KR102232129B1 - 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 이송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 보관기 내의 산소 농도를 적절히 관리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판을 노출시켜 반송하는 기판 반송 영역과,
상기 기판을 기판 보관기 내에 유지하여 반송하는 기판 보관기 반송 영역과,
상기 기판 보관기 반송 영역 내에서 상기 기판 보관기를 보관하는 기판 보관기 보관 선반과,
상기 기판 보관기 보관 선반의 상기 기판 보관기에 퍼지 가스를 공급하는 제1 퍼지 가스 공급 수단과,
상기 기판 보관기에 공급된 상기 퍼지 가스의 적산 유량을 취득하는 적산 유량 취득 수단과,
이송 배치부와,
상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기에 퍼지 가스를 공급하는 제2 퍼지 가스 공급 수단과,
상기 기판 보관기를 개방하여, 상기 기판을 상기 기판 반송 영역 내로 이송하는 기판 이송 수단과,
상기 퍼지 가스의 적산 유량에 기초하여 상기 기판 보관기 내부의 산소 농도를 산출하고, 상기 산소 농도가 임계값 이하인 경우에는, 상기 기판 이송 수단에 의해 상기 기판을 상기 기판 반송 영역으로 이송시키는 제어 수단을 갖는다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 이송 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE TRANSFER METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법에 관한 것이다.
종래부터, 기판 보관기가 기판 보관기 임시 선반에 배치된 상태에서, 기판 보관기 내에 불활성 가스를 급배(給排)하는 기판 처리 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 기판 처리 장치는, 밀폐식 기판 보관기의 바닥판에 불활성 가스 유입 포트와 기판 보관기 내 분위기 유출 포트가 형성되고, 기판 보관기 선반에 불활성 가스 공급 포트와 기판 보관기 내 분위기 배출 포트가 형성되며, 불활성 가스 유입 포트와 불활성 가스 공급 포트가 감합(嵌合) 가능하고, 기판 보관기 내 분위기 유출 포트와 기판 보관기 내 분위기 배출 포트가 감합 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 불활성 가스 공급 포트에 불활성 가스 공급원이 접속되고, 또한 불활성 가스 유입 포트, 기판 보관기 내 분위기 유출 포트에 개폐 밸브가 설치되며, 불활성 가스 공급 포트와 불활성 가스 공급원 사이의 배관에 전자 밸브가 설치되고, 기판 보관기가 기판 보관기 임시 선반에 배치됨으로써 개폐 밸브, 전자 밸브가 각각 개방되는 구성으로 되어 있다.
특허문헌 1에 의하면, 이러한 구성에 의해, 기판 보관기가 기판 보관기 임시 선반에 배치되어 있는 상태에서, 기판 보관기 내부에 불활성 가스가 공급되기 때문에, 기판 보관기를 장치 내에 보관하고 있는 상태에서 기판에 자연 산화막이 생성되는 것이 억제되고, 또한 기판 보관기 반송 중의 기판의 자연 산화를 방지하기 위해서 행해지는 기판 보관기 내부에 불활성 가스를 충전하는 공정을 생략할 수 있으며, 기판 보관기 반입 반출 시간이 단축된다고 기술되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-340641호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 기판 보관기 내의 산소 농도 및 습도를 어떻게 해서 관리하는지에 대해 조금도 고려되어 있지 않다. 이 때문에, 기판 보관기로부터 기판을 취출하여 기판 이송실 내로 이송할 때, 기판 보관기를 기판 이송실의 벽면에 밀착시킨 상태에서 기판 보관기를 개방하는데, 기판 보관기 내의 산소 농도가 충분히 저하되어 있지 않은 경우에는, 기판 이송실 내에 산소를 혼입시킬 우려가 있다. 또한, 그러한 산소의 혼입을 방지하기 위해서, 기판 보관기 내의 산소 농도를 충분히 낮게 하기 위해서 기판 보관기를 기판 보관기 임시 선반에 장시간 배치하면, 생산성이 저하될 우려가 있다.
한편, 기판 보관기 내의 산소 농도를 적절히 관리하고자 하여, 기판 보관기 내의 산소 농도를 측정하는 산소 농도 측정 장치를 도입하면, 산소 측정에 시간을 요하여, 역시 생산성을 저하시켜 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 발명은 생산성을 저하시키지 않고 기판 보관기 내의 산소 농도를 적절히 관리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는, 제1 산소 농도를 갖고, 기판을 노출시킨 상태로 반송 가능한 기판 반송 영역과,
상기 기판 반송 영역에 격벽을 통해 인접하게 형성되고, 상기 제1 산소 농도보다 높은 제2 산소 농도를 가지며, 상기 기판을 기판 보관기 내에 유지한 상태로 반송 가능한 기판 보관기 반송 영역과,
상기 기판 보관기 반송 영역 내에 설치되고, 상기 기판 보관기를 일시적으로 보관 가능한 기판 보관기 임시 보관 선반과,
상기 기판 보관기 임시 보관 선반에 보관된 상기 기판 보관기의 내부에 퍼지 가스를 공급 가능한 제1 퍼지 가스 공급 수단과,
상기 제1 퍼지 가스 공급 수단으로부터 상기 기판 보관기의 내부에 공급된 상기 퍼지 가스의 적산 유량을 취득하는 적산 유량 취득 수단과,
상기 기판 보관기 반송 영역 내에서 상기 기판 보관기를 반송 가능한 반송 수단과,
상기 기판 보관기 반송 영역 내의 상기 격벽과 인접한 미리 정해진 개소에 설치되고, 상기 기판 보관기를 상기 기판 반송 영역으로 이송하기 위해서 배치하는 이송 배치부와,
상기 배치부에 배치된 상기 기판 보관기의 내부에 퍼지 가스를 공급 가능한 제2 퍼지 가스 공급 수단과,
상기 배치부에 배치된 상기 기판 보관기를 상기 격벽에 밀착시킨 상태에서 상기 기판 보관기를 개방하여, 상기 기판을 상기 기판 반송 영역 내로 이송하는 기판 이송 수단과,
상기 적산 유량 취득 수단에 의해 취득된 상기 퍼지 가스의 적산 유량에 기초하여 상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기의 내부의 산소 농도를 산출하고, 상기 산소 농도가 미리 정해진 임계값 이하인 경우에는, 상기 기판 이송 수단에 의해 상기 기판을 상기 기판 반송 영역으로 이송시키고, 상기 산소 농도가 상기 미리 정해진 임계값을 초과하고 있는 경우에는, 상기 제2 퍼지 가스 공급 수단에 의해 상기 기판 보관기의 내부에 상기 퍼지 가스를 공급시키며, 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도가 상기 미리 정해진 임계값 이하가 되고 나서 상기 기판 이송 수단에 의해 상기 기판을 상기 기판 반송 영역으로 이송시키는 제어 수단을 갖는다.
본 발명에 의하면, 생산성을 저하시키지 않고 기판 보관기 내의 산소 농도를 적절히 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 종단면도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 기판 보관기 임시 선반의 구성의 일례를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 FIMS 포트의 구성의 일례를 도시한 도면.
도 4는 기판 반송 영역의 산소 농도에 영향을 주지 않는 기판 보관기 내의 산소 농도의 일례를 도시한 도면.
도 5는 FIMS 포트에 있어서의 퍼지 가스 공급 시의 산소 치환 특성의 일례를 도시한 도면.
