JP2009164369A - 被収容物搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】FIMSシステムが固定される半導体処理装置における所謂搬送室において、酸化性気体及びFFU起因の遊離物質の存在の低減を図る。
【解決手段】該搬送室をドアにより開閉可能な開口部によって連通する搬送ロボットが配置される第二の室とFIMSシステムとしてポッドの蓋を保持可能なドアを包含する微小な第一の室とに分離する。第二の室は微量窒素によって第一の室内部の圧力より高い状態で所謂高純度窒素に満たされた状態を維持し、第一の室は通常時はFFU経由のクリーンエアからなるダウンフローを用い且つウエハ搬送時においては窒素によるダウンフローを用いる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、半導体製造プロセス等において、ポッドと呼ばれる搬送容器に内部保持された被収容物たる例えばウエハを半導体処理装置間にて移送する際に用いられる所謂FIMS（Front-Opening Interface Mechanical Standard）システムと、半導体処理装置等との間において被収容物の搬送を行う被収容物搬送システムに関する。より詳細には、ウエハを収容する密閉容器たる所謂FOUP（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれるポッドが載置され、当該ポッドの蓋を開閉して該ポッドに対するウエハの移載を行うFIMSシステム及び該FIMSシステムと接続された微小空間であって内部にウエハ移載用のロボットを要する搬送室とを有する被収容物（ウエハ）搬送システムに関する。

以前、半導体製造プロセスは、半導体ウエハを取り扱う部屋内部を高清浄化した所謂クリーンルーム内において行われていた。しかしウエハサイズの大型化への対処とクリーンルームの管理に要するコスト削減の観点から、近年では処理装置内部、ポッド（ウエハの収容容器）、及び当該ポッドから処理装置へのウエハ受け渡しを行う移載ロボットを収容する微小空間のみを高清浄状態に保つ手法が採用されるに至っている。

ポッドは、その内部に複数のウエハを平行且つ隔置した状態で保持可能な棚と、外面を構成する面の一つにウエハ出し入れに用いられる開口とを有する略立方体形状を有する本体と、その開口を閉鎖する蓋とから構成される。この開口が形成されている面がポッドの底面ではなく一側面（微小空間に対して正対する面）に位置するポッドは、FOUP（front-opening unified pod）と総称され、本発明はこのFOUPを用いる構成を主たる対象としている。

上述した微小空間は、ポッドの開口と向かい合う第一の開口部と、第一の開口部を閉鎖するドアと、半導体処理装置側に設けられた処理装置側の開口部と、第一の開口部からポッド内部に侵入してウエハを保持すると共に該処理装置側の開口部を通過して処理装置側にウエハを搬送する移載ロボットとを有している。微小空間を形成する構成は、同時にドア正面にポッド開口部が正対するようポッドを支持する載置台を有している。

載置台上面には、ポッド下面に設けられた位置決め用の穴に嵌合されてポッドの載置位置を規定する位置決めピンと、ポッド下面に設けられた被クランプ部と係合してポッドを載置台に対して固定するクランプユニットとが配置されている。通常、載置台はドア方向に対して所定距離の前後移動が可能となっている。ポッド内のウエハを処理装置に移載する際には、ポッドが載置された状態でポッドの蓋がドアと接触するまでポッドを移動させ、接触後にドアによってポッド開口部からその蓋が取り除かれる。これら操作によって、ポッド内部と処理装置内部とが微小空間を介して連通することとなり、以降ウエハの移載操作が繰り返して行われる。この載置台、ドア、第一の開口部、ドアの開閉機構、第一の開口部が構成された微小空間の一部を構成する壁等を含めて、FIMS（front-opening interface mechanical standard）システムと総称される。

ここで、通常、ウエハ等を収容した状態でのポッド内部は、高清浄に管理された乾燥窒素等によって満たされており、汚染物質、酸化性のガス等のポッド内部への侵入を防止している。しかし、ポッド内のウエハを各種処理装置に持ち込んで所定の処理を施す際には、ポッド内部と処理装置内部とは常に連通した状態に維持されることとなる。特許文献１には、移載ロボットが配置される室の上部にはファン及びフィルタが配置され、当該室内部には通常パーティクル等が管理された清浄空気が導入されている。しかし、このような空気がポッド内部に侵入した場合、空気中の酸素或いは水分によってウエハ表面が酸化される恐れがあった。

特開２００６−０１９７２６号公報 特開２００３−０４５９３３号公報

半導体素子の小型化・高性能化に伴って、従来はそれほど問題とならなかった、ポッド内部に侵入した酸素等による酸化が留意され始めている。これら酸化性の気体は、ウエハ表面或いはウエハ上に形成された各種層に極薄の酸化膜を形成する。このような酸化膜の存在により、微細半導体素子が所望の特性を確保できない可能性が出てきている。対策として、酸素分圧等が制御されていない気体の、ポッド外部からポッド内部への侵入を抑制することが考えられる。具体的な方法として、特許文献２には、FIMSシステムにおけるポッドの開口に隣接する領域に気体の供給ノズルと吸引ノズルとを設けてポッド開口を略閉鎖する気流膜を形成する構成が示されている。当該気流膜の形成により、外部気体のポッド内部への侵入を防止している。

