KR20210093911A - 웨이퍼 스토커 - Google Patents

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KR20210093911A
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KR
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wafer
wafer cassette
foup
housing
stocker
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KR1020217015597A
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English (en)
Inventor
야스시 다니야마
도시히로 가와이
Original Assignee
신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤
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Abstract

웨이퍼의 주위 분위기를 보다 개선 가능한 웨이퍼 스토커를 제공한다. 웨이퍼 스토커(X)는, 하우징(1)과, 하우징(1)의 전방면에 마련된 로딩 장치(2)와, 하우징(1) 내에 마련된 웨이퍼 카세트 선반(3)과, 로딩 장치(2)에 적재된 반송 용기로부터 웨이퍼 카세트 선반(3)의 웨이퍼 카세트(C)에 웨이퍼를 출납하는 웨이퍼 반송 로봇(4)과, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 웨이퍼 카세트(C)를 다른 높이의 단으로 이동시키는 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)와, 웨이퍼 반송 공간 및 웨이퍼 카세트 반송 공간에 층류를 발생시키는 팬 필터 유닛(8)을 구비한다.

Description

웨이퍼 스토커
본 발명은, 웨이퍼를 일시적으로 보관하는 웨이퍼 스토커에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 수율이나 품질의 향상을 위하여, 클린 룸 내에서 웨이퍼의 처리가 이루어진다. 웨이퍼 주변의 분위기를 적절하게 유지하기 위해서, FOUP(Front-Opening Unified Pod)이라고 불리는 격납 포드(반송 용기)가 사용된다. 이러한 FOUP을 클린 룸 내에서 일시적으로 보관하는 FOUP 스토커가 종래부터 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1).
FOUP 스토커는, 높이 방향으로 다단형으로 배치된 복수의 선반을 구비하고, 처리 전의 웨이퍼가 내부에 수용된 FOUP이나, 처리 완료된 웨이퍼가 내부에 수용된 FOUP을 선반에 적재 가능하게 구성되어 있다. 바꿔 말하면, FOUP 스토커는, FOUP 전체를(웨이퍼가 수용된 FOUP 전체를) 스토커 내의 선반에 적재해서 보관하도록 구성되어 있다.
일본 특허 공표 제2009-541599호 공보
반도체 디바이스의 한층 더한 미세화에 수반하여, 스토커의 내부 공간에서도, 웨이퍼의 주변 분위기를 더욱 개선할 것이 요구될 수 있다. 여기서, 클린 룸 내에도 약간이지만 분진이 존재하기 때문에, FOUP의 표면에 분진이 부착될 수 있다. 또한, 일반적으로, FOUP은 흡수성이 있는 수지 재료로 형성되어 있으므로, 클린 룸 내의 대기 중의 수분이 FOUP에 도입될 수 있다. 이러한 FOUP이 특허문헌 1에 기재된 FOUP 스토커 내에 교대로 반입되면, FOUP으로부터 방출되는 분진 혹은 수분에 의해, FOUP 스토커 내의 분위기를 양호하게 유지하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이 FOUP 전체를 스토커 내에 보관하는 구성에서는, 스토커 내에 예를 들어 질소 또는 드라이에어를 충전했다고 해도, 웨이퍼의 주변 분위기를 개선하는 것이 저해될 수 있다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼의 주위 분위기를 보다 개선 가능한 웨이퍼 스토커를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커는, 하우징과, 상기 하우징의 전방면에 마련된, 복수의 웨이퍼를 수용 가능한 반송 용기가 적재되는 로딩 장치와, 상기 하우징 내에 배치된, 상기 복수의 웨이퍼를 다단식으로 수납 가능한 복수의 웨이퍼 카세트를 다단식으로 격납 가능한 웨이퍼 카세트 선반과, 상기 로딩 장치에 적재된 상기 반송 용기와 상기 웨이퍼 카세트 선반에 격납된 웨이퍼 카세트의 사이에서 웨이퍼를 출납하는 웨이퍼 반송 로봇과, 상기 웨이퍼 카세트 선반의 상기 복수의 단 중 소정의 단에 격납된 상기 웨이퍼 카세트를 적어도 상기 소정의 단과는 다른 높이의 단으로 이동시키는 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치와, 상기 하우징 내의, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 배치된 웨이퍼 반송 공간 및 상기 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치가 배치된 웨이퍼 카세트 반송 공간에 층류를 발생시키는 팬 필터 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이퍼 스토커는, 웨이퍼를 다단형으로 수용 가능한 웨이퍼 카세트 단위로 보관하는 구성이다. 이 때문에, FOUP 등의 반송 용기 전체를 스토커 내에 수용하는 종래의 스토커와 비교하여, 반송 용기의 외표면에 부착된 분진이 하우징 내에 혼입해서 비산·축적되는 사태를 방지·억제할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커는, 일반적으로 반송 용기보다도 작은 웨이퍼 카세트를 사용해서 웨이퍼를 보관하는 구성이다. 이 때문에, 반송 용기 전체를 스토커 내에 수용하는 종래의 스토커와 비교하여, 스토커 전체의 소형화나 수용 매수 증가, 및 풋 스탬프의 협소화를 도모할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커라면, 하우징 내에서 웨이퍼 카세트를 이동 탑재하는 구성이기 때문에, 웨이퍼를 다른 단으로 이동시킬 때, 웨이퍼를 1매씩 이동시키는 경우와 비교해서 반송 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커에서는, 팬 필터 유닛에 의해, 웨이퍼 반송 공간 및 웨이퍼 카세트 반송 공간에 있어서 층류가 생성된다. 이 때문에, 웨이퍼 반송 로봇의 동작 시 또는 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치의 동작 시에 발생하는 분진의 비산을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커에 있어서, 상기 웨이퍼 반송 로봇은, 상기 로딩 장치에 적재된 상기 반송 용기와, 상기 웨이퍼 카세트 선반의 상기 복수의 단 중 상기 반송 용기와 전후 방향에 있어서 대향하는 높이의 단에 배치된 상기 웨이퍼 카세트의 사이에서 웨이퍼를 전달하면 된다.
이렇게 함으로써, 반송 용기와 웨이퍼 카세트의 사이에서 웨이퍼를 전달하기 위해 걸리는 시간을 필요 최소한으로 억제할 수 있어, 택트 타임을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커에 있어서, 상기 하우징 내에, 상기 웨이퍼 반송 공간 및 상기 웨이퍼 카세트 반송 공간을 포함하는, 기체를 순환시키기 위한 순환 경로가 형성되어 있으면 된다.
이렇게 함으로써, 예를 들어 기체를 하우징 내에 공급해서 하우징으로부터 모두 배출하는 구성에 비하여, 기체의 공급량을 저감시킬 수 있어, 러닝 코스트를 삭감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 주위 분위기를 보다 개선 가능한 웨이퍼 스토커를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커의 전체 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 웨이퍼 스토커의 분해도이다.
도 3은 도 1의 일부를 확대해서 도시하는 도면이다.
도 4는 동실시 형태에서의 로딩 장치의 동작 플로우를 도시하는 측면 모식도이다.
도 5는 동실시 형태의 가스 순환 경로를 도시하는 웨이퍼 스토커의 측면 모식도이다.
도 6은 동실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커의 동작 플로우를 도 1에 대응해서 도시하는 도면이다.
도 7은 동실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커의 동작 플로우를 도 1에 대응해서 도시하는 도면이다.
도 8은 동실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커의 동작 플로우를 도 1에 대응해서 도시하는 도면이다.
도 9는 동실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커의 동작 플로우를 도 1에 대응해서 도시하는 도면이다.
도 10은 변형예에 따른 웨이퍼 스토커의 분해도이다.
도 11은 다른 변형예에 따른 웨이퍼 스토커의 분해도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)(도 1 참조)는, 반도체의 제조 공정에서 사용되는 클린 룸 내에 마련되어 있다. 웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼를 수용 가능한 반송 용기로부터 취출된 웨이퍼를, 높은 청정도로 유지된 하우징(1)의 내부에 일시적으로 보관 가능한 것이다.
