KR20140090685A - 옐로 룸 시스템 - Google Patents

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Abstract

도포 장치, 노광 장치, 현상 장치 등을 큰 옐로 룸 내에 함께 배치하는 것은, 레시피 변경에 따른 레이아웃의 변경을 곤란하게 하고, 배치 면적 등의 효율화가 곤란하다. 규격화된 동일한 외형을 가지고, 작업대상물 위에 형성된 감광 재료로의 감광선을 차광하는 옐로 룸을 내포하는 복수의 운반 가능한 단위 처리 장치(50); 단위 처리 장치 사이에서 상기 작업대상물을 반송하기 위한, 그 자체가 옐로 룸으로서 형성된 반송 용기(11, 12); 및 단위 처리 장치(50)의 전실(80)의 상부에 설치된 도킹 포트(56)에 형성된 단위 처리 장치와 반송 장치를 연결하는 차광성의 연결 구조를 가지는 옐로 룸 시스템으로 하였다.

Description

옐로 룸 시스템 {YELLOW ROOM SYSTEM}
본 발명은 반도체 디바이스 등의 제조에 있어서 레지스트를 감광하는 광의 파장을 차단하기 위한 옐로 룸 시스템에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 제조 라인은 광대한 청정실(clean room) 내에, 동종 기능의 처리 장치를 모은 베이(bay)라는 유닛을 복수 구비하고, 그 베이 사이를 반송(搬送) 로봇이나 벨트 컨베이어로 접속하는 잡숍 방식(job-shop system)을 채용한 레이아웃(layout)이 주류가 되어 있다.
또한, 그와 같은 제조 라인에서 처리되는 작업대상물(workpiece)에, 12 인치 등의 대구경(大口徑)의 웨이퍼가 사용되고, 1장의 웨이퍼로부터 수천 개의 반도체칩이 제조되는 생산 시스템으로 되어 있다.
그런데, 이 잡숍 방식에서는, 복수의 유사한 같은 처리 공정을 반복하는 경우에는, 베이 내에서의 반송이나 베이 사이에서의 반송 거리가 대폭 늘어나고, 대기 시간도 증가하므로, 제조 시간이 증대하고, 제작중인 물건의 증대를 초래하는 등 비용 상승의 요인이 되고, 작업대상물을 대량 처리하는 제조 라인으로서는, 생산성이 낮은 것이 문제가 되는 경우가 생긴다.
그래서, 종래의 잡숍 방식의 제조 라인을 대신하여, 반도체 처리 장치를 처리 공정 순으로 배치한 플로 숍 방식(flow-shop system)에 의한 제조 라인도 제안되어 있다.
한편, 이와 같은 플로 숍 방식에 의한 제조 라인은, 단일 제품을 대량으로 제조하는 경우에는 최적이지만, 제조품을 변경함으로써 제조 절차(레시피)를 바꾸어야 하는 경우에는, 제조 라인에서의 각 반도체 처리 장치의 배치를 작업대상물의 처리 흐름 순으로 정렬할 필요가 있다. 그러나, 제품이 변경될 때마다 그와 같은 정렬을 행하는 것은, 재배치를 위한 수고와 시간을 고려하면, 현실적이지 않다. 특히, 청정실이라는 폐쇄 공간 내에 거대한 반도체 처리 장치가 고정 배치되어 있는 현재 상태에서는, 그 반도체 처리 장치를 그때마다 재배치하는 것은, 현실적으로는 불가능하다.
또한, 지금까지의 반도체 제조 시스템에서는, 제조 비용를 극소로 하기 위한 인자(factor)로서 동시 생산성(단위 시간당 생산량)을 가장 중요시해 왔기 때문에, 작업대상물 사이즈(실리콘 웨이퍼 사이즈)의 대구경화나 제조 단위 수(1개의 제품에 대한 오더 수(number of order))의 증대가 우선되어, 메가팹(megafab)이라고 해야 하는, 거대화한 제조 시스템을 지향해 왔다.
이와 같은 거대한 제조 시스템에서는, 프로세스 수도 수백을 넘어, 그에 비례하여 베이 수나 장치 수도 대폭 증대해 가고 있다.
그러므로, 제조 라인 전체로서의 처리량(throughput)은 향상되어 왔지만, 이와 같은 메가팹을 구축하기 위해서는 수천억엔의 설비 투자가 필요하게 되어 총 투자액이 거액화하고 있다.
또한, 이와 같이 제조 시스템이 거대화함에 따라, 장치 제어가 복합해져, 반송계(搬送系)에서의 반송 시간이나 대기 시간이 비약적으로 증대하고 있으므로, 생산 라인 내에서 체류하는 제작중인 웨이퍼 수도 그에 따라 비약적으로 증가하고 있다. 여기서 사용되는 대구경의 웨이퍼의 단가는 매우 높으므로, 제작중인 장수가 증대하면 비용 상승을 초래하게 된다.
이와 같은 것 등으로부터, 설비 투자를 포함한 전체의 생산성은, 이미 감소하는 방향으로 돌아섰다고 말하고 있다.
그래서, 이 거대화한 설비 투자를 삭감하기 위해, 국소 클린화(local cleaning) 생산 방식 등의 방법에 의해 청정실의 규모를 줄이는 개념이 즉효적 수단으로서 인식되기 시작하고 있다. 이 국소 클린화에는, 공장에서의 환경 제어 비용을 삭감하는 효과도 있다. 이 국소 클린화 생산 방식을, 공장의 공정 전체에 적용한 제조예로서는, 비특허문헌 1에 기술되어 있듯이, 반도체 집적 회로 제조의 전 공정(前工程, front-end process)을 유일한 예로서 들 수 있다. 이 반도체 집적 회로 제조의 전 공정에서는, 제조물인 웨이퍼는 독립된 제조 장치 사이를 용기에 수납되어 반송된다. 각각의 장치에는 전실(前室, front chamber)이 장비되어 있다. 전실의 문은 두 개이다. 하나는 장치 본체와 전실 사이의 것이며, 또 하나는 전실과 외계(外界) 사이의 것이다. 항상 어느 한쪽의 문가 닫혀 있도록 조작함으로써, 장치 본체 내부와 외계를 상시 차단할 수 있다. 웨이퍼 용기는 전실에 연결된다. 연결 상태에서는, 웨이퍼 분위기를 외계로부터 어느 정도의 성능으로 차단하는 성능을 가지고, 용기와 제조 장치 사이에서 웨이퍼를 교환할 수 있다.
용기에는, 반송의 용이함을 확보하기 위해, 경량, 소형, 및 메커니즘의 단순함이 요청된다. 이 요청에 부합하기 위해서는, 용기 개폐 방법, 특히, 용기 문을 열 때의 문의 수납 방법에 연구를 요한다. 구체적으로는, 전실과의 연결 시에, 용기의 문을 웨이퍼 용기 내에 수납하는 방식은, 문의 수납 공간이 필요하므로, 이 요청에 반하게 되는 것에 유의해야 한다. 이로부터, 웨이퍼 용기의 문은, 전실 내에 수납되는 것이 타당한 연결 구조인 것이 된다. HP사는 이 점을 고려한 연결 방법에 대하여, 하나의 특허(특허문헌 1)를 취득하고 있다.
이 특허에서는, 3개의 서브 시스템: (1) 전실, (2) 웨이퍼 반송 용기, (3) 전실 내의 웨이퍼 전송 메커니즘이 있을 것, 그리고, "2개의 문을 합체하여, 청정한 내부 공간으로 이동한다"는 것을 주된 특징으로 하고 있다. 2개의 문을 합체하는 것은, 이하의 이유에 의한다. 2개의 문이 미립자를 포함하는 외계에 접하는 바깥쪽의 면에는, 각각 미립자가 부착되어 온다. 그것을 합체함으로써, 그 미립자들을 양 문 사이에 가두어, 전실 내부에 수납하고, 미립자의 국소 청정 환경으로의 확산을 방지할 수 있다.
도 1 (a)에 나타낸 바와 같이, 용기(1)는 용기 본체(3)와 용기 문(4)으로 이루어지고, 전실(2)은 전실 본체(5)와 전실 문(6)으로 이루어지며, (a) 용기 본체(3)-용기 문(4), (b) 전실 본체(5)-전실 문(6), (c) 용기 본체(3)-전실 본체(5), 의 3곳에 실링부가 설치되어 있다. 이 특허의 요점은 이 2개의 문에 의한 문 표면 부착 미립자의 샌드위치 포착에 있지만, 샌드위치된 미립자는 그 부위로부터 배제되는 것은 아니다. 또한, 샌드위치된 문의 단면(端面)으로부터 미립자가 흘러 떨어져 웨이퍼가 오염되는 위험에 대해서는, 대책을 강구하고 있지 않다. 또한, 전실과 웨이퍼 반송 용기의 연결을 밀폐화하는 구조로는 되어 있지 않으므로, 전실 내 및 웨이퍼 반송 용기 내로의 외부 오염 웨이퍼 질의 침입을 완전히 방지하는 기능은 없다.
이어서, Asyst사는, 이 HP사의 특허에 밀폐성을 부가하기 위한 하나의 개량 기구(機構)를 특허화하여(특허문헌 2), 200㎜ 웨이퍼의 시스템으로서 실용화하였다.
이 Asyst사의 특허에서는, 도 1 (b)에 나타낸 바와 같이, 연결 부분은 4개의 구조물, 즉 용기(box), 용기 문(box door), 전실(port), 및 전실 문(port door)으로 이루어지고, 이들의 4개의 구조끼리의 접촉중에, (a) 용기 본체(3)-용기 문(4), (b) 전실 본체(5)-전실 문(6), (c) 용기 본체(3)-전실 본체(5), (d) 용기 문(4)-전실 문(6)의 4개의 구조 사이에, 밀폐화를 위한 실링을 실시하는 것을 특징으로 하고 있다.
그 후, 이 밀폐 방식이 완전한 것은 아니기 때문에, 이 Asyst사의 특허에 대한 몇 가지의 개량 특허가 등록되어 있다. 그러나, 이와 같은 일련의 개량 특허 자체가, 메커니즘을 복잡하게 하는 다음과 같은 폐해를 낳게 되었다. 즉, 제조 비용의 증대, 중량 증가, 새로운 미립자 발생원의 발생, 용기 세정의 곤란함 증대 등이다. 이들의 개량 특허를 사용해도, 가스 차단이 실용 레벨이 아닐 뿐만 아니라, 미립자 차단도 불완전하였다.
그 후, 2000년경부터, 웨이퍼 사이즈가 300㎜가 되면, Asyst사의 상기 실링 방식과는 다른 방식이 제안되어, 그것이 300㎜ 웨이퍼 반송 시스템으로서 세계 표준이 되었다. 이 표준 방식은, FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard: 핌스) 시스템이라고 불리고 SEMI 규격(주로, SEMI Std. E57, E47.1, E62, E63)이면서, 특허화되어 있다(특허문헌 3). FIMS에서는, 용기 문의 수평 방향의 개구와 수평 연결 방식을 채용하고 있다.
이것은, Asyst 시스템에서의 수직 방향 연결과는 대조적이다. 또한, Asyst 시스템에서는, 수직으로 연결하므로, 웨이퍼는 용기 내부의 카세트에 수납되어 있다. 연결 후에 합체 한 2개의 문이 내부에 격납(格納)되고 나서는 카세트마다 전실 내로 이동한다. 이에 대하여, FIMS에서는, 카세트는 생략되어 있고, 수평 방향으로 합체 한 2개의 문이 전실 내로 이동하고, 계속하여 수직 방향으로 그 문이 하강한 후는, 용기 내의 웨이퍼는, 전실 내에 있는 웨이퍼 전송 로봇을 사용하여 직접 전실 내에 인출된다.
또한, 이 FIMS 특허에 있어서는, Asyst 특허와 달리, 각 구조체의 접촉부의 실링 구조에 대하여는 구체적인 구조 정의가 없다. 실제, 그 실용 FIMS 시스템에 있어서는, 의도적으로 1∼2㎜ 정도의 간극을 각 구조체 사이에 설치한 구조로 하고 있다. 구체적으로는, 용기-전실 사이, 전실과 전실 문 사이에는 간극을 형성하고 있다.
