KR20130043636A

KR20130043636A - 연결 시스템

Info

Publication number: KR20130043636A
Application number: KR1020127032456A
Authority: KR
Inventors: 시로 하라
Original assignee: 도꾸리쯔교세이호진상교기쥬쯔소고겡뀨죠
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2013-04-30
Anticipated expiration: 2031-05-30
Also published as: SG10201504168PA; TWI541931B; EP2581931A4; SG186456A1; JP5794497B2; TW201207984A; EP2581931A1; EP2581931B1; JP2011258721A; CN102934212B; US20130153462A1; WO2011155355A1; CN102934212A; US9281223B2; KR101552383B1

Abstract

종래, 웨이퍼 등의 반송 시스템에 있어서, 사전에 장치에 전실(前室)을 설치하고, 용기로부터 피반송물을 전실을 통과시킴으로써 장치 구역에 피반송물을 반송하고 있었기 때문에, 용기와 전실의 접속이 복잡한 기구에 의해 이루어지고 있었다. 본 발명은, 반송용기 본체(11)와 반송용기 도어(12)로 구성되는 반송용기(7)와, 장치 본체(13)와 장치 도어(14)를 갖는 장치(8)로 되는 연결 시스템으로서, 반송용기는, 반송용기 본체와 반송용기 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 실링구조를 갖고, 장치는, 장치 본체와 장치 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 실링구조를 가지며, 또한, 반송용기와 장치는, 양자가 밀착 연결됨으로써 형성되는 밀폐 가능한 구조를 가져, 반송용기와 장치가 밀착 연결되었을 때만, 실링구조에 의해 밀폐화된 연결실을 형성하고, 추가로 그 연결실 내를 청정화하는 수단을 설치하는 동시에, 반송용기 도어가 반송용기로부터 분리되어 장치 내로 도입되는 구조를 갖는 연결 시스템.

Description

연결 시스템{Connecting system}

청정화를 필요로 하고 있는 반도체 디바이스나 박막 표시장치 등으로 대표되는, 소자나 정밀기기 등의 공업제품 제조방법과 그의 제조장치, 및 청정화 기술에 관한 것이다.

반도체산업 등의 거대공장을 갖는 제산업에 있어서는, 그 거대화에 수반하여 설비 투자액과 설비 운영 비용이 비대화됨으로써, 그것에 걸맞는 생산액에 도달하지 못하여, 비즈니스로서 성립되지 않게 되는 문제가 심각해져 있다.

거대화가 타산업에 비교하여 특히 진전되어 있는 것이 이유로, 청정화를 위한 수단으로서 클린룸을 사용하는 것이 최적이 아닌 케미컬 플랜트를 제외하고, 앞서 예시한 산업의 제조공장의 대부분은, 클린룸을 사용한 제조공정을 갖는다. 이에, 국소 클린화 생산방식 등의 수법에 의한 클린룸의 그레이드 다운 등에 의해, 설비 투자를 삭감하는 생각이, 즉효적인 수단으로서 인식되기 시작되었다. 일부 산업에서는 실용화되어 보급이 진행되고 있다. 국소 클린화에는, 공장의 환경 제어 비용을 삭감하는 효과도 있다.

국소 클린화 생산방식을, 공장의 공정 전체에 적용한 제조예로서는, 비특허문헌 1에서 기술되어 있는 바와 같이, 반도체 집적회로 제조의 전(前)공정을 유일한 예로서 들 수 있다. 이 제조 시스템에서는, 제조물인 웨이퍼는, 독립된 제조장치 사이를, 용기에 수납되어 반송된다. 각각의 장치에는 전실이 장비되어 있다. 전실의 도어는 2개 있다. 하나는, 장치 본체와 전실 사이의 것이고, 다른 하나는, 전실과 외계 사이의 것이다. 항상 어느 한 쪽의 도어가 닫혀 있도록 조작함으로써, 장치 본체 내부와 외계를 항상 차단할 수 있다. 웨이퍼 용기는 전실에 연결된다. 연결상태에서는, 웨이퍼 분위기를 외계로부터 어느 정도의 성능으로 차단하는 성능을 가져, 용기와 제조장치 사이에서 웨이퍼를 주고받을 수 있다.

용기에는, 반송의 용이함을 확보하기 위해, 경량과 소형, 및 메커니즘의 심플함이 요청된다. 이 요청에 대응하기 위해서는, 용기 개폐방법, 특히, 용기 도어를 열 때의 도어의 수납방법에 고안을 필요로 한다. 구체적으로는, 전실과의 연결시에, 용기의 도어를 웨이퍼 용기 내에 수납하는 방식은, 도어의 수납 스페이스가 필요해지는 것으로부터, 이 요청에 반하게 되는 것에 유의해야만 한다. 이 사실로부터, 웨이퍼 용기의 도어는, 전실 내로 수납되는 것이 타당한 연결구조인 것이 된다. HP사는, 이 점을 고려한 연결방법에 대해서, 하나의 특허(특허문헌 1)를 취득하고 있다.

이 특허에서는, 3개의 서브시스템：(1) 전실, (2) 웨이퍼 반송용기, (3) 전실 내의 웨이퍼 전송 메커니즘이 있는 것, 그리고, 「2개의 도어를 합체하여, 청정한 내부공간으로 이동하는」 것을 주된 특징으로 하고 있다. 이 방식의 명칭인, "Standard Mechanical InterFace: SMIF(스미프)"는, 그 후, 이 방식의 표준명칭이 되었다. 2개의 도어를 합체하는 것은, 이하의 이유에 따른다. 2개의 도어가 미립자를 포함하는 외계에 접하는 바깥쪽 면에는, 각각 미립자가 부착되게 된다. 그것을 합체함으로써, 그들의 미립자를 양 도어 사이에 가두고, 전실 내부로 수납하여, 미립자의 국소 클린 환경으로의 확산을 방지할 수 있다.

도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 용기(1)는 용기 본체(3)와 용기 도어(4)로, 전실(2)은 전실 본체(5)와 전실 도어(6)로 되며, (a) 용기 본체(3)-용기 도어(4), (b) 전실 본체(5)-전실 도어(6), (c) 용기 본체(3)-전실 본체(5)의 3개소에 실링부를 설치하고, 3개의 서브시스템은 안팎을 차단하면서 반송할 때 필요한 하나의 공리이기 때문에, SMIF 특허의 특허성의 요점은, 이 2개의 도어에 의한 도어 표면 부착 미립자의 샌드위치 포착에 있다. 단, 샌드위치된 미립자는, 그 부위에서 배제되는 것은 아니다. 또한, 샌드위치된 도어의 단면으로부터 미립자가 넘쳐 떨어져, 웨이퍼가 오염될 위험에 대해서는, 대책을 강구하고 있지 않다. 또한, 전실과 웨이퍼 반송용기의 연결을 밀폐화하는 구조로는 되어 있지 않기 때문에, 본 특허구조에 있어서는, 전실 내, 웨이퍼 반송용기 내로의 외부 오염 웨이퍼질의 침입을 완전히 방지하는 기능을 가지고 있지 않다.

이어서, Asyst사는, 이 SMIF 방식을, 200 ㎜ 웨이퍼의 시스템으로서 실용화하였다. Asyst사는, 이 실용 시스템에 관련하여, SMIF 방식의 개념에 밀폐성을 부가하기 위한 하나의 개량기구로서 특허화하였다(특허문헌 2). 이 특허에 있어서는, 연결부분은 4개의 구조물, 즉 용기(box), 용기 도어(box door), 전실(port), 및 전실 도어(port door)로 되어 있다. 그리고, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 이들 4개의 구조끼리의 접촉 중, (a) 용기 본체(3)-용기 도어(4), (b) 전실 본체(5)-전실 도어(6), (c) 용기 본체(3)-전실 본체(5), (d) 용기 도어(4)-전실 도어(6)의 4개의 구조 사이에, 밀폐화를 위한 실링을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.

그 후, 이 밀폐방식이 완전한 것이 아닌 것으로부터, 이 특허에 대한 몇 가지의 개량 특허가 등록되어 있다. 구체적으로는, 용기 내의 가스를 교체하는, 즉 퍼지하는 기구(특허문헌 3), 도어를 래치하는 기계적 구조로부터 미립자가 발생하는 것을 억제하는 방법(특허문헌 4), 용기 도어 자체가 도어 내부에 복잡한 기계적 구조를 가지고 있는 것으로부터 발생하는 미립자를, 용기 도어와 장치 도어의 개폐를 위한 이동 단계마다, 장치 내 및 용기 내로부터 외부로 유출시키는 기류를 발생시킴으로써 얻어지는 비접촉 실링을 사용하여 억제하는 방법(특허문헌 5)이다. 단, 이러한 일련의 개량 특허 자체가, 메커니즘을 복잡화시키는 다음과 같은 폐해를 낳게 되었다. 그 폐해란, 제조 비용의 증대, 중량 증가, 새로운 미립자 발생원의 발생, 용기 세정의 곤란함 증대 등이다. 이들의 개량 특허로도, 가스 차단이 실용 레벨이 아닐뿐 아니라, 미립자 차단도 불완전하였다. 또한, 개량 특허에 보이는 미립자 발생의 억제나 배제를 위한 개량이 필요했던 것은, SMIF 방식과 최초의 Asyst사의 4개의 실링방법 그 자체가, 미립자 차단성능이 불완전하다는 점에서, 최선의 밀폐 연결 시스템이라고는 할 수 없는 것을 의미하고 있다.

