JP3084825B2 - 機械式インターフェース装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造プロセス
で用いられる機械式インターフェース装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体の処理は、半導体のパーテ
ィクル汚染を防止するために、特別に設計したクリーン
ルーム内で行なわれていたが、その保守を含めて費用が
かかりすぎるという問題がある他、パーティクル汚染の
汚染レベルの低減には限界があるので、例えば特開昭６
０−１４３６２３号公報に開示されているような標準化
された機械式インターフェース装置（ＳＭＩＦ装置）が
開発された。

【０００３】このＳＭＩＦ装置は、例えば、図５に示す
ように、ウエハ処理装置（図示しない）を収納し、清浄
空気で満たされている装置の本体ケース１と、可搬式タ
イプのボックス（以下、ポッドＰＯＤという）１０およ
び搬送装置３０を含んでいる。装置本体の本体ケース１
の天板２にはポートプレート３によりポート（ウエハカ
セット２０の搬入・搬出口）４が形成されており、把持
部１０Ａを持つポッドＰＯＤ１０はこのポートプレート
３上に載置される。ポッドＰＯＤ１０はその開口１１の
周囲に環状のフランジ１２を有する形状となっている。
この例の搬送装置３０は昇降装置であって、昇降軸３２
に支持された昇降台３１にウエハカセット２０を載せて
昇降するが、この昇降台３１は、ポートドアとなってお
り、最上昇時には、ポートプレート３に下から当接もし
くは嵌合してポート４を本体ケース１を外部に対して密
閉し、また、ポートドア３１上にあるウエハカセット２
０の台２１はポッドＰＯＤ１０の開口１１の周部に当接
して当該開口１１を密閉する。この台２１を、以下、ポ
ッドドアという。１３はシール材であって、ポッドＰＯ
Ｄ１０の開口とポッドドア２１との間をシールし、シー
ル材１４はポッドＰＯＤ１０のフランジ１２とポートプ
レート３との間をシールし、シール材１５はポートプレ
ート３とポートドア３１との間をシールする。４０はロ
ック機構であって、図示しないギヤードモータにより駆
動されるロックレバー４１を有し、ポッドＰＯＤ１０の
フランジ１２をポートプレート３上へ押し下げる働きを
する。この例においては、処理前のウエハＷが図示しな
い他の場所からポートドア３１上へ移載されたのち、ポ
ッドＰＯＤ１０をポートプレート３上に載置し、ロック
レバー４１で固定する。ロックレバー４１で固定したの
ち、ポートドア３１を移載位置まで下降する。ポートド
ア３１が移載位置まで下降すると、図示しない移載装置
がポートドア３１上のウエハカセット２０を処理機械へ
搬送する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は、ウ
エハＷのパーティクル汚染が問題になっていたが、半導
体集積回路の高密度化が進むに従い、空気中の酸素によ
るウエハ表面の自然酸化膜の影響が問題となり始め、こ
の自然酸化膜の成長を防止するため、ウエハＷの移動、
搬送、処理等を不活性ガス（Ｎ₂ ガス）雰囲気中で行な
う必要が生じ、現在では、Ｏ₂ 、Ｈ₂ Ｏの濃度が１０ｐ
ｐｍ以下であるＮ₂ ガス雰囲気が要求されている。

【０００５】上記したＳＭＩＦ装置を用いる場合には、
本体ケース１内の空気をＮ₂ ガスで置換してＮ₂ ガス雰
囲気とし、ポッドＰＯＤ１０内部はＮ₂ ガス雰囲気に保
たれているが、当該ポッドＰＯＤ１０が本体ケース１の
天板２上にセットされる都度、その内部をＮ₂ ガスで再
置換してより高純度のＮ₂ ガス雰囲気とすることにな
る。可搬タイプであるポッドＰＯＤ１０へのＮ₂ ガスの
注入は、本体ケース１側に設けるＮ₂ ガスボンベから行
なう必要があるが、ポッドＰＯＤ１０をポッドドア２１
で密閉したままで、本体ケース１側からＮ₂ ガスを注入
することは簡単ではなく、構造的に複雑になる。

