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KR100922051B1 - 반도체 처리 장치에 있어서의 포트 구조 - Google Patents

반도체 처리 장치에 있어서의 포트 구조 Download PDF

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KR100922051B1
KR100922051B1 KR1020047010060A KR20047010060A KR100922051B1 KR 100922051 B1 KR100922051 B1 KR 100922051B1 KR 1020047010060 A KR1020047010060 A KR 1020047010060A KR 20047010060 A KR20047010060 A KR 20047010060A KR 100922051 B1 KR100922051 B1 KR 100922051B1
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Abstract

반도체 처리 장치는 피처리 기판(W)을 반출입하기 위한 포트 구조를 갖는다. 장치의 외부측 영역(S1)과 내부측 영역(S2)을 구획하는 격벽(4)에 피처리 기판(W)을 통과시키는 포트(41)가 형성된다. 포트(41)를 개폐하도록 격벽(4)에 도어(43)가 배치된다. 외부측 영역(S1) 내에서 포트(41)를 향해 적재부(61)가 배치된다. 적재부(61)의 상방에 압박 부재(72)가 배치된다. 압박 부재(72)는 피처리 기판(W)의 캐리어 용기(2) 상으로부터 캐리어 용기(2)를 적재부(61)에 대해 압박한다. 압박 부재(72)는 캐리어 용기(2)와 결합하는 하측 위치와, 캐리어 용기(2) 이동과 간섭하지 않는 상측 위치 사이에서 이동된다.
적재부, 캐리어 용기, 압박 부재, 포트, 격벽, 피처리 기판

Description

반도체 처리 장치에 있어서의 포트 구조{PORT STRUCTURE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING DEVICE}
본 발명은 반도체 처리 장치에 대해 피처리 기판을 반출입하기 위한 포트 구조에 관한 것이다. 또, 여기서 반도체 처리라 함은, 반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 피처리 기판 상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써 상기 피처리 기판 상에 반도체 디바이스나, 반도체 디바이스에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조물을 제조하기 위해 실시되는 다양한 처리를 의미한다.
반도체 처리 장치 중 하나로서, 다수의 반도체 웨이퍼에 대해 배치(batch)로 열 처리를 행하는 종형 열 처리 장치가 있다. 이 종형 열 처리 장치는 장치의 외부측 영역과 내부측 영역을 구획하는 동시에, 웨이퍼를 통과시키는 포트를 갖는 격벽을 포함한다. 전형적으로는, 외부측 영역은 복수매의 웨이퍼를 수납한 캐리어 용기가 자동 반송 로봇 또는 운전자에 의해 반출입되는 대기측의 I/O 영역이다. 또한, 내부측 영역은 캐리어 용기 내의 웨이퍼를 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트에 이동 적재하여 열 처리로에의 로드 및 언로드를 행하는 로딩 영역이다.
이와 같은 종형 열 처리 장치에 있어서는, 로딩 영역을 I/O 영역보다도 청정도가 높은 분위기로 하는 동시에 웨이퍼의 자연 산화막의 발생 등을 방지할 필요가 있다. 또한, 웨이퍼의 파티클 오염을 억제할 필요도 있다. 이로 인해, I/O 영역과 로딩 영역을 격벽으로 구획하고, 로딩 영역 내를 청정 가스, 예를 들어 질소(N2) 가스로 채운 청정 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼를 반송하기 위해 전방면의 입구부(웨이퍼 취출구)가 덮개 부재로 밀폐되는 밀폐형 캐리어 용기(클로즈형 캐리어 용기라고도 불리우고 있음)를 사용하는 것이 바람직하다.
도10은 종래의 종형 열 처리 장치에 있어서, 밀폐형 캐리어 용기를 상술한 격벽의 포트 상에 배치한 상태를 도시한다. I/O 영역(S1)과 로딩 영역(S2)은 격벽(4)에 의해 구획된다. 격벽(4)에는 포트(11)가 형성되고, 포트(11)는 도어(12)에 의해 개폐된다. I/O 영역(S1)에는 캐리어 용기(2)를 적재하기 위한 적재대(13)가 배치된다. 도어(12)에는 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)를 캐리어 용기(2)에 대해 착탈하기 위한 착탈 디바이스(14)가 배치된다.
적재대(13) 상에 캐리어 용기(2)가 적재되면, 캐리어 용기(2)의 전방면의 모서리부가 포트(11)의 주위[즉, 포트(11)를 규정하는 격벽(4)의 모서리부]에 접촉할 때까지 적재대(13)가 전진한다. 다음에, 도어(12)가 폐쇄된 상태에서 착탈 디바이스(14)에 의해 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)가 제거된다. 다음에, 캐리어 용기(2) 내부가 치환 수단(도시하지 않음)에 의해 질소 가스로 치환된다. 다음에, 도어(12) 및 덮개 부재(21)가 포트(11)로부터 후퇴된다. 이에 의해, 캐리어 용기(2) 내의 웨이퍼(W)가 로딩 영역(S2)측으로 반입 가능해진다. 이와 같은 취급 방법에 따르면, 로딩 영역(S2) 내의 산소 농도의 상승을 억제할 수 있는 점에서 바 람직하다. 이와 같은 기술은 일본 특허 공개 평11-274267호에 기재된다.