도 6은 기판 보관기 임시 선반에 있어서의 퍼지 가스 공급 시의 산소 치환 특성의 일례를 도시한 도면.
도 7은 기판 보관기 임시 선반에 있어서의 퍼지 가스 공급 시의 산소 농도 유지 특성의 일례를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 이송 방법의 일례를 도시한 플로우도.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 종단면도이다. 도 1에 있어서는, 기판 처리 장치는, 세로로 긴 처리 용기를 가지며, 기판을 열처리하는 종형 열처리 장치로서 구성되어 있으나, 본 발명의 기판 처리 장치는, 다른 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에도 적용 가능하다. 본 실시형태에 있어서는, 기판 처리 장치의 일례로서, 종형 열처리 장치로서 구성된 예를 들어 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종형 열처리 장치(100)는, 기판 보관기(2)와, 로드 포트(3, 4)와, 기판 보관기 임시 선반(5)과, FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 포트(6)와, 기판 지지구(6)와, 열처리로(7)를 구비한다. 또한, 종형 열처리 장치(100)는, 전체가 케이스(9)로 둘러싸이고, 기판(W)이 기판 보관기(2)에 수납된 상태로 반송되는 기판 보관기 반송 영역(17)과, 기판(W)이 노출된 상태로 반송되는 기판 반송 영역(10)을 갖는다.
기판 보관기(2)는, 기판(W)을 수납하여, 운반하기 위한 수납 용기(또는 운반 용기)이다. 기판 보관기(2)는, 기판(W)을 복수 매 수납할 수 있으며, 예컨대, 25매의 기판(W)을 수납 가능하게 구성되어도 좋다. 보다 상세하게는, 기판 보관기(2)는, 용기 본체 내에 복수 매의 기판을 수평 상태로 상하 방향으로 미리 정해진 간격으로 다단으로 수납 가능하고, 용기 본체의 전면(前面)에 도시하지 않은 덮개를 착탈 가능하게 구비한 밀폐형 운반 용기로 되어 있다. 기판 보관기(2)는, OHT(천장 주행형 반송 장치), AGV나 RGV(바닥 주행형 반송 장치), PGV(수동형 반송 장치) 혹은 작업원에 의해 운반된다. 한편, 기판 보관기(2)는, 기판(W)을 밀폐 수납하여 반송 가능한 한, 여러 가지 구성을 가져도 좋으나, 본 실시형태에서는, 기판 보관기(2)가 FOUP(Front Opening Unified Pod)로서 구성된 예를 들어 설명한다. FOUP는, 전면에 밀폐적으로 개폐 가능한 덮개를 구비하고, 덮개를 벗김으로써 전면으로부터 기판(W)의 출납을 행하는 형식의 기판 보관기이다.
로드 포트(3, 4)는, 기판(W)을 수납한 기판 보관기(2)를 종형 열처리 장치(100) 내에 반입(투입) 및 반출(불출(拂出))하기 위한 개소이며, 로드 포트(3, 4)에 기판 보관기(2)가 배치되어, 기판 보관기의 반입 및 반출이 행해진다.
기판 보관기 임시 선반(5)은, 로드 포트(3, 4)로부터 반입된 복수의 기판 보관기(2)를, 기판 보관기 반송 영역(17) 내에 보관하기 위해서 설치된 보관 선반이다.
기판 지지구(6)는, 복수 매의 기판(W)을 다단으로 유지하는 기판 유지구이다. 유지 가능한 기판(W)의 매수는, 예컨대, 75매∼150매 정도의 다수 매이다.
열처리로(7)는, 복수 매의 기판(W)을 유지한 기판 지지구(6)를 수용하여, 기판(W)에 미리 정해진 열처리를 실시하기 위한 처리 수단이다. 열처리에 의해, 예컨대, 기판(W)의 표면 상에 CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer deposition) 등의 성막(成膜)을 행한다.
FIMS 포트(8)는, 기판 보관기(2)로부터 기판(W)을 기판 반송 영역(10)으로 이송하기 위한 이송 수단이며, 예컨대, 기판 보관기(2)와 기판 지지구(6) 사이에서, 기판(W)의 이송을 행한다.
전술한 바와 같이, 종형 열처리 장치(100)는, 외곽을 형성하는 케이스(9)를 갖고, 이 케이스(9) 내의 후방부 상방에 열처리로(7)가 설치된다. 열처리로(7)의 하방에는 기판 지지구(6)를 열처리로(7) 내에 반입(로드)하거나, 열처리로(7)로부터 반출(언로드)하거나, 혹은 기판 지지구(6)와 FIMS 포트(8) 상의 기판 보관기(2) 사이에서 기판(W)의 이송을 행하기 위한 작업 영역인 기판 반송 영역(10)이 형성되어 있다. 열처리로(7)는, 하부가 노구(爐口; 11a)로서 개구된 세로로 긴 처리 용기 예컨대 석영제의 반응관(11)과, 이 반응관(11)의 노구(개구부)(11a)를 하방으로부터 개폐 가능하게 밀폐하는 승강 가능한 덮개(12)와, 반응관(11)의 주위를 덮도록 설치되며, 반응관(11) 내를 미리 정해진 온도 예컨대 300℃∼1200℃로 가열 제어 가능한 가열 기구인 저항 발열체로 이루어지는 히터(13)로 주로 구성되어 있다.
케이스(9) 내에는, 열처리로(7)를 구성하는 반응관(11)이나 히터(13)를 설치하기 위한 예컨대 SUS제의 베이스 플레이트(14)가 수평으로 설치되어 있다. 베이스 플레이트(14)에는 반응관(11)을 하방으로부터 상방으로 삽입하기 위한 도시하지 않은 개구부가 형성되어 있다. 반응관(11)의 하단부에는 외향의 플랜지부가 형성되고, 이 플랜지부를 플랜지 유지 부재로 베이스 플레이트(14)에 유지함으로써, 반응관(11)이 베이스 플레이트(14)의 개구부를 하방으로부터 상방으로 삽입 관통된 상태로 설치되어 있다. 반응관(11)에는 반응관(11) 내에 처리 가스나 퍼지용의 불활성 가스(예컨대 N2)를 도입하는 복수의 가스 도입관이나 반응관(11) 내를 감압 제어 가능한 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기관이 접속되어 있다(도시 생략).
기판 반송 영역(10)에는 열처리로(7) 내에의 기판 지지구(6)의 반입, 반출을 행하기 위해서 덮개(12)를 승강시키기 위한 승강 기구(15)가 설치되어 있다. 덮개(12)의 하부에는 기판 지지구(6)를 회전시키기 위한 회전 기구가 설치되어 있다. 기판 지지구(6)는, 예컨대 석영제이다. 도시 예의 기판 지지구(6)는, 대구경 예컨대 직경 300 ㎜의 기판(W)을 수평 상태로 상하 방향으로 미리 정해진 간격으로 다단으로 지지하는 보트 본체(6a)와, 이 보트 본체(6a)를 수평 회전시키기 위한 상기 회전 기구의 회전축에 연결된 다리부(6b)를 구비하고 있다. 덮개(12)에는 도시하지 않은 노구 가열 기구 또는 보온통이 설치되어 있다.
