JP2018163955A - 基板収納装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造装置内のレイアウト自由度および半導体製造装置の小型化の点で有利な基板収納装置を提供すること。
【解決手段】基板を収納する基板収納装置は、少なくとも３本の支柱と、前記支柱によって保持され、前記基板の端部を支持する基板支持部とを有し、前記基板支持部は、前記少なくとも３本の支柱のそれぞれに設けられ、前記少なくとも３本の支柱は、平面視で少なくとも３つの方向で前記基板の搬入出を行うことができる位置に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板を収納する基板収納装置に関する。

現在、半導体素子の製造工程ではパターンの微細化が進み、ナノメートルオーダーのデザインルールによる微細構造デバイスの生産が可能となっている。このような微細化が進むと、製造工程内で使用される基板（ウエハやマスクを含む）に付着するパーティクルについても、ナノメートルオーダーサイズの物質でさえも、製品の歩留まりを低下させる要因となりうる。このような理由から、半導体素子の製造は浮遊パーティクルの少ないクリーンルームで行われるが、クリーンルーム全体で高いクリーン度を保つことは多大なコストを要し、また、必要なクリーン度に到達するまでの立ち上がり時間が長くなってしまう。実際には、基板を処理する基板処理装置内の狭い領域で高いクリーン度に保つとともに、基板を、内部を高いクリーン度で密閉した容器に入れて搬送する方法がとられる。そのような容器としては例えば、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pods）やＳＭＩＦ（Standard of Mechanical Interface）がある。

図１０は従来例（特許文献１）による半導体製造装置４２の構成を示している。図１０において、ＳＭＩＦオープナ５０は、半導体製造装置４２に対して、Ｙ方向の寸法を短縮するために、Ｘ方向にはみ出して配置されている。

半導体製造装置４２で基板３を収納する基板収納装置には一般的に、ＦＯＵＰやＳＭＩＦが利用される。これらの基板収納装置は、例えば「ＳＥＭＩ Ｅ１１２−１１０６」等の規格によって基板収納部の形状および寸法が規定されている。図９に示す例では、一対の壁状の基板保持部４７に櫛歯状に等間隔の開口溝４８が成形されており、開口溝４８に沿う一方向から基板３の出し入れが行われる。このため、半導体製造装置４２内部で基板３の出し入れ方向を変更する必要がある場合には、図１０の従来例に示すように、基板収納部の向きを変更することが必須であり、ＳＭＩＦオープナ５０の向きも変更せざるを得ない。

特開２００１−３５８１９４号公報

例えば図８に示す半導体製造装置４２では、基板収納装置７ａ，７ｂは、装置へのアクセス方向５１に対して平行で、かつ、ロボット４５を挟んで対象に配置されている。このような配置では、基板収納装置７ａ，７ｂに対して、ロボット４５はアクセス方向５２ａ，５２ｂからハンド４３を基板収納装置内に挿入して、基板３ａ，３ｂの出し入れを行いたい。すなわち、図９において、現在のアクセス方向５２の他に、アクセス方向５２ａ，５２ｂから基板３の出し入れができなければ、図８に示されるような半導体製造装置４２では使用することができない。

本発明は、半導体製造装置内のレイアウト自由度および半導体製造装置の小型化の点で有利な基板収納装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、基板を収納する基板収納装置であって、少なくとも３本の支柱と、前記支柱によって保持され、前記基板の端部を支持する基板支持部とを有し、前記基板支持部は、前記少なくとも３本の支柱のそれぞれに設けられ、前記少なくとも３本の支柱は、平面視で少なくとも３つの方向で前記基板の搬入出を行うことができる位置に配置されていることを特徴とする基板収納装置が提供される。