그 이유 중 하나는, 물리적인 접촉에 의한 실링 구조를 설치하면, 그 실링부 분에 기계적인 마찰이 발생하고, 이것이 대량의 미립자 발생을 일으키기 때문이다. 그러나, 이들의 간극이 있으므로, 가스 분자에 대하여는, 원리적으로 밀폐성을 가지지 않는 결정이 생기고 있다.
그리고, 200㎜ 웨이퍼용의 Asyst 시스템에 있어서도, 연결 후의 용기 문과 전실 문의 개폐 시에 국소 환경 내에서 발생하는 압력 변동과 그에 따른 기류 발생이 일으키는 미립자 발생의 문제를 경감하기 위한, 또 밀폐 용기이면 용기 문이 부압(負壓)이 되어 열기 어려워지는 것을 방지하기 위한 2가지 이유에서, 용기에, 외계에 통하는 압력 배출 구멍이 설치되어 있다. 이로써, 실제로는 특히 가스 분자에 대하여는 차단 성능을 가질 수가 없는 구조로 되어 있다.
이상의 선행 사례로 이해되는 것은, 실링을 각 부에 실시하는 밀폐형 기구에 있어서는, 가스 등의 작은 분자에 대하여도 유효한 내외 분리성능을 가지는 국소 클린화 생산 시스템을 구축하는 것은 가능하지만, 그 반면, 실링부의 기계적 마찰 등에 의하여, 다량의 미립자 발생이라는 부작용을 생긴다는 것이다. 반대로, 간극이 있는 구조를 채용하면, 미립자의 발생을 억제할 수 있는 반면, 가스 분자에 대하여는 내외의 분리성능을 확보할 수 없다. 이것은, SMIF 방식이 가지는 자기모순으로서의 결함이다. 그 결과, 실용 시스템에서는, 밀폐성이 불완전한 구조가 될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
실제, 최신의 300㎜ 웨이퍼 대응하는 모든 반도체 집적 회로 제조 공장에서, 세계 표준으로서 도입된 FIMS 시스템에서는, 간극을 갖고 있으므로, 가스 분자뿐아니라, 미립자에 대해서도, 완전한 차단 성능을 가지고 있지 않다. 그 폐해로서, 본래 차단 성능의 점에서 완전한 국소 클린화 생산 시스템이면, 청정실은 불필요해질 것이지만, 실제의 전(全)공장에 있어서는, 여전히 청정실 중에서 FMIS 시스템이 도입되어 있다. 즉, 현재 상태에서는, 청정실과 국소 클린화의 2중 클린화가 필요해진 것이다. 이것이, 설비 투자액을 증대시키고, 또한 고도의 관리가 필요해지므로, 제조 비용을 크게 늘렸다.
이와 같이 국소 클린화 시스템의 도입에 의해, 반도체 제조의 전 공정에서의 다운사이징이 시행되어 왔다.
그러나, 그것은 제조 비용를 극소로 하기 위한 인자로서 동시 생산성(단위 시간당 생산량)을 가장 중요시 한, 종래로부터의 연장선상의 제조 시스템에의 적용에 불과하다. 즉, 상기한 FIMS로 대표되듯이, 작업대상물 사이즈(실리콘 웨이퍼 사이즈)의 대구경화나 제조 단위 수(1개의 제품에 대한 오더 수)의 증대가 우선된 것이며, 메가팹이라고도 해야 할 거대화한 제조 시스템을 지향해 온 것에는 변함이 없다.
도 13에, 이와 같은 메가팹에 의한 반도체 제조 시스템에서의 사이즈 효과를 나타낸다.
웨이퍼 사이즈를 12 인치로 하는 현재 상태에서의 최신예의 반도체 공장(메가팹)의 경우, 장치 수는 300대, 시스템 내에 체재하는 제작중인 웨이퍼 수는 17000장, 사용하는 마스크 수는 34장, 바닥 면적은 20000 평방 미터로, 설비 투자액은 약 3000억엔에 달한다. 이 경우, 월 생산 성능은 1cm 칩 환산으로 연간 1억 4천만 개가 되지만, 웨이퍼 가동률은 1% 미만이며, 자원 이용 효율은 0.1% 미만이다. 단, 전제 조건을, 각 프로세스에서의 소요 시간(사이클 타임)을 1분/wafer, 프로세스 수를 메탈 8층 반도체의 경우에 500 공정, 디자인 룰(design rule)을 9㎚로 한다.
한편, 엔지니어 샘플이나 유비쿼터스(ubiquitous) 센서용 등, 제조 단위 수가 수개∼수백 개라는 같은 초소량의 반도체를 제조하는 요구도 존재한다.
이와 같은 거대한 제조 시스템이 아니라면 이 초소량 생산은 비용대 성능비(cost performance)를 그다지 희생하는 않고 행할 수 있지만, 이와 같은 거대한 제조 시스템에서는, 플로 숍 방식이기 때문에, 이 초소량 생산을 제조 라인에 흐르게 하는 데는 비용대 성능비가 극단적으로 악화되므로, 이와 동시에, 다른 품종을 그 제조 라인에 흘리지 않을 수 없게 된다.
그러나, 그와 같이 다품종을 동시에 투입하여 혼류(混流) 생산을 하게 되면, 제조 라인의 생산성은 품종수의 증대와 함께 한층 저하되게 되므로, 결국, 이와 같은 거대한 제조 시스템에서는, 초소량 생산으로 또한 다품종 생산에 적절히 대응할 수 없다.
지금까지, 플로 숍 방식이나 잡숍 방식을 채용하는 디바이스 제조 시스템에서는, 각각의 방식에서의 가동률의 저하에 대한 각종 연구가 제안되어 있다(특허문헌 4 또는 특허문헌 5).
미국특허 제4532970호 명세서 미국특허 제4674939호 명세서 미 특허 제5772386호 명세서 일본 특허공개공보 제2005-197500호 일본 특허공개공보 제2008-227086호
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비특허문헌 1 : "국소 클린화의 세계()" ( ISBN 4-7693-1260-1(2006))
특허문헌 4 및 특허문헌 5에 기재된 발명은, 플로 숍 방식이나 잡숍 방식에서의 효율화를 도모하는 것이기는 하지만, 다품종의 초소량 생산 및 단품종의 다량 생산 중 어느 것이어도, 품질을 확보하면서 비용대 성능비도 양호하게 하기에는 충분하지 않다. 즉, 변종 변량 생산에 대하여 유연하게 대응하는 데는 충분하지 않다.
또한, 종래의 거대한 반도체 제조 시스템에 있어서는, 각각의 제조 장치가 거대하여, 공장 내에 두고 용이하게 이동할 수 있는 것은 아니었다. 그러므로, 장치의 이동이 곤란하고, 제조물의 반송 경로를 단축하도록 배치 변경하는 것은 거의 불가능하고, 또한, 유지보수나 수리를, 장치 제조 공장으로 반송(返送) 하지 못하고, 그 장소에서 행하여야 하기 때문에, 고액의 출장 인건비가 필요해지고, 또한 많은 시간을 필요로 하는 곤란함이 있었다. 이 장치의 거대함은, 장치 가격과 제조물 제조 비용이 막대한 것이 되는 큰 요인이었다.
또한, 상기한 바와 같은 반도체 제조 시스템의 전(前) 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼 위에 형성되는 감광성 레지스트를 감광성 광선(UV 광선)으로부터 차폐하는 옐로 룸 시스템이 구축되어 있다. 이때, 감광성 광선의 차단이 필요한 것은, 통상, 레지스트 도포→노광→현상의 3공정뿐이므로, 옐로 룸 내에는, 이 3공정을 함께 배치하는 것이 효율적이게 된다.
그러나, 이 3공정만을 옐로 룸에 넣는 것은, 일견 효율적인 것처럼 보이지만, 그 3공정의 전(全) 장치를 항상 함께 배치하여야 한다는 제약을 발생시키고 있다. 구체적으로는, 이 제약에 의해, 제조 레시피의 순서대로 장치를 배치함으로써, 반송 거리를 극소로 하여 고속화 및 오염 기회를 극소화할 수 있는 플로 숍 방식에서의 장치 배치를 할 수 없게 된다. 도포→노광→현상 자체는 연속 공정이지만, 그 전의 세정이나 막 퇴적, 그 3공정 후의 에칭과 레지스트 제거 공정 등은, 옐로 룸에 넣지 않게 되면, 그 3공정마다 옐로 룸으로 해야 하고, 그 3공정은 30∼40회 있으므로, 옐로 룸이 30∼40룸 정도 필요하다. 이것은 매우 비효율적인 제조 시설이 필요해진다. 이것을 피하기 위해, 상기 3공정만을 한 곳에 모아 하나의 옐로 룸으로 하고 있다. 그 결과, 효율적인 플로 숍을 실현할 수 없다.
또한, 3공정을 함께 한 옐로 룸의 단점은 감광 광선을 차단하는 룸을 건설해 준비하는 비용이 필요하며, 룸으로서 독립되어 있으므로, 공장 내의 반송 거리를 길게 만든다. 또한, 작업자에게 있어, 쾌적한 작업 환경은 아니라는 것도 있다. 현재 실용화되어 있는 미세 가공용 제조 장치는 옐로 룸 내에 배치하는 것을 전제로 하고 있으므로, 광의 차단을 전혀 고려하지 않는 구조로 되어 있다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 상기한 국소 클린화 생산 시스템과 마찬가지로, 반도체 등의 디바이스 제조의 전 공정에서의, 변종 변량 생산에도 유연하게 대응하는 할 수 있는 국소 옐로 룸 생산 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 장치 가격이나 제조물 제조 비용, 또는 유지보수 비용를 크게 줄일 수 있는 국소 옐로 룸 생산 시스템을 제공하는 것이다.
특히, 상기 3공정에 관련된 장치를 1곳에 모을 필요가 없고, 이들 3공정 간에서의 작업대상물의 반송을, 작업대상물 위의 감광성 레지스트를 감광시키는 광선으로부터 완전히 차폐하고, 물리적인 공간 차단 구조를 가짐으로써, 가스 분자를 차단하고, 또한 미립자의 발생을 배제할 수 있는 연결 시스템으로 한 국소 옐로 룸 생산 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해, 규격화된 동일한 외형을 가지고, 작업대상물 위에 형성된 감광 재료로의 감광선을 차광하는 옐로 룸을 내포하는 복수의 운반 가능한(portable) 단위 처리 장치; 상기 단위 처리 장치 사이에서 상기 작업대상물을 반송하기 위한, 그 자체가 옐로 룸으로서 형성된 반송 용기; 및 상기 단위 처리 장치와 상기 반송 장치를 연결하는 차광성의 연결 구조를 가지는 옐로 룸 시스템으로 한 것이다.
또한, 상기 반송 용기는, 상기 작업대상물의 수납 공간을 형성하는 반송 용기 본체; 상기 수납 공간을 차폐하는 반송 용기 문; 및 상기 반송 용기 본체와 상기 반송 용기 문의 밀착 연결에 의해 상기 수납 공간을 밀폐 가능한 제1 실링 구조를 가지고, 상기 반송 용기 본체, 상기 반송 용기 문 및 상기 제1 실링 구조는 모두, 상기 작업대상물 위에 형성된 감광 재료로의 감광선을 차폐하는 부재에 의해 형성되어 있고,
상기 단위 처리 장치는, 모두, 상기 반송 용기와 연결하는 전실; 및 상기 전실과 연결하는 처리실을 가지고,
상기 전실은, 상기 감광선을 차폐하는 부재에 의해 형성된 전실 본체; 상기 전실 본체에 설치되어 상기 처리실에 개구되는 개구부; 및 상기 전실 본체를 상기 감광선으로부터 차폐하는 전실 문을 가지고, 상기 전실 문과 상기 전실 본체와의 밀착 연결에 의해 상기 전실을 밀폐 가능하고 상기 감광선을 차폐 가능한 제2 실링 구조를 가지고,
상기 반송 용기와 상기 전실은, 양자가 밀착 연결됨으로써 형성되는, 밀폐 가능하고 상기 감광선을 차폐 가능한 제3 실링 구조를 가지고, 상기 반송 용기와 상기 전실이 밀착 연결되었을 때만, 상기 제3 실링 구조에 의해 밀폐화된 하나의 분할되지 않는 연결실을 형성하고, 상기 반송 용기 문이 반송 용기로부터 분리되는 구조를 가지는 옐로 룸 시스템으로 한 것이다.
