との、少なくとも２種類の流量で逃す供給が可能となっている。なお、この流量は、ＥＦＥＭ部１の内部空間の酸素濃度を効果的に抑制するために、後述する酸素濃度の測定結果に応じてより細かくガス供給を行なえるように、より細分化する或いは可変とすることも可能である。

ＥＦＥＭ部１に供給された窒素は窒素循環路に配置されるＦＦＵ（ファンフィルタユニット、以下ＦＦＵと称する。）１１３によって吸引されて、該窒素循環路を構成する第一の通路１１５及び第二の通路１１７を経て当該ＦＦＵ１１３に至る。該ＦＦＵ１１３によって塵等が排除された状態の窒素は、該ＦＦＵ１１３によりダウンフローの様式にて受渡しゾーン１１１に向けて送り出され、更にイオナイザ１２７を経ることによって静電除去されて受渡しゾーン１１１の清浄度の維持に用いられる。なお、本実施形態では窒素を用いることとしているが、酸素濃度を低下させ且つ配線等の金属に影響を及ぼさない所謂不活性ガスであれば種々のものが使用可能である。また、本実施形態ではイオナイザ１２７を用いる態様を例示しているが、要求されるクリーン度等に応じてこれを無くすることも可能である。なお、ポッド１より搬送ロボット１２１にて取出された不図示のウエハは、処理室側インターフェース１１９を介して不図示の処理装置に移載される。

次に、ＥＦＥＭシステム１００に対して実際にポッド１を載置してこれに収容されるウエハを取出す工程について、各々の工程での装置状態を模式的に示す図８を用いて説明する。図８は、図５に示したＥＦＥＭシステム１００について、ＥＦＥＭ部１０１及び３台のロードポート装置１０３からなる構成において３個のポッド１を開放する操作の各々の工程を簡略化して示している。図８Ａは、ポッド１はまだ搬送されてきておらず、ＥＦＥＭ部１０１は上限閾値１を選択した前述したアイドルモードにあり、且つロードポート装置１０３におけるガスパージは停止された状態にある。この状態ではアイドルモードによりＥＦＥＭ部１０１内での酸素濃度が所定の濃度範囲内となるように窒素流量の制御が為され、酸素濃度が低下して閾値以下となったことにより下限閾値３を用いる維持モードに移行する。この状態からポッド１の載置−蓋の取り外しによる開放、が実行される。

図８Ｂでは、ロードポート装置１０３の１台に対してポッド１の搬送、載置が為される、この段階ではＥＦＥＭ部１０１内の酸素濃度は変化していないため、本実施形態ではＥＦＥＭ部１０１では維持モードが選択されており、且つロードポート装置１０３によるガスパージも停止されている。なお、ポッド１の内部は大気中での管理により内部に大気の侵入がおきており、内部の酸素濃度はＥＦＥＭ部１０１内部の酸素濃度よりも高くなっている。図８Ｃでは、このポッド１の蓋３が取り外され、ＥＦＥＭ部１０１に対してポッド１内部が開放される。これによりＥＦＥＭ部１０１内部では酸素濃度が上昇し、これに伴って上限閾値２が選択されて制御モードが加速置換モードに移行する。なお、この段階ではポッド１内部の酸素濃度を急激に低下させる必要性は低いことから、ガスパージはまだ行なわれない。

加速置換モードの実行によりＥＦＥＭ部１０１内の酸素濃度が再び低下して上限閾値２以下の値となったことより制御モードは維持モードに移行する。ポッド１からのウエハの取出し等は、図８Ｄに示すこの状態で行なわれることが好ましい。蓋３の開放済みのポッド１からのウエハ取出しがある程度進行すると、次のポッド１が搬送、移載される。図８Ｅに示すこの状態では、ガスパージノズル１７によるロードポート装置１０３でのポッド１内のパージ操作が実行される。ロードポート装置１０３ではロードポート装置用の下限閾値３を考慮した維持モードが、ＥＦＥＭ部１０１ではＥＦＥＭ部用の下限閾値３を考慮した維持モードが実行され、ＥＦＥＭ部１０１内では低酸素濃度状態が維持される。

