KR20010015207A - 기판운반용기 - Google Patents

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KR20010015207A
KR20010015207A KR1020000038596A KR20000038596A KR20010015207A KR 20010015207 A KR20010015207 A KR 20010015207A KR 1020000038596 A KR1020000038596 A KR 1020000038596A KR 20000038596 A KR20000038596 A KR 20000038596A KR 20010015207 A KR20010015207 A KR 20010015207A
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마에다 시게루
가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명에 따른 기판운반용기는 용기본체와, 이 용기본체의 전방에 마련된 개구를 밀폐적으로 덮는 도어를 포함하는 캐리어박스를 구비한다. 칸막이벽은 캐리어박스내에 순환흐름경로를 형성한다. 순환흐름경로는 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로와, 공기가 팬을 향해 흐르는 흐름경로를 구비한다. 기판운반섹션은 기판의 주표면이 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로에 대략 평행하게 기판을 운반하도록 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로내에 배치된다. 공기가 기판을 향해 흐르는 경로내의 기판운반섹션의 상류측상에 미립자 제거필터와 가스성불순물 트래핑필터가 위치된다. 팬을 구동시키는 팬모터가 캐리어박스내에 합체되어, 순환흐름경로를 통해 순환하는 공기류를 형성한다.

Description

기판운반용기{SUBSTRATE TRANSPORT CONTAINER}
본 발명은 극도로 높은 청정도의 대기내에서 물체, 예를 들어 반도체웨이퍼, 포토마스크, 또는 하드디스크를 저장하거나 운반하는데 사용하기 적당한 기판운반용기에 관한 것이다.
예를 들어 반도체웨이퍼 제조공장에서 생산된 반도체웨이퍼 또는 포토마스크 등과 같은 기판이 운반 또는 저장되는 중에, 예를 들어 만약 주위공기내에 존재하는 먼지나 가스성불순물의 자국이 반도체웨이퍼 또는 다른 물체에 부착되면, 제품의 수율이 저하된다. 이러한 경향은 집적도가 증가할수록 현저하게 증가된다. 자기디스크분야에 있어서도 자기저항성 헤드의 출현이후 기록밀도가 가속적으로 높아져왔다. 따라서, 먼지 뿐만 아니라 가스성불순물에 대해서도 높은 청정도가 요구되어진다.
운반 또는 저장될때 기판을 수용하는 청정한 장소를 얻기 위해 팬모터, HEPA(고효율 미립자 공기) 필터 및 ULPA(초저 관통 공기) 필터를 갖춘 청정 박스 등이 개발되었다. 예를 들어 반도체 웨이퍼 주변을 국부적으로 세정하기 위한 기술로는, 반도체 웨이퍼를 수용하는 청정 박스내의 공기가 고순도 질소로 교체되어 청정도를 유지하고 자생 산화막의 생성을 억제하는 방법이 있다.
그러나, HEPA필터 및 ULPA필터를 사용하는 세정박스는 미립의 오염물질은 제거할 수 있지만, 유기성 또는 무기성 가스의 흔적을 제거할 수는 없다. 또한, 만약 운반 또는 저장되는 물체의 세정에 직접적으로 기여하지 않는 부분을 대량의 순환 공기가 통과하거나, 또는 세정박스내에서 순환공기가 바람직하지 못하게 체류하는 영역이 있다면, 세정박스내의 효율적인 통풍에 대한 개선을 기대하기 어렵다. 결과적으로, 정화된 공기에 의한 오염방지효과는 떨어지게 된다. 세정박스내의 대기를 고순도의 질소로 교체하는 방법에 의하면 용기내의 구성 성분 및 반도체웨이퍼 자체로부터 발생된 불순물을 제거하는 것이 불가능하다. 또한, 질소의 사용은 안전면에서 문제가 있다.
또한, 반도체 제조산업에 있어서, 실리콘웨이퍼의 직경이 급속하게 증가되고 있으며, 실리콘웨이퍼상에 형성되는 회로패턴은 더욱 더 작아지며 세밀해지고 있다. 웨이퍼의 직경이 증가함에 따라, 웨이퍼를 운반하는데 사용되는 용기의 크기 및 중량도 증가한다. 결과적으로, 수동조작에 의해 웨이퍼운반용기를 취급하는 것이 어려워지고 있다. 또한, 집적회로가 더욱 더 작아지고 세밀해짐에 따라, 반도체 제조공장에서의 주요 오염원인 사람으로부터 웨이퍼를 격리시키는 것이 필요하다. 즉, 기계를 이용하여 웨이퍼를 운반하고, 운반용기의 도어를 기계적으로 개방 및 폐쇄하는 것이 중요하다.
상기한 문제의 관점에서, 본 발명의 목적은 기판운반용기내에 수용된 기판이 주위대기에 의해 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 자체로부터 발생된 오염물질에 의한 기판의 오염을 효과적으로 방지할 수 있는, 공장에서 자동화작동을 가능하게 하는 기판운반용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1실시형태에 따르면, 용기본체와, 이 용기본체의 전방에 마련된 개구를 밀폐적으로 덮는 도어를 포함하는 캐리어박스를 구비한 기판운반용기가 제공된다. 캐리어박스내에 순환흐름경로를 형성하도록 칸막이벽이 제공된다. 순환공기흐름은 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로와, 공기가 팬을 향해 흐르는 흐름경로를 갖는다. 기판운반섹션은 기판의 주표면이 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로에 대략 평행하게 기판을 운반하도록 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로내에 배치된다. 공기가 기판을 향해 흐르는 경로내의 기판운반섹션의 상류측상에 미립자제거필터와 가스성불순물 트래핑필터가 위치된다. 팬모터가 캐리어박스내에 합체되어, 순환흐름경로를 통해 순환하는 공기흐름을 형성한다.