또한, 상기 단위 처리실 내의 적어도 작업대상물의 처리 위치를 포함하는 작업 영역과, 상기 작업 영역으로부터 상기 반송 용기 문의 개방 위치까지의 상기 작업대상물의 반송 영역을, 상기 감광선을 차단하도록 구성해도 된다.
또한, 상기 전실 문의 자석의 자기력에 의해 상기 반송 용기 문을 상기 전실 문에 흡착함으로써, 상기 반송 용기 문을 여는 구조를 가지도록 구성해도 된다.
또한, 상기 반송 용기 문의 자화되는 물체와 상기 반송 용기 본체의 자성체와의 사이에 간극(間隙)을 설치하고, 상기 반송 용기 문의 자성체와 상기 전실 문의 자석 사이에도 간극을 형성함으로써, 반송 용기 문을 개폐하는 구성으로 해도 된다.
또한, 상기 단위 처리 장치는, 디바이스 제조 프로세스 중의 단일의 처리 프로세스를 처리하는 밀폐형의 처리 장치이며, 운반 가능하게 되어 있고, 상기 반송 용기는, 작업대상인 웨이퍼를 1장 수납하는 밀폐형의 반송 용기로 되어 있고, 상기 밀폐 반송 용기에 수납되기 상기 웨이퍼는, 극소 단위의 디바이스를 제작하는 웨이퍼 사이즈로 하여 구성해도 된다.
또한, 상기 극소 단위를 1개로 하고, 상기 웨이퍼 사이즈를 직경 0.5 인치로 하도록 구성해도 된다.
또한, 상기 단위 처리 장치는, 작업대상물 위로의 감광 재료의 도포 장치로서 구성되어 있고, 상기 도포 장치는, 상기 감광 재료를 수납하고 상기 감광선을 차폐하는 밀폐형의 용기 본체; 상기 감광 재료를 작업대상물 위에 공급하는 공급 부재; 및 상기 용기 본체와 상기 공급 부재를 탈착 가능하게 연결하는 플러그인 커넥터(plug-in connector)를 가지고 있고, 상기 플러그인 커넥터는, 상기 감광선을 차폐하는 구조로서, 연결되는 경우에는 개방 상태가 되는 밸브를 가지도록 구성해도 된다.
여기서, "단위 처리 장치"란, 1개의 운반 가능성의 용기 용량 내에 수납할 수 있는 프로세스 단위, 예를 들면, 도포, 노광, 현상, 이온 주입 등의 프로세스 중 하나를 처리하는 장치를 말하여, 종래의 디바이스 처리 프로세스 중의 하나의 처리 프로세스를 나타내는 외에, 상기 용기 용량 내에 수납할 수 있는 한에 있어서, 종래의 처리 프로세스를 복수 포함하는 것(예를 들면, 상기와 함께 물 세정이나 건조 처리를 동일한 처리 장치에 포함하는 것)이나, 또는 종래에는 하나의 처리 프로세스로 행하고 있는 것을 복수로 분할한 것도 포함한다.
또한, "옐로 룸을 내포한다"란, 단위 처리 장치 자체를, 감광선을 차폐하는 옐로 룸으로서 형성하거나, 또는 단위 처리 장치 내에, 감광선을 차폐하는 처리 공간을 설치하는 것을 말한다.
또한, "전실"이란, 작업대상물을 처리하는 처리실과 연결되는 공간을 말하지만, 처리실과 공간적으로 구획할 필요가 없을 때는, 처리실 그 자체이어도 된다.
본 발명에 의하면, 변종 변량 생산에 유연하게 대응할 수 있는 동시에, 장치 가격이나 제조물 제조 비용, 및 유지보수 비용을 크게 줄일 수 있는 옐로 룸 시스템을 공급할 수 있다. 또한, 작업자는 옐로 룸 내에 존재할 필요가 없기 때문에 직장 환경을 개선할 수도 있다.
더욱 구체적으로는, 용기 내부, 3개의 실링에 의해 구성되는 공간 및 전실 내부 각각의 기압을 같은 정도로 할 수 있으므로, 용기 내부를 외기와 같은 기압으로 할 필요가 없고, 개폐 시에 티끌이나 먼지, 미립자 등이 전실 내부에 침입하는 것을 방지할 수 있는 옐로 룸 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 자기력에 의해 용기 문과 전실 문의 탈착을 행하므로, 탈착할 때의 슬라이드 이동부가 없고, 미립자를 발생시키는 일도 없다. 자기의 폐회로를 형성하는 경우에는, 자기가 외부로 누설되지 없고, 또한 작업대상물 위의 감광성 레지스트를 감광선으로부터 확실하게 차폐할 수 있는 옐로 룸 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 반송 용기와 장치의 전실과의 접속의 모식도 (a)(b), 본 발명의 반송 용기와 장치의 연결 시스템의 모식도(c)이다.
도 2는 본 발명의 반송 용기와 장치와의 연결 시스템이 형성되는 공정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 반송 용기와 장치와의 연결 시스템이 형성되는 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 반송 용기와 장치와의 연결 시스템이 형성되는 공정을 나타낸 도면이다.
도 5는 자기력의 폐회로를 형성함으로써 반송 용기 문을 개폐하기 위한 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 기재된 장치에 있어서 반송 용기 측에 자기력의 폐회로가 형성된 상태의 모식도이다.
도 7은 도 5에 기재된 장치에 있어서 반송 용기 문과 장치에 걸쳐 자기력의 폐회로가 형성된 상태의 모식도이다.
도 8은 본 발명에서의 반송 용기 문의 사시도이다.
도 9는 본 발명에서의 반송 용기 내측의 사시도이다.
도 10은 본 발명에서의 단일 처리 장치의 사시도이다.
도 11은 본 발명에서의 단일 처리 장치로서의 노광 장치의 일부를 단면도로 한 측면도이다.
도 12는 도 11의 정면도이다.
도 13은 반도체 시스템의 사이즈 효과를 설명하는 표이다..
본 발명에서는, 반송 용기 및 단일 처리 장치를, 모두, 작업대상물 위에 형성되는 감광 재료, 예를 들면, 웨이퍼 위에 형성되는 감광성 레지스트를 감광선으로부터 차폐하는 옐로 룸 시스템이 구성된다.
또한, 반송 용기와 이 단일 처리 장치에서의 전실을 기밀하게 연결하고, 이들의 사이에서 내용물을 이동시키기 위해 필요한 문을 2개만으로 한다. 하나는 용기의 문이며, 또 하나는, 전실 본체의 문이다. 이 2개의 문은, 반송 용기와 전실이 기밀하게 연결된 때만 연결실(連結室)을 형성할 수 있도록 한 형상을 가진다. 원래 그 연결실의 내면은 2개의 문의 외면이므로, 외부 공간에 노출됨으로써 오염된 가능성이 있는 표면이다. 따라서, 연결실을 형성하여 연결실 내부의 청정화 기구를 구비하는 경우에는, 더욱 청정성을 확보할 수 있어, 반송 용기 내부, 전실 내 부 및 연결실로 이루어지는 내부 공간과 외부와의 분리를 실현할 수 있다.
본 발명에서는, 공간적으로 고정화된 전실을 필요로 하지 않기 때문에, 전실과 처리실 사이에 설치된 문을 반드시 설치할 필요는 없고, 그 문의 분만큼, 필요한 문의 수를 하나 감소시킬 뿐 아니라, 그와 동시에 종래의 국소 클린화 생산 시스템의 불완전한 내외 차단 성능을 해결한다. 본 발명에 있어서는, 전실과 반송 용기의 연결 시에, 외부로부터 밀폐 차단되는 연결실을 형성한다. 그러므로, 이하의 3개의 실링 구조를 설치한다.
먼저, 반송 용기는, 내재시키는 작업대상물 위에 형성되는 감광성 레지스트 등의 감광 재료를 감광선으로부터 차폐하는 부재로 구성되어 있다. 반송 용기의 표면에 감광선을 차폐하는 차폐 막을 형성하도록 구성해도 된다.
그리고, 반송 용기 본체와 반송 용기 문의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 첫 번째 실링 구조(실링 1)를 가진다. 밀착 연결에 사용하는 기구로서는 래치 등의 공지의 수단을 채용할 수 있다.
다음에, 전실은 감광성 레지스트를 감광선으로부터 차폐하도록 구성되어 있다. 그리고, 전실 본체와 전실 문의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 두 번째 실링 구조(실링 2)를 가진다. 마지막으로, 반송 용기 본체와 전실 본체는, 양자의 밀폐 연결에 의해 밀폐 가능한 세 번째의 실링 구조(실링 3)를 가진다. 반송 용기와 전실이 연결할 때는, 최초의 2개의 실링에 더하여, 세 번째의 실링이 성립하므로, 이 3개의 실링에 의하여, 분할되지 않는 하나의 밀폐화된 연결실이 형성된다.
이들 제1 내지 제3 실링 구조(즉, 실링 1∼실링 3)는, 모두, 감광선을 차폐하는 부재로 구성되어 있다.
여기서, 이들의 실링 구조는, O링이나 개스킷 등의 공지의 실링 수단을 채용할 수 있다.
연결 시에 발생한 연결실이 밀폐실을 구성하기 위해, 이 연결실의 압력이나 미립자 농도, 가스 농도 등의 환경은 제어 가능해진다. 환경을 제어하므로, 연결실에 대하여는, 가스의 입출력 또는 압력 제어를 목적으로 한 입력 포트와 출력 포트가 장비(裝備)된다. 이 구조에 있어서는, 용기 문과 전실 문을 합체하여 미립자를 포착해 수납할 필요는 없다.
이 구조에서는, 미립자와 가스 분자 양쪽에 대하여, 외계와 제조물 공간을 서로 완전히 차단하는 기능을 얻을 수 있으므로, 이 구조를 청정 기밀 연결(Particle-Lock Airtight Docking, 약칭하여 PLAD라 함) 구조라고 한다.
전실과 반송 용기의 합체 시에 형성되는 연결실을 형성하는 벽은, 반송 용기 본체, 반송 용기 문, 전실 본체, 장치 문의 각각의 일부분으로 구성되어 있다. 전실과 반송 용기가 합체되어 있지 않은 상태에서는, 그 내부 벽이 되는 부분의 표면은 외부 공간에 접하고 있고, 외부 공간의 오염물질이나 가스 분자가 부착되어 오염되어 있다.
이들의 외부 공간으로 노출된 표면은, 합체 시에 있어서 연결실의 내부 벽을 형성해도, 여전히 오염되어 있다. 이 연결실 내부 벽의 부착 오염은 연결실에 설치되어 있는 청정 기체 분입용 포트로부터, 청정 기체를 분출함으로써, 벽에 부착된 미립자를 그 기체의 풍력에 의해 표면으로부터 이탈시켜, 배기용 포트로부터 배출할 수 있다.
또한, 청정 기체의 도입에 의하여, 화학적으로 표면에 흡착되어 있는 가스 분자도, 청정 기체와 치환함으로써, 표면으로부터 이탈시킬 수 있다.
중요한 것은, 청정 기체의 도입에 의해 배제할 수 없는 고착 물질이나 강한 결합력으로 표면에 잔존하는 분자류는 반송 용기와 장치를 일체화하므로, 반송 용기 문과 전실 문을 연 후에도, 표면으로부터 이탈하는 경우는 없기 때문에, 무시할 수 있는 것이다.
또한, 합체 시에 반송 용기와 전실이 물리적으로 접촉함으로써, 마찰 등에 의하여, 발생하는 미립자와 가스 분자도, 2개의 문을 열기 전에, 청정 기체의 도입에 의하여, 연결실으로부터 배제할 수 있다. 이와 같이, 실링 3의 형성에 의해 발생하는 연결실 내의 오염은 본 발명에 의해 배제 가능하다.
또한, 연결실 내의 분위기를 전실 내부의 분위기와 같은 분위기로 제어하면, 반송 장치 문과 전실 문을 여는 전후에 있어서, 전실 내의 분위기의 조성(組成)이 변화하지 않는다.
