KR100281004B1 - 기판 반송 시스템 - Google Patents

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마에다 시게루
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Abstract

기판의 밀폐박스내의 오염진행을 방지하고, 또 정정터널에 접속한 프로세스 처리장치에 기판을 장전함에 있어서, 외부로부터의 오염을 가지고 들어가지 않도록 한 기판 반송시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기판 반송 시스템은 기판을 청정한 분위기중에 밀폐하여 수납하는 박스와, 그 박스를 반송대차에 탑재하여 청정한 터널형의 밀폐 공간내를 반송하는 반송장치로 이루어지고, 상기 터널형의 밀폐공간에는 그 밀폐공간 밖으로부터 상기 반송대차에 상기 박스를 이송하는 장치와, 그 밀폐공간에 접속된 기판 처리장치에 상기 박스에 수납된 기판을 이송하는 장치를 구비했다. 또, 상기 터널형의 밀폐공간내에는 상기 박스의 외부표면을 청정화하는 세정장치를 구비하였다.

Description

[발명의 명칭]
기판 반송 시스템
[기술분야]
본 발명은 기판반송 시스템에 관한 것으로서, 특히 반도체 또는 액정 등의 제조공정에 적합한, 반도체 기판 또는 액정기판등을 청정(淸淨)분위기하에서 반송하는 기판반송 시스템에 관한 것이다.
[배경기술]
최근, 초 LSI 소자 패턴의 미세화가 더욱 진전되어, 먼지없는 반도체 제조장치가 강하게 요구되고 있다. 특히, 먼지없고 수명이 긴 웨이퍼 반송시스템이 불가결한 요소 기술로 얘기되어 지고, 차세대 반도체 제조장치의 웨이퍼 반송계로서 자기부상 반송시스템의 개발이 진행되고 있다.
자기부상 반송장치는 웨이퍼를 탑재한 반송대차를 전자석의 자기력에 의하여 부상 유지하고, 리니어 모터등에 의하여 반송대차를 비접촉으로 이동시키는 것이다. 이러한 자기부상 반송장치는 밀폐된 진공터널 또는 고청정도의 N2가스분위기의 크린 터널내를 비접촉으로 웨이퍼가 반송되기 때문에, 진애(먼지)발생의 문제가 생기지 않아 청정도가 극히 높은 반송시스템이 실현된다. 자기부상 반송장치에서는 크린터널내의 소정 장소에서 포토리소그래피(photolithography) 혹은 이온주입등의 프로세스 처리장치와 접속되고, 반송된 웨이퍼는 프로세스 처리장치에 보내져 프로세스 처리가 행해진다.
이와 같이 프로세스 처리장치와 웨이퍼 반송계가 조합된 시스템에 있어서도 웨이퍼는 시스템밖에 보관되거나, 혹은 다른 시스템에 이동하기 위하여 대기중에서 보관 또는 운반되지 않으면 안된다. 이런 경우에, 웨이퍼를 고진공등의 청정한 분위기의 박스에 밀폐시켜 보관, 또는 운반하는 기술이 본 출원인에 의하여 특허출원되어 있다 (일본국 특원 평 4-290817호).
그러나, 웨이퍼는 청정한 분위기중에 밀폐된 박스에 보관되고, 대기중을 운반되어 터널형의 자기부상 반송장치에 접속되고, 웨이퍼가 밀폐공간내의 반송대차에 옮겨 실려져 반송된다 해도, 자기 부상반송장치의 크린터널에 접속될 때에는 웨이퍼를 밀폐하는 박스의 적어도 덮개 외부표면 또는 용기 외부표면을 크린터널내에 들어가게 하지않을 수 없었다.
따라서, 프로세스 처리장치 및 반송계의 크린터널 내부는 고진공등의 고청정도로 유지되어 있음에도 불구하고, 웨이퍼의 크리터널내의 반송대차에의 장전에 있어서, 박스 외부표면에 대기중의 운반 혹은 보관에 의하여 생긴 입자오염 및 분자오염이 크린 터널내에 들어오기 때문에, 2차적인 오염원이 되는 문제가 발생하였다.
또, 진공등의 분위기하에서 웨이퍼를 밀폐하는 박스는 진공배기 장치가 없기 때문에, 서서히 박스내의 진공도가 저하되어 가며, 또 진공 시일 혹은 벽면리이크를 통하여, 외기 불순물 성분이 들어가는 등의 문제도 있다.
