KR20160036544A - 가스 주입 장치, 가스 배출 장치, 가스 주입 방법 및 가스 배출 방법 - Google Patents

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KR20160036544A
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Abstract

본 발명의 과제는, 용기가 적재되는 적재대에, 가스를 용기 내에 주입 또는 용기로부터 가스를 배출하기 위한 노즐이 탑재되는 장치에 있어서도, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있는 가스의 주입 장치, 배출 장치, 주입 방법 및 배출 방법을 제공하는 것이다.
캐리어 베이스(21)에 용기인 캐리어(10)가 적재될 때, 키네마틱 핀(7)이 캐리어(10)의 저부(103)에 설치된 위치 결정 홈(101)에 결합하여 캐리어(10)가 적재대(2) 상에서 위치 결정된다. 그리고 이 상태로부터, 승강 구동 유닛(4)에 의해 주입 노즐(5)이 캐리어(10)의 주입부(102)에 접촉한다. 따라서, 캐리어(10)가 적재대(2) 상에서 위치 결정되기 전에, 주입 노즐(5)이 캐리어(10)의 주입부(102)에 걸린다고 하는 사태가 발생하지 않는다. 즉, 캐리어(10)를 적재대(2) 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다.

Description

가스 주입 장치, 가스 배출 장치, 가스 주입 방법 및 가스 배출 방법{GAS INJECTION APPARATUS, GAS DISCHARGE APPARATUS, GAS INJECTION METHOD AND GAS DISCHARGE METHOD}
본 발명은, 반도체 디바이스나 글래스 기판을 사용한 디바이스 등의 제조에 있어서, 반도체 웨이퍼 기판이나 글래스 기판을 수용하는 캐리어 카세트 등의 용기 내에 가스를 주입하는 가스 주입 장치, 가스 배출 장치, 가스 주입 방법 및 가스 배출 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 제조 장치간에 반도체 웨이퍼를 이송시키기 위해, 복수의 웨이퍼를 수용하는 캐리어 카세트가 사용된다. 캐리어 카세트에는, 웨이퍼 표면의 산화 방지를 위해 불활성 가스가 충전되도록 구성된 FOUP(Front 0pening Unified Pod)로 불리는 밀폐형의 것도 있다.
특허 문헌 1에는, 로드 포트 상에 설치된 FOUP 등의 용기 내에 불활성 가스를 주입하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 로드 포트에 도어 및 이것을 개폐하는 도어 개폐 기구가 설치되어, 도어가 용기의 덮개를 보유 지지하고, 도어 개폐 기구에 의해 도어가 열릴 때에 용기의 본체로부터 덮개가 벗겨져, 노출된 용기의 개구로부터 불활성 가스가 공급된다(예를 들어, 특허 문헌 1의 명세서 단락 [0018], [0020], [0024] 참조).
최근에는, 배선 패턴의 미세화에 수반되어 용기 내의 불활성 가스의 농도를 높이기 위해, 용기의 바닥에 불활성 가스의 주입부(주입구)가 설치되어, 그 주입부를 통해, 불활성 가스를 분출하는 노즐로부터 용기 내에 불활성 가스가 주입되는 등의 기술도 채용되기 시작하였다.
일본 특허 출원 공개 제2009-38074호 공보
이와 같은 불활성 가스의 주입 기술을 채용하는 장치에서는, 로드 포트에 있어서의, 용기의 적재대 상에 노즐이 설치된다. 용기가 적재대 상에 적재되고, 주입부에 노즐이 접촉된 후, 불활성 가스가 용기 내에 주입된다. 용기가 적재대의 소정의 위치에 적재되도록 하기 위해, 적재대 상에는 위치 결정 핀이 설치되고, 용기의 바닥에 형성된 홈에 위치 결정 핀을 끼움으로써 용기가 위치 결정된다. 또한, 불활성 가스의 주입시에 있어서, 용기의 주입부에 대한 노즐의 밀착성을 높이기 위해, 노즐은 적재대로부터 돌출하도록 설치되고, 또한, 노즐이 스프링에 의해 적재대에 탄성적으로 설치되어 있다. 구체적으로는, 적재대에 용기가 적재될 때, 용기의 주입부가 노즐에 접촉해 용기의 자중에 의해 노즐이 그 스프링력에 저항하여 내리 눌려진다.
그러나, 적재대 상에 용기가 적재될 때, 위치 결정 핀에 의해 용기가 위치 결정되기 전에, 노즐이, 주입부 또는 주입부 주변에 걸려, 용기가 소기의 위치에 위치 결정되지 않는다는 문제가 있다.
또한, 스프링력에 의해 용기의 주입부에 노즐이 밀착되므로, 스프링력이 지나치게 강하면, 용기의 상하 방향의 위치 결정도 고정밀도로 행할 수 없는 우려가 있다.