【０００６】本発明はこの問題を解消するためになされ
たもので、ポッド内のガス置換が容易に可能であり、簡
単な部材を付加するだけでこのガス置換が可能となる機
械式インターフェース装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、ポートドアが所定高さ昇降動
可能な筒状空間を内部に形成するとともに上記ポートド
アの下面に気密に係合可能な下係合周部と上記ポートプ
レートの下面に気密に係合可能な上係合周部を有する可
動のポートスカートと、上記ポートドアもしくは当該ポ
ートドアとともに昇降する部材に配設され上記ポートス
カートを上記ポートプレートへ向けて付勢する付勢装置
を設け、上記ポートドアが上記下係合周部に気密に係合
するまで所定高さ下降駆動されて、上記ポッドドアと上
記ポートドアとが上記ポッド内と連通する密封空間を上
記ポートプレート側との間に区画し、上記ポートプレー
トの内周面に開口する排気口とこの内周面に開口すると
ともにＮ _２ ガス源に接続される給気口、を用いて、上記
ポッド内へのＮ _２ ガス注入を行う構成とした。

【０００８】請求項２では、付勢装置は、ポートドアに
保持された吊り具であって、一端側がコイルばねである
吊り線と、この吊り線の非コイルばね部が係合する係合
ローラを有し、この吊り線のコイルばね側端はポートド
アに設けた係止ピンに係止され、非コイルばね部は上記
係合ローラに係合してポートスカートの下係合部へ垂下
し当該下係合部に係止され、上記コイルばねは予負荷さ
れている構成とした。請求項３では、付勢装置は、ポー
トドアの支持軸に固着された台とポートスカートの下係
合部との間に介装された複数本の予負荷コイルばねであ
る構成とした。

【０００９】請求項４では、ポートプレート上にポッド
がセットされたのち、ポートドアが所定高さ下降し、密
封空間形成後、排気口を開口して給気口からＮ_２ガスを
所定時間もしくは酸素濃度が所定値以下になるまで注入
し、上記排気口を閉鎖しその後に、上記ポートドアが被
処理物移載位置へ下降する構成とした。

【００１０】

【作用】本発明では、ポッド内へのガス注入に際して
は、ポートドアの下面外周部がポートスカートの下係合
部との間にシール材を挟圧する位置まで下降する。ポー
トドアの下降に伴い、付勢装置のばねは縮むが、ポート
スカートに充分な付勢力が作用するよう上記ばねを予負
荷してあるので、ポートスカートはポートプレートに圧
接したままとなる。このポートドアの下降により、ポッ
ドドアもポートドアと一緒に下降するので、ポッド開口
が開くが、ポートスカートの下端はポートドアで密封さ
れ、ポートスカート内は外に対して気密に遮蔽されてい
るので、ポッド内は外に対して気密に遮蔽された状態に
あり、ポッド開口１１が開くので、ガス供給口、ガス排
気口がポッド内と連通する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。

【００１２】図１において、３３は短筒体のポートスカ
ートであって、ポートドア３１が内部を昇降可能な内部
空間Ａを形成し、下端部には内方へ向く下係合周部（下
フランジ）３３Ａが形成され、この下フランジ３３Ａに
は複数個のガイド孔３３ａが形成されるとともにその上
面には複数個のガイド孔３３ａを囲むようにシール材３
４が取着されており、このシール材（例えば、Ｏーリン
グ）３４はポートドア３１の下面外周部に対向してい
る。また、ポートスカート３３の上端部に外向きの上係
合周部（上フランジ）３３Ｂが形成され、その表面にシ
ール材（例えば、Ｏーリング）３３ｂが取着されてい
る。３５はポートドア３１の下面から下に垂直に延び、
下端に抜け止め３５ａを持つガイド杆であって、それぞ
れ対応するガイド孔３３ａを遊貫している。３６はポー
トドア３１の内部空間３１Ａに設けられたガイドロー
ラ、３７は一部に予負荷されたコイルばね３７Ａを有す
る吊り線からなる付勢装置（吊り具）であって、コイル
ばね３７Ａ側端は上記内部空間３１Ａに配設された係止
ピン３８に係止され、他部はガイドローラ３６に係合し
たのち、ポートドア３１のガイドローラ３６直下に形成
されている孔３９から外に引き出されて垂下し、ポート
スカート３３の下フランジ３３Ａの内周端に係止されて
いる。ポートスカート３３は複数個の吊り具３７によっ
て上に吊り上げられ、シール材３３ｂを介在してポート
プレート３の下面に圧接している。

【００１３】３Ａはポートプレート３の下部側を半径方
向に貫通するガス給気口であって配管３ａを通して、図
示しないＮ₂ ガスボンベに接続されている。３Ｂはポー
トプレート３の下部側を半径方向に貫通するガス排気
口、３Ｃは配管３ｂに設けられた電磁バルブである。