이로 인해, 캐러어박스내에 순환 공기류가 생성되고, 순환공기는 미립자 제거필터와 가스성불순물 트래핑필터를 통해 물리적 및 화학적으로 정화된 후 기판운반섹션으로 보내진다. 따라서, 용기가 용기의 내벽 또는 기판에 부착하기 쉬운 미립자를 포함하거나, 또는 용기로부터 발생된 가스와 같은 오염물질원을 포함하는 경우에도, 미립자 또는 가스가 기판운반섹션내에 지지된 기판을 오염시키는 것이 방지된다. 또한, 기판운반섹션의 하류측상에 웨이퍼 로딩/언로딩도어가 위치되기 때문에, 도어가 개방되거나 폐쇄되었을 때 오염되기 쉬운 용기부를 통해 기판이 오염되는 것이 방지된다.
반도체 제조설비와 재료에 대한 국제표준으로서 SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) 표준이 알려져있다. SEMI표준은 200mm웨이퍼, 300mm웨이퍼등에 대한 운반용기의 표준인터페이스에 관한 항목을 특정한다. 용기본체의 측면에 배치된 개구를 구비한 구조는 300mm웨이퍼에 대해 특정된 전방-개방 인터페이스에 적용된다.
가스성 불순물 트래핑 필터를 위한 막재료로서는 예를 들어 이온교환 부직포 및 섬유, 활성 탄소 섬유, 입자 활성 탄소, 미분(pulverized) 활성 탄소, 또는 입자 실리콘만을 단독으로 사용하거나 조합하여 사용하는 것도 가능하며, 또는 이러한 물질들을 라미네이트 시켜서 얻어지는 일체형 재료를 사용하는 것도 가능하다. 불화수소산 및 염화수소산 등과 같은 미스트 안에 존재하는 암모니아 및 기타 이온성 물질들은 이온교환 부직포 또는 섬유, 및 셀룰로우스(cellulosic) 섬유와 아크릴 섬유 및 리그닌(lignin) 섬유를 탄화하고 활성화함으로써 얻어지는 활성 탄소 섬유에 의해 효율적으로 흡수되어 제거될 수 있다. 방사선 유발 그래프트 중합 반응에 의해 제작된 이온 교환 부직포 또는 섬유가 사용될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 용기 본체 및 이 용기 본체의 바닥에 만들어진 구멍을 밀폐적으로 덮기 위한 도어를 포함하는 캐리어 박스를 구비하는 기판 운반 용기가 제공된다. 상기 캐리어 박스내에는 순환 흐름 경로를 형성하기 위한 칸막이벽이 제공된다. 상기 순환 흐름 경로는 공기가 기판을 향하여 흐르는 경로와 공기가 팬을 향하여 흐르는 유동 경로를 갖는다. 기판 운반섹션은 공기가 기판을 향하여 흐르는 경로상에 배치되어, 기판의 주표면이 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름 경로와 대략 평행하게 되는 방식으로 기판을 운반한다. 미립자 제거 필터 및 가스성 불순물 트래핑 필터는 공기가 기판을 향하여 흐르는 유동 경로에서 기판 운송섹션의 상류측에 배치된다. 팬모터가 캐리어박스내에 일체화되어 상기 순환 흐름 경로를 순환하는 공기류를 형성한다.
이러한 기판 운반 용기는 도어가 용기의 바닥부에 제공된다는 점에서 본 발명의 제 1 면에 따른 기판 운반 용기와 상이하다. 이는 SEMI 표준에 따르면 200 mm 보다 크지 않은 직경을 갖는 웨이퍼를 위한 운반 용기의 표준 기계 인터페이스는 용기의 바닥부가 개방되고 폐쇄되는 구조를 가지기 때문이다.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 기판 운송 용기에 있어서 상기 도어가 자동 개폐 래치 기구를 구비하고 있을 수 있다. 이러한 기구를 가진 경우에는 기판 운반 용기가 이에 대하여 기판을 전달하기 위한 장소를 제공하는 전달스테이션(delivery station) 등의 위에 놓였을 때 도어가 자동적으로 열려, 전달작업이 고속으로 수행될 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따르면, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 기판 운반 용기와, 이 기판 운반 용기의 웨이퍼 로딩/언로딩 도어를 자동적으로 개폐하기 위한 자동 도어 오프너의 조합이 제공된다. 상기 자동 도어 오프너는, 자동 도어 오프너상에 놓였을 때 기판 운송 용기의 2차 배터리를 자동적으로 충전하기 위한 충전 단자를 갖는다. 반도체 제조 공정의 자동화가 진전됨에 따라, 팬모터를 구동하기 위한 전원으로서 2 차 배터리를 충전하는 작업을 자동화하는 것이 필요할 것이다. 일반적으로 기판 운반 용기는 반도체 제조 설비 안으로 혹은 설비 밖으로 웨이퍼를 로딩하고 언로딩하기 위한 웨이퍼 로딩/언로딩 도어를 자동적으로 개폐하기 위한 자동 도어 오프너상에 위치된다. 기판 운반 용기가 자동 도어 오프너상에 놓이면 2차 배터리가 자동적으로 충전되므로, 팬모터는 수동 조작의 필요없이 장기간동안 작동되고 또한 연속적으로 제어될 수 있게 된다.