본 실시 형태에서는, 반송 용기로서 FOUP(10)이 사용된다. FOUP(10)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 개구부인 반출입구(Y1)를 통해서 내부 공간(YS)을 개방 가능한 FOUP 본체(Y3)(반송 용기 본체)와, 반출입구(Y1)를 개폐 가능한 FOUP 도어(Y2)(반송 용기 도어)를 구비한다. FOUP(10)은, 내부에 복수매의 웨이퍼를 높이 방향(H)으로 다단형으로 수용하고, 반출입구(Y1)를 통해서 이들 웨이퍼가 출납되는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 도 4는, 후술하는 바와 같이, 동도 (a) (b) (c) (d)의 순을 거쳐 나가는 FOUP(10)에 관한 동작 플로우를 도시하는 모식도이다.
FOUP 본체(Y3)는, 내부 공간(YS)에 웨이퍼를 소정 피치로 복수단 적재하는 것이 가능한 선반부(웨이퍼 적재 선반)를 구비한다. FOUP 본체(Y3)의 저벽에는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포트(Y4)가 소정 개소에 마련되어 있다. 포트(Y4)는, 예를 들어 FOUP 본체(Y3)의 저벽에 형성한 포트 설치용 관통 구멍에 감입된 중공 통 형상의 그로밋 시일을 갖고, 체크 밸브에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. FOUP 본체(Y3)의 상벽에서의 상향면의 중앙부에는, OHT 등의 용기 반송 장치에 파지되는 플랜지부가 마련되어 있다.
FOUP 도어(Y2)는, 대략 판상의 부재이다. FOUP 도어(Y2)는, 로딩 장치(2)의 적재대(21)(후술)에 적재된 상태에서, 로딩 장치(2)의 로딩 장치 도어(23)와 대면하도록 배치된다. FOUP 도어(Y2)에는, 이 FOUP 도어(Y2)를 FOUP 본체(Y3)에 로크하기 위한 래치 키(도시 생략)가 마련되어 있다. FOUP 도어(Y2) 중, 반출입구(Y1)를 FOUP 도어(Y2)로 폐지한 상태에서 FOUP 본체(Y3)에 접촉 또는 근접하는 소정의 부분에는, 가스킷(Y5)이 마련되어 있다. FOUP 도어(Y2)는, 가스킷(Y5)을 FOUP 본체(Y3)에 접촉시켜서 탄성 변형시킴으로써, FOUP(10)의 내부 공간(YS)을 밀폐할 수 있도록 구성되어 있다(도 4의 (a), (c) 참조).
여기서, FOUP(10) 전체를 보관하는 종래의 스토커에서는, FOUP(10)이 보관되는 공간의 분위기를 질소 혹은 드라이에어 등으로 충전하여, 더 높은 청정도를 실현하고자 하여도, 클린 룸 내에서 FOUP(10)의 표면에 부착된 분진 등이 스토커 내에 반입되어 축적될 우려가 있다. 또한, 일반적으로, FOUP(10)은, 흡수성이 있는 수지 재료(예를 들어 폴리카르보네이트)에 의해 형성되어 있다. 이 때문에, 종래의 스토커의 내부 공간이 가령 질소 또는 드라이에어 등으로 충전되어 있어도, 클린 룸 내에서 FOUP(10)에 도입된 수분이 스토커 내에서 확산됨으로써, 스토커의 내부 공간의 습도를 낮게 유지 제어하는 것이 곤란해진다. 이와 같이, FOUP 전체를 스토커 내에 보관하는 구성에서는, 웨이퍼의 주변 분위기를 보다 개선하는 것이 저해될 수 있다. 그래서, 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼의 주변 분위기를 보다 개선 가능하게 하기 위해서, 구체적으로 이하와 같이 구성되어 있다.
본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(1)과, 로딩 장치(2)와, 웨이퍼 카세트 선반(3)과, 웨이퍼 반송 로봇(4)과, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)를 구비한다. 로딩 장치(2)는, 하우징(1)의 전방면벽(11)의 일부를 형성하도록 하우징(1)의 전방면벽(11)에 밀착된 상태로 배치되어 있다. 로딩 장치(2)는 웨이퍼를 적재 가능한 적재대(21)를 갖는다. 웨이퍼 카세트 선반(3)은, 하우징(1) 내에서 하우징(1)의 전방면벽(11)으로부터 소정 거리 후방으로 이격된 위치에 마련되고, FOUP(10)보다도 작은 복수의 웨이퍼 카세트(C)를 다단식으로(바꾸어 말하면, 높이 방향(H)으로 배열해서) 격납한다. 웨이퍼 반송 로봇(4)은, 로딩 장치(2)의 적재대(21) 상의 FOUP(10)에 대한 웨이퍼 출납 처리를 행한다. 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)는, 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트(C)를 다른 높이의 단으로 이동시킨다(즉, 웨이퍼 카세트(C)를 높이 방향(H)으로 이동시킴). 웨이퍼 카세트(C)는, 복수매의 웨이퍼를 다단식으로(높이 방향(H)으로 배열해서) 수납 가능한 주지의 오픈 카세트이다.
하우징(1)은, 중공 직육면체 형상을 이루는 것이며, 전방면벽(11)과, 배면 벽(12)과, 천장벽(13)과, 바닥 베이스(14)와, 배면벽(12)의 좌우 양측 테두리 근방으로부터 각각 전방으로 연장 돌출되는 좌우 한 쌍의 측벽(도시 생략)을 구비한다. 하우징(1)은, 내부 공간(1S)을 대략 밀폐 상태로 해서 양압으로 유지 가능한 것이다(상세에 대해서는 후술). 전방면벽(11)의 소정 높이 위치에는, 전후 방향(D)으로 관통하는 하우징 창부(도시 생략)가 형성되어 있다. 이 하우징 창부를 통해서, 웨이퍼의 출납 처리를 행하는 것이 가능하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 폭 방향(W)을 따라 소정 피치로 복수(도시 예에서는 3개)의 하우징 창부가 전방면벽(11)에 형성되어 있다. 전방면벽(11)에는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 긴급 차단(EMO: Emergency off) 버튼(11b) 및 모니터(11c)가 마련되어 있다.
로딩 장치(2)는, 도 3 및 도 4 등에 도시하는 바와 같이, 기립 자세로 배치되는 판상의 기립 베이스(22)와, 기립 베이스(22)에 형성한 개구부(22a)를 개폐하는 로딩 장치 도어(23)와, 기립 베이스(22)에 대략 수평 자세로 마련된 적재대(21)를 구비하고 있다. 로딩 장치(2)는 하우징(1)의 전방면에 마련되어 있다. 즉, 로딩 장치(2)는, 하우징(1)의 전방면벽(11)에 대하여 기립 베이스(22)를 하우징(1)의 전방면측으로부터 밀착시키도록 배치되어 있다. 이 배치 상태에 있어서, 기립 베이스(22)에 형성된 개구부(22a)와 하우징(1)의 전방면벽(11)에 형성된 하우징 창부가 전후 방향(D)으로 겹쳐 있다(연통하고 있음).
적재대(21)는, 기립 베이스(22) 중 높이 방향(H)에서의 중앙보다도 약간 상방의 위치에 대략 수평 자세로 배치된 수평 기대(24)(지지대)의 상부에 마련되어 있다. 적재대(21)는, 상술한 FOUP 도어(Y2)를 로딩 장치 도어(23)에 대향시키는 배향으로 FOUP(10)을 적재 가능한 것이다. 또한, 적재대(21)는, 기립 베이스(22)에 대하여 진퇴 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 적재대(21)는, FOUP 도어(Y2)가 기립 베이스(22)의 개구부(22a)에 접근하는 소정의 도킹 위치(도 4의 (c) 참조)와, FOUP 도어(Y2)를 도킹 위치보다도 기립 베이스(22)로부터 소정 거리 이격된 위치(도 4의 (a), (b) 참조)의 사이에서 진퇴 가능하다. 적재대(21)는, 상향으로 돌출된 도시하지 않은 복수의 돌기(핀)를 갖는다. 이들 돌기를 FOUP(10)의 저면에 형성된 구멍(도시 생략)에 걸림 결합시킴으로써, 적재대(21) 상에서 FOUP(10)이 위치 결정된다. 또한, 적재대(21)에는, FOUP(10)을 고정하기 위한 로크 갈고리(도시 생략)가 마련되어 있다. 이 로크 갈고리를 FOUP(10)의 저면에 마련한 피로크부(도시 생략)에 걸어서 고정한 로크 상태로 함으로써, 위치 결정용 돌기와 협동하여, FOUP(10)을 적재대(21) 상에서의 적정한 위치에 안내해서 고정할 수 있다. 또한, FOUP(10)의 저면에 마련한 피로크부에 대한 로크 갈고리의 로크 상태를 해제함으로써, FOUP(10)을 적재대(21)로부터 이격 가능한 상태로 할 수 있다.
