JP6554872B2 - ガスパージ装置、ロードポート装置、パージ対象容器の設置台およびガスパージ方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスパージ装置、ロードポート装置、パージ対象容器の設置台およびガスパージ方法に関する。

たとえば半導体の製造工程では、ロードポート装置の載置台にガスパージノズルを配置し、ウエハ搬送容器の底面に設けられたガスパージポートにパージノズルを接触させ、パージガスを導入することでウエハ搬送容器の内雰囲気をパージガスによって清浄化する技術がある（ボトムパージ）。

ボトムパージに際しては、ウエハ搬送容器の底面に設けられたガスパージポートにパージノズルを接触させるために、パージノズルをパージポート方向に移動させる（たとえば特許文献１参照）。その際、搬送容器の底面に設けられた複数のパージポートのポート接合高さにバラツキなどがあるため、パージノズルによる突き上げが生じ、載置異常となるおそれがあることがある。

もし仮に、載置異常により搬送容器が傾くと、ウェハのハンドリングに悪影響を与える。たとえば搬送容器の内部棚に載置されたウエハが傾いてしまうことによるウエハ損傷の可能性や、パージポートとパージノズルとの接触が不十分となることによるパージガス漏れや、搬送容器内への外部気体の流入等が問題となる。

特開２００３−６０００７号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、パージ対象容器を傾かせることなく、パージ対象容器の内部を清浄化ガスで満たすことが可能なガスパージ装置、ロードポート装置、パージ対象容器の設置台およびガスパージ方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るガスパージ装置は、
パージポートを有するパージ対象容器の内部に清浄化ガスを前記パージポートを通して吹き込むことが可能になっているガスパージ装置であって、
前記清浄化ガスを吹き出すノズル口を持つパージノズルと、
前記パージ対象容器が着脱自在に設置されるテーブルと、
前記テーブル上で前記パージ対象容器が相対移動しないように固定する固定機構と、
前記テーブルに対して前記パージ対象容器が固定されているか否かを検出する固定検出センサと、
前記パージノズルを、前記パージポートに向けて移動させることが可能なノズル駆動機構と、
前記固定検出センサにより、前記テーブルに対して前記パージ対象容器が固定されていることを検出された固定検出信号に基づき、前記ノズル駆動機構を駆動し、前記パージノズルを、前記パージポートに向けて移動させる制御手段と、を有する。

本発明に係るガスパージ方法は、
パージポートを有するパージ対象容器の内部に清浄化ガスを前記パージポートを通して吹き込むガスパージ方法であって、
テーブルに対して前記パージ対象容器が固定されていることを検出した後に、パージノズルを、前記パージポートに向けて移動させることを特徴とする。

本発明に係るガスパージ装置およびガスパージ方法では、パージ対象容器がテーブルに固定された後に、パージノズルを、前記パージポートに向けて移動させて、パージノズルとパージポートとを接続させる。そのため、パージノズルによる容器の突き上げが抑制され、容器が載置異常となるおそれが少ない。

また、容器が傾くおそれもなく、容器の内部に収容してあるウエハなどのハンドリング性に悪影響を与えることも少ない。また、パージポートとパージノズルとの接触が十分となり、ガス漏れが生じにくく、パージ対象容器内への外部気体の流入等などの問題も生じない。

本発明において、固定機構は、特に限定されず、パージ対象容器をテーブルに向けて上から押さえ付ける上方保持機構、パージ対象容器の側面下方に係合する側面保持機構などが例示される。

好ましくは、前記固定機構は、前記パージ対象容器に対して着脱自在に係合するクランプ機構である。好ましくは、前記クランプ機構は、前記テーブルに対して相対移動自在に設けられ、前記パージ対象容器の底面に対して着脱自在に係合する。

このようなクランプ機構によれば、上方保持機構に比較して、パージ対象容器をテーブルの上に置く際に機構が邪魔にならない。また、側面保持機構では、保持機構を少なくとも一対配置することが必要になり、装置が大がかりになるが、底面に対して係合する底面クランプ機構では、一箇所のみ配置することで固定が可能になり、装置の小型化に寄与する。