이상과 같은 사정에 감안하여, 본 발명의 목적은, 용기가 적재되는 적재대에, 가스를 용기 내에 주입 또는 용기로부터 가스를 배출하기 위한 노즐이 탑재되는 장치에 있어서도, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있는 가스의 주입 장치, 배출 장치, 주입 방법 및 배출 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 과제는, 용기 내로 가스를 주입 및 배출하는 기술에 있어서, 소형화를 실현할 수 있는 노즐 구동 장치, 또한 가스 주입 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 가스 주입 장치는, 저부와 상기 저부에 형성된 위치 결정 홈과 상기 저부에 설치된 가스의 주입부를 갖는 피수용체를 수용하는 용기에 가스를 주입하는 장치이다. 가스 주입 장치는, 적재대와, 위치 결정 핀과, 노즐과, 구동부를 구비한다.
상기 적재대에는, 상기 용기가 적재된다.
상기 위치 결정 핀은, 상기 적재대로부터 돌출하도록 설치되고, 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 결합 가능하다.
상기 노즐은, 상기 용기의 상기 주입부를 통해 상기 가스를 상기 용기 내에 주입한다.
상기 구동부는, 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 상기 위치 결정 핀이 결합된 상태에서, 상기 노즐을 상기 용기의 상기 주입부에 접촉시키도록, 상기 노즐을 구동하는 것이 가능하다.
본 발명에서는, 적재대에 용기가 적재될 때, 위치 결정 핀이 용기의 저부에 형성된 위치 결정 홈에 결합하여 용기가 적재대 상에서 위치 결정되어, 이 상태에서 구동부에 의해 노즐이 용기의 주입부에 접촉한다. 따라서, 용기가 적재대 상에서 위치 결정되기 전에, 노즐이 주입부에 걸린다고 하는 사태가 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다.
또한, 예를 들어 노즐이 스프링에 의해 탄성적으로 적재대에 설치되어 있어, 그 스프링력이 지나치게 강한 경우라도, 구동부의 구동력이 적절하게 제어됨으로써, 적재대 상에서 상하 방향에서도 용기를 위치 결정할 수 있다. 한편, 가령 그 스프링력이 지나치게 약하면, 상기와 같이 용기의 주입부와 노즐의 밀착력이 부족하다. 즉, 노즐에 스프링을 설치하는 경우에는 스프링력에 대하여 높은 설계 정밀도가 필요하지만, 본 발명에 따르면, 스프링이 불필요하게 되므로 스프링 설계의 문제도 일어나지 않는다. 또한, 스프링을 사용하였다고 해도 그와 같은 높은 설계 정밀도는 불필요하다.
상기 구동부는, 대기 위치와, 상기 용기의 상기 주입부에 상기 노즐이 접촉하는 접촉 위치와의 사이에서 상기 노즐을 구동한다. 이 경우, 상기 노즐은, 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 상기 위치 결정 핀이 결합하여 상기 용기가 상기 적재대에 적재된 상태에서의, 상기 용기의 상기 주입부의 위치보다, 상기 노즐의 상단부가 낮은 위치로 되도록, 상기 대기 위치에서 대기해도 된다.
본 발명에서는, 대기 위치에 있어서의 노즐의 상단부 위치가, 위치 결정된 상태에서의 용기의 저부보다 낮으므로, 적재대에서의 용기의 위치 결정시에는, 노즐과 용기가 간섭할 일이 없다. 따라서, 확실하게 적재대에서 용기가 위치 결정된다.
본 발명에 관한 가스 배출 장치는, 저부와 상기 저부에 형성된 위치 결정 홈과 상기 저부에 설치된 가스의 배출부를 갖는 피수용체를 수용하는 용기로부터 가스를 배출하는 장치이다. 상기 가스 배출 장치는, 적재대와, 위치 결정 핀과, 노즐과, 구동부를 구비한다.
상기 적재대에는, 상기 용기가 적재된다.
상기 위치 결정 핀은, 상기 적재대로부터 돌출하도록 설치되고, 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 결합 가능하다.
상기 노즐은, 상기 용기의 상기 배출부를 통해 상기 용기 내의 가스를 배출한다.
상기 구동부는, 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 상기 위치 결정 핀이 결합된 상태에서, 상기 노즐을 상기 용기의 상기 배출부에 접촉시키도록, 상기 노즐을 구동하는 것이 가능하다.
본 발명에서는, 적재대에 용기가 적재될 때, 위치 결정 핀이 용기의 저부에 형성된 위치 결정 홈에 결합하여 용기가 적재대 상에서 위치 결정된 후, 노즐이 용기의 배출부에 접촉한다. 따라서, 용기가 적재대 상에서 위치 결정되기 전에, 노즐이 배출부에 걸린다고 하는 사태가 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다.
또한, 예를 들어 노즐이 스프링에 의해 탄성적으로 적재대에 설치되어 있어, 그 스프링력이 지나치게 약한 경우에는, 용기의 배출부와 노즐의 밀착력이 부족한 등의 사태가 일어나므로, 스프링력에 대하여 높은 설계 정밀도가 필요하다. 그러나, 본 발명에 따르면, 스프링이 불필요하게 되므로 스프링 설계의 문제도 일어나지 않는다. 또한, 스프링을 사용하였다고 해도 그와 같은 높은 설계 정밀도는 불필요하다.
본 발명에 관한 가스 주입 방법은, 피수용체를 수용하는 용기를 적재대에 적재하기 위해, 상기 용기의 저부에 형성된 위치 결정 홈에, 상기 적재대로부터 돌출하도록 설치된 위치 결정 핀을 결합시킨다.