【００１４】なお、箱体本体ケース１内は、Ｎ₂ ガス雰
囲気にあり、常時、２０リットル／分のＮ₂ ガス注入に
より与圧されている。

【００１５】次に、本実施例の動作を図２、図３を参照
して説明する。

【００１６】今、ポッドＰＯＤ１０が装置外から本体ケ
ース１のポートプレート３上へ移載され、図示しないが
前記ロックレバー４１でポートプレート３上に固定され
たものとする。この状態では、ポッドＰＯＤ１０の開口
１１とポッドドア２１との間はシール材１３で密封さ
れ、ポッドＰＯＤ１０のフランジ１２とポートプレート
３との間はシール材１４で密封されている。また、ポー
トスカート３３の上端部とポートプレート３との間はシ
ール材３３ｂでシールされている。

【００１７】次に、ポッドＰＯＤ１０内にＮ₂ ガスを注
入して内部をＮ₂ ガスで置換するが、ガス注入前に、ポ
ートドア３１を図２に示すように所定の小距離だけ、即
ち、ポートドア３１の下面外周部が下フランジ３３Ａと
の間にシール材３４を挟圧する位置まで下降させる。ポ
ートドア３１の下降に伴い、コイルばね３７Ａは縮む
が、図示の状態でも他部に引張力を付与し、ポートスカ
ート３３に充分な吊上げ力が作用するようコイルばね３
７Ａを予負荷してあるので、ポートスカート３３はポー
トプレート３に圧接したままとなる。このポートドア３
１の下降により、ポッドドア２１もポートドア３１と一
緒に下降するので、ポッドＰＯＤ１０の開口１１が開く
が、ポートスカート３３の下端はポートドア３１で密封
され、ポートスカート３３内は本体ケース１の内部に対
して気密に遮蔽された状態にあり、ポッドＰＯＤ１０内
の空気が本体ケース１内に侵入する恐れは無い。ポート
ドア３１およびポッドドア２１の下降により、ポッドＰ
ＯＤ１０の開口１１が開くので、ガス供給口３Ａ、ガス
排気口３ＢがポッドＰＯＤ１０内と連通する。

【００１８】本実施例では、上記のように、ポートドア
３１を下降させてポッドＰＯＤ１０の開口１１を開いた
後、電磁弁３Ｃを開弁し、Ｎ₂ ガスをガス供給口３Ａか
らポッドＰＯＤ１０内へ、例えば、７０リットル／分、
ほぼ５分間注入して、ポッドＰＯＤ１０内の空気をガス
排気口３Ｂから排気させてポッドＰＯＤ１０内をＮ₂ ガ
スで置換する。

【００１９】このガス置換が終わると、図３に示すよう
にポートドア３１を所定の位置（移載位置）まで下降さ
せる。これにより、ポッドＰＯＤ１０は本体ケース１内
部と連通することになるが、ポッドＰＯＤ１０内がＮ_２
ガス雰囲気になっているので、本体ケース１内のＮ_２ガ
ス濃度が低下する恐れは無い。ポートドア３１が上記移
載位置まで下降すると、ポートドア３１上のウエハカセ
ット２０は図示しない移載装置によりＮ_２ガス雰囲気中
を処理機械側へ運ばれる。

【００２０】この処理機械で処理されたウエハカセット
２０は、上記図示しない移載装置によりポートドア３１
上へ移載されて当該ポートドア３１によりポッドＰＯＤ
内へ運ばれ、ポートドア３１が最上昇位置まで上昇して
ポート４を密閉したのち、装置外へ運ばれる。

【００２１】本実施例では、ポート４を閉鎖しているポ
ートドア３１上に、処理前のウエハを収納したウエハカ
セット２０が移載されたのち、ポートプレート３上へポ
ッドＰＯＤ１０がセットされると、ポートドア３１が所
定の小距離だけ下降して、密封空間Ａが形成され、この
密封空間Ａが形成されたのち、ポッドＰＯＤ１０内がＮ
₂ ガスで置換され、ポッドＰＯＤ１０内がＮ₂ ガス雰囲
気になったのち、ポッドＰＯＤ１０内が本体ケース１内
と連通するので、本体ケース１内に外部空気や塵埃が持
ち込まれる恐れは皆無となる。

【００２２】上記説明では、ポッドＰＯＤ１０内へのＮ
₂ ガス注入は、７０リットル／分、ほぼ５分間と例示的
に説明しているが、ガス排気口３Ｂを含む排気系に酸素
濃度計を設けて、測定酸素濃度が所定値以下になると、
Ｎ₂ ガス注入を停止するようにする場合もある。

【００２３】なお、上記実施例では、本体ケース１がウ
エハ処理装置等を収納する場合について説明したが、本
体ケース１がＮ₂ ガス雰囲気とされたストッカーの場合
もある。