しかしながら、移載ロボットが配置される所謂微小空間に対しては、フィルタを介して単に塵等の管理が為された通常の空気の供給しか行われていない。従って、ウエハをポッドから搬出する際或いはポッドに搬入する際には、ウエハは常に酸化性気体の管理が為されていない環境下を通過することとなってしまう。実際には、この搬送操作は極短時間で行われる操作であり、現状の半導体製造工程においては大きな問題となっていない。しかし、例えば結露といった現象のように水分等は短時間であってもウエハ表面に付着可能であり、一旦付着した場合には各種薄膜の酸化を抑制することは困難である。

本発明は、以上の背景に鑑み、ポッド解放後及びウエハの搬送時においても、ウエハが存在する空間における酸素等酸化性の気体の分圧を所定の低いレベルに抑制することを可能とする、被収容物たるウエハの搬送システムを提供することを目的とする。具体的には、ウエハを収容するポッドの蓋を開き、且つポッドからウエハを取り出して処理装置に送り、且つ処理装置から送られたウエハを再度他のポッドに搬入する操作を行う搬送システムであって、酸化性気体を極力低減した環境下でこれら操作を行うことを可能とする搬送システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る収容容器の搬送システムは、被収容物を内部に収容可能であって一面に開口を有する略箱状の本体と、該本体から分離可能であって開口を塞いで本体と共に密閉空間を形成する蓋と、を備える収容容器から該蓋を取り外すことによって開口を開放して被収容物の挿脱を可能とし、被収容物に対して処理を施す処理室と収容容器との間において該被収容物の移載を行う、被収容物の搬送システムであって、収容容器が載置される載置台と、載置台と隣接して配置されて載置台に載置された前記収容容器と正対する第一の開口部を有する第一の室と、第一の開口部を閉鎖可能であって収容容器の蓋を保持可能な第一のドアと、第一の室の上部に配置された第一の室内部にクリーンエアを供給可能なファンフィルタユニットと、該ファンフィルタユニットとは独立して第一の室の上部に配置された前記第一の室内部に不活性ガスを供給可能な第一の不活性ガス供給系と、第一の室内部に存在する気体を排出可能な第一の排気系と、第一の室と隣接して配置されて第二の開口部を介して第一の室と連通可能であると共に第三の開口部を介して処理室と連通可能である第二の室と、第二の開口部を閉鎖可能な第二のドアと、第二の室内部に不活性ガスを供給可能な第二の不活性ガス供給系と、第二の室内部に存在する気体を排出可能な第二の排気系と、第二の室内部に配置されて収容容器内部と処理室との間で被収容物を搬送する搬送ロボットと、載置台上に収容容器が載置されない状態でファンフィルタユニットから第一の室内部にクリーンエアを供給させ、収容容器が載置された状態を検知してファンフィルタユニットからのクリーンエアの供給を停止すると共に第一の不活性ガス供給系からの気体の供給を実行させる制御装置と、を有することを特徴としている。

なお、上述する搬送システムにおいては、ファンフィルタユニットからのクリーンエアの排出口近傍に配置され、排出口と第一の室とを空間的に分離可能なシャッター部材を更に有し、制御装置はファンフィルタユニットからの前記クリーンエアの供給を停止すると共に、前記シャッター部材による排出口と第一の室との空間的分離を行なわせることが好ましい。更に、当該搬送システムにおいては、第二の不活性ガス供給系は、第二の室内部に対して大流量でもって不活性ガスを供給する大流量供給モードと、第二の室内部において第二の室内部の不活性ガスの純度を保持するために小流量でもって不活性ガスを第二の室に供給する小流量供給モードと、を有することが好ましい。

また、上述した搬送システムにおいて、制御装置は、第二の不活性ガス供給系が小流量供給モードで不活性ガスを第二の室に供給する際に、第二の不活性ガス供給系及び第二の排気系の少なくとも何れかを制御して第二の室内部の圧力を第一の室内部の圧力よりも高く維持することが好ましい。或いは、第二の不活性ガス供給系は、第二の室内部において第二の室内部の不活性ガスの純度を保持するために小流量でもって不活性ガスを第二の室に供給し、制御装置は、第二のドアにより第二の開口部を開放させ、第一の排気系による排気操作を停止し、第一の不活性ガス供給系から供給される不活性ガスを第一の室を介して第二の室に導入するパージモードを有することが好ましい。更に以上述べた構成に加え、第一の室は複数存在し、ファンフィルタユニット、第一の不活性ガス供給系、第二の開口部、及び第二のドアは第一の室各々に対して設けられることがより好ましい。

本発明によれば、被収容物を搬送する搬送用ロボットが存在する空間を、常に所謂乾燥窒素等の酸化性気体が管理された不活性ガスによって満たされた状態とすることが可能となる。従って、従来構成で問題となっていた搬送時の各種構成膜の酸化を大幅に抑制することが可能となる。また、単に従来の構成において搬送室に導入する気体を窒素等に変更した場合には、窒素の使用量が膨大となること、及び当該室に導入した窒素を如何様に処理するかといった問題も生じる。しかし、本発明によれば、搬送室を第一の室及び第二の室に分離し、空間容積として他方の室より格段に小さい第一の室のみを用いて所謂窒素パージを行って収容容器の蓋の開閉を行うこととしている。通常この窒素パージという操作において多量の窒素の使用が求められるが、当該操作を小さな空間にて実施することにより、窒素の総使用量の抑制を可能とし、前述する課題を解決することとしている。