본 발명의 제 4 실시형태에 따르면, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 기판 운반 용기와, 기판 운반용기 대기스테이션(standby station)과의 조합이 제공되며, 상기 대기 스테이션은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 복수의 기판 운반 용기가 대기하며, 또한 각각의 기판 운반 용기가 대기 상태로 놓였을 때 자동적으로 충전을 시작하는 충전 단자를 갖는다. 팬모터를 구동하기 위한 전원으로서의 2 차 배터리는 그 배터리 용량에 한계가 있으므로 팬모터는 수 일이상 작동할 수 없다. 복수의 기판 운반 용기가 소정의 위치에 각각 놓이면 용기상에 장착된 2차 배터리가 자동적으로 충전되고 제어되어, 기판이 수동조작의 필요없이 장기간 동안 저장될 수 있게 된다. 상기 대기 스테이션은 기판 저장 설비의 역할도 한다.
본 발명의 제 5 실시형태에 따르면, 기판의 청정도를 유지하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법에 있어서는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 기판 운반 용기내의 대기가 건조 공기로 대체된 다음, 깨끗한 공기가 기판 운반 용기를 통하여 순환되어 통풍을 제공한다. 웨이퍼를 저장하고 있는 동안, 저장 환경안에 있는 물 및 산소에 의해 웨이퍼상에 자생 산화막이 성장하게 된다. 상기 웨이퍼가 기판 운반 용기내에 놓인 다음에, 용기내의 공기가 건조 공기로 대체되어 물과 산소의 농도를 극도로 낮은 레벨까지 낮춘다. 결과적으로, 자생 산화막의 성장을 억제할 수 있게 된다. 이와 동시에, 입자성 불순물 및 유기물의 흡수를 예방할 수도 있다.
본 발명에 따른 전술한 목적 및 다른 목적과 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 바람직한 실시예들을 통하여 보다 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시형태에 따른 공기정화기를 갖춘 자동화에 적합한 기판운반용기를 나타내는 단면평면도,
도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1실시형태에 따른 자동화에 적합한 기판운반용기를 나타내는 정면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시형태에 따른 자동화에 적합한 기판운반용기를 나타내는 저면도,
도 5는 도 1에 도시된 제 1실시형태에 따른 자동화에 적합한 기판운반용기와 웨이퍼 로딩/언로딩도어(loading/unloading door)를 자동적으로 개방 및 폐쇄하는 자동도어오프너(automatic door opener)와의 연결을 나타내는 개략도,
도 6은 본 발명의 제 2실시형태를 나타내는 단면평면도,
도 7은 도 6의 선 B-B에 따른 단면도,
도 8은 본 발명의 제 2실시형태에서 흡착된 유기물의 양과 저장시간 사이의 관계를 나타내는 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 공기정화기를 각각 갖춘 자동화에 적합한 복수의 기판운반용기에 대한 대기스테이션을 나타내는 개략도,
도 10은 본 발명의 제 4실시형태에 따른 기판운반용기를 나타내는 단면평면도, 및
도 11은 도 10의 선 C-C에 따른 단면도이다.
첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태가 아래에 상세하게 설명된다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제 1실시형태에 따른 자동화에 적합한 기판운반용기를 나타낸다. 기판운반용기에 있어서, 복수의 300mm 웨이퍼[처리될 기판; W]가 기판을 운반하거나 저장하는 용기본체의 내측에 배치된 요홈부(groove)형상의 포켓(pocket)내에 수용된다. 기판운반용기는 정육면체형의 용기본체(1)와, 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)를 자동적으로 개방 및 폐쇄하는 자동도어오프너(후에 설명됨)에 결합되는 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)를 구비한다. 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)는 용기본체(1)의 측면에 제공된 개구(1a)를 기계적으로 개방 및 폐쇄할 수 있다. 이 개구(1a)로부터 이격된 용기본체(1)의 측면에 커버(3)가 위치되어, 아래에 설명될 필터와 팬모터를 삽입 및 철수시키기 위한 개구(1b)를 덮는다. 기판운반용기는 웨이퍼(W)를 운반하는 요홈부형상의 포켓(4), ULPA필터(5), 화학필터(6), 및 팬모터(7)를 더욱 구비한다. 이들 부재는 서로 밀접하게 연결되어 기밀성이 높은 캐리어박스를 형성한다.
웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)는 기계적으로 개방 및 폐쇄될 수 있다. 이를 위해, 자동도어오프너에 대해 고정밀도로 위치결정을 수행하도록 자동도어오프너(32, 도 5참조)의 운동학적 연결핀(8)과 맞물림결합된 V형상의 요홈부(9, 도 4참조)가 용기본체(1)의 바닥에 마련된다. 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)가 자동도어오프너(32)에 의해 자동적으로 개방 및 폐쇄되도록 하기 위해, 자동도어오프너의 위치결정핀을 받아들이는 핀수신부(10, 도 3참조)와, 도어오프너의 래치키(latch key)가 삽입되어 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)를 개방 및 폐쇄시키는 열쇠구멍(11)이 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)에 마련된다. 또한, 기판운반용기는 OHT(오버헤드 호이스트운반) 또는 AGV(자동안내차량)와 같은 운반장치에 의해 운반될 수 있도록, 로봇을 이용하여 취급하는 플랜지(12)를 구비한다. V형상의 요홈부(9), 위치결정핀수신부(10), 열쇠구멍(11), 로봇을 이용하여 취급하는 플랜지(12), 및 자동화 인터페이스와 관련된 다른 요소들은 SEMI 표준(E1.9, E47.1, E57, E62)에 적합하도록 설계된다.