그 후, 2000년경부터, 최신의 웨이퍼 사이즈가 300 ㎜가 되는 동시에, Asyst사의 실링방식과는 다른 SMIF 방식이 제안되어, 그것은 300 ㎜ 웨이퍼 반송 시스템으로서, 세계 표준이 되었다. 이 표준방식은, 통상 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard: 핌스) 시스템이라 불리고 있다. 이것은 세계적으로 통일된 SEMI 규격(주로, SEMI Std. E57, E47.1, E62, E63)일뿐 아니라, 특허화되어 있다(특허문헌 6). FIMS의 경우는, 용기 도어의 수평방향의 개구와 수평 연결방식을 채용하고 있다.

이것은, Asyst 시스템에서의 수직방향 연결과는 대조적이다. 또한, Asyst 시스템의 경우는, 수직으로 연결하는 것으로부터, 웨이퍼는 용기 내부의 카세트에 수납되어 있다. 연결 후에 합체한 2개의 도어가 내부로 격납된 후에는 카세트째 전실 내로 이동한다. 이에 대해, FIMS의 경우는, 카세트는 생략되어 있고, 수평방향으로 합체한 2개의 도어가 전실 내로 이동하며, 계속해서 수직방향으로 그 도어가 하강한 후에는, 용기 내의 웨이퍼는, 전실 내에 있는 웨이퍼 전송 로봇을 사용하여 직접 전실 내로 취출된다.

또한, 이 FIMS 특허에 있어서는, Asyst 특허와 달리, 각 구조체의 접촉부의 실링구조에 대해서는 구체적인 구조 정의가 없다. 또한, 실제의 실용 FIMS 시스템에 있어서는, 의도적으로 1~2 ㎜ 정도의 극간을 각 구조체 사이에 설치한 구조로 하고 있다. 구체적으로는, 용기-전실 사이, 전실과 전실 도어 사이에는 극간을 설치하고 있다. 그 이유 중 하나는, 물리적인 접촉에 의한 실링구조를 설치하면, 그 실링부분에서 기계적인 마찰이 발생하여, 이것이 대량의 미립자 발생을 일으키기 때문이다. 또한, 실링을 설치하지 않음으로써, Asyst 특허의 청구범위와 상이한 특허로 되어 있다. 그러나, 이들의 극간이 있는 것으로부터, 가스 분자에 대해서는, 원리적으로 밀폐성을 갖지 않는 결점이 발생하고 있다.

또한, 200 ㎜ 웨이퍼용 Asyst 시스템에 있어서도, 연결 후의 용기 도어와 전실 도어의 개폐시에 국소 환경 내에서 발생하는 압력 변동과 그에 따른 기류 발생이 일으키는 미립자 발생의 문제를 경감하기 위해, 및, 밀폐 용기이면 용기 도어가 부압이 되어 열리기 어려워지는 것을 방지하기 위한 2개의 이유로부터, 용기에, 외계로 통하는 압력 빼기 구멍이 설치되어 있다. 이 때문에, 실제로는 특히 가스 분자에 대해서는 차단성능을 가질 수 없는 구조로 되어 있다. 압력 빼기 구멍은, 동일 이유로, 300 ㎜ 웨이퍼용 FIMS 시스템의 용기 FOUP(Front Opening Unified Pod: 후프)에도 장비되어 있다. 이와 같이, 실제로는, 종래의 SMIF형 시스템의 경우는, 완전 밀폐를 실현하지 못하고 있다.

이상의 종래 특허와 공지의 실용사례에서 이해되는 것은, 실링을 각 부에 행하는 밀폐형 기구에 있어서는, 가스 등의 작은 분자에 대해서도 유효한 안팎 분리성능을 갖는 국소 클린화 생산 시스템을 구축하는 것은 가능하나, 그 반면, 실링부의 기계적 마찰 등에 의해, 다량의 미립자 발생이라는 부작용을 발생시킨다는 것이다. 반대로, 극간이 있는 구조를 취하면, 미립자의 발생을 억제할 수 있는 반면, 가스 분자에 대해서는 안팎의 분리성능을 확보할 수 없다. 이것은, SMIF 방식이 갖는 자기모순으로서의 결함이다. 이 결과, 실용 시스템에서는, 밀폐성이 불완전한 구조로 될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

실제, 최신의 300 ㎜ 웨이퍼 대응의 모든 반도체 집적회로 제조공장에, 세계 표준으로서 도입된 FIMS 시스템의 경우는, 극간을 가지고 있기 때문에, 가스 분자뿐 아니라, 미립자에 대해서도, 완전한 차단성능을 가지고 있지 않다. 그 폐해로서, 본래 차단성능의 측면에서 완전한 국소 클린화 생산 시스템이라면, 클린룸은 불필요해질 것이나, 실제의 전 공장에 있어서는, 여전히 클린룸 중에서 SMIF 시스템이 도입되어 있다. 즉, 현재 상황에서는, 클린룸과 국소 클린화의 2중의 클린화가 필요해지고 있는 것이다. 이것이, 설비 투자액을 증대시키고, 또한 고도의 관리가 필요해져, 제조 비용을 크게 올리고 있다.

마지막으로, 전술한 가스 분자와 미립자의 동시 배제의 곤란함에 더하여, 추가로 중요한 것은, 장치 공간과 사람 공간을 분리하는데, 전실이라는 공간이 필요하였다. 이 때문에, 전실의 2개의 도어와 반송용기의 하나의 도어의 합계 3개의 도어가 필요하여, 연결 시스템으로서의 복잡함을 발생시키는 본질적인 원인으로도 되고 있었다.

또한, 특허문헌 7~9에는, 포트와 장치를 포트 도어와 장치의 포트 도어가 대향하도록 밀착시키고, 그 후 그 포트 도어와 포트 도어를 이동시킴으로써 포트를 여는 장치가 기재되어 있는데, 그 포트 도어와 장치의 포트 도어에 의해 형성되는 공간은 단순히 질소로 치환하는데 그치는 것으로서, 공간을 규정하는 부재 표면을 청정화하는 것은 아니고, 질소로 치환하는 것은 포트 또는 장치 내부가 진공인 경우에는 압력차를 이유로 기능하지 않는 것을 나타낸다.

특허문헌 10에는 보관상자의 캡을 열기 위해, 그 캡을 유지하는 수단으로서 자기나 진공력에 의한 수단이 기재되어 있는데, 이것은 어디까지나 유지수단에 지나지 않고, 그 캡 표면과 그것에 대향하는 장치의 도어 표면을 청정화시키는 것은 아니다.

특허문헌 11에 기재된 발명은 진공 클린 박스의 셔터 겸용 덮개체와 클린장치의 셔터를 기밀하게 접합하여 그 밀폐공간을 진공으로 한 후에, 그 셔터 덮개체와 셔터를 따로 따로 여는 것이 기재되어 있고, 이러한 방법은 모두 진공하에서 행해야만 하며, 모든 부재의 바깥면을 청정화시켜 두는 것을 전제로 하고 있다.

특허문헌 12에 기재된 발명은 노광 마스크 용기의 덮개와 장치의 덮개에 의해 형성되는 공간을 진공으로 하고, 그 후에 이들 덮개를 여는 것인데, 이 방법은 진공장치에만 사용되고, 또한 단순히 진공으로 할뿐 청정화를 행하는 것은 아니다.

미국특허 제4532970호 명세서 미국특허 제4674939호 명세서 미국특허 제4724874호 명세서 미국특허 제4995430호 명세서 미국특허 제5169272호 명세서 미국특허 제5772386호 명세서 일본국 특허공개 평05-082623호 공보 일본국 특허공개 평06-084738호 공보 일본국 특허공개 평05-109863호 공보 일본국 특허공개 평06-037175호 공보 일본국 특허공개 평07-235580호 공보 일본국 특허공개 제2004-039986호 공보

「국소 클린화의 세계」(하라 시로, 공업조사회, ISBN 4-7693-1260-1(2006))

본래 2개의 도어가 있으면, 2개의 도어를 동시에 열지 않음으로써, 장치 공간과 사람 작업공간을 분리할 수 있을 것인데, 종래 기술의 경우는, 전실의 2개의 도어와 반송용기의 하나의 도어의 3개가 있기 때문에, 그들의 개폐에 필요로 하는 기구 등을 설치할 필요가 있어, 장치가 복잡화되어 있었다. 본 발명은, 이 문제를 해결하여, 보다 간단한 구조이더라도, 확실하게 외기를 실링하고, 내용물을 반송·장치 내에 반입시키는 것이다.