상기 위치 결정 핀이 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 결합된 상태에서, 상기 가스를 토출하는 노즐이 상기 용기의 상기 저부에 설치된 주입부에 접촉된다.
상기 주입부를 통해 상기 용기 내에 상기 가스가 주입된다.
본 발명에서는, 적재대에 용기가 적재될 때, 위치 결정 핀이 용기의 저부에 형성된 위치 결정 홈에 결합하여 용기가 적재대 상에서 위치 결정된 후, 노즐이 용기의 주입부에 접촉한다. 따라서, 용기가 적재대 상에서 위치 결정되기 전에, 노즐이 주입부에 걸린다고 하는 사태가 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 고정밀도의 스프링의 설계를 필요로 하지 않는다.
본 발명에 관한 가스 배출 방법은, 피수용체를 수용하는 용기를 적재대에 적재하기 위해, 상기 용기의 저부에 형성된 위치 결정 홈에, 상기 적재대로부터 돌출하도록 설치된 위치 결정 핀을 결합시킨다.
상기 위치 결정 핀이 상기 용기의 상기 위치 결정 홈에 결합된 상태에서, 상기 가스를 배출하는 노즐이 상기 용기의 상기 저부에 설치된 배출부에 접촉된다.
상기 배출부를 통해 상기 용기 내의 가스가 상기 노즐로부터 배출된다.
본 발명에서는, 적재대에 용기가 적재될 때, 위치 결정 핀이 용기의 저부에 형성된 위치 결정 홈에 결합하여 용기가 적재대 상에서 위치 결정된 후, 노즐이 용기의 배출부에 접촉한다. 따라서, 용기가 적재대 상에서 위치 결정되기 전에, 노즐이 배출부에 걸린다고 하는 사태가 발생하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 고정밀도의 스프링의 설계를 필요로 하지 않는다.
이상, 본 발명에 따르면, 용기가 적재되는 적재대에, 가스를 용기 내에 주입 또는 용기로부터 가스를 배출하기 위한 노즐이 탑재되는 장치에 있어서도, 용기를 적재대 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 가스 주입 장치로서의 로드 포트를 도시하는 사시도.
도 2는, 그 로드 포트를 도시하는 평면도.
도 3은, 측면으로부터 본 적재대의 주요부를 도시하는 모식적인 단면도.
도 4는, 로드 포트의 전방측에 설치된 주입 노즐 부근을 확대하여 도시하는 단면도.
도 5는, 캐리어의 저부를 도시하는 도면.
도 6은, 승강 구동 유닛의 구동에 의해 주입 노즐이 상승하여 주입 노즐의 상단부가 주입부의 그로멧에 접촉한 상태를 도시하는 도면.
도 7은, 로드 포트에 적용되는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 승강 구동 유닛을 도시하는 단면도.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 가스 주입 장치로서의 로드 포트를 도시하는 사시도이다. 도 2는, 그 로드 포트(100)를 도시하는 평면도이다.
로드 포트(100)는, 반도체 디바이스의 각종 제조 공정에서 사용되는 제조 장치간의 인터페이스의 기능을 갖는다.
로드 포트(100)는, 반도체 웨이퍼 기판(이하, 웨이퍼라고 함)(W)을 복수 수용하는 용기로서의 캐리어(10)(캐리어 카세트)를 적재시키는 적재대(2)를 갖고 있다. 캐리어(10)는, 밀폐 용기로서의 FOUP(Front 0pening Unified Pod)가 사용된다.
적재대(2)는, 베이스 하우징(22)과, 이 베이스 하우징(22) 상에 설치된 플레이트 형상의 캐리어 베이스(21)를 갖는다. 캐리어 베이스(21) 상에 캐리어(10)가 적재되도록 되어 있다. 캐리어 베이스(21) 상에 적재된 캐리어(10)의 전방면측, 즉 도 1 중 Y축 방향의 안측에는, 웨이퍼(W)가 통과하는 통과구(16)가 설치되어 있다. 통과구(16)에 대향하도록, 캐리어(10)의 덮개(105)를 개폐하는 개폐 장치(15)가 설치되어 있다.
개폐 장치(15)는, 캐리어(10)의 덮개(105)에 설치된 도시하지 않은 열쇠 구멍에 삽입하는 열쇠를 탑재하고 있다. 개폐 장치(15)가 그 열쇠를 사용하여 로크 및 언로크함으로써, 캐리어(10)의 덮개(105)가 개폐되어, 덮개(105)가 캐리어(10)의 본체로부터 제거하거나 장착되거나 한다. 개폐 장치(15)는, 예를 들어 캐리어(10)의 본체로부터 제거된 덮개(105)를, 하방 또는 횡방향으로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 이에 의해 통과구(16)가 개방되어, 통과구(16)를 통해 도시하지 않은 제조 장치 내부와 캐리어(10) 내부가 연통한다.
캐리어 베이스(21)는, 베이스 하우징(22) 내에 설치된 도시하지 않은 슬라이더 기구에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 캐리어 베이스(21)는, 캐리어 베이스(21) 상에 적재된 캐리어(10)를, 상기와 같이 개폐 장치(15)가 캐리어(10)의 덮개(105)가 개폐하는 동작을 행하는 위치까지 이동시킬 수 있다.