기판 반송 영역(10)에는, 언로드에 의해 개방된 노구(11a)를 차폐(차열(遮熱))하기 위한 도시하지 않은 셔터 기구와, 언로드된 기판 지지구(6)와 FIMS 포트(8) 상의 기판 보관기(2) 사이에서 기판(W)의 이송을 행하는 이송 기구(16)가 설치되어 있다. 케이스(9) 내의 전방부에는 기판 보관기의 반송 및 보관을 행하는 기판 보관기 반송 영역(17)이 형성되고, 기판 보관기 반송 영역(17) 내의 하방에 FIMS 포트(8)가 형성되며, 케이스(9) 내에는 기판 반송 영역(10)과 기판 보관기 반송 영역(17)을 구획하는 격벽(18)이 설치되어 있다.
FIMS 포트(8)는, 기판 보관기(2)를 배치하는 배치대(8a)와, 기판 보관기(2)의 용기 본체 전면 주연부(周緣部)를 격벽(18)에 밀착시킨 상태로 기판 보관기(2)를 고정하는 고정 기구와, 기판 보관기(2) 내와 기판 반송 영역(10) 내를 연통(連通)하는 개구부(도시하지 않음)와, 이 개구부를 기판 반송 영역(10)측으로부터 밀폐하는 개폐 가능한 도어(19)와, 기판 보관기(2)의 덮개를 개폐하는 덮개 개폐 기구를 구비하고 있다(도시 생략). 도 1에 있어서는 도시되어 있지 않으나, FIMS 포트(8)를 좌우에 2개 설치하여, 기판 보관기(2)를 2개 배치 가능하게 구성해도 좋다.
기판 보관기 반송 영역(17) 내의 후방에는, 기판 보관기 임시 선반(5)이 설치되어 있다. 도시 예에서는, 기판 보관기 임시 선반(5)은 상단, 중단, 하단의 3단의 배치 선반(5a, 5b, 5c)을 갖고, 각각에 기판 보관기(2)를 좌우 2개씩 배치하여 보관 가능하게 되어 있다. 기판 보관기 반송 영역(17) 내에는 로드 포트(3, 4)와, 기판 보관기 임시 선반(5)과, FIMS 포트(8)와, 후술하는 제2 기판 보관기 임시 선반(20) 사이에서 기판 보관기(2)의 반송, 이송을 행하는 기판 보관기 트랜스퍼(반송 기구)(21)가 설치되어 있다.
로드 포트(3, 4)는 케이스(9)의 전면부(장치의 전면부)에 상단과 하단으로 2단(상하 2단) 형성되어 있다. 상단의 로드 포트(3)는, 기판 보관기(2)를 배치하는 배치대(3a)와, 기판 보관기(2)를 기판 보관기 반송 영역(17) 내에 반입 반출하기 위한 개구부(3b)를 구비하고 있다. 상단의 로드 포트(3)에의 기판 보관기(2)의 반송 내지 상단의 로드 포트(3)로부터의 기판 보관기(2)의 반출은 천장 주행형 반송 장치에 의해 행해지도록 되어 있다. 하단의 로드 포트(4)는, 기판 보관기(2)를 배치하는 대(4a)와, 기판 보관기(2)를 기판 보관기 반송 영역(17) 내에 반입 반출하기 위한 개구부(4b)를 구비하고 있다. 하단의 로드 포트(4)에의 기판 보관기(2)의 반송 내지 하단의 로드 포트(4)로부터의 기판 보관기(2)의 반출은 바닥면 주행형 반송 장치 또는 작업원에 의해 행해지도록 되어 있다. 상단과 하단의 로드 포트(3, 4)에는, 좌우에 2개씩 기판 보관기(2)가 배치 가능하게 되어 있다.
상단과 하단의 로드 포트(3, 4) 사이에도, 기판 보관기(2)를 수납, 보관하는 기판 보관기 임시 선반(20)이 설치되어 있다. 이 기판 보관기 임시 선반(20)은 상단과 하단의 로드 포트(3, 4) 사이의 스페이스를 이용하여 기판 보관기(2)를 수납 배치 가능하게 되어 있다. 케이스(9)의 전면부인 상하의 로드 포트(3, 4) 사이의 정면 벽부에는 상기 종형 열처리 장치(100)의 각종 제어 예컨대 기판 보관기의 반송 제어, 기판의 이송 제어, 열처리의 프로세서 제어 등을 행하는 제어부(22)의 입출력 표시부 예컨대 터치 패널식 표시 장치(23)를 설치하는 것이 가능하다.
한편, 제어부(22)는, 예컨대, CPU(Central Processing Unit)와, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. 제어부(22)의 메모리 내에는, 후술하는 기판 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 장치의 각종 동작을 실행하도록 단계군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(24)로부터 제어부(22) 내에 인스톨된다.
도 1에 있어서는, 제어부(22)의 내부 구성의 블록도도 함께 도시되어 있다. 제어부(22)는, 시간을 계측하는 시간 계측부(22a)와, 퍼지 가스의 적산 유량을 계산하는 적산 유량 산출부(22b)를 포함한다. 한편, 이들의 기능에 대해서는 후술한다.
다음으로, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)의 구성 및 기능에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 기판 보관기 임시 선반(5a)의 구성의 일례를 도시한 도면이다. 한편, 도 2에 있어서는, 기판 보관기 임시 선반(5a)을 예로 들어 설명하지만, 다른 기판 보관기 임시 선반(5b, 5c, 20)도 동일하게 구성된다.
기판 보관기 임시 선반(5a)은, 선반형으로 구성되며, 상면에 FOUP 등의 기판 보관기(2)를 배치함으로써, 기판 보관기(2)의 일시적인 보관이 가능하게 구성된다. 기판 보관기 임시 선반(5a)은, 퍼지 가스 공급관(51)과, 배기관(52)을 구비한다. 또한, 기판 보관기 임시 선반(5a)은, 필요에 따라, 기판 보관기 검지 스위치(53)와, 필터(54)와, 제어 밸브(55)와, 유량 조정기(56)와, 퍼지 가스 공급원(57)과, 진공 펌프(58)와, 압력계(59)를 구비한다.
퍼지 가스 공급관(51)은, 퍼지 가스를 기판 보관기(2)의 내부에 공급하기 위한 수단이다. 기판 보관기(2)에는, 기판 보관기 임시 선반(5a) 상에 배치되었을 때에, 내부에 퍼지 가스의 공급이 가능하도록, 바닥면에 2개의 연통구(2a, 2b)가 형성되어 있다. 퍼지 가스 공급관(51)은, 기판 보관기(2)가 기판 보관기 임시 선반(5a) 상에 배치되었을 때에, 상단의 공급구(51a)가 한쪽의 연통구(2a)와 연통되는 위치에 형성되어 있고, 배기관(52)은, 상단의 배기구(52a)가 기판 보관기(2)의 다른쪽의 연통구(2b)와 연통되는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 기판 보관기(2)가 기판 보관기 임시 선반(5a)에 보관되었을 때에는, 기판 보관기(2)의 내부에 퍼지 가스의 공급이 가능한 상태가 되도록 구성되어 있다. 한편, 퍼지 가스 공급관(51) 및 공급관(52)은, 예컨대, 기판 보관기 임시 선반(5a)을 관통하도록 하여 형성된다.
기판 보관기 검지 스위치(53)는, 기판 보관기 임시 선반(5a) 상에 기판 보관기(2)가 배치(보관)된 것을 검출하기 위한 보관 검출 수단이다. 예컨대, 기판 보관기 검지 스위치(53) 위에 기판 보관기(2)가 배치되면, 기판 보관기 검지 스위치(53)가 온이 되어, 기판 보관기(2)의 보관을 검출한다. 기판 보관기 검지 스위치(53)의 검지 신호는, 전술한 제어부(22)에 보내진다.