또한, 실링을 각 부에 행하는 밀폐형 기구에 있어서는, 가스 등의 작은 분자에 대해서도 유효한 안팎 분리성능을 갖는 국소 클린화 생산 시스템을 구축하는 것은 가능하나, 그 반면, 실링부의 기계적 마찰 등에 의해, 다량의 미립자 발생이라는 부작용을 발생시킨다. 반대로, 극간이 있는 구조를 취하면, 미립자의 발생을 억제할 수 있는 반면, 가스 분자에 대해서는 안팎의 분리성능을 확보할 수 없다. 즉, 종래 기술의 경우는, 가스 분자를 완전 배제할 수 있는 물리적인 공간 차단구조를 가지면서, 미립자를 배제할 수 있는 기능을 가진 제조물 반송방법이 존재하지 않았다. 본 발명은, 물리적인 공간 차단구조를 가짐으로써 가스 분자를 차단하는 구조에 있어서, 미립자를 배제할 수 없었던 과제를 해결한다.

또한 용기 덮개와 장치 도어 등에 의해 형성되는 공간을 단순히 진공으로 하는 것만으로는 청정화할 수 있다고까지는 할 수 없어, 용기와 장치 사이에서 슬라이딩 마찰하는 부위를 배제하는 것에 더하여, 그 공간의 분위기를 치환하는 공정 등을 필요로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 반송용기 본체와 반송용기 도어로 구성되는 반송용기와, 장치 본체와 장치 도어를 갖는 장치로 되는 연결 시스템으로서, 반송용기 본체와 반송용기 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 제1 실링구조를 갖고, 장치는, 장치 본체와 장치 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 제2 실링구조를 가지며, 또한, 반송용기와 장치는, 양자의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 제3 실링구조를 가져, 반송용기와 장치가 합체되었을 때만, 제3 실링에 의해 밀폐화된 하나의 분할되지 않는 연결실을 형성하여, 반송용기 도어가 반송용기로부터 분리되어 장치 내로 도입되는 구조를 갖는 연결 시스템으로 한 것이다.

또한, 연결실에는 청정 기체 도입공 및 배기공을 설치하고, 연결실 내의 압력 제어를 행하는 기능을 갖는 밸브가 어느 한쪽의 구멍 또는 그의 연결실에 직접 접속되어 있는 구조를 부여하여, 반송용기와 장치의 합체시에는, 연결실 내의 압력을 외부보다도 부압으로 하는 것, 및 임의의 가스에 의해 연결실 내의 분위기를 치환하는 것이 가능한, 배기장치 또는 부압 발생장치가 연결된 배기공이나 기체의 공급장치가 연결된 흡기공을 갖도록 해도 된다.

반송용기 도어 바깥면에는 상이한 3방향을 향하는 V자형상의 홈을 설치하고, 그 반송용기 도어가 반송용기 본체에 닫힌 상태에 있어서, 그 반송용기 도어 주위의 반송용기 본체에는 위치 결정 핀을 설치하며, 또한, 그 반송용기 도어의 주위에는 비탈면을 설치하여, 반송용기 본체 내부에 설치한 비탈면을 대향시키듯이 설치해서 구성되는 반송용기와, 이들 V자형상의 홈, 위치 결정 핀 및 비탈면의 각각에 끼워맞춤하는 구조를 갖는 장치 도어 및 장치 본체를 채용하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 종래의 연결 시스템에서 필요했었던 장치의 고정된 전실이 불필요해져, 장치의 구조를 보다 간소화할 수 있는 동시에, 반송용기와 장치의 밀착구조에 의해 전실에 상당하는 공간이, 실링부분이 3개로 적은 개소를 실링할뿐이라는 간단한 기구 및 청정화를 위한 기구에 의해 형성 가능하다.

또한, 용기 내부, 3개의 실링에 의해 구성되는 공간 및 장치 내부의 각각의 기압을 같은 정도로 할 수 있기 때문에, 용기 내부를 외기와 동일한 기압으로 할 필요가 없어, 개폐시에 티끌이나 먼지, 파티클 등이 내부에 침입되는 것을 방지할 수 있다.

도 1(a), (b)는 종래의 반송용기와 장치의 전실과의 접속의 모식도이고, 도 1(c)는 본 발명의 반송용기와 장치의 연결 시스템의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 반송용기와 장치의 연결 시스템이 형성되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 반송용기와 장치의 연결 시스템이 형성되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 반송용기와 장치의 연결 시스템이 형성되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 자기력의 폐회로를 형성함으로써 반송용기 도어를 개폐하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 기재된 장치에 있어서 반송용기측에 자기력의 폐회로가 형성된 상태의 모식도이다.
도 7은 도 5에 기재된 장치에 있어서 반송용기 도어와 장치에 걸쳐 자기력의 폐회로가 형성된 상태의 모식도이다.
도 8은 본 발명에 있어서의 반송용기 도어 내부측 모식도이다.
도 9는 본 발명에 있어서의 반송용기 내측 모식도이다.
부호의 설명
1···종래의 반송용기
2···종래의 장치의 전실(前室)
3···종래의 반송용기의 본체
4···종래의 반송용기의 용기 도어
5···종래의 장치의 본체
6···종래의 장치의 장치 도어
7···본 발명에 있어서의 반송용기
8···본 발명에 있어서의 장치
9···장치 도어
10··연결실
11··반송용기 본체
12··반송용기 도어
13··장치 본체
14··전자석
15··기체 공급용 포트
16··기체 배출용 포트
17··웨이퍼
18··영구자석
19··자성체
20··장치
21··용기
22··장치 도어
23··용기 도어
24··장치 본체
25··반송용기 본체
26··전자석
27··자성체
28··자성체
29··자성체
30··피처리물
31·· 실링부재
32·· 실링부재
33·· 실링부재
34··위치 결정 핀
35··홈
36··자석
37··비탈면
38··발톱 모양의 부품
39··자성체
40··자석
41··절결부
42··자성체
43··비탈면
44··돌기

반송용기와 장치 사이에서 피반송물인 내용물을 출납할 때, 반송용기 내부와 장치 내부가 개별적으로 외계와 차단 가능하게 하기 위해, 반송용기와 장치의 양쪽에 도어를 설치할 필요가 있는 것은 명백하다.

본 발명에서는, 반송용기와 장치 본체를 기밀하게 연결하고, 이들 사이에서 내용물을 이동시키기 위해 필요한 도어를 2개뿐으로 한다. 하나는 용기의 도어이고, 다른 하나는 장치 본체의 도어이다. 이들 2개의 도어는, 반송용기와 장치가 기밀하게 연결되었을 때만 연결실을 형성할 수 있는 형상을 갖는다. 원래 그 연결실의 안면은 2개의 도어 바깥면인 것으로부터, 외부공간에 노출됨으로써 오염되었을 가능성이 있는 표면이다. 따라서, 연결실을 형성하고 연결실 내부의 청정화 기구를 구비하는 경우에는, 추가로 청정성을 확보할 수 있어, 반송용기 내부, 장치 내부 및 연결실로 되는 내부공간과 외부의 분리를 실현할 수 있다.

본 발명은 연결시에 장치와 반송용기 사이에 발생하는 작은 연결실에 대해서, 어떠한 구조와 청정화 수법이 있는지에 대해서, 매우 애매한 수법밖에 없는 종래의 SMIF 방식, 또는 장치에 고정화된 전실을 설치해서 구성되는 방식과는 상이하다.

본 발명에서는, 고정화된 전실을 필요로 하지 않기 때문에, 전실과 장치 내의 처리실 사이에 설치된 도어를 설치할 필요는 없어, 그 도어의 분량만큼, 필요한 도어의 수를 하나 줄일뿐 아니라, 그것과 동시에 종래의 국소 클린화 생산 시스템의 불완전한 안팎 차단성능을 해결한다. 본 발명에 있어서는, 장치와 반송용기의 연결시에, 외부로부터 밀폐 차단되는 연결실을 형성시킨다. 그 때문에, 이하의 3개의 실링구조를 설치한다.

먼저, 반송용기는, 반송용기 본체와 반송용기 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 첫번 째의 실링구조(실링 1)를 갖는다. 밀착 연결에 사용하는 기구로서는 래치 등의 공지의 수단을 채용할 수 있다.

다음으로, 장치는, 장치 본체와 장치 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 두번 째의 실링구조(실링 2)를 갖는다. 마지막으로, 반송용기 본체와 장치 본체는, 양자의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 세번 째의 실링구조(실링 3)를 갖는다. 반송용기와 장치가 연결될 때는, 최초의 2개의 실링에 더하여, 세번 째의 실링이 성립되기 때문에, 이들 3개의 실링에 의해, 분할되지 않는 하나의 밀폐화된 연결실이 형성된다.

여기서, 이들 실링구조는, O링이나 개스킷 등의 공지의 실링 수단을 채용하는 것이 가능하다.

연결시에 발생한 연결실이 밀폐된 챔버를 구성하기 위해, 이 연결실의 압력이나 미립자 농도, 가스 농도 등의 환경은 제어 가능해진다. 환경을 제어하기 위해, 연결실에 대해서는, 가스의 입출력 또는 압력 제어를 목적으로 한 입력 포트와 출력 포트가 장비된다. 이 구조에 있어서는, 용기 도어와 전실 도어를 합체하고 미립자를 포착하여 수납할 필요는 없다. 이 구조에서는, 미립자와 가스 분자의 양쪽에 대해서, 외계와 제조물 공간을 상호 완전히 차단하는 기능이 얻어지기 때문에, 이 구조를, 청정 기밀 연결(Particle-Lock Airtight Docking: PLAD)구조로 한다.