また、本発明によれば、第一の室に対して、所謂FFU（ファンフィルタユニット）を介してダウンフローを生成する系と当該室内部の窒素パージを行うための窒素供給系との２系統を有することとしている。FFUは、その構成上フィルタの構成成分である例えばＢ（ボロン）が遊離する可能性を有している。該遊離ボロンがダウンフローによって搬送中のウエハ表面に付着した場合、素子形成時にこれが半導体層に取り込まれることで半導体素子のオンオフ閾値をシフトさせる可能性が存在する。当該可能性は、従来問題とされなかったが、今後微細且つ高性能な半導体素子を製造する上で問題となる恐れがある。本発明ではウエハ搬送中窒素パージ系からFFUを介さずにダウンフローを形成することによって当該遊離ボロンのダウンフローに対する巻き込みを抑制し、当該遊離ボロン等不純物のウエハに達する可能性を低減している。

以下に図面を参照し、本発明の実施形態に付いて説明する。図１Ａは、本発明の第一の実施形態に係る被収容物たるウエハの搬送システムの要部についての概略構成を示すものである。即ち、前述したFIMSにおける構成、微小空間及び搬送用ロボット等の構成、及びこれら構成に付随して本発明において付加された諸構成を鉛直方向に切断した断面を見た状態について、その概略を模式的に示している。また、図１Ｂは、図１Ａにおける線１Ｂ−１Ｂにおいて当該システム主要部を切断した状態の上面を模式的に示している。なお、FIMS部分における載置台、ドア等、当該図中の各々の構成については、これらを駆動するための種々の構成が実際には付随している。しかし、これら駆動系等の構成は、基本的に本発明と直接の関係を有さず、また、所謂公知の流体シリンダ等の駆動系によって代替可能であることから、ここでの詳細な図示および説明は省略する。

ここで、予め本発明における収容容器たるポッド及び該ポッドに収容される被収容物たるウエハについて事前に述べておく。ポッドの本体内部には、ウエハを内部に収めるための空間が形成されている。該本体は、水平方向に存在するいずれか一面に略矩形状の開口を有する略箱状の形状を有する。また、ポッドは、本体の該開口を密閉するための蓋を該本体とは別部材として備えている。本体内部には、該ポッドを通常状態で水平面に載置した場合に、複数のウエハを各々水平に保って鉛直方向に重ねる為の複数の段を有する棚が配置されている。該棚に載置されるウエハ各々はその間隔を一定としてポッド本体内部に収容される。

本発明に係るウエハ搬送システム１は、ポッド２がローディングされる載置台５、第一の室１１及び当該第一の室に付随する構成、第二の室３１及び当該第二の室に付随する構成、及びこれら構成をからの情報を集約し且つこれら構成を制御する制御装置５５を含む。第一の室１１は、第一の隔壁１３、第一の開口部１５、第一のドア１７、FFU（ファンフィルタユニット）１９、第一の不活性ガス供給系２１、FFUシャッター２３、及び第一の排気ポート２５を有する。また、第二の室３１は、第二の隔壁３３、第三の隔壁３５、第二の開口部３７、第二のドア３９、第二の不活性ガス供給系４１、及び搬送用ロボット４３を有する。第三の隔壁３５は、不図示の処理室と処理室ドア４５を介して連通可能な第三の開口部４７が設けられている。

載置台５は、上面に載置されるポッド２を所定位置に固定可能となるように、ポッド下面に配置される構成との協働が可能な例えばピン等からなる位置決め手段６、及びクランプ部材からなる固定手段７を有する。ポッド２は、当該所定位置において、開口が第一の室１１側の第一の開口部１５と所定間隔を空けて正対するよう載置台上に載置される。載置台５は、更に当該ポッド２を第一の開口部１５に対して接近或いは離間させるためのポッド駆動機構８を有する。従って、載置台５上の所定位置にローディングされたポッド２は当該駆動機構８によって第一の開口部１５に向けて移動される。ここで、載置台５上にポッド２が載置された状態を制御装置５５が検知すると、制御装置５５はこれからウエハの搬送操作が実施されると判断し、後述するウエハを好適な環境にて搬送するための各種操作の実行を促す。従って、ポッド２の載置は、本実施形態においてはウエハ搬送操作の開始の信号を生成する操作と看做される。なお、これら位置決め手段６、固定手段７、及びポッド駆動機構８はウエハ搬送システムとしては必須の構成であるが、本発明の特徴的構成ではなく種々の改変が可能であることから図１Ａ及び１Ｂにおいて簡略化して示し、且つ具体的な構造の説明に関しても省略する。

第一の開口部１３は、ポッド２の開口を閉鎖する蓋が通過可能であって且つ蓋本体の開口周囲の壁に対しては正対可能な大きさを有する。第一のドア１７は、第一の開口部１３を略閉鎖する初期状態と、当該開口部１３を完全に開放する収容状態との間で移動可能である。また、第一のドア１７は蓋との当接面において当該蓋を保持するための蓋保持機構１８を有する。初期状態においてポッド２の蓋が第一のドア１７と当接すると、当該ドア１７はこの蓋を保持し、載置台５上に固定されるポッド２より蓋を分離し、当該蓋と共に収容位置に後退する。より詳細には当該ドア１７は、蓋の分離及び再装着において図中矢印Ｃに示す動作を為し、蓋を分離した状態から図中矢印Ｄの方向に沿った動作を為して収容位置に移動する。これら矢印Ｃ及びＤに示される方向に沿った動作は、第一のドア１７と接続される第一のドア駆動機構１６によって為される。