로딩 장치 도어(23)는, 로딩 장치 도어(23)와 FOUP 도어(Y2)를 연결하기 위한 연결 기구(26)를 구비하고, 연결 기구(26)에 의해 FOUP 도어(Y2)를 보유 지지한 채 소정의 이동 경로를 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 연결 기구(26)는, 로딩 장치 도어(23)와 FOUP 도어(Y2)를 연결하고 있는 덮개 연결 상태와, 로딩 장치 도어(23)와 FOUP 도어(Y2)의 연결을 해제하고 있는 덮개 연결 해제 상태의 사이에서 상태를 전환 가능하다. 덮개 연결 상태에서는, FOUP 도어(Y2)를 FOUP 본체(Y3)로부터 분리하는 것이 가능하다. 덮개 연결 해제 상태에서는, FOUP 도어(Y2)는 FOUP 본체(Y3)에 설치되어 있다. 로딩 장치 도어(23)는, 적어도, 도 4의 (a) 등에 도시하는 완전 폐쇄 위치(C)와, 개방 위치(도시 생략)의 사이에서 이동 가능하게 구성되어 있다. 완전 폐쇄 위치(C)는, FOUP 도어(Y2)에 의해 FOUP 본체(Y3)의 내부 공간(YS)이 밀폐되어 있을 때의 로딩 장치 도어(23)의 위치이다. 개방 위치는, FOUP 도어(Y2)가 FOUP 본체(Y3)로부터 이격되어 있고, FOUP 본체(Y3)의 내부 공간(YS)이 하우징(1)의 내부 공간(1S)을 향해서 개방되어 있을 때의 로딩 장치 도어(23)의 위치이다. 로딩 장치(2)는, 로딩 장치 도어(23)의 기립 자세를 유지한 채, 로딩 장치 도어(23)를 완전 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지 이동시키고, 또한 개방 위치로부터 도 4의 (d)에 도시하는 완전 개방 위치(O)까지 기립 자세를 유지한 채 하측 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 이러한 로딩 장치 도어(23)의 이동은, 로딩 장치(2)에 마련된 도어 이동 기구(27)에 의해 실현된다. 또한, 로딩 장치(2)는, 도킹 위치에 위치 부여된 적재대(21) 상의 FOUP(10)이 기립 베이스(22)로부터 이격되는 방향으로 이동하는 것을 규제하는 이동 규제부(도시 생략)를 구비하고 있다.
로딩 장치(2)는 퍼지 장치(P)를 구비하고 있다(도 4 참조). 퍼지 장치(P)는, 질소 가스 등의 불활성 가스 또는 드라이에어 등의 퍼지용 기체를 FOUP(10)의 내부 공간(YS)에 주입하여, FOUP(10)의 내부 공간(YS)의 분위기를 퍼지용 기체로 치환하도록 구성되어 있다. 퍼지 장치(P)는, 후술하는 가스 도입 장치(6)로부터 하우징(1)의 내부 공간(1S)에 공급되는 불활성 가스와 동일한 종류의 불활성 가스로 FOUP(10)의 내부 공간(YS)의 분위기를 치환한다. 퍼지 장치(P)는, 적재대(21) 상에 상단부를 노출 가능한 상태에서 소정 개소에 배치된 복수의 퍼지 노즐(2N)(기체 급배 장치)을 구비한다. 이들 복수의 퍼지 노즐(2N)은, FOUP(10)의 저면에 마련된 포트(Y4)의 위치에 따라서 적재대(21) 상의 적절한 위치에 설치되어, 포트(Y4)에 접속 가능한 것이다. 이러한 퍼지 장치(P)를 사용하여, 이하와 같은 보텀 퍼지 처리가 행하여진다. 먼저, 퍼지 장치(P)는, 복수의 포트(Y4) 중 일부 포트를 「공급 포트」로서 기능시켜, 공급 포트에 접속된 퍼지 노즐(2N)을 통해서 FOUP(10) 내에 질소 가스, 불활성 가스 또는 드라이에어 등의 적절히 선택된 퍼지용 기체를 주입한다. 그와 함께, 퍼지 장치(P)는, 나머지 포트(Y4)를 「배기 포트」로서 기능시켜, 배기 포트에 접속된 퍼지 노즐(2N)을 통해서 FOUP(10) 내의 기체를 배출한다. 이에 의해, FOUP(10) 내에 퍼지용 기체가 충만된다.
본 실시 형태의 로딩 장치(2)는, FOUP(10) 내에서의 웨이퍼의 유무나 수납 자세를 검출 가능한 매핑부(도시 생략)를 구비하고 있다.
이러한 로딩 장치(2)가, 하우징(1)의 전방면측에 있어서 하우징(1)의 폭 방향(W)으로 복수대(도시 예에서는 3대) 나란히 배치되어 있다.
웨이퍼 카세트 선반(3)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 카세트 선반 베이스(31)와, 웨이퍼 카세트 선반 베이스(31)에 지지된 선반 본체(32)를 구비한다. 선반 본체(32)는, 단 형상으로 배치된 복수의 선반판(도시 생략)과, 각 선반판의 양단을 지지 가능한 측벽을 갖는 선반 프레임이 일체적으로 조립된 것이다. 본 실시 형태의 웨이퍼 카세트 선반(3)은, 웨이퍼 카세트(C)를 높이 방향(H)으로 10단 격납 가능하다. 최하단의 웨이퍼 카세트(C)의 적재 스페이스(1단째의 적재 스페이스)는, 웨이퍼 카세트 선반 베이스(31)의 상면(31a)에 설정되고, 밑에서부터 2단째 이상의 웨이퍼 카세트(C)는, 각각 선반판에 적재 가능하게 설정되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 카세트 선반 베이스(31)의 상면(31a)과, 로딩 장치(2)의 적재대(21)의 상면이 대략 동일한 높이 위치로 설정되어 있다.
웨이퍼 카세트 선반(3)에 복수 다단식으로 격납되는 웨이퍼 카세트(C)의 높이 방향(H)에서의 이격 피치는, 등간격이어도 된다. 혹은, 선반판끼리의 이격 피치는, 예를 들어 웨이퍼 카세트 선반(3)을 구성하는 파트(예를 들어 도시하지 않은 빔 등)의 배치 개소를 고려하여, 적절히 변경되어도 된다. 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(X)에 있어서는, 로딩 장치(2)의 대수와 동수열의 웨이퍼 카세트(C)를 웨이퍼 카세트 선반(3)에 적재할 수 있도록 설정되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 카세트(C)를 폭 방향(W)으로 3열 배열하여 적재 가능한 웨이퍼 카세트 선반(3)이 적용되어 있다.
웨이퍼 반송 로봇(4)은, 하우징(1)의 전방면벽(11)과 웨이퍼 카세트 선반(3)의 사이에 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 로봇(4)은, 로딩 장치(2)의 적재대(21) 상의 FOUP(10)으로부터 웨이퍼를 취출하여, 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트(C)에 이동 탑재하는 처리를 실행 가능하다. 또한, 웨이퍼 반송 로봇(4)은, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 웨이퍼 카세트(C)로부터 웨이퍼를 취출하여, FOUP(10)에 복귀시키는 처리를 실행 가능하다. 웨이퍼 반송 로봇(4)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 서로 수평 선회 가능하게 연결된 복수의 링크 요소의 선단부에 웨이퍼 파지부(핸드)가 마련된 암 기구(42)와, 암 기구(42)를 지지하는 기대부(43)를 구비한다. 웨이퍼 반송 로봇(4)은, 암 기구(42)의 암 길이가 최소로 되는 폴딩 상태와, 암 길이가 폴딩 상태 시보다도 길어지는 신장 상태의 사이에서 형상이 바뀌는 링크 구조(다관절 구조)를 갖는다. 암 기구(42)의 선단에는, 개별로 제어 가능한 복수의 웨이퍼 파지부가 높이 방향(H)으로 다단형으로 마련되어 있어도 된다.