장치와 반송용기의 합체시에 형성되는 연결실을 형성하는 벽은, 반송용기 본체, 반송용기 도어, 장치 본체, 장치 도어의 각각의 일부분으로 구성되어 있다. 장치와 반송용기가 합체되어 있지 않은 상태에 있어서는, 그 내부벽이 되는 부분의 표면은, 외부공간에 접해 있어, 외부공간의 오염물질이나 가스 분자가 부착되어 오염되어 있다. 이들 외부공간으로 노출된 표면은, 합체시에 있어서 연결실의 내부벽을 형성해도, 여전히 오염되어 있다. 이 연결실 내부벽의 부착 오염은, 연결실에 설치되어 있는 청정 기체 도입용 포트로부터, 청정 기체를 분출함으로써, 벽에 부착된 미립자를 그 기체의 풍력에 의해 표면으로부터 이탈시켜, 배기용 포트로부터 배출시킬 수 있다. 또한, 청정 기체의 도입에 의해, 화학적으로 표면에 흡착되어 있는 가스 분자도, 청정 기체와 치환함으로써, 표면으로부터 이탈시킬 수 있다.

중요한 것은, 청정 기체의 도입에 의해 배제할 수 없는 고착 물질이나 강한 결합력으로 표면에 잔존하는 분자류는, 반송용기와 장치를 일체화하기 때문에, 반송용기 도어와 장치 도어를 연 후에도, 표면으로부터 이탈되는 경우는 없기 때문에, 무시할 수 있다. 또한, 합체시에 반송용기와 장치가 물리적으로 접촉함으로써, 마찰 등에 의해 발생하는 미립자와 가스 분자도, 2개의 도어를 열기 전에, 청정 기체의 도입에 의해, 연결실로부터 배제할 수 있다. 이와 같이, 실링 3의 형성에 의해 발생하는 연결실 내의 오염은, 본 방법에 의해 배제 가능하다.

또한, 연결실 내의 분위기를 장치 내부의 분위기와 동일한 분위기로 제어하면, 반송장치 도어와 장치 도어를 열기 전후에 있어서, 장치 내의 분위기 조성이 변화되는 경우가 없다.

연결실을 청정 기체에 의해 청정화한 후, 실링 1과 실링 2를 해방하는, 즉, 반송용기 도어와 장치 도어를 장치 내부를 향하여 엶으로써, 반송용기와 장치 내의 공간이 일체화되어, 물체의 양자 간 반송이 가능해진다. 실링 1과 실링 2의 실링을 물리적으로 떼어놓을 때, 이들 실링부나 2개의 도어 각각이 반송용기나 장치의 부재와 면해 있던 개소로부터, 다소의 미립자나 가스 분자가 발생할 가능성이 있다. 이들 발생한 오염물이, 반송용기 내와 장치 내로 침입하면, 반송하는 물체의 오염의 원인이 된다. 따라서, 이 실링부에서 발생한 오염물은, 연결실측으로 이동하는 고안이 필요하다. 오염물질의 연결실 내로의 이동은, 연결실의 압력을 반송용기 내부 및 장치 내부의 양쪽 압력보다도 낮게 설정함으로써 가능해진다. 물질은 압력이 낮은 쪽으로 흐르기 때문이다. 연결실로 흡인된 오염물질은, 배기공으로부터 외부로 배출된다. 이러한 연결부분에서 발생한 오염물질의 배제는, 연결실을 설치함으로써 비로소 가능해진다.

단, 연결실의 기압이, 반송용기 내 또는 장치 내부의 기압에 대해 어느 정도의 기압차를 갖는 경우에는, 그 압력차에 저항하여 반송용기 도어나 장치 도어를 여는 것이 곤란해질 가능성이 있다.

이상의 구조와 조작으로부터 명확한 바와 같이, 일시적으로 형성하는 연결실은 진공 배기가 가능하다. 따라서, 장치 본체나 반송용기 내부가 진공압인 경우이더라도, 연결실을 진공으로 함으로써, 도어를 도어 양측의 압력차가 거의 없는 상태에서 열 수 있다. 일반적으로, 진공장치의 경우는, 진공장치 본체의 진공을 대기로 되돌리는 시간과 그것에 의해 발생하는 오염을 피하기 위해, 진공장치 본체는 항상 진공으로 유지하는 경우가 많다. 그 때문에, 보통은 진공장치에 전실을 설치한다. 이 전실이 대기와 진공을 오간다. 이 때문에, 이 전실을 에어록(air-lock) 챔버라 부르는 경우가 있다. 본 발명에서는, 연결실이 이 에어록(air-lock)의 역할을 하기 때문에, 즉 대기와 진공을 오가기 때문에, 종래형의 고정된 전실은 불필요해진다. 보통, 전실 자체가 도어나 반송 메커니즘을 갖기 때문에, 전실의 용적은, 비교적 커다란 것으로 되어 있다. 이 때문에, 전실을 배기하는데도 상당한 시간을 필요로 한다. 한편, 본 발명에서는, 연결실은, 용기와 장치의 합체시에 생기는 약간의 소공간으로 충분하기 때문에, 연결실 자체의 연결시의 청정화에는 그다지 시간이 걸리지 않고, 게다가 필요로 하는 장치는 소규모의 것으로 충분하다. 단, 본 발명에 있어서도, 전실을 설치하는 것을 배제하는 것은 아니다.

미립자에 의한 제조물로의 오염이 문제가 되는 경우에 있어서는, 특히, 연결실의 청정화 조작이 필요하다. 한편, 미립자 오염이 문제가 되지 않고, 가스 분자 오염이 문제가 되는 경우에 있어서는, 그 오염의 영향이 비교적 중대하지 않은 경우에는, 연결실의 가스 도입과 가스 배기 포트는 생략할 수 있을 가능성이 있다. 연결실의 용적은 종래의 전실과 비교하여 매우 작은 것이기 때문에, 그 내부의 오염물질의 절대량도 적어, 그것이 반송용기와 제조장치의 용적 내에 확산되어 희박화되면, 예를 들면 4자리 이상 농도가 저하된다. 이 희박 오염농도로 문제가 없는 용도에서는, 연결실의 청정화를 위한 진공화, 또는 청정 기체를 도입하기 위해 포트의 설치 등을 행할 필요가 없다.

다음으로 반송용기의 개폐방법에 대해서 기술한다.

반송용기의 도어는 장치와의 합체 후에 장치 내부로 열리는 구조를 갖는다. 가령, 용기 도어가 용기의 바깥으로 합체 전에 열리는 방법의 경우는, 용기 내부가 외부에 노출되지 않도록, 도어가 하나 더 필요해지기 때문에, 공간 절약과 메커니즘의 효율 측면에서 불리하다. 용기의 내부로 반송용기의 도어가 격납되는 방법의 경우는, 안쪽방향으로 끌어들여지면, 그것만큼 반송용기의 도어의 이동에 사용하는 용적이 증가해버려, 반송하는 용기가 대형화되어 바람직하지 않다. 따라서, 반송용기의 도어는 장치 내부로 격납된다.

반송용기의 도어의 내부 격납구조에 있어서는, 도어에 경첩이 부착되어 개폐되는, 주거용 도어에 채용되는 방식을 취할 가능성이 있다. 그러나, 경첩의 슬라이딩부로부터 대량의 미립자가 발생하기 때문에 이것도 적절한 방법은 아니다. 본 발명에서는, 반송용기 도어는, 장치 본체로 분리 격납된다. 반송용기 도어와 반송용기 본체를 밀폐하고 있는 실링 1은, 반송용기 도어와 반송용기 본체 사이에 위치한다. 반송용기 도어가 장치 본체로 수직으로 격납 이동되면, 실링에 대해 가로로 미끄러져 움직이는 경우가 없기 때문에, 도어와 본체의 마찰은 최소한에 그친다.

용기 도어는, 장치 도어에 구비되는 도어의 후크기구 등에 의해 개폐된다. 본 발명에 있어서는, 미립자도 가스 분자도 그 발생을 억제하는 기구로서, 자기 후크기구를 사용해도 된다. 일반적으로 사용되는 슬라이딩하는 부분이 많이 있는 기계적인 열쇠의 기구의 경우는, 개폐시에 발생하는 슬라이딩에 의해 다량의 미립자가 발생한다. 따라서, 고도의 청정화가 요구되는 경우에 사용해서는 안 된다. 슬라이딩하는 기구를 갖지 않는 본 발명은 고도의 청정화에 적합하나, 자기를 사용하는 개폐기구는, 그러한 기계적 동작을 수반하지 않아, 슬라이딩이 발생하지 않기 때문에, 고도의 청정화에 적합하다.

본 발명에서는, 반송용기 본체와 반송용기 도어에 자성체(적어도 한쪽이 자석)를 설치하고, 이 자성체 간의 인력에 의해 반송용기 도어와 반송용기를 닫아도 된다. 또한, 장치 도어에 자석을 끼워 넣고, 그 자기력에 의해 반송용기 도어를 장치 도어에 흡인함으로써, 반송용기 도어를 열리도록 해도 된다. 이때에는, 작용하는 자기력을 조정하기 위해, 경우에 따라 전자석이나 자성체 등을 밀착시키지 않는 것이 필요하다.