第一の室１１の上面にはFFU１９が配置されており、当該室１１の下方にはFFU１９から導入されるクリーンエア（塵等が管理された所謂清浄空気）に見合った量の気体を排気可能な不図示の第一の排気系に接続される第一の排気ポート２５が設けられている。FFU１９により導入される清浄空気量と、第一の排気ポート２５及び第一のドア１７と第一の開口部１５との隙間から外部に至る空気量とを、制御装置５５が適切に制御することにより、第一の室１１の内部圧力は、外部空間の圧力、即ち大気圧に対して高い圧力とされる。なお、本実施形態においては第一のドア１７は第一の開口部１５を完全に閉鎖するわけではないが、この圧力差によって実質的に外部空間から第一の室１１内部への気体の侵入も防止される。従って、本発明においては第一のドア１７は第一の開口部１５を閉鎖するものとして以降述べることとする。また、第一の室１１内から外部空間に排出される気体の経路は、制御装置５５によって排気量等を変更可能な第一の排気ポート２５のみならず、前述した第一のドア１７と第一の開口部１５との間で形成される隙間も含む。従って、第一の室１１における気体の排出経路は、これらを含めて第一の排気系として総括される。

第一の室１１は、更にFFUシャッター２３及び第一の不活性ガス供給系２１を有する。FFUシャッター２３にはシャッター駆動機構２４が付随する。該シャッター駆動機構２４は、第一の室１１の内部空間に影響を与えない収容位置と、FFU１９の下方に移動して第一の室１１に対してFFU１９を空間的に分離する閉鎖位置との２位置の間で、FFUシャッター２３を図中矢印Ｅに沿った方向に移動する。第一の不活性ガス供給系２１は、FFU１９と同様に第一の室１１の上部に配置される。当該配置は、FFUシャッター２３がFFU１９を第一の室１１から空間的に分離した状態において、当該室１１に不活性ガス（以降窒素を例示して述べる。）を供給可能な位置とされる。なお、本実施形態では、単純に第一の室１１の前方側に第一の不活性ガス供給系２１を配置し、後方側にFFU１９を配置しているが、前述の条件を満たせば、当該配置に限定されない。第一の不活性ガス供給系２１は、第一の供給量制御バルブ６３を介して不活性ガス供給源６１と接続されている。第一の供給量制御バルブ６３おいては、制御装置５５によって、FFU１９から第一の室１１へのクリーンエアの供給が停止された状態において、FFU１９が供給するクリーンエア量と同等の窒素を当該第一の室１１に供給可能となるように供給窒素量が制御される。

通常FFUは下方空間に対してクリーンエアを供給するが、本発明の課題でも述べたように、FFUの構成物質が遊離する恐れがある。当該遊離物質は、FFUが生成するダウンフローに運ばれて該ダウンフロー中を搬送されるウエハ等に付着する可能性がある。本発明においては、第一のドア１７が第一の開口部１５を閉鎖する所謂待機状態においてFFU１９によるダウンフロー（図中矢印Ａに示される気流）を用いて当該室１１内部の塵の管理を行っている。ウエハの搬送操作に際して、制御装置５５は、FFU１９からの清浄空気の供給を停止する。同時に、FFUシャッター２３をFFU１９下方のクリーンエアの放出口近傍に突出させ、FFUシャッター２３による第一の室１１に対するFFU１９放出口の空間的分離を行う。更に、制御装置５５は、第一の不活性ガス供給系２１からFFU１９と同等の流量での窒素の供給を実施させる。以上の操作による供給気体の変更の結果、FFU１９を経由させること無く塵等に対する清浄度及び酸化性気体の分圧が管理された窒素を第一の室１１内に供給し、且つ当該窒素によるダウンフローの形成が可能となる。従って、FFU１９からの遊離物質がウエハに至る可能性を大きく低減することが出来る。また、実際にウエハ搬送時のみという必要最小限の期間のみ窒素を使用するということにより、使用する窒素量を必要最小限とするという効果を得ることが可能となる。

第一のドア１７は、蓋をポッド２本体から分離して、ポッド内部とウエハ搬送システム内部の空間とを連通させる。第一の室１１は、その際の第一のドア１７の動作空間を搬送用ロボット４３が配置される空間である第二の室３１と分離して、確保するために設けられている。従って、当該第一の室１１は、蓋の分離操作に伴う室内部への移動のスパンと実際の動作の誤差分を含めた厚さと、第一の開口部１５を略閉鎖するだけの幅と、第一のドア１５が第一の開口部１５を開放する際に収容される空間を確保するだけの深さを有すれば良い。従って、図１Ｂに示されるように、当該ウエハ搬送システムが複数のポッド２に対応する構成の場合、第一の室１１はポッド２が載置される個々の載置台５に応じて設けられる。なお、第一のドア１７における矢印Ｃ方向及びＤ方向の駆動を行う第一のドア駆動機構１６、第一のドア１７に設けられる蓋の保持機構１８、及びFFUシャッター２３を駆動するシャッター駆動機構２４は、本発明に係るウエハ搬送システムとしては必須の構成であるが、本発明の特徴的構成ではなく例えば流体シリンダ等への種々の改変が可能であることから図１Ａ及び１Ｂにおいて簡略化して示し、且つ具体的な構造の説明に関しては省略する。

第二の開口部３３は、搬送用ロボット４３がポッド２内部に対してウエハの挿脱を行い、且つ連続する処理室に対して挿脱を行う際に十分な大きさを有する。第二の開口部３３は基本的には第一の開口部１５と同等の大きさを有し、且つ該第一の開口部１５と正対する位置に配置される。第二の開口部３３各々に対しては、当該第二の開口部３３を閉鎖する位置と、開放する位置との２位置の間で動作する第二のドア３９が配置される。当該第二のドア３９は、第二のドア駆動機構３８によって駆動される。なお、第二のドア駆動機構３８は、本発明に係るウエハ搬送システムとしては必須の構成であるが、本発明の特徴的構成ではなく例えば流体シリンダ等への種々の改変が可能であることから図１Ａ及び１Ｂにおいて簡略化して示し、且つ具体的な構造の説明に関しては省略する。

