KR20150002802A - 수납 용기, 수납 용기의 셔터 개폐 유닛 및 이들을 사용한 웨이퍼 스토커 - Google Patents

수납 용기, 수납 용기의 셔터 개폐 유닛 및 이들을 사용한 웨이퍼 스토커 Download PDF

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Abstract

외부 분위기의 유입을 방지하여 비교적 소량의 기체에 의해 웨이퍼 수납 공간을 원하는 분위기로 유지하는 것이 가능하고, 또한 웨이퍼 표면에의 진애의 부착을 방지하는 것이 가능한 웨이퍼 스토커를 제공한다. 수납 용기 내부에 배치된 선반판의 간격과 동일한 높이 치수를 갖는 복수의 차폐판으로 이루어지는 셔터부를 본체부에 대하여 미소한 간극을 두고 배치하고, 수납 용기 내부에 청정한 기체를 공급함으로써 외부 환경보다도 고압인 청정 분위기로 유지하는 동시에, 웨이퍼를 지지하는 선반판과는 독립하여 차폐판을 상하 이동시킴으로써 셔터부를 개폐한다.

Description

수납 용기, 수납 용기의 셔터 개폐 유닛 및 이들을 사용한 웨이퍼 스토커 {ACCOMMODATING CONTAINER, SHUTTER OPENING AND CLOSING UNIT FOR ACCOMMODATING CONTAINER, AND WAFER STOCKER USING SAME}
본 발명은 고도인 미립자 제거와 화학 오염 물질 제거가 요구되는 반도체 제조 공정에 있어서, 처리 중인 웨이퍼나 테스트 웨이퍼를 일시적으로 보관하기 위하여 사용되는 수납 용기, 수납 용기의 셔터 개폐 유닛 및 이들을 사용한 웨이퍼 스토커에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 액정 표시판 등의 기판인 정밀 전자 부품은, 포토레지스트의 도포, 박막 증착, 산화막이나 질소화막의 제작, 에칭, 열처리 등의 다양한 제조 공정이나 검사 공정이 차례로 행하여져, 여러 가지 공정을 거쳐서 제품화된다. 처리 공정에 있어서 기판 표면에의 하나의 처리 공정이 종료되면 기판은 FOUP(Front-Opening Unified Pod)라고 불리는 밀폐 가능한 청정 용기 내에 수납되어서 공장 내의 이송 수단에 의해 다음 공정으로 이송되게 되지만, 각 처리 공정의 처리 완료까지의 시간 차에 의해 대기 시간이 발생해 버린다. 이때 기판은 일시적으로 스토커라고 불리는 보관 장치에 보관되어, 다음 처리가 개시될 때까지 대기하게 된다. 또한, 특히 반도체 제조 공정에 있어서는, 신규 처리 공정을 설정했을 때 그 처리 프로세스를 최적화하기 위해서, 테스트 웨이퍼라고 불리는 시험용 웨이퍼를 사용함으로써 실제로 운용되는 처리 파라미터를 결정하는 작업이 행하여진다.
종래, 이들 대기 중인 반도체 웨이퍼나 테스트 웨이퍼는 FOUP에 수납되어서, 클린룸 내의 비교적 청징도가 높은 존에 설치된 선반에 놓여 있었지만, 최근에는, 반도체 제조 공장 내에서의 스토커의 점유 면적을 가능한 한 작게 하기 위해서, 웨이퍼를 FOUP 내에 수납하는 것이 아닌, 보관을 위한 전용 용기에 수납하여 가능한 한 웨이퍼 사이의 간격을 좁게 하여 저장하는 웨이퍼 스토커가 요구되어 왔다.
특허문헌 1에서는, 각 저장 링 위에 웨이퍼를 적재하고, 이들 저장 링을 각 웨이퍼 표면끼리가 접촉하지 않을 정도로 간격을 두고 적층함으로써 공간 절약화를 이루고 있다. 또한, 적층된 각 저장 링의 상면과 저면은 커버에 의해 덮여 있고, 각 웨이퍼의 수납 영역은 외부 환경으로부터는 격리된 환경으로 되어 있어, 내부를 질소 등의 불활성 가스 분위기로 유지하는 것도 가능하게 되어 있다. 각 저장 링으로의 웨이퍼의 반입 반출은, 스토커 내에 설치된 전용 반송 수단이 행하게 되지만, 그때에는 각 저장 링을 개별로 소정의 양만큼 들어올리는 구동 기구에 의해 반송 수단의 액세스 공간이 형성된다.
상기 구조에 의해 단위 공간 내에 있어서의 웨이퍼의 수납량은 증가했지만, 새로운 문제가 발생하고 있다. 적층된 저장 링 내에 수납된 웨이퍼를 반출할 때, 또는 웨이퍼를 저장 링 내로 반입할 때, 액세스 대상이 되는 저장 링과 그 아래에 있는 저장 링이, 반송 수단의 그리퍼가 액세스 가능한 높이만큼 개구 수단에 의해 들어올려진다. 그 후, 그리퍼의 액세스가 종료되면, 들어올려진 저장 링은 개구 수단에 의해서도 적층 위치로 복귀되게 되지만, 이때, 들어올려진 저장 링과 인접하는 저장 링이 충돌하게 되어 진애가 발생해 버려, 이 진애가 저장 링에 적재된 웨이퍼를 오염시켜 버린다고 하는 문제가 발생하고 있다.
또한, 개구 수단에 의해 원하는 저장 링과 그 상방에 배치된 모든 저장 링이 들어올려짐으로써, 각 저장 링과 상하의 커버에 의해 형성된 웨이퍼의 저장 공간의 용적이 일시적으로 증대하고, 외부 환경으로부터 진애를 포함한 분위기를 저장 공간 내부에 흡입해 버린다. 또한, 이 선행 기술은 저장 공간 내를 불활성 가스 분위기로 치환하기 위한 수단을 갖고 있지만, 반입 반출 시의 개구 면적이 크기 때문에 저장 공간 내에 충만하고 있던 가스는 단시간에 외부로 확산되어 버려, 개구 동작을 행하면 그때마다 대량의 불활성 가스를 공급할 필요가 있을 뿐만 아니라, 외부 환경으로부터 유입되어 온 대기 중에 포함되는 산소나 수분에 의해 처리 도중의 반도체 웨이퍼에 자연 산화막이 형성되어 버려 다음 처리가 불완전한 것이 되어, 수율의 저하를 초래하고 있다.
일본 특허 공표 제2009-500256호 공보
따라서 본 발명은, 외부 분위기의 유입을 방지하여 비교적 소량의 기체에 의해 웨이퍼 수납 공간을 원하는 분위기로 유지하는 것이 가능하고, 또한 웨이퍼 표면에의 진애의 부착을 방지할 수 있는 웨이퍼 스토커를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 청구항 1에 기재된 수납 용기는, 한쪽 면에 개구부를 갖고 있으며, 내부에 판 형상 피수납물을 지지 가능하게 연직 방향으로 일정한 간격으로 배치된 복수의 선반판과, 상기 복수의 선반 판 사이에 배치되어서 상하에 인접하는 상기 선반판의 간격을 유지하는 스페이서부를 갖는 본체부와, 상기 본체부의 상기 개구부 이외의 측면 및 상하를 덮는 커버 부재와, 상기 복수의 선반판에 대응하여 상기 개구부를 덮는 복수의 차폐판을 갖고, 상기 차폐판을 상기 선반판과는 분리하여 상하 이동시킴으로써 상기 본체부에 지지 수납되어 있는 피수용물에의 액세스를 가능하게 하는 셔터부를 구비하고, 상기 본체부는 내부에 청정한 기체를 공급하는 노즐부를 갖고, 상기 셔터부는 상기 노즐부로부터 공급된 상기 기체를, 상기 본체부의 내압을 유지하면서 적당량 외부로 유출 가능하게 상기 본체부에 대하여 미소한 간극을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 1에 기재된 수납 용기에 의하면, 수납 용기의 본체부와 셔터는 서로 비접촉 상태로 배치되어 있으므로, 마찰에 의한 진애를 발생하는 일이 없다. 또한, 본체부 내는 노즐로부터 공급되는 기체에 의해 외부 환경에 비해 고압으로 유지되고 있으므로, 외부로부터의 진애나 수증기를 포함한 대기가 침입하는 경우도 없다.
본 발명의 청구항 2에 기재된 수납 용기는 청구항 1에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 선반판은, 상기 피수납물을 보유 지지하는 로보트 핑거가 액세스 가능한 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 2에 기재된 수납 용기에 의하면, 반송 로봇에서의 피수납물의 반입이나 반출이 가능하게 된다.
본 발명의 청구항 3에 기재된 수납 용기는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 셔터의 각 상기 차폐판은 상기 선반판이 배치된 간격과 동일한 높이 치수를 갖고, 개별로 상하 이동 가능하게 적층하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 3에 기재된 수납 용기에 의하면, 셔터를 1단만큼 위로 올림으로써 반송 로봇이 액세스 가능한 개구를 마련할 수 있다. 또한, 셔터는 상하 방향으로 이동할 뿐이므로, 진애를 포함한 외부 분위기를 끌어들이는 것도 방지된다. 또한, 셔터와 본체부는 간극을 두고 배치되어 있으므로, 상하 이동에 의한 진애가 발생하는 일도 없다.
본 발명의 청구항 4에 기재된 수납 용기는 청구항 1로부터 청구항 3에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 셔터의 상기 각 차폐판은 위치 규제 부재에 의해 규제된 면 내를 상하 이동 가능한 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 4에 기재된 수납 용기에 의하면, 셔터는 위치 규제 부재에 의해 상하로 이동할 때의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
본 발명의 청구항 5에 기재된 수납 용기는 청구항 1로부터 청구항 4에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 본체부는, 상기 선반판에 지지된 피수납물의 유무를 검출하는 광 센서로부터 조사되는 광이 투과 가능한 검출창을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 5에 기재된 수납 용기에 의하면, 셔터를 여는 일 없이 용기 내부의 피수납물을 광 센서에 의해 검출할 수 있다.
본 발명의 청구항 6에 기재된 수납 용기는 청구항 1로부터 청구항 5에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 노즐로부터 상기 본체부 내에 공급되는 상기 기체는, 상기 각 차폐판의 개방 시와 폐쇄 시에서 유량을 전환할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 6에 기재된 수납 용기에 의하면, 셔터가 열렸을 때의 본체부 내의 청정 분위기를 유지할 수 있게 된다.
본 발명의 청구항 7에 기재된 수납 용기는 청구항 1로부터 청구항 6에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 셔터와 상기 본체부의 간극은, 래비린스 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 7에 기재된 수납 용기에 의하면, 래비린스 형상의 유로를 통하여 기체가 유출되므로, 수납 용기 내의 양압(陽壓) 유지가 용이해진다.
본 발명의 청구항 8에 기재된 수납 용기는 청구항 1로부터 청구항 7에 기재된 수납 용기에 있어서, 상기 본체부는, 상면과 하면에 위치 결정 부재를 갖고, 연직 방향으로 적층하여 배치 가능한 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 8에 기재된 수납 용기에 의하면, 수납 용기를 위치 어긋남을 방지하면서 용이하게 적층하는 것이 가능해진다.