[발명의 개시]
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 밀폐박스내의 오염진행을 방지하고, 다시 크린터널에 접속된 프로세스 처리장치에 기판을 장전함에 있어서, 외부로부터의 오염을 가지고 들어가지 않도록 한 기판반송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 기판반송 시스템은, 기판을 청정한 분위기중에 밀폐하여 수납하는 박스와, 그 박스를 반송대차에 탑재하여 청정한 터널형의 밀폐공간내를 반송하는 반송장치로 이루어지고, 상기 터널형의 밀폐공간에는 그 밀폐공간 밖으로부터 상기 반송대차에 상기 박스를 이송하는 장치와, 그 밀폐공간에 접속된 기판처리장치에 상기 박스에 수납된 기판을 이송하는 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 터널형의 밀폐공간내에는 상기 박스의 외부표면을 청정화하는 세정장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
웨이퍼를 수납한 박스를 크린터널의 밀폐공간을 반송시키므로 박스내부의 청정도도 유지되어 기판을 대기에 노출하는 일 없이 기판처리장치에 직접 공급할 수가 있다. 또 박스의 외부표면이 세정장치에 의하여 청정화된 후에, 청정한 밀폐공간을 비접촉 상태로 크린터널내로 반송되기 때문에, 반송계 및 기판처리장치에는 외부로부터의 오염이 반입되는 문제가 생기지 않는다.
즉, 본 발명의 기판반송 시스템에 의해, 세정장치로 박스의 외부표면을 청정화하고, 그대로 청정한 밀폐 분위기내를 크린터널에 접속된 프로세스 처리장치에 기판을 직접 장전함으로써 박스 외부표면의 분자오염 및 입자오염으로부터의 재오염을 방지할 수가 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도 내지 제6도는 본 발명의 일 실시예인 기판 반송시스템에 있어서 박스의 크린터널에의 이송 스테이션을 나타내며,
제1a도는 박스투입전의 상태를 나타낸 설명도.
제1b도 및 제1c도는 박스의 확대도.
제2a도는 박스의 크린 터널에의 이송 스테이션의 상면도이고,
제2b도는 외부 로봇 핸드에 포착된 박스의 측면도.
제2c도는 외부 로봇 핸드에 포착된 박스의 사시도.
제2d도는 내부 로봇 핸드에 포착된 박스의 사시도.
제2e도는 내부 로봇 핸드에 포착된 박스의 사시도.
제3도는 박스 세정시의 상태를 나타낸 설명도.
제4도는 박스를 반송대차에 탑재한 상태를 나타낸 설명도.
제5a도는 반송대차의 형상을 나타낸 사시도이고,
제5b도는 반송대차에 탑재된 박스의 부분 단면도.
제5c도는 로봇 핸드가 반송대차에 박스를 이송하는 상태의 사시도.
제6도는 박스를 탑재한 반송대차가 크린터널내를 주행하는 상태를 나타낸 설명도.
제7도 내지 제10도는 본 발명의 일 실시예인 기판 반송시스템의 기판을 프로세스 처리실에 이송하는 처리실 스테이션을 나타내고,
제7도는 반송대차가 프로세스 처리실 앞에 나간 상태의 설명도.
제8도는 엘리베이터에 박스를 이송한 상태를 나타낸 설명도.
제9도는 처리실에 기판을 이송한 상태의 설명도.
제10a도는 로봇 핸드가 박스를 포착한 상태를 나타낸 설명도.
제10b도는 박스로부터 기판을 끌어낸 상태를 나타낸 설명도.
제10c도는 로봇 핸드의 동작을 나타낸 설명도.
[발명을 실시하기 위한 최적의 형태]
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 제1도 내지 제10도를 참조하여 설명한다.