용기본체(1)의 내측은 요홈부형상의 포켓(4)과 일체인 한 쌍의(좌우) 칸막이벽(4a, 4b)에 의해 중앙의 중앙챔버(13a)와, 이 중앙챔버(13a)의 양측면상의 한 쌍의 측면챔버(13b)로 분할된다. 칸막이벽(4a, 4b)은 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)와, 각 갭(gap)을 가로질러 커버(3) 사이에 서로 면하도록 배치된다. 요홈부형상의 포켓(4)은 칸막이벽(4a, 4b)의 내부표면상에 일체적으로 마련된다. 요홈부형상의 포켓(4)의 각각은 웨이퍼(W)와 맞물리도록 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)를 향해 벌어지는 테이퍼부(tapered portion)을 구비한다. 칸막이벽(4a, 4b)과 일체인 요홈부형상의 포켓(4)은 포켓내의 웨이퍼(W)와 맞물린 다음에는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 용기(1)내에 위치되어 고정된다.
주로 미립자를 제거하는 미립자제거필터(5)와 불순물가스를 제거하는 가스성 불순물 트래핑필터(trapping filter; 6)는, 공기가 커버(3)로부터 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)를 향해 통과할 수 있도록, 캐리어박스의 커버(3)측상의 중앙챔버(13a)와 연통하는 필터박스(13c)내에 위치된다. 한편, 팬모터(7)는 화학필터(6)의 상류측상에 설치되어, 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)를 향해 공기를 보낸다.
웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)의 양단부는 원만하게 안쪽으로 만곡되고, 삼각형의 정류판(14)은 화살표로 도시된 바와 같이 공기흐름을 원만하게 안내하도록 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)의 중심에 마련된다. 추가적으로, 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)에는 웨이퍼(W)의 변위를 방지하는 고정부재(15)가 제공된다. 유사하게, 커버(3)의 내부표면이 안쪽으로 만곡되고, 삼각형의 정류판(16)이 커버(3)의 중심에 마련된다. 또한, 복수의 웨이퍼(W)에 청정한 공기를 균일하게 공급하는 정류판(17)이 필터박스(13c)의 청정한 공기 출구개구에 인접한 두 지점의 캐리어박스 내측에 설치된다.
캐리어박스의 요홈부형상의 포켓(4)내에 25개의 웨이퍼(W)가 수용될 때, 각 첫번째 웨이퍼(W)와 25번째 웨이퍼(W) 및 캐리어박스 사이의 갭은 인접한 각 쌍의 웨이퍼(W) 사이의 갭보다 넓다. 이것은 청정한 공기가 비균일한 유량으로 웨이퍼(W)에 공급되는 것을 방지한다. 각 첫번째 웨이퍼(W)와 25번째 웨이퍼(W) 및 캐리어박스 사이의 갭내의 유량과 인접한 각 쌍의 웨이퍼(W) 사이의 갭내의 유량은, 필터박스(13c)의 청정한 공기 출구개구에 정류판(17)을 제공함으로써 공기입구에서 웨이퍼에 대해 균일해질 수 있다. 이로 인해, 효과적인 세정을 행하는 것이 가능해진다.
2차 배터리를 포함한 전원공급유닛(18)이 커버(3)의 바닥에 제공된다(도 2와 도 4참조). 전원공급유닛(18)에는 팬모터(7)의 단자(19)와 연결되는 접점이 마련된다. 전원공급유닛(18)은 팬모터(7)용 작동제어보드를 포함한다. 팬모터(7)의 ON-OFF타이밍과 팬모터(7)의 회전수는 제어보드에 미리 입력된 제어프로그램에 따라 제어된다. 추가적으로, 전원공급유닛(18)의 바닥에는 충전단자(20)가 마련되어, 기판운반용기가 자동도어오프너 또는 충전스테이션상에 위치되면, 충전단자(20)가 도어오프너 또는 스테이션상에 설치된 단자에 연결되고, 이에 의해 2차 배터리가 자동적으로 충전되도록 한다.
이 실시형태에 있어서, 가스성 불순물 트래핑필터(6)는 무기이온(inorganic ion) 제거용의 이온교환 부직포내의 유기물을 제거하도록 과립상(顆粒狀)의 활성탄소를 감싸 형성된다. 그러나, 분쇄된 활성탄소, 활성탄소섬유, 고순도 실리콘, 제올라이트, 세라믹, 함침(含浸)된 활성탄소등을 매개물로서 사용하는 것도 가능하다. 활성탄소섬유는 원료로서 레이온, 키놀(Kynol), 폴리아크릴로니트릴, 석유, 또는 석유피치(petroleum pitch)를 이용하여 탄소를 섬유형상으로 형성하고, 이러한 섬유형상의 탄소를 800℃ 이상의 고온에서 증기, 이산화탄소가스 등으로 기화, 즉 활성화시킴으로써 얻어질 수 있다. 활성된 탄소섬유에는, 요구되는 강도를 유지하고 먼지의 발생을 방지할 목적으로, 흡착작용을 하지 않는 접합제(binder) 등 이 첨가된다. 그러나, 재료사용의 관점에서 접합제의 양은 작은 것이 바람직하다.