본 발명의 청구항 9에 기재된 셔터 개폐 유닛은, 청구항 1로부터 청구항 8에 기재된 수납 용기가 갖는 상기 셔터를 개폐하는 셔터 개폐 유닛이며, 상기 셔터 개폐 유닛은, 상기 차폐판에 설치된 절결부에 결합 가능한 훅과, 셔터 지지 기구와, 상기 셔터 지지 기구를 상기 수납 용기가 적층된 방향에 대하여 평행하게 승강 이동시키는 승강 구동부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 9에 기재된 셔터 개폐 유닛에 의하면, 1개의 셔터 개폐 유닛에 의해 연직 방향으로 적층하여 배치된 수납 용기의 각 차폐판의 개폐가 가능하게 된다.
청구항 10에 기재된 셔터 개폐 유닛은, 상기 광 센서는 투광부와 수광부의 한 쌍으로 이루어지며, 상기 셔터 지지 기구에 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 10에 기재된 셔터 개폐 유닛에 의하면, 셔터의 개폐와 광 센서에 의한 수납 용기 내부의 피수납물의 검출이라고 하는 2개의 작업이 1개의 승강 구동부의 승강 동작에 의해 가능하게 된다.
본 발명의 청구항 11에 기재된 웨이퍼 스토커는, 클린 부스와, 상기 클린 부스의 외면에 접합된 FOUP 오프너와, 상기 클린 부스 내에 상하 방향으로 1개 또는 2개 이상 적층하여 배치된 상기 수납 용기와, 상기 셔터 개폐 유닛과, 상기 FOUP와 상기 수납 용기 사이에서 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송부와, 스토커 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 11에 기재된 웨이퍼 스토커에 의하면, 셔터 개폐에 의한 마찰로부터 진애를 발생하는 일이 없는 웨이퍼 스토커를 제공할 수 있다.
본 발명의 청구항 12에 기재된 웨이퍼 스토커는 청구항 11에 기재된 웨이퍼 스토커에 있어서, 상기 스토커 제어부는, 상기 셔터 개폐 유닛의 상기 셔터를 개폐하는 동작에 따라서 상기 수납 용기 내부에 공급하는 기체의 유량을 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 12에 기재된 웨이퍼 스토커에 의하면, 셔터 개폐 동작에 의한 수납 용기의 내부 분위기의 변화를 억제할 수 있게 된다.
본 발명의 청구항 13에 기재된 웨이퍼 스토커는, 청구항 11 또는 청구항 12에 기재된 웨이퍼 스토커에 있어서, 상기 수납 용기를 상하 방향으로 적층하여 구성되는 수납 선반과, 상기 수납 선반을 등간격으로 복수 배치하는 저장 유닛과, 상기 저장 유닛을 회전 동작시키는 회전 구동부와, 상기 저장 유닛에 인접하는 위치에 배치되는 셔터 개폐 유닛과, 상기 FOUP와 상기 수납 용기 사이에서 상기 웨이퍼를 반송하는 상기 웨이퍼 반송부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 13에 기재된 웨이퍼 스토커에 의하면, 피수납물의 수납 매수를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 청구항 14에 기재된 웨이퍼 스토커는, 청구항 11로부터 청구항 13에 기재된 웨이퍼 스토커에 있어서, 상기 저장 유닛은, 상기 수납 선반을 등간격으로 복수 적재하는 원 형상의 적재 테이블을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 14에 기재된 웨이퍼 스토커에 의하면, 단위 면적당의 스토커 내에 수납할 수 있는 피수납물의 수납 매수를 비약적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 외부 분위기의 유입을 방지하고 비교적 소량의 기체에 의해 웨이퍼 수납 공간을 원하는 분위기로 유지하는 것이 가능하고, 또한 웨이퍼 표면에의 진애의 부착을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 기판 수납 용기를 구성하는 각 부재를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 기판 수납 용기에 있어서의 셔터와 주변의 부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 기판 수납 용기에 있어서의 웨이퍼 이송 동작을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 기판 수납 용기 내부에 공급된 청정 기체의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 기판 수납 용기가 구비하는 위치 결정 부재를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 셔터 개폐 유닛의 일실시 형태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시 형태인 웨이퍼 스토커를 나타낸 상면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시 형태인 웨이퍼 스토커를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태인 웨이퍼 스토커를 나타낸 상면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태인 웨이퍼 스토커를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태인 저장 유닛을 구비하는 웨이퍼 스토커를 나타낸 상면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태인 저장 유닛과 수평 다관절형 로봇을 구비하는 웨이퍼 스토커를 나타낸 상면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 형태인 저장 유닛과 수평 다관절형 로봇을 구비하는 웨이퍼 스토커를 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 형태인 저장 유닛과 EFEM을 구비하는 웨이퍼 스토커를 나타낸 상면도이다.
도 15는 본 발명의 기판 수납 용기를 사용하여 행한 간극과 공급 가스의 유량에 관한 시험의 그래프이다.
도 16은 본 발명의 기판 수납 용기를 사용하여 행한 셔터 개폐에 의한 내부 분위기의 변동 시험의 그래프이다.
이어서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 기판 수납 용기(1)를 구성하는 부재를 도시하는 사시도이며, 도 2는 기판 수납 용기(1)와 차폐판(15)을 도시하는 사시도이다. 기판 수납 용기(1) 내부에는 기판(2)을 적재하는 선반판(3)이 스페이서(4)를 개재하여 연직 방향으로 서로 평행해지도록 일정한 간격을 두고 복수 적층되어서 고정되어 있다.
또한 이하에 기재하는 본 실시 형태의 경우, 피수납물인 기판(2)은 판 형상의 부재인 반도체 웨이퍼(W)를 예시하고 있다. 또한 웨이퍼(W)를 기판 수납 용기(1)의 내부에 수납하거나 또는 취출할 때에, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 보유 지지 수단이 기판 수납 용기(1) 내에 액세스할 수 있도록 하기 위해, 선반판(3)의 상하 간격은 7㎜로 하고 있다. 선반판(3)은 웨이퍼(W)가 수평하게 적재되도록, 또한 상면에서 보았을 때에 각 선반판이 동일한 위치가 되도록 층 형상으로 포개어 배치되는 선반단을 형성하고 있다.
또한, 선반판(3)은 상면에서 보아 대략 U자의 형상을 갖고 있고, 중앙 부분은 로보트 핑거가 피수납물을 보유 지지한 상태에서 상하 이동 가능하도록, 내주의 일부에 설치된 웨이퍼 지지 부분(5)을 남기고 절결된 형상으로 되어 있다. 선반판(3)의 웨이퍼(W)와 접촉하는 웨이퍼 지지 부분(5)에는, 웨이퍼(W)를 손상시키지 않도록 수지나 천연 고무에 의한 코팅 처리가 실시되고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 선반단을 형성하는 선반판(3)은 판 형상의 부재로 되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연직으로 배치된 판 형상 부재에 등간격으로 홈을 형성하고 이 홈에 피수납물을 적재하는 것으로 해도 된다. 또한, 상하 방향으로 적층된 복수의 스페이서(4)와 복수의 선반판(3)을 일체 성형하여 부품 개수를 감소시키는 것도 충분히 가능하다.
피수납물을 적재하는 선반단을 형성하고 있는 선반판(3)의 상방에는 상부 플레이트(6)가, 하방에는 하부 플레이트(7)가 소정의 간격을 두고 선반판(3)에 고정되어 있다. 선반판(3)과 상하 플레이트(6, 7)로 이루어지는 조립체 둘레면에 있어서, 웨이퍼(W)가 통과하는 본체 개구부(10) 이외의 면은 커버(9)에 의해 덮여 있고, 이 커버(9)는 웨이퍼(W)의 반출입을 행하는 한 면을 제외한 모든 면을 기밀 상태 또는 내부의 분위기를 유지하도록 덮는 상하 플레이트(6, 7)에 나사 고정 또는 접착되어 있다.
또한, 처리 도중의 반도체 웨이퍼는 표면에 형성된 패턴이 대기 중에 포함되는 산소나 수증기와 반응하여 자연 산화막이 형성되어 버려 다음 처리가 불완전한 것이 될 가능성이 있다. 이 문제를 해소하기 위하여 기판 수납 용기(1)의 내부에 질소나 아르곤과 같은 불활성 가스를 공급함으로써 기판 수납 용기(1) 내부의 산소 농도를 ppm 오더까지 저하되게 하거나, 대기 중의 수분을 제거하기 위하여 클린 드라이 에어를 공급하거나 함으로써 기판 수납 용기(1) 내부를 저산소 또는 건조 상태로 하는 등의 소위 분위기 치환 처리가 필요해진다.
따라서 본 발명의 기판 수납 용기(1)에는 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하는 본체 개구부(10)에 대향하는 면에는 질소나 아르곤과 같은 불활성 가스나 클린 드라이 에어 등의 청정한 기체를 기판 수납 용기(1)의 내부에 방출하는 노즐(11)이 배치되어 있다. 이 노즐(11)은 하부 플레이트(7)에 고정되어 있어서, 하부 플레이트(7)에 열린 관통 구멍(12)으로부터 튜브를 통해 기체 공급 수단으로부터 공급된 기체를 기판 수납 용기(1)의 내부로 방출한다. 상세에 대해서는 후술한다.
복수의 선반판(3) 및 스페이서(4)를 적층한 조립체(8)로 이루어지는 본체부를 덮는 커버(9)에는, 개구 부분[본체 개구부(10)]이 설치되어 있다. 본체 개구부(10)를 사이에 두고 대향하는 커버(9)의 양단부 근방에는, 직사각형의 펀치 홀이 형성되어 있고, 그 펀치 홀을 덮도록 투명한 수지 커버(13)가 설치되어 있다. 이 펀치 홀와 투명한 수지 커버(13)는, 후술하는 셔터 지지 기구가 구비하는 웨이퍼 유무 센서의 광축(14)을 따라 광이 투과됨으로써 웨이퍼(W)의 유무를 검출하기 위한 창으로서의 역할을 갖는다.
또한, 투명한 수지 커버(13)의 재질에 대해서는 수지, 특히 폴리카르보네이트나 아크릴이 적합하지만, 이러한 수지 대신에, 센서의 광축(14)이 투과할 정도의 투명도를 갖는 유리나 다른 재질을 사용해도 상관없다. 또한, 외압보다도 내압을 높게 함으로써, 스테인리스나 알루미늄과 같은 광을 투과시키지 않는 불투명한 재질로 이루어지는 커버(9)에, 내부를 소정의 분위기로 유지하는 것을 저해하지 않을 정도의 폭을 갖는 슬릿을 설치하고, 이 슬릿을 통하여 광축(14)에 따른 센서 광을 통과시키도록 구성해도 된다.
외압을 내압보다 높게 하여 내부의 분위기를 유지함으로써, 슬릿으로부터 밖으로 빠지는 공기 그 밖의 가스의 양과 공급하는 가스의 양이 동등하거나 또는 공급하는 양이 많아지도록 제어함으로써, 이러한 구성으로 할 수 있게 된다. 또한, 검출하기 위한 창을 어느 한쪽의 면에 1개만 설치하고, 반사광식 센서나 카메라를 사용한 화상 인식 시스템에 의해 웨이퍼(W)의 유무를 검출하는 것도 가능하다.
이어서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 기판 수납 용기(1)의 본체 개구부(10)를 폐쇄하는 복수의 차폐판(15)과 이 복수의 차폐판(15)에 의해 형성되는 셔터부(S)에 대하여 설명한다. 또한, 도 3은, 본 발명의 기판 수납 용기에 있어서의 웨이퍼 이송 동작을 도시한 도면이다. 각 차폐판(15)은 적층하여 설치된 각 선반판(3)의 상하 간격(선반판의 높이＋스페이서의 높이)과 동일 치수의 높이를 갖고 있고, 웨이퍼(W)의 적재면에 대하여 수직인 방향으로 적층한 상태에서 하부 플레이트(7)에 지지되도록 배치되어 있다. 차폐판(15)은 상면에서 보아 역ㄷ자형으로, 기판 수납 용기(1)의 본체 개구부(10)를 그 양측면으로 돌아 들어가 덮도록 형성되어 있다(도 2 참조).