캐리어 베이스(21)의 주연부에는, 캐리어 베이스(21) 상에 적재된 캐리어(10) 내에 불활성 가스를 주입하기 위한 3개의 주입 노즐(5)(5a, 5b, 5c)이 배치되고, 또한, 캐리어(10) 내의 가스를 배출하기 위한 1개의 배출 노즐(5')이 배치되어 있다. 주입 노즐(5) 및 배출 노즐(5')은, 각각 노즐 홀더(6)에 의해 보유 지지되어 있다. 노즐 홀더(6)에는 설치 부재(9)가 접속되고, 노즐 홀더(6)는 설치 부재(9)를 통해 캐리어 베이스(21) 주연부의 소정 위치에 각각 설치되어 있다. 이에 의해, 주입 노즐(5) 및 배출 노즐(5')은, 상기 슬라이더 기구에 의해 캐리어 베이스(21)와 일체적으로 이동 가능하게 되어 있다.
도 3은, 측면으로부터 본 적재대(2)의 주요부를 도시하는 모식적인 단면도이다. 적재대(2)의 베이스 하우징(22)의 상면에는 개구(221)가 설치되어 있고, 이 개구(221)를 통해 베이스 하우징(22) 내로부터 주입 노즐(5) 및 배출 노즐(5')이 상방으로 노출되도록 설치되어 있다. 이들 주입 노즐(5) 및 배출 노즐(5')에는, 도시하지 않은 가스 봄베 등의 불활성 가스의 공급원, 이 공급원에 접속된 배관 및 이 배관에 접속된 개폐 밸브 등, 불활성 가스의 공급에 필요한 요소가 접속되어 있다. 배관의 일부나 개폐 밸브 등은, 베이스 하우징(22) 내에 수용되어 있다. 또한, 배출 노즐(5')에는, 배관 및 개폐 밸브를 통하여 블로워 또는 진공 펌프에 접속되어 있다. 불활성 가스로서는, 질소, 헬륨, 아르곤 등이 사용된다.
도 4는, 예를 들어 3개의 주입 노즐(5a, 5b 및 5c) 중, 예를 들어 로드 포트(100)의 전방측[캐리어(10)의 후방측]에 설치된 주입 노즐(5a) 부근을 확대하여 도시하는 단면도이다. 이 로드 포트(100)는, 주입 노즐(5a)을 승강시키는 승강 구동 유닛(4)을 각각 구비하고 있다.
또한, 3개의 주입 노즐(5a, 5b 및 5c), 노즐 홀더(6) 및 승강 구동 유닛(4)의 구성은 각각 동일하다. 배출 노즐(5')에도 이들과 동일한 노즐 홀더(6) 및 승강 구동 유닛(4)이 구비되어 있다. 주입 노즐(5)과 배출 노즐(5')은 그들 기능상 약간의 구성의 차이가 있지만, 실질적으로는 동일하다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 승강 구동 유닛(4)은, 노즐 홀더(6)의 양측부에 설치된, 유체압에 의해 구동하는 실린더 구동 기구로서의 에어 실린더(41)를 갖는다. 에어 실린더(41)의 작용 단부에는 설치판(42)이 접속되고, 설치판(42)에는 주입 노즐(5a)이 설치되어 있다. 따라서, 에어 실린더(41)가 이 설치판(42)을 승강 구동시킴으로써 주입 노즐(5a)을 승강시키도록 구동한다.
노즐 홀더(6)는, 하부에 설치된 원기둥 형상의 오목부(62a)를 갖는 본체(62)와, 오목부(62a)를 막도록 본체(62) 상에 설치된 커버(61)를 갖고, 주입 노즐(5a)을 승강 가능하게 보유 지지한다. 주입 노즐(5a)은 측면에 플랜지부(51)를 갖고, 이 플랜지부(51)가 노즐 홀더(6)의 오목부(62a) 내에 배치되도록, 노즐 홀더(6)에 보유 지지된다. 커버(61)는, 주입 노즐(5a)의 플랜지부(51)와의 관계에서, 에어 실린더(41)의 구동에 의한 주입 노즐(5)의 상승 이동시에 있어서, 그 상한 위치의 스토퍼로서의 기능을 갖는다. 주입 노즐(5a)의 내부에는 유로(52)가 설치되고, 그 유로(52)의 하부에 있어서 도시하지 않은 배관에 접속된다.
또한, 베이스 하우징(22) 내에 배치되는 배관은 플렉시블한 것이 사용된다. 또한, 주입 노즐(5a)의 플랜지부(51)의 하면측에, 주입 노즐(5a)을 지지하기 위한 지지 부재로서 스프링이 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 이 스프링의 기능은, 종래와 같이 캐리어(10)의 주입부(102)(도 5 참조)에 주입 노즐을 압박하는 기능은 없고, 단순히 주입 노즐을 지지하는 것이므로, 후술하는 바와 같은 적절한 밸런스를 갖는 스프링 상수를 설계하는 등의, 높은 설계 정밀도는 필요없다.