なお、本実施形態においては、第一のドア１７と第一の開口部１５との関係と同様に、第二のドア３９が第二の開口部３３を閉鎖する位置に存在する状態において、当該ドア３９と該開口部３３の内周との間には隙間が生じるように各々の大きさが設定されている。当該大きさ関係を有することにより、個々の部材同士の接触による塵等の発生を抑制できる。また、通常は、第二の室３１、第一の室１１、及び外部空間の間で各々圧力差を設けて清浄度の低い空間から高い空間への気体の流れが生じないようにするが、この圧力差によってドアの開閉操作時にドア周囲に乱流が生じ意図しない方向に向かう気流が発生することがある。このような隙間を設けることによって、ドアの開閉によっても各々の室間での急激な圧力変化の発生が抑制でき、乱流の防止、当該乱流に伴う不測の塵等の散乱を抑制することが出来る。

また、第二の室３１に供給する窒素の量は、前述した第二のドア３９周囲の隙間及び開度を調節した後述する第二の排気ポート４９或いは第三の排気ポート５１からの漏洩量を加味した上で、常に第一の室よりも高い圧力が維持可能となるように設定されている。第一の室に供給する窒素或いはFFU１９からの空気の量との関係から、該室内の圧力は、第二の室３１内で最も高く、続いて第一の室１１、更に周囲大気の圧力が最も低くなるように各々維持される。なお、本実施形態においては第二のドア３９は第二の開口部３７を完全に閉鎖するわけではないが、この圧力差によって実質的に第一の室１１から第二の室３１内部への気体の侵入も防止される。従って、本発明においては第二のドア３９は第二の開口部３７を閉鎖するものとして以降述べることとする。また、第二の室３１内から外部空間及び第一の室１１に排出される気体の経路は、制御装置５５によって排気量等を変更可能な第二の排気ポート４９及び第三の排気ポート５１のみならず、前述した第二のドア３９と第二の開口部３７との間で形成される隙間も含む。従って、第二の室３１における気体の排出経路は、これらを含めて第二の排気系として総括される。

第二の室３１中央には、ウエハ搬送を実際に行う搬送用ロボット４３が配置される。当該搬送用ロボット４３は、ポッド２内部で垂直方向に並置されるウエハ各々の下方にロボットアームを差し込むことが可能となるように、水平方向に延在する当該アームを垂直方向へ平行移動することが可能となっている。また、本実施形態においては単一の処理室に対してウエハの挿脱を行う関係上、初期位置において第二の室３１と処理室とを繋ぐ第三の開口部４７と正対可能となるよう配置される。当該位置を基準として、併設される第一の室１１の併設方向（図中矢印Ｆに示す方向）へ当該ロボット４３は移動可能とされている。第三の開口部４７は処理室ドア４５によって閉鎖される。処理室は所謂真空等の減圧環境下での各種処理が行われることから、該処理室ドア４５は第三の開口部４７を完全に密閉し、第二の室３１と処理室とを分離する。

第二の室３１の上面には、第二の不活性ガス供給系４１が配置される。第二の不活性ガス供給系４１は、第二の供給量制御バルブ６５を介して不活性ガス供給源６１と接続されている。なお、窒素は単一のチューブ状の部材を介して本システムまで分配される。当該チューブ状部材からガス配管を第二の室４１に繋げる過程において、所謂分岐管、分散板等を介在させることによって、第二の室３１の上面の略全域より窒素をシャワー状に供給可能となるように当該ガス供給系４１は構成されている。また、第二の室３１の下方には第二の排気ポート４９及び第三の排気ポート５１が配置される。第二の排気ポート４９は、第二の室３１内の気体を外部空間に直接排出する経路を構成し、当該室３１への気体の供給モード等に応じた制御装置５５からの指示に対応して開閉することが可能となっている。また、第三の排気ポート５１は当該室３１を第一の室１１と連通させる経路を構成し、第二の排気ポート４９と同様に気体の供給モード等に応じた開閉が可能となっている。

また、第二の供給量制御バルブ６５は、大流量供給モードと小流量供給モードの２種類の窒素供給モードを有する。大流量供給モードは、第二の室３１内部をパージする際に用いられる。当該大流量供給モードにおいては第二の室３１上面より多量の窒素によるダウンフォローを生成し、当該室下方に配置される第二の排気ポート４９から当該窒素の排出を行う。このダウンフローによって、当該室３１内部に存在する塵等を窒素と共に例えば第二の排気ポート４９から外部空間に排出して、第二の室３１内部の清浄環境を確保する。小流量供給モードは、塵等に関して清浄化が為された後の第二の室３１の内部における窒素濃度を高濃度に維持し、且つ当該室３１の内壁等に付着する水分等の酸化性気体を希釈するために用いられる。従って、当該モードにおいては、例えば第三の排気ポート５１、或いは第二のドア３９と第二の開口部３７との間の隙間、或いはこれらの両方から第一の室１１に対して漏洩する分の窒素のみが供給され、第二の室３１内部を所定の圧力に維持可能なだけの窒素の供給が行われる。なお、第二の排気ポート４９を設けることなく、大流量供給モードにおいては第二のドア３９或いは第三のドア４５を開放して第一の室１１或いは処理室の排気系を用いてパージ操作を行うこととしても良い。また、第三の排気ポート５１を無くして、小流量供給モードでは第二のドア３９と第二の開口部３７との間の隙間のみからの窒素の漏洩を生じさせるだけの構成としても良い。