続いて、図８Ｆに示すように、酸素濃度の高い次のポッド１の蓋３の取り外し操作が実行される。ＥＦＥＭ部１０１内部では酸素濃度が上昇し、これに伴って上限閾値２が選択されて制御モードが加速置換モードに移行する。また、先のポッド１は開放状態にあることから、その内部の酸素濃度の上昇を抑制する必要性があることから、ロードポート装置１０３側でのパージ操作に関してもポッド搬入モードに移行して窒素供給量を増加させる。ＥＦＥＭ部１０１内及びロードポート装置１０３での酸素濃度が各々上限閾値２を下回ると、ロードポート装置１０３でのガスパージノズル１７からの窒素供給は停止し、ＥＦＥＭ部１０１では再度維持モードに移行する。新たに開放されたポッド１からのウエハの取出し等は、図８Ｇに示すこの状態で行なわれることが好ましい。

続いて、更なるポッド１の搬送、移載が図８Ｅに示した場合と同様の工程を経て図８Ｈに示すように行われる。以下、図８Ｆ及び８Ｇにて行われた工程が更なるポッド１の場合についても同様に実行される。以上の工程を行なうことによって、ポッド１内部、及びＥＦＥＭ部１０１内部を低酸素濃度状態に維持しつつ、ウエハの搬送を行うことが可能となる。また、通常ポッド１から搬出されたウエハは不図示の処理装置によって各種薄膜の形成、パターニング、等の処理が施される。当該処理により酸化に対してより留意することが求められる処理済ウエハをポッド１内に搬入する際においても、これを低酸素濃度雰囲気下で実行することが可能となる。

次に、制御部１０５によって行われる窒素の供給の様式について図９に示すフローチャートを用いて説明する。まずステップＳ１０１においてＥＦＥＭ部１０１内の酸素濃度制御が開始される。続くステップＳ１０２では制御モードの選択を行い、酸素濃度の閾値、流量制御器５１９により制御される窒素の流量、及び当該モードの実行時間を決定する。ここで、本実施形態で選択される制御モードの一例について述べる。表２は制御モード詳細の一例を示している。また、同表２には、本実施形態にて同時に実行されるロードポート装置側での制御モードについても共に示す。

表２制御モード例

ステップＳ１０２においてこれらモードの選択によって、酸素濃度の閾値、不活性ガス流量、及びタイマの時間の決定が行われる。制御部１０５において図４に示す構成と同様の選択手段３５が記憶手段３３よりモードに基づいた閾値、対応する不活性ガス供給流量及びタイマ時間モードが選択される。選択された後、ステップＳ１０３において、実際に酸素濃度計５１５によってＥＦＥＭ部１０１内の酸素濃度の測定が行われる。測定された酸素濃度は決定された閾値と比較され、測定酸素濃度が閾値以上の場合には窒素の流量が増加される（ステップＳ１０４）。また、測定酸素濃度が閾値よりも小さい場合には、窒素流量を低下させる、或いは低流量状態を維持する（ステップＳ１０５）。これらステップを経ることにより、不必要な不活性ガスの供給を抑制している。当該状態にてステップＳ１０６でディレイタイマによる時間の計測が行われ、設定されたタイマを経過するとステップＳ１０１に戻り再度フローが実行される。

図１０に、実際に制御部１０５が実行する、これらのモードを種々変化させた場合のＥＦＥＭ部１０１内の空間の酸素濃度の変化を示す。通常の状態では不活性ガスの供給が為されていないため、初期段階では酸素濃度は最も高い状態にある。この状態より雰囲気制御の指示が不図示の外部入力装置等によって制御部１０５に為されると、ステップＳ１０１からの酸素濃度制御が実行される。

この段階では、ポッド搬送位置検出手段２５及び載置台２１からの出力より、制御装置２７が対象とするロードポート装置１０３の載置台２１に対してポッド１が早急に載置される状態ではないことが判定される。即ち、ポッド搬送位置検出手段２５及び載置台２１から成るポッド位置検知手段の検知結果に応じて、制御部１０５は当該検知結果に応じたＥＦＥＭ部１内での制御モードを選択する。制御部１０５は該検知結果よりポッド１は載置されないと判断し、ＥＦＥＭ部１０１内の制御モードとしてアイドルモードを選択する。アイドルモードでは、流量１（５０Ｌ/ｍｉｎ）の窒素の供給が窒素供給部２３から行われる。雰囲気制御開始時では酸素濃度は上限閾値１（２００ｐｐｍ）よりも高いため、比較手段３７によって示されるこの比較結果に基づいて、ステップＳ１０３にフローは移行し、窒素の供給が実行される。窒素の供給量の制御は、設定されたタイマ（時間比５）において当該フローを繰り返し、ステップＳ１０３での比較結果に応じて実行される。