연결실을 청정 기체에 의해 청정화한 후, 실링 1과 실링 2를 해방한다, 즉 반송 용기 문과 전실 문을 장치 내부를 향해 열어서, 반송 용기와 전실 내의 공간을 일체화하고, 물체의 양자 사이의 반송이 가능하게 된다. 그때, 실링 1과 실링 2의 실링을 물리적으로 떼어 놓을 때, 이들의 실링부나 2개의 문 각각이 반송 용기나 전실의 부재와 면하고 있었던 곳으로부터, 다소의 미립자나 가스 분자가 발생할 가능성이 있다.
이 발생한 오염물들이, 반송 용기 내와 전실 내로 침입하면, 반송하는 물체로의 오염의 원인이 된다. 따라서, 이 실링부에서 발생한 오염물은, 연결실 쪽으로 이동시키는 연구가 필요하다. 오염물질의 연결실 내로의 이동은, 연결실의 기압을 반송 용기 내부 및 전실 내부 양쪽의 기압보다 낮게 설정함으로써 가능하게 된다. 물질은 기압의 낮은 쪽에 흐르기 때문이다. 연결실에 흡인된 오염물질은, 배기 구멍으로부터 외부로 배출된다. 이와 같은 연결 부분에서 발생한 오염물질의 배제는, 용기 내부가 기밀이며, 또한 연결실을 설치함으로써 비로소 가능하게 된다.
단, 연결실의 기압이, 반송 용기 내부 또는 전실 내부의 기압에 대하여 어느 정도의 기압 차를 가지는 경우에는, 그 압력차에 저항하여 반송 용기 문이나 전실 문을 여는 것이 곤란하게 될 가능성이 있다.
이상의 구조와 조작으로부터 명백한 바와 같이, 일시적으로 형성되는 연결실은 진공 배기가 가능하다. 따라서, 전실 본체나 반송 용기 내부가 진공압인 경우라도, 연결실을 진공으로 함으로써, 문을 문의 양측의 압력차가 거의 없는 상태로 개방할 수 있다.
일반적으로, 진공 장치에서는, 진공 장치 본체의 진공을 대기로 되돌리는 시간과 이로써 생기는 오염을 피하기 위해, 진공 장치 본체는 항상 진공으로 유지하는 경우가 많다. 그러므로, 보통은 진공 장치에 룸을 설치한다. 이 룸이 대기와 진공을 왕래한다. 그러므로, 이 룸을 에어록(air-lock) 룸이라고 하는 경우가 있다. 본 발명에서는, 연결실이 이 에어록의 역할을 행하기 위해, 즉 대기와 진공을 왕래하기 위해, 종래형의 고정된 룸은 불필요해진다. 보통, 이 룸 자체가 문이나 반송 메커니즘을 가지기 때문에, 이 룸의 용적은 비교적 큰 것으로 되어 있다. 그러므로, 이 룸을 배기하는 데도 상당한 시간을 요한다. 한편, 본 발명에서는, 연결실은, 용기와 전실의 합체 시에 생기는 작은 소공간으로 충분하므로, 연결실 자체의 연결 시의 청정화에는 별로 시간이 걸리지 않고, 그것에 요하는 장치는 소규모인 것으로 충분하다.
미립자에 의한 제조물에의 오염이 문제가 되는 경우에 있어서는, 특히, 연결실의 청정화 조작이 필요하다. 한편, 미립자 오염이 문제가 되지 않고, 가스 분자 오염이 문제가 되는 경우에 있어서는, 그 오염의 영향이 비교적 중대하지 않은 경우에는, 연결실의 가스 도입과 가스 배기 포트는 생략할 수 있을 가능성이 있다. 연결실의 용적은 종래의 전실과 비교하여 극히 작은 것이므로, 그 내부의 오염물질의 절대량도 적고, 그것이 반송 용기와 제조 장치의 용적 내에 확산하여 희박해지면, 예를 들면, 4자리수 이상 농도가 저하된다. 이 희박 오염 농도로 문제가 없는 용도에서는, 연결실의 청정화를 위한 진공화, 또는 청정 기체를 도입하기 위한 포트를 설치, 등을 행할 필요가 없다.
다음에, 반송 용기의 개폐 방법에 대하여 설명한다.
반송 용기 문은 전실과의 합체 후에 전실 내부로 열리는 구조를 가진다. 만일, 용기 문이 용기의 밖으로 합체 전에 열리는 방법에서는, 용기 내부가 외부에 노출되지 않도록, 또 하나의 문이 필요에 되므로, 공간절약과 메커니즘의 효율의 점에서, 불리하다. 용기의 내부로 반송 용기의 문이 격납되는 방법에서는, 안쪽 방향으로 인입되면 그만큼 반송 용기의 문의 이동에 사용하는 용적이 증가하여, 반송하는 용기가 대형화되어 바람직하지 않다. 따라서, 반송 용기의 문은 전실 내부에 격납된다.
반송 용기의 문의 내부 저장 구조에 있어서는, 문에 경첩이 붙어 개폐하는, 주거용 문에 채용되는 방식을 취할 가능성이 있다. 그러나, 경첩의 슬라이드 이동부로부터 대량의 미립자가 발생하므로, 이것도 적절한 방법은 아니다. 본 발명에서는, 반송 용기 문은 전실 본체에 분리 격납된다. 반송 용기 문과 반송 용기 본체를 밀폐하고 있는 실링 1은, 반송 용기 문과 반송 용기 본체 사이에 위치한다. 반송 용기 문이 전실 본체에 수직으로 격납 이동되면, 실링에 대하여 가로 어긋남이 없기 때문에, 문과 본체의 마찰은 최소한에 머문다.
용기 문은, 전실 문에 구비되는 문의 훅 기구 등에 의해 개폐된다. 본 발명에 있어서는, 미립자도 가스 분자도 그 발생을 억제하는 기구로서, 자기(磁氣) 훅 기구를 사용한다. 일반적으로 사용되는 슬라이딩 이동하는 부분이 많이 있는 기계적인 키(key) 기구에서는, 개폐 시에 발생하는 슬라이딩 이동에 의하여, 다량의 미립자가 발생한다. 따라서, 고도의 청정화가 요구되는 경우에 사용해서는 안 된다. 자기를 사용하는 개폐 기구는, 그와 같은 기계적 동작을 수반하지 않고, 슬라이딩 이동이 발생하지 않기 때문에, 미립자의 발생량이 현저하게 적고, 고도의 청정화에 적합하다.
본 발명에서는, 반송 용기 본체와 반송 용기 문에 자성체(적어도 한쪽이 자석)를 설치하여, 이 자성체 사이의 인력에 의해 반송 용기 문과 반송 용기를 폐쇄한다. 또한, 전실 문에 자석을 내장하고, 그 자기력에 의해 반송 용기 문을 전실 문에 흡인함으로써, 반송 용기 문을 여는 것이다. 이때, 작용하는 자기력을 조정하기 위해, 경우에 따라 전자석이나 자성체 등을 밀착시키지 않는 것도 필요하다.
본 발명과 같은 자기 개폐 기구가 기계 개폐 기구보다 청정화의 점에서 우수하지만, 자기 개폐 기구는 실제의 반송 용기의 개폐 기구로서는 불충분한 점이 있다. 그것은, 자기력이 자성체 사이의 거리에 강하게 의존하고 있고, 흡인력이 1㎜ 이하에서 급속히 강해지고, 반대로 그 이상의 거리가 되면 급속히 약해지므로, 제품 구조에 높은 정밀도를 요구되는 것이 이유 중 하나이다. 특히 자성체끼리를 접촉시켰을 경우, 마이크로 스케일(micro-scale)로 보면, 자성체 표면은 요철(凹凸)이 있고, 정밀도도 마이크로 오더에 도달해 있지 않으면, 자기 흡인력은 의도한 것이 되지 않는다. 또한, 반송 용기와 같이 동일한 것이 많이 있는 경우, 개개의 용기에서 약간 치수가 다르므로, 자기 흡인력이 개개의 용기에서 다를 가능성이 있다.
이상의 문제를 회피하기 위해, 본 발명에 있어서는, 자성체 사이의 거리를 제어할 수 있는 구조를 채용할 수 있다. 2개의 자성체가 접촉되어 있는 마이크로 스케일의 거리에서의 흡인력의 변화가 심하므로, 그와 같은 근접 거리를, 실용에 이용하지 않도록 회피하는 것이 목적이다. 수십 마이크로 정도 거리를 이격시켜 두는 설계로 하면, 10㎛의 정밀도 오차에서의 흡인력의 차는 비교적 작아진다. 또한, 이 작아진 흡인력의 차이를 보충하기 위해, 가장 흡인력의 약해질 것으로 예상되는 자기력을 기준으로, 장치 측의 개방 기구의 자기력을 정한다.
[반송 용기]
본 발명에서의 반송 용기는, 외기에 직접 접촉함으로써 오염이나 반응 등의 어떠한 지장이 발생하는 물건(작업대상물)을 반송하기 위한 밀폐 용기인 동시에, 그 물건 위에 형성된 감광성 재료를 감광 광선으로부터 차폐하도록 구성되어 있다. 이 "물건"으로서는, 반도체용 기판, 센서용 기판 등, 각종 용도로 사용되고, 현재에 있어서, 청정실이나 글로브 박스(glove box) 등의 장치 내에서 취급해야 하는 것이 널리 대상이 된다.
이와 같은 반송되는 물건의 특성에 따라, 반송 용기의 본체와 문의 재료나 특성을 선택할 수 있고, 예를 들면, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 석영, 유리 등의 내습성 및 치수 안정성이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 반송 용기 문의 개폐를 상기한 바와 같이 자기력에 의해 행하기 위해서는, 적어도 이들 재료에 의한 반송 용기 본체의 문과 밀폐하는 곳에 자성체 및 자석을 배치한다.
또한, 반송 용기를 차광성으로 하기 위해, 이들 재료를, 감광선을 차폐하는 재료로서 선택하거나, 또는 이들 재료의 표면에 감광선을 차폐하는 차폐층을 형성한다.
물론, 반송 용기의 크기는 반송되는 것의 크기에 관련하여 결정되고, 또한 1개의 반송 용기에 복수의 물건을 수납하기 위한 복수의 룸을 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 1개의 반송 용기의 표리면(表裏面)에 각각 1개씩의 문을 설치하고, 그 내부에 독립된 룸을 설치하는 것이나, 원반형의 반송 용기의 표면에 복수의 문을 서로 인접시켜 설치하여, 각 문에는 대응하는 룸을 설치하는 것 등이 가능하다.
반송 용기가 반송되고 있는 도중 등, 반송 용기가 단독으로 용기로서 사용되고 있을 때, 뜻하지 않게 문가 열리지 않도록 문을 잠그기 위한 기구를 구비할 것, 및 그 잠금은 반송 용기와 전실이 밀착 연결되었을 때 자동적으로 해제되도록 하는 기구도 설치하는 것이 이용성의 점에서 바람직하다.
반송 용기 내에 수납된 물건이 뜻하지 않게 이동하면, 반송 용기의 문을 개방하여 전실 내에 도입하는 것이 곤란하게 되거나, 수납되어 있는 물건 자체가 파손될 가능성이 높아지거나 하므로, 반송 용기 내에 있어서는, 수납된 물건을 고정시키기 위한 압압(押壓) 부재 등의 어떤 수단을 설치하는 것이 필요하다.
[반송 용기와 전실의 인터페이스]
반송 용기의 문 측의 면이 전실 문에 접속되지만, 여기서 반송 용기의 문가 전실 문에 대하여 어긋나지 않고 양호한 정밀도로 위치결정되는 것이 필요하다. 이 점은, 반송 용기를 손으로 전실 문에 접속하는 경우라도, 또는 반송 장치에 의해 접속하는 경우라도 같다.
또한, 반송 용기와 전실 문 사이에서 슬라이딩 마찰하는 부분이 있으면, 그 부분으로부터는 미립자를 발생하게 되고, 그 후, 전실 내를 오염시키거나 반송 용기 내의 물품을 오염시키거나 할 수도 있다. 그러므로, 반송 용기의 문 측에는 특정한 구조를 갖게 할 필요가 있다.
먼저, 반송 용기의 문은 반송 용기 본체에 매립되도록 하여 설치된다. 그리고, 반송 용기 본체의 문 측의 면의 주위 에지부(peripheral edge)에는 반송 용기 측면에 걸친 경사부를 설치한다. 이 경사부는 전실 본체의 포트의 주위 에지부에 설치하고, 포트 중심부를 향해 설치된 경사부와 일치하도록 되어 있다.