각 차폐판(15)은 폐쇄한 상태에 있어서, 인접하는 상하 2개의 선반판(3) 상하의 간격 거의 중앙, 또는 약간 하방에 위치하도록 배치되어 있다. 각 웨이퍼(W)의 하면과, 대응하는 차폐판(15)의 하면의 간격은, 로봇의 핑거(24)가 통과할 수 있는 높이 치수를 갖고 있으므로, 대응하는 차폐판(15)을 그 높이 치수만큼 들어올림으로써, 로봇의 핑거(24)가 내부에 수납된 웨이퍼(W)를 들어올릴 수 있게 된다.
차폐판(15)이 개구되면, 로봇의 핑거(24)는 개구(16)의 하측에 위치하는 차폐판(15)의 상면과 웨이퍼(W)의 하면 사이를 통해 수평하게 직진한다. 도 3의 (a) 참조. 또한, 차폐판(15)의 개구에 대해서는 나중에 도 6을 사용하여 설명한다. 삽입된 로봇의 핑거(24)는 약간 상승함으로써 웨이퍼(W)를 들어올려, 선반판(3)으로부터 이격시킨다. 도 3의 (b) 참조. 다음으로 로봇의 핑거(24)는 수평 방향으로의 후퇴 동작을 행하고, 웨이퍼(W)를 기판 수납 용기(1)의 외부로 반출한다. 이때, 웨이퍼(W)는 선반판(3)의 상면과 들어올려진 차폐판(15)의 하면 사이를 통과하여 반출된다. 도 3의 (c) 참조. 또한, 개구(16)의 높이는, 웨이퍼(W)와 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 핑거(24)의 두께 치수와 핑거(24)를 들어올릴 때의 상승 거리에 따라 규정되지만, 기판 수납 용기(1) 내부의 환경 유지의 관점에서, 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다.
또한, 각각의 차폐판(15)의 상하 이동에 의한 수평 방향의 위치 어긋남을 방지하기 위해서, 본 발명의 기판 수납 용기(1)에서는 각각의 차폐판(15)의 좌우 양측에 관통 구멍(17)을 마련하고, 그 관통 구멍(17)에 수평 위치를 규제하는 부재(위치 규제 부재)인 위치 결정 샤프트(18)를 삽입하는 구조로 하고 있다. 위치 결정 샤프트(18)는 차폐판(15)의 적층 방향과 마찬가지로, 수납 용기 내부에 수납된 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 수직이 되도록 배치되어 있다.
여기서, 차폐판(15)의 개폐는, 원하는 차폐판(15)과 그 차폐판(15)의 상방에 위치하는 차폐판(15) 모두가 이 위치 결정 샤프트(18)에 따라 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 수직인 면 내를 상하 방향으로 슬라이드시켜서 행한다. 위치 결정 샤프트(18)는 양단부를 상하 플레이트(6, 7)의 좌우 양측에 형성된 돌출 부분에 고정되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 기판 수납 용기(1)는 차폐판(15)의 위치 규제 부재로서 원기둥 형상의 위치 결정 샤프트(18)를 구비하고 있지만, 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 원기둥 형상의 위치 결정 부재 대신에, 예를 들어 차폐판(15)의 상면에 원뿔 형상의 돌기를 마련하고 하면에 이 원뿔 형상의 돌기에 대응하는 형상을 갖는 오목부를 설치하고, 적층되는 것으로 자동으로 상하 차폐판의 위치 결정 및 슬라이드 동작을 할 수 있도록 해도 된다. 또한, 차폐판(15)의 좌우 양단부에 오목부를 마련하고, 이 오목부에 끼워 맞추도록 위치 결정 레일을 배치하여, 상하로 슬라이드 가능한 구조로 해도 된다.
그런데, 기판 수납 용기(1)의 본체 개구부(10) 주변을 차폐판(15)이 슬라이드 동작함으로써 주위의 부재와의 마찰로부터 진애가 발생되어 버려, 그 진애가 기판 수납 용기(1)의 내부로 인입하여 수납되어 있는 웨이퍼(W)에 부착되어 버린다고 하는 문제가 고려된다. 따라서, 본 발명의 기판 수납 용기(1)는 본체 개구부(10)의 전체 둘레에 있어서, 복수의 차폐판(15)으로 구성되는 셔터부(S)가 커버(9) 및 상하 플레이트(6, 7)에 대하여 약간의 간극(19)을 마련하여 배치되어 있다.
도 4의 (a)는 기판 수납 용기(1)를 상면으로부터 본 단면도이며, 도 4의 (b)는 측면으로부터 본 단면도이다. 본 실시 형태의 기판 수납 용기(1)에서는 차폐판(15)과 기판 수납 용기(1)의 본체 개구부(10) 주위의 커버(9)나 상하 플레이트(6, 7) 등의 각 부재와의 간극(19)의 폭은 0.5㎜로 하고 있다. 또한, 차폐판(15)에 설치된 관통 구멍(17)의 직경을, 위치 결정 샤프트(18)의 직경에 대하여 거의 동일, 또는 위치 결정 샤프트(18)의 직경 ＋0.5㎜까지의 치수로 해 두면, 차폐판(15)은 주위의 부재와 접촉하지 않고 상하 이동이 가능하게 된다.
차폐판(15)이 폐쇄되어 있는 상태에서 기판 수납 용기(1)의 내부에 노즐(11)로부터 불활성 가스나 클린 드라이 에어 등의 청정한 기체를 공급한 경우, 기판 수납 용기(1) 내에 체류되어 있던 대기는, 노즐(11)로부터 방출된 기체에 의해 상술한 본체 개구부(10)의 주위에 설치된 간극(19)으로부터 용기 외부로 압출되게 되어, 공급 기체에 의한 분위기 치환에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 또한, 소정의 분위기로의 치환 종료 후도, 소량의 기체를 계속하여 공급함으로써 기판 수납 용기(1) 내는 외부 환경에 비해 양압이 되고, 이 양압의 분위기가 본체 개구부(10) 주위의 간극(19)으로부터 외부로 유출되는 에어 시일의 역할을 감당함으로써, 외부로부터의 진애나 수증기를 포함한 대기의 침입을 방지할 수도 있다.
또한, 이러한 양압으로 함으로써, 차폐판(15)이 상하 이동했을 경우에 차폐판(15)과 위치 결정 샤프트(18) 사이에서의 마찰에 의해 발생한 진애가 용기 내부로 침입하는 것도 방지할 수 있다. 또한, 간극(19)은 기판 수납 용기(1) 내부로부터 공기가 직선적으로 유출할 수 있는 형상을 채용할 수도 있지만, 기체가 흐르는 방향을 변화시켜 유출하는 속도를 저하시키는 래비린스 구조로 함으로써, 차폐판(15)과 주위 부재와의 접촉을 방지하면서도 기판 수납 용기(1) 내부의 양압을 유지할 수 있게 된다.
또한, 간단히 공급원으로부터 기판 수납 용기(1) 내부에 청정 기체를 공급하는 것만으로는, 기체의 분사에 의해 발생한 난류가 기판 수납 용기(1) 내에서 진정화되고 있던 진애가 끌어 올려져 버려, 그 끌어 올려진 진애가 웨이퍼(W) 표면에 부착된다고 하는 문제가 발생할 우려가 있다. 따라서 본 발명의 기판 수납 용기(1)가 구비하는 노즐(11)은 기체 공급원(도시하지 않음)으로부터 튜브를 통하여 도입되는 기체를 기판 수납 용기(1) 내부에 공급하기 위한 공급용 노즐은, 급격하게 확산되는 것을 방지하기 위한 확산 억제 부재를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
도 4의 (c)에, 확산 억제 부재(11c)를 구비하는 노즐(11)의 단면 형상을 모식적으로 도시한다. 기판 수납 용기(1) 내부에 기체를 도입하는 도입관(11a)에는 가스를 분출하는 복수의 분출구(11b)가 마련되어 있다. 확산 억제 부재(11c)는 용기 내로의 가스가 급격하게 확산되는 것을 방지하기 위해, 도입관(11a)을 덮고 있다. 확산 억제 부재(11c)는, 예를 들어 다공성 재료와 같이, 도입관(11a)으로부터 분출되는 가스를 투과하고, 또한 용기 내로 가스가 도입관(11a)으로부터 직접 급격하게 확산되는 것을 방지할 수 있는 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 도입관(11a)에는 다수의 분출구(11b)가 마련되어 있지만, 분출구(11b)는 각 선반판(3)에 적재된 웨이퍼(W)의 높이 방향의 각 간극을 향해 기체를 방출하도록 설치하는 것이 바람직하다.
원통 형상의 확산 억제 부재(11c)는 가능한 한 공급하는 기체의 유출량을 저감시키지 않고, 기체의 분출력을 억제하는 부재인 것이 바람직하다. 예를 들어 다공질 세라믹이나, 스테인리스나 니켈 등을 소결시킨 금속 소결체를 재료로 하는 것이 바람직하다. 이 분출력 억제 부재를 통하여 불활성 가스나 클린 드라이 에어를 공급함으로써, 난류의 발생을 방지하여, 층류 상태에서 기판 수납 용기(1) 내부에 공급할 수 있고, 외부에 대하여 양압을 유지하면서 내부에 적재된 웨이퍼(W) 사이를 웨이퍼(W)에 대하여 평행한 흐름을 형성하고, 간극(19)을 통해 외부로 유출시킬 수 있다.
또한, 공급원과 노즐(11) 사이에 공급하는 기체의 유량을 조절하는 조절 수단을 설치하고, 차폐판(15)의 개폐 동작과 연동하여 기체의 공급 유량을 변화시킴으로써, 기판 수납 용기(1) 내부의 저산소 농도 분위기를 효율적으로 유지할 수 있게 된다. 예를 들어, 차폐판(15)을 개폐하는 수단이 차폐판(15)을 개방할 때에는 차폐판(15)이 폐쇄된 상태일 때에 비해 다량의 기체를 기판 수납 용기(1) 내로 방출한다. 이에 의해, 개구(16)로부터 기체가 유출되었다고 해도, 기판 수납 용기(1) 내의 기체를 고농도로 유지할 수 있다. 또한, 개구 시에 비교적 다량의 기체를 공급함으로써, 진애가 개구(16)를 통과하여 기판 수납 용기(1)의 내부로 침입해 오는 것을 방지하고 있다.
한편, 차폐판(15)이 폐쇄된 상태에 있을 때에는, 소정의 농도에 도달하면 기체의 공급량을 적게 함으로써 기체의 소비량을 억제할 수 있다. 기체의 공급량을 전환하는 타이밍에 대해서는, 예를 들어 기판 수납 용기(1) 내에 산소 농도계를 설치해 소정의 산소 농도를 하회했을 때, 또는 상회했을 때에 기체의 공급량을 조절한다. 또는, 차폐판(15)의 개방 동작이나 폐쇄 동작의 전후 몇 초와 같이, 각 동작의 타이밍이나 시간의 경과에 의해 공급량을 조절하도록 구성해도 된다. 특히, 차폐판(15)을 개폐하는 구동 수단과 기체의 공급량을 조절하는 조절 수단을, 공통된 제어부에 의해 제어하도록 함으로써, 기체의 공급량을 효율적으로 조절하는 것이 용이하게 된다.