이러한 자기 개폐기구가 기계 개폐기구보다도 청정화의 측면에서 우수하나, 자기 개폐기구는 실제의 반송용기의 개폐기구로서는 불충분한 점이 있다. 그것은, 자기력이 자성체 간의 거리에 강하게 의존하고 있어, 흡인력이 1 ㎜ 이하에서 급속히 강해지고, 반대로 그 이상의 거리가 되면 급속히 약해지기 때문에, 제품 구조에 높은 정밀도가 요구되는 것이 이유 중 하나이다. 특히 자성체끼리를 접촉시킨 경우, 미크론 스케일로 보면, 자성체 표면은 요철이 있고, 정밀도도 미크론 오더에 도달해 있지 않으면, 자기 흡인력은, 의도한 것이 되지 않는다. 또한, 반송용기와 같이 동일한 것이 많이 있는 경우, 개개의 용기 간에 약간 치수가 다르기 때문에, 자기 흡인력이 개개의 용기 간에 다를 가능성이 있다.

이상의 문제를 회피하기 위해, 자성체 간의 거리를 제어할 수 있는 구조를 채용할 수 있다. 2개의 자성체가 접촉하고 있는 미크론 스케일의 거리에서의 흡인력의 변화가 심하기 때문에, 그러한 근접 거리를, 실용에 사용하지 않도록 회피하는 것이 목적이다. 수십 미크론 정도 거리를 떨어뜨려 놓는 설계로 하면, 10 ㎛의 정밀도 오차로의 흡인력의 차는 비교적 작아진다. 또한, 이 작아진 흡인력의 차를 보완하기 위해, 가장 흡인력이 약해질 것으로 예상되는 자기력을 기준으로, 장치측의 개방기구의 자기력을 정한다.

[반송용기]

본 발명에 있어서의 반송용기는, 외기에 직접 접촉함으로써 오염이나 반응 등의 어떠한 지장을 발생시키는 물품을 반송하기 위한 밀폐용기이다. 이 「물품」으로서는, 반도체용 기판, 센서용 기판, 미생물, 배지, 유전자, 불안정한 화합물, 산화되기 쉬운 금속, 유해물질 등, 화합물이나 균 등에 의한 오염을 피하기 위한 물질, 확산을 방지하기 위한 물질, 반응성이 높은 물질 등, 각종 용도로 사용되며, 현재에 있어서, 클린룸이나 글로브박스 등의 장치 내에서 취급해야 하는 것이 널리 대상이 된다. 그 중에서도 널리 사용되는 용도로서는 가공 도중의 하프 인치부터 450 ㎜ 등의 대구경에 이르는 각종 구경의 반도체 웨이퍼, 반도체 칩의 반송 등이다.

이러한 반송되는 물품의 특성에 따라, 반송용기의 본체와 도어의 재료나 특성을 선택할 수 있고, 예를 들면, 폴리(메타)아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 석영, 유리 등의 내습성 및 치수 안정성이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 반송용기 도어의 개폐를 상기와 같이 자력으로 하는 경우에는, 적어도 이들 재료에 의한 반송용기 본체의 도어와 밀폐되는 개소에 자성체 및 자석을 갖는 부재를 배치하는 것이 가능하다.

물론, 반송용기의 크기는 반송되는 것의 크기에 관련해서 결정되며, 또한 하나의 반송용기에 복수의 물품을 수납하기 위한 복수의 챔버를 설치하는 것도 가능하다. 예를 들면, 하나의 반송용기의 표리면에 각각 하나씩의 도어를 설치하고, 그 내부에 독립된 챔버를 설치하는 것이나, 원반형상의 반송용기의 표면에 복수의 도어를 서로 인접시켜서 설치하고, 각 도어에는 대응하는 챔버를 설치하는 것 등이 가능하다.

반송용기가 반송되고 있는 도중 등, 반송용기가 단독으로 용기로서 사용되고 있을 때, 부주의하게 도어가 열리지 않도록 도어를 록하기 위한 기구를 구비하는 것, 및 그 록은 반송용기와 장치가 밀착 연결되었을 때에 자동적으로 해제되는 기구도 설치하는 것이 이용성 측면에서 바람직하다.

반송용기 내에 수납된 물품이 부주의하게 이동하면, 반송용기의 도어를 열고 장치 내에 도입하는 것이 곤란해지거나, 수납되어 있는 물품 자체가 파손될 가능성이 높아지기 때문에, 반송용기 내에 있어서는, 수납된 물품을 고정하기 위한 압압부재 등의 어떠한 수단을 설치하는 것이 필요하다.

[반송용기와 장치의 인터페이스]

반송용기의 도어측 면이 장치 도어에 접속되는데, 여기서 반송용기의 도어가 장치 도어에 대해 미끄러져 이동하지 않고 고정밀도로 위치 결정되는 것이 필요하다. 이 점은, 반송용기를 손으로 장치 도어에 접속하는 경우이더라도, 또는 반송장치에서 접속하는 경우이더라도 동일하다.

또한, 반송용기와 장치 도어 사이에서 슬라이딩 마찰하는 부분이 있으면, 그 부분으로부터는 파티클을 발생하게 되어, 그 후, 장치 내를 오염시키거나 반송용기 내의 물품을 오염하게 되기 쉽다. 이 때문에, 반송용기의 도어측에는 특정의 구조를 부여할 필요가 있다.

먼저, 반송용기의 도어는, 반송용기 본체에 매입되도록 하여 설치된다. 그리고 반송용기 본체의 도어측 면의 둘레 가장자리부에는 반송용기 측면에 걸친 경사부를 설치한다. 이 경사부는 장치 본체의 포트의 둘레 가장자리부에 설치하고, 포트 중심부를 향하여 설치된 경사부와 일차하도록 되어 있다.

또한 반송용기의 도어 주위의 반송용기 본체부에는, 복수의 돌기부가 설치되며, 그 돌기부는 장치 본체의 포트에 설치된 오목부에 끼워맞춤하도록 되어 있다.

또한, 반송용기의 도어 바깥면에는 3개의 선단이 반구형상의 돌기로서 설치되고, 이 돌기에 대응하여 장치 도어 표면에는 3개의 V자형상의 홈이 방사형상으로 설치되어 있다.

이러한 구조의 반송용기 본체, 반송용기 도어, 장치 본체 및 장치 도어를 사용하여 이하와 같이 반송용기는 장치 도어에 고정밀도로 접속된다.

먼저, 장치 본체에 접근해 온 반송용기는, 상기 반송용기 본체의 도어측 면의 둘레 가장자리부에 설치한 경사부를 장치 본체의 포트의 둘레 가장자리부에 설치한 경사부에 맞추도록 하여 삽입되기 시작한다. 도중까지 삽입되어, 반송용기는 장치 본체에 대해 다소의 여유가 있는 정도로 위치 결정된다.

이어서, 상기 반송용기의 도어 주위의 반송용기 본체부에 설치한 복수의 돌기부가, 대응하는 그 장치 본체의 포트에 설치된 오목부에 끼워맞춤된다. 이때 상기의 다소의 여유는 상당히 삭감되어, 반송용기의 수직축에 대한 회전이 있는 정도로 억제된다.

그 상태에서 추가로 반송용기 본체가 장치 도어에 더욱 접근하면, 반송용기의 도어에 설치한 3개의 선단의 반구형상의 돌기가, 장치 본체의 도어에 설치한 상기 3개의 V자의 홈에 들어가게 된다. 이때에는, 하나의 V자의 홈을 구성하는 대향한 2개의 비탈면 각각이, 그 반구형상의 돌기와 접촉하고, 그 반구형상의 돌기는 2개소에 있어서 그 대향한 2개의 비탈면 각각과 접촉한다.

그 결과, 반송용기는 수직축에 대한 회전방향으로의 흔들림이 없어지고, 또한 수평방향으로의 흔들림도 방사형상의 3개의 V자의 홈에 의해 해소된다.

이러한 기구에 의해, 반송용기는 장치 본체에 대해 수직방향으로의 이동 이외는 불가능해져 고정된다.

[장치]

상기 반송용기와 밀착 연결되는 장치로서는, 상기와 같이 반송되는 「물품」이 취급되는 각종 장치면 되고, 「물품」이 반도체용 기판이라면 반도체 제조용 장치, 센서용 기판이라면 센서 제조용 장치, 미생물이나 배지, 또는 유전자라면 배양장치나 분석장치, 불안정한 화합물이나 산화되기 쉬운 금속이라면 반응장치나 분석장치, 유해물질이라면 분석장치 등의 그것을 취급하는 장치 등, 외기를 차단하여 조작하는 것이 필요한 공지의 각종의 장치를 선택할 수 있다.

그 중에서도 반도체 제조장치로서는, 반도체 제조공정에서 사용되는 일련의 각종 장치를 채용할 수 있다.

실시예

이하 도면을 토대로 실시예를 설명한다.