하우징(1)의 내부 공간(1S) 중 웨이퍼 반송 로봇(4)이 마련된 공간은, 도 5에 도시한 바와 같이, 전후 방향(D)에 있어서 웨이퍼 카세트 선반(3)보다도 전방의 공간이며, 웨이퍼 반송실(4S)로서 기능하는 공간(웨이퍼 반송 공간)이다. 본 실시 형태에서는, 도 1 등에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 반송실(4S)에 1대의 웨이퍼 반송 로봇(4)과, 1대의 웨이퍼 얼라이너(A)가 마련되어 있다.
웨이퍼 반송 로봇(4)은, 기대부(43)의 내부 공간에 연통하는 배기 박스(44)를 구비한다. 기대부(43) 내에 마련한 구동 기구(암 기구(42)의 구동 기구) 등으로부터 생기는 분진은, 음압으로 설정된 배기 박스(44) 내에 강제적으로 수집된다(도 5 참조).
웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트(C)를 적어도 웨이퍼 카세트 선반(3)에서의 다른 높이의 단으로 이동시키는 것이다. 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)는, 전후 방향(D) 및 높이 방향(H)으로 이동 가능한 웨이퍼 카세트 반송 암(51)과, 웨이퍼 카세트 반송 암(51)을 지지하는 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치 프레임(52)을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 카세트 반송 암(51)은, 선단 부분이 두갈래 형상인 핸드를 갖지만, 이것에 한정되지는 않는다. 또한, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치 프레임(52)은, 대략 직육면체 형상을 이루고, 내부에 웨이퍼 카세트 반송 암(51)을 상하 이동·진퇴 이동시키는 구동 기구를 갖는다. 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 카세트 선반(3)에 적재 가능한 웨이퍼 카세트(C)의 열수(본 실시 형태에서는 3열)와 동일수의 웨이퍼 카세트 반송 암(51)이, 폭 방향(W)으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)는, 각 웨이퍼 카세트 반송 암(51)과 전방 정면으로 마주보는 열의 웨이퍼 카세트(C)를, 동일한 열 내에서 높이 방향(H)으로 이동 탑재하도록 구성되어 있다. 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치 프레임(52)과 웨이퍼 카세트 선반(3)의 사이에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 카세트(C)의 높이 방향(H)으로의 이동을 허용하는 웨이퍼 카세트 반송실(5S)로서 기능하는 공간(웨이퍼 카세트 반송 공간)이 형성되어 있다.
웨이퍼 스토커(X)는, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 가스 도입 장치(6)와, 배기 장치(7)와, 팬 필터 유닛(FFU)(8)을 구비하고 있다. 가스 도입 장치(6)는 하우징(1) 내에 불활성 가스를 공급한다. 배기 장치(7)는 하우징(1)의 내부 공간(1S)의 기체를 배기한다. 팬 필터 유닛(8)은, 가스 도입 장치(6)로부터 공급되는 불활성 가스를 통과시켜서, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)로부터 하우징(1)의 전방면벽(11)에 걸치는 공간(웨이퍼 카세트 반송실(5S) 및 웨이퍼 반송실(4S)을 포함하는 공간)에 하강 기류(층류)를 생기게 한다.
가스 도입 장치(6)는, 매스 플로우 컨트롤러(61)(MFC)와, 가스 도입용 배관(62)을 구비하고 있다(도 5 참조). 매스 플로우 컨트롤러(61)는, 하우징(1) 중 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)보다도 후방의 소정 개소에 마련되고, 유체의 질량 유량을 계측하면서 유량 제어를 행한다. 가스 도입용 배관(62)은, 매스 플로우 컨트롤러(61)를 통해서 불활성 가스(본 실시 형태에서는 질소 가스)를 하우징(1)의 내부 공간(1S)에 공급하기 위한 배관이다. 가스 도입용 배관(62)은, 가스 도입용 시단부 배관(63)과, 가스 도입용 세로 배관(64)과, 가스 도입용 가로 배관(65)을 구비한다. 가스 도입용 시단부 배관(63)은, 하우징(1)의 후단부에 마련되어, 매스 플로우 컨트롤러(61)의 밸브(61v)에 연통하는 관이다. 가스 도입용 세로 배관(64)은, 가스 도입용 시단부 배관(63)의 전단부(선단부)로부터, 하우징(1)의 배면벽(12)의 내측 배향면을 따라 하우징(1)의 천장벽(13) 근방까지 연신되어 있다. 가스 도입용 가로 배관(65)은, 가스 도입용 세로 배관(64)의 상단으로부터 하우징(1)의 천장벽(13)을 따라 하우징(1)의 전방면벽(11) 근방까지 연신되어 있다. 가스 도입용 가로 배관(65)에는, 하방으로 개구되는 구멍(하향 구멍)이 전후 방향으로 소정 피치로 형성되어 있다. 이에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(61)의 밸브(61v)로부터 가스 도입용 시단부 배관(63) 및 가스 도입용 세로 배관(64)을 거쳐서 가스 도입용 가로 배관(65)에 도달한 불활성 가스는, 가스 도입용 가로 배관(65)의 하향 구멍으로부터 하우징(1)의 내부 공간(1S)에 공급된다(도 5 참조).
팬 필터 유닛(8)은, 팬 및 필터가 유닛화된, 공기 청정 기능을 발휘하는 것이다. 본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(X)에서는, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)의 상단(웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치 프레임(52)의 상단)으로부터 하우징(1)의 전방면벽(11)의 내측 배향면에 걸치는 영역에 팬 필터 유닛(8)이 배치되어 있다. 가스 도입 장치(6)에 의해 하우징(1)의 내부 공간(1S)에 공급된 불활성 가스는, 팬 필터 유닛(8)에 의해, 웨이퍼 카세트 반송실(5S) 및 웨이퍼 반송실(4S)에, 청정도가 높은 하강 기류(층류)로서 보내진다.
배기 장치(7)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 자동 압력 제어기(71)(APC: 오토 프레셔 컨트롤러)와, 자동 압력 제어기(71)의 밸브(71v)에 연통하는 배기구(72)를 구비한다. 자동 압력 제어기(71)는, 하우징(1) 중 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)보다도 후방측이면서 또한 가스 도입 장치(6)의 매스 플로우 컨트롤러(61)보다도 하측에 마련되어 있다. 팬 필터 유닛(8)에 의해 생성되는 하강 기류를 타고, 기체는, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)와 하우징(1)의 전방면벽(11)의 공간을 통해서 하우징(1)의 바닥 베이스(14) 근방까지 도달하여, 배기구(72)를 향해서 흐른다. 소정량의 기체가, 배기구(72) 및 자동 압력 제어기(71)의 밸브(71v)를 통해서 하우징(1) 밖으로 배출된다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 하단 부분 및 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)의 하단 부분에, 배기 장치(7)를 향해서 흐르는 기류가 통과 가능한 통과로(3T, 5T)가 각각 마련되어 있다(도 2 및 도 5 참조). 또한, 배기 장치(7)는, 상술한 웨이퍼 반송 로봇(4)의 배기 박스(44)로부터 배기구(72)를 향해서 연장 돌출되는 배기용 가로 배관(73)을 구비한다. 웨이퍼 반송 로봇(4)의 배기 박스(44) 내에 수집된 분진 등은, 배기용 가로 배관(73) 및 배기구(72)를 통해서 하우징(1)의 외부로 배출된다.