또한 반송 용기의 문의 주위의 반송 용기 본체부에는, 복수의 돌기부를 설치하여 이루어지고, 그 돌기부는 전실 본체의 포트에 형성된 오목부에 끼워 맞춰지도록 되어 있다.
또한, 반송 용기의 문의 외면에는 3개의 선단이 반구형의 돌기로서 설치되고, 이 돌기에 대응하여 전실 문 표면에는 3개의 V자형의 홈이 방사상으로 설치되어 있다.
이와 같은 구조의 반송 용기 본체, 반송 용기 문, 전실 본체 및 전실 문을 사용하여 이하와 같이 반송 용기는 전실 문에 양호한 정밀도로 접속된다.
먼저, 전실 본체에 접근하여 온 반송 용기는, 상기한 반송 용기 본체의 문 측의 면의 주위 에지부에 설치한 경사부를 전실 본체의 포트의 주위 에지부에 설치한 경사부에 맞추듯이 하여 삽입되기 시작한다. 도중까지 삽입되어, 반송 용기는 전실 본체에 대하여 다소의 여유가 어느 정도로 위치결정된다.
이어서, 상기한 반송 용기의 문의 주위의 반송 용기 본체부에 설치한 복수의 돌기부가, 대응하는 상기 전실 본체의 포트에 형성된 오목부에 끼워 맞춰진다. 이때 상기한 다소의 여유는 상당 삭감되어, 반송 용기의 수직축에 대한 회전이 어느 정도 억제된다.
그 상태에서 더욱 반송 용기 본체가 전실 문에 접근하면, 반송 용기의 문에 설치한 3개의 선단이 반구형의 돌기가, 전실 본체의 문에 설치한 상기한 3개의 V자의 홈에 들어가게 된다. 이때는, 1개의 V자의 홈을 구성하는 대향한 2개의 경사면 각각이, 상기 반구형의 돌기와 접촉하고, 그 반구형의 돌기는 2곳에서 상기 대향한 2개의 경사면 각각과 접촉한다.
그 결과, 반송 용기는 수직축에 대한 회전 방향으로의 흔들림(jerking)이 없어지고, 또한 수평 방향으로의 흔들림도 방사상의 3개의 V자의 홈에 의해 해소된다.
이와 같은 기구에 의해, 반송 용기는 장치 본체에 대하여 수직 방향으로의 이동 이외에는 불가능해져 고정된다.
이하 도면을 참조하여 실시예를 설명한다. 본 발명에서는, 반송 용기 및 단일 처리 장치를, 모두, 물건(작업대상물) 위에 형성되는 감광 재료, 예를 들면, 웨이퍼 위에 형성되는 감광성 레지스트를 감광선으로부터 차폐하도록 구성된다.
도 10∼도 12는, 본 발명의 단일 처리 장치 전체의 설명도이다. 도시한 바와 같이, 단일 처리 장치(50)는, 하부 처리 장치(51), 상부 처리 장치(52), 및 이들을 분리 가능하게 접속하는 접속부(60)에 의해 구성되어 있고, 하부에 설치된 운반 가능한 장치(61)에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다. 이들 단일 처리 장치는, 그 외형이 데스크톱 사이즈(desktop size)로 규격화한 동일한 외형을 가진다. 여기서, "데스크톱 사이즈"란, 사람이 비교적 용이하게 운반할 수 있는 정도의 사이즈로서, 구체적으로는, x: 294㎜, y: 450㎜, Z1: 700㎜, Z2: 740㎜로 되어 있다.
상부 처리 장치(52)에는 처리 장치로서의 웨이퍼 노광 장치가 수납되어 있고, 하부 처리 장치(51)에는 이들을 제어하는 제어 장치 등이 배치되어 있다. 또한, 상부 처리 장치(52)에는 그 측면에 검사 창(inspection window)(57)이 형성되어 있고, 그 검사 창(57)은 처리 장치 내부에 감광성 레지스트의 감광선이 진입하지 않도록 하는 투명성이 있는 차광 부재로 구성되어 있다.
또한, 상부 처리 장치(52)의 정면 측에서 안쪽을 향해 도려낸 듯이 필요한 크기의 공간이 형성되어 있고, 그 공간에 면해 상부 스테이지(55)가 설치되어 있다.
이 상부 스테이지(55) 위에는, 반송 용기와의 도킹 포트(56)가 형성되어 있고, 이 도킹 포트(55)의 아래쪽에 전실(80)이 설치되어 있다. 즉, 상부 처리 장치(52)는, 이 전실(80)과 이 전실에 연결된 처리부(81)에 의해 구성되어 있다.
이 전실(80)에는, 도킹 포트(55)로부터 전실(80) 내에 반입(搬入)된 작업대상물을 처리부(80)와의 사이에서 받아 건네는 반송 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 또한 그 정면 측에, 전면(前面) 패널(53)이 탈착 가능하게 설치되어 있다. 전면 패널(53)을 떼어냄으로써, 이 반송 장치 등의 유지보수를 할 수 있다.
상부 스테이지(55) 위에는, 전원 스위치 등의 스위치 종류가 배치되어 있고, 또한, 전실(80)의 상부에는, 공간을 두고 조작 패널을 겸한 표시 장치(54)가 설치되어 있다. 이 표시 장치(54)의 상부에는, 이 단일 처리 장치의 운전 상태 등을 표시하기 위한 발광 다이오드 등으로 이루어지는 상태 표시 장치(54')가 설치되어 있다.
그리고, 전실(80)과 처리실(81)을 공간적으로 구획할 필요가 있으면, 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, 적절히, 셔터(82)를 설치할 수 있지만, 이 셔터(82)는 본건 발명에 필수적인 것은 아니다.
이 단위 처리 장치(50)의 중량은, 각각의 단위 처리 장치(50)가 내포하는 처리 장치의 내용에 따라 상이하지만, 표준적으로는 약 60킬로그램으로 되어 있다. 따라서, 운반 가능한 장치(61) 등을 사용함으로써 용이하게 운반할 수 있으므로, 플로 숍이나 잡숍, 멀티 셀 숍이나 클래스 숍 레이아웃 등의 사이에서, 레이아웃 변경이 용이하다.
또한, 상부 처리 장치(52)는, 대략 직육면체의 데스크톱 사이즈로 되어 있고, 그 중량은 표준적으로는 약 30킬로그램으로 되어 있다. 따라서, 상부 처리 장치(52)만을 접속부(60)에 의해 단위 처리 장치(50)로부터 분리하여 운반하는 것도 용이하며, 그와 같이 상부 처리 장치(52)를 분리하여 필요한 장소에 이동시키고, 거기서 단위 처리 장치(50)로서의 기능을 점검·수리하거나 개량하거나 하는 것도 쉬워진다.
도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 경우에는, 처리실(81)에는, 노광 장치가 수납되어 있고, 전실(80)로부터 반송되는 작업대상물을 탑재하는 작업대상물 테이블(65)의 상부에는, UV 광원(70), 작업대상물 검출용 카메라(71), 얼라인먼트용의 모니터링 카메라(72) 등이 배치되어 있다. 또한, 이들은 도 12에 기재된 좌우 방향으로 슬라이딩함으로써, 작업대상물 위의 소정 위치에 선택적으로 배치되도록 구성되어 있다. 따라서, 얼라인먼트가 완료되어 노광 단계로 이행하는 경우에는, 작업대상물 테이블(65) 위에 UV 광원(70)이 배치되고, 그 광선은 바로 아래 방향으로 조사되게 된다. 따라서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 전실(80)의 도킹 포트(55)의 아래쪽 근방 공간, 즉 적어도 작업대상물이 반송되는 공간은, UV 광원(70)으로부터는 광학적으로 차폐되는 공간이 된다.
도면부호 61, 62, 63은, 각각, 작업대상물 테이블(65)의 X, Y, Z축 조정 기구이다.
도 1 (c)는 본 발명의 연결 시스템을 구성하는 반송 용기(7)와 전실(8)(전실(80)과 같음)이 밀착 연결되어 있는 도면이며, 전술한 바와 같이, 반송 용기(7)와 전실(8)이 밀착 연결된 결과, 반송 용기(7)의 용기 문(12)과 전실(8)의 전실 문(9)으로 규정되는 연결실(10)이 종래의 연결 시스템에서의 전실의 역할을 행하는 것으로서 형성된다.
종래 기술에서의 전실은, 반송 용기에 수납된 물품을 장치 내에 반입시키기 위해, 대기와 감압 하, 또는 대기와 특정한 분위기 아래라는 환경이 상이한 외기와 장치 내를 접속하기 위해 기능하는 것이다.
이에 대하여, 본 발명에서의 상기 연결실(10)은 마치 이와 같은 전실인 것처럼, 연결실(10) 내부의 환경이, 밀착 연결 직후의 외계와 같은 환경으로부터, 용기 문(12)와 전실 문(9)가 일체가 되어 전실 내를 향해 이동하고, 2개의 문가 열릴 때까지의 동안에, 연결실에 접속된 기체 공급용 포트(15) 및 기체 배출용의 포트(16)를 통해 전실 내의 분위기와 마찬가지의 분위기가 되도록 조정될 수 있다.
반도체와 같이 진공 하에서 처리하는 공정에 따르는 것은, 특히 이와 같은 청정용 기체의 공급과 배출이 요구된다. 이 경우, 복수의 공정마다 상이한 장치를 사용하는 제조 설비에 있어서는, 각각의 공정에 사용하는 장치 각각에 본 발명의 연결 시스템을 필요로 한다.
장치 내의 분위기가 진공이면, 기체 배출용 포트(16)로부터 연결실(10) 내의 기체를 진공 펌프 등에 의해 배출하고, 필요하면, 이어서, 기체 공급용 포트(15)로부터 불활성 기체를 연결실 내에 도입한 후, 다시 기체 배출용 포트(16)로부터 그 기체를 배출하는 조작을 임의의 횟수 행하는 등에 의하여, 미립자 등을 함유하고 있는 연결실(10) 내의 환경을 전실 내의 환경과 같은 정도의 것으로 할 수 있다.
물론, 목적으로 하기 전실 내의 청정도나 분위기에 따라, 필요하면, 연결실(10) 내의 환경을 전실 내의 환경에 근접시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 반송 용기를, 전실과 직접 밀착 연결될 수 있는 것이며, 그러므로 밀착 연결에 의해 형성된 연결실(10)에는, 기체 도입용 포트(15) 및 기체 배출용의 포트(16)가 접속되도록, 전실(8)에는 이들의 포트를 설치할 수 있다.
이들의 포트에 의해 연결실(10) 내를 기체가 유통하여 청정화할 때는, 기체가 연결실(10) 내의 전체에 걸쳐서 유통하는 것이 필요하고, 용기 문(12)과 전실 문(9)이 밀착되어 있었던 용기(7)의 개구부 및 전실 본체(8)의 개구부에 부착되어 있는, 입자 도 제거 가능하도록 기체가 유통하는 것도 필요하다.
본 발명의 연결 시스템을 사용한 반송 용기(7)와 전실(8)의 밀착 연결에 대한 상세한 것을, 반송 용기 내부의 반도체 디바이스 제조용의 웨이퍼(17)를 장치 내에 도입하는 예를 들어 다음에 나타낸다. 이 예에 한정되지 않고, 그 밖에 예를 들면, 미생물의 배지(培地), 불안정한 화합물을 도입하는 것도 가능하다.
도 2에는, 반송 용기(7)가 반송 용기 본체(11)와 용기 문(12)으로 이루어지고, 반송 용기 본체(11)와 용기 문(12)은 공지의 실링 수단에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 따라서, 반송 용기(7) 내는 감광선으로부터 차폐되어 있다. 그리고, 반송 용기 본체(11)에는, 용기 문(12)으로부터 반송 용기 본체(11)의 내부를 향하여, 웨이퍼(17)를 지지하는 부재가 설치되어 있다.