なお、他の実施形態として、第二の室３１に窒素を供給する第二の供給流制御バルブ６５については、当該室内のパージ操作終了後に当該室内の圧力を所定値に維持するための流量のみを確保する構成とすることも可能である。この場合、第二の室３１の窒素によるパージ操作は、本来かなり大きな流量を確保可能な第一の不活性ガス供給系２１を用いることとすれば良い。また、その際には、第二のドア３９を開放し、第二の排気ポート４９を用いることが好ましい。当該操作によれば、パージ用窒素は第一の室１１から第二の室３１を経由して第二の排気ポート４９に向かう流れを形成することから、第二室３１内部での窒素の滞留を生じさせず、効率的且つ効果的なパージの結果を得ることが可能となる。

なお、上述した実施形態において、ポッド２の内部空間に対しての窒素パージは第一の室１１内部のパージ操作に連動して行われることとなる。しかしながら、例えばポッドを閉鎖する際等、迅速に且つ可能であれば第一の室１１内部以上に窒素濃度を高めることが求められる場合が存在する。この場合、例えば第一の開口部１５の周囲に窒素供給ノズルを配置し、当該ノズルからポッド内部に向けて直接的に窒素の供給を行うこととしても良い。

ここで、通常の不活性ガス等の供給ラインにおいては、ガス源から分岐後に微粒子等をガス中から取り除くためにフィルタが配置される。本発明においては、室上部或いは室近傍にフィルタを配することによって、ある程度以上の流速を有する気体が該フィルタを通過することで生じ得るボロン等の不純物元素を含む遊離物及び水分等の酸化性物質の排除を目的とする。従って、本発明における第一及び第二の不活性ガス供給系は、室と離れて配置されるガス源近傍に配置される通常の該フィルタを除外するものではない。また、当該遊離物等が更に問題となる場合には、当該フィルタの下流に所謂化学フィルタと配し、該化学フィルタを経過した後の不活性ガスをFFU１９と不独立した経路から室内に導入すれば良い。また、化学フィルタの存在によって流量の確保が困難な場合には、複数のラインを設けて流量を確保すれば良い。即ち、本発明における不活性ガス供給系は、FFUとは独立したガス供給系であって、室内或いは近傍においてフィルタ等が配されていない系として定義されている。

次に、本発明に係るシステムの実際の動作フローに関して、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、この場合のシステムは、第二の供給量制御バルブ６５が大流量供給モード及び小流量供給モードの二つを有する構成である。イニシャルと表記された初期状態を得る（所謂装置立ち上げ時）際において、第一のドア１７及び第二のドア３９は各々第一の開口部１５及び第二の開口部３７を略閉鎖した状態にある。当該状態を維持したまま、第二の供給量制御バルブ６５において大流量供給モードを選択し、第二の室３１内部の窒素によるパージを行う。なお、上述したように、第二の室３１内部の塵等を速やかに外部に排出するために、前述したドア、及び第二の排気ポート４９及び第三の排気ポート５１等を全開とし、当該システムにおける全ての排気系を用いることとしても良い。当該状態で第二の室３１内部に大流量の窒素を導入し且つ排出することにより、当該室内に存在する塵等の微小粒子、及び室内に存在する及び室内壁に付着する酸化性の分子を室外部に排出することができる。以上意の操作は図２においてステップＳＳ１として示される。当該操作を所定時間行った後、或いは当該室内の酸素分圧が所定の値以下となったことが確認された後、第二の室３１を略密閉空間とすると共に窒素供給を小流量供給モードに切り替える。

続く待機状態において、第二の室３１に対しては小流量供給モードでの窒素供給が行われ、パージ終了後の低い酸化性気体の分圧と微粒子を排出した所謂清浄状態の維持が図られる（ステップＳＳ２）。当該ステップＳＳ２に示される操作は、装置立ち上げ時等、第二の室３１内の環境を整備すべき状態のときを除いて常に行われる操作となる。第一の室１１に対しては、FFU１９からの塵等を取り除いた所謂クリーンエアの供給が行われ、当該エアのダウンフローによる第一の室１１内部の塵等に関する清浄化が図られる（ステップＳＦ１）。待機状態において第一の排気ポート２５は十分なエアの排気量を確保するように設定されており、FFU１９からもたらされるダウンフローが十分な流速を維持することを可能としている。

ポッド２からのウエハの挿脱操作を実施する際には、FFU１９の動作停止、及びFFUシャッター２３によるFFU１９の気体放出口と第一の室１１との空間的分離が行われる。また、当該操作の終了と同時に、不活性ガス供給系２１からの第一の室１１内への窒素の供給が行われる（ステップＳＦ２）。その際、第一の供給量制御バルブ６３は、FFU１９から供給されていたエアと同等の流量の窒素の供給を行うよう制御される。以上のフロー切り替えの操作が為された後、或いはそれと平行して、ポッド２の載置台５への載置が為される。ポッド２は載置台５の固定手段７によってクランプ固定され、固定後にポッド駆動機構８によって第一の開口部１５方向に駆動される。ポッド２の蓋が第一のドア１７と当接すると、当該蓋は第一のドア１７に配置される蓋保持機構１８によって吸着保持される。以上の操作（ステップＳ１）が終了した後、第一のドア１７による第一の開口部１５の開放が行われる。