도 2에서는, 본 실시 형태의 기판 수납 용기(11)는 선반판(3)을 10단 구비한 것을 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 통상, 반도체 제조 공장 내에서 반도체 웨이퍼(W)는 FOUP(38) 내에 수납되어서 각 공정 사이를 이동하게 된다. 일반적인 FOUP(38)는 내부에 반도체 웨이퍼(W)를 25매 수납 가능하므로, 본 발명의 기판 수납 용기(1)의 수납 매수도 25매 또는 그 배수 매를 수납할 수 있도록 하는 것이, 웨이퍼(W)를 관리하는 면에서 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 기판 수납 용기(1)는 상하로 복수 개 적층할 수 있다. 기판 수납 상자(1)의 상하 플레이트(6, 7)에는, 복수의 기판 수납 용기(1)를 상하 방향으로 적층했을 때에, 상하의 기판 수납 용기(1)를 정확하게 위치 결정하기 위한 위치 결정 부재(20)가 구비되어 있다. 위치 결정 부재(20)는 상부 플레이트의 상면에 설치되는 위치 결정 핀 및 하부 플레이트의 저면에 설치되는 위치 결정 블록에 의해 구성되어 있다.
도 5의 (a)는 2개의 기판 수납 용기(1)를 상하로 적층했을 때의, 하측 수납 용기(1)의 상측 플레이트(6)와 상측에 적층된 수납 용기(1)의 하측 플레이트(7)의 위치 결정 부재(20)가 결합되어 있는 상태를 예시하는 도면이다. 도 5의 (b)는 상부 플레이트(6)의 상면에 배치된 위치 결정 핀(21)을 예시하는 사시도이며, 도 5의 (c)는 하부 플레이트(7)의 저면에 배치된 위치 결정 블록(23)을 예시하는 사시도이다. 도 5에 도시하는 예에서는, 상부 플레이트(6)의 상면에는, 상면이 반구 형상의 형상을 갖는 원기둥 형상의 위치 결정 핀(21)이 소정의 원 위의 3군데에 세움 설치되어 있다. 또한, 하부 플레이트(7)의 저면에는, 이 위치 결정 핀(21)이 세움 설치된 위치와 대향하는 위치에, 단면 V자 형상의 홈(22)을 갖는 위치 결정 블록(23)이 배치되어 있다.
도 5에 도시하는 위치 결정 블록(23)은 위치 결정 핀(21)에 대응하는 위치이며, V자 형상의 홈(22)의 중심이 위치 결정 핀(21)의 각 중심축을 통과하는 원의 중심 위치로부터 연장되는 직선과 일치하도록 배치되어 있다. 이러한 형상의 위치 결정 부재(20)를 구비함으로써, 적층된 기판 수납 용기(1)는 상하 동일한 위치에 정확하게 배치된다. 보다 안정되게 적층하기 위해서는, 또한 각각의 기판 수납 용기(1)를 고정용의 부재로 서로 고정하는 것이 바람직하다. 또한, 적층 높이를 억제한다는 관점에서, 위치 결정 핀(21)과 위치 결정 블록(23)의 높이는 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하고, 본 실시 형태에서는, 위치 결정 핀(21)과 위치 결정 블록(23)이 접촉했을 때의 위치 결정 부재(20) 전체의 높이는 약 12㎜로 하고 있다.
이어서, 차폐판(15)을 개폐하는 셔터 개폐 유닛(25)에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 셔터 개폐 유닛(25)의 전체를 예시하는 일부 절결도이다. 셔터 개폐 유닛(25)은 차폐판(15)의 좌우 양단부에 형성된 절결부에, 개폐를 위한 훅(26)을 삽입하는 셔터 지지 기구(27)와, 차폐판(15) 및 셔터 지지 기구(27)를 상하 방향으로 승강 이동시키는 승강 구동부(28)로 구성되어 있다.
훅(26)은 선단부 부분이 차폐판(15)의 절결부에 끼워 맞춤 가능한 형상을 갖고 있으며, 셔터 지지 기구(27)에 세움 설치된 원기둥 형상의 지지축(29)에 베어링을 통하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 훅(26)의 타단부에는 돌출부(30)가 형성되어 있고, 이 돌출부(30)는 에어 실린더(31)의 피스톤 로드(32)에 연결되어 있다. 따라서, 돌출부(30)는 에어 실린더(31)에의 압축 공기의 공급에 의한 피스톤 로드(32)의 진퇴 동작에 연동하여 훅(26)은 지지축(29)을 중심으로 회전하게 된다.
또한, 셔터 지지 기구(27)의 각 부재는 커버(27a, 27b) 내에 수납되어 있으므로, 가령 회전 동작에 의해 진애가 발생해도, 외부로는 비산하지 않는 구조로 되어 있다. 또한, 도 6의 예에서는, 훅(26)은 지지 빔(35)의 상면으로부터 약 30㎜ 상방에 배치되어 있다. 또한, 지지 기구(27)를 덮는 커버(27a, 27b)는 웨이퍼(W)의 직경보다도 큰 거리가 되도록 이격하여 배치되어 있다. 따라서, 로봇의 핑거(24)에 의해 웨이퍼(W)를 반입 반출할 때는, 핑거(24)는 지지 빔(35)보다 상방에서 또한 커버(27a, 27b) 사이를 통하여 기판 수납 용기(1)의 내부에 액세스하고, 웨이퍼(W)를 반입 또는 반출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 셔터 개폐 유닛(25)에서는, 훅(26)을 회전 동작시키는 수단으로서 에어 실린더(31)를 구비하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 에어 실린더(31) 대신에 모터 또는 전자석을 사용해도 되고, 모터나 로터리 액추에이터의 회전축에 훅(26)을 직접 고정함으로써 훅(26)을 회전시키는 것으로 해도 된다. 또한, 훅(26)을 지지 위치와 지지 개방 위치 사이에 직선적으로 왕복 이동시켜, 차폐판(15)과 결합시키는 기구로 해도 된다.
본 실시 형태의 셔터 개폐 유닛(25)에서는, 피스톤 로드(32)가 수축 후퇴됨으로써 훅(26)의 선단부가 차폐판(15)의 절결부와 끼워 맞추어지고, 차폐판(15)을 지지하는 지지 위치가 되어, 신장 전진함으로써 지지 해제 위치가 되도록 구성되어 있다. 또한, 에어 실린더(31)로의 압축 공기의 공급·차단은 전자기 밸브(33)의 개폐에 의해 전환된다. 이 전자기 밸브(33)의 개폐는 지지 제어 수단(80)에 의해 제어된다.
또한, 에어 실린더(31)에는 피스톤 로드(32)의 진퇴 위치를 검출하는 검출 센서(34)가 구비되어 있고, 피스톤 로드(32)의 진퇴 위치를 검지함으로써 훅(26)이 지지 위치 또는 지지 해제 위치에 있는지를 검지할 수 있도록 되어 있다. 이 검출 센서(34)의 온·오프 신호는 지지 제어 수단(80)으로 송신된다. 이 훅(26)과 지지축(29)과 에어 실린더(31)로 이루어지는 진퇴 기구는, 차폐판(15)의 좌우 양단부에 형성된 절결부에 대하여 1세트, 좌우 대칭의 위치에서 지지 빔(35)에 설치되어 있다.
또한, 지지 빔(35)에는 기판 수납 용기(1) 내부에 있어서의 웨이퍼(W)의 유무를 검출하는 투과광식 광학 센서의 투광부(36)와 수광부(37)가 각각 브래킷을 통하여 서로 대향하도록 설치되어 있고, 투광부(36)로부터 광축(14)을 따라 조사된 수광부(37)에 의해 검출되도록, 투광부(36) 및 수광부(37)의 위치나 기울기가 조정되어 있다. 또한, 투광부(36)는 조사한 광의 광축(14)이 커버(9)의 창부를 투과하여 웨이퍼(W)에 의해 차광되는 위치에 지지 빔(35)으로부터 돌출되어서 설치되어 있고, 수광부(37)는 투광부(36)로부터 조사된 광의 광축(14) 위에 위치하도록 지지 빔(35)으로부터 돌출되어서 설치되어 있다.
상기 구성에 의해, 투광부(36)와 수광부(37)를 기판 수납 용기(1)의 내부에 적재된 웨이퍼(W)의 면에 대하여 수직인 방향으로 동시에 이동시킴으로써, 기판 수납 용기(1) 내의 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)가 존재하면 투광부(36)로부터의 광은 웨이퍼(W)에 의해 차단되어서 수광부(37)에는 이르지 않고, 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)가 존재하지 않을 경우에는 투광부(36)로부터의 광은 웨이퍼(W)에 의해 차단되는 일 없이 수광부(37)에 이른다. 이 정보를 기초로 기판 수납 용기(1) 내의 웨이퍼(W) 유무를 판별할 수 있다.
또한, 투광부(36)와 수광부(37)를 이동시키는 구동 수단에 인코더나 센서와 같은 위치 정보를 검출하는 수단을 구비해 두면, 수직 방향의 이동 중인 투광과 차광의 타이밍을 기억 장치에 기억시킴으로써, 어떤 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)가 존재하고, 어떤 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)가 존재하지 않는지를 검출(맵핑)할 수 있게 된다. 이 투과광식 센서의 온·오프 신호는 지지 제어 수단(80)으로 송신된다.
또한, 투광부(36)로부터 수광부(37)로 조사되는 광축(14)은 선반판(3) 위의 웨이퍼(W)에 대하여 평행해지도록 배치해도 되지만, 투광부(36)로부터 수광부(37)로의 광축(14)은 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 각도를 갖도록 경사지게 배치할 수도 있다. 특히, 광축(14)의 폭이 웨이퍼(W)의 두께보다도 큰 경우에는, 웨이퍼(W)가 광을 충분히 차단할 수 없으므로, 경사지게 배치하는 것이 바람직하다.
이어서, 셔터 지지 기구(27)의 베이스 부재인 지지 빔(35)과 셔터 지지 기구(27)를 웨이퍼(W)의 면에 대하여 수직인 방향으로 승강 이동시키는 승강 구동부(28)에 대하여 상세하게 설명한다. 지지 빔(35)은 상부에 훅(26)을 회전 동작시키는 셔터 지지 기구(27)를 지지하고, 내부에는 상술한 투광부(36)로 광을 발하고, 수광부(37)에서 받은 그 광을 검지하여 온·오프 신호로서 지지 제어 수단(80)으로 출력하는 센서 증폭기가 수납되어 있다.
지지 빔(35)은 수평 방향으로 연장하는 직육면체 형상으로 되어 있어서, 편측을 승강 구동부(28)의 승강 베이스(39)에 고정되어 있다. 본 실시 형태의 지지 빔(35)은 일단부를 승강 베이스(39)에 고정된 편측 지지 구조로 되어 있으므로, 지지 빔(35) 자신의 중량이나 들어올리는 차폐판(15)의 중량에 기인하는 휨을 억제하기 위해서, 예를 들어 알루미늄재나 스테인레스 스틸, 탄소 섬유와 같은 경량으로 강성이 높은 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 승강 기구를 지지 빔의 각 양단부에 하나씩 설치하고, 지지 빔(35)의 양단부를 각각의 승강 베이스(39)에 고정하는 것도 가능하다.