한편, 웨이퍼가 대구경화되어 있으므로 캐리어 용기 내의 용적도 커져 있다. 따라서, 캐리어 용기(2) 내를 질소 가스로 치환하는 경우에는, 작업 처리량의 저하를 억제하기 위해 질소 가스의 공급 유량을 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 질소 가스를 대유량으로 캐리어 용기(2) 내에 공급하면 캐리어 용기 내의 내압이 상승하는 동시에, 그 충격에 의해 캐리어 용기(2)가 요동하는 경우가 있다. 이 경우, 캐리어 용기(2)의 바닥면에 있어서의 적재대에 접촉하고 있는 부위가 적재대로부터 부상하여(요동), 캐리어 용기(2)와 격벽(4)과의 기밀성이 악화된다. 그 결과, 캐리어 용기(2) 내의 분위기가 충분히 치환되지 않아 로딩 영역(S2) 내로 유입하여 로딩 영역(S2) 내의 분위기에 영향을 준다. 예를 들어, 로딩 영역(S2) 내에 산소, 수분, 유기물 성분 등이 유입하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 캐리어 용기(2) 내의 웨이퍼(W)의 어긋남에 의해, 그 후에 교환 실패의 요인이 될 우려도 있다.
본 발명의 목적은 반도체 처리 장치에 대해 피처리 기판을 반출입하기 위한 포트 구조에 있어서 캐리어 용기의 안정된 적재 상태를 확보하는 데 있다.
본 발명의 어떠한 시점에 따르면, 반도체 처리 장치에 대해 피처리 기판을 반출입하기 위한 포트 구조가 제공되고, 이는,
상기 장치의 외부측 영역과 내부측 영역을 구획하는 동시에, 상기 피처리 기판을 통과시키는 포트를 갖는 격벽과,
상기 포트를 개폐하도록 상기 격벽에 배치된 도어와,
상기 외부측 영역 내에서 상기 포트를 향해 배치되며, 복수매의 피처리 기판을 다단으로 수용하는 캐리어 용기를 상기 캐리어 용기의 입구부와 상기 포트가 대향하는 상태에서 적재하도록 형성되어 있는 적재부와,
상기 적재부의 상방에 배치되며, 상기 캐리어 용기의 상으로부터 상기 캐리어 용기를 상기 적재부에 대해 압박하는 압박 부재와,
상기 압박 부재를 상기 캐리어 용기와 결합하는 하측 위치와, 상기 캐리어 용기의 이동과 간섭하지 않는 상측 위치 사이에서 이동시키는 구동부를 구비한다.
상기 포트 구조는 상기 캐리어 용기의 상기 입구부가 상기 포트 상에 배치된 상태에 있어서, 상기 캐리어 용기에 대해 청정 가스의 공급과 배기를 행하는 가스 공급부 및 배기부를 더 구비할 수 있다.
상기 포트 구조는 상기 도어, 상기 가스 공급부 및 상기 배기부를 제어하는 제어부를 더 구비할 수 있고, 상기 제어부는 상기 도어를 폐쇄한 상태에 있어서 상기 가스 공급부와 상기 배기부에 의해 상기 캐리어 용기 내를 상기 청정 가스에 의해 치환한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열 처리 장치의 개관을 도시하는 사시도.
도2는 도1에 도시한 종형 열 처리 장치의 내부를 개략적으로 도시하는 종단 측면도.
도3은 도1에 도시한 종형 열 처리 장치의 내부를 개략적으로 도시하는 횡단 평면도.
도4는 밀폐형 캐리어 용기의 일례를 나타내는 사시도.
도5는 도1에 도시한 종형 열 처리 장치에 있어서의 격벽의 포트 및 그 주변을 도시하는 종단면도.
도6은 도1에 도시한 종형 열 처리 장치에 있어서 캐리어 용기의 바닥부와 적재대에 설치된 결합 부재가 결합하는 모습을 도시하는 단면도.
도7은 도1에 도시한 종형 열 처리 장치의 압박 기구를 도시하는 사시도.
도8a, 도8b는 도1에 도시한 종형 열 처리 장치에 있어서 격벽의 포트 상에 캐리어 용기가 배치된 상태를 도시하는 종단 측면도 및 횡단 평면도.
도9a, 도9b는 압박 기구의 다른 예를 나타내는 설명도.
도10은 종래의 종형 열 처리 장치에 있어서 격벽의 포트 상에 캐리어 용기가 배치된 상태를 도시하는 종단 측면도.