용기(7)와 전실(8)을 밀착 연결시킨 후를 고려하여, 반송 용기(7)는 반송 용기 본체(11)의 벽부에 자석(18)을 설치하고, 용기 문(12)의 반송 용기 본체(11)의 벽부와 맞닿는 곳에는 철 등의 자성체(19)를 설치할 수 있다. 그때는, 상기 반송 용기 본체(11)의 벽부 및 상기 용기 문(12)의 자성체(19)를 설치한 개소를 연장하고, 용기 문(12)의 자성체(19)를 설치한 개소와 맞닿는 전실 문(9)의 부분에 전자석(14)을 배치하여 둔다.
도 2의 상태에서는, 반송 용기(7)는 반송 용기 본체(11)가 용기 문(12)과 자기력에 의해 강력하게 밀착되고, 반송 용기 본체(11)의 내부는 외기와는 확실하게 차단되어 있다. 또한, 전실(8)의 전실 문(9)은 어떤 수단에 의해 전실 본체(13)에 확실하게 밀착되어 있고, 전실 본체(13)도 또한 외기와는 확실하게 차단된 상태이다.
그리고, 상기한 바와 같이, 전실(8)(즉 단일 처리 장치에서의 전실(80))에는, 처리실과의 연결부에, 처리실(81)과 필요에 따라 공간적으로 구획하는 구획 문(82)가 설치되어 있다. 이것은, 예를 들면, 전실(80) 내의 작업대상물에 대하여, 처리실(81)로부터의 감광선이 직접 조사되는 것을 방지하는 등이 필요의 경우에 설치된다. 그러나, 그와 같은 위험이 없는 경우에는, 이 구획 문(82)은 반드시 필요한 것은 아니고, 상기 구획 문(82)가 설치되어 있지 않은 경우에는, 전실(80)과 처리실(81)은 기압 등의 환경이 동일하게 있으므로, 반송 용기(7)가 전실(80) 상부의 도킹 포트(56) 위에 탑재되는 것은, 반송 용기(7)와 처리실(81)이 직접 연결되는 것과 같은 것이 된다.
이와 같은 도 2 상태로부터, 다음에는 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 반송 용기(7)는 용기 문(12)을 아래쪽에 향한 상태로, 전실(8)의 장치 문(9)에 중첩되듯이 하여 탑재된다. 이때, 반송 용기(7)와 전실(8)의 한쪽에 위치결정용의 핀을 설치하고, 다른 쪽에 그 위치결정용 핀을 끼워 맞춰지는 구멍을 형성하는 등을 하여, 반송 용기(7)와 전실(8)이 정확하게 중첩되도록 하는 것이 중요하다. 그 위치결정을 위한 기구로서는 핀에 한정되는 것이 아니고, 공지의 위치 결정 수단을 채용하는 것도 가능하다.
장치 본체(13)와 전실 문(9)도, 공지의 실링 수단에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 따라서, 전실 문이 닫혀있는 상태에서는, 전실 내는 감광선으로부터 차광된 상태가 되어 있다.
반송 용기(7)를 전실(8) 위에 정확한 위치에 탑재한 후에는, 양자를 밀착 연결시키기 위한 조작을 행한다. 밀착 연결을 하지 않는 경우에는, 반송 용기(7)와 전실(8)이 기밀하게 실링되지 않고, 이들 사이에는 간극이 형성되게 되어, 그 상태로 문을 열면 외기가 반송 용기(7) 내나 전실(8) 내에 침입하고, 이들의 내부가 외기와 미립자 등으로 오염되게 된다.
이 밀착 연결하기 위한 수단으로서는, 래치 기구 등의 공지의 수단이라도 되고, 그 밀착 강도로서는 반송 용기 본체(11)와 전실 본체(13)의 사이에 개재하는 개스킷 등의 공지의 실링 수단에 의한 실링이 유효하게 기능하는 정도의 강도이면 된다. 또한, 이 밀착 연결에 의해, 그 밀착부로부터 감광선이 누설되지 않는 구조로 되어 있다.
반송 용기(7)를 전실(8)에 밀착한 후에, 반송 용기 본체(11)와 전실 본체(13) 사이에, 어느 한쪽 또는 양쪽에 설치되어 있던 공지의 실링 수단에 의해 기밀한 실링 구조가 형성된다. 그리고, 그 실링 수단에 의해 구획된 용기 문(12)과 전실 문(9) 사이에 형성된 연결실(10)을 전실 내의 환경과 동일하게 하기 위해, 미리 전실에 설치되어 있는 기체 공급용 포트(15) 및 기체 배출용 포트(16)를 사용하여, 연결실(10) 내의 환경을 조정한다.
구체적인 조정 방법으로서는, 당초는 외기와 같은 환경의 연결실(10) 내의 공기를 기체 배출용 포트(16)로부터 배기해 감압으로 한다. 이어서, 기체 공급용 포트(15)로부터 예를 들면, 건조한 질소 가스를 도입하고, 또한 기체 배출용 포트(16)로부터 배기해 감압으로 하는 공정으로 이루어지는 방법, 또는 이 방법을 반복하는 방법을 채용할 수 있다.
이와 같은 방법에 의하면, 당초는 외기와 같은 환경으로서, 산소 등의 반응성 가스 외에 미립자 등의 오염 물질이 존재하는 연결실(10)은, 기체의 배기와 공급에 의한 기류에 의하여, 제거가 가능한 미립자 등이 제거되는 동시에, 산소 등의 반응성 가스도 배기된다.
그 후에, 전실(8) 내의 환경과 동일한 환경, 즉 전실(8) 내가 감압 하이면, 연결실(10)도 감압 하이고, 전실(8) 내가 불활성 가스 분위기 하이면, 연결실(10)도 불활성 가스 분위기 하에 조정된다. 물론 연결실(10)의 환경의 조정은 그 외의 공정에 의해서도 된다.
이와 같은 연결실(10)의 환경의 조정은, 종래의 장치에서의 전실(즉 처리실과 공간적으로 격리된 전실)에 있어서 행해지고 있던 조정과 특히 다른 점은 없지만, 종래의 전실과 비교하여, 반송 용기(7)와 전실(8) 양쪽의 문 등에 의해 규정되는 연결실의 공간은, 압도적으로 작으므로, 기체의 공급이나 배기에 요하는 장치 도 더욱 소규모의 장치로 충분하고, 또한 소요 시간도 훨씬 단시간에 끝나는 것이다.
계속하여, 반송 용기(7) 내에 수납되어 있는 웨이퍼를 전실(8) 내에 이동시키는 방법을 설명한다.
양쪽 모두에 도시하지 않지만, 전실 문(9)을 개폐하기 위한 엘리베이터 등의 장치가 전실(8) 내에 형성되어 있고, 반송 용기(7)의 용기 문에 고정된 웨이퍼를, 용기 문(12) 및 전실 문(9)마다 전실(8) 내에 이송하여 장치 내의 처리 수단에 의한 처리에 따르게 된다.
일체화한 용기 문(12)과 전실 문(9)을 함께 전실(8) 내에 이동시킬 때, 용기 문(12)과 반송 용기 본체(7)와의 밀착을 해제한다.
그 해제하기 위한 수단의 일례로서, 이하의 수단을 들 수 있다.
용기 문(12)에 설치된 자성체(19)는, 반송 용기 본체(7)의 벽에 설치된 자석(18)의 자기력을 받아, 그 자석(18)과 자기적으로 부착(자착, 磁着)하고 있다.
그러므로, 용기 문(12)을 반송 용기 본체(11)로부터 떼어 놓기 위해서는, 자성체(19)에 작용하는 자석(18)으로부터의 자기력에 저항하여, 자성체(19)에 대해 용기 문(12)을 떼어 놓는 방향으로 힘을 가하는 것이 필요하다.
도 3에 있어서는, 전실 문(9)에 설치되어 있는 전자석(14)에 전류를 통하여, 자성체(19)에 대하여 자기력을 가함으로써, 자성체(19)에 걸리는 자기력이 자석(18)에 의한 것보다 전자석(14)에 의한 것을 강하게 함으로써, 자기력의 폐회로가 형성되어 전실 문(9)에 용기 문(12)이 자착하는 결과가 된다.
이와 같이, 전실 문(9)에 용기 문(12)을 자착시킨 상태에서, 전실 문(9)을 아래쪽으로 이동시킴으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이 전실 내에 전실 문(9)과 용기 문(12)이 함께 도입된다. 전자석에의 통전은 자석(18)으로부터 용기 문(12)으로의 자기력이 어느 정도 약해진 시점에서 정지해도 된다.
이 상태에 있어서, 전실 문(9)과 용기 문(12)으로 이루어지는 연결실(10)은 전실(8) 내의 공간과 연통(連通)되지만, 이미 연결실(10)은 전실(8) 내의 환경과 동일한 환경이므로, 연결실(10)에 유래하기 전실 내의 오염은 보이지 않는다.
그리고, 이 예는 전실(8)에 기체 공급용 포트(15) 및 기체 배출용 포트(16)를 설치하여 이루어지는 예이지만, 이들의 포트를 설치하지 않아도 양호한 경우가 있다. 그것은, 전실(8)의 용적과 연결실(10)의 용적을 비교하면, 연결실(10)의 내용적이 압도적으로 작으므로, 설령 연결실(10)에 존재하는 미립자나 가스가 장치 내의 분위기에 혼입해도, 그에 따른 오염의 정도가 극히 작고 무시 가능한 경우이다.
이때, 형성된 연결실(10)과 전실(8) 내의 기압 등의 환경을 동일하게 하기 위해, 예를 들면, 전실 문(9)에 전실(8) 내와 연결실(10) 내를 연통되는 개폐 가능한 관로(管路)를 설치하고, 반송 용기(7)와 전실(8)이 밀착되어, 연결실(10)이 형성된 후에 있어서, 상기 관로를 개방햐여 연결실(10)과 전실(8) 내를 연통시키도록 해도 된다.
또한, 상기한 실시예의 전실(8)의 전실 문(9)의 방향을 가로 방향, 또는 아래 방향으로 하고, 반송 용기(7)의 용기 문(12)도 가로 방향, 또는 위 방향으로 할 수도 있다.
자기력에 의해 용기 문과 전실 문을 개폐하는 다른 기구에 대해, 도 5를 기초로 설명한다.
도 5는 반송 용기(21)가 전실(20)에 밀착된 상태의 도면이며, 전실 문(22)의 상면에 용기 문(23)이 대향하고, 반송 용기 본체(25)의 용기 문(23)의 주위의 부분이 전실 본체(24)에 대향하고 있다.
전실 문(22)에는, 전자석(26)이 매립되고, 그 선단이 전실 문(22)의 상면에 노출되어 있다. 그 전자석(26)의 선단의 위치에 대향하도록, 자성체(27)가 용기 문(23)의 표면으로부터 반대면을 관통하도록 매립되어 있다. 이 자성체(27)는 복수 매립되어 있고, 그 복수의 자성체(27)는 자석(36)의 양단에 자기력에 의해 접속되어 있다. 그리고, 이와 같은 2개의 자성체(27)와 자석(36)으로 이루어지는 세트가 1개 이상 매립되어 있다.
또한, 용기 문(23)의 내측, 즉 반송 용기 본체 측에 자성체(27)가 노출된 곳에는, 반송 용기 본체(25)에 매립된 자성체(28)가 자기력을 미치고 있고, 용기 문(23)는 내부에 매립된 자성체(27)와 반송 용기 본체(25)에 매립된 자성체(28)와의 사이에 발생하는 자기력에 의한 인력에 의하여, 반송 용기 본체(25)에 고정되고, 그러므로, 용기 문(23)에 의해 반송 용기 본체(25)의 내부가 밀폐된다.
반송 용기 본체(25)에 매립된 복수의 자성체(28)는, 용기 문(23)과 대향하는 부분으로부터 이격된 곳에서, 자성체(29)에 의해 접속되어 있고, 이 상태에 있어서 반송 용기 본체와 용기 문을 자기력이 접속하여 폐회로가 형성되어 있다.
반송 용기 본체(25)의 내부에는, 전실(20) 내와의 사이를 용기 문(23)과 함께 이동 가능하도록 용기 문(23)에 고정되어 이루어지는 피처리물(30)이 수납되어 있고, 전실 본체(24)나 반송 용기 본체(25)에 외기의 침입이나 미립자의 침입을 방지하면서, 피처리물을 전실 내, 또는 용기 내에 이동 가능하게 하기 위해서는 반송 용기(21)와 전실(20)이 밀착되어 연결실을 형성하고, 그 연결실은 외기에 대하여 기밀일 것이 필요하다.