本発明によれば、半導体製造装置内のレイアウト自由度および半導体製造装置の小型化の点で有利な基板収納装置が提供される。

基板収納装置の構成の一例を示す図。 基板が搭載された基板収納装置の例を示す図。 基板の形状を例示する図。 基板収納装置の支柱の配置を説明する図。 基板収納装置の基板支持部の構成例を示す図。 基板収納装置の基板支持部の構成例を示す図。 図６の基板支持部を用いた基板収納装置の構成を示す図。 基板収納装置が適用される半導体製造装置の構成例を示す図。 従来例による基板収納装置の形状を示す図。 従来例による半導体製造装置の構成例を示す図。 図２の基板収納装置をＹ方向からみた正面図。 基板収納装置の他の構成例を示す図。 基板収納装置の他の構成例を示す図。 基板支持部の他の構成例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る基板収納装置の構成の一例を示す図である。基板収納装置は、支柱１、支持部２、台座４を有する。支柱１は、台座４の四隅にそれぞれ立設される支柱１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを含む。基板を支持する支持部２は、支柱１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにそれぞれ保持される基板支持部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを含む。支柱１ａには、基板支持部２ａが設けられている。基板支持部２ａは各支柱に複数配置されている。例えば本実施形態においては、基板支持部２ａは、Ｚ方向に等間隔で配置された複数（ここでは例えば５個）の基板支持部２ａ−１，２ａ−２，２ａ−３，２ａ−４，２ａ−５を含む。
支柱１ｂには、基板支持部２ｂが設けられている。基板支持部２ｂは、Ｚ方向に等間隔で配置された５個の基板支持部２ｂ−１，２ｂ−２，２ｂ−３，２ｂ−４，２ｂ−５を含む。
支柱１ｃには、基板支持部２ｃが設けられている。基板支持部２ｃは、Ｚ方向に等間隔で配置された５個の基板支持部２ｃ−１，２ｃ−２，２ｃ−３，２ｃ−４，２ｃ−５を含む。
支柱１ｄには、基板支持部２ｄが設けられている。基板支持部２ｄは、Ｚ方向に等間隔で配置された５個の基板支持部２ｄ−１，２ｄ−２，２ｄ−３，２ｄ−４，２ｄ−５を含む。
基板支持部２ａ−１，２ｂ−１，２ｃ−１，２ｄ−１はＺ方向に同じ高さに配置されており、残る４段の基板支持部も同様にそれぞれ同じ高さに固定されている。こうして複数段の基板の収納位置が形成されている。

図２は、図１に示した基板収納装置内において、下から２段目の基板支持部２ａ−２，２ｂ−２，２ｃ−２，２ｄ−２上に基板３を搭載した図である。先に説明したように基板支持部２ａ−２，２ｂ−２，２ｃ−２，２ｄ−２は同一の高さに配置されているので、基板３は台座４と平行に搭載されることになる。

図４は、図２の基板収納装置をＺ方向の上方から見た図である。本実施形態で想定している基板３は平面視で四角形状の角型基板であり、Ｘ方向の幅Ｗｘと、Ｙ方向の幅Ｗｙを有し、図３に示すように、２対の平行な側面２１，２２、２３，２４を有する。図４（Ａ）において、基板３の第１側面２１を含む平面を第１平面３１とし、第１側面２１と平行な第２側面２２を含む平面を第２平面３２とする。この場合、基板３をＸ方向に搬送する場合には、基板３は第１平面３１と第２平面３２とで挟まれた領域を通過する。同様に、基板３の第１側面２１に隣接する第３側面２３を含む平面を第３平面３３とし、第３側面２３と平行な第４側面２４を含む平面を第４平面３４とする。この場合、基板３をＹ方向に搬送する場合には、基板３は第３平面３３と第４平面３４とで挟まれた領域を通過する。

支柱１ａ〜１ｄは、平面視で少なくとも３つの方向で基板の搬入出を行うことができる位置に配置されている。図４の例においては、基板３の隅部付近に配置された支柱１ａ〜１ｄはいずれも、第１平面３１と第２平面３２とで挟まれた領域と、第３平面３３と第４平面３４とで挟まれた領域とを避けた領域に配置されている。すなわち、４本の支柱は、Ｘ方向またはＹ方向において、基板３の幅ＷｘまたはＷｙよりも広い間隔を持って配置されている。このように複数の支柱は、基板の収納位置の外側の位置に配置されている。従って、基板３をＸ方向に移動する場合も、Ｙ方向に移動する場合も、基板３は支柱１ａ〜１ｄのいずれとも干渉することはない。Ｘ方向についてもＹ方向についても支柱１ａ〜１ｄが基板３の動線と干渉することはないので、図４（Ｂ）に示すアクセス方向５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄのいずれの方向からも基板３を搬入／搬出することができる。一方、基板支持部２は、基板の収納位置の内側の位置で基板を支持するように配置されている。このように、平面視で少なくとも３つの方向で基板の搬入出を行うことができる基板収納装置が実現されている。