본 실시 형태의 웨이퍼 스토커(X)에서는, 배기 장치(7)를 향해서 흐르는 기체의 일부가 배출되고, 나머지 대부분의 기체가 하우징(1)의 배면벽(12)을 따라 상승하도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 하우징(1) 내에 좌우 한 쌍의 칸막이벽(15)이 세워 설치되어 있다. 이 칸막이벽과, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)의 후방벽과 하우징(1)의 배면벽(12)에 의해, 통 형상의 공간이 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)와 하우징(1)의 배면벽(12)의 사이이면서 또한 배기 장치(7)의 배기구(72)보다도 높은 위치에 송풍기(9)가 마련되어 있다. 이 송풍기(9)에 의해, 상술한 통 형상의 공간 내에 상승 기류가 생성된다. 하우징(1) 내에서, 송풍기(9)에 의한 상승 기류를 탄 기체는, 하우징(1)의 천장벽(13) 부근까지 도달하면, 하우징(1)의 전방면벽(11)을 향해서 흐르는 기류에 합류한다. 그리고, 기체는, 가스 도입 장치(6)의 가스 도입용 가로 배관(65)으로부터 하방을 향해서 공급되는 불활성 가스와 함께 팬 필터 유닛(8)을 통해서, 하방을 향해서 흐르는 기류를 따라 흐른다. 이와 같이, 하우징(1) 내에는, 가스 도입 장치(6)로부터 공급되는 불활성 가스의 대부분을 순환시키는 가스 순환 경로가 형성되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 웨이퍼 스토커(X)는, 하우징(1) 내에 불활성 가스를 순환시켜서 하우징(1)의 내부 공간(1S)을 양압으로 유지함으로써, 하우징(1) 밖의 대기가 하우징(1) 내에 침입하는 사태를 방지할 수 있다. 구체적으로는, 자동 압력 제어기(71)에 의해, 가스 순환 경로 전체의 압력이, 하우징(1) 밖의 대기에 대하여 양압으로 되도록 제어된다. 보다 상세하게는, 웨이퍼 카세트(C)가 격납되는 공간(보관 에어리어)의 압력은, 예를 들어 10 내지 300Pa(게이지압)이 되도록 제어된다. 더욱 바람직하게는, 보관 에어리어 내의 압력은, 예를 들어 10 내지 100Pa(게이지압)과, 낮은 양압(미양압)으로 제어된다. 이에 의해, 다수의 웨이퍼 카세트(C)가 격납되는 공간 및 웨이퍼가 반송되는 공간을 청정도가 높은 공간으로 유지하여, 저산소 농도(예를 들어 10 내지 100ppm)·저습도(예를 들어 노점 온도가 -50℃ 이하)의 분위기에 의해, 웨이퍼의 특성을 유지할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)의 동작 플로우를 도 4, 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 도 6 내지 도 9에서는, 설명의 편의상, 하우징(1)의 전방면벽(11) 및 칸막이벽(15)을 생략하고 있다.
우선, OHT 등의 용기 반송 장치에 의해, FOUP(10)이 로딩 장치(2)의 적재대(21) 상에 적재된다(도 4의 (a) 참조). 이때, 예를 들어 적재대(21)에 마련된 위치 결정용 돌기가 FOUP(10)의 위치 결정용 오목부에 끼워져서, 적재대(21) 상의 로크 갈고리를 로크 상태로 한다(로크 처리). 본 실시 형태에서는, 폭 방향(W)으로 3대 나란히 배치된 로딩 장치(2)의 적재대(21)에 각각 FOUP(10)을 적재할 수 있다. 또한, FOUP(10)이 적재대(21) 상에 소정 위치에 적재되어 있는지 여부를 검출하는 착좌 센서(도시 생략)에 의해, FOUP(10)이 적재대(21) 상의 정규 위치에 적재된 것을 검출하도록 구성할 수도 있다.
본 실시 형태의 로딩 장치(2)에서는, 적재대(21) 상의 소정의 정규 위치에 FOUP(10)이 적재된 시점에서, 적재대(21)에 마련된 예를 들어 가압 센서의 피가압부를 FOUP(10)의 저면부가 압박한 것을 검출한다. 이것을 계기로, 적재대(21)에 마련된 모든 퍼지 노즐(2N)이, 적재대(21)의 상면보다도 상방으로 진출해서 FOUP(10)의 각 포트(Y4)에 연결된다. 이에 의해, 각 포트(Y4)는 폐지 상태에서 개방 상태로 전환된다. 그리고, 로딩 장치(2)는, 퍼지 장치(P)에 의해, FOUP(10)의 내부 공간(YS)에 불활성 가스인 질소 가스를 공급하여, FOUP(10)의 내부 공간(YS)을 질소 가스로 치환하는 처리(보텀 퍼지 처리)를 행한다(도 4의 (b) 참조). 보텀 퍼지 처리 시에, FOUP(10) 내의 기체는, 배기 포트로서 기능하는 포트(Y4)에 접속되어 있는 퍼지 노즐(2N)을 통하여, FOUP(10) 밖으로 배출된다. 도 4의 (b)에 보텀 퍼지 처리 시의 질소 가스의 공급 방향 및 FOUP(10) 내의 기체의 배출 방향을 화살표로 모식적으로 도시한다. 로딩 장치(2)는, 이러한 보텀 퍼지 처리에 의해, FOUP(10) 내의 수분 농도 및 산소 농도를 각각 소정값 이하로 저하시켜서, FOUP(10) 내에서의 웨이퍼의 주위 환경을 저습도 환경 및 저산소 환경으로 한다.
본 실시 형태의 로딩 장치(2)는, 로크 처리 후에, 도 4의 (b)에 도시하는 위치에 있는 적재대(21)를 도 4의 (c)에 도시하는 도킹 위치까지 이동시킨다(도킹 처리). 이어서, 로딩 장치(2)는, 이동 규제부를 사용해서 FOUP(10)의 적어도 양쪽 사이드를 보유 지지해서 고정하는 처리(클램프 처리)를 행하고, 연결 기구(26)를 덮개 연결 상태로 전환한다(덮개 연결 처리). 또한, 로딩 장치(2)는, FOUP 도어(Y2)를 로딩 장치 도어(23)와 함께 이동시켜, 기립 베이스(22)의 개구부(22a) 및 FOUP(10)의 반출입구(Y1)를 개방하여, FOUP(10) 내의 밀폐 상태를 해제하는 처리(밀폐 해제 처리)를 실행한다(도 4의 (d) 참조). 또한, 로딩 장치(2)는, 로딩 장치 도어(23)를 개방 위치에서 완전 개방 위치(O)로 이동시키는 처리 중에, 매핑부에 의한 매핑 처리를 실시하도록 설정되어 있어도 된다. 이에 의해, FOUP(10) 내에서 높이 방향(H)으로 배열되어 수납되어 있는 웨이퍼의 유무 및 수납 자세를 순차 검출할 수 있다.
밀폐 해제 처리를 실행함으로써, FOUP 본체(Y3)의 내부 공간(YS)과 하우징(1)의 내부 공간(1S)이 연통된 상태가 된다. 그 후, 매핑 처리에서 검출된 정보(웨이퍼 위치)에 기초하여, 웨이퍼 반송 로봇(4)이 이하와 같은 웨이퍼 반송 처리를 실시한다. 즉, 웨이퍼 반송 로봇(4)은, FOUP(10) 내의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트(C)에 이동 탑재하거나, 웨이퍼 카세트(C) 내의 웨이퍼를 FOUP(10) 내에 수납하거나 한다.
웨이퍼 스토커(X)에 있어서는, 웨이퍼 카세트 선반(3) 중 1단째의 적재 스페이스(구체적으로는 웨이퍼 카세트 선반 베이스(31)의 상면(31a))가, 웨이퍼 반송 로봇(4)에 의한 웨이퍼 카세트(C)에 대한 웨이퍼의 전달 위치로 설정되어 있다. 따라서, 웨이퍼 반송 처리(FOUP(10) 내의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(C)에 넣는 처리)보다도 전의 시점에서, 웨이퍼 스토커(X)는 이하와 같은 처리를 행한다. 먼저, 예를 들어 도 6에 도시하는 바와 같이, 전방에서 보았을 때, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 좌측 열의 1단째에는, 웨이퍼 카세트(C)가 적재되어 있지 않다(아이들 상태). 이 상태에서, 웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 1단째에, 동일한 열의 2단째보다도 위의 단(도시 예에서는 3단째)에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트(C)를 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)에 의해 이동 탑재한다(웨이퍼 카세트 이동 탑재 처리, 도 7 참조).