그러므로, 도 5에 있어서는 반송 용기 본체(25)와 용기 문(23) 사이를 기밀로 하고 실링하기 위한, O링 등의 실링 부재(31)가 설치되고, 전실 본체(24)로 전실 문(22)과의 사이를 기밀하게 실링하기 위한, O링 등의 실링 부재(33)가 설치되고, 또한 반송 용기 본체(25)로 전실 본체(24)를 기밀하게 실링하기 위한 O링 등의 실링 부재(32)가 형성되어 있고, 이들의 실링 부재에 의하여, 용기(21)의 내부와 전실(20)의 내부는, 용기(21)가 전실(20)에 접속되어 있을 때는 물론, 그렇지 않을 때도, 내부가 외기로부터 차단된 상태로 있을 수 있는 것이 가능하다.
또한, 용기(21)가 전실(20)에 정확하게 접속되고, 반송 용기 본체(21) 내의 피처리물(30)이 전실 본체(24) 내부를 왕래하여, 정확하게 처리하는 것이 가능해지려면, 반송 용기 본체(25)에 설치한 복수의 위치결정 핀(34)과, 전실 본체(24)에 설치한 복수의 구멍이나 홈을 정확하게 끼워 맞춤 등을 하는 것이 필요하다. 물론, 전실 측에 위치결정 핀을 설치하고 용기 측에 구멍이나 홈을 형성해도 되지만, 조작성을 고려하면, 용기 측에 위치결정 핀을 설치하고, 전실 측에 상기 위치결정 핀과 끼워 맞춰지도록 구멍이나 홈을 형성하는 것이 바람직하다.
위치결정 핀(34)의 선단 형상은 원구형(globular)이어도 원뿔형, 각뿔형이어도 되고, 핀으로서 명확한 선단을 구비하는 것이면 된다. 또한 구멍이나 홈(35)은 그 위치결정 핀(34)과 끼워 맞춰지도록, 위치결정 핀의 선단 형상을 반영한 내면의 형상을 가져도 되지만, 특히 홈, V자형의 홈, U자형의 홈으로 하는 것이 바람직하다. 이때 위치결정 핀(34)의 선단 부근의 2점이 구멍이나 홈(35)의 바닥부 부근의 2점에 접촉하도록 해도 된다. 이때는, 예를 들면, 위치결정 핀(34)의 선단이 원구형 부분이 붑부 구멍이나 홈이(V)자의 홈 일 때와 같이, 위치결정 핀(34)의 선단의 원 구형 부분이 V자의 홈(35)의 중심부에 위치시켜도 된다. 이와 같은 위치결정 수단에 의하면, 용기(21)를 전실(20)의 도킹 포트(56)에 정확하고 확실하게, 예정한 위치에 접속시키는 것이 가능해진다.
도 5에서는 도시하지 않지만, 전실치(20)에 도 2에 나타낸 바와 같은 기체 공급용 포트 및 기체 배출용의 포트를 설치하고, 또한 반송 용기 본체(25)와 전실 본체(24) 사이는 실링 부재(32)에 의해 기밀하게 실링되므로, 전실 문(22)과 용기 문(23) 사이에 형성된 연결실을 전실(20)이나 용기(21) 중의 분위기에 맞추는 것이 가능하도록, 임의의 가스에 의해 만족시키는 것도, 또한 임의의 기압 하로 하는 것도 가능해진다.
도 5에 있어서, 용기, 전실 및 이들 문의 형상, 전자석의 형상, 자성체의 형상, 핀이나 구멍, 홈은 도시된 것에 한정되지 않고, 동일한 기능을 발휘 가능하면 임의의 형상인 것이라도 된다. 또한, 전자석(26) 대신에 자석으로 할 수도 있다.
또한, 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, 도 5에 기재된 장치도, 용기 문이 전실 문과 함께 전실 내에 이동되어, 전실 내에 의해 소정의 처리 등이 행해지는 것이다.
도 5에 나타내는 상태 및 반송 용기를 전실로부터 이격된 장소에 위치하게 하고 있는 상태에 있어서, 각 자성체 및 전자석 만의 관계를 도 6에 나타낸다.
도 6에 있어서, 반송 용기는 전자석으로부터 이격된 장소에 위치하고, 전자석은 자기력을 갖지 않은 상태이다. 한편, 반송 용기에 있어서는, 용기 문에 매립된 자석(36)에 의해 접속된 2개의 자성체(27)가 있다. 그리고, 그 자성체(27) 각각에는 반송 용기 본체에 설치된 자성체(28)가 접속되고, 또한 이들의 상기 자성체(28)는 자성체(29)에 의해 접속되어 있다. 이와 같이 접속한 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이 각각의 자성체에 의해 화살표 방향으로 자기력에 의한 회로가 형성된다.
마찬가지로, 반송 용기가 전실에 접속된 후, 전자석(26)에 의해 자기력이 발생했을 때이며, 용기 문이 아직 개방되어 있지 않은 상태에서의 자성체 및 전자석의 관계를 도 7에 나타낸다.
먼저 전자석(26)에 전류를 흐르게 하여, 전자력을 발생시키면, 그 전자력 발생 전에 자성체(27) 내부에서 자성체(28)로 향하고 있던 자력선은, 전자석의 자력에 의하여, 자성체(28)로 향하는 것을 그만두고, 그 자력선은 전자석 방향으로 재배치된다. 그 결과, 자석(36)-자성체(27)-전자석(26)-전자석(26)-자성체(27)라는 자기 회로를 형성한다. 이것으로, 자성체(27)와 전자석(26)은 강한 흡인력을 가지게 된다. 이것으로, 반송 용기 본체(25)와 용기 문(23)으로 구성되어 있었던 자기 회로는, 자성체(27)와 자성체(28) 사이에서, 자력선이 매우 약해져, 사실상 자기 회로로서 절단된다. 즉, 자성체(27)와 자성체(28)의 흡인력이 극히 약해져, 반송 용기 본체(25)와 용기 문(23)은 자기 잠금이 해제된다.
이상과 같이, 전자석으로 자력을 발생시키면, 반송 용기 본체와 용기 문의 자기 잠금이 해제되고, 전자석과 용기 문이 자기 잠금되므로, 용기 문을 개방할 수 있게 된다.
이와 같이, 전자석의 작용에 의해 용기 문의 개폐와 전실 문의 개폐를 동시에 행할 수 있으므로, 외기나 외부의 미립자가 용기 내부나 전실 내부에 유입되는 것을 방지할 수 있고, 그때는 용기 문의 개폐 전후 모두 자기력의 폐회로가 형성되므로, 자기력이 외부로 누출되지 않는다.
반송 용기 문의 내부 측에서 본 구조의 모식도를 도 8에 나타낸다.
상기 반송 용기 문(12)은 반송 용기(11)의 개구부에 매립되도록 하여 문이 닫히는 것이며, 그 반송 용기 문(12)의 상하면에 대하여 수직이 아닌 경사면(37)을 전체 주위에 가지는 원반형이며, 그 반송 용기(12) 내부 측에는, 피반송물(도시하지 않음)을 유지하기 위한 발톱부(38)가 3개 설치되어 있다. 예를 들면, 원판형의 피반송물은 이들의 발톱부(38)에 탑재, 또는 끼워 넣음으로 유지된다. 또한, 상기 반송 용기 문(12)의 외면에는 홈(41)이 설치되어 있다.
이 반송 용기 문(12)에는 자성체(39) 및 자석(40)이 매립되어 있다.
도 8과 도 9에 기초하여, 반송 용기 문(12)을 반송 용기 본체(11)에 닫는 공정을 설명한다.
반송 용기 문(12)의 발톱부(38)에 피반송물(도시하지 않음)을 유지한 후에, 전실과의 위치결정 핀(34)을 구비한 반송 용기 본체(11)에 반송 용기 문(12)을 끼워 맞추도록 하여 상기 피반송물을 상기 반송 용기(11) 내에 넣는다. 이때, 도 8에 나타내는 반송 용기 문을 반전하고, 그 반송 용기 문(12)의 경사면(37)을 반송 용기(11)의 내부의 경사면(43)에 맞추듯이 하여 끼워 맞춘다. 이때 상기 반송 용기 문(12)의 주위에 형성된 홈(41)이 반송 용기 내부에 설치한 돌기(44)에 맞물리게 된다. 또한 동시에 상기 반송 용기 문의 주위에 설치되고, 또한 경사면(43)에 일치하도록 설치된 경사면(37)이, 상기 반송 용기 본체의 내면을 형성하는 경사면(43)에 서서히 접하도록 접근하여 상기 반송 용기 본체에 상기 반송 용기 문이 끼워 맞춰지는 동시에, 그 경사면(37, 43)과도 접하게 된다.
또한, 상기한 바와 같이, 상기 반송 용기 문(12)의 자성체(39)는, 반송 용기 본체(11) 내부에 설치한 자성체(42)와 대향 배치된다. 이때, 자성체(39)를 경유하여 자석(40)의 자력선이 자성체(42)로 배향함으로써, 그 반송 용기 문 측의 자성체(39)에 그 반송 용기 본체(11) 측의 자성체(42)가 자기력으로 흡인되고, 이로써, 반송 용기 문(12)은 반송 용기 본체(11)에 고정된다.
이와 같이, 반송 용기와 이 단일 처리 장치에서의 전실을, 기밀하게 연결하고, 이들의 사이에서 내용물을 이동시키기 위해 필요한 문을 2개만으로 한다. 하나는 용기의 문이며, 또 하나는, 전실 본체의 문이다. 이 2개의 문은, 반송 용기와 전실이 기밀하게 연결한 때만 연결실을 형성할 수 있도록 한 형상을 가진다. 원래 그 연결실의 내면은 2개의 문의 외면이므로, 외부 공간에 노출됨으로써 오염된 가능성이 있는 표면이다. 따라서, 연결실을 형성하여 연결실 내부의 청정화 기구를 구비하는 경우에는, 또한 청정성을 확보할 수 있어, 반송 용기 내부, 전실 내부 및 연결실로 이루어지는 내부 공간과 외부와의 분리를 실현할 수 있다.
또한, 단일 처리 장치를 감광 재료의 도포 장치로서 구성한 경우를 설명한다.
지금까지의 옐로 룸이면, 룸 내에 설치된 도포 장치에 감광 재료를 공급한다고 해도, 룸 전체가 차광되어 있으므로, 공급하는 감광 재료가 감광될 우려는 없다. 그러나, 본 발명의 옐로 룸의 경우, 감광 재료는 차광된 용기로 도입된다고 해도, 그 용기를 장치 내에 세팅할 때, 아무래도 용기의 뚜껑을 열므로, 거기서 광이 누출되어 내부의 레지스트를 감광할 우려가 있다. 따라서, 이를 위한 대응을 연구할 필요가 있다.
본 발명에서는, 감광성 재료는 감광선을 차폐하는 재료로 작성된 병 형상의 용기(도시하지 않음)에 밀폐되어 단일 처리 장치(50)에 공급된다. 상기 단일 처리 장치(50)의 하부 처리 장치(51)에는, 상기 용기의 수납 공간이 형성되어 있고, 상기 용기는, 그 수납 공간에 삽입된다.
상부 처리 장치(52)에는, 작업대상물 탑재대와 작업대상물 탑재대 위의 작업대상물(웨이퍼)에 감광 재료를 적하하는 도출(塗出) 노즐, 및 작업대상물 탑재대를 회전시키는 회전 장치로 이루어지는 이른바 스핀 코터(spin coater)(모두 도시하지 않음)가 배치되어 있다. 상부 처리 장치(52)에 검사 창(57)이 설치되어 있는 경우에는, 그 검사 창(57)은 감광선을 차폐하는 재료로 구성되어 있다.
또한, 하부 처리 장치(51)의 상기 수납 공간에는, 상기 도출 노즐까지 감광 재료를 공급하기 위한 호스의 단부가 콘센트로서 배치되어 있다. 상기 호스도 감광선을 차폐하는 재료로 구성되어 있다.