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 캐리어 베이스(21)에는, 캐리어(10)를 위치 결정하는 위치 결정 핀으로서의 키네마틱 핀(7)이, 캐리어 베이스(21) 상으로부터 돌출하도록 복수 설치되어 있다. 키네마틱 핀(7)은, 예를 들어 3개 설치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 캐리어 베이스(21) 상에는, 캐리어(10)가 캐리어 베이스(21) 상에서 위치 결정되어 적재되어 있는지 여부를 검출하는 착좌 센서(8)가 설치되어 있다. 착좌 센서(8)는 복수 있어도 된다.
도 5는, 캐리어(10)의 저부를 도시하는 도면이다. 캐리어(10)의 저부(103)에는, 키네마틱 핀(7)이 끼워 넣어져 결합하는 위치 결정 홈(101)이, 그들 키네마틱 핀(7)의 배치에 대응하도록 각각 설치되어 있다. 또한, 저부(103)에는, 주입 노즐(5) 및 배출 노즐(5')이 각각 접촉하는 주입부(102) 및 배출부(102')가, 그들 노즐(5, 5')의 배치에 대응하도록 각각 설치되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 주입부(102)에는, 캐리어(10)의 저부(103)에 설치된 개구(1021) 및 이 개구(1021)에 끼워 넣어진 그로멧 시일(1022)이 설치된다. 그로멧 시일(1022)의 외경 및 내경은, 주입 노즐(5)의 유로(52) 직경이나 외경과의 관계에 의해 미리 정해진다. 배출부(102')의 구성도, 주입부(102)의 구성과 실질적으로 동일하다.
위치 결정 홈(101)은, 도 4에 도시하는 바와 같이 단면에서 보아 V자 형상으로, 키네마틱 핀(7)의 상부 곡면이, 위치 결정 홈(101) 내의 마주 보는 벽면에 밸런스 좋게 접촉함으로써, 캐리어(10)가 위치 결정된다.
로드 포트(100)에 설치된 주입 노즐(5), 배출 노즐(5') 및 키네마틱 핀(7)의 수나 배치는, 캐리어(10)에 설치된 주입부(102), 배출부(102') 및 위치 결정 홈(101)의 수나 배치와 정합성을 취할 수 있으면, 어떠한 형태라도 상관없다. 이들 수나 배치는 규격에 따른다.
이상과 같이 구성된 로드 포트(100)의 동작을 설명한다.
예를 들어, 도시하지 않은 0HT(OverHead Transportation) 또는, 그 밖의 반송 로봇이, 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(10)를, 다른 장소로부터 이 로드 포트(100)까지 이송해 오면, 캐리어(10)를 이 로드 포트(100)의 적재대(2)에 적재한다. 이때 도 3에 도시한 바와 같이, 캐리어 베이스(21)는 전방측(도 3 중 우측)에 위치하고 있다. 또한, 이때 도 4에 도시한 바와 같이, 주입 노즐(5a)[및 그 밖의 주입 노즐(5b, 5c) 및 배출 노즐(5')]은, 대기 위치의 높이 위치에서 대기하고 있다.
반송 로봇으로부터 캐리어 베이스(21)로 캐리어(10)가 건네질 때, 키네마틱 핀(7)과, 캐리어(10)의 위치 결정 홈(101)의 작용에 의해, 캐리어(10)는 소정의 위치에 위치 결정된다. 이때 착좌 센서(8)에 의해 캐리어(10)가 캐리어 베이스(21)의 소정의 위치에 적재된 것을 검출한다. 이와 같이 캐리어(10)가 위치 결정된 상태이어도, 도 4에 도시하는 바와 같이 주입 노즐(5)의 상단부는, 아직 캐리어(10) 저부(103)의 주입부(102)에 접촉하고 있지 않다. 즉, 주입 노즐(5)의 대기 위치는, 위치 결정 홈(101)에 키네마틱 핀(7)이 결합하여 캐리어(10)가 캐리어 베이스(21) 상에 적재된 상태에서의, 캐리어(10)의 저부(103)[특히 주입부(102)]의 위치보다, 주입 노즐(5)의 상단부가 낮아지는 위치이다.
캐리어(10)가 위치 결정된 후, 즉 착좌 센서(8)에 의해 캐리어(10)의 착좌 상태가 확인된 후, 도 6에 도시하는 바와 같이 승강 구동 유닛(4)의 구동에 의해 주입 노즐(5)이 상승하고, 주입 노즐(5)의 상단부가 주입부(102)의 그로멧 시일(1022)에 접촉한다. 그리고, 상기한 개폐 밸브가 개방하고, 도시하지 않은 공급원으로부터 공급되어 오는 불활성 가스가, 주입 노즐(5) 및 주입부(102)를 통해 캐리어(10) 내로 주입된다. 또한, 이 주입 동작의 타이밍과 실질적으로 동일한 타이밍에, 배출부(102') 및 배출 노즐(5')을 통해 캐리어(10) 내의 에어가 배출된다. 혹은, 먼저 배출 노즐(5')을 통해 캐리어(10) 내의 에어가 어느 정도 빠져 캐리어(10) 내부가 감압된 후, 불활성 가스가 캐리어(10) 내에 주입되어도 된다.