好ましくは、本発明のガスパージ装置は、
前記パージ対象容器が前記テーブルの所定位置に載置されていることを検出する位置検出センサをさらに有し、
前記位置検出センサにより、前記パージ対象容器が、前記テーブルの所定位置に載置されていることを検出した正規位置検出信号に基づき、前記制御手段は、前記固定機構を駆動して、前記パージ対象容器を前記テーブルに固定する。

パージ対象容器がテーブル上の正規位置にあることを検知してから、容器をテーブルに固定することで、テーブルに対する容器の固定作業が確実なものとなる。なお、容器がテーブル上の正規位置にないときには、制御手段は、アラームなどを発生させても良い。

好ましくは、本発明のガスパージ装置は、
前記パージ対象容器が前記テーブルの上に存在するか否かを検出する在荷センサをさらに有し、
前記在荷センサにより、前記パージ対象容器が前記テーブルの上に存在することを検出した在荷信号に基づき、前記制御手段は、前記位置検出センサからの検出信号を確認する。

在荷センサからの検出信号に基づき、パージ対象容器がテーブルの上に存在しないと制御手段が判断した場合には、位置検出センサからの検出信号を確認する必要もなく、誤動作を防止することができると共に、省エネにも寄与する。

本発明に係るロードポート装置は、上記のいずれかに記載のガスパージ装置を有する。また、本発明に係るパージ対象容器の設置台は、上記のいずれかに記載のガスパージ装置を有する。

図１は本発明の一実施形態に係るガスパージユニットが適用されるロードポート装置の概略図である。 図２は図１に示すロードポート装置のテーブル付近を示す要部斜視図である。 図３Ａは図１および図２に示すロードポート装置に組み込まれているガスパージ装置の概略断面図である。 図３Ｂは図３Ａに示すガスパージ装置のクランプ機構の動きを示す概略断面図である。 図３Ｃは図３Ｂの続きのクランプ機構の動きを示す概略断面図である。 図４（Ａ）は図３Ａ〜図３Ｃに示すパージノズルを移動させるためのノズル駆動機構を示す概略断面図、図４（Ｂ）はパージノズルの動きを示す概略断面図である。 図５Ａは在荷センサの一例を示す概略断面図である。 図５Ｂはフープの扉がロードポート装置により開けられる工程を示す概略図である。 図５Ｃは図５Ｂの続きの工程を示す概略図である。 図５Ｄは図５Ｃの続きの工程を示す概略図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るロードポート装置１０は、半導体処理装置６０に連結してある。ロードポート装置１０は、設置台１２と、その設置台１２に対して、Ｘ軸方向に移動可能な可動テーブル１４とを有する。なお、図面において、Ｘ軸が可動テーブル１４の移動方向を示し、Ｚ軸が鉛直方向の上下方向を示し、Ｙ軸がこれらのＸ軸およびＺ軸に垂直な方向を示す。

可動テーブル１４のＺ軸方向の上部には、複数のウエハ１を密封して保管して搬送するポットやフープなどで構成される密封搬送容器２が着脱自在に載置可能になっている。密封搬送容器２は、ケーシング２ａを内部に収容してある。ケーシング２ａの内部には、被処理物たるウエハ１を内部に収めるための空間が形成されている。ケーシング２ａは、水平方向に存在するいずれか一面に開口を有する略箱状の形状を有する。なお、ケーシング２ａの底面は、図２に示す可動テーブル１４の平面形状と同じような形状になっている。

また、密封搬送容器２は、ケーシング２ａの開口２ｂを密閉するための蓋４を備えている。ケーシング２ａの内部に水平に保持されたウエハ１を鉛直方向に重ねるための複数の段を有する棚（不図示）が配置されており、ここに載置されるウエハ１各々はその間隔を一定として容器２の内部に収容される。

ロードポート装置１０は、密封搬送容器２の内部に密封状態で収容してあるウエハを、クリーン状態を維持しながら、半導体処理装置６０の内部に、移し替えるためのインターフェース装置である。このロードポート装置１０は、壁部材１１の受渡口１３を開閉するドア１８を有する。壁部材１１は、半導体処理装置６０の内部をクリーン状態に密封するケーシングの一部、または半導体処理装置６０とロードポート装置１０とを連結するイーフェム（ＥＦＥＭ）などの装置の内部をクリーン状態に密封するケーシングの一部として機能するようになっている。ドア１８の動きについては、図５Ａ〜図５Ｄを用いて簡単に説明する。