승강 구동부(28)는 한쪽이 개방된 역ㄷ자형의 단면을 갖고 상하 방향으로 긴 형상의 상자형 프레임(40)과, 그 상자형 프레임(40)의 내부에 구동원인 모터(41)에 풀리와 벨트를 통하여 연결된 볼 나사 축(42)과, 볼 나사 축(42)에 끼워 맞추어서 나사축(42)의 회전 운동에 의해 승강 동작하는 볼 너트(43)를 구비하고 있다. 상자형 프레임(40)은 개방면을 지지 빔(35)이 배치된 방향을 향해, 기판 수납 용기(1) 내부에 수납된 웨이퍼(W)의 면에 대하여 수직이 되도록 세움 설치되어 있고, 그 내부에 상자형 프레임(40)의 세움 설치 방향과 평행하게 볼 나사 축(42)이 배치되어 있다.
또한 승강 구동부(28)는 상자형 프레임(40)의 내부에, 볼 나사 축(42)과 평행하게 볼 나사 축(42)의 양측에 부설된 2개의 슬라이드 가이드(44)를 구비하고 있다. 이 2개의 슬라이드 가이드(44)의 이동자(45)와 볼 너트(43)는 승강 베이스(39)에 의해 서로 고정되어 있다. 이 구성에 의해, 승강 구동부(28)는 모터(41)의 회전 구동력에 의해 승강 베이스(39)와 승강 베이스(39)에 고정된 셔터 지지 기구(27)를 원활하게 승강 동작시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 승강 동작에 의해 볼 나사 축(42)이나 슬라이드 가이드(44)로부터 마찰에 기인하는 진애가 발생할 가능성이 높으므로, 승강 베이스(39)의 형상은 진애가 상자형 프레임(40)으로부터 외부로 비산하는 것을 방지하는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시 형태의 승강 베이스(39)는 상자형 프레임(40)의 개방 부분을 덮도록 상면에서 보아 역ㄷ자 형상의 형상을 갖고 있으며, 진애의 비산을 방지하고 있다.
또한, 구동원인 모터(41)는 AC/DC 서보 모터나 스테핑 모터가, 높은 응답성과 위치 결정 기능을 가지므로 적합하다. 또한, 모터(41)에의 전원 공급이 오프되었을 때에 셔터 지지 기구(27)와 승강 베이스(39)가 자중에 의해 하강하지 않도록, 전원 오프 시에 모터(41)의 회전축이 회전하지 않도록 하는 브레이크 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태의 승강 구동부(28)는 모터(41)의 회전 구동력을 볼 나사 축(42)에 전달함으로써 승강 베이스(39)를 승강 이동시키고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 볼 나사식 대신에, 예를 들어 상자형 프레임(40) 내에 부설된 랙에 교합된 피니언 기어를 모터로 회전 구동시킴으로써 승강 이동시키는 것으로 해도 되고, 상하 방향으로 걸쳐진 벨트를 모터로 회전시킴으로써 승강 이동시키는 것으로 해도 된다. 또한, 리니어 모터에 의한 승강 구동 기구를 채용하는 것도 가능하다. 단, 본 실시 형태도 포함하여 상기 구동 수단으로 승강 구동을 행할 때에는, 전원 오프 시의 자중에 의한 하강이나 벨트 끊어짐에 의한 낙하 등의 문제를 피하는 대책을 강구할 필요가 있다.
이어서, 셔터 지지 기구(27)와 승강 구동부(27)의 동작에 대하여 설명한다. 셔터 지지 기구(27)와 승강 구동부(28)에 구비된 모터(41)나 에어 실린더(31), 검출 센서(34)와 같은 전기 부품의 동작은 스토커 제어부(81)에 의해 제어된다. 먼저, 적층하여 배치된 기판 수납 용기(1) 내부의 어떤 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)가 있는지를 검출하기 위한 맵핑 동작을 행한다. 맵핑 동작은 적층하여 배치된 기판 수납 용기(1)의 최상측 또는 최하측 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로, 셔터 지지 기구(27)를 상승 또는 하강시켜서, 투광부(36)와 수광부(37)를 연결하는 광축(14)을 상하로 이동시킴으로써 행하여진다.
스토커 제어부(81)로부터 송신된 모터(41)의 이동 지령을 수신한 승강 구동부(28)는 광축(14)이 기판 수납 용기(1)의 최하측으로부터 최상측까지 이동하도록 모터(41)의 회전을 제어하여 셔터 지지 기구(27)를 승강한다. 이동 중, 광축(14)이 웨이퍼(W)에 의해 차광되었을 때에는, 셔터 지지 기구(27)의 지지 제어 수단(80)이 센서 차광 신호를 스토커 제어부(81)로 송신한다. 센서 차광 신호를 수취한 제어부(81)는 신호를 수취한 시점의 셔터 지지 기구의 위치 데이터를 스토커 제어부(81)가 구비하는 기억 수단에 기억시킨다. 승강 구동부(28)가 다시 이동하여 광축(14)을 막고 있던 웨이퍼(W)를 앞지르면 광축은 또한 수광부로 입사하게 된다. 셔터 지지 기구(27)의 지지 제어 수단(80)은 이 입사 신호도 스토커 제어부(81)로 송신한다.
입사 신호를 수취한 스토커 제어부(81)는 신호를 수취한 시점의 셔터 지지 기구(27)의 위치 데이터를 스토커 제어부(81)가 구비하는 기억 수단에 기억시킨다. 여기서, 광축(14)을 차광했을 때의 위치 데이터와, 입사했을 때의 위치 데이터를 대조함으로써, 광축(14)을 차광하고 있던 것의 두께가 판정된다. 이때의 두께 데이터와 미리 교시되어 있는 웨이퍼(W)의 두께 데이터를 대조하고, 광축(14)을 차광한 것이 웨이퍼(W)인지의 여부를 판단한다. 웨이퍼(W)라고 인식한 경우에는, 미리 교시된 선반판(3)의 위치 데이터와 대조하여, 어떤 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)가 존재하는지를 기억 수단에 기억한다. 이 처리를 셔터 지지 기구의 이동 중에 반복하여 행함으로써, 각 선반판(3) 위의 웨이퍼 유무의 데이터(맵핑 데이터)가 제작되어, 기억 수단에 기억된다.
적층하여 배치된 기판 수납 용기(1)를 하단부로부터 상단부까지 광축(14)을 이동함으로써 주사해 가면, 웨이퍼(W) 이외에 상부 플레이트(6)나 하부 플레이트(7)와 같은 구조물도 광축(14)을 차광한다. 이들 구조물이 광축(14)을 차광한 데이터와 웨이퍼(W)가 차광한 데이터를 선별하기 위해, 미리 교시 작업에 의해 구조물의 두께 치수나 상하 방향의 위치를 스토커 제어부(81)가 구비하는 기억 수단에 기억시켜 둔다. 또한, 각 선반판(3)의 위치도 교시하여 기억해 둔다. 광축(14)을 차광하고 있는 것이 웨이퍼(W)가 아니라고 인식한 경우에는 그 데이터를 파기하고, 웨이퍼(W)라고 인식한 경우에는 그 위치 데이터와 미리 교시한 데이터를 대조하여, 어떤 선반판(3)에 웨이퍼가 적재되어 있는지를 데이터로서 기억한다.
이어서, 차폐판(15)의 개폐 동작에 대하여 설명한다. 먼저 스토커 제어부(81)가 승강 구동부(28)에 원하는 차폐판(15)의 개폐 위치까지 이동하도록 이동 지령을 송신한다. 승강 구동부(28)는 기억 수단에 미리 교시·기억된 위치 데이터를 기초로 모터(41)를 구동시켜, 셔터 지지 기구(27)를 이동시킨다. 이동 후, 스토커 제어부(81)가 셔터 지지 기구(27)의 지지 제어 수단(80)에 셔터 클램프 지령을 송신하면, 셔터 지지 기구(27)의 지지 제어 수단(80)은 전자기 밸브(33)를 동작시켜서 에어 실린더(31)에 압축 공기를 공급하여 훅(26)을 폐쇄 위치까지 회전시킨다. 훅(26)의 회전은 검출 센서(34)에 의해 검출되므로, 그 검출 신호를 수취한 시점에서, 셔터 지지 기구(27)의 지지 제어 수단(80)은 셔터 클램프 완료 신호를 스토커 제어부(81)로 송신한다.
셔터 클램프 완료 신호를 수취한 스토커 제어부(81)는, 다음으로 승강 구동부(28)에 차폐판(15)의 들어올림 지령을 송신한다. 들어올림 지령을 수취한 승강 구동부(28)는 기억 수단에 미리 교시·기억되어 있는 들어올림 이동 데이터를 기초로 모터(41)를 구동시켜, 차폐판(15)의 들어올림 동작을 행한다. 차폐판(15)의 들어올림 동작이 종료되면, 승강 구동부(28)는 들어올림 완료 신호를 스토커 제어부(81)로 송신해 차폐판(15)의 들어올림 동작은 완료한다. 또한, 승강 구동부(28)가 이 들어올림 동작이 완료된 위치에서, 광축(14)이 원하는 웨이퍼(W)에 의해 차광되도록 훅(26)과 광축(14)의 상대 위치를 규정해 두면, 차폐판(15)을 개방하는 동작이 완료된 후에 웨이퍼(W)의 재고품을 다시 확인할 수 있게 된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 반송 시의 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다.
여기서, 차폐판(15)이 개방됨으로써 로보트 핑거(24)의 선반판(3)으로의 액세스가 가능하게 되므로 소정의 웨이퍼(W) 반입·반출 동작을 행한다. 웨이퍼(W) 반입·반출이 종료되면, 이번에는 차폐판(15)의 하강 동작이 행하여진다. 이 차폐판(15)의 하강 동작은 상술한 들어올림 동작의 순서를 뒤에서 거슬러감으로써 행하여진다.
스토커 제어부(81)로부터 차폐판(15)의 하강 지령이 송신되면, 수신한 승강 구동부(28)는 모터(41)에 들어올림 동작을 행하기 전의 위치까지 복귀되는 동작을 하게 한다. 그 후, 스토커 제어부(81)는 셔터 지지 기구(27)의 지지 제어 수단(80)에 셔터 앵크 램프 지령을 송신하고, 지지 제어 수단(80)은 앵크 램프 동작을 실행한다. 앵크 램프 동작이 종료되면, 스토커 제어부(81)는 셔터 지지 기구(27)를 다음 소정의 위치까지 이동하도록 지지 제어 수단(80)으로 이동 지령을 송신하거나, 또는 그 위치에서 대기하는 지령을 송신하고, 차폐판(15)의 개폐 동작은 종료한다.
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일실시 형태인 웨이퍼 스토커(46)에 대하여 상세하게 설명해 간다. 도 7은 본 발명의 제1 실시 형태인 웨이퍼 스토커(46)를 상면으로부터 나타낸 평면도이며, 도 8은 도 7의 선 A-A'로부터 본 단면도이다. 본 실시 형태의 스토커(46)는 내부 공간을 형성하는 프레임(47)과 프레임(47)에 설치되어 내부를 외부 환경으로부터 차단하는 커버에 의해 형성되는 클린 부스와, 적층된 상태에서 프레임(47)에 고정된 기판 수납 용기(1)와, 기판 수납 용기(1)의 차폐판(15)을 개폐하는 셔터 개폐 유닛(25)과, 기판 수납 용기(1)와 FOUP(38) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송하는 웨이퍼 반송부(48)와, 프레임(47)에 접합되어서, 밀폐 용기인 FOUP(38)를 적재하여 내부를 개방하는 오프너(49)와, 수평 방향 및 회전 방향에 있어서의 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 얼라이너(50)로 구성되어 있다.