캐리어(10) 내에 불활성 가스가 주입된 후, 혹은 주입되고 있는 사이에, 캐리어 베이스(21)가 Y축 방향을 향해 후방측(도 3 중 좌측)으로 이동함으로써, 캐리어(10)의 덮개(105)가 통과구(16)에 접촉한다. 그리고, 개폐 장치(15)가 캐리어(10)의 덮개(105)의 로크를 해제하고, 캐리어(10)의 본체로부터 덮개(105)를 제거함으로써, 통과구(16)를 통하여 캐리어(10) 내와 제조 장치 내가 연통한다. 그렇게 하면, 제조 장치 내의 도시하지 않은 반송 로봇이 캐리어(10) 내의 웨이퍼(W)를 취출하고, 제조 장치에 의해 웨이퍼(W)에 소정의 처리가 행해진다.
또한, 웨이퍼(W)에 처리가 행해진 후, 그 제조 장치 내의 반송 로봇이 통과구(16)를 통하여, 처리 후의 웨이퍼(W)를 캐리어(10) 내에 수용한다. 소정수의 웨이퍼(W)가 캐리어(10) 내에 수용되면, 개폐 장치(15)에 의해 덮개(105)가 캐리어(10)의 본체에 장착되어, 로크된다. 그리고, 캐리어 베이스(21)가 Y축 방향을 따라 전방측으로 이동함으로써, 캐리어(10)가 최초로 캐리어 베이스(21)에 적재된 위치로 복귀된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 캐리어 베이스(21)에 캐리어(10)가 적재될 때, 키네마틱 핀(7)이 캐리어(10)의 저부(103)에 형성된 위치 결정 홈(101)에 결합하여 캐리어(10)가 적재대(2) 상에서 위치 결정된다. 그리고 이 상태로부터, 승강 구동 유닛(4)에 의해 주입 노즐(5) 및 배출 노즐(5')이 캐리어(10)의 주입부(102) 및 배출부(102')에 각각 접촉한다. 따라서, 캐리어(10)가 적재대(2) 상에서 위치 결정되기 전에, 주입 노즐(5)[또는 배출 노즐(5')]이 캐리어(10)의 주입부(102)[또는 배출부(102')]에 걸린다고 하는 사태가 발생하지 않는다. 즉 본 실시 형태에 따르면, 캐리어(10)를 적재대(2) 상에서 확실하게 위치 결정할 수 있다.
또한, 가령 주입 노즐(5)이 상술한 지지용의 스프링 등에 의해 캐리어 베이스(21)에 대하여 탄성적으로 설치되어 있고, 그 스프링력이 지나치게 강한 경우이어도, 에어 실린더(41)의 구동력이 적절하게 제어됨으로써, 캐리어 베이스(21) 상에서 상하 방향으로도 캐리어(10)를 위치 결정할 수 있다. 한편, 그 스프링력이 지나치게 약하면, 상기와 같이 캐리어(10)의 주입부(102)와 주입 노즐(5)의 밀착력이 부족하다. 즉, 주입 노즐에 스프링을 설치하는 경우에는 스프링력에 대하여 높은 설계 정밀도가 필요하지만, 에어 실린더(41)의 구동력이 제어되면 되므로, 본 실시 형태에 따르면 그와 같은 문제는 일어나지 않는다.
특히, OHT를 사용하여 상방으로부터 캐리어(10)가 로드 포트(100)에 이송되어 적재대(2)에 적재되는 경우, 캐리어(10)는 주로 좌우 방향으로 흔들리므로, 노즐이 스프링력에 의해 적재대로부터 크게 돌출한 종래의 로드 포트의 구조에서는, 상술한 바와 같은 문제가 있어, 위치 결정이 곤란하였다. 본 실시 형태에서는, OHT에 의해 캐리어(10)가 이송되어 와서, 캐리어(10)가 좌우로 흔들려도 위치 결정 전에 주입 노즐(5)이 캐리어(10)에 접촉하는 일은 없다.
또한 특히, 주입부(102)[또는 배출부(102')]에 고무제의 그로멧 시일(1022)이 사용됨으로써, 주입 노즐(5) 및 그로멧 시일(1022) 사이의 마찰 계수가, 키네마틱 핀(7) 및 캐리어(10)의 위치 결정 홈(101) 사이의 마찰 계수보다 커진다. 따라서, 종래에는 주입 노즐이 캐리어의 주입부에 걸리기 쉬운 상태로 되어 있었다. 참고로, 주입 노즐(5)은 금속제이고, 키네마틱 핀(7)은 금속 또는 수지제, 캐리어(10)의 본체는 수지제이다.