図５Ａに示すように、テーブル１４の上に容器２が設置されると、後述する制御に基づきパージポート５およびパージノズル２８によるボトムガスパージが行われる。そして、図５Ｂに示すように、ボトムガスパージが行われた状態で、テーブル１４がＸ軸方向に移動し、容器２の開口２ｂを気密に塞いでいる蓋４が取り付けられている開口縁部２ｃが、壁部材１１の受渡口１３の内部に入り込む。

それと同時に、壁１１の内部（テーブル１４とは反対側）に位置するドア１８が、容器２の蓋４に係合する。その際に、開口縁部２ｃと受渡口１３の開口縁との間はガスケットなどによりシールされ、これらの間は良好に密封される。その後に、図５Ｃに示すように、ドア１８を蓋４と共に、Ｘ軸方向に平行移動させ、あるいは回動移動させて、蓋４を開口縁部２ｃから取り外し、開口２ｃを開き、容器２の内部と壁１１の内部とを連通させる。その際にも、ボトムガスパージを継続させて動作させても良いし、ボトムパージに加えて、壁１１の内部から容器２の内部に向けて、窒素ガスやその他の不活性ガスなどのパージガス（清浄化ガス）を吹き出す（フロントパージ）ようにしても良い。

次に、図５Ｄに示すように、壁１１の内部で、ドア１８をＺ軸下方に移動させれば、容器２の開口２ｂは、壁１１の内部に対して完全に開き、壁１１の内部に配置されたロボットハンドなどにより、開口２ｂを通して、壁１１の内部に、ウエハ１の受渡が行われる。その際にも、容器２の内部および壁１１の内部は、外気から遮断され、ボトムパージおよび／またはフロントパージが継続されても良く、容器２の内部はクリーンな環境に維持される。容器２の内部にウエハ１を戻して容器２をテーブル１４から取り外すには、上記の逆の動作を行えば良い。

図２に示すように、可動テーブル１４の上面１４ａには、１つ以上（好ましくは３つ）の位置決めピン１６が埋設されており、ケーシング２ａの下面に設けられた位置決め部３の凹部に位置決めピン１６が嵌合することにより、容器２と可動テーブル１４とのＸ軸−Ｙ軸位置関係が一義的に決定される。

また、可動テーブル１４の上面１４ａには、各位置決めピン１６の近くに、位置検出センサ４０が設置してある。位置検出センサ４０は、容器２がテーブル１４の上面１４ａでＸ−Ｙ軸方向に所定の位置に位置決めされて配置されているかを検出する。位置検出センサ４０としては、特に限定されず、接触式位置検出センサでも非接触式位置検出センサでも良い。

接触式位置検出センサとしては、容器２の底部の一部に接触してスイッチが入る電気式検出センサなどが例示される。また、非接触センサとしては、光検出センサや磁力検出センサなどが例示される。いずれにしても、位置検出センサ４０により検出された検出信号は、図３Ａに示す制御手段８０に入力される。制御手段８０は、たとえばＩＣチップなどの制御回路で構成される。

図２に示すように、テーブル１４の上面１４ａには、さらに、パージノズル２８の頭部が露出している。本実施形態では、パージノズル２８が、４箇所に設けられ、ドア１８の近くに配置してある二つのパージノズル２８が、排気用ノズルとなり、他の二つのパージノズル２８が給気用ノズルとなるが、その数や配置位置は特に限定されない。それぞれのパージノズル２８は、図３Ａおよび図４（Ａ）に示すノズル駆動機構付きガスパージユニット２０に具備してある。