제어부(22)는, 기판 보관기 검지 스위치(53)로부터의 온 신호를 수신하면, 퍼지 가스 공급관(51)에 퍼지 가스를 공급하는 제어를 행한다. 구체적으로는, 제어 밸브(55)를 개방으로 하고, 유량 조정기(56)에 의해 공급 유량을 조정한다. 퍼지 가스 공급관(51)을 통해, 퍼지 가스 공급원(57)으로부터 퍼지 가스가 기판 보관기(2)의 내부에 공급된다. 그때, 필터(54)를 통해 퍼지 가스는 청정화된 상태로 공급된다. 한편, 퍼지 가스는, 희가스를 포함하는 불활성 가스 등이 이용되지만, 여기서는, 질소 가스를 이용한 예를 들어 설명한다.
기판 보관기(2)의 내부에의 질소 가스의 공급에 의해, 기판 보관기(2)의 내부의 산소가 질소와 치환되어, 산소 농도가 저하되어 간다. 한편, 치환된 산소 가스는, 배기구(52a)로부터 배기관(52)에 배기된다. 배기관(52)의 하류측에는, 진공 펌프(58) 등의 배기 수단이 접속된다. 또한, 필요에 따라, 배기관(52)에 압력계(59)를 설치하여, 기판 보관기(2) 내의 압력을 측정하도록 해도 좋다. 또한, 배기관(52)에 제어 밸브(도시하지 않음)를 설치하도록 해도 좋다. 이와 같이, 퍼지 가스의 공급에 의해, 기판 보관기(2)의 내부의 산소를 퍼지 가스로 치환하여, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 저하시킬 수 있다.
여기서, 제어부(22)가, 유량 조정기(56)의 설정 유량을 파악하고, 또한, 퍼지 가스를 기판 보관기(2)에 공급하고 있는 시간을 계측하고 있으면, 기판 보관기(2)의 내부에 공급한 적산 유량을 계산할 수 있다. 시간 계측은, 제어부(22)의 시간 계측부(22a)에 의해 행하고, 적산 유량의 산출은, 적산 유량 산출부(22b)에 의해 행할 수 있다. 시간 계측부(22a)는, 단순한 타이머 등으로 충분하고, 적산 유량 산출부(22b)의 연산도, 유량 조정기(56)의 유량에 적산 시간을 곱할 뿐이기 때문에, 용이하게 산출할 수 있다.
퍼지 가스의 공급은, 기판 보관기(2)가 기판 보관기 임시 선반(5a) 상에 보관되어 있는 한 계속해도 좋고, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도가, 미리 정해진 임계값 이하가 되면, 공급을 정지할 수도 있다. 이러한 구체적인 제어 방법의 상세에 대해서는 후술하는 것으로 하고, 다음으로, FIMS 포트의 구성에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 FIMS 포트(8)의 구성의 일례를 도시한 도면이다. FIMS 포트(8)는, 기판 보관기(2)를 배치대(8a) 위에 배치했을 때에, 도시하지 않은 고정 기구에 의해 기판 보관기(2)의 전면을 개폐 도어(19)에 밀착 고정하고, 기판(W)을 기판 반송 영역(10) 내로 이송 가능한 상태로 한다. 그 상태에서, 도시하지 않은 개폐 기구가 개폐 도어(19)를 개방하고, 이송 기구(16)가 기판 보관기(2) 안에 수납된 기판(W)을 기판 반송 영역(10) 내의 기판 지지구(6)로 이송함으로써, 외기의 침입을 방지하면서 기판 보관기(2) 내의 기판(W)을 기판 반송 영역(10) 내로 이송한다.
이송 시, 기판 보관기(2)의 내부는 기판 반송 영역(10)과 연통되기 때문에, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도는, 미리 정해진 임계값 이하로 설정할 필요가 있다. 산소 농도가 높아지면, 기판(W)의 표면에 자연 산화막이 형성되어 버려, 그대로 기판 처리를 실시할 수 없게 되기 때문에, 산소 농도를 미리 정해진 값 이하로 하는 것은, 프로세스 관리상 중요하다. 기판 반송 영역(10)은, 기판(W)을 노출시켜 반송시키는 영역이기 때문에, 산소 농도도 매우 낮게 설정되어 있다. 한편, 기판 보관기(2)의 내부는, 당연히 기판(W)의 표면에 자연 산화막이 발생하지 않는 산소 농도로는 유지되어 있으나, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도보다 높아도 허용된다. 단, 기판(W)을 이송할 때, 기판 보관기(2)와의 연통에 의해, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도가 증가해 버린다면, 프로세스에 영향을 주어 버리기 때문에, 기판(W)의 이송 전에, 산소와 퍼지 가스를 치환시켜, 산소 농도를 미리 정해진 임계값 이하로 저하시키는 것이 필요하다. 그러한 산소 치환 기능을 FIMS 포트(8)는 구비한다.
구체적으로는, FIMS 포트는, 퍼지 가스 공급관(81)과, 공급관(82)을 구비한다. 또한, FIMS 포트(8)는, 필요에 따라, 기판 보관기 검지 스위치(83)와, 필터(84)와, 제어 밸브(85)와, 유량 제어기(86)와, 퍼지 가스 공급원(87)과, 진공 펌프(88)와, 압력계(89)를 구비한다. 이들의 구성 요소는, 기판 보관기 임시 선반(5a)에 구비된 퍼지 가스 공급관(51)과, 공급관(52)과, 기판 보관기 검지 스위치(53)와, 필터(54)와, 제어 밸브(55)와, 유량 조정기(56)와, 퍼지 가스 공급원(57)과, 진공 펌프(58)와, 압력계(59)와 동일하며, 이들에 대응하고 있다. 따라서, 이들 기능의 상세한 설명은 생략하지만, 기판 보관기 검지 스위치(83)에 의해 기판 보관기(2)의 배치를 검지하여 제어부(22)에 검지 신호를 송신하고, 제어부(22)로부터의 지령에 의해 제어 밸브(85)가 개방하게 되며, 유량 조정기(86)에 의해 유량을 조정하면서 퍼지 가스 공급원(87)으로부터의 퍼지 가스를, 퍼지 가스 공급관(81)을 통해 필터(84)에 의해 청정화하여 기판 보관기(2)의 내부에 공급한다. 이에 의해, 기판 보관기(2)의 내부의 산소가 퍼지 가스와 치환되고, 산소 및 퍼지 가스가 배기관(82)을 통해 진공 펌프(88)에 의해 배기된다. 필요에 따라, 압력계(89)에 의해, 기판 보관기(2)의 내부의 압력이 측정된다. 배기관(82)에 제어 밸브(도시하지 않음)를 설치해도 되는 점도, 기판 보관기 임시 선반(5a)과 동일하다. 한편, 퍼지 가스는, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 이용하는 퍼지 가스와 동일한 퍼지 가스를 이용하도록 하며, 예컨대, 질소 가스가 이용된다. 그리고, 기판 보관기(2)에의 퍼지 가스의 적산 유량은, 제어부(22)의 적산 유량 산출부(22b)에 의해 산출된다.
이와 같이, FIMS 포트(8)도, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)과 동일한 구성을 가지며, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도를 저하시킬 수 있고, 제어부(22)와의 협동에 의해, 기판 보관기(2)의 내부에 공급한 퍼지 가스의 적산 유량을 파악할 수 있는 구성으로 되어 있다.