용기에는, 플러그 인 타입의 레지스트 공급 커넥터를 장착한다. 이 커넥터는, 용기가 단독으로 존재할 때는 폐쇄된 상태로 되어 있고, 상기 콘센트에 장착할 때는 파이프가 열리는 구조로 되어 있고, 그 자체 차광성 부재로 구성되어 있다. 이와 같은 플러그인 커넥터 자체는 주지의 구성으로 해도 된다.
그러나, 이와 같은 플러그인 커넥터의 경우, 커넥터의 탈착 시에 마찰에 의한 미립자를 발생시켜, 그것이 레지스트 재(材)에 혼입되는 문제가 일어난다. 이것을 방지하기 위해, 본 발명에서는, 미립자 제거 필터를, 콘센트 측으로부터 도출 노즐까지의 사이에 장착한다. 이상의 구조적 기능에 의하여, 레지스트 용기 장착시의 주변을 광 차단 환경으로 할 필요가 없어진다.
또한, 먼저 설명한 바와 같이, 단위 처리 장치(50)에 의해 행해지는 "단일의 처리 프로세스"라는 것은, 1개의 데스크톱 사이즈의 용기 용량 내에 수납할 수 있는 처리 프로세스의 하나의 통합을 말하지만, 이에 대하여, 예를 사용하여 구체적으로 설명한다.
실제의 반도체 디바이스의 웨이퍼 공정은, 주로, 세정, 도포, 노광, 현상, 에칭, 퇴적(CVD, 스퍼터 등), 불순물 제어(이온 주입, 확산 등), 검사, CMP(연마) 등의 프로세스로 구성되어 있다. 각각의 프로세스는, 더욱 상세한 요소(要素) 프로세스로 구성되어 있다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 세정 프로세스란 다음의 프로세스군의 총칭이다.
(1) 초순수(超純水) 세정(대강 세정, rough cleaning), (2) 황산 가수 세정(유기물 제거), (3) 초순수 세정(헹굼, rinsing), (4) NH4OH-H2O2-H2O (SC-1) 세정(미립자 제거), (5) 희(希)플루오로화 수소산 세정(산화물 제거에 의한 부착 미립자 제거), (6) HCl-H2O2-H2O (SC-2) 세정(금속 원자 제거), (7) 희플루오로화수소산 세정(산화물 제거), (8) 초순수 세정(헹굼), (9) IPA(Isopropyl Alcohol) 증기 건조 (수분 제거).
본 실시예예에서는, 하나의 단위 처리 장치가 이 일련의 세정 프로세스 (1)∼(9)를 행하는 것이어도 되고, (1), (2)의 유기물 제거, (3)∼(9)의 미립자와 금속 원자 제거, 2개의 세정을 행하는 2개의 단위 처리 장치로 구성하는 것일 수도 있다.
또한, 다른 반도체 공정의 예인, 도포 프로세스는, (a) 표면 처리, (b) 레지스트 도포, (c) 프리베이크(prebak)(레지스트의 경화)의 총칭이다. 이 중, (a)는 웨이퍼 표면의 친수 소수 제어 프로세스이므로, 이 (a) 표면 처리를 상기 세정 프로세스의 (3)∼(9)를 행하는 단위 처리 장치로 행하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명에서는, 단위 처리 장치는, 처리 방법이 유사한 요소 프로세스를 한 묶음으로 하여, 하나의 단위 처리 장치로 처리하는 것을 기본으로 한다. 또는, 처리 방법이 크게 상이해도, 연속된 2개의 프로세스를, 동일 장치 내에서 행하는 것이 기술적으로 유리하면, 이들을 하나의 단위 처리 장치(1)로 처리하는 경우가 있다.
예로서, 상기 세정 프로세스(8)의 헹굼 공정 후의 (9) IPA 증기 건조 공정은, (8)의 처리 후, 최대한 하나의 단위 처리 장치 내에서 행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 웨이퍼 위의 잔류 수분이 웨이퍼 표면 원자를 원자 스케일에서는 에칭하는 작용이 있어, 방치하면, 에칭 찌꺼기가 워터마크(watermark)로서 응집하여 버릴 문제가 있어, 이것을 방지하기 위해 에칭이 진행하지 않는 동안에 IPA 증기 건조를 행할 필요가 있기 때문이다.
그리고, 이 단위 처리 장치는, 극소 단위의 반도체 디바이스, 실시예로서는 0.5 인치 사이즈의 웨이퍼로부터 1개의 반도체 디바이스를 제작하는 웨이퍼 사이즈를 처리 대상으로 하고, 그것을 1장씩 처리하는 것이며, 말하자면 실험 단계에서의 반도체 처리 장치와 마찬가지의 레벨의 처리를 행하는 것이다. 따라서, 연구실에서의 실험 단계의 연구개발 성과라도, 이 단위 처리 장치에서의 처리 장치로서 용이하게 입수하는 것이 가능하게 되어 있다.
본 발명에 의하면, 상기 단위 처리 장치(50)의 레이아웃 변경에 따른 운반이나 위치결정 작업 등이 용이해지므로, 제조 단위 수의 변화에 유연하게 대응할 수 있다. 즉 플로 숍 레이아웃, 클래스 숍 레이아웃 및 멀티 셀 숍 레이아웃 사이의 레이아웃 변경을 극히 용이하게 행할 수 있으므로, 각각의 제조 장치를 놀리는 일이 없어져, 호황 불황 변화에 대단히 강한 플렉시블한 제조 시스템을 용이하게 구성할 수 있다. 또한, 각 단위 처리 장치와 외부를 접속하는 구성이나, 반송 용기를 반송하는 반송 수단의 구성, 또는 단위 처리 장치를 배치하는 구성을 규격화할 수 있는 등에 의하여, 디바이스 제조 장치 자체의 비용를 낮출 수 있다. 또한, 반송 용기의 반송 제어를 단순화하거나, 효율화하거나 할 수도 있다. 또한, 작업의 대상을 웨이퍼 1장-디바이스 1개의 매엽식로 하면, 단위 처리 장치, 반송 용기, 및 반송 수단 등을 더욱 단순화할 수 있고, 제조 라인을 한층 염가로 구축할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 옐로 룸 시스템과 국소 클린화 시스템을 함께 구비함으로써, 단위 처리 장치와 반송계 내부가 사람 작업 공간으로부터 차단되므로, 디바이스 제조 장치 전체를 수납하는 청정실이나 옐로 룸이 필요하지 않으므로, 작업자에게 있어 작업 효율이 된다. 또한 처리 대상으로 하는 웨이퍼가 극소 단위의 웨이퍼 사이즈이며, 또한 종래의 청정실이나 옐로 룸이 필요하지 않은 경도 있어, 종래의 메가팹에 비해 제조에 관련된 에너지 효율이 매우 양호하다.
더욱 구체적으로는, 옐로 룸에 넣지 않으면 안 되는 도포, 노광, 현상 장치군의 장치 설치 면적은, 전(前) 공정 전체의 면적의 1/4 정도였지만, 본 발명과 같이 옐로 룸 시스템을 구성하면, 광을 관리하지 않으면 안 되는 체적은, 종래의 대략 1/30 이하로 축소할 수 있다.
1: 종래의 반송 용기
2: 종래의 장치의 전실
3: 종래의 반송 용기의 본체
4: 종래의 반송 용기의 용기 문
5: 종래의 장치의 본체
6: 종래의 장치의 장치 문
7, 21: 반송 용기
8, 80, 20: 전실
9, 22: 전실 문
10: 연결실
11, 25: 반송 용기 본체
12, 23: 용기 문
13, 24: 전실 본체
14, 26: 전자석
15: 기체 공급용 포트
16: 기체 배출용 포트
17, 30: 피처리물(웨이퍼)
18, 36: 자석
19, 27, 28, 29, 39, 42: 자성체
31, 32, 33: 실링 부재
50: 단위 처리 장치
51: 하부 처리 장치
52: 상부 처리 장치
54: 조작 패널
55: 상부 스테이지
56: 도킹 포트
57: 검사 창
60: 접속부
61: 운반 가능한 장치
80: 전실
81: 처리실

Claims (8)

  1. 규격화된 동일한 외형을 가지고, 작업대상물 위에 형성된 감광 재료로의 감광선을 차광하는 옐로 룸을 내포하는 복수의 운반 가능한 단위 처리 장치;
    상기 단위 처리 장치 사이에서 상기 작업대상물을 반송하기 위한, 그 자체가 옐로 룸으로서 형성된 반송 용기; 및
    상기 단위 처리 장치와 상기 반송 장치를 연결하는 차광성의 연결 구조
    를 포함하는 옐로 룸 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반송 용기는,
    상기 작업대상물의 수납 공간을 형성하는 반송 용기 본체;
    상기 수납 공간을 차폐하는 반송 용기 문; 및
    상기 반송 용기 본체와 상기 반송 용기 문과의 밀착 연결에 의해 상기 수납 공간을 밀폐 가능한 제1 실링 구조를 가지고, 상기 반송 용기 본체, 상기 반송 용기 문 및 상기 제1 실링 구조는 모두, 상기 작업대상물 위에 형성된 감광 재료로의 감광선을 차폐하는 부재에 의해 형성되어 있고,
    상기 단위 처리 장치는, 모두, 상기 반송 용기와 연결되는 전실, 및 상기 전실과 연결되는 처리실을 포함하고,
    상기 전실은,
    상기 감광선을 차폐하는 부재에 의해 형성된 전실 본체;
    상기 전실 본체에 설치되어 상기 처리실에 개구되는 개구부; 및
    상기 전실 본체를 상기 감광선으로부터 차폐하는 전실 문을 포함하고, 상기 전실 문과 상기 전실 본체와의 밀착 연결에 의해 상기 전실을 밀폐 가능하고 상기 감광선을 차폐 가능한 제2 실링 구조를 가지고,
    상기 반송 용기와 상기 전실은, 양자가 밀착 연결됨으로써 형성되는 밀폐 가능하고 상기 감광선을 차폐 가능한 제3 실링 구조를 가지고,
    상기 반송 용기와 상기 전실이 밀착 연결되었을 때만, 상기 제3 실링 구조에 의해 밀폐화된 하나의 분할되지 않는 연결실을 형성하고, 상기 반송 용기 문이 반송 용기로부터 분리되는 구조를 가지는, 옐로 룸 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위 처리실 내의 적어도 작업대상물의 처리 위치를 포함하는 작업 영역과, 상기 작업 영역으로부터 상기 반송 용기 문의 개방 위치까지의 상기 작업대상물의 반송 영역을, 상기 감광선을 차단하도록 구성한, 옐로 룸 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전실 문의 자석의 자기력에 의해 상기 반송 용기 문을 상기 전실 문에 흡착함으로써, 상기 반송 용기 문을 여는 구조를 가지는, 옐로 룸 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반송 용기 문의 자화되는 물체와 상기 반송 용기 본체의 자성체 사이에 간극을 형성하고, 상기 반송 용기 문의 자성체와 상기 전실 문의 자석 사이에도 간극을 형성함으로써, 반송 용기 문을 개폐하는, 옐로 룸 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위 처리 장치는, 디바이스 제조 프로세스 중의 단일 처리 프로세스를 처리하는 밀폐형의 처리 장치로서, 운반 가능하게 되어 있고,
    상기 반송 용기는 작업대상물 대상의 웨이퍼를 1장 수납하는 밀폐형의 반송 용기로 되어 있으며,
    상기 밀폐 반송 용기에 수납되는 상기 웨이퍼는 극소 단위의 디바이스를 제작하는 웨이퍼 사이즈인, 옐로 룸 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 극소 단위를 1개로 하고,
    상기 웨이퍼 사이즈를 직경 0.5 인치로 하는, 옐로 룸 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위 처리 장치는, 작업대상물 위로의 감광 재료의 도포 장치로서 구성되어 있고,
    상기 도포 장치는, 상기 감광 재료를 수납하고 상기 감광선을 차폐하는 밀폐형의 용기 본체; 상기 감광 재료를 작업대상물 위에 공급하는 공급 부재; 및 상기 용기 본체와 상기 공급 부재를 탈착 가능하게 연결하는 플러그인 커넥터를 포함하고,
    상기 플러그인 커넥터는, 상기 감광선을 차폐하는 구조로서, 연결되는 경우에는 개방 상태가 되는 밸브를 포함하는, 옐로 룸 시스템.
KR1020147016132A 2011-12-06 2012-10-03 옐로 룸 시스템 KR101633369B1 (ko)

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