제1도 내지 제6도는 크린터널의 박스 이송 스테이션의 설명도이다. 박스 이송 스테이션(1)은 크린터널(9)의 말단부에 위치하며, 크린터널(9)밖의 박스(5)를 크린터널내의 반송대차(2)로 이송한다. 또는 크린터널내의 반송대차(2)에 탑재된 박스(5)를 크린터널(9)밖으로 이송한다. 제1도(a)는 박스(5)의 크린터널에의 이송전의 상태를 나타낸다. 여기서 박스(5)는 청정한 분위기중에 웨이퍼등의 기판(20)을 밀봉하기 위한 것이다. 제1도(b), 제1도(c)는 박스(5)의 확대도를 나타낸다. 박스(5)는 용기(18)와 덮개(12)로 이루어져 있고, 그 내부는 진공으로 되어 있어, 기판(20)은 진공중에 밀폐된 상태에서 박스(5)는 대기중을 운반된다. 또, 박스(5)내는 질소가스 또는 기타의 불활성 가스분위기로 해도 좋다. 또, 제1도(b), 제1도(c)에 나타낸 바와 같이 용기(18)의 높이는 기판(20)의 수납수에 따라 적당히 선택된다.
기판(20)을 박스(5)내에 진공상태에서 밀봉하거나, 혹은 박스(5)로부터 기판(20)을 꺼내는 장치를 도시하고 있지는 않으나, 예를 들면, 일본국 특원 평4-290817호 특허출원에 그 상세가 개시되어 있다. 즉, 기판(20)을 밀봉할 때는 덮개(12)위의 적재대에 기판(20)을 적재하여 용기(18)를 씌운다. 그리고, 덮개(12)의 개폐가능한 구멍부로부터 박스(5)의 내부를 진공배기하여 덮개(12)를 밀폐함으로써 박스(5)의 내부는 진공으로 유지된다. 기판(20)을 진공상태의 박스(5)로부터 꺼낼 때는, 먼저 박스(5) 내부의 진공을 덮개(12)의 개폐가능한 구멍부를 개방함으로써 파괴하여 용기(18)를 덮개(12)로부터 제거함으로써 행해진다.
밸브(13) 및 로봇핸드(6)는 기판(20)이 수납된 박스(5)를 기판반송 시스템의 크린터널내에 수취 또는 이송하기 위한 장치이다. 박스(5)를 크린터널(9)내에 이송하는데에는 먼저 밸브(17)를 닫고(폐쇄), 리이크계(7)의 밸브를 열어 스테이션(1)을 대기 해방상태로 한다. 그리고 스테이션(1)의 밸브(13)를 열어, 외부에 설치한 로봇핸드(14)에 적재된 박스(5)를 로봇핸드(6)가 잡아 스테이션(1)내로 이송한다.
제2도는 이 박스(5)의 이송시 스테이션(1)의 설명도이다.
제2도(b),(c)도에 나타낸 바와 같이 스테이션 외부의 로봇핸드(14)에 박스(5) 용기(18)의 플랜지(19)부분이 올려진다. 그리고 제2도(d),(e)도에 나타낸 바와 같이 스테이션(1)내부의 로봇핸드(6)에 박스(5)의 덮개(12)의 플랜지 부분이 포착되고, 박스(5)는 외부의 로봇핸드(14)로부터 스테이션(1)내부의 로봇핸드(6)에 옮겨진다. 로봇핸드(6)는 박스(5)를 포착한 상태로 이동하여 제2도(a)에 나타낸 바와 같이 스테이션(1)의 중앙부분에 박스(5)를 반송하고, 그리고 밸브(13)가 폐쇄되어 스테이션(1)은 밀폐상태가 된다.
제3도는 박스(5)의 외부표면을 청정화하기 위한 세정상태를 나타낸다. 세정장치(4)는 박스(5)의 외부표면을 청정화하기 위한 드라이(氣相)세정장치이다. 세정방법은 각각의 프로세스에서 다르나, 입자오염에 대해서는 크린 N2가스등에 의한 블로우 및 진공배기의 반복을 행한다. 진공배기는 진공배기계(8) 및 리이크(leak)계(7)를 사용하여 행한다. 또, 분자오염에 대해서는 여기(勵氣)염소(라디칼)등에 의하여 금속오염을 제거하거나, 아르곤가스등에 의한 플라즈마 에칭을 사용하여 표면의 세정화를 행한다. 또한, 유기물에 의한 오염에는 활성인 산소를 이용하는 자외선 또는 자외선과 산소 오존과의 조합에 의한 세정이 유효하다. 이를 행하는 때에는 배기를 해서 오염물을 챔버밖으로 배출한다. 이 외에도 물리적 현상, 화학적 현상, 물리 화학적 현상을 세정에 이용하는 것은 그 유효성 및 안전성이 확보되면 가능하다. 또, 이들의 처리를 순차적으로 연속하여 행하는 것도 가능하다.