무기탄소 등이 활성화공정중에 제거되었기 때문에, 활성된 탄소는 기초결정 사이에 다수의 세공(細孔)을 갖는다. 세공과 이 세공의 큰 비표면적(specific surface area)으로 인해, 활성된 탄소는 큰 물리적 흡착성을 갖는다. 이러한 특성을 이용하여, 과립상의 활성탄소로 채워진 활성탄소필터가 상업적으로 이용 가능하다. 상업적으로 이용 가능한 다른 필터는, 공기필터막재료로서 최소량의 먼지를 발생시키고, 양호한 가공성을 제공하며, 과립상의 활성탄소보다 작은 세공과 큰 비표면적을 구비하는 활성탄소섬유를 이용하는 것과; 공기필터막재료로서 개방된 세공성구조를 갖는 우레탄포말상에 약 0.5mm 직경의 과립상 활성탄소를 구비한 것을 포함한다.
반도체기판과 동일한 재료인 고순도 실리콘이 또한 흡착제로서 사용 가능하다. 고순도 실리콘의 표면조건에는 흡착특성이 다른 2개의 다른 표면조건, 즉 친수성(親水性)표면과 소수성(疏水性)표면이 있다. 일반적으로, 희석한 플루오르화 수소산으로 세정된 소수성표면은 환경에 더욱 민감하고, 극히 낮은 농도에서도 탄화수소에 대해서도 높은 흡착특성을 보인다. 그러나, 수소성표면상에 산화필름이 덮히면, 실리콘의 수소성표면은 친수성표면으로 변한다. 따라서, 수소성표면은 시간에 따라 흡착특성이 변한다는 단점이 있다. 친수성표면은 예를 들어 BHT(2,6-디-3차-부틸-p-크레졸)와 DBP(디부틸 프탈레이트)와 같이 극성을 갖는 유기물질을 효과적으로 흡착한다. 두 경우에 있어서, 고순도의 실리콘만을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 활성탄소와 조합하여 고순도의 실리콘을 사용하는 것이 효과적이다.
이온교환 부직포 또는 섬유는, 예를 들어 방사유도된 그래프트중합반응에 의해 이온교환그룹을 도입시킴으로써 얻어질 수 있다. 더욱 상세하게, 본질적으로 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 중합체 또는 면 또는 모와 같은 천연 중합체의 섬유 또는 부직포와 같은 유기 중합체로 구성된 염기 물질은 전자 방사선 또는 감마 방사선과 같은 방사선으로 우선 조사되어 다수의 활성 포인트를 생성한다. 활성 포인트는 반응성이 매우 높고, "라디칼"로 알려져 있다. 라디칼과 화학적으로 결합한 모노머는 염기 물질에 염기 물질의 특성과는 다른 모노머의 특성을 부여한다.
모노머가 염기 물질로 그래프트화되기 때문에 이 기술을 "그래프트 중합반응"이라 부른다. 술폰기, 카르복실기, 아미노기 또는 그 외 소디움 스티렌 술폰산염, 아크릴산, 또는 아릴아민과 같은 이온-교환 그룹을 갖는 모노머가 방사-유도된 그래프트중합반응에 의해 폴리에틸렌 부직포의 염기 물질에 결합되는 경우, 일반적으로 "이온-교환 수지"로 알려진 이온 교환 비드보다 이온 교환 속도가 현저하게 높은 부직포 이온 교환기를 얻을 수 있다.
유사하게, 이온-교환 그룹을 염기 물질로 도입하기 전에 스티렌, 클로로메틸 스티렌, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 또는 아크롤레인과 같은 이온-교환 그룹을 도입할 수 있는 모노머를 방사-유도된 그래프트중합반응으로 염기 물질 상에 그래프트화함으로써 이온 교환기를 얻을 수 있다. 또한, 이 방법으로 염기 물질의 원래 형태를 유지하는 이온 교환기를 얻을 수 있다.
통상적으로, 유리 섬유는 ULPA 필터 및 HEPA 필터의 여과 매질로 사용되었다. 그러나, 유리섬유가 반도체 장치 제조 공정에 사용되는 불화수소(HF) 증기와 반응하고, BF3를 생성하여 문제를 발생시킨다는 것이 명백해졌다. 최근, 여과 물질로서, 붕소 및 금속과 같은 불순물이 없고, 산, 알칼리, 또는 유기 용매에 의해서 영향을 받지 않는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)를 사용한 ULPA 및 HEPA 필터가 시판되었다. 이 실시형태에서, 유리 섬유 또는 PTFE는 필요에 따라 적절하게 사용되어야 한다.
상기한 바와 같이 구성된 자동화에 적합한 기판운반용기의 작동이 아래에 설명된다. 도 5는 본 발명의 제 1실시형태에 따른 기판운반용기의 작동을 나타낸다. 팬모터등을 구동시키는 전원공급을 포함하며 미리 세정된 기판운반용기(1)가 반도체제조시스템(31)내에 설치된 자동도어오프너(32)상에 위치되고, 자동도어오프너(32)에 의해 행해진 작동에 의해 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)이 개방된다. 그 후, 웨이퍼(W)는 반도체제조시스템(31)내에 설치된 웨이퍼취급 로봇(21)에 의해 연속적으로 언로드되어 처리된다. 처리의 종료후, 각 웨이퍼(W)는 기판운반용기(1)내에 얹어진다. 자동도어오프너(32)에 의해 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)이 폐쇄된 때부터 팬모터(7)의 작동이 시작되어, 기판운반용기(1)내의 공기를 정화시킨다. 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)가 폐쇄된 후, 기판운반용기(1)는 OHT, AGV 등에 의해 다음의 처리시스템 또는 저장설비로 운반된다.