본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 이하에 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복 설명은 필요한 경우에만 행한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열 처리 장치의 개관을 도시하는 사시도이다. 도2 및 도3은 각각 도1에 도시한 종형 열 처리 장치의 내부를 개략적으로 도시하는 종단 측면도 및 횡단 평면도이다.
도1 내지 도3에 도시한 바와 같이, 이 종형 열 처리 장치의 외곽은 하우징(3)에 의해 형성된다. 하우징(3) 내에는 I/O 영역(외부측 영역)(S1)과 로딩 영역(내부측 영역)(S2)이 형성된다. I/O 영역(S1)은 복수매의 웨이퍼(피처리 기판)를 수납한 캐리어 용기(2)를 자동 이송 로봇 또는 운전자에 의해 반출입하기 위해 사용된다. 로딩 영역(S2)은 캐리어 용기(2) 내의 웨이퍼를 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트(92)에 이동 적재하여 열 처리로(91)에의 로드 및 언로드를 행하기 위해 사용된다.
I/O 영역(S1)과 로딩 영역(S2)은 격벽(4)에 의해 구획된다. 격벽(4)에는 포트(41)가 형성되고, 포트(41)는 도어(43)에 의해 개폐된다. I/O 영역(S1)은 대기 분위기(클린룸 내의 분위기)로 설정된다. 로딩 영역(S2)은 불활성 가스 분위기, 예를 들어 질소(N2) 가스 분위기 또는 청정 건조 가스(파티클 및 유기 성분이 적고, 이슬점 -60 ℃ 이하의 공기)로 설정된다.
도4는 밀폐형 캐리어 용기의 일례를 나타내는 사시도이다. 캐리어 용기(2)는 예를 들어 수지로 이루어지고, 또한 전방면의 입구부(웨이퍼 취출구)(20)가 덮개 부재(21)에 의해 개폐되는 밀폐형 용기로 이루어진다. 캐리어 용기(2) 내에는, 예를 들어 직경 300 ㎜의 웨이퍼(W)가 복수매, 예를 들어 25매 선반형으로 배열되어 수납된다. 캐리어 용기(2)의 상면에는 사각형의 플랜지부(22)가 상기 상면과 간극을 거쳐서 고정된다. 플랜지부(22)의 중앙부에는 원형의 오목부(23)가 형성된다.
캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)에는 이를 캐리어 용기(2)의 입구부(20)에 보유 지지하기 위한 래치 기구(도시하지 않음)가 배치된다. 덮개 부재(21)는 이 래치 기구를 후술하는 착탈 디바이스에 의해 해제함으로써, 입구부(20)로부터 제거할 수 있다. 덮개 부재(21)에는 열쇠 구멍(21a)이 형성되고, 열쇠 구멍(21a) 내에 착탈 디바이스측의 키가 삽입되어 대략 90°회전됨으로써 래치 기구가 해제된다.
I/O 영역(S1)은 장치의 정면측으로부터 보아 전방측에 위치하는 제1 영역(5)과 안쪽에 위치하는 제2 영역(6)으로 이루어진다. 제1 영역(5)에는 캐리어 용기(2)를 각각 적재하기 위해 좌우에 배치된 제1 적재대(51, 52)가 배치된다. 제1 적재대(51, 52)의 적재면에는 캐리어 용기(2)를 위치 결정하기 위해 캐리어 용기(2)의 바닥부에 마련된 오목부에 끼워 맞추는 핀(위치 결정 부재)(53)이, 예를 들어 3군데에 배치된다(도1 참조).
제1 영역(5)의 상방, 즉 제1 적재대(51, 52)의 상방의 공간은 U자형의 패널부(54)에 의해 포위된다. 패널부(54)로 둘러싸인 공간은 클린룸 내의 천정부(도시하지 않음)에 따라서 이동하는 자동 반송 로봇이 제1 적재대(51, 52)에 대해 반출입하는 캐리어 용기(2)를 지지하면서 통과하기 위해 준비된다.
I/O 영역(S1)의 제2 영역(6)에는 제2 적재대(적재부)(61, 62)가 배치된다. 제2 적재대(61, 62)의 적재면에는 캐리어 용기(2)의 바닥부에 마련된 오목부에 끼워 맞추는 핀(위치 결정 부재)(63)이, 예를 들어 3군데에 배치된다(도1 참조). 캐리어 용기(2)가 제2 적재대(61, 62) 상에서 핀(63)에 의해 위치 결정된 상태에 있어서, 캐리어 용기(2)의 입구부(20)는 격벽(4)의 포트(41)와 대향하면서 또한 정합 한다.