다음으로, 이러한 기판 보관기 임시 선반(5, 20) 및 FIMS 포트(8)를 이용한 기판 이송의 제어 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법에서는, 산소 농도계를 이용하지 않고, 퍼지 가스의 적산 유량, 퍼지 가스를 공급하지 않는 시간을 이용하여, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 산출(추정)하여, 산소 농도의 관리를 행한다. 산소 농도계를 이용하면, 기판 보관기(2)의 내부의 산소를 정확히 측정할 수 있으나, 측정에 시간을 요하기 때문에, 생산성을 저하시켜 버린다. 따라서, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법에서는, FIMS 포트(8) 및 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서의 퍼지 가스와 산소의 치환 특성, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서의 퍼지 가스를 공급하지 않는 시간의 산소 농도 유지 특성 등을 미리 계측해 두고, 이에 기초하여 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 파악한다. 이하, 구체적인 내용에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 기판 보관기(2)로부터 기판(W)이 기판 반송 영역(10)으로 이송되었을 때에, 기판 반송 영역의 산소 농도에 영향을 주지 않는 기판 보관기(2) 내의 산소 농도의 일례를 도시한 도면이다. 도 4에 있어서, 횡축은 기판 보관기(2) 내의 산소 농도이고, 종축은, 기판 반송 영역(10) 내의 산소 농도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도가 「A」 이하인 경우에는, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도는 일정하다. 한편, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도가 「A」를 초과하면, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도도 상승한다. 즉, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도에 영향을 주어 버린다. 따라서, 기판 보관기(2)를 기판 반송 영역(10) 내로 이송할 때, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도를 「A」 이하로 하면, 조금도 기판 반송 영역(10) 내의 산소 농도에 영향을 주지 않고, 기판(W)을 이송할 수 있다. 한편, 이해의 용이를 위해서, 구체적인 숫자를 예로서 들어 설명하면, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도를 5 ppm이라고 하면, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도 「A」는 1000 ppm 정도이다. 양자의 숫자의 자릿수가 크게 상이하지만, 기판 보관기(2)의 체적은 기판 반송 영역(10)의 체적에 비하면 매우 작기 때문에, 기판 보관기(2) 내의 산소 농도는, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도와 동일 레벨까지 저하시킬 필요는 없고, 그보다 훨씬 높은 농도를 목표값으로 할 수 있다.
도 5는 FIMS 포트(8)에 있어서의 퍼지 가스 공급 시의 산소 치환 특성의 일례를 도시한 도면이다. 도 5에 있어서, 횡축은 시간, 종축은 기판 보관기(2) 내의 산소 농도를 나타내고 있다. 기판 보관기(2)의 내부를 미리 정해진 높은 산소 농도[기판 보관기(2)를 로드 포트(3, 4)에 반입했을 때의 농도나 그 이상]로 설정하고, FIMS 포트(8)의 배치대(8a) 상에 기판 보관기(2)를 배치하며, 퍼지 가스 공급관(81)으로부터 기판 보관기(2)의 내부에 퍼지 가스를 미리 정해진 유량으로 공급한다. 공급을 개시하면, 퍼지 가스와 산소가 치환되어, 산소 농도가 서서히 저하되고, 어느 단계에서 「A」에 도달한다. 그리고, 그 후에도 퍼지 가스를 계속 공급하면, 산소 농도가 더욱 저하된다. 이때의 「A」에 도달하기까지의 시간이, FIMS 포트(8)에 있어서, 퍼지 가스를 미리 정해진 유량으로 공급했을 때에, 임계값 「A」에 도달하는 시간(T1)이다. 따라서, 실제의 프로세스에 있어서, 기판 보관기(2)가 기판 보관기 임시 선반(5, 20)을 경유하지 않고 FIMS 포트(8)에 반입된 경우에는, 도 5에 도시된 사전 계측과 동일한 유량으로 퍼지 가스를 시간(T1)의 기간 공급하면, 산소 농도를 임계값 「A」에 도달시킬 수 있다. 또한, 실제의 프로세스에서, 상이한 유량으로 퍼지 가스를 공급하는 경우라도, 적산 유량이 도 5와 동일해지도록 하면, 실제의 유량에 따른 임계값 「A」에 도달하는 시간을 산출할 수 있다.
또한, 최초의 기판 보관기(2) 내의 산소 농도가 도 5의 초기값보다 작은 경우에도, 도 5의 그래프에 있어서 해당하는 산소 농도의 위치로부터 퍼지 가스의 공급을 개시하면, 임계값 「A」에 도달하기 위한 적산 유량을 산출할 수 있고, 필요한 적산 유량분, 퍼지 가스를 공급함으로써, 최소한의 시간으로 임계값 「A」에 도달시킬 수 있다. 한편, 실제의 프로세스에서는, 안전 사이드에 서는 관점에서, 임계값 「A」보다 산소 농도가 낮아질 때까지 퍼지 가스를 공급하는 설정으로 해도 되는 것은 물론이다. 도 5의 사전 계측의 결과를 이용하여, 산소 계측을 행하지 않고, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 관리할 수 있다.
도 6은 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서의 퍼지 가스 공급 시의 산소 치환 특성의 일례를 도시한 도면이다. 도 6에 있어서도, 횡축은 시간이고, 종축은 기판 보관기(2) 내의 산소 농도이다. 도 6에 도시된 사전 계측에서는, 기판 보관기(2)의 내부를 미리 정해진 높은 산소 농도[기판 보관기(2)를 로드 포트(3, 4)에 반입했을 때의 농도나 그 이상]로 설정하고, 기판 보관기 임시 선반(5, 20) 상에 기판 보관기(2)를 보관한 상태에서, 퍼지 가스 공급관(51)으로부터 미리 정해진 유량으로 퍼지 가스를 기판 보관기(2)의 내부에 공급한다. 퍼지 가스의 공급에 의해, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도가 서서히 저하되고, 시간(T2)에서 임계값 「A」에 도달한다. 그 후에도 퍼지 가스의 공급을 계속하면, 산소 농도는 더욱 저하되고, 이 이상은 산소 농도가 저하되지 않는다고 하는 한계값까지 산소 치환 특성을 계측한다. 기판 보관기 임시 선반(5, 20)의 경우, 일반적으로, 퍼지 가스의 공급 유량이 FIMS 포트(8)보다 낮은 유량으로 설정되어 있기 때문에, 그 레벨의 유량에서는, 이 이상 산소 농도는 저하되지 않는다고 하는 한계가 존재하는 경우가 많다. 사전 계측은, 실제의 프로세스 조건에 가까운 조건으로 행하기 때문에, 대부분의 경우, 한계값이 존재한다. 따라서, 사전 계측에서는, 그러한 한계값(한계 산소 농도)도 측정해 둔다. 이것은, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도가 한계값에 도달했을 때에는, 퍼지 가스의 공급을 정지한다고 하는 제어도 가능하게 하기 위함이다.