次に、ポッド搬送位置検知手段２５によって当該ロードポート装置１０３にて蓋の開閉が行われるポッド１が搬送され、所定時間内にて載置台２１上に載置されることが検知される。これに伴って、制御部１０５は酸素濃度を低下させる必要があると判定し、ステップＳ１０２にて加速置換モードを選択する。当該加速置換モード選択当初においては、アイドルモードでの酸素濃度閾値に合わせて窒素の供給が為されていることから、上限閾値２（１００ｐｐｍ）よりも実際の測定酸素濃度は高くなる。従って、ステップ１０３の比較結果に応じてフローはステップＳ１０４に移行し、当該加速置換モードでの窒素流量２である３００Ｌ/ｍｉｎにて窒素の供給が開始される。この酸素濃度と上限閾値２との比較と窒素の供給量の増加（ステップＳ１０４）及び減少（ステップＳ５）の操作はタイマ２として設定された短時間の間隔にて繰り返される。

前述した所定時間が経過したことが制御部１０５により判定された後、若しくは載置台２１からの出力によりポッド１が載置された状態にあることが制御部１０５により判定された後、再度ステップＳ１０２におけるモードの選択が実行される。先のポッド搬入モードにおいて雰囲気中の酸素濃度は十分低く維持されていることから、ポッド１内部に対してのウエハの挿脱の環境として当該雰囲気は問題ないとし、ステップＳ１０２において維持モードが新たに選択される。維持モードではウエハの管理上問題の無い酸素濃度下限閾値３（８０ｐｐｍ）が設定され、窒素の供給流量も当該酸素濃度を維持可能な小流量である流量３（１００Ｌ/ｍｉｎ）と設定される。続くステップＳ１０３では、先のポッド搬入モードにおいて酸素濃度を抑制していたことにより下限閾値３よりも実際の酸素濃度が低いと比較され、フローはステップＳ１０５に移行する。

なお、本来はステップＳ１０６におけるディレイタイマでのタイマ経過に応じてステップ１０３での雰囲気酸素濃度の判定とステップＳ１０４或いはＳ１０５での窒素流量の増加或いは減少が繰り返される。しかし本形態では、蓋３の取り外しによるポッド１の開放後はポッド１内部の雰囲気を不活性ガスにて置換するためにガスパージノズル１７からの流量３（１００Ｌ/ｍｉｎ）による窒素の供給も併せて実行される。このため、測定される酸素濃度は閾値３を越えない状態を維持している。

以上の構成からなるＥＦＥＭシステム１００を用いることによって、ポッド１が載置台２１上に載置される前段階で開口部１５周辺を含めたＥＦＥＭ部１０１内部の酸素濃度が低下されることとなり、ポッド１載置から蓋３の開放に至る時間の短縮と、微小空間の低酸素濃度化とが可能となる。また、常時大量の不活性ガスの供給を行った場合、コスト面ばかりでなく、例えば作業者の窒息等の懸念を払拭するための当該不活性ガスの処理も問題となる恐れがある。本発明によれば用いる不活性ガス量を必要最小限と抑制することが可能となり、付加製ガスの使用にともなるコスト面のメリットのみならず、該不活性ガスの処理に要するコストも削減することが可能となる。

以上述べたように、本発明は半導体処理装置に対して好適に用いるロードポート装置に用いて所謂ポッド内部の酸化性ガスの低減を図るガスパージ装置に関している。しかしながら、本発明の利用可能性は当該処理装置むけのみに限定されず、例えば液晶ディスプレイのパネルを扱う処理装置等、半導体に準じた各種処理が行われる種々の処理装置に用いられる所謂ロードポート装置及びＥＦＥＭシステムに対しても適用可能である。

１：ポッド、２：ポッド本体、３：蓋、１１：微小空間、１３：筐体、１５：開口部、１７：ガスパージノズル、１９：ドア、２１：載置台、２３：酸素濃度計、２５：ポッド搬送位置検出手段、２７：制御装置、３１：ＯＨＴ、３３：記憶手段、３５：選択手段、３７：比較手段、１００：ＥＦＥＭシステム、１０１：ＥＦＥＭ部、１０３：ロードポート装置、１０５：制御部、１１１：受渡しゾーン、１１３：ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）、１１５：第一通路、１１７：第二通路、１１９：処理室側インターフェース、１２１：搬送用ロボット、１２３：窒素供給部、１２５：リリース弁、１２７：イオナイザ、３２２：ドア駆動機構、３２６：載置台駆動機構、５１１：ＣＰＵ、５１３：同期制御手段、５１５：酸素濃度計、５１６：タイマ、５１７：圧力計、５１９：流量制御器、５２１：判定手段、５２３：切換手段