ガスパージユニット２０は、給気用と排気用とがあるが、パージ用ガスの流れが逆になるのみであり、その構造は同じであり、たとえば図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す構造を有する。以下、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に基づき、給気用のガスパージユニット２０について説明するが、排気用ガスパージユニットも、給気が排気に変わるのみで同様な構造を有するので、その説明は省略する。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、ガスパージユニット２０は、たとえば窒素ガスやその他の不活性ガスなどの清浄化ガスを供給するための給気流路２２が形成してある給気部材２４を有する。給気部材２４のＺ軸方向の上部には、仕切り板２５を介して、シリンダ３０が固定してある。シリンダ３０の内部には、ピストン式のパージノズル２８がＺ軸方向に相対移動自在に収容してある。

ピストン式のパージノズル２８とシリンダ３０との間には、ピストン室３２が形成してある。このピストン室３２に、通路３４を通して油などの圧力流体を導入または導出させることで、パージノズル２８をシリンダ３０に対して相対的にＺ軸方向に上下動させることができる。

図４（Ａ）は、パージノズル２８をＺ軸方向の最下限位置まで移動させた状態を示し、図４（Ｂ）は、パージノズル２８をＺ軸方向の最上限位置まで移動させた状態を示す。図４（Ａ）に示す状態では、パージノズル２８のＺ軸方向の頭部（上部）は、図２に示すように、テーブル１４の上面１４ａと面一または引っ込んでいる。

図４（Ｂ）に示す状態では、パージノズル２８の頭部が、図２に示すテーブル１４の上面１４ａからＺ軸方向の上部に飛び出し、図４（Ｂ）に示す容器２の底面に形成してあるパージポート５の下面に密着する。パージノズル２８の頭部には、Ｏリングなどのシール部材３６が装着してあることから、パージノズル２８のノズル口２６と、パージポート５のパージ口５ａとが気密に連通する。

パージノズル２８のＺ軸方向の下端には、連通ノズル２９が形成してあり、連通ノズル２９の連通口２９ａは、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、パージノズル２８のＺ軸方向の移動にかかわらず、給気流路２２の空間２２ａに連通するようになっている。給気流路２２には、たとえば制御バルブ２３が設けられ、制御バルブ２３を制御することで、給気流路２２の内部に清浄化ガスを流すことが可能である。

図４（Ｂ）に示す状態では、パージポート５のパージ口５ａがノズル２８のノズル口２６に連通し、ノズル口２６に連通する連通口２９ａが給気流路２２の空間２２ａに連通する。その結果、パージポート５のパージ口５ａを通して、図５Ａに示す容器２の内部には、清浄化ガスが導入され、その他のパージポート５から清浄化ガスの排気が行われ、ボトムパージが行われる。ボトムパージを解除するには、上述した動作の逆を行えば良い。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すパージユニット２０は、図３Ａに示す制御手段８０により制御される。

図２に示すように、テーブル１４の上面１４ａで、テーブル１４のＹ軸に沿った中央部には、フック５２の頭部が露出している。図２に示す状態では、フック２の頭部は、テーブル１４の上面１４ａと略面一の位置にある。フック５２は、本実施形態では、テーブル１４の上面１４ａで、ドア１８の近くに配置してある（フロントリテーニング機構）が、テーブル１４のＸ軸方向の略中央部に配置しても良い（センターリテーニング機構）。

フック５２は、図３Ａに示すように、クランプ機構５０の一部である。本実施形態のクランプ機構５０は、フック５２をＺ軸方向の上下に移動させるＺ軸方向駆動機構５４と、フック５２をＸ軸方向の前後に移動させるＸ軸方向駆動機構５６とを有する。クランプ機構５０は、制御手段８０により制御される。

たとえば図３Ａに示す状態では、制御手段８０により制御されたクランプ機構５０により、フック５２は、テーブル１４の内部に引き込まれており、フック５２の頭部がテーブル１４の上面１４ａと面一になっている。制御手段８０が制御信号を送ると、Ｚ軸駆動機構５４が駆動され、フック５２は、図３Ｂに示すように、テーブル１４の上面１４ａから上方に飛び出す。

たとえば容器２の底面には、底面板７０が装着してある。蓋４の近くでは、底面板７０には、係合用端縁７２が形成してある。図３Ｃに示すように、フック５２をテーブル１４の上面１４ａからＺ軸方向の上方に飛び出させた後に、Ｘ軸方向駆動機構５６を制御手段８０が駆動させ、フック５２の係合凸部５２ａを係合端縁７２の上部に位置させる。