또한, 프레임(47)의 상면에는 웨이퍼 스토커(46) 내부의 공기 흐름을 상부로부터 하부 방향으로 형성하기 위한 FFU(Fan Filter Unit)(51)가 설치되어 있다. FFU(51)는 외부로부터 흡입한 공기를 필터에 의해 진애가 제거된 청정한 상태로 여과하여 웨이퍼 스토커(46) 내부에 층류로서 송입하는 것으로, 이에 의해 클린 부스 내부의 기압을 외부 환경보다도 약간 높게 유지하는 작용을 하고 있다. 또한, 클린 부스의 바닥면에는 FFU(51)로부터 송입된 층류의 클린 에어가 외부 환경으로 유출되도록 개구부가 설치되어 있다.
개구부는 개구 면적을 조절할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하고, FFU(51)와 이 적절하게 개구 면적이 조절된 개구부에 의해, 외부로부터의 진애를 포함한 공기의 침입을 방지하고, 또한 클린 부스 내부에 배치된 구동 기구 등으로부터 발생한 진애를 효율적으로 외부로 배출시킴으로써 웨이퍼 스토커(46)의 내부 공간을 청정한 분위기로 유지할 수 있도록 되어 있다.
오프너(49)는, FOUP(38)를 적재하는 적재대와, 웨이퍼(W)의 유통을 위한 개구부와, 이 개구부를 개폐하는 도어를 갖고 있다. FOUP(38)가 적재대 위에 적재되면, 도어와 FOUP(38)의 덮개를 일체화한 후에 도어가 하강하여, 외부로부터 밀폐한 상태 그대로, FOUP(38) 내부와 웨이퍼 스토커(46)의 내부 공간을 연통 가능하게 하기 위한 것이다.
얼라이너(50)는 웨이퍼(W)의 중심 위치와 노치라고 불리는 위치 정렬을 위하여 설치된 오목부의 위치 정렬을 행하는 장치이며, 위치 정렬과 동시에 각 웨이퍼(W)에 부여되어 웨이퍼(W) 표면에 각인된 고유의 ID 번호를 판독하는 기능을 갖고 있다. 이 얼라이너(50)는 웨이퍼 스토커에 필수적인 구성은 아니지만, 웨이퍼(W)를 ID마다 개별로 관리할 필요가 있는 경우에는 필요한 것이 된다.
웨이퍼 반송부(48)는 모터의 구동에 의해 수평면 내에서 선회 동작하는 베이스(52)에, 소정의 풀리와 타이밍 벨트에 의해 감속비를 가지고 연결된 2세트의 아암체(53)가 배치되어 있는 원통 좌표형 로봇(54)이 구비되어 있다. 각각의 아암체(53)의 선단부 부분에는 웨이퍼(W)를 흡착 보유 지지하는 핑거(24)가 구비되어 있다[도 7에서는, 핑거(24)는 상하의 위치가 포개어져 있으므로, 하나밖에 나타내고 있지 않음]. 원통 좌표형 로봇(54)은 모터의 구동력으로 각 아암이 수평면 내에서 회전함으로써 아암체(53)가 굴신 동작을 행하고, 이 굴신 동작에 의해 선단부 부분에 구비된 핑거(24)를 직선 이동시키는 구조를 갖고 있다.
또한, 베이스(52)의 선회 동작과 아암체(53)의 굴신 동작에 의해, 핑거(24)에 의해 보유 지지된 웨이퍼(W)를 수평면 내의 소정의 위치까지 반송할 수 있다. 또한 웨이퍼 반송부(48)는, 이 원통 좌표형 로봇(54)을 기판 수납 용기(1)가 적층된 방향을 따라서 승강 이동시키는 Z축 구동부(55)를 구비하고 있고, 핑거(24)에 대하여 높이가 다른 기판 수납 용기(1)에도 액세스할 수 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(46)에서는, 상면에서 보아 중앙부에 원통 좌표형 로봇(54)이 배치되어 있고, 이 로봇(54)의 선회 가능한 베이스(52)의 선회축을 중심으로, 동심원 위에 기판 수납 용기(1), 오프너(49), 얼라이너(50) 등이 배치되어 있다. 기판 수납 용기(1)와 오프너(49)는 각각의 개구부가 로봇(54)을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있다.
또한, 기판 수납 용기(1)는 선반판(3)이 10단 배치된 것을 1세트로 하고, 그 세트를 10단 적층한 구성을 갖고 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)를 100매 수용하는 것이 가능하고, 이것은, 내부에 웨이퍼(W)를 25매 수용 가능한 FOUP(38)의 4개분에 상당한다. 또한, 10단 이상의 배치도 충분히 가능하지만, 적층 높이에 대해서는 스토커 장치가 설치되는 공장의 천장 높이 등으로 제약된다.
각 기판 수납 용기(1)에는, 내부에 구비된 노즐(11)에 불활성 가스나 클린 드라이 에어 등의 기체를 공급하기 위한 배관이 접속되어 있다. 이 배관은, 셔터 개방 시와 셔터 폐쇄 후에 소정의 저산소 농도가 될 때까지 대(大)유량의 상기 기체를 공급하는 배관과, 소정의 저산소 농도에 달한 후, 기판 수납 용기(1) 내부를 소정의 산소 농도로 유지하기 위한 소(小)유량의 상기 기체를 공급하기 위한 배관 2계통이 각각의 기판 수납 용기(1)에 접속되어 있다. 대유량의 배관과 소유량의 배관 전환은 개별 전자식 전환 밸브에 의해 전환된다. 배관의 전환은 웨이퍼 스토커(46)가 구비하는 스토커 제어부(81)에 의해 행하여진다.
불활성 가스나 클린 드라이 에어의 공급원은 탱크에 저류하는 것으로 해도 되고, 공장에 구비된 공급 탱크로부터 공급되는 것으로 해도 된다. 또한, 공급원으로부터 공급되는 기체는, 저장 탱크나 배관, 조인트와 같은 부재로부터 발생하는 진애를 포함해 버리는 것도 있으므로, 도중에 집진을 위한 클린 필터를 통과시켜 청정한 상태로 하여 공급된다. 공급원으로부터 공급된 기체는 레귤레이터에 의해 공급 압력이 조절된 후, 각각의 기판 수납 용기(1)에 대응한 유량 조정 밸브에 의해, 대유량과 소유량으로 조절된다. 대유량과 소유량의 각 유량 조정 밸브의 끝은 전환 밸브에 접속되어 있고, 스토커 제어부(81)로부터의 전기 신호에 의해 소정 유량의 기체가 원하는 기판 수납 용기(1)에 공급된다.
다음에 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(46)의 동작에 대하여 설명한다. FOUP(38)에 수납된 웨이퍼(W)는, AGV(Automated Guided Vehicle)이나 OHT(Overhead Hoist Transfer) 또는 수동으로 오프너(49) 위의 FOUP 적재대로 운반된다. 그 후 오프너(49)에 의해 덮개가 개방되면 중간에 수납되어 있던 웨이퍼(W)는 로봇(54)에 의해 얼라이너(50)로 이송된다. 얼라이너(50)에 의해 노치 위치 정렬과 ID 번호의 판독이 행하여지면, 판독된 ID 번호는 스토커(46)가 구비하는 스토커 제어부(81)의 기억 수단에 기억된다.
여기서, ID 번호를 기억한 스토커 제어부(81)는 전술한 셔터 개폐 유닛(25)의 맵핑 동작에 의해 얻어진 각 선반판(3)마다 웨이퍼 유무 데이터를 참조하여, 소정의 기판 수납 용기(1)의 선반판(3) 위에 웨이퍼(W)를 적재하도록 지령을 보내고, 웨이퍼 반송부(48)가 지정된 선반판(3)의 위치까지 웨이퍼(W)를 반송시킨다. 여기서, 스토커 제어부(81)는 수납 용기(1)에 연통하는 배관의 전환 밸브를 동작시켜 웨이퍼(W)가 반입되는 예정된 수납 용기로의 불활성 가스의 공급량을 증가시킨다.
이어서, 셔터 개폐 유닛(25)이 차폐판(15)을 개방하는 동작을 행한다. 차폐판(15)이 개방되면 불활성 가스는 차폐판(15)의 개구(16)로부터 계속해서 유출되고 있으므로, 차폐판(15)의 개방 동작에 의해 발생한 진애는 기판 수납 용기(1) 내부로 침입하지 않고, FFU에 의한 하부 방향의 청정한 층류에 의해 스토커(46)의 하방으로부터 외부로 유출된다. 차폐판(15)이 개방되면, 웨이퍼(W)를 보유 지지한 핑거(24)가 기판 수납 용기(1) 내부의 미리 교시된 위치까지 삽입된다. 그 후, 핑거(24)는 미리 교시된 이동량만큼 하강 동작을 행하고, 웨이퍼(W)를 선반판(3) 위에 적재한다. 웨이퍼(W)를 적재한 후에, 웨이퍼 반송부(48)는 핑거(24)를 대기 위치까지 후퇴시켜, 웨이퍼(W)의 적재 공정은 종료된다.
웨이퍼(W)의 적재 공정이 종료된 후, 스토커 제어부(81)는 셔터 개폐 유닛(25)을 하강시켜, 차폐판(15)의 폐쇄 동작을 하게 한다. 이때, 웨이퍼(W)를 반입한 기판 수납 용기(1)의 내부는 아직 소정의 저산소 농도에 달하고 있지 않으므로, 대유량의 불활성 가스를 계속해서 공급하게 되지만, 규정된 농도에 달한 곳에서 소유량으로 전환된다. 또한, 차폐판(15)의 개폐가 행해지고 있지 않은 기판 수납 용기(1)는 내부를 소정의 저산소 농도로 유지하기 위하여 소유량의 불활성 가스가 공급된 상태를 유지하고 있다.
이어서, 수납된 웨이퍼(W)의 FOUP(38)로의 반출에 대해서는 전술한 동작 순서를 반대인 순서로 거슬러 가는 것으로 가능하게 된다. 반도체 제조 공장 전체의 공정을 관리하고 있는 상위 프로그램으로부터 소정의 웨이퍼(W)의 반출 지령을 받은 스토커 제어부(81)는 기억 수단에 기억된 데이터를 기초로, 소정의 웨이퍼(W)를 빈 FOUP(38) 내부에 반입하게 된다. 반입 시에 웨이퍼(W) 각각의 ID 번호를 취득하여 관리하고 있으므로, 반출 시에는 얼라이너를 경유할 필요는 없고 기판 수납 용기(1)로부터 FOUP(38)로 직접 반송된다.
예를 들어 2매의 웨이퍼 반출 지령이 내려진 경우에는, 2개의 각 아암체(53)가 각각 구비하는 2개의 핑거(24)에 의해 기판 수납 용기(1)로부터 웨이퍼(W)를 취출할 수 있으므로, 2매의 웨이퍼(W)를 동시에 FOUP(38)에 적재하는 동작이 가능하게 된다. 특히, 상하의 핑거(24)의 간격을 FOUP(38)의 웨이퍼(W)를 적재하는 간격과 동일한 치수로 함으로써, 2개의 아암체(53)를 동시에 신축 동작시킴으로써 2매의 웨이퍼(W)를 동시에 반입할 수 있어, 반송 시간을 단축할 수 있게 된다.