도 1(c)는 본 발명의 연결 시스템을 구성하는 반송용기(7)와 장치(8)가 밀착 연결되어 있는 도면으로, 도시하지는 않지만 반송용기(7)를 장치(8)에 고정하고, 밀착 연결시키기 위한 공지의 수단을 토대로, 반송용기(7)와 장치(8)가 밀착되어 있다. 여기서, 본 발명의 가장 특징적인 점은, 반송용기(7)는 장치(8)의 전실에 밀착되어 있는 것이 아니라, 장치(8) 그 자체에 밀착시킬 수 있는 점이다. 단, 이는 반송용기(7)가 장치 전실에 밀착되는 것을 배제하는 것은 아니다.

상기와 같이, 반송용기(7)와 장치(8)가 밀착 연결된 결과, 반송용기(7)의 용기 도어(12)와 장치(8)의 장치 도어(9)로 규정되는 연결실(10)이 종래의 연결 시스템에 있어서의 전실의 역할을 하는 것으로서 형성된다.

종래 기술에 있어서의 전실은, 반송용기에 수납된 물품을 장치 내에 반입시키기 위해, 대기와 감압하, 또는 대기와 특정의 분위기하라는 환경이 상이한 외기와 장치 내를 접속하기 위해 기능하는 것이다. 이에 대해, 본 발명에 있어서의 상기 연결실(10)은 마치 그 전실인 것처럼, 연결실(10) 내부의 환경이, 밀착 연결 직후의 외계와 동일한 환경으로부터, 용기 도어(12)와 장치 도어(9)가 일체가 되어 장치 내를 향하여 이동하고, 2개의 도어가 열릴 때까지의 동안에, 연결실에 접속된 기체 공급용 포트(15) 및 기체 배출용 포트(16)를 매개로 장치 내의 분위기와 동일한 분위기가 되도록 조정될 수 있다.

반도체와 같이 진공하에 있어서 처리하는 공정으로 하는 것은, 특히 이러한 청정용 기체의 공급과 배출이 요구된다. 이 경우, 복수의 공정마다 상이한 장치를 사용하는 제조설비에 있어서는, 각 공정에 사용하는 장치 각각에 본 발명의 연결 시스템을 필요로 한다.

장치 내의 분위기가 진공이라면, 기체 배출용 포트(16)로부터 연결실(10) 내의 기체를 진공 펌프 등에 의해 배출하고, 필요하다면, 계속해서 기체 공급용 포트(15)로부터 불활성의 기체를 연결실 내에 도입 후, 추가로 기체 배출용 포트(16)로부터 그 기체를 배출하는 조작을 임의의 횟수 행함으로써, 미립자 등을 함유하고 있는 연결실(10) 내의 환경을 장치 내의 환경과 동일 정도의 것으로 하는 것이 가능하다.

물론, 목적으로 하는 장치 내의 청정도나 분위기에 따라, 필요하다면, 연결실(10) 내의 환경을 장치 내의 환경과 근접하게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 반송용기를 전실이 아니라 직접 장치(8)에 밀착 연결할 수 있는 것으로, 그 때문에 밀착 연결에 의해 형성된 연결실(10)에는, 기체 도입용 포트(15) 및 기체 배출용 포트(16)가 접속되도록, 장치(8)에는 이들 포트를 설치할 수 있다.

이들 포트에 의해 연결실(10) 내를 기체가 유통하여 청정화하는데 있어서는, 기체가 연결실(10) 내 전체에 걸쳐 유통하는 것이 필요하고, 용기 도어(12)와 장치 도어(9)가 밀착되어 있던 용기(7)의 개구부 및 장치 본체(8)의 개구부에 부착되어 있는 입자 등도 제거 가능하도록 기체가 유통하는 것도 필요하다.

본 발명의 연결 시스템을 사용한 반송용기(7)와 장치(8)의 밀착 연결의 상세를, 반송용기 내부의 웨이퍼를 장치 내에 도입하는 예를 들어 다음에 나타낸다. 이 예에 한정되지 않고, 그 밖에 예를 들면, 미생물의 배지, 불안정한 화합물을 도입하는 것도 가능하다.

도 2에는, 반송용기(7)가 반송용기 본체(11)와 용기 도어(12)로 되고, 반송용기 본체(11)와 용기 도어는 공지의 실링 수단에 의해 기밀하게 실링되어 있다. 그리고 반송용기 본체(11)에는 용기 도어로부터 반송용기 본체(11)의 내부를 향하여 설치된 웨이퍼(17)를 지지하는 부재를 설치해서 된다.

용기(7)와 장치(8)를 밀착 연결시킨 후를 고려하여, 반송용기(7)는 반송용기 본체(11)의 벽부에 자석(18)을 설치하고, 용기 도어(12)의 반송용기 본체(11)의 벽부에 맞닿는 개소에는 철 등의 자성체(19)를 설치해 둘 수 있다. 그때에는, 그 반송용기 본체(11)의 벽부 및 그 용기 도어(12)의 자성체(19)를 설치한 개소를 연장하고, 용기 도어(12)의 자성체(19)를 설치한 개소와 맞닿는 장치 도어(9)의 개소에는 전자석(14)을 배치해 둔다.

도 2의 상태에서는, 반송용기(7)는 반송용기 본체(11)가 용기 도어(12)와 자기력에 의해 강력하게 밀착되어, 반송용기 본체(11)의 내부는 외기와는 확실하게 차단되어 있다. 또한, 장치(8)의 장치 도어(9)는 어떠한 수단에 의해 장치 본체(13)에 확실하게 밀착되어 있고, 장치 본체(13)도 또한 외기와는 확실하게 차단된 상태이다.

이러한 도 2의 상태로부터, 다음에는 도 3에 나타내어져 있는 바와 같이, 반송용기(7)는 용기 도어(12)를 하방으로 향하게 한 상태에서, 상면에 장치 도어(9)를 설치해서 구성되는 장치(8)의 장치 도어(9)에 포개어지도록 하여 재치된다. 이때, 반송용기(7)와 장치(8)의 한쪽에 위치 결정용 핀을 설치하고, 다른 쪽에 그 위치 결정용 핀을 끼워맞춤하는 구멍을 설치하거나 하여, 반송용기(7)와 장치(8)가 정확하게 포개어지도록 하는 것이 중요하다. 그 위치 결정을 위한 기구로서는 핀에 한정되는 것이 아니라, 공지의 위치 결정 수단을 채용하는 것도 가능하다.

장치 본체(13)와 장치 도어(9)도, 공지의 실링 수단에 의해 기밀하게 실링되어 있다.

반송용기(7)를 장치(8) 위에 정확한 위치에서 재치한 후에는, 양자를 밀착 연결시키기 위한 조작을 행한다. 밀착 연결을 하지 않는 경우에는, 반송용기(7)와 장치(8)가 기밀하게 실링되지 않아, 그들 사이에는 극간이 형성되게 되고, 그 상태에서 도어를 열면 외기가 반송용기(7) 내나 장치(8) 내에 침입하여, 이들의 내부가 외기와 미립자 등으로 오염되게 된다.

이 밀착 연결하기 위한 수단으로서는, 래치기구 등의 공지의 수단이면 되고, 그 밀착 강도로서는 반송용기 본체(11)와 장치 본체(13) 사이에 개재하는 개스킷 등의 공지의 실링 수단에 의한 실링이 유효하게 기능하는 정도의 강도면 된다.

반송용기(7)를 장치(8)에 밀착한 후에, 반송용기 본체(11)와 장치 본체(13) 사이에, 어느 한쪽 또는 양쪽에 설치되어 있던 공지의 실링 수단에 의해 기밀한 실링구조가 형성된다. 그리고 그 실링 수단에 의해 구획된 용기 도어(12)와 장치 도어(9) 사이에 형성된 연결실(10)을 장치 내의 환경과 동일한 환경으로 하기 위해, 사전에 장치에 설치되어 있는 기체 공급용 포트(15) 및 기체 배출용 포트(16)를 사용하여, 연결실(10) 내의 환경을 조정한다.

구체적인 조정방법으로서는, 당초는 외기와 동일한 환경의 연결실(10) 내의 공기를 기체 배출용 포트(16)로부터 배기하여 감압으로 한다. 이어서 기체 공급용 포트(15)로부터 예를 들면 건조한 질소가스를 도입하고, 추가로 기체 배출용 포트(16)로부터 배기하여 감압으로 하는 공정으로 되는 방법을 채용할 수 있다.

이러한 방법에 의하면, 당초는 외기와 동일한 환경으로서, 산소 등의 반응성 가스 외에 미립자 등의 오염물질이 존재했던 연결실(10)은, 기체의 배기와 공급에 의한 기류에 의해, 제거가 가능한 미립자 등이 제거되는 동시에, 산소 등의 반응성 가스도 배기된다. 그 후에, 장치(8) 내의 환경과 동일한 환경, 즉, 장치(8) 내가 감압하라면, 연결실(10)도 감압하, 장치(8) 내가 불활성 가스 분위기하라면, 연결실(10)도 불활성 가스 분위기하로 조정된다. 물론 연결실(10)의 환경의 조정은 그 밖의 공정으로 해도 된다.