その後に、制御手段８０は、Ｚ軸方向駆動機構５４を駆動させ、フック５２をＺ軸方向の下方に移動させ、フック５２の係合凸部５２ａを係合端縁７２の上部に強く噛み合わせて、容器２をテーブル１４の上面１４ａに固定する。容器２は、テーブル１４に対して、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の移動が制限される。

本実施形態では、図３Ａに示すように、クランプ機構５０には、固定検出センサ４２が装着してある。固定検出センサ４２は、テーブル１４に対して容器２が実際に固定されているか否かを検出し、その検出信号が制御手段８０に入力されるようになっている。固定検出センサ４２としては、特に限定されず、接触式センサでも非接触式センサでも良い。

固定検出センサ４２は、たとえば図３Ｃに示すように、容器２が、テーブル１４に対して、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の移動が制限されている状態か、あるいはそうではないかを検出可能になっている。

なお、図面においては、理解を容易にするために、密封搬送容器２に比較して、パージポート５、位置決めピン１６、フック５２などを拡大して図示してあるが、実際の寸法比とは異なる。

本実施形態では、図５Ａに示すように、ロードポート装置１０には、在荷センサ４４ａ，４４ｂが装着してあっても良い。在荷センサ４４ａ，４４ｂは、たとえば光センサ（発光素子と受光素子）で構成してあり、テーブル１４の上に、容器２が存在するか否かを検出可能になっていても良い。なお、在荷センサ４４ａ，４４ｂは、必ずしも光センサなどの非接触式センサである必要はなく、リミットスイッチなどの接触式センサであっても良い。在荷センサ４４ａ，４４ｂの検出信号は、図３Ａに示す制御手段８０に入力可能になっている。

ウエハ１の保管や搬送中には、密封搬送容器２の内部は密封され、ウエハ１の周囲は、クリーンな環境に維持される。密封搬送容器２が可動テーブル１４の上面１４ａに搬送されると、図３Ａに示す制御手段８０は、まず、図５Ａに示す在荷センサ４４ａ，４４ｂからの検出信号に基づき、容器２がテーブル１４の上に存在するか否かを検出する。検出されない場合には、次の制御ステップには進行しない。

在荷センサ４４ａ，４４ｂからの検出信号に基づき、容器２がテーブル１４の上に存在することを、制御手段８０が検出すると、制御手段８０は、次に、図２に示す位置検出センサ４０により、容器２が、テーブル１４の所定位置に載置されているか否かを判断する。位置検出センサ４０からの検出信号に基づき、容器２が、テーブル１４の所定位置に載置されていると判断した場合には、制御手段８０は、固定機構としてのクランプ機構５０を制御して、前述したようにして図３Ａ〜図３Ｃに示す動作を行い、容器２をテーブル１４に固定する。

次に、図３Ａに示す制御手段８０は、固定検出センサ４２からの検出信号を受け取り、容器２がテーブル１４に対して確実に固定されているか否かを判断する。確実に固定されていると判断した場合には、制御手段８０は、次に、ノズル駆動機構付きガスパージユニット２０を駆動制御し、前述したように、図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示すように、パージノズル２８を移動させる。すなわち、パージノズル２８を、パージポート５に向けて移動させて、パージノズル２８とパージポート５とを接続させ、前述したボトムパージを行う。そのため、パージノズル２８による容器２の突き上げが抑制され、容器２が載置異常となるおそれが少ない。

また、容器２が傾くおそれもなく、容器２の内部に収容してあるウエハ１などのハンドリング性に悪影響を与えることも少ない。また、パージポート５とパージノズル２８との接触が十分となり、ボトムパージに際して、ガス漏れが生じにくく、容器２内への外部気体の流入等などの問題も生じない。

さらに本実施形態のクランプ機構５０によれば、容器２を上方から固定する上方保持機構に比較して、容器２をテーブルの上に置く際に機構が邪魔にならない。また、側面保持機構では、保持機構を少なくとも一対配置することが必要になり、装置が大がかりになるが、本実施形態のクランプ機構５０では、一箇所のみ配置することで固定が可能になり、装置の小型化に寄与する。