図１１は、図２の基板収納装置をＹ方向からみた正面図である。上記説明のように、支柱１ｂと支柱１ｃとの間のＸ方向の間隔Ｗは、基板３の幅より広い。さらに、Ｚ方向に配列された基板支持部２ｂおよび２ｃにおいて、各基板支持部は基板３の厚さよりも大きな隙間Ｈをもって配置されている。そのため、基板３は、この隙間Ｈの開口領域内を基板３が支柱１ｂ，１ｃや基板支持部２ｂ，２ｃに干渉することなくＹ方向に通過することができる。

図５に、基板支持部２の構成例を示す。図５（Ａ）において、基板３が載置される載置部１１は、基板支持部２の上面からＺ方向に深さＤだけ下がった位置に形成された段差底面である。また、段差底面から立ち上がる段差側面は、載置部１１に載置された基板の水平方向の動きを規制するべく基板の端部が突き当てられる突き当て部１２として使用される。突き当て部１２としての段差側面は、例えば図５（Ａ）に示されるような、基板を載置部１１に載置する際の誘導用の傾斜面により形成されている。図４（Ａ）において、隣り合う基板支持部の両者の載置部間の距離は、基板３のＸ方向の幅ＷｘまたはＹ方向の幅Ｗｙより狭くなるように配置される。そして、基板３は、同じ段の基板支持部の４つの載置部によって水平に搭載される。また、図１１に示すように、基板３は幅Ｗ、基板３の厚さＴよりも広い高さＨの開口部を通過した後に、基板支持部の上面よりも深さＤだけ下方の載置部に搭載される。このとき、突き当て部１２には傾斜面が形成されているので、基板３を載置部１１まで下降させる際の動きもスムースである。図１１にはＹ方向からみた側面図を示したが、Ｘ方向からみた側面図も図１１と同様であり、基板３をＸ方向に通過させるのに十分な開口を持っている。よって、本実施形態の基板収納装置は基板３を水平な４方向から搬入／搬出を行うことが可能である。

したがって、従来例として示した図８の半導体製造装置４２における基板収納装置７ａ，７ｂに本実施形態の基板収納装置を適用する場合、本実施形態の基板収納装置は７ａ，７ｂのどちらの搭載位置にも互換性を持って使用可能である。また、本実施形態の基板収納装置を基板収納装置７ａ，７ｂに適用した場合、Ｚ軸に対して９０°回転させて搭載しても、内部の基板３をロボット４５のハンド４３によって搬出して、処理室４６に移載することが可能である。

例えば本実施形態の基板収納装置を図８の基板収納装置７ａとして用いる場合を考える。まず、ロボット４５は、図１１に示される基板３の底面高さであるＳ２よりも低い位置にハンド４３を挿入した後、高さＳ２までハンド４３を上昇させ、ハンド４３上の図示しない吸着パッドで基板３をハンド４３上に吸着固定する。その後、ハンド４３を高さＳ１よりも数ミリ高い位置まで更に持ち上げ、ハンド４３をＸ方向に、ロボット４５に中心位置Ｐまで移動させることで、基板３を基板収納装置７ａから取り出すことができる。そして、上記と逆の駆動を実施することで、基板３を基板収納装置７ａに戻すことができる。

ただし、処理室４６内で基板３に処理を加える際に基板３の位置が１ミリ程度ずれる場合がある。この場合、処理室４６からハンド４３で受け取った基板３は、搬入した際からずれた状態でハンド４３上に受け渡しされるため、基板収納装置７ａに戻す際にも、そのままのずれ量が残ったまま載置部１１上に搭載されうる。しかし、基板支持部２には図５（Ａ）に示すように突き当て部１２が傾斜面により形成されているため、基板３は下降の際に、斜面に沿って規定位置方向に位置が修正されて搭載される。

図５（Ｂ）に示す例では、図５（Ａ）で説明した突き当て部１２の幅を例えば１ｍｍ以下の幅に成形して基板