이러한 연결실(10)의 환경의 조정은, 종래의 장치에 있어서 전실에서 이루어지고 있던 조정과 특별히 달라지는 점은 없으나, 반송용기(7)과 장치(8) 양쪽의 도어 등에 의해 규정되는 연결실은 종래의 전실과 비교하여 압도적으로 작기 때문에, 기체의 공급이나 배기에 필요로 하는 장치도 보다 소규모의 장치로 충분하며, 또한 소요 시간도 훨씬 단시간에 끝나는 것이다.

계속해서, 반송용기(7) 내에 수납되어 있는 웨이퍼를 장치(8) 내로 이동시키는 방법을 설명한다.

도시하고 있지 않지만, 장치 도어(9)를 개폐하기 위한 엘리베이터 등의 장치가 장치(8) 내에 설치되어 있어, 반송용기(7)의 용기 도어에 고정된 웨이퍼를, 용기 도어(12) 및 장치 도어(9)째 장치(8) 내에 이송하여 장치 내의 처리 수단에 의한 처리로 하게 된다.

일체화된 용기 도어(12)와 장치 도어(9)를 함께 장치(8) 내로 이동시킬 때, 용기 도어(12)와 용기 본체(7)의 밀착을 공지의 수단에 의해 해제한다.

그 해제하기 위한 수단의 일례로서, 이하의 수단을 들 수 있다.

용기 도어(12)에 설치된 자성체(19)는, 반송용기 본체(7)의 벽에 설치된 자석(18)의 자력을 받아, 그 자석(18)과 자착(磁着)되어 있다.

이 때문에, 용기 도어(12)를 반송용기 본체(11)로부터 분리하기 위해서는, 자성체(19)에 작용하는 자석(18)으로부터의 자기력에 저항하여, 자성체(19)에 대해 용기 도어(12)를 분리하는 방향으로 힘을 가하는 것이 필요하다.

도 3에 있어서는, 장치 도어(9)에 설치되어 있는 전자석(14)에 전류를 통과시켜, 자성체(19)에 대해 자기력을 가함으로써, 자성체(19)에 가해지는 자기력이 자석(18)에 의한 것보다도 전자석(14)에 의한 것을 강하게 함으로써, 자기력의 폐회로가 형성되어 장치 도어(9)에 용기 도어(12)가 자착되는 결과가 된다.

이와 같이, 장치 도어(9)에 용기 도어(12)를 자착시킨 상태에서, 장치 도어(9)를 하방으로 이동시킴으로써, 도 4에 나타내는 바와 같이 장치 내에 장치 도어(9)와 용기 도어(12)가 함께 도입된다. 전자석으로의 통전은 자석(18)으로부터 용기 도어(12)로의 자기력이 어느 정도 약해진 시점에서 정지해도 된다.

이 상태에 있어서, 장치 도어(9)와 용기 도어(12)로 되는 연결실(10)은 장치(8) 내의 공간과 연통되는데, 이미 연결실(10)은 장치(8) 내의 환경과 같은 환경이기 때문에, 연결실(10)에 유래하는 장치 내의 오염은 보이지 않는다.

또한, 이 예는 장치(8)에 기체 공급용 포트(15) 및 기체 배출용 포트(16)를 설치해서 구성되는 예인데, 이들 포트를 설치하지 않아도 되는 경우가 있다. 그것은, 장치(8)의 용적과 연결실(10)의 용적을 비교하면, 연결실(10)의 내용적이 압도적으로 작기 때문에, 가령 연결실(10)에 존재하는 미립자나 가스가 장치 내의 분위기에 혼입되어도, 그것에 의한 오염의 정도가 매우 작아 무시 가능한 경우이다.

이때, 형성된 연결실(10)과 장치(8) 내의 기압 등의 환경을 같게 하기 위해, 예를 들면 장치 도어(9)에 장치(8) 내와 연결실(10) 내를 연통하는 개폐 가능한 관로를 설치하고, 반송용기(7)와 장치(8)가 밀착되어, 연결실(10)이 형성된 후에 있어서, 그 관로를 열림으로 하여 연결실(10)과 장치(8) 내를 연통시키도록 해도 된다.

또한, 상기 실시예의 장치(8)의 장치 도어의 방향을 옆으로 향하게 하거나, 또는 아래쪽으로 향하게 하고, 반송용기(7)의 용기 도어(12)도 옆으로 향하게 하거나, 또는 위쪽으로 향하게 하는 것도 가능하다.

자기력에 의해 용기 도어와 장치 도어를 개폐하는 다른 기구에 대해서 도 5를 토대로 설명한다.

도 5는 반송용기(21)가 장치(20)에 밀착된 상태의 도면으로, 장치 도어(22)의 상면에 용기 도어(23)가 대향하고, 반송용기 본체(25)의 용기 도어(23)의 주위 부분이 장치 본체(24)에 대향하고 있다.

장치 도어에는, 전자석(26)이 매입되고, 그 선단이 장치 도어의 상면에 노출되어 있다.

그 전자석(26)의 선단의 위치에 대향하도록, 자성체(27)가 용기 도어(23)의 표면으로부터 반대면을 관통하듯이 매입되어 있다. 이 자성체(27)는 복수 매입되어 있고, 그 복수의 자성체(27)는 자석(36)의 양단에 자기력으로 접속되어 있다. 그리고, 이러한 2개의 자성체(27)와 자석(36)으로 되는 조(組)가 하나 이상 매입되어 있다.

또한, 용기 도어(23)의 내측, 즉 반송용기 본체측에 자성체(27)가 노출된 개소에는, 반송용기 본체(25)에 매입된 자성체(28)가 자기력을 미치고 있어, 용기 도어(23)는 내부에 매입된 자성체(27)와 반송용기 본체(25)에 매입된 자성체(28) 사이에 발생하는 자기력에 의한 인력에 의해, 반송용기 본체(25)에 고정되고, 이 때문에, 용기 도어(23)에 의해 반송용기 본체(25)의 내부가 밀폐된다.

반송용기 본체(25)에 매입된 복수의 자성체(28)는, 용기 도어(23)와 대향하는 부분으로부터 떨어진 개소에서, 자성체(29)에 의해 접속되어 있고, 이 상태에 있어서 반송용기 본체와 용기 도어를 자기력이 접속하여 폐회로가 형성되어 있다.

반송용기 본체(25)의 내부에는, 장치(20) 내와의 사이를 용기 도어(23)와 함께 이동 가능해지도록 용기 도어(23)에 고정되어 되는 피처리물(30)이 수납되어 있어, 장치 본체(24)나 반송용기 본체(25)에 외기의 침입이나 미립자의 침입을 방지하면서, 피처리물을 장치 내, 또는 용기 내로 이동 가능하게 하기 위해서는 반송용기(21)와 장치(20)가 밀착되어 연결실을 형성하고, 그 연결실은 외기에 대해 기밀한 것이 필요하다.

이 때문에, 도 5에 있어서는 반송용기 본체(25)와 용기 도어(23) 사이를 기밀하여 실링하기 위한, O링 등의 실링부재(31)가 설치되고, 장치 본체(24)와 장치 도어(22) 사이를 기밀하게 실링하기 위한, O링 등의 실링부재(33)가 설치되며, 또한 반송용기 본체(25)와 장치 본체(24)를 기밀하게 실링하기 위한 O링 등의 실링부재(32)가 설치되어 있어, 이들 실링부재에 의해, 용기(21)의 내부와 장치(20)의 내부는, 용기(21)가 장치(20)에 접속되어 있을 때는 물론, 그렇지 않을 때도, 내부가 외기로부터 차단된 상태로 있을 수 있는 것이 가능하다.

또한, 용기(21)가 장치(20)에 정확하게 접속되고, 반송용기 본체(21) 내의 피처리물(30)이 장치 본체(24)의 내부를 왕래하여, 정확하게 처리하는 것이 가능해지기 위해서는, 반송용기 본체(25)에 설치한 복수의 위치 결정 핀(34)과, 장치 본체(24)에 설치한 복수의 구멍이나 홈을 정확하게 끼워맞춤하는 것이 필요하다. 물론, 장치측에 위치 결정 핀을 설치하고 용기측에 구멍이나 홈을 설치해도 되나, 조작성을 고려하면, 용기측에 위치 결정 핀을 설치하고, 장치측에 그 위치 결정 핀과 끼워맞춤되도록 구멍이나 홈을 형성하는 것이 바람직하다.

위치 결정 핀(34)의 선단 형상은 원구형상이어도, 원뿔형상, 각뿔형상이어도 되고, 핀으로서 명확한 선단을 구비하는 것이면 된다. 또한 구멍이나 홈(35)은 그 위치 결정 핀(34)과 끼워맞춤되도록, 위치 결정 핀의 선단 형상을 반영한 내면의 형상을 가져도 되나, 특히 V자형상의 홈, U자형상의 홈으로 하는 것이 바람직하다. 이때 위치 결정 핀(34)의 선단 부근의 2점이 구멍이나 홈(35)의 바닥부 부근의 2점에 접촉하도록 해도 된다. 이때는, 예를 들면 위치 결정 핀(34)의 선단이 원구형상, 구멍이나 홈이 V자의 홈일 때와 같이, 위치 결정 핀의 선단의 원구형상 부분을 V자의 홈(35)의 중심부에 위치시켜도 된다. 이러한 위치 결정 수단에 의하면, 용기(21)를 장치(20)에 정확하고 확실하게, 예정된 위치에 접속시키는 것이 가능해진다.