도5는 도1에 도시한 종형 열 처리 장치에 있어서의 격벽(4)의 포트(41) 및 그 주변을 도시하는 종단면도이다. 도6은 도1에 도시한 종형 열 처리 장치에 있어서 캐리어 용기(2)의 바닥부와 적재대(61, 62)에 설치된 결합 부재가 결합하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 적재대(61, 62)는 후술하는 용기 반송 디바이스에 의해 캐리어 용기(2)가 놓여지는 위치와, 캐리어 용기(2)가 격벽(4)의 포트(41) 주위에 접촉하는 위치 사이에서 구동부(63a), 예를 들어 공기 실린더에 의해 전후로 이동 가능해진다. 도6에 도시한 바와 같이, 적재대(61, 62)에는 캐리어 용기(2)의 바닥부의 결합 오목부(24)에 결합하는 열쇠형의 결합 부재(60)가 배치된다. 결합 부재(60)는 구동부(60a)에 의해 수평한 축의 주위로 회전할 수 있도록 구성되어, 결합 오목부(24)에 결합하는 위치와 그 결합이 해제되는 위치 사이에서 회전한다.
한편, 제2 영역(6)의 상측에는 캐리어 용기(2)를 보관하는 보관부(64)가 배치된다. 보관부(64)는 이 예에서는 2단 2열의 선반으로 구성된다. 제2 영역(6)에는 캐리어 용기(2)를 제1 적재대(51, 52)와 제2 적재대(61, 62)와 보관부(64) 사이에서 반송하는 용기 반송 디바이스(65)가 배치된다. 용기 반송 디바이스(65)는 수평으로 신장하면서 또한 승강 가능한 가이드부(66)와, 가이드부(66)에 가이드되면서 이동하는 이동부(67)를 구비한다. 이동부(67)에는 캐리어 용기(2) 상면의 플랜지부(22)를 보유 지지하여 캐리어 용기(2)를 수평 방향으로 반송하는 다관절 아암(68)이 부착된다.
도8a, 도8b는 도1에 도시한 종형 열 처리 장치에 있어서 격벽(4)의 포트(41) 상에 캐리어 용기(2)가 배치된 상태를 도시하는 종단 측면도 및 횡단 평면도이다.
전진한 제2 적재대(61, 62) 상의 캐리어 용기(2)는 그 입구부(20)가 포트(41)와 정합하도록 격벽(4)에 접촉한다. 따라서, 이 상태에서 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)를 제거하면, 캐리어 용기(2) 내와 로딩 영역(S2)은 격벽(4)의 포트(41)를 통해 연통한다. I/O 영역(S1)측의 포트(41)의 모서리부에는 캐리어 용기(2)가 접촉하기[즉, 캐리어 용기(2)의 입구부(20)의 모서리부가 접촉하기] 위한 밀봉 부재(42)가 배치된다. 밀봉 부재(42)는 포트(41)의 개구를 규정하는 격벽(4)의 일부로서 기능한다.
격벽(4)의 로딩 영역(S2)측에는 포트(41)를 개폐하는 도어(43)가 배치된다. 도어(43)는 로딩 영역(S2)측에 움푹 패인 형상을 이루고, 따라서 캐리어 용기(2)가 포트(41) 상에 배치된 상태에 있어서 도어(43)와 캐리어 용기(2)의 입구부(20) 사이에 버퍼 공간(BS)이 형성된다. 버퍼 공간(BS)에 있어서, 도어(43)에는 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)를 캐리어 용기(2)에 대해 착탈하는 착탈 디바이스(44)가 배치된다. 도어(43)는 도어 구동부(도시하지 않음)에 의해 구동되고, 개방시에는 캐리어 용기(2)로부터 제거된 덮개 부재(21)를 지지하면서 웨이퍼(W)의 반송이 방해되지 않는 위치까지 격벽(4)에 따라서 상방측 또는 하방측으로 후퇴한다.
버퍼 공간(BS)에는 캐리어 용기(2)에 대해 청정 가스의 공급과 배기를 행하는 가스 공급부(GS) 및 배기부(ES)가 접속된다. 구체적으로는, 도5 및 도8a, 도8b에 도시한 바와 같이 격벽(4)의 포트(41)에 있어서의 측 모서리부측에는 가스 공급 부(GS)에 접속된 2개의 다공질 필터(45)가 부착되고, 필터(45)로부터 버퍼 공간(BS) 내에 청정 가스로서 불활성 가스, 예를 들어 질소 가스가 공급된다. 또한, 포트(41)의 하단부에는 치우침이 적은 배기를 행할 수 있도록 정면으로부터 보아 가로로 긴 배기구(46)가 형성되고, 이것이 배기부(ES)에 접속된다. 후술하는 바와 같이, 가스 공급부(GS)와 배기부(ES)는 제어부의 제어 하에서 도어(43)를 폐쇄하면서 또한 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)를 제거한 상태에 있어서 작동하여 버퍼 공간(BS) 및 캐리어 용기(2) 내를 청정 가스에 의해 치환한다.