그리고 세정이 종료되면 진공배기계(8)에 의하여 스테이션(1)의 내부를 배기하여 소정의 진공도로 조정하여 밸브(17)가 개방된다.
제4도에 나타낸 바와 같이, 반송대차(2)가 스테이션(1)내에 진입하여 로봇핸드(6)에 의하여 반송대차(2)내의 박스 적재대에 박스(5)를 이송하고 로봇핸드(6)를 개방함으로써 완전하게 박스(5)를 반송대차(2)측에 옮길 수가 있다.
제5도는 반송대차(2)에 박스(5)를 탑재하는 상태를 나타낸 설명도이다. 제5도(a)에 나타낸 바와 같이, 사방에 개구부(31)를 구비하고, 또 저부에는 적재대(30)를 구비한다. 제5도(b),(c)에 나타낸 바와 같이, 반송대차(2)가 진행하여 박스(5)의 아래에 적재대(30)가 위치하는 곳에서 정지한다. 로봇핸드(6)는 박스(5)를 아래쪽으로 이동시켜, 적재대(30)위에 적재하고, 로봇핸드(6)를 벌린다. 이와 같이 하여 박스(5)는 반송대차(2)측으로 옮겨진다.
세정된 박스(5)를 청정한 밀폐공간을 비접촉 상태로 반송하기 위한 반송장치는 자기부상 반송장치이다. 자기부상 반송장치의 상세는 예를 들면, 본 출원인의 국제특허 출원 PCT/JP93/00930등에 의하여 개시되어 있다. 반송대차(2)는 전자석 자극(3)의 자기흡인력에 의하여 부상되어 유지되고, 밀폐공간인 진공터널(9)내를 도시하지 않은 리니어 모터에 의하여 구동되어 박스(5)를 탑재한 상태로 이동한다.
그리고, 제6도에 나타낸 바와 같이 박스(5)를 탑재한 반송대차(2)는 진공인 크린터널(9)속을 오염을 진행시키는 일 없이, 부상용 전자석 자극(3)의 자기흡인력에 의하여 비접촉으로 부상 지지되어 주행한다.
제7도 내지 제10도는 처리실 스테이션측의 설명도이다. 제7도에 나타낸 바와 같이 크린터널 일단부의 밸브(11)를 열어 반송대차(2)는 프로세스 처리장치에 인접한 처리실 스테이션(14)으로 진행한다. 여기서 상기한 바와는 반대로 반송대차(2)로부터 기판(20)을 프로세스 처리장치측에 이송한다.
제8도에 나타낸 바와 같이, 스테이션(14)에서는 로봇핸드(16)가 박스(5)의 플랜지 부분을 포착하고, 게이트밸브(32)를 열어, 반송대차(2)를 크린터널(9)측으로 회피시킨다. 제10도는 박스(5)내에 수납된 기판(20)을 박스(5)로부터 꺼내는 동작을 나타낸 설명도이다.
핸드(16)에 이송된 박스(5)는 엘리베이터(10)를 상승시킴으로써 엘리베이터(10)상에 옮겨져 실린다. 그리고 핸드(16)를 제10도(c)에 나타낸 바와 같이 벌림으로써 엘리베이터(10)와 함께 기판(20)을 하강시킬 수가 있다. 엘리베이터(10)를 하강시키면, 박스(5) 용기(18)의 플랜지(19)부분은 챔버(14)의 저부(33)에 받혀 정지하고 박스(5)의 덮개(12) 및 거기에 적재된 기판(20)만이 계속 하강하여 제9도에 나타낸 바와 같이 프로세스 처리실의 전실(34)에 옮겨진다. 여기서 포토리소그래피, 이온주입등의 처리실로의 기판반입이 처리실내의 핸들링 로봇(handling robot)에 의하여 행해진다.
또한, 이상의 설명은 박스(5)를 크린터널(9)내를 반송하여, 기판(20)을 프로세스 처리장치에 이송하는 것이나, 완전 반대로, 프로세스 처리장치 전실(34)로부터 기판(20)을 박스(5)내에 수납하고, 즉 처리장치내에서 처리가 완료된 기판은 상기한 것과는 반대의 순서에 의하여 스테이션(14)에서 박스(5)에 되돌려져, 크린터널(9)내를 반송하여 스테이션(1)에 되돌려진다. 여기서, 스테이션(1)의 밸브(13)가 열리고, 로봇핸드(16)에 의하여 박스(5)는 대기중으로 되돌아간다. 그리고 다음 처리 공정으로 운반, 또는 보관된다.