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태인 웨이퍼 스토커(56)에 대해서, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 9는 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(56)를 도시하는 평면도이며, 도 10은 도 7의 B-B'선(도 9에 B-B'선을 넣어 주세요)으로부터 본 도 9의 웨이퍼 스토커(56)의 단면도이다. 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(56)가 구비하는 반송 로봇은, 제1 실시 형태가 구비하고 있던 풀리와 벨트를 소정의 감속비에 의해 연결하여 아암체, 나아가서는 핑거(24)를 직선 방향으로 신축 동작시키는 구조의 원통 좌표형 로봇(54) 대신에, 아암체(57)의 각 아암의 기단부를 개별 모터로 서로 독립하여 회전시키는 것이 가능한 수평 다관절형 로봇(58)을 탑재하고 있다. 이 수평 다관절 로봇(58)은 각 아암이 자유롭게 회전 가능하게 되어 있으므로, 도 9와 같이 로봇(58)의 정면뿐만 아니라, 로봇(58)의 경사 전방 또는 기울기 후방에도 액세스할 수 있는 특징을 가지고 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(56)에 탑재되는 수평 다관절 로봇(58)은 베이스(59)에 일단부를 회전 가능하게 지지된 제1 아암(60)과, 이 제1 아암의 타단부에 회전 가능하게 일단부를 지지된 제2 아암(61)과, 이 제2 아암의 타단부에 일단부를 각각 회전 가능하게 지지된 2개의 핑거(24)로 구성되어 있고, 제1 아암(60), 제2 아암(61) 및 2개의 핑거(24)부는 각각 개별 모터에 의해 회전 가능하게 연결되어 있다.
이 구성에 의해, 원통 좌표형 로봇(54)에서는 원하는 위치를 향하여 직선적인 신축 동작밖에 할 수 없었던 것에 비해, 각 아암 및 핑거부(24)가 보간 동작을 행할 수 있는 것에 의해 경사 전방이나 경사 후방 등의 방향에 대해서도 액세스하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로 본 실시 형태에 있어서도, 이 수평 다관절형 로봇(58)을 수납 용기가 적층된 방향을 따라서 승강 이동시키는 Z축 구동부(55)를 구비하고 있고, 적층하여 배치된 기판 수납 용기(1)에도 각각의 핑거(24)가 액세스할 수 있도록 되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(56)에서는, 저장 유닛(63)을 2대 구비하고 있다. 각 저장 유닛(63)은 기판 수납 용기(1)를 상하 방향으로 적층하여 구성된 수납 선반(62)을, 각각의 본체 개구부(10)가 외측을 향하도록 서로 90도의 각도를 가지고 등간격으로 4기 배치하고, 이들 4개의 수납 선반(62)을 수평면 내에서 회전 동작시킬 수 있다. 저장 유닛(63)은 등간격으로 설치된 수납 선반(62)을 4개 지지하는 지지 부재(64)와, 이 지지 부재(64)를 회전 동작시키는 회전 구동부(65)로 구성되어 있다.
본 실시 형태가 구비하는 지지 부재(64)는 베이스(66)에 베어링을 통하여 회전 가능하게 고정된 원형의 회전 테이블(67) 위에 수납 선반(62)을 적재하는 구조로 되어 있고, 이 회전 테이블(67)의 중앙에는 각 수납 선반(62)의 상부를 고정하는 고정 부재를 구비한 지지 기둥(68)이 세움 설치되어 있고, 이 회전 테이블(67)과 지지 기둥(68)과 각 수납 선반(62)은 회전 구동부(65)의 구동력에 의해 수평면 내에 있어서 일체적으로 회전 동작한다. 또한, 각 수납 선반(62)을 결합 부재에 의해 서로 고정해 두면, 각 수납 선반(62)은 회전 테이블(67)의 회전 및 정지의 동작에도 관성력에 의해 요동하는 일은 없다.
상기 지지 부재(64)를 회전 동작시키는 회전 구동부(65)는 스테핑 모터나 서보 모터와 같은 회전 위치의 제어가 가능한 모터(69)의 구동력을, 모터(69)의 회전축에 고정된 풀리와 회전 테이블(67)의 저면에 고정된 풀리 사이에 걸쳐진 벨트를 통하여 전달하는 구조로 되어 있다. 이 모터(69)의 제어는 저장 유닛(63)이 구비하는 도시하지 않은 제어 유닛에 의해 제어되어 있고, 제어 유닛은 임의의 회전 각도로 지지 부재(64)를 회전 이동시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 저장 유닛(63)에 인접하는 위치에는 셔터 개폐 유닛(25)이 배치되어 있어 회전 테이블(67)이 소정의 회전 위치에서 정지한 후, 기판 수납 용기(1)의 차폐판(15)을 개폐하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 차폐판(15)에 설치된 절결에 대하여 훅(26)을 삽입할 수 있는 위치에 저장 유닛(63)을 정지시키기 위해서는, 고도인 위치 결정 정밀도가 필요해진다. 따라서, 회전 테이블(67)이 소정의 위치에 정지되어 있는지의 여부를 판별하는 센서(70)를 설치하는 것으로 해도 된다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(56)에는, FOUP(38)를 적재하여, 그 덮개를 개폐하는 오프너(49)가 4대 구비되어 있다. 오프너(49)는, 스토커(56)의 프레임(71)에 접합되어 있다.
적재된 FOUP(38)의 개구 부분에 대향하는 위치에는 수평 다관절형 로봇(58)을 탑재한 웨이퍼 반송부(48)가 배치되어 있다. 웨이퍼 반송부(48)의 좌우 양편에는 셔터 개폐 유닛(25)이 배치되어 있고, 이 셔터 개폐 유닛(25)에 대응하는 위치에 각각 저장 유닛(63)이 배치되어 있다.
또한, 웨이퍼 스토커(56) 내부의 오프너(49)와 웨이퍼 반송부(48) 및 셔터 개폐 유닛(25) 사이에 형성된 아암 이동 공간 내에 있어서, 아암체(57)의 웨이퍼(W) 이송 동작에 간섭하지 않는 위치에는, 웨이퍼(W)의 위치 결정을 행하는 얼라이너(50)가 배치되어 있다. 또한, 웨이퍼 스토커(56)를 형성하는 프레임(71)과 커버의 상부에는 FFU(51)가 구비되어 있고, 프레임(71)과 도시하지 않은 커버와 FFU(51)에 의해 웨이퍼 스토커(56) 내부는 클린 부스가 형성되어 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(56)에서는, 1개의 수납 선반(62)에는 제1 실시 형태와 마찬가지로 100매의 웨이퍼(W)가 수납 가능하게 되어 있고, 2기의 저장 유닛(63) 전체에서의 웨이퍼(W)의 수납 매수는 800매가 되어, 제1 실시 형태로부터 비약적으로 수납 매수의 증가를 도모할 수 있다. 또한, 수납 선반(62)의 웨이퍼(W) 수납 매수는 설치되는 반도체 제조 공장의 설치 환경에 의해 규제되지만, 수납 선반(62)의 수납 매수를 증가시킴으로써 장치 전체의 수납 매수를 대폭으로 증가시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 수평 다관절 로봇(58)을 구비하는 것으로 하고 있지만, 그 이외에도, 도 11에서 도시한 바와 같이 원통 좌표형 로봇(54)을 구비한 웨이퍼 반송부(48)를 오프너(49)가 배치된 열에 대하여 수평면 내에서 평행하게 왕복 이동시키는 수평 이동 수단(78)을 설치해 FOUP(38)나 수납 선반(62)에 대향하는 위치까지 원통 좌표형 로봇(54)을 이동시켜, 아암체(53)의 직선 방향의 진퇴 동작에 의해 웨이퍼(W)의 반입 반출을 행하는 것으로 해도 된다.
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태인 웨이퍼 스토커(72)에 대하여 설명한다. 도 12는 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(72)를 상면으로부터 도시한 도면이다. 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(72)에는 EFEM(Equipment Front End Module)(73)이 구비되어 있다. EFEM(73)은 반도체 제조 공정에 있어서, 웨이퍼(W)에 대하여 노광이나 레지스트 도포, 에칭과 같은 각종 처리를 행하는 처리 장치와 FOUP(38) 사이에서 웨이퍼(W)의 이송을 행하는 장치이며, 적어도 오프너(49)와 반송 로봇과 얼라이너(50)로 구성되어 있다. 또한 본 실시 형태에 구비된 EFEM(73)에는, 웨이퍼 스토커(72) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 전달대(74)가 오프너(49)가 배치된 면과 대항하는 면에 배치되어 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(72)는 프레임(75)과 커버와 FFU(51)에 의해 형성된 내부 공간의 상면에서 보아 대략 중앙 부근에는 전술한 수평 다관절형 로봇(58)을 탑재한 웨이퍼 반송부(48)가 배치되어 있다. 또한 웨이퍼 반송부(48)의 주위에는 앞선 실시 형태에서 개시된 저장 유닛(63)이 4개의 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.
이 4개의 저장 유닛(63)의 각각에 대응하는 위치에는 셔터 개폐 유닛(25)이 배치되어 있다. 이 4개의 셔터 개폐 유닛(25) 및 저장 유닛(63)은 수평 다관절형 로봇(58)이 구비하는 아암체(57)의 동작 가능 공간 내에 배치되어 있고, 상기 구성에 의해, 수평 다관절형 로봇(58)은 전달대(74)와 저장 유닛(63)의 각 기판 수납 용기(1) 사이에서 웨이퍼(W)의 이송을 행할 수 있다.
상기 구성에 의해, 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(72)에서는, 웨이퍼(W)를 100매 수납 가능한 수납 선반(62)을 16기 배치할 수 있으므로, 합계 1600매의 웨이퍼(W)를 수납하는 것이 가능하게 되어 제2 실시 형태의 웨이퍼 스토커에 대하여 2배의 매수의 웨이퍼(W)를 수납할 수 있다. 또한, 수납 선반(62)의 웨이퍼(W) 수납 매수는 설치되는 반도체 제조 공장의 설치 환경에 의해 규제되지만, 수납 선반(62)의 수납 매수를 증가시킴으로써 장치 전체의 수납 매수를 대폭으로 증가시킬 수 있다.