또한, 도 6에서는, 웨이퍼 카세트 반송 암(51)에 의한 웨이퍼 카세트(C)의 반송 경로를 화살표로 모식적으로 도시하고 있다.
웨이퍼 스토커(X)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 1단째에 세트된 웨이퍼 카세트(C)와 FOUP(10)의 사이에서 웨이퍼를 전달하는 웨이퍼 반송 처리 중에, 이하와 같은 「차위 사용 웨이퍼 카세트 이동 탑재 처리」를 행한다. 즉, 웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 1단째의 적재 스페이스 중 아이들 상태의 스페이스에, 다음으로 웨이퍼 처리 시에 사용되는 웨이퍼 카세트(C)를 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)에 의해 이동 탑재한다. 도 7에서는, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 중앙 열의 2단째보다도 위의 단(도시 예에서는 3단째)에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트(C)를 「차위 사용 웨이퍼 카세트」로서 웨이퍼 카세트 선반(3)의 1단째 중앙의 적재 스페이스에 이동 탑재하는 모습을 나타낸다. 또한, 도 7 내지 도 9에서는, 웨이퍼 카세트 반송 암(51)에 의한 웨이퍼 카세트(C)의 반송 경로를 상대적으로 굵은 화살표로 모식적으로 도시하고, 웨이퍼 반송 로봇(4)에 의한 웨이퍼의 반송 경로를 상대적으로 가는 화살표로 모식적으로 도시한다. 웨이퍼 반송 로봇(4)은, 로딩 장치(2)에 적재된 FOUP(10)과, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 복수의 단 중 반송 용기와 전후 방향에 있어서 대향하는 높이의 단에 배치된 웨이퍼 카세트(C)의 사이에서 웨이퍼를 전달한다.
웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼 반송 처리가 완료된 FOUP(10)에 대하여 이하와 같은 밀폐 처리를 행한다. 먼저, 웨이퍼 스토커(X)는, 로딩 장치(2)의 도어 이동 기구(27)에 의해 로딩 장치 도어(23)를 완전 폐쇄 위치(C)로 이동시켜, 기립 베이스(22)의 개구부(22a) 및 FOUP(10)의 반출입구(Y1)를 폐지한다. 계속해서, 로딩 장치(2)는, 연결 기구(26)를 덮개 연결 상태에서 덮개 연결 해제 상태로 전환하는 처리(덮개 연결 해제 처리)를 실행한다. 이 처리에 의해, FOUP(10)의 내부 공간(YS)은 밀폐 상태가 된다.
계속해서, 로딩 장치(2)는, 이동 규제부에 의한 FOUP(10)의 고정 상태(클램프 상태)를 해제하는 클램프 해제 처리를 행한다. 이어서, 로딩 장치(2)는, 적재대(21)를 기립 베이스(22)로부터 이격하는 방향으로 이동시키는 처리(도킹 해제 처리)를 실행한 후, 적재대(21) 상의 로크 갈고리로 FOUP(10)을 로크하고 있는 상태를 해제한다(로크 해제 처리). 이에 의해, FOUP(10)은, 각 로딩 장치(2)의 적재대(21) 상으로부터 용기 반송 장치에 넘겨져서, 예를 들어 EFEM(Equipment Front End Module)을 구성하는 로드 포트의 적재대로 운반된다.
한편, 웨이퍼 반송 처리가 끝난 웨이퍼 카세트(C)는, 로딩 장치(2)에 의한 밀폐 처리 이후의 적당한 타이밍에서, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 1단째의 적재 스페이스로부터 원래의 단의 적재 스페이스에 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)에 의해 이동 탑재된다(웨이퍼 카세트 복귀 처리). 도 8에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 카세트 복귀 처리는, 웨이퍼 카세트 복귀 처리 대상과는 상이한 다른 웨이퍼 카세트(C)를 사용한 웨이퍼 반송 처리 중에 실행할 수 있다.
웨이퍼 스토커(X)는, 상술한 바와 같이, 웨이퍼가 다단형으로 수용된 상태의 웨이퍼 카세트(C), 또는 웨이퍼가 수용되어 있지 않은 상태의 웨이퍼 카세트(C)를 하우징(1) 내에 다수 격납한 상태에서, 웨이퍼 반송 처리를 필요에 따라 반복해서 행할 수 있다. 도 8에 도시하는 상태로부터 로딩 장치(2) 상의 FOUP(10)이 다음 공정으로 운반되고 또한 웨이퍼 반송 처리가 끝난 웨이퍼 카세트(C)가 웨이퍼 카세트 선반(3)의 1단째의 적재 스페이스로부터 원래의 단의 적재 스페이스로 되돌려진 상태를 도 9에 도시하였다.
또한, 웨이퍼 반송 로봇(4)을 사용한 웨이퍼 반송 처리는, FOUP(10) 내의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트 선반(3)의 웨이퍼 카세트(C)에 이동 탑재하는 처리, 또는 웨이퍼 카세트(C)에 격납된 웨이퍼를 FOUP(10) 내에 이동 탑재하는 처리 중 어느 것이다. 어느 처리를 행할지는 적절히 선택할 수 있다. 또한, 웨이퍼 반송실(4S)에 마련한 웨이퍼 얼라이너(A)를 경유해서 FOUP(10) 내의 웨이퍼를 웨이퍼 카세트(C)에 이동 탑재하거나, 웨이퍼 얼라이너(A)를 경유해서 웨이퍼 카세트(C)의 웨이퍼를 FOUP(10) 내에 이동 탑재할 수도 있다(도 7 및 도 8 참조). 또한, 웨이퍼 스토커(X)의 작동은, 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 제어된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)에 의하면, 가스 도입 장치(6)에 의해 하우징(1) 내에 불활성 가스를 공급하여, 산소 농도 및 수분 농도를 저감한 높은 청정도로 유지된 양압의 하우징(1) 내에 복수의 웨이퍼 카세트(C)를 다단형으로 격납할 수 있다. 이에 의해, 밖으로부터의 대기 침입을 방지함과 함께, 반도체 처리 공정 후에 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스 등을 팬 필터 유닛(8)에 의한 다운 플로우로 내리 불게 하여, 배기 장치(7)에 의해 하우징(1) 밖으로 배출할 수 있다. 특히, 웨이퍼 스토커(X)는, 대량의 웨이퍼를 보관 가능한 것이기 때문에, 층류를 형성하기 위해서, 외부로부터 불활성 가스의 전량 공급을 행하는 것은 곤란하다. 따라서, 하우징(1)의 내부 공간(1S)에 불활성 가스의 순환 경로가 형성되어 있는 것은, 러닝 코스트의 증대를 억제하기 위해서 유효하다.
또한, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼를 다단형으로 수용 가능한 웨이퍼 카세트(C) 단위로 보관하는 구성이다. 이 때문에, FOUP(10) 전체를 스토커 내에 수용하는 종래의 FOUP 스토커와 비교하여, FOUP(10)의 외표면에 부착된 분진이나, FOUP 외표면에 도입되어 있는 수분 등이, 스토커 내에서 방출되는 것을 피할 수 있다. 따라서, 스토커 내의 청정도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이와 같은 구성에 의해, 반도체 처리 공정 후에 웨이퍼로부터 발생한 아웃 가스 등이 스토커 내에 혼입되어 비산하는 사태를 방지·억제할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 스토커(X)의 하우징(1) 내나, 하우징(1)의 내부 공간(1S)에 연통한 상태에 있는 FOUP(10)의 내부 공간(YS)에서 웨이퍼가 오염되는 사태를 방지·억제하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)에 의하면, 웨이퍼 주변을 항상 높은 클린도로 유지하여, 웨이퍼 표면에의 파티클이나 수분의 부착이 생기는 사태를 방지·억제할 수 있다. 따라서, 스토커 내의 웨이퍼의 주변 분위기를 보다 개선할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)에 의하면, 일반적으로 FOUP(10)보다도 작은 웨이퍼 카세트(C)를 사용해서 웨이퍼를 보관하는 구성이다. 이 때문에, FOUP 전체를 스토커 내에 수용하는 종래의 스토커와 비교하여, 웨이퍼 스토커(X) 전체의 소형화 및 풋 스탬프의 협소화를 도모할 수 있다. 혹은, FOUP 전체를 스토커 내에 수용하는 종래의 스토커와 비교하여, 장치 전체의 대형화를 억제하면서, 웨이퍼 스토커(X) 내에 수용 가능한 웨이퍼의 매수를 증가시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)는, 하우징(1) 내에서 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납하는 웨이퍼 카세트(C)를 이동 탑재하는 구성이다. 이 때문에, 하우징 내에서 FOUP 전체를 이동 탑재하는 종래의 스토커와 비교하여, 하우징 내에서의 이동용 스페이스의 콤팩트화도 도모할 수 있다.