팬모터(7)는 미리 장입된 프로그램에 따라 작동된다. 팬모터(7)의 작동은 팬모터(7)로부터 가스성불순물 트래핑필터(6)와 ULPA필터(5)를 통해 웨이퍼(W)를 내부에 수용하는 중심챔버(13a)로의 공기흐름을 생성한다. 중심챔버(13a)로부터의 공기흐름은 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)상에 제공된 정류판(14)에 의해 2개의 흐름으로 원만하게 분기되고, 이에 의해 화살표에 의해 도시된 바와 같이, 측면챔버(13b)를 통해 팬모터(7)로 공기가 복귀하는 공기순환경로를 형성한다.
공기는 가스성불순물 트래핑필터(6)와 ULPA필터(5)를 통과함으로써 정화되어, 요홈부형상의 포켓(4)과 일체인 칸막이벽(4a, 4b)에 의해 형성된 공기 도입구에 설치된 입구 정류판(17)에 의해 웨이퍼(W) 사이의 갭내로 도입된다. 이렇게 제공된 입구 정류판(17)은 과도한 공기가 마지막 웨이퍼(W)와 캐리어박스 사이의 갭을 통과하는 것을 방지한다. 웨이퍼(W) 사이의 갭을 통과하여 흐르는 공기는 정류판(14)과 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)의 내부표면을 따라 흘러 방향이 전환되어, 측면챔버(13b)를 통해 팬모터(7)로 복귀한다.
이 공정에 있어서, 여러 부분에 부착된 고체물질(예를 들어 미립자)와 이 고체물질로부터 생성된 가스성물질은 순환하는 공기흐름에 의해 운반된다. 공기는 웨이퍼(W)를 따라 흐르기전에, 웨이퍼(W)의 상류측상의 2개의 다른 종류의 필터를 통해 정화된다. 따라서, 외부오염 뿐만 아니라 자기오염, 즉 용기내의 물질에 의한 오염도 방지하는 것이 가능하다.
팬모터(7)에 대한 작동패턴은 자동화에 적합한 기판운반용기의 사용조건에 따라 적당하게 선택될 수 있다. 일반적으로, 작동의 초기단계에, 팬모터(7)는 용기내에 운반된 오염물질을 확실하게 제거하도록 연속적으로 또는 증가된 흐름속도로 작동된다. 소정의 시간주기가 경과된 후, 흐름속도가 감소되거나 또는 작동이 간헐적으로 행해져, 수용된 웨이퍼(W)와 용기내의 구성부품으로부터 발생된 물질로 인한 오염을 방지한다. 이렇게 함으로써, 팬모터(7)에 의해 소모된 전력이 감소될 수 있고, 결과적으로 2차 배터리를 충전하는 빈도가 감소될 수 있다.
기판운반용기의 폭(W), 깊이(D), 및 높이(H)가 389.5mm, 450mm, 및 335mm로 각각 설정되고, 25개의 300mm 웨이퍼가 기판운반용기내에 수용되면, 웨이퍼(W)를 포함한 전체 중량은 약 10kg이다. 이 실시형태에 있어서, 시스템은 팬모터(7)의 작동에 의해 캐리어박스를 통해 0.12m3/min의 유량으로 순환공기를 보내, 인접한 각 웨이퍼(W)쌍 사이의 갭내의 중심을 통과하여 흐르는 공기의 속도가 0.03m/s이 되도록 설정된다. 순환하는 공기의 유량은 팬모터(7)의 변화시킴으로써 변경될 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 제 2실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는 웨이퍼(W)의 크기가 200mm이고, 자동화인터페이스를 위한 도어(23)가 기판운반용기(1)의 바닥에 위치된다는 점에서 제 1실시형태와 다르다. 웨이퍼캐리어(22)내에 수용된 웨이퍼(W)는 기판운반용기내에 얹어진다. 이 실시형태에 있어서, 요홈부형상의 포켓(4')과 일체인 웨이퍼캐리어(22)의 측벽(22a, 22b)는 제어챔버(13a)와 측면챔버(13b)를 분리시키는 칸막이벽의 쌍을 구성한다. 대안적으로, 한 쌍의 칸막이벽이 용기박스내에 위치되고, 이 칸막이벽 사이에 웨이퍼캐리어(22)가 배치될 수도 있다. 웨이퍼캐리어(22)는 웨이퍼 로딩/언로딩도어(2)의 폐쇄와 개방과 함께 기판운반용기(1)내에 수용되거나 기판운반용기(1)로부터 인출된다. 기판운반용기내의 공기를 정화시키는 방법은 제 1실시형태와 동일하다. 제 2실시형태에 있어서는 팬모터(7)를 구동시키는 2차 배터리와 팬모터제어회로가 박스도어(23)내에 합체된다.
기판운반용기의 폭(W), 깊이(D), 및 높이(H)가 283mm, 342mm, 및 254mm로 각각 설정되고, 25개의 200mm 웨이퍼가 기판운반용기내에 수용되면, 웨이퍼(W)와 웨이퍼캐리어(22)를 포함한 전체 중량은 약 6kg이다. 이 실시형태에 있어서, 시스템은 팬모터(7)의 작동에 의해 기판운반용기를 통해 0.05m3/min의 유량으로 순환공기를 보내, 인접한 각 웨이퍼(W)쌍 사이의 갭의 중심을 통과하여 흐르는 공기의 속도가 0.03m/s이 되도록 설정된다.