第一の開口部１５を開放した後、第一のドア１７は第一のドア駆動機構１６によって図１Ａにおける矢印Ｄに沿って移動し、第一の開口部１５の下方である待機位置まで退避する（ステップＳ２）。なお、本実施形態においては、上述したポッド２内部に向けて直接的に窒素を流し込んでポッド内部の窒素パージを図る構成は配置されていない。しかしながら当該構成が配置されている場合には、第一のドア１７の退避後に当該構成による所謂サイドパージを実施しても良い（ステップＳ０２）。以上の操作が行われて所定時間が経過した後、或いは第一の室１１内部の酸化性気体の分圧があるレベル以下となったことが確認された後、第二のドア３９による第二の開口部３７の閉鎖状態を解除する（ステップＳ３）。当該状態において、第一の室１１内部の酸化性気体は所定の量以下と低下していることから、第一の室１１と第二の室３１とが連通しても、第二の室３１内部の酸化性気体が増加することはない。同時に処理室ドア４５による第三の開口部４７の閉鎖状態も解除される。これら操作によって、ポッド２内部と不図示の処理室との間での搬送用ロボット４３によるウエハの搬送操作が実施可能となる。

ステップＳ３に示された操作が行われた後、搬送用ロボットによるウエハの搬送が行われる（ステップＳ４）。通常は、一枚のウエハが処理室に搬送されると処理室ドア４５によって処理室と第二の室３１とが分離され、ウエハの処理が行われる。処理終了後に処理室ドア４５は処理室と第二の室３１とを連通させ、処理後のウエハのポッドへの搬入操作が行われる。また、この場合、図１Ｂに示されるように複数のポッドが同時に当該システムにロードされる構成であると、例えば一方のポッド２から搬出されたウエハが処理後には他方のポッド２に搬入される。通常これら操作によるする時間は、当該システムにポッドが固定されていない時間と比較して短いため、以上の操作の実施中は常に第一の室１１と第二の室３１とは連通された状態を維持している。

ウエハの搬送が終了し、ポッド２に対してのウエハの搬出或いは搬入の操作が全て終了すると、第二のドア３９による第一の室１１と第二の室３１との空間的分離が図られる。より具体的には第二のドア３９によって第二の開口部３７が閉鎖される（ステップＳ５）。続いて、第一のドア１７による第一の開口部１５の閉鎖及び当該ドア１７が保持する蓋によるポッド２の開口の閉鎖が為される（ステップＳ６）。ポッド２の開口に対する蓋の固定が終了後、第一のドア１７による蓋の保持解除、ポッドの載置位置への退避、及び載置台に対するポッドの固定の解除が連続的に行われる（ステップＳ７）。以上の操作の終了により、ポッド２は当該システムが関連した処理が終了し、続く処理システムへ搬送される。

上述したステップＳ６の終了により、第一の室１１は第二の室３１及びポッド２内部と空間的に分離される。従って、当該室１１内部では酸化性気体の管理を行う必要性が下がることから、窒素の供給の停止と単なるエアの供給による塵等の管理のみを行う待機状態への移行が行われる。具体的には、第一の不活性ガス供給系２１からの窒素の供給の停止、FFUシャッター２３の退避、及びFFU１９からのエアによるダウンフローの生成が連続的に行われる。以上の操作によって、先にも述べた塵等のみを管理した待機状態に第一の室１１は戻される（ステップＳＦ３）。ここでステップＳＦ３は先の待機状態であるステップＳＦ１と同様であり、ポッドのローディングが為される場合には、上述したステップＳＦ２、及びステップＳ１からＳ７までの操作が再度行われる。

以上の操作を行うことによって、第二の室３７内部がポッド２をローディングするごとに酸化性気体によって汚染される可能性が著しく低減される。また、外部空間を経ることによって最も塵等を清浄空間内に持ち込みやすいポッドの蓋に関しては、大流量を生成可能な微小な第一の室１１内部にしか持ち込まず且つ当該室の地理等の管理を迅速且つ確実に行うことを可能としている。従って、第二の室３１内部にダウンフローを生成することなく、微量の窒素を供給して当該室内部を第一の室１１に対して高い圧力に維持するのみで、当該室の清浄環境を容易に維持することが可能となる。更に、ウエハが第一の室１１内を移動する際、或いはウエハを保持するポッド内部及び清浄に維持される第二の室３１内部と第一の室１１とが連通する際に、FFU１９が第一の室１１と空間的に分離した位置に配置される。また、第一の室１１内部に対してはFFU１９とは異なる経路から窒素が供給される。従って、ウエハ上或いは清浄空間内へのFFU１９起因のボロン等の不純物の拡散、混入等の可能性も大きく低減できる。

なお、上述した実施形態においては、開口部とドアとの間に隙間を形成することとしているが、本発明は当該形態に限定されず、例えば第二の開口部３７のみ完全に閉鎖する、或いは何れの開口部も完全に閉鎖する構成としても良い。また、載置台５が平行して一対配置される構成を示しているが、載置台の設置数は当該数に限定されない。即ち、載置台の大きさに対応した第一の室を各々の載置台に対して配置し、これら第一の室の所定する或いは全てに対応可能な第二の室を配置すれば良い。また、上述したようにポッド内部を窒素パージ可能な別系統のパージ用不活性ガス供給系を配置する場合、第一の不活性ガス供給系２１を、含有水分量と塵等の管理を行った所謂ドライクリーンエアを供給する系としても良い。半導体製造工程においてはエア中の酸素よりも含有水分のほうが問題となる場合が多く、且つポッド内部と第二の室内部が十分に窒素濃度の高い空間に保たれている場合であれば、ウエハがエア中を移動する時間が僅かとなり、実質的に各種膜の酸化は大きく進行しないと考えられる。