본 실시 형태가 구비하는 EFEM(73)은, 웨이퍼 스토커(72)를 형성하는 프레임(75)과는 다른 프레임(76)에 의해 형성되어 있고, 이 프레임(76)과 프레임(75)은 결합 수단에 의해 서로 결합되어 있다. 또한, 본 실시 형태가 구비하는 EFEM(73)은, 프레임(76)의 길이 방향을 따라서 4개의 오프너(49)를 구비하고 있고, 웨이퍼(W)는 내부에 배치된 핸들링 로봇(77)에 의해 각 오프너(49)에 적재된 FOUP(38)와 전달대(74) 사이에서 이송되게 된다. 또한 본 실시 형태가 구비하는 EFEM(73)은 프레임(76)의 상부에 FFU(51)를 구비하고 있어 EFEM(73) 내부의 공간 및 이송되는 웨이퍼(W)를 항상 청정한 분위기로 유지할 수 있도록 되어 있다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(72)는 인접하여 구비하는 EFEM(73)의 오프너(49)가 배치되는 면의 폭 치수와 대략 동일한 폭 치수로 되어 있다. 웨이퍼 스토커(72)의 폭 치수를 EFEM(73)의 폭 치수에 대하여 동일 또는 작게 함으로써, 예를 들어 어떤 처리 장치 중 EFEM(73)만을 남기고, 그 밖의 프로세스에 관한 시스템과 웨이퍼 스토커(72)를 치환하는 등의 것을 용이하게 할 수 있게 된다. 특히 반도체 제조 공장의 경우에는, 기존의 레이아웃으로부터 특정한 장치가 점유하는 폭 치수를 크게 하는 작업은 매우 고액의 비용이 들어 버리므로, 기존의 EFEM(73)의 폭 치수에 장치 전체의 폭 치수를 수용하는 것은 중요해진다. EFEM(73)을 웨이퍼(W)의 처리 상황에 의해 수납하는 FOUP(38)를 전환하는 소터라고 불리는 장치로서의 역할을 가지게 할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(72)는 수평 다관절형 로봇(58)을 구비하는 것으로 하고 있지만, 그 이외에도, 도 13에 도시한 바와 같이 수평 다관절형 로봇(58) 대신에 원통 좌표형 로봇(54)을 구비한 웨이퍼 반송부(48)를 구비하는 것으로 해도 된다. 즉, 4개의 셔터 개폐 유닛(25)에 의해 규정된 아암 가동 영역 내에 원통 좌표형 로봇(54)을 구비한 웨이퍼 반송부(48)를 배치하고, 이 웨이퍼 반송부(48)를 셔터 개폐 유닛(25)이 배열된 방향에 대하여 수평면 내에 있어서 평행하게 왕복 이동시키는 수평 이동 수단(78)을 설치하는 것으로 한다. 상기 구성으로 함으로써, 수평 다관절형 로봇(58)을 구비하는 실시 형태의 경우에는 인접한 셔터 개폐 유닛(25) 사이에 웨이퍼 반송부(48)를 배치하지 않으므로, 웨이퍼 스토커(72)의 깊이 치수를 억제할 수 있게 된다.
이어서, 본 발명의 기판 수납 용기(1)를 사용하여, 셔터부(S)와 커버(9), 상부 플레이트(6), 하부 플레이트(7)와 같은 셔터부(S)의 주변 부재와의 간극(19)과 청정 기체인 질소 가스의 공급량에 의한 치환 완료 시간에 관한 시험 데이터에 대하여 그래프를 참조하여 설명한다.
도 15는 간극(19)의 폭 차이와 공급 기체의 유량에 의해, 원하는 산소 농도에 도달하는 시간을 측정한 그래프이다. 그래프는 간극(19)의 치수를 0.5㎜, 1.0㎜의 2개의 조건으로 하고, 이 2개의 간극을 갖는 기판 수납 용기(1)에 질소의 공급량을 매분 5리터와 매분 10리터의 2개의 조건으로 공급하고, 소정의 산소 농도 500ppm에 도달하는 시간을 측정하였다. 또한, 간극(19)의 치수를 3.0㎜로 한 시험도 행하였지만, 소정의 산소 농도에는 도달하지 않았다.
시험 결과로부터, 질소 가스를 매분 10리터 공급한 경우, 간극(19)은 1.0㎜쪽이 약 20초 빨리 원하는 산소 농도에 도달하고 있지만, 질소 가스를 매분 5리터 공급한 경우에는, 간극(19)이 0.5㎜인 쪽이 약 30초 빨리 원하는 산소 농도에 도달하고 있다. 10리터의 가스를 계속하여 공급하는 쪽이 도달 시간은 단축할 수 있지만, 가스의 총 소비량을 고려하면, 10리터 공급할 경우에는 5리터 공급하는 경우보다도 절반 이하의 도달 시간이 아니면 효과가 작다. 또한, 비교적 소량의 5리터를 공급한 경우에는, 도달 시간은 간극(19)의 치수는 0.5㎜인 쪽이 빠르게 원하는 산소 농도에 도달한다. 이것을 고려하면, 간극(19)은 0.5㎜로 하고, 셔터부(S)의 개폐 동작을 행할 때에는 매분 10리터의 청정 기체를 공급하고, 원하는 농도에 도달한 후에는 매분 5리터의 공급량으로 전환하는 것이 청정 기체의 소비량과 도달 시간의 관계로부터 바람직하다.
이어서, 간극(19)의 치수를 0.5㎜로 하여 셔터부(S)를 개방하였을 때의 수납 용기(1) 내부에 있어서의 산소 농도의 변화와, 셔터부(S)를 폐쇄한 후의 산소 농도 500ppm까지의 도달 시간을 측정하였다. 도 16이 그 시험 결과를 나타내는 그래프이다. X축측의 값은 수납 용기(1) 내로의 질소 가스의 공급을 개시했을 때를 0으로 하는 시간의 경과를 초 단위로 표시하고 있다. 시험에서는, 경과 시간 575초에서 셔터부(S)를 개방하고, 경과 시간 590초에서 폐쇄하고 있다. 개폐 시간은 15초 동안으로 하고 있는 것은, 일련의 셔터부(S)의 개폐와 웨이퍼(W)의 이송에 필요한 시간이 약 15초인 것을 고려한 것이다.
시험 결과로부터, 셔터부(S)를 개방하기 전 500ppm이었던 산소 농도는, 셔터부(S)를 개폐했다고 해도 약 3000ppm까지밖에 상승하고 있지 않다. 3000ppm의 산소 농도이면, 웨이퍼(W) 표면에 형성된 패턴이 산소와 반응하여 산화막을 형성할 우려는 없으므로, 가령 셔터부(S)를 개폐해도 수납 용기(1) 내부에 수납된 웨이퍼(W)에는 악영향을 일으키는 일은 없다고 할 수 있다.
또한, 매분 10리터의 질소 가스를 계속해서 공급하면, 셔터부(S)를 폐쇄한 후 약 110초 후에는 산소 농도 500ppm에 도달할 수 있었다. 이 결과로부터, 셔터부(S)를 개방했다고 해도 산소 농도에 큰 영향을 미치지 않음으로써, 소정의 산소 농도로 복귀하는 시간도 전술한 시험에 비해 대폭으로 단축할 수 있다고 할 수 있다.
본 발명을 상세하게 설명했지만, 본 발명은 개시된 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 각 실시 형태에 있어서의 세부 구조 등은, 당업자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 적절히 변경 가능하다. 예를 들어 피수납물을 웨이퍼(W) 대신에, 액정용 유리 기판이나, 레티클, 마스크와 같은 판 형상 부재로 변경하는 것도 적절히 설계할 수 있는 사항이며, 또한 각 부의 재질이나 형상 등도 필요한 조건에 따라서 적절히 선택 가능하다.
1 : 기판 수납 용기
2 : 기판
3 : 선반판
4 : 스페이서
5 : 웨이퍼 지지 부분
6 : 상부 플레이트
7 : 하부 플레이트
8 : 조립체
9 : 커버
10 : 본체 개구부
11 : 노즐
11a : 도입관
11b : 분출구
11c : 확산 억제 부재
15 : 차폐판
18 : 위치 결정 샤프트(위치 규제 부재)
20 : 위치 결정 부재
21 : 위치 결정 핀
23 : 위치 결정 블록
24 : 핑거
25 : 셔터 개폐 유닛
26 : 훅
27 : 셔터 지지 기구
28 : 승강 구동부
46 : 제1 실시 형태의 웨이퍼 스토커
48 : 웨이퍼 반송부
49 : 오프너
50 : 얼라이너
54 : 원통 좌표형 로봇
56 : 제2 실시 형태의 웨이퍼 스토커
63 : 저장 유닛
72 : 제3 실시 형태의 웨이퍼 스토커
80 : 지지 제어 수단
81 : 스토커 제어부
S : 셔터부

Claims (14)

  1. 한쪽 면에 개구부를 갖고 있으며, 내부에 판 형상 피수납물을 지지 가능하게 연직 방향으로 일정한 간격으로 배치된 복수의 선반판과, 상기 복수의 선반판 사이에 배치되어서 상하에 인접하는 상기 선반판의 간격을 유지하는 스페이서부를 갖는 본체부와,
    상기 본체부의 상기 개구부 이외의 측면 및 상하를 덮는 커버 부재와,
    상기 복수의 선반판에 대응하여 상기 개구부를 덮는 복수의 차폐판을 갖고, 상기 차폐판을 상기 선반판과는 분리하여 상하 이동시킴으로써 상기 본체부에 지지 수납되어 있는 피수용물에의 액세스를 가능하게 하는 셔터부를 구비하고,
    상기 본체부는 내부에 청정한 기체를 공급하는 노즐을 갖고, 상기 셔터부는 상기 노즐로부터 공급된 상기 기체를, 상기 본체부의 내압을 유지하면서 적당량 외부로 유출 가능하게 상기 본체부에 대하여 미소한 간극을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선반판은, 상기 피수납물을 보유 지지하는 로보트 핑거가 액세스 가능한 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 셔터부의 각 상기 차폐판은 상기 선반판이 배치된 간격과 동일한 높이 치수를 갖고, 개별로 상하 이동 가능하게 적층하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터부의 상기 각 차폐판은 위치 규제 부재에 의해 규제된 면 내를 상하 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체부는, 상기 선반판에 지지된 피반송물의 유무를 검출하는 광 센서로부터 조사되는 광이 투과 가능한 검출창을 갖는 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐로부터 상기 본체부 내에 공급되는 상기 기체는, 상기 각 차폐판의 개방 시와 폐쇄 시에서 유량을 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셔터부와 상기 본체부의 간극은, 래비린스 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체부는, 상면과 하면에 위치 결정 부재를 갖고, 연직 방향으로 적층하여 배치 가능한 것을 특징으로 하는, 수납 용기.
  9. 제1항 내지 제8항에 기재된 수납 용기가 갖는 상기 셔터부를 개폐하는 셔터 개폐 유닛이며, 상기 셔터 개폐 유닛은, 상기 차폐판에 설치된 절결부에 결합 가능한 훅과, 셔터 지지 기구와, 상기 셔터 지지 기구를 상기 수납 용기가 적층된 방향에 대하여 평행하게 승강 이동시키는 승강 구동부를 갖는 것을 특징으로 하는, 셔터 개폐 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광 센서는 투광부와 수광부의 한 쌍으로 이루어지며, 상기 셔터 지지 기구에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 셔터 개폐 유닛.
  11. 클린 부스와, 상기 클린 부스의 외면에 접합된 FOUP 오프너와, 상기 클린 부스 내에 상하 방향으로 1개 또는 2개 이상 적층하여 배치된 제1항 내지 제8항 중 어느 한 한에 기재된 상기 수납 용기와, 제9항 또는 제10항에 기재된 상기 셔터 개폐 유닛과, 상기 FOUP와 상기 수납 용기 사이에서 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송부와, 스토커 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 스토커.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스토커 제어부는, 상기 셔터 개폐 유닛의 상기 셔터부를 개폐하는 동작에 따라서 상기 수납 용기 내부에 공급하는 기체의 유량을 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 스토커.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 수납 용기를 상하 방향으로 적층하여 구성되는 수납 선반과, 상기 수납 선반을 등간격으로 복수 배치하는 저장 유닛과, 상기 저장 유닛을 회전 동작시키는 회전 구동부와, 상기 저장 유닛에 인접하는 위치에 배치되는 상기 셔터 개폐 유닛과, 상기 FOUP와 상기 수납 용기 사이에서 상기 웨이퍼를 반송하는 상기 웨이퍼 반송부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 스토커.
  14. 제13항에 있어서, 상기 저장 유닛은, 상기 수납 선반을 등간격으로 복수 적재하는 원 형상의 적재 테이블을 구비하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 스토커.
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