격벽(4)의 I/O 영역(S1)측에는 제2 적재대(61, 62)에 적재된 캐리어 용기(2)의 상면을 각각 억제하기 위한 2개의 압박 기구(7)가 좌우에 나란히 배치된다. 도7은 도1에 도시한 종형 열 처리 장치의 압박 기구(7)를 도시하는 사시도이다.
압박 기구(7)는 격벽(4)에 따라서 수평으로 연장되도록 축 지지된 회전축(71)과, 기단부측이 회전축(71)에 고정된 압박 부재(72)를 갖는다. 압박 부재(72)는 역Y자형의 플레이트(73)로 이루어지고, 그 양 다리부(73a, 73b)가 회전축(71)에 고정된다. 플레이트(73)의 헤드부(74)에는 수평 자세시에 하측을 향하는 면에 원 형상의 돌기부(75)가 형성된다. 돌기부(75)는 압박 부재(72)가 전방으로 넘어져 대략 수평 자세가 되었을 때, 캐리어 용기(2)의 상면에 배치되는 플랜지부(22)의 원형의 오목부(23)에 결합하도록 배치된다.
압박 기구(7)는 구동원으로서 공기 실린더(81a, 81b)를 갖는다. 공기 실린더(81a, 81b)는 압박 부재(72)의 상방이면서 또한 그 양측에서 그들의 피스톤 로드(80a, 80b)가 수직으로 진퇴하도록 격벽(4) 상에 부착된다. 피스톤 로드(80a, 80b)의 하단부측에는 각각 저어널 부재(82a, 82b)가 부착된다. 저어널 부재(82a, 82b)에는 각각 작동 아암(83a, 83b)의 일단부측이 축 지지된다. 작동 아암(83a, 83b)의 타단부측은 압박 부재(72)의 양측 모서리에 회전 가능하게 부착된다.
따라서, 압박 부재(72)는 공기 실린더(81a, 81b)에 의해 피스톤 로드(80a, 80b)가 인입하였을 때에는, 쇄선으로 나타낸 바와 같이 격벽(4)에 따라서 기립한 자세(상측 위치)가 된다. 또한, 압박 부재(72)는 피스톤 로드(80a, 80b)가 하방측으로 신장하기 시작하였을 때에는 실선으로 나타낸 바와 같이 대략 수평으로 넘어진 자세(하측 위치)가 된다. 이 하측 위치에 있어서, 돌기부(75)가 캐리어 용기(2)의 오목부(23)에 삽입되어 캐리어 용기(2)를 적재대(61, 62)에 대해 압박한다.
도어(43), 착탈 디바이스(44), 제2 적재대(61, 62), 압박 부재(72), 가스 공급부(GS), 배기부(ES) 등은 제어부(8)(도5 참조)에 기억된 프로그램에 따라서 조작된다. 개략적으로는, 제어부(8)는 제2 적재대(61, 62) 상에 캐리어 용기(2)가 적재되는 것을 검출하고, 캐리어 용기(2)가 격벽(4)의 포트(41) 주위에 접촉하는 위치까지 제2 적재대(61, 62)를 전진시킨다. 다음에, 압박 기구(7)의 공기 실린더(81a, 81b)를 구동하여 압박 부재(72)에 의해 캐리어 용기(2)를 제2 적재대(61, 62)에 대해 압박한다. 다음에, 착탈 디바이스(44)를 작동시켜 캐리어 용기(2)로부터 덮개 부재(21)를 제거한다. 다음에, 도어(43)를 폐쇄한 상태에서 가스 공급부(GS)와 배기부(ES)를 작동시켜 버퍼 공간(BS) 및 캐리어 용기(2) 내를 청정 가스에 의해 치환한다. 다음에, 도어(43) 및 덮개 부재(21)를 포트(41)로부 터 후퇴시킨다. 이에 의해, 캐리어 용기(2) 내의 웨이퍼(W)가 로딩 영역(S2)측으로 반입 가능해진다.
도2 및 도3으로 복귀하여 로딩 영역(S2) 내에 관하여 설명한다. 로딩 영역(S2)에는 덮개 부재(94)에 의해 개폐되는 노입구를 하단부에 갖는 종형의 열 처리로(91)가 배치된다. 종형의 열 처리로(91)의 하방측에는 다수매의 웨이퍼(W)를 선반형으로 보유 지지하는 보유 지지구인 웨이퍼 보트(92)가 덮개 부재(94) 상에 적재된다. 또한, 덮개 부재(94) 상에서 웨이퍼 보트(92)와 덮개 부재(94) 사이에는 단열부(93)가 배치된다. 덮개 부재(94)는 승강 기구(95) 상에 지지되고, 승강 기구(95)에 의해 웨이퍼 보트(92)가 열 처리로(91)에 대해 로드 및 언로드된다.