Claims

微小空間を構成する筐体と前記筐体が有する開口部を閉鎖可能なドアとを有し、被収容物が収容されるポッドの蓋を前記ドアが保持して前記ポッドの蓋を開閉することにより前記ポッドに対する前記被収容物の挿脱を可能とするロードポート装置であって、
前記開口部の外に配置されて前記ポッドを載置可能であって前記ポッドと前記開口部とを整列させる載置台と、
前記微小空間内に不活性ガスを供給すると共に供給量を変化可能なガス供給系と、
前記微小空間の内部の所定領域にて酸素濃度を測定する酸素濃度計と、
前記ポッド内又は前記ドアの前記微小空間側の前の空間に対して前記不活性ガスを供給するガスパージノズルと、
前記ポッドの位置情報を検出するポッド位置検出手段と、
前記ポッドの前記ロードポート装置への載置及び前記蓋の取り付け取り外しに関するポッド状態情報を検出するポッド状態検出手段と、
前記ポッド位置検出手段が検出した前記位置情報及び前記ポッド状態検出手段が検出したポッド状態情報に基づいて、前記ガス供給系から供給する前記不活性ガスの供給量及び前記ガスパージノズルから前記ポッド内又は前記前の空間に供給する前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段と、を有することを特徴とするロードポート装置。
前記制御手段は、前記ドアが前記開口部を閉鎖した状態の酸素濃度を管理するアイドルモードと、前記アイドルモードの酸素濃度より低く前記蓋が前記ポッドから取り外された前記ポッド内に前記ガスパージノズルから前記不活性ガスを供給するガスパージを行なう際の酸素濃度を管理する維持モードと、前記アイドルモード及び前記維持モードにおける前記ガス供給系及び前記ガスパージノズル各々における前記不活性ガスの供給量よりも各々大きい供給量で、前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルから前記不活性ガスを供給して前記アイドルモードの酸素濃度から前記維持モードの酸素濃度へ変化させる加速置換モードとの何れかを実行し、
前記アイドルモードでの前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルから供給される前記不活性ガスの供給量の制御、前記加速置換モードの終了の判断、及び前記維持モードでの前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルから供給される前記不活性ガスの供給量の制御を測定された前記酸素濃度に基づいて実行することを特徴とする請求項１に記載のロードポート装置。
前記制御手段は、酸素濃度の上限及び下限に関する複数の閾値を記憶する記憶手段と、検出された前記ポッドの位置情報及び前記ポッドの状態情報に応じて前記複数の酸素濃度閾値からある閾値を選択する選択する選択手段と、選択された前記閾値と前記酸素濃度計が測定した前記酸素濃度とを比較する比較手段と、を有し、
前記制御手段は、前記比較手段により選択された前記上限の閾値よりも前記酸素濃度が高いと判断された場合に、前記ガス供給系及び前記ガスパージノズルからの前記不活性ガスの供給量を増やすように制御することを特徴とする請求項２に記載のロードポート装置。
前記制御手段はタイマを更に有し、
選択された前記閾値と測定された前記酸素濃度との比較する間隔は前記タイマにより指定されるカウントに応じて規定され、
前記カウントの指定は前記アイドルモード、前記加速置換モード、及び前記維持モードに応じて行なわれることを特徴とする請求項３に記載のロードポート装置。
前記制御手段は、前記位置情報に基づいて、前記アイドルモードから前記加速置換モードの間に設けられて、前記ガスパージノズルから前記ドアの前記微小空間側の前の空間に対して供給する前記不活性ガスの供給量を増加させるポッド搬入モードを実行することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のロードポート装置。
前記位置情報は搬送状態にある前記ポッドが前記載置台に載置されるまでの時間情報を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のロードポート装置。
請求項１乃至６の何れか一項に記載のロードポート装置、及び前記被収容物に対して処理を行う処理室に対して前記被収容物を搬送する搬送機構が内部に配置される前記微小空間と、を有するＥＦＥＭシステム。
前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする請求項７に記載のＥＦＥＭシステム。