도 5에서는 도시하지 않지만, 장치(20)에 도 2에 나타내는 바와 같은 기체 공급용 포트 및 기체 배출용 포트를 설치하고, 또한 반송용기 본체(25)와 장치 본체(24) 사이는 실링부재(32)에 의해 기밀하게 실링되기 때문에, 장치 도어(22)와 용기 도어(23) 사이에 형성된 연결실을 장치(20)나 용기(21) 내의 분위기에 맞출 수 있도록, 임의의 가스에 의해 충전시키는 것도, 또한 임의의 기압하로 하는 것도 가능해진다.

도 5에 있어서, 용기, 장치 및 그들의 도어의 형상, 전자석의 형상, 자성체의 형상, 핀이나 구멍, 홈은 도시된 것에 한정되지 않고, 동일한 기능을 발휘 가능하다면 임의의 형상의 것이어도 된다. 또한, 전자석(26) 대신에 자석으로 하는 것도 가능하다.

또한, 도 2~4에 나타낸 바와 같이, 도 5에 기재된 장치도 용기 도어가 장치 도어와 함께 장치 내로 이동되어, 장치 내에서 소정의 처리 등이 이루어지는 것이다.

도 5에서 나타내는 상태 및 반송용기를 장치로부터 떨어뜨린 장소에 위치시키고 있는 상태에 있어서, 각 자성체 및 전자석만의 관계를 도 6에 나타낸다.

도 6에 있어서, 반송용기는 전자석으로부터 떨어진 장소에 위치하고, 전자석은 자기력을 가지고 있지 않은 상태에 있다. 한편, 반송용기에 있어서는, 용기 도어에 매입된 자석(36)에 의해 접속된 2개의 자성체(27)가 있다. 그리고 그 자성체(27)의 각각에는 반송용기 본체에 설치된 자성체(28)가 접속되고, 또한 이들의 그 자성체(28)는 자성체(29)에 의해 접속되어 있다. 이와 같이 접속한 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이 각각의 자성체에 의해 화살표 방향으로 자기력에 의한 회로가 형성된다.

마찬가지로, 반송용기가 장치에 접속된 후, 전자석(26)에 의해 자기력이 발생했을 때이고, 용기 도어가 아직 열려 있지 않은 상태에서의 자성체 및 전자석의 관계를 도 7에 나타낸다.

먼저 전자석(26)에 전류를 흐르게 하여 전자력을 발생시키면, 그 전자력 발생 전에 자성체(27) 내부에서 자성체(28)로 향하고 있던 자력선은, 전자석의 자력에 의해, 자성체(28)로 향하는 것을 멈추고, 그 자력선은 전자석 방향으로 재배치된다. 결과적으로, 자석(36)-자성체(27)-전자석(26)-전자석(26)-자성체(27)라는 자기회로를 형성한다. 이것으로, 자성체(27)와 전자석(26)은 강한 흡인력을 갖게 된다. 이것으로, 반송용기 본체(25)와 용기 도어(23)로 구성되어 있던 자기회로는, 자성체(27)와 자성체(28) 사이에서, 자력선이 상당히 약해져, 사실상 자기회로로서 절단된다. 즉, 자성체(27)와 자성체(28)의 흡인력이 매우 약해져, 반송용기 본체(25)와 용기 도어(23)는, 자기 록이 해제된다.

이상과 같이, 전자석으로 자력을 발생시키면, 반송용기 본체와 용기 도어의 자기 록이 해제되고, 전자석과 용기 도어가 자기 록되기 때문에, 용기 도어를 열 수 있게 된다.

이와 같이, 전자석의 작용에 의해 용기 도어의 개폐와 장치 도어의 개폐를 동시에 행할 수 있기 때문에, 외기나 외부의 미립자가 용기 내부나 장치 내부에 유되는 것을 방지할 수 있고, 그때에는 용기 도어의 개폐 전후 모두 자기력의 폐회로가 형성되기 때문에, 자기력이 외부로 누설되는 경우가 없다.

반송용기 도어의 내부측에서 본 구조의 모식도를 도 8에 나타낸다. 그 반송용기 도어는 반송용기의 개구부에 매입되도록 하여 도어가 닫히는 것으로, 그 반송용기 도어의 상하면에 대해 수직이 아닌 비탈면(37)을 전체 둘레에 갖는 원반형상이고, 그 반송용기 내부측에는, 피반송물을 유지하기 위한 발톱 모양의 부품(38)이 3개 설치되어 있다. 예를 들면 원판형상의 피반송물은 이들 발톱 모양의 부품(38)에 재치, 또는 끼워맞춤에 의해 유지된다. 또한, 그 반송용기 도어의 바깥면에는 홈(35)이 설치되어 있다.

이 반송용기 도어에는 자성체(39) 및 자석(40)이 매입되어 있다.

도 8과 도 9에 기초하여, 반송용기 본체(25)를 반송용기 도어(23)로 닫는 공정을 설명한다.

그 반송용기 도어(23)의 발톱 모양의 부품(38)에 피반송물을 유지한 후에, 장치와의 위치 결정 핀을 구비한 반송용기 본체(25)에 반송용기 도어(23)를 끼워맞춤하도록 하여 그 피반송물을 그 반송용기 내에 넣는다. 이때, 도 8에서 나타내어지는 반송용기 도어를 반전하고, 그 반송용기 도어(23)의 비탈면(37)을 반송용기(25) 내부의 비탈면(43)에 맞추도록 하여 끼워맞춤시킨다. 이때 그 반송용기 도어(23)의 주위에 설치된 절결부(41)가 반송용기 내부에 설치한 돌기(44)에 맞물리게 된다. 또한 동시에 그 반송용기 도어의 주위에 설치되며, 또한 비탈면(43)에 일치하도록 설치된 비탈면(37)이, 그 반송용기 본체의 내면을 형성하는 비탈면(43)에 서서히 접하도록 접근하여 그 반송용기 본체에 그 반송용기 도어가 끼워맞춤되는 동시에, 그 비탈면(37)과 (43)도 접하게 된다.

또한, 상기와 같이, 그 반송용기 도어(23)의 자성체(39)는, 반송용기 본체(25) 내부에 설치한 자성체(42)와 대향 배치된다. 이때, 자성체(39)를 경유하여 자석(40)의 자력선이 자성체(42)로 배향함으로써, 그 반송용기 도어측의 자성체(39)로 그 반송용기 본체(25)측의 자성체(42)가 자기력으로 흡인되고, 이것에 의해 그 반송용기 도어(23)는 그 반송용기 본체(25)에 고정된다.

Claims

반송용기 본체와 반송용기 도어로 구성되는 반송용기와, 장치 본체와 장치 도어를 갖는 장치로 되는 연결 시스템으로서, 반송용기는, 반송용기 본체와 반송용기 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 제1 실링구조를 갖고, 장치는, 장치 본체와 장치 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 제2 실링구조를 가지며, 또한, 반송용기와 장치는, 양자가 밀착 연결됨으로써 형성되는 밀폐 가능한 제3 실링구조를 가져, 반송용기와 장치가 밀착 연결되었을 때만, 제3 실링구조에 의해 밀폐화된 하나의 분할되지 않는 연결실을 형성하며, 추가로 그 연결실 내를 청정화하는 수단을 설치하는 동시에, 반송용기 도어가 반송용기로부터 분리되어 장치 내로 도입되는 구조를 갖는 연결 시스템.
제1항에 있어서,
연결실에는 청정 기체 도입공 및 배기공을 가지며, 또한 연결실 내의 압력 제어를 행하는 기능을 갖는 밸브가 이들 구멍과 그의 연결실 중 하나 이상에 직접 접속되어 있는 구조를 갖는 연결 시스템.
제2항에 있어서,
반송용기와 장치의 연결시에는, 연결실 내의 압력을 외부보다도 부압으로 하는 것이 가능한, 배기장치 또는 부압 발생장치가 연결된 배기공을 갖는 연결 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
반송용기 도어 바깥면에는 상이한 3방향으로 향하는 V자형상의 홈을 설치하고, 그 반송용기 도어가 반송용기 본체에 닫힌 상태에 있어서, 반송용기 본체의 그 반송용기 도어의 주위에 위치 결정 핀을 설치하며, 추가로, 그 반송용기 도어의 주위에는 비탈면을 설치해서 구성되는 반송용기와, 이들 V자형상의 홈, 위치 결정 핀 및 비탈면의 각각에 끼워맞춤하는 구조를 갖는 장치 도어 및 장치 본체를 채용하는 연결 시스템.
반송용기 본체와 반송용기 도어의 밀착 연결에 의해 밀폐 가능한 실링구조를 갖고, 반송용기 도어 바깥면에는 상이한 3방향으로 향하는 V자형상의 홈을 설치하며, 그 반송용기 도어가 반송용기 본체에 닫힌 상태에 있어서, 그 반송용기 도어 주위의 반송용기 본체에는 위치 결정 핀을 설치하고, 추가로, 그 반송용기 도어의 주위에는 비탈면을 설치하여, 반송용기 본체 내부에 설치한 비탈면을 대향시키도록 설치해서 구성되는 반송용기.