웨이퍼 보드(92)와 격벽(4)의 포트(41) 사이에는 웨이퍼 반송 디바이스(96)가 배치된다. 웨이퍼 반송 디바이스(96)는 웨이퍼 보트(92)와, 제2 적재대(61, 62) 상의 캐리어 용기(2) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다. 웨이퍼 반송 디바이스(96)는 좌우로 신장하는 가이드 기구(97)에 따라서 이동하는 동시에 수직축의 주위로 회전할 수 있는 이동 부재(98)를 갖는다. 이동 부재(98)에는 복수, 예를 들어 5매의 진퇴 가능한 아암(99)이 배치된다.
다음에, 상술한 실시 형태의 조작에 대해 설명한다. 또, 하기의 조작은 제어부(8)(도5 참조)에 기억된 프로그램에 따라서 행해진다.
우선, 클린룸의 천정부에 따라서 이동하는 자동 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해 캐리어 용기(2)가 패널부(54)의 내부 공간을 통해 하강하여 제1 적재대(51, 52)에 적재된다. 다음에, 용기 반송 디바이스(65)에 의해 캐리어 용기(2)가 제2 적재대(61, 62)로 반송된다. 또, 용기 반송 디바이스(65)에 의해 캐리어 용기(2)가 보관부(64)에 일단 보관되고, 그 후에 제2 적재대(61, 62)로 반송되는 경우도 있다. 캐리어 용기(2)가 제2 적재대(61, 62)에 적재되면, 우선 도6에 도시하는 결합 부재(60)가 회전하여 캐리어 용기(2)의 바닥부의 결합 오목부(24)에 결합한다. 다음에, 제2 적재대(61, 62)가 격벽(4)측으로 이동하여 캐리어 용기(2)의 입구부(20)의 모서리부가 격벽(4)의 포트(41) 주위의 밀봉 부재(42)에 기밀하게 접촉한다.
다음에, 압박 기구(7)의 공기 실린더(81a, 81b)에 의해 피스톤 로드(80a, 80b)가 하방측으로 신장되기 시작하고, 작동 아암(83a, 83b)이 압박 부재(72)에 의해 규제되면서 하측으로 압박된다. 이에 의해, 압박 부재(72)가 회전축(71)의 주위를 회전하여 옆으로 넘어지는 상태가 된다. 그 결과, 도8a에 도시한 바와 같이 압박 부재(72)의 돌기부(75)가 캐리어 용기(2)의 플랜지부(22)의 오목부(23)에 삽입되어 캐리어 용기(2)를 제2 적재대(61, 62)에 대해 압입한다. 다음에, 착탈 디바이스(44)의 키(도시하지 않음)가 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)의 열쇠 구멍(21a)(도4 참조)에 삽입되어 대략 90°회전됨으로써, 덮개 부재(21)가 캐리어 용기(2)로부터 제거된다(도8a, 도8b의 상태).
다음에, 다공질 필터(45)로부터 청정 가스, 예를 들어 질소 가스가 수평하게 캐리어 용기(2) 내를 향해, 예를 들어 유량 50 내지 200 ℓ/분으로 취출된다. 이 질소 가스는 웨이퍼(W) 사이 및 캐리어 용기(2)의 내벽에 따라서 흐르고, 입구부(20)측으로 복귀하여 하방측 배기구(46)로부터 배기된다. 이에 의해, 캐리 어 용기(2) 내 및 캐리어 용기(2)와 도어(43) 사이의 버퍼 공간(BS)이 질소 가스에 의해 치환된다. 이 때, 캐리어 용기(2) 내에는 질소 가스가 대유량 도입되므로, 캐리어 용기(2) 내의 내압이 상승하는 동시에 가스 도입시에 캐리어 용기(2)에 충격이 가해진다. 그러나, 캐리어 용기(2)는 압박 부재(72)에 의해 상부로부터 억제되고 있으므로 위치 어긋남을 일으키는 일은 없다. 따라서, 캐리어 용기(2)의 입구부(20)와 밀봉 부재(42)의 기밀성이 저해되는 일이 없다.
다음에, 도어(43), 착탈 디바이스(44) 및 덮개 부재(21)가 예를 들어 상승하여 포트(41)로부터 후퇴하여, 캐리어 용기(2) 내와 로딩 영역(S2)이 연통된 상태가 된다. 다음에, 웨이퍼 반송 디바이스(96)에 의해 캐리어 용기(2) 내의 웨이퍼(W)가 차례로 취출되어 웨이퍼 보트(92)에 이동 적재된다. 캐리어 용기(2) 내의 웨이퍼(W)가 비게 되면, 상술과 반대의 동작으로 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)가 폐쇄된다.
압박 기구(7)가 압박을 해제하는 타이밍, 즉 본 실시 형태에 있어서는 압박 부재(72)가 기립 상태로 복귀되는 타이밍은, 예를 들어 캐리어 용기(2)의 입구부(20)가 덮개 부재(21)에 의해 폐쇄된 후이다. 다음에, 제2 적재대(61, 62)가 후퇴하여 캐리어 용기(2)가 격벽(4)으로부터 떨어진다. 다음에, 캐리어 용기(2)가 용기 반송 디바이스(65)에 의해 보관부(64)로 반송되어 일시적으로 보관된다.