또한, 웨이퍼 스토커(X)는, 웨이퍼 카세트 선반(3)에 웨이퍼 카세트(C)를 폭 방향(W)을 따라 복수 열로 격납 가능하게 구성하고, 이 열수에 따른 수의 로딩 장치(2) 및 웨이퍼 카세트 반송 암(51)을 구비하고 있다. 이 때문에, 웨이퍼 카세트(C)의 이동 탑재 처리나, 웨이퍼 반송 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납되는 웨이퍼 카세트(C) 중, 로딩 장치(2)의 적재대(21)에 적재된 FOUP(10)과 전후 방향(D)에 있어서 정면으로 대향하는 높이 위치의 웨이퍼 카세트(C)(구체적으로는 1단째의 적재 스페이스에 적재한 웨이퍼 카세트(C))가, 웨이퍼 반송 로봇(4)에 의한 웨이퍼 전달 대상의 웨이퍼 카세트(C)로 설정되어 있다. 즉, 웨이퍼 반송 로봇(4)이, 로딩 장치에 적재된 FOUP(10)과, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 복수의 단 중 FOUP(10)과 전후 방향에 있어서 대향하는 높이의 단에 배치된 웨이퍼 카세트(C)의 사이에서 웨이퍼를 전달한다. 이 때문에, 예를 들어 웨이퍼 카세트 선반(3)에 격납하는 웨이퍼 카세트(C) 중 로딩 장치(2)의 적재대(21)에 적재한 FOUP(10)과 전후 방향(D)에 있어서 정면으로 대향하지 않는 높이 위치의 웨이퍼 카세트(C)에 대하여 웨이퍼 반송 로봇(4)으로 웨이퍼를 FOUP(10)으로부터 전달하는 구성과 비교하여, 웨이퍼 반송 로봇(4)에 의한 웨이퍼 전달 위치의 높이를 소정 범위로 한정할 수 있다. 따라서, FOUP(10) 내와 웨이퍼 카세트(C)의 사이에서 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 로봇(4)의 택트 타임의 단축화를 도모할 수 있다.
웨이퍼 스토커(X)의 웨이퍼 카세트 선반(3)에서의 웨이퍼 카세트(C)의 구체적인 격납 형태로서, 사용 빈도가 높은 웨이퍼를 수용한 웨이퍼 카세트(C)일수록 1단째의 적재 스페이스에 가까운 적재 스페이스에 격납하는 형태를 들 수 있다. 이에 의해, 우선적으로 사용될 것이 예상되는 웨이퍼에 대한 액세스 타임의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 상대적으로 오염도가 높은 웨이퍼(아웃 가스 발생량이 많은 웨이퍼)는, 상대적으로 오염도가 낮은 웨이퍼보다도 아래의 단의 적재 스페이스에 격납되도록 설정함으로써, 오염의 확대를 억제할 수 있다. 또한, 하우징 내에서의 장기 보관에 의해 탈기한 웨이퍼는 위의 단으로 이동시켜도 된다.
본 실시 형태에 따른 웨이퍼 스토커(X)에 의하면, 웨이퍼의 종류나 상태, 웨이퍼에 실시되는 반도체 처리 프로세스 등에 의해 웨이퍼 카세트 선반(3)에서의 격납 장소를 구획하는 것도 가능하다. 웨이퍼 카세트 선반(3)에 적절한 칸막이를 마련해서 구획 범위를 규정해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼 스토커(X)의 로딩 장치(2)로서, EFEM을 구성하는 로드 포트와 동일한 구성 또는 준하는 구성의 것을 적용함으로써, 한층 더한 로딩 장치를 설계·제조하는 수고를 줄일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태의 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 웨이퍼 카세트 선반의 단수(높이 방향에서의 웨이퍼 카세트의 적재 스페이스의 수)나 열수(폭 방향에서의 웨이퍼 카세트의 적재 스페이스의 수)는 적절히 변경할 수 있다.
웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치로서, 승강 이동에 더하여 하우징의 폭 방향으로도 이동 가능한 웨이퍼 카세트 반송 암을 구비한 것을 적용하는 것이 가능하다. 이러한 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치라면, 웨이퍼 카세트 선반에 격납되어 있는 웨이퍼 카세트를 웨이퍼 카세트 반송 암에 의해 다른 열로 이동시킬 수도 있다.
또한, 웨이퍼 카세트 선반으로서, 수평면 내에서 회전하는 회전식 선반을 적용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 높이 방향(H)과 직교하는 둘레 방향으로 소정 각도 피치로 복수(예를 들어 90도 피치로 4개)의 웨이퍼 카세트 적재 스페이스가 마련되어 있어도 된다. 그리고, 각 웨이퍼 카세트 적재 스페이스에 적재된 웨이퍼 카세트가, 각각 웨이퍼 반송 로봇 또는 웨이퍼 카세트 반송 암과 정면으로 대향하는 회전 각도 자세를 취하도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼 카세트 적재 스페이스에 대한 웨이퍼 반송 로봇이나 웨이퍼 카세트 반송 암의 액세스를 허용해도 된다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼 반송 처리나 웨이퍼 카세트 이동 탑재 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
나아가 또한, 웨이퍼 카세트 선반에 격납하는 웨이퍼 카세트로서, 폭 방향(W)에서의 한쪽측·다른 쪽측 및 전후 방향(D)에서의 한쪽측·다른 쪽측의, 총 4방향으로부터 액세스 가능한 웨이퍼 카세트를 적용하는 것도 가능하다.
웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치가 웨이퍼 카세트를 1열의 높이 방향을 따라 복수단 형상으로 격납 가능한 것이어도 된다.
또한, 웨이퍼 카세트 선반의 1단째 이외의 단의 적재 스페이스에 적재되어 있는 웨이퍼 카세트가, 로딩 장치에 적재된 반송 용기와 전후 방향에 있어서 정면으로 대향하는 높이 위치로 되도록 구성되어 있어도 된다. 이와 같은 구성에 있어서, 당해 높이 위치의 웨이퍼 카세트를, 「웨이퍼 반송 로봇에 의한 웨이퍼 전달 대상의 웨이퍼 카세트」로 설정하는 것도 가능하다. 즉, 본 발명의 웨이퍼 스토커는, 2단째 이상의 단에 적재한 웨이퍼 카세트를, 「웨이퍼 반송 로봇에 의한 웨이퍼 전달 대상의 웨이퍼 카세트」로 설정한 구성도 포함한다.
상술한 실시 형태에서는, 반송 용기로서 FOUP이 채용되어 있다. 그러나 본 발명에서는, FOUP 이외의 반송 용기, 예를 들어 MAC(Multi Application Carrier), H-MAC(Horizontal-MAC), FOSB(Front Open Shipping Box) 등을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 용기 반송 장치로서, OHT 이외의 적절한 반송 장치를 사용해도 상관없다. OHS(Over Head Shuttle: 천장 주행식 셔틀), RGV(Rail Guided Vehicle: 유궤도식 무인 반송차), AGV(Automated Guided Vehicle: 무인 반송차) 등을 적용할 수도 있다. RGV 및 AGV는, 공장 내의 바닥면측을 주행하는 용기 반송 장치이다. 용기 반송 장치가 RGV인 경우에는, 레일(궤도)은 공장의 바닥 등에 설치된다.