도 7은 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서의 퍼지 가스 공급 시의 산소 농도 유지 특성의 일례를 도시한 도면이다. 도 7에 있어서도, 횡축은 시간이고, 종축은 기판 보관기(2) 내의 산소 농도이다. 도 7에 있어서는, 도 6에서 나타낸 한계값에 도달한 단계로부터 퍼지 가스의 공급을 정지하고, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도가 어떻게 변화하는지의 특성을 계측한다. 퍼지 가스의 공급을 정지하면, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도는 서서히 증가하고, 시간(T4)에서 임계값 「A」에 도달한다. 즉, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 기판 보관기(2)를 보관하고, 기판 보관기 검지 스위치(53)가 온이 되고 나서 퍼지 가스의 공급을 개시하며, 기판 보관기(2)의 내부에 공급된 퍼지 가스의 적산 유량으로부터, 기판 보관기(2)의 내부가 한계값에 도달한 것을 파악하면, 퍼지 가스의 공급을 정지하는 제어를 행하도록 해도 좋다. 이에 의해, 쓸데없는 퍼지 가스의 공급을 행하지 않아, 비용을 저하시킬 수 있다. 그러나, 퍼지 가스의 공급을 정지하면, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도가 증가하는데, 그 변화는 도 7에 도시된 특성과 같기 때문에, 이것을 이용하여, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 산출할 수 있다.
그리고, 기판 보관기(2)를 FIMS 포트(8)에 배치했을 때에는, 도 7의 특성을 이용해서 기판 보관기(2) 내의 산소 농도를 산출하여, 임계값 「A」 이하이면 그대로 기판 반송 영역(10)으로의 이송이 가능하고, 임계값 「A」를 초과하고 있으면, 도 5의 FIMS 포트의 산소 치환 특성을 이용하여 임계값 「A」에 도달할 때까지 퍼지 가스의 공급을 행하고, 임계값 「A」에 도달한 단계에서 기판 반송 영역(10)으로의 이송을 행할 수 있다.
이와 같이, 도 5 내지 도 7에 예시한 FIMS 포트(8)에서의 산소 치환 특성, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에서의 산소 치환 특성, 및 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에서의 산소 유지 특성의 사전 계측 결과를 이용함으로써, FIMS 포트에서의 퍼지 가스의 공급, 기판 보관기 임시 선반에서의 퍼지 가스의 공급과 정지를 적절히 조합하여, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 미리 정해진 임계값 이하로 할 수 있다.
이러한 도 5 내지 도 7, 또는 도 4 내지 도 7에 도시된 특성은, 제어부(22)의 메모리에 기억해 두고, 실제의 제어를 행할 때, 기억한 특성을 참조해서, 이것에 기초하여 제어를 행하도록 하면 된다. 또한, 기억 매체를 이용하여, 기억부(24)로부터 제어부(22) 쪽에 새로운 데이터를 인스톨하여, 특성의 추가나 변경을 행하는 것도 가능하다.
또한, 도 4에 있어서, 임계값 「A」를, 기판 보관기(2)로부터 기판(W)을 기판 반송 영역(10)으로 이송했을 때, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도가 변화하지 않는 레벨로 설정하였으나, 프로세스상 허용할 수 있으면, 기판 반송 영역(10)의 산소 농도가 약간 상승하는 레벨로 설정해도 좋다. 기판(W)의 표면에 자연 산화막이 형성되지 않는다고 하는 것이 허용의 최저 조건이기 때문에, 그 최저 조건을 만족시키는 범위 내에서, 임계값 「A」를 어느 정도 높게 설정하여, 퍼지 가스 공급에 요하는 시간을 더욱 단축하여, 생산성을 더욱 향상시키는 것도 가능하다.
다음으로, 도 5 내지 도 7의 특성을 조합하여 이용한 퍼지 가스 치환의 패턴의 구체예에 대해 설명한다.
전제로서, 기판 보관기(2)의 개방의 임계값 「A」를 1000 ppm이라고 가정한다. 로드 포트(3, 4)에 반입된 기판 보관기(2)는, 기판 보관기 트랜스퍼(21)에 의해, 일단 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 반송된다. 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 기판 보관기(2)가 보관되면, 기판 보관기 검지 스위치(53)가 온되고, 제어부(22)의 지령에 의해 퍼지 가스 공급관(51)으로부터 질소 가스가 기판 보관기(2)의 내부에 공급되어, 질소 치환이 개시된다.
패턴 1로서, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에서 1000 ppm까지 산소 농도를 저하시키고, 즉시 FIMS 포트(8)로 기판 보관기(2)를 이동시키면, FIMS 포트(8)에서의 질소 치환 시간은 제로초가 된다.
패턴 2로서, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에서 2000 ppm까지 산소 농도를 저하시키고, 즉시 FIMS 포트(8)로 기판 보관기(2)를 이동시키면, FIMS 포트(8)에서는 2000 ppm으로부터 1000 ppm까지 산소 농도를 저하시키는 데 필요한 시간만큼 질소 치환을 행하게 된다. 즉, 도 5의 퍼지 가스 공급에 의한 산소 치환 특성을, 2000 ppm의 산소 농도로부터 「A」에 도달할 때까지 행하게 된다.
패턴 3으로서, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에서 10 ppm까지 산소 농도를 저하시키고, 기판 보관기(2)를 30분간 방치해도 산소 농도가 1000 ppm을 초과하지 않는 것이면, FIMS 포트(8)에서의 질소 치환 시간은 제로초가 된다.
패턴 4로서, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에서 10 ppm까지 산소 농도를 저하시키고, 기판 보관기(2)를 90분간 방치해도 산소 농도가 2000 ppm이 되는 것이면, FIMS 포트(8)에서는, 2000 ppm으로부터 1000 ppm까지 산소 농도를 저하시키는 데 필요한 시간만큼 질소 치환을 행하게 된다. 전술한 패턴 2와 동일한 동작을 FIMS 포트(8)에서는 행하게 된다.
전제 조건과는 상이하지만, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)을 경유하지 않고, 로드 포트(3, 4)로부터 직접 FIMS 포트(8)에 기판 보관기(2)가 반송된 경우에는, 도 5에 따라, 산소 농도를 1000 ppm까지 저하시키게 된다.
이와 같이, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서의 퍼지 가스 공급과 정지, FIMS 포트(8)에 있어서의 퍼지 가스 공급을 적절히 조합하여, 용도, 상황에 따라 기판 보관기(2) 내의 산소 농도를 저하시킬 수 있다.
그리고, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법에 의하면, 산소 농도의 실측을 행하지 않고 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 파악하여, 산소 계측의 시간을 단축하면서 적절한 기판(W)의 이송을 행할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 8을 이용하여, 이들 여러 가지 패턴을 총괄한 기판 이송 방법에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 기판 이송 방법의 일례를 도시한 플로우도이다. 한편, 도 8의 예에서는, 기판 보관기(2)를 FOUP로 하고, 퍼지 가스를 질소로 한 예를 들어 설명한다. 단, 이 예는 일례에 불과하며, 여러 가지 기판 보관기(2) 및 퍼지 가스를 사용할 수 있다.
단계 S100에서는, 기판 보관기 임시 선반(5, 20) 상에 기판 보관기(FOUP)(2)를 배치한다.
단계 S110에서는, 기판 보관기 검지 스위치(53)가 온이 되고, 검지 신호가 제어부(22)에 송신된다.
단계 S120에서는, 제어부(22)의 지령에 의해, 퍼지 가스 공급관(51)으로부터 질소 가스가 기판 보관기(2)의 내부에 공급된다. 이에 의해, 기판 보관기(2)의 내부에 있어서, 퍼지 가스에 의한 산소 치환이 개시된다. 이때, 퍼지 가스의 공급 시간이 제어부(22)의 시간 계측부(22a)에 의해 계측되고, 적산 공급 유량이 적산 유량 산출부(22b)에 의해 산출되어, 파악된다.