한편, 웨이퍼 보트(92)에 소정 매수의 웨이퍼(W)가 탑재되면, 웨이퍼 보트(92)가 열 처리로(91) 내에 로드된다. 다음에, 열 처리로(91) 내에서 웨이퍼 보트(92) 상의 웨이퍼(W)에 대해 열 처리, 예를 들어 CVD, 어닐링 처리, 산화 처리 등이 행해진다. 열 처리가 종료되면, 상술과 반대의 동작으로 웨이퍼(W)가 캐리어 용기(2) 내로 복귀된다.
상술한 실시 형태에 따르면, 제2 적재대(61, 62)에 적재되어 격벽(4)에 접촉한 캐리어 용기(2)를 압박 부재(72)에 의해 상부로부터 압박한다. 이로 인해, 캐리어 용기(2) 내의 분위기를 청정 가스로 치환하는 경우에, 청정 가스의 유량을 크게 하여 가스의 취출에 의한 캐리어 용기(2)에 대한 충격이 커져도 캐리어 용기(2)는 요동하지 않고 그 자세가 안정되어 있다. 또한, 캐리어 용기(2)의 덮개 부재(21)를 개폐할 때의 충격이 커도 캐리어 용기(2)가 상부로부터 압박되어 있음으로써 캐리어 용기(2)의 자세가 안정된다.
따라서, 캐리어 용기(2)와 격벽(4)의 기밀 상태가 깨지지 않으므로, 대기측인 I/O 영역(S1)측으로부터 로딩 영역(S2)측에의 유입을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남이나 비어져 나옴도 발생하지 않기 때문에, 그 후의 웨이퍼 반송 디바이스(96)에 의한 웨이퍼(W)의 취출 조작에도 지장을 주지 않는다. 또한, 캐리어 용기(2) 내에 공급하는 청정 가스의 유량을 크게 할 수 있으므로, 청정 가스에 따른 치환에 필요한 시간을 단축할 수 있어, 작업량을 향상시킬 수 있다.
압박 기구(7)의 압박 부재(72)는 격벽에 따라서 기립한 상태(상측 위치)와 옆으로 넘어지게 되는 상태(하측 위치) 사이에서 회전한다. 이로 인해, 캐리어 용기(2)의 압박을 해제하고 있을 때에 압박 부재(72)가 캐리어 용기(2) 반송의 방해가 되지 않는다. 또한, 압박 기구(7) 전체를 간단한 구조로 할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 캐리어 용기(2)를 상부로부터 압박하는 압박 기구의 일례를 예로 들고 있다. 이에 대신해서, 압박 기구는 캐리어 용기(2)를 횡측으로부터 압박하는 것으로 할 수 있다. 도9a, 도9b는 압박 기구의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도9a에 도시하는 압박 기구는 제2 적재대(61, 62)에 적재된 캐리어 용기(2)를 배면측으로부터 격벽(4)에 대해 압박하여 고정하는 압박 부재(92)를 갖는다. 압박 부재(92)는, 예를 들어 전후로 이동 가능하면서 또한 예를 들어 제2 적재대(61, 62)의 적재면보다도 하측까지 내릴 수 있다.
도9b에 도시하는 압박 기구는 제2 적재대(61, 62)에 적재된 캐리어 용기(2)를 양측으로부터 협입하여 고정하는 한 쌍의 압박 부재(95, 96)를 갖는다. 이 경우, 압박 기구에 의해 캐리어 용기(2)를 제2 적재대(61, 62)에 대해 고정하는 타이밍은 캐리어 용기(2)가 격벽에 접촉하기 전으로 해도 좋다.
또, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 다양한 설계 변경 등이 가능하다. 예를 들어, 로딩 영역(S2)의 분위기는 불활성 가스에 한정되지 않는 청정 건조 공기라도 좋다. 이 경우, 캐리어 용기(2)가 격벽(3)에 접촉한 후, 청정 건조 공기를 캐리어 용기(2) 내에 공급하여 캐리어 용기(2) 내의 분위기를 치환하도록 해도 좋다. 또한, 본 발명은 캐리어 용기(2)를 반입하는 I 영역과 O 영역이 각각의 장소에 배치되는 장치에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 종형 열 처리 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 웨이퍼형의 열 처리 장치, 레지스트의 도포 및 현상을 행하는 장치, 이 온 주입 장치 등 다른 형식의 반도체 처리 장치에도 적용할 수 있다.