본 실시 형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 대기 위치에 있어서의 주입 노즐(5)[또는 배출 노즐(5')]의 상단부 위치가, 위치 결정된 상태에서의 캐리어(10)의 주입부(102)보다 낮다. 따라서, 적재대(2)에서의 캐리어(10)의 위치 결정시에는, 주입 노즐(5)[또는 배출 노즐(5')]과 캐리어(10)가 간섭하는 일이 없다. 이에 의해, 확실하게 적재대(2)에서 캐리어(10)를 위치할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 승강 구동 유닛(4)에 에어 실린더(41)가 사용되고 있다. 에어 실린더(41)에 따르면, 스프링력과는 달리, 어떠한 스트로크량이라도 일정한 구동력이 얻어지므로, 용이하게 원하는 힘으로 캐리어(10)의 주입부(102)[또는 배출부(102')]에 주입 노즐(5)[또는 배출 노즐(5')]을 접촉시킬 수 있다. 또한, 전자기식의 모터를 사용한 다른 구동원과 비교해, 에어 실린더(41)의 구성은 단순하고, 또한, 에어압에 의한 구동이기 때문에 제어도 단순하므로, 경량성, 메인터넌스성, 내구성 등의 점에서 장점이 있다.
[제2 실시 형태]
도 7은, 상기와 마찬가지로 로드 포트에 적용되는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 승강 구동 유닛을 도시하는 단면도이다. 이 제2 실시 형태의 설명에서는, 상기 제1 실시 형태에 관한 로드 포트(100)가 포함하는 부재나 기능 등에 대하여 마찬가지의 것은 설명을 간략화 또는 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
이 승강 구동 유닛(54)은, 주입 노즐(55)을 승강시키기 위한 하우징(541)을 갖는다. 주입 노즐(55)은, 하우징(541)의 상면에 설치된 개구(541a)로부터 그 일부가 노출하도록 설치되어 있다. 주입 노즐(55)의 외주면에는 플랜지부(551)가 형성되어 있다. 주입 노즐(55)의 플랜지부(551)와 하우징(541)의 내벽면에 형성된 접속부(547)의 사이에는, 주입 노즐(55)의 승강 이동을 지지하는 원통 형상의 벨로우즈(542)가 접속되어 있다. 이 벨로우즈(542)에 의해, 하우징(541) 내가 구획되어 2개의 압력실(제1 및 제2 압력실)(545 및 546)이 형성된다. 2개의 압력실(545 및 546)에는, 불활성 가스를 압력실(545) 내에 도입하는 도입부(543)와, 압력실(546) 내의 가스를 배출하는 배기부(544)가 각각 설치되어 있다. 주입 노즐(55) 내에 설치된 불활성 가스의 유로(52)는, 압력실(545) 내에 연통하고 있다.
이와 같은 승강 구동 유닛(54)에서는, 불활성 가스가 압력실(545) 내로 도입되고, 또한, 압력실(546)로부터 에어가 배출된다. 그렇게 하면, 2개의 압력실(545 및 546)에 압력차가 발생한다. 이 경우, 도입부(543) 및 배기부(544)에 의해 압력차 발생 기구로서 기능한다. 주입 노즐(55) 내의 유로(552)의 유로 저항을 비교적 높게 설정해 두면, 2개의 압력실(545 및 546)에 압력차를 발생시키는 것이 가능해진다.
2개의 압력실(545 및 546)에 압력차가 발생하면, 주입 노즐(55)이 상승하여 벨로우즈(542)가 신장하여, 캐리어(10) 저부(103)의 주입부(102)에 접촉한다. 또한 이때, 압력실(545) 내의 가스압이 높여져 있으므로, 압력실(545)에 있는 불활성 가스가 주입 노즐(55) 내의 유로(552) 및 주입부(102)를 통해 캐리어(10) 내에 주입된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 압력실(545 및 546)에 압력차를 발생시킴으로써, 벨로우즈(542)에 접속된 주입 노즐(55)이 그 압력차에 의해 구동된다. 이에 의해, 주입 노즐(55) 자신이 실린더의 피스톤이 되므로, 승강 구동 유닛(54) 전체의 소형화를 실현할 수 있다.
또한, 이 승강 구동 유닛(54)은, 캐리어(10) 내에의 불활성 가스의 주입 동작을 이용하여 주입 노즐(55)을 구동하므로, 별도의 압력 전달 매체는 불필요하다.
[그 밖의 실시 형태]
본 발명에 관한 실시 형태는, 이상 설명한 실시 형태에 한정되지 않고, 다른 다양한 실시 형태가 실현된다.
상기 각 실시 형태에서는, 불활성 가스가 캐리어(10) 내에 주입되는 형태에 대하여 설명했지만, 불활성 가스 대신에, 드라이 에어가 캐리어(10) 내에 주입되어도 된다.
상기 각 실시 형태에서는, 승강 구동 유닛(4)의 구동원으로서 에어 실린더(41)가 사용되었지만, 볼 나사, 벨트, 랙 앤드 피니언, 혹은 전자기식의 리니어 액추에이터 등이 사용되어도 된다. 또한, 그 구동원[상기 실시 형태에서는 에어 실린더(41)]의 수는, 2개로 한정되지 않고, 단수이어도 3개 이상이어도 된다.
상기 각 실시 형태에서는, 가스 주입 및 배출 장치가 로드 포트(100)에 적용되는 경우에 대하여 설명했지만, 캐리어(10)를 보관해 두는 스토커나, 그 밖의 퍼지 스테이션 등에도, 상기 가스 주입 장치를 적용 가능하다.
상기 각 실시 형태에서는, 캐리어(10)에 수용되는 피수용체로서, 반도체 웨이퍼 기판을 예로 들었지만, 이것에 한정되지 않고, 표시 디바이스나 광전 변환 디바이스 등에 사용되는 글래스 기판이어도 된다.