도 8은 제 2실시형태에 있어서 저장시간과 흡착되는 유기물의 양 사이의 관계를 나타낸다. 도 8은 친수성처리를 받은 웨이퍼로부터 얻어진 실험데이터를 나타내고, 또한 비교의 목적으로 반도체 제조공장에서 일반적으로 사용되는 폐쇄된 용기에 관한 데이터를 나타낸다. 팬모터(7)의 작동에 대해, 2개의 패턴, 즉 30초동안의 ON과 15초동안의 OFF 사이클이 반복되는 반연속작동과, 30초동안의 ON과 225초동안의 OFF 사이클이 반복되는 간헐작동이 도시된다. 도 8로부터, 공기정화기를 갖춘 자동화에 적합한 기판운반용기내에 저장된 웨이퍼(W)상에 흡착된 유기물의 양이 종래에 사용되던 폐쇄된 용기의 경우보다 더 낮다는 것을 알 수 있다. 유기물흡착특성에 대해, 흡착된 유기물의 양은 반연속작동보다는 정지시간에 대한 작동시간의 비가 약 1:10인 간헐작동에 의해서 낮게 유지될 수 있다.
아래의 표 1은 제 2실시형태에서 자동화에 적합한 기판운반용기에 따른 이온물질의 농도를 측정한 결과를 나타낸다. 측정에 있어서, 팬모터(7)는 연속적으로 작동된다. 샘플링은 70시간동안 집진법(impinger method)에 의해 수행된다. 샘플링유량은 자동화에 적합한 기판운반용기를 통과하여 순환되는 공기의 유량의 1/50, 즉 1 l/m이다. 이온물질농도는 이온착색판(ion chromatograph)에 의해 계산된다. 표 1로부터 공기정화기를 갖춘 자동화에 적합한 기판운반용기내의 이온물질의 농도가 0.1 ㎍/m3이하로 감소될 수 있음을 알 수 있다.
[단위:㎍/m3]
조건 NH4 + Cl- NO2 - NO3 - SO4 2- F-
기판운반용기 0.01 0.01 0.07 0.05 < 0.01 < 0.01
실험환경 5.8 0.3 5.1 1.3 4.6 0.2
도 9는 본 발명에 따른 자동화에 적합한 기판운반용기와 함께 사용 가능한 기판운반용기 대기스테이션을 나타내는 개략도이다. 이것은 대기상태의 복수의 자동화에 적합한 기판운반용기를 집합적으로 홀딩할 수 있는 저장선반이다. 이 실시형태에 있어서, 대기스테이션은, 예시적으로 300mm웨이퍼용의 자동화에 적합한 기판운반용기에 대해 설명된다. 자동화에 적합한 기판운반용기(1)는 AGV 또는 OHT에 의해 기판운반용기의 임시저장을 위해 스탠드(27)로 운반된다. 그 후, 기판운반용기(1)는 특정목적의 운반유닛(28)에 의해 선반(24)으로 이동되어 선반(24)위에 저장된다. 선반(24)은 600mm간격으로 설치된 운동학적 연결핀(25)을 구비한다. 특정목적의 운반유닛(28)에 의해 운반된 기판운반용기(1)가 운동학적 연결핀(25)과 맞물려 소정위치에 위치되면, 선반(24)상에 마련된 충전단자(26)가 기판운반용기(1)의 바닥에 있는 충전단자(20)와 접촉하게 된다. 이로 인해, 충전이 자동적으로 시작된다. 이 실시형태에 따른 대기스테이션은 자동화에 적합한 기판운반용기가 장시간동안 웨이퍼를 저장하게 하고, 기판운반용기가 내측이 청정한 상태로 유지된 채 항상 운반될 수 있는 상태로 대기할 수 있게 한다. 추가적으로, 기판운반용기에 공기정화기가 합체되기 때문에, 높은 청정환경의 대기스테이션을 설치할 필요가 없다.
도 10과 도 11은 본 발명의 제 4실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는 제 2실시형태에 따른 기판운반용기에 기판의 이력(history)을 제어하는 (또는 기판의 이력 데이터를 저장하는) 저장장치(29)와 펀칭판(punching plate; 30)을 부가한 점에서 제 2실시형태와 구별된다. 이 실시형태에 있어서, 팬모터(7)로부터의 공기흐름은 화학필터(6)와 ULPA필터(5)를 통과한 다음, 펀칭판(30)에 의해 균일하게 분배된 후 웨이퍼(W)에 공급된다. 펀칭판(30)은 부분마다 다른 개구율(aperture) 또는 홀면적율을 갖도록 설계된다. 즉, 필터(5, 6)의 하류측에 직선적으로 위치되는 펀칭판의 상부는 작은 개구율을 갖고, 펀칭판의 하부는 큰 개구율을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 웨이퍼의 적층방향에도 불구하고 웨이퍼 전체에 걸쳐 균일한 공기흐름이 생성된다. 웨이퍼를 통과한 후 공기흐름은 기판운반용기의 내벽을 따라 흘러 팬모터(7)로 복귀하여, 기판운반용기를 통해 순환함으로써 통풍을 제공한다. 이 실시형태는 저장장치(29)의 부착을 특정위치로 제한하지 않는, 자동화에 적합한 기판운반용기의 바람직한 예를 나타낸 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 캐리어박스내에 순환하는 공기흐름이 형성되고, 이 순환하는 공기는 미립자제거필터와 가스성불순물 트래핑필터를 통해 물리적 및 화학적으로 정화된 후 기판운반섹션으로 보내진다. 따라서, 기판운반용기내에 수용된 기판이 주위대기에 의해 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 자체로부터 발생된 오염물질에 의한 기판의 오염을 효과적으로 방지할 수 있는, 자동화에 적합한 기판운반용기를 제공하는 것이 가능하다. 추가적으로, 웨이퍼 로딩/언로딩도어를 포함한 로드포트와; OHT 또는 AGV에 의해 취급하는, 로봇을 이용하여 취급하는 플랜지를 갖는 인터페이스는 SEMI표준을 따른다. 따라서, 수동 작동의 필요성을 없애고, 이로 인해 기판오염과 관련된 요소(factor)의 수를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 미립자와 가스성불순물에 의한 오염을 피하는 것이 지극히 중요한 반도체 웨이퍼와 포토마스크등의 생산량과 질을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 2차 배터리의 충전은 자동화에 적합한 기판운반용기와, 기판운반용기용의 충전단자를 갖춘 자동도어오프너 또는 대기스테이션을 조합함으로써 자동적으로 행해질 수 있다. 따라서, 전체 반도체제조공장을 자동화시키는 것이 가능하다.