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  12. 복수매의 피처리 기판을 다단으로 수용하도록 구성하면서 또한 전방부에 상기 피처리 기판을 출입하기 위한 입구부를 갖는 동시에 바닥부에 결합부를 갖는 캐리어 용기를 이용하여 반도체 처리 장치에 대해 상기 피처리 기판을 반출입하기 위한 포트 구조이며,
    상기 장치의 외부측 영역과 내부측 영역을 구획하는 동시에, 상기 피처리 기판을 통과시키는 포트를 갖는 격벽과,
    상기 포트를 개폐하도록 상기 격벽에 배치된 도어와,
    상기 입구부와 상기 포트가 대향하는 상태에서 상기 캐리어 용기를 적재하도록 상기 외부측 영역 내에서 상기 포트를 향해 배치되며, 상기 입구부와 상기 포트가 접촉하는 제1 위치와, 상기 입구부와 상기 포트가 이격되는 제2 위치 사이에서 전후로 이동하는 적재대와,
    상기 적재대 상에 배치되고, 상기 캐리어 용기와 결합하여 상기 캐리어 용기를 위치 결정하는 위치 결정 부재와,
    상기 위치 결정 부재와는 별도로 상기 적재대에 부착되어 선회에 의해 상기 캐리어 용기의 상기 결합부와 선택적으로 결합하는 열쇠형 결합 부재와,
    상기 적재대의 상방에 배치되어 선회에 의해 상기 캐리어 용기의 정상부와 선택적으로 결합하며, 상기 캐리어 용기를 상기 적재대에 대해 압박하는 하측 위치와, 상기 캐리어 용기의 이동과 간섭하지 않는 상측 위치 사이에서 선회하는 압박 부재와,
    상기 캐리어 용기에 대해 청정 가스의 공급과 배기를 행하는 가스 공급부 및 배기부와,
    상기 포트 구조의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 적재대가 상기 제2 위치에 있을 때에, 상기 위치 결정 부재에 의해 위치 결정된 상기 캐리어 용기에 대해 상기 결합 부재를 선회시켜 상기 캐리어 용기의 상기 결합부와 결합시키고,
    다음에, 상기 적재대를 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 이동시켜 상기 캐리어 용기의 상기 입구부와 상기 포트를 접촉시키고,
    다음에, 상기 압박 부재를 상기 상측 위치로부터 상기 하측 위치로 선회시켜 상기 캐리어 용기의 상기 정상부와 결합시키고,
    다음에, 상기 도어를 폐쇄한 상태에 있어서, 상기 가스 공급부와 상기 배기부에 의해 상기 캐리어 용기 내를 상기 청정 가스에 의해 치환하는 제어를 행하는 포트 구조.
  13. 제12항에 있어서, 상기 압박 부재는 수평한 축의 주위로 회전함으로써 상기 하측 위치와 상기 상측 위치 사이에서 이동하는 포트 구조.
  14. 제12항에 있어서, 상기 상측 위치에 있어서 상기 압박 부재는 상기 격벽에 따라서 기립하는 포트 구조.
  15. 제12항에 있어서, 상기 캐리어 용기는 그 정상부에 형성된 오목부를 구비하고, 상기 압박 부재는 상기 오목부와 결합하는 돌기부를 구비하는 포트 구조.
  16. 제12항에 있어서, 상기 격벽 및 상기 도어는 상기 캐리어 용기의 상기 입구부와 상기 포트가 접촉하는 상태에 있어서 상기 도어와 상기 입구부 사이에 버퍼 공간이 형성되도록 배치되고, 상기 버퍼 공간에 상기 가스 공급부와 상기 배기부가 접속되는 포트 구조.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가스 공급부는 다공질 필터를 통해 상기 버퍼 공간에 가스를 공급하는 포트 구조.
  18. 제16항에 있어서, 상기 캐리어 용기는 상기 입구부를 개폐하는 덮개 부재를 더 구비하고, 상기 도어는 상기 외부측 영역과 상기 내부측 영역을 기밀하게 구획한 상태에 있어서 상기 덮개 부재를 상기 캐리어 용기에 대해 착탈하는 착탈 디바이스를 구비하는 포트 구조.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어부는 상기 압박 부재를 상기 캐리어 용기의 상기정상부와 결합시킨 후에, 또한 상기 캐리어 용기 내를 상기 청정 가스에 의해 치환하기 전에 상기 착탈 디바이스에 의해 상기 덮개 부재를 상기 캐리어 용기로부터 제거하는 제어를 행하는 포트 구조.
  20. 제19항에 있어서, 상기 캐리어 용기 내를 상기 청정 가스에 의해 치환하는 동안, 상기 착탈 디바이스에 의해 제거된 상기 덮개 부재는 상기 버퍼 공간 내에 놓여지는 포트 구조.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제어부는 상기 캐리어 용기 내를 상기 청정 가스에 의해 치환한 후, 상기 착탈 디바이스를 거쳐서 상기 덮개 부재를 상기 도어에 지지시킨 상태에서 상기 도어를 상기 포트로부터 후퇴시켜 상기 포트를 개방하는 포트 구조.
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