本発明の一実施形態に係る被収容物搬送システムの主要部における概略構成を模式的に示す図である。 図１Ａにおける線１Ｂ−１Ｂの断面を上面から見た状態の概略構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る収容用物搬送システムの実際の操作を示すフローチャートである。

符号の説明

１：被収容物搬送システム、 ２：ポッド、 ５：載置台、 ６：位置決め手段、７：固定手段、 ８：ポッド駆動機構、 １１：第一の室、 １３：第一の隔壁、 １５：第一の開口部、 １６：第一のドア駆動機構、 １７：第一のドア、 １８：蓋保持機構、 １９：ファンフィルタユニット、 ２１：第一の不活性ガス供給系、 ２３：FFUシャッター、 ２４：シャッター駆動機構、 ２５：第一の排気ポート、 ３１：第二の室、 ３３：第二の隔壁、 ３５：第三の隔壁、 ３７：第二の開口部、 ３８：第二のドア駆動機構、 ３９：第二のドア、 ４１：第二の不活性ガス供給系、 ４３：搬送用ロボット、 ４５：処理室ドア、 ４７：第三の開口部、 ４９：第二の排気ポート、 ５１：第三の排気ポート、 ５５：制御装置、 ６１：不活性ガス供給源、 ６３：第一の供給量制御バルブ、 ６５：第二の供給量制御バルブ

Claims (6)

1. 被収容物を内部に収容可能であって一面に開口を有する略箱状の本体と、前記本体から分離可能であって前記開口を塞いで前記本体と共に密閉空間を形成する蓋と、を備える収容容器から前記蓋を取り外すことによって前記開口を開放して前記被収容物の挿脱を可能とし、前記被収容物に対して処理を施す処理室と前記収容容器との間において前記被収容物の移載を行う、前記被収容物の搬送システムであって、
   前記収容容器が載置される載置台と、
   前記載置台と隣接して配置され、前記載置台に載置された前記収容容器と正対する第一の開口部を有する第一の室と、
   前記第一の開口部を閉鎖可能であって前記収容容器の蓋を保持可能な第一のドアと、
   前記第一の室の上部に配置された前記第一の室内部にクリーンエアを供給可能なファンフィルタユニットと、
   前記ファンフィルタユニットとは独立して前記第一の室の上部に配置された前記第一の室内部に不活性ガスを供給可能な第一の不活性ガス供給系と、
   前記第一の室内部に存在する気体を排出可能な第一の排気系と、
   前記第一の室と隣接して配置され、第二の開口部を介して前記第一の室と連通可能であると共に第三の開口部を介して前記処理室と連通可能である第二の室と、
   前記第二の開口部を閉鎖可能な第二のドアと、
   前記第二の室内部に不活性ガスを供給可能な第二の不活性ガス供給系と、
   前記第二の室内部に存在する気体を排出可能な第二の排気系と、
   前記第二の室内部に配置されて前記収容容器内部と前記処理室との間で前記被収容物を搬送する搬送ロボットと、
   前記載置台上に前記収容容器が載置されない状態で前記ファンフィルタユニットから前記第一の室内部に前記クリーンエアを供給させ、前記収容容器が載置された状態を検知して前記ファンフィルタユニットからの前記クリーンエアの供給を停止すると共に前記第一の不活性ガス供給系からの気体の供給を実行させる制御装置と、を有することを特徴とする搬送システム。
2. 前記ファンフィルタユニットからの前記クリーンエアの排出口近傍に配置され、前記排出口と前記第一の室とを空間的に分離可能なシャッター部材を更に有し、
   前記制御装置は前記ファンフィルタユニットからの前記クリーンエアの供給を停止すると共に、前記シャッター部材による前記排出口と前記第一の室との空間的分離を行なわせることを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記第二の不活性ガス供給系は、前記第二の室内部に対して大流量でもって前記不活性ガスを供給する大流量供給モードと、前記第二の室内部において前記第二の室内部の不活性ガスの純度を保持するために小流量でもって不活性ガスを前記第二の室に供給する小流量供給モードと、を有することを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
4. 前記制御装置は、前記第二の不活性ガス供給系が前記小流量供給モードで前記不活性ガスを前記第二の室に供給する際に、前記第二の不活性ガス供給系及び前記第二の排気系の少なくとも何れかを制御して前記第二の室内部の圧力を前記第一の室内部の圧力よりも高く維持することを特徴とする請求項３に記載の搬送システム。
5. 前記第二の不活性ガス供給系は、前記第二の室内部において前記第二の室内部の不活性ガスの純度を保持するために小流量でもって不活性ガスを前記第二の室に供給し、
   前記制御装置は、前記第二のドアにより前記第二の開口部を開放させ、前記第一の排気系による排気操作を停止し、前記第一の不活性ガス供給系から供給される前記不活性ガスを前記第一の室を介して前記第二の室に導入するパージモードを有することを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
6. 前記第一の室は複数存在し、前記ファンフィルタユニット、前記第一の不活性ガス供給系、前記第二の開口部、及び前記第二のドアは前記第一の室各々に対して設けられることを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の搬送システム。

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