본 발명은 상기의 실시형태에 국한되지 않고, 다양한 방식으로 변형될 수 있다.

Claims (14)

  1. 용기본체와, 상기 용기본체의 전방에 마련된 개구를 밀폐적으로 덮는 도어를 포함하는 캐리어박스;
    상기 캐리어박스내에, 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로와 공기가 팬을 향해 흐르는 흐름경로를 갖는 순환흐름경로를 형성하는 칸막이벽;
    기판의 주표면이 기판을 향해 공기가 흐르는 상기 흐름경로에 대략 평행하게 기판을 운반하도록 기판을 향해 공기가 흐르는 상기 흐름경로내에 배치된 기판운반섹션;
    공기가 기판을 향해 흐르는 상기 흐름경로내의 상기 기판운반섹션의 상류측상에 위치된 미립자제거필터와 가스성불순물 트래핑필터의 조합; 및
    상기 팬을 구동시켜 상기 순환흐름경로를 통해 순환하는 공기류를 형성하는, 상기 캐리어박스내에 합체된 팬모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  2. 용기본체와, 상기 용기본체의 바닥에 마련된 개구를 밀폐적으로 도어를 포함하는 캐리어박스;
    상기 캐리어박스내에, 공기가 기판을 향해 흐르는 흐름경로와 공기가 팬을 향해 흐르는 흐름경로를 갖는 순환흐름경로를 형성하는 칸막이벽;
    기판의 주표면이 기판을 향해 공기가 흐르는 상기 흐름경로에 대략 평행하게 기판을 운반하도록 기판을 향해 공기가 흐르는 상기 흐름경로내에 배치된 기판운반섹션;
    공기가 기판을 향해 흐르는 상기 흐름경로내의 상기 기판운반섹션의 상류측상에 위치된 미립자제거필터와 가스성불순물 트래핑필터의 조합; 및
    상기 팬을 구동시켜 상기 순환흐름경로를 통해 순환하는 공기류를 형성하는, 상기 캐리어박스내에 합체된 팬모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 칸막이벽은 상기 캐리어박스의 내측을 캐리어박스의 중심의 중앙챔버와 상기 중앙챔버의 양측상의 한 쌍의 측면챔버로 분할하고, 상기 중앙챔버는 공기가 상기 기판을 향해 흐르는 상기 흐름경로를 형성하며, 상기 측면챔버는 공기가 상기 팬을 향해 흐르는 상기 흐름경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 칸막이벽은 내부에 기판을 받아들이는 요홈부형상의 포켓과 일체인 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 요홈부형상의 포켓은 상기 도어를 향하여 벌어지는 테이퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 도어의 내측표면은 상기 중앙챔버로부터 상기 측면챔버를 향해 공기흐름을 원할하게 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 도어의 상기 내측표면은 그 중심에 삼각형의 정류판을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 캐리어박스는 상기 필터와 팬모터를 상기 캐리어박스내로 또는 캐리어박스로부터 삽입 및 철회시키도록 상기 캐리어박스에 제공된 개구를 덮도록 상기 도어에 대향하는 측면에 위치된 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 커버는 상기 측면챔버로부터 상기 팬을 향해 공기흐름을 원활하게 안내하는 정류판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 필터는 상기 중앙챔버와 연통하는 필터박스내에 수용되고, 상기 팬으로부터 상기 웨이퍼로 균일하게 공기를 공급하도록 상기 필터박스의 공기출구개구에 정류판이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 상기 용기본체의 바닥에 마련된 상기 개구를 통해 상기 기판운반용기내로 놓여질 수 있는 웨이퍼캐리어내에 수용되고, 상기 칸막이벽은 상기 웨이퍼캐리어의 측벽에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판운반용기.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 따른 기판운반용기와, 상기 기판운반용기의 웨이퍼 로딩/언로딩도어를 자동적으로 개방 및 폐쇄하는 자동도어오프너와의 조합에 있어서,
    상기 자동도어오프너는 상기 기판운반용기가 상기 자동도어오프너상에 위치될 때 상기 기판운반용기의 2차 배터리를 자동적으로 충전시키는 충전단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 조합.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 따른 기판운반용기와, 상기 복수의 기판운반용기가 대기할 수 있는 기판운반용기 대기스테이션과의 조합에 있어서,
    상기 대기스테이션은 상기 기판운반용기가 대기위치에 위치될 때 상기 기판운반용기의 2차 배터리의 충전을 자동적으로 시작하는 충전단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 조합.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 따른 기판운반용기를 이용하여 기판의 청정도를 유지하는 방법에 있어서,
    상기 방법은, 상기 기판운반용기내의 대기를 건조공기로 교체하는 단계; 및
    상기 기판운반용기를 통해 청정한 공기를 순환시켜 통풍을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 청정도 유지방법.
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