【００２４】図４は本発明の第２の実施例を示したもの
である。この実施例においては、前記吊り具３７に代え
て、押し上げ用のコイルばね３７Ｄを用いる点におい
て、相違する。ポートドア３１の昇降軸３２には、ばね
座となる台３７Ｉを固定し、この台３７Ｉとポートスカ
ート３３の下フランジ３３Ａとの間に、複数本のコイル
ばね３７Ｄを予負荷状態で配設してある。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、ポートドア
を所定高さ下降させて、ポートドアとポッドドアの外周
側に、ポッドに連通する密封空間を形成させ、この密封
空間を通して外部のＮ_２ガス源からポッド内にＮ_２ガス
を注入させる構成であるから、ポートドア、ポッドドア
と共同して上記密封空間を区画する部材を設けるだけで
済み、安価な費用で、信頼性の高いポッド内ガス置換シ
ステムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】上記実施例のＮ₂ ガス注入時の状態を示す縦断
面図である。

【図３】上記実施例における被処理物ロード／アンロー
ドプロセス中の状態を示す縦断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す縦断面図である。

【図５】従来のＳＭＩＦ装置の概略を示す図である。

【符号の説明】

１ 本体ケース ３ ポートプレート ３Ａ 給気口 ３Ｂ 排気口 ３Ｃ 電磁弁 ４ ポート １０ ポッドＰＯＤ １１ ポッドＰＯＤの開口 １２ ポッドＰＯＤのフランジ １３〜１４ シール材 ２０ ウエハカセット ２１ ポッドドア ３１ ポートドア ３２ 昇降軸 ３３ ポートスカート ３３Ａ ポートスカートの下係合周部 ３３Ｂ ポートスカートの上係合周部 ３３ｂ、３４ シール材 ３５ ガイド杆 ３６ 係合ロール ３７ 付勢装置である吊り具 ４０ ロック機構 Ａ 密封空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 等 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 奥野 敦 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 津田 正徳 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 林 満弘 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 審査官 柴沼 雅樹 (56)参考文献 特表 平４−505234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体ケースに設けられ被処理物の搬入・
   搬出用ポートを形成するポートプレート上に載置されて
   前記ポートを覆う開口フランジ付ポッド、このポッドの
   開口を閉鎖可能なポッドドア、前記本体ケース内に昇降
   可能に支持され最上昇時に上記ポートプレートに係合し
   て前記ポートを閉鎖するポートドアを備え、このポート
   ドアが上記ポッドドアを上記ポッド内から本体ケースへ
   またその逆へ搬送する機械式インターフェース装置にお
   いて、 上記ポートドアが所定高さ昇降動可能な筒状空間を内部
   に形成するとともに上記ポートドアの下面に気密に係合
   可能な下係合周部と上記ポートプレートの下面に気密に
   係合可能な上係合周部を有する可動のポートスカート、
   上記ポートドアもしくは当該ポートドアとともに昇降す
   る部材に配設され上記ポートスカートを上記ポートプレ
   ートへ向けて付勢する付勢装置を備え、上記ポートドアが上記下係合周部に気密に係合するまで
   所定高さ下降駆動されて、上記ポッドドアと上記ポート
   ドアとが上記ポッド内と連通する密封空間を上記ポート
   プレート側との間に区画し、上記ポートプレートの内周
   面に開口する排気口とこの内周面に開口するとともにＮ
   _２ ガス源に接続される給気口、を用いて、上記ポッド内
   へのＮ _２ ガス注入を行う ことを特徴とする機械式インタ
   ーフェース装置。
2. 【請求項２】 付勢装置は、ポートドアに保持された吊
   り具であって、一端側がコイルばねである吊り線と、こ
   の吊り線の非コイルばね部が係合する係合ローラを有
   し、この吊り線のコイルばね側端はポートドアに設けた
   係止ピンに係止され、非コイルばね部は上記係合ローラ
   に係合してポートスカートの下係合部へ垂下し当該下係
   合部に係止され、上記コイルばねは予負荷されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の機械式インターフェース
   装置。
3. 【請求項３】 付勢装置は、ポートドアの支持軸に固着
   された台とポートスカートの下係合部との間に介装され
   た複数本の予負荷コイルばねであることを特徴とする請
   求項１記載の機械式インターフェース装置。
4. 【請求項４】 ポートプレート上にポッドがセットされ
   たのち、ポートドアが所定高さ下降し、密封空間形成
   後、排気口を開口して給気口からＮ_２ガスを所定時間も
   しくは酸素濃度が所定値以下になるまで注入し、上記排
   気口を閉鎖しその後に、上記ポートドアが被処理物移載
   位置へ下降することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の機械式インターフェース装置。