단계 S130에서는, 퍼지 가스인 질소 가스의 공급이 정지된다. 정지의 타이밍은, 도 6에 나타낸 한계값이어도 좋고, 프로세스에 따라 설정한 미리 정해진 임계값이어도 좋다. 이 임계값은, FIMS 포트(8)로부터 기판 반송 영역(10)으로 기판(W)을 이송할 때의 임계값 「A」와 동일한 값이어도 좋고, 상이한 값이어도 좋다. 즉, 이송 시의 임계값 「A」와는 별도로, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)용의 임계값을 설정하는 것도 가능하다. 또한 기판 보관기 임시 선반(5, 20)용의 임계값은, 이 이상 산소 농도가 저하되지 않을 한계값이어도 좋고, 이러한 한계값과는 상이한 값으로 설정되어 있어도 좋다.
또한, 단계 S130은, 마련되어도, 마련되지 않아도 되는 임의의 단계이다. 즉, 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서, 기판 보관기(2)가 반출될 때까지, 퍼지 가스의 공급을 정지시키지 않고 계속적으로 공급하는 것도 가능하다. 한편, 기판 보관기(2)가 반출되면, 기판 보관기 검지 스위치(53)가 오프가 되고, 제어부(22)의 제어에 의해, 퍼지 가스의 공급은 정지한다.
단계 S140에서는, 기판 보관기 트랜스퍼(21)에 의해, 기판 보관기(2)가 기판 보관기 임시 선반(5, 20)으로부터 FIMS 포트(8)에 반송되어, 배치대(8a) 상에 배치된다. 이때, 기판 보관기 검지 스위치(83)가 온이 되고, 제어부(22)에 검지 신호가 송신된다. 검지 신호를 수신한 제어부(22)는, FIMS 포트(8)에 배치된 기판 보관기(2)의 산소 농도를 산출한다. 산소 농도는, 도 6 및 도 7을 이용하여 산출한 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에 있어서의 퍼지 가스의 적산 공급 유량, 및 퍼지 가스 공급의 정지 시의 산소 농도의 증가량에 기초하여 산출할 수 있다.
단계 S150에서는, FIMS 포트(8)에 있어서, 기판 보관기(2)의 내부에의 퍼지 가스의 공급을 행한다. 한편, 단계 S140에 있어서, 제어부(22)가, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도는 임계값 「A」 이하이며, 그대로 기판 반송 영역(10)으로 이송 가능하다고 판정했을 때에는, 단계 S150을 생략할 수 있다.
한편, 제어부(22)가, FIMS 포트(8)에 있는 기판 보관기(2)의 산소 농도는 임계값 「A」를 초과하고 있다고 판정한 경우에는, 퍼지 가스의 공급을 개시한다. 퍼지 가스의 공급은, 도 5의 특성에 기초하여, 임계값 「A」에 도달하는 데 필요한 시간을 산출하여 행한다.
단계 S160에서는, 개폐 도어(19)를 개방하고, 기판 보관기(2)의 덮개를 개방하여, 기판 보관기(2)와 기판 반송 영역(10)이 연통된 상태가 된다.
단계 S170에서는, 이송 기구(16)에 의해, 기판 보관기(2)로부터 기판 지지구(6)로의 기판(W)의 이송이 행해진다. 기판 지지구(6)가 설치되어 있지 않은 기판 처리 장치의 경우에는, 기판 반송 영역(10) 내의 미리 정해진 개소로 기판(W)이 이송된다.
한편, 단계 S100∼S130에 있어서의 기판 보관기 임시 선반(5, 20)에의 기판 보관기(2)의 반송 및 퍼지 가스 공급을 행하지 않고, 로드 포트(3, 4)로부터 직접 FIMS 포트(8)에 반송하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 단계 S140으로부터 처리 플로우를 개시한다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법에 의하면, 기판 보관기(2)의 내부의 산소 농도를 계측하지 않고 시간 관리로 산소 농도를 파악하여, 시간의 손실 없이 기판(W)의 이송을 행할 수 있다. 이에 의해, 프로세스의 품질을 저하시키지 않고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 불필요한 퍼지 가스 공급을 정지시킬 수 있어, 프로세스의 에너지 절약화 및 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 처리 후의 기판으로부터 발생하는 아웃 가스의 치환도 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시형태에 제한되는 일은 없으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 전술한 실시형태에 여러 가지 변형 및 치환을 가할 수 있다.
2: 기판 보관기
5, 5a∼5c, 20: 기판 보관기 임시 선반
6: 기판 지지구 7: 열처리로
8: FIMS 포트 8a: 배치대
16: 이송 기구 19: 개폐 도어
21: 기판 보관기 트랜스퍼 22: 제어부
22a: 시간 계측부 22b: 적산 유량 산출부
51, 81: 퍼지 가스 공급관 52, 82: 배기관
53, 83: 기판 보관기 검지 스위치 55, 85: 제어 밸브
56, 86: 유량 조정기 57, 87: 퍼지 가스 공급원
58, 88: 진공 펌프 100: 열처리 장치

Claims (20)

  1. 제1 산소 농도를 갖고, 기판을 노출시킨 상태로 반송 가능한 기판 반송 영역과,
    상기 기판 반송 영역에 격벽을 통해 인접하게 형성되고, 상기 제1 산소 농도보다 높은 제2 산소 농도를 가지며, 상기 기판을 기판 보관기 내에 유지한 상태로 반송 가능한 기판 보관기 반송 영역과,
    상기 기판 보관기 반송 영역 내에 설치되고, 상기 기판 보관기를 일시적으로 보관 가능한 기판 보관기 보관 선반과,
    상기 기판 보관기 보관 선반에 보관된 상기 기판 보관기의 내부에 퍼지 가스를 공급 가능한 제1 퍼지 가스 공급 수단과,
    상기 제1 퍼지 가스 공급 수단으로부터 상기 기판 보관기의 내부에 공급된 상기 퍼지 가스의 적산 유량을 취득하는 적산 유량 취득 수단과,
    상기 기판 보관기 반송 영역 내에서 상기 기판 보관기를 반송 가능한 반송 수단과,
    상기 기판 보관기 반송 영역 내의 상기 격벽과 인접한 미리 정해진 개소에 설치되고, 상기 기판 보관기를 상기 기판 반송 영역으로 이송하기 위해서 배치하는 이송 배치부와,
    상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기의 내부에 퍼지 가스를 공급 가능한 제2 퍼지 가스 공급 수단과,
    상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기를 상기 격벽에 밀착시킨 상태에서 상기 기판 보관기를 개방하여, 상기 기판을 상기 기판 반송 영역 내로 이송하는 기판 이송 수단과,
    미리 설정된 상기 기판 보관기 내의 미리 정해진 산소 농도 초기값과, 상기 적산 유량 취득 수단에 의해 취득된 상기 퍼지 가스의 적산 유량과, 상기 제1 퍼지 가스 공급 수단으로부터의 상기 퍼지 가스의 공급 정지 시간 및 상기 기판 보관기의 상기 기판 보관기 보관 선반으로부터 상기 기판 반송 영역으로의 이동 시간 중 상기 퍼지 가스의 공급이 없는 시간에 기초하여 상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기의 내부의 산소 농도를 추정하고, 상기 산소 농도가 미리 정해진 임계값 이하인 경우에는, 상기 기판 이송 수단에 의해 상기 기판을 상기 기판 반송 영역으로 이송시키고, 상기 산소 농도가 상기 미리 정해진 임계값을 초과하고 있는 경우에는, 상기 제2 퍼지 가스 공급 수단에 의해 상기 기판 보관기의 내부에 상기 퍼지 가스를 공급시키며, 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도가 상기 미리 정해진 임계값 이하가 되고 나서 상기 기판 이송 수단에 의해 상기 기판을 상기 기판 반송 영역으로 이송시키는 제어 수단
    을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 취득한 상기 적산 유량에 기초하여, 상기 기판 보관기 보관 선반에 보관된 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도가 미리 정해진 제2 임계값에 도달했다고 판정했을 때에, 상기 제1 퍼지 가스 공급 수단으로부터의 상기 퍼지 가스의 공급을 정지시키는 제어를 행하고,