또한, 웨이퍼 반송 로봇이, 하우징의 폭 방향(로딩 장치의 병렬 방향)으로 주행 가능한 주행 축을 갖는 것이어도 된다. 예를 들어, 하우징의 폭 방향으로 배열되는 로딩 장치의 열수가 많은 경우에는, 하우징의 폭 방향으로 연신되는 주행 축을 갖는 웨이퍼 반송 로봇을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 실시 형태에서는 하우징의 내부에 공급하는 불활성 가스로서 질소 가스를 예로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 건조 가스, 아르곤 가스 등을 사용할 수 있다. 보텀 퍼지 처리에 사용하는 불활성 가스도 마찬가지로 질소 가스에 한정되지 않는다. 혹은, 하우징의 내부에 공급되는 가스는, 반드시 불활성 가스가 아니어도 되고, 예를 들어 드라이에어이어도 된다. 이에 의하면, 저산소 농도의 환경은 아니지만, 저습도의 환경을 실현할 수 있다.
또한, 용기 도어(FOUP 도어)가, 완전 폐쇄 위치에서 완전 개방 위치로 이동하는 과정에서 일시적으로 경사 자세가 되는(부분 원호상의 궤적을 그리는 동작을 수반하는) 것이어도 상관없다.
웨이퍼의 얼라인먼트 처리를 생략해도 되는 경우에는, 웨이퍼 반송 공간에 웨이퍼 얼라이너를 마련하지 않는 구성으로 함으로써, 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 가스 도입 장치를, 유체의 질량 유량을 계측하면서 유량 제어를 행하는 매스 플로우 컨트롤러(MFC) 이외의 적절한 기기를 사용해서 구성해도 된다. 또한, 가스 배기 장치를, 배기의 양으로 내부의 양압을 유지하는 자동 압력 제어 기기(APC) 이외의 적절한 기기를 사용해서 구성해도 된다. 예를 들어, 가스 순환 경로를 형성하는 리턴 덕트에서 불활성 가스를 넣는 구성으로 해도 된다. 또한, 리턴 덕트에서 불활성 가스를 넣으면, 유량이 많은 경우, 하우징 내에서 역류가 생길 수 있을 우려가 있다. 그래서, 팬 필터 유닛보다도 높은 위치로부터 하우징 내에 불활성 가스를 도입함으로써, 역류의 문제에도 대처할 수 있다. 또한, 팬 필터 유닛보다도 높은 위치로부터 하우징 내에 불활성 가스를 도입함으로써, 팬 필터 유닛보다도 높은 위치에서 국소적으로 기압이 높아져서 층류가 흐트러지지 않게 된다.
하우징 내에는, 반드시 가스 순환 경로가 형성되어 있지 않아도 된다. 즉, 웨이퍼 스토커는, 기체를 순환시키지 않고, 가스 도입 장치에 의해 하우징 내에 공급된 기체를 배기 장치에 의해 모두 배출하도록 구성되어 있어도 된다.
웨이퍼 카세트 1개당 웨이퍼 수용 매수는, 예를 들어 25매이지만, 25매 이외의 매수를 다단형으로 수용 가능한 웨이퍼 카세트를 적용하는 것도 가능하다.
리턴 덕트나 송풍기 주변에 케미컬 필터가 마련되어 있어도 된다. 또한, 리턴 덕트가 하우징의 측면에 마련되어 있어도 된다.
웨이퍼 스토커에 있어서, 팬 필터 유닛이 층류로서 하강 기류를 생성하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지는 않는다. 웨이퍼 스토커는, 예를 들어 웨이퍼 반송 공간 및 웨이퍼 카세트 반송 공간에 있어서 수평 방향으로 흐르는 층류를 생성하도록 구성되어 있어도 된다.
로딩 장치로서, EFEM에서 사용하는 로드 포트와는 다른 전용의 로딩 장치를 적용해도 된다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 스토커를 소터로서 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 웨이퍼 반송 공간에 웨이퍼 얼라이너와 함께 웨이퍼 표리 반전기를 마련하는 것이 바람직하다.
웨이퍼 카세트를 사용하지 않고 웨이퍼를 하우징 내에 보관하는 구성이어도 되고, 웨이퍼 반송 장치의 핸드가 복수매 동시에 웨이퍼를 보유 지지해서 반송할 수 있도록 구성해도 된다. 또한, 웨이퍼 반송 로봇에 상하 이동 기구를 갖게 함으로써, 각 선반에 액세스시켜서 웨이퍼를 교체하도록 구성할 수도 있다. 구체적으로는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 반송 시스템(1a)이 이동 기구(80)를 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 이동 기구(80)는, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 전방측이면서 또한 좌우 양측에 세워 설치된 한 쌍의 주상 부재(81)와, 대략 수평하게 배치되고 또한 주상 부재(81)를 따라 도시하지 않은 모터 등에 의해 상하 이동 가능한 바닥 부재(82)를 갖고 있어도 된다. 바닥 부재(82) 상에는, 상술한 웨이퍼 반송 로봇(4) 및 웨이퍼 얼라이너(A)와, 복수의 웨이퍼를 일시적으로 격납 가능한 버퍼 스토커(83)가 배치되어 있어도 된다. 웨이퍼 반송 로봇(4)은, FOUP(10)과 버퍼 스토커(83)의 사이에서 웨이퍼를 이동시키고, 또한 버퍼 스토커(83)와 웨이퍼 카세트 선반(3)의 사이에서 웨이퍼를 이동시켜도 된다. 반송 시스템(1a)은, 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치(5)(도 2 참조)를 구비하고 있지 않아도 되며, 그 대신에, 기체가 통과 가능한 통과로(92)가 형성된 수직판(91)을 구비하고 있어도 된다. 또한, 바닥 부재(82)에는, 다운 플로우(층류)를 생성하는 팬 필터 유닛(84)이 설치되어 있어도 된다. 이에 의해, 예를 들어 바닥 부재(82)의 상하 이동에 수반하여 발생하는 분진이 비산하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 반송 시스템(1a)의 한층 더한 변형예로서, 도 11에 도시한 바와 같이, 반송 시스템(1b)에 있어서, 웨이퍼 반송 로봇(4) 및 이동 기구(80) 등이, 웨이퍼 카세트 선반(3)의 후방측에도 추가로 마련되어 있어도 된다.
그 밖에, 각 부의 구체적 구성에 대해서도 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형이 가능하다.
1: 하우징
2: 로딩 장치
3: 웨이퍼 카세트 선반
4: 웨이퍼 반송 로봇
4S: 웨이퍼 반송실(웨이퍼 반송 공간)
5: 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치
5S: 웨이퍼 카세트 반송실(웨이퍼 카세트 반송 공간)
8: 팬 필터 유닛
10: FOUP(반송 용기)
X: 웨이퍼 스토커

Claims (3)

  1. 하우징과,
    상기 하우징의 전방면에 마련된, 복수의 웨이퍼를 수용 가능한 반송 용기가 적재되는 로딩 장치와,
    상기 하우징 내에 배치된, 상기 복수의 웨이퍼를 다단식으로 수납 가능한 복수의 웨이퍼 카세트를 다단식으로 격납 가능한 웨이퍼 카세트 선반과,
    상기 로딩 장치에 적재된 상기 반송 용기와 상기 웨이퍼 카세트 선반에 격납된 웨이퍼 카세트의 사이에서 웨이퍼를 출납하는 웨이퍼 반송 로봇과,
    상기 웨이퍼 카세트 선반의 상기 복수의 단 중 소정의 단에 격납된 상기 웨이퍼 카세트를 적어도 상기 소정의 단과는 다른 높이의 단으로 이동시키는 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치와,
    상기 하우징 내의, 상기 웨이퍼 반송 로봇이 배치된 웨이퍼 반송 공간 및 상기 웨이퍼 카세트 이동 탑재 장치가 배치된 웨이퍼 카세트 반송 공간에 층류를 발생시키는 팬 필터 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스토커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 반송 로봇은,
    상기 로딩 장치에 적재된 상기 반송 용기와, 상기 웨이퍼 카세트 선반의 상기 복수의 단 중 상기 반송 용기와 전후 방향에 있어서 대향하는 높이의 단에 배치된 상기 웨이퍼 카세트의 사이에서 웨이퍼를 전달하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 스토커.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징 내에, 상기 웨이퍼 반송 공간 및 상기 웨이퍼 카세트 반송 공간을 포함하는, 기체를 순환시키기 위한 순환 경로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 스토커.
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