さらに本実施形態では、図２に示す位置検出センサ４０により、容器２がテーブル１４上の正規位置にあることを検知してから、容器２をテーブル１４に固定することで、テーブル１４に対する容器２の固定作業が確実なものとなる。なお、容器２がテーブル１４上の正規位置にないときには、制御手段８０は、アラームなどを発生させても良い。

さらにまた、本実施形態では、たとえば図５Ａに示す在荷センサ４４ａ，４４ｂからの検出信号に基づき、容器２がテーブル１４の上に存在しないと制御手段８０が判断した場合には、位置検出センサ４０からの検出信号を確認する必要もなく、誤動作を防止することができると共に、省エネにも寄与する。

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く、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、本発明のガスパージ装置を、ロードポート装置１０に適用したが、それ以外の装置にも適用しても良い。たとえば複数の容器２を並べて保管しておく棚や設置台などに本発明のガスパージ装置を取り付けても良い。あるいは、本発明のガスパージ装置は、その他の装置や場所に設置しても良い。

１… ウエハ
２… 密封搬送容器
２ａ… ケーシング
２ｂ… 開口
２ｃ… 開口縁部
３… 位置決め部
４… 蓋
５… パージポート
５ａ… パージ口
１０… ロードポート装置
１１… 壁部材
１２… 設置台
１３… 受渡口
１４… 可動テーブル
１６… 位置決めピン
１８… ドア
２０… ガスパージユニット（ノズル駆動機構付き）
２２… 給気流路
２４… 給気部材
２６… ノズル口
２８… パージノズル
３０… シリンダ
３２… ピストン室
３４… ピストン流路
３６… シール部材
４０… 位置検出センサ
４２… 固定検出センサ
４４ａ，４４ｂ… 在荷センサ
５０… クランプ機構
５２… フック
５２ａ… 係合凸部
５４… Ｚ軸駆動機構
５６… Ｘ軸駆動機構
６０… 半導体処理装置
７０… 底面板
７２… 係合用端縁
８０… 制御手段

Claims (5)

1. パージポートを有するパージ対象容器の内部に清浄化ガスを前記パージポートを通して吹き込むことが可能になっているガスパージ装置であって、
   前記清浄化ガスを吹き出すノズル口を持つパージノズルと、
   前記パージ対象容器が着脱自在に設置されるテーブルと、
   前記テーブル上で前記パージ対象容器が相対移動しないように固定する固定機構と、
   前記テーブルに対して前記パージ対象容器が固定されているか否かを検出する固定検出センサと、
   前記パージノズルを、前記パージポートに向けて移動させることが可能なノズル駆動機構と、
   前記固定検出センサにより、前記テーブルに対して前記パージ対象容器が固定されていることを検出された固定検出信号に基づき、前記ノズル駆動機構を駆動し、前記パージノズルを、前記パージポートに向けて移動させる制御手段と、を有し、
   前記固定機構は、前記パージ対象容器に対して着脱自在に係合するクランプ機構であって、
   前記クランプ機構は、前記テーブルに対して相対移動自在に設けられ、前記パージ対象容器の底面に対して着脱自在に係合するガスパージ装置。
2. 前記パージ対象容器が前記テーブルの所定位置に載置されていることを検出する位置検出センサをさらに有し、
   前記位置検出センサにより、前記パージ対象容器が、前記テーブルの所定位置に載置されていることを検出した正規位置検出信号に基づき、前記制御手段は、前記固定機構を駆動して、前記パージ対象容器を前記テーブルに固定する請求項１に記載のガスパージ装置。
3. 前記パージ対象容器が前記テーブルの上に存在するか否かを検出する在荷センサをさらに有し、
   前記在荷センサにより、前記パージ対象容器が前記テーブルの上に存在することを検出した在荷信号に基づき、前記制御手段は、前記位置検出センサからの検出信号を確認する請求項２に記載のガスパージ装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のガスパージ装置を有するロードポート装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載のガスパージ装置を有するパージ対象容器の設置台。

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