밀폐공간의 분위기는 박스내가 진공, 크린터널내가 진공인 조합이 가장 바람직하나, 크린터널이 N2분위기 이더라도 수분(H2O)등의 오염물질의 박스내 혼입등에 대해서는 효과가 있다.
그 외에, 박스내가 질소(N2) 가스분위기인 경우도 생각되나, 이것은 진공에 비하여 청정도, 안정성에서 뒤떨어지고, 또 크린터널 분위기를 진공으로 하는 경우는 박스내가 가압되기 때문에 박스의 덮개(뚜껑)의 고정 등 장치가 복잡하게 된다.
본 발명의 일실시예인 기판반송 시스템을 반도체 기판에 대하여 이상에 설명했으나, 액정 제조공정에 있어서 액정기판등의 반송시스템으로서도 완전히 동일하게 적용할 수가 있다. 또 본 실시예에서는 자기부상 반송장치를 사용하여 설명했으나, 자기부상이 아니라 차륜이 부착된 일반적인 반송장치에 있어서도 본 발명은 적용 가능하다. 또, 본 발명의 기판 반송시스템에 기판의 보관장치를 접속하고, 기판의 처리공정 뿐만 아니라 기판의 보관공정에도 적용할 수 있음은 물론이다. 이와 같이, 본 발명의 기술사상의 범위내에서 여러가지의 변형 실시예가 가능하다.
[산업상이용가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 기판반송 시스템은 기판을 청정한 분위기의 박스에 밀폐하고, 크린터널내를 반송하여 프로세스 처리장치에 직접 기판을 이송하도록 한 것이다. 다시, 박스의 외부표면을 청정화하는 세정장치와, 세정된 박스를 청정한 밀폐공간에 비접촉 상태로 하여 반송 박스내부의 청정도도 유지할 수가 있는 반송장치를 구비하고 있다. 그러므로, 종래 기판을 박스에 밀폐하여 대기중을 반송하는 방법, 혹은 기판을 노출한 상태로 크린터널내를 반송하는 것에 비하여, 더 한층 반송중의 기판 오염을 방지할 수가 있다. 따라서, 반도체 제조 혹은 액정제조 등의 공정에 적용하여 수율의 향상등에 유효하다.

Claims (11)

  1. 그 안에 하나 또는 그 이상의 기판과 내부에 채워진 청정분위기를 수납하는 밀폐된 박스, 반송대차상에 상기 박스를 탑재하여 반송하고 터널형상의 밀폐된 청정공간을 통해 상기 박스를 이동시키는 박스반송장치, 상기 밀폐공간에 접속된 최소 하나의 기판처리장치, 상기 터널형상의 밀폐공간내에 설치되어 상기 밀폐공간의 외부로부터 상기 반송대차로 상기 박스를 이송하는 박스이송장치, 및 상기 박스 내부에 놓인 상기 기판을 상기 기판처리장치로 이송하는 기판이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 박스의 내부 공간이 진공인 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 터널형상의 밀폐공간이 진공인 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 터널형의 밀폐공간내에 배열되어 상기 박스의 외부표면을 세정하는 세정 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 세정장치가 드라이 세정장치인 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 드라이 세정장치는 아르곤 함유 가스의 가스플라즈마 에칭, 활성화된 염소 함유 가스, 자외선 및 자외선과 오존의 조합중 선택된 하나이상의 세정방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 터널형상의 청정 밀폐공간을 통과하여 상기 박스를 반송하는 반송장치가 자기부상 반송장치인 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 기판이 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 기판이 액정기판인 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 박스는 리테이너부, 덮개 및 플랜지를 포함하고, 상기 박스이송장치는 상기 청정 밀폐공간의 이송 스테이션내의 로봇 핸드를 포함하고, 상기 로봇 핸드는 상기 플랜지에 상기 박스를 포착할 수 있는 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 청정 밀폐공간이 상기 박스를 상기 반송대차로부터 제거하는 로봇 핸드를 갖는 처리실 스테이션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판반송 시스템.
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