상기 제2 실시 형태에 있어서, 압력실(545 및 546)에 압력차를 발생시키는 경우, 배기부(544)로부터, 적극적인 배기를 행하지 않고, 압력실(545)에 불활성 가스를 도입하는 것만으로도 된다. 즉, 압력실(546)에서는 자연스럽게 배기되는 형태이어도 된다. 혹은, 도입부(543)로부터의 불활성 가스의 도입을 행하지 않고, 배기부(544)로부터 배기를 행하고, 주입 노즐(55)에는 별도의 루트로 불활성 가스가 공급되도록 해도 된다. 또한, 상기 제2 실시 형태에 관한 승강 구동 유닛은, 가스를 배출하는 배출 노즐에도 적용 가능하다.
W : 웨이퍼
2 : 적재대
4, 54 : 승강 구동 유닛(구동부에 상당)
5(5a , 5b 및 5c), 55 : 주입 노즐(노즐에 상당)
5' : 배출 노즐(노즐에 상당)
7 : 키네마틱 핀(위치 결정 핀에 상당)
10 : 캐리어(용기에 상당)
41 : 에어 실린더
100 : 로드 포트(가스 주입 장치를 탑재하는 장치에 상당)
101 : 위치 결정 홈
102 : 주입부
102' : 배출부
103 : 저부

Claims (6)

  1. 피수용체를 수용하는 용기가 적재되는 적재대와, 상기 적재대에서 돌출하도록 설치되어 상기 용기의 저부에 설치된 위치 결정 홈에 결합 가능한 위치 결정 핀을 구비한 가스 주입 장치에 탑재된 노즐 구동 유닛이며,
    상기 용기의 저부에 설치된 주입부를 통해 가스를 상기 용기 내에 주입하기 위한 노즐과,
    압력실과, 상기 노즐이 끼워지는 개구를 갖고, 상기 노즐을 유지하는 실린더와,
    상기 압력실의 압력을 조정함으로써, 상기 개구를 통해 상기 노즐을 구동시키는 압력차 발생 기구
    를 구비하는 노즐 구동 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력차 발생 기구는, 상기 압력실에 가스를 도입하는 도입부와, 상기 압력실에서 가스를 배출하는 배기부를 갖는
    노즐 구동 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압력실은, 상기 노즐에 의해 상기 실린더 내가 구획 됨으로써 형성되는 제1 및 제2 압력실로 구성되고,
    상기 도입부에 의해 상기 제1 압력실에 상기 가스가 도입되고, 상기 배기부에 의해 상기 제2 압력실에서 상기 가스가 배출되는
    노즐 구동 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 제1 압력실에 연통하는 유로를 가지며,
    상기 도입부로부터 상기 가스가 상기 제1 압력실 내에 도입됨으로써, 상기 제1 및 제2 압력실의 압력차에 의해, 상기 노즐이 구동하여 상기 주입부에 접촉함과 동시에, 상기 제1 압력실로부터의 가스가 상기 유로 및 상기 주입부를 통해 상기 용기 내에 주입되는
    노즐 구동 유닛.
  5. 피수용체를 수용하는 용기로서, 저부와 상기 저부에 설치된 위치 결정 홈과 상기 저부에 설치된 가스 주입부를 갖는 용기에, 가스를 주입하는 가스 주입 장치이며,
    상기 용기가 적재되는 적재대와,
    상기 용기의 주입부를 통해 상기 가스를 상기 용기 내에 주입하기 위한 노즐을 가지며, 상기 용기의 위치 결정 홈에 위치 결정 핀이 결합된 상태에서, 상기 노즐을 상기 용기의 주입부에 접촉시키도록, 상기 노즐을 구동할 수 있는 노즐 구동 유닛과,
    상기 용기가 위치 결정되어 있는지 여부를 검출하는 센서를 구비하고,
    상기 노즐 구동 유닛은
    압력실과, 상기 노즐이 끼워지는 개구를 갖고, 상기 노즐을 유지하는 실린더와,
    상기 압력실의 압력을 조정함으로써, 상기 개구를 통해 상기 노즐을 구동시키는 압력차 발생 기구를 갖고,
    상기 용기가 위치 결정된 것이 상기 센서에 의해 검출되는 경우, 상기 노즐을 상기 압력차 발생 기구에 의해 구동하여 상기 주입부에 접촉시키는
    가스 주입 장치.
  6. 피수용체를 수용하는 용기가 적재되는 적재대와, 상기 적재대에서 돌출되도록 설치되어 상기 용기의 저부에 설치된 위치 결정 홈에 결합 가능한 위치 결정 핀을 구비한 가스 배출 장치에 탑재되는 노즐 구동 유닛이며,
    상기 용기의 저부에 설치된 배출부를 통해 가스를 상기 용기 내에 배출하기 위한 노즐과,
    압력실과, 상기 노즐이 끼워지는 개구를 갖고, 상기 노즐을 유지하는 실린더와,
    상기 압력실의 압력을 조정함으로써, 상기 개구를 통해 상기 노즐을 구동시키는 압력차 발생 기구
    를 구비하는 노즐 구동 유닛.
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