    상기 제2 임계값은, 상기 퍼지 가스의 공급을 계속하여도 산소 농도가 그 이상 저하하지 않는 미리 측정된 한계값으로 설정되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미리 정해진 임계값은, 상기 제1 산소 농도보다 높으나, 상기 기판 보관기를 개방해도, 상기 기판 반송 영역의 상기 제1 산소 농도를, 상기 기판의 표면에 자연 산화막이 형성되는 농도로까지는 변화시키지 않는 농도로 설정되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적산 유량 취득 수단은, 상기 제어 수단 내에 설치되고,
    상기 제어 수단은, 상기 제1 퍼지 가스 공급 수단과, 상기 반송 수단의 동작도 제어하는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기판 보관기 보관 선반에 상기 기판 보관기가 보관된 것을 검출하는 기판 보관기 보관 검출 수단을 더 갖고,
    상기 기판 보관기 보관 검출 수단에 의해 상기 기판 보관기의 보관이 검출되었을 때에, 상기 제어 수단은, 상기 제1 퍼지 가스 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 공급을 개시시키는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미리 정해진 임계값과 상기 제2 임계값은, 동일한 농도로 설정되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이송 배치부에 상기 기판 보관기가 배치된 것을 검출하는 기판 보관기 배치 검출 수단을 더 갖고,
    상기 제어 수단은, 상기 기판 보관기 배치 검출 수단에 의해 상기 기판 보관기의 배치가 검출되었을 때에, 상기 산소 농도의 추정을 행하는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 미리 측정한 상기 기판 보관기 보관 선반에 있어서의 상기 제1 퍼지 가스 공급 수단으로부터의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성, 상기 퍼지 가스의 공급을 정지시켰을 때의 산소 농도 유지 특성, 상기 이송 배치부에 있어서의 상기 제2 퍼지 가스 공급 수단으로부터의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성에 기초하여, 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도를 추정하는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 퍼지 가스 공급 수단으로부터의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성, 상기 퍼지 가스의 공급을 정지했을 때의 산소 농도 유지 특성, 상기 이송 배치부에 있어서의 상기 제2 퍼지 가스 공급 수단으로부터의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성은, 횡축을 시간, 종축을 산소 농도로 하는 특성인 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 퍼지 가스는 질소 가스인 것인 기판 처리 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 보관기 보관 선반은, 복수 개 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 보관기는, 전면(前面)에 개폐 가능한 덮개가 설치되고, 복수 매의 기판을 수납 가능한 FOUP이며,
    상기 기판 이송 수단은, 상기 덮개를 개방함으로써 상기 기판 보관기를 개방하는 것인 기판 처리 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 반송 영역에는, 상기 기판을 처리하는 처리 용기가 설치된 것인 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 처리 용기는, 열처리를 행하는 반응관이고,
    상기 기판 반송 영역에는, 상기 반응관에 복수의 기판을 유지한 상태로 수용 가능한 기판 유지구가 설치되며,
    상기 기판 이송 수단은, 상기 기판을 상기 기판 보관기로부터 상기 기판 유지구로 이송하도록 구성된 것인 기판 처리 장치.
  14. 기판을 수납한 기판 보관기를, 기판 보관기 반송 영역 내에 설치된 기판 보관기 보관 선반에 일시적으로 보관하는 공정과,
    상기 기판 보관기 보관 선반에 보관된 상기 기판 보관기의 내부에 퍼지 가스를 공급하는 공정과,
    상기 기판 보관기의 내부에 공급된 상기 퍼지 가스의 적산 유량을 산출하는 공정과,
    상기 기판을 노출한 상태로 반송 가능한 기판 반송 영역으로 이송하기 위해서, 상기 기판을, 상기 기판 반송 영역과 상기 기판 보관기 반송 영역을 구획하는 격벽에 인접하게 설치된 상기 기판 보관기 반송 영역 내의 이송 배치부에 배치하는 공정과,
    상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기의 내부의 산소 농도를, 미리 설정된 상기 기판 보관기 내의 미리 정해진 산소 농도 초기값과, 상기 퍼지 가스의 적산 유량과, 상기 퍼지 가스의 공급 정지 시간 및 상기 기판 보관기의 상기 기판 보관기 보관 선반으로부터 상기 기판 반송 영역으로의 이동 시간 중 상기 퍼지 가스의 공급이 없는 시간에 기초하여 추정하고, 상기 산소 농도가 미리 정해진 임계값 이하인 경우에는, 상기 기판 보관기를 상기 격벽에 밀착시킨 상태에서 개방시켜 상기 기판을 상기 기판 반송 영역 내로 이송하고, 상기 산소 농도가 상기 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 기판 보관기의 내부에 상기 퍼지 가스를 공급하여, 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도가 상기 미리 정해진 임계값 이하가 되고 나서 상기 기판을 상기 기판 반송 영역으로 이송하는 공정
    을 포함하고,
    상기 기판을 수납한 상기 기판 보관기를 상기 기판 보관기 보관 선반에 일시적으로 보관하는 공정은, 상기 기판 보관기 보관 선반에 보관된 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도가 미리 정해진 제2 임계값에 도달했다고 판정했을 때에, 상기 퍼지 가스의 공급을 정지하는 공정을 포함하고,
    상기 제2 임계값은, 상기 퍼지 가스의 공급을 계속하여도 산소 농도가 그 이상 저하하지 않는 미리 측정된 한계값으로 설정되어 있는 기판 이송 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 미리 정해진 임계값은, 상기 기판 반송 영역 내의 산소 농도보다 높으나, 상기 기판 보관기를 개방해도, 상기 기판 반송 영역 내의 산소 농도를, 상기 기판의 표면에 자연 산화막이 형성되는 농도로까지는 변화시키지 않는 농도로 설정되어 있는 것인 기판 이송 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 이송 배치부에 배치된 상기 기판 보관기의 내부의 상기 산소 농도는, 미리 측정한 상기 기판 보관기 보관 선반에 있어서의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성, 상기 퍼지 가스의 공급을 정지했을 때의 산소 농도 유지 특성, 상기 이송 배치부에 있어서의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성에 기초하여 추정하는 것인 기판 이송 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판 보관기 보관 선반에 있어서의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성, 상기 퍼지 가스의 공급을 정지했을 때의 산소 농도 유지 특성, 상기 이송 배치부에 있어서의 상기 퍼지 가스의 공급에 의한 산소 치환 특성은, 횡축을 시간, 종축을 산소 농도로 하는 특성인 것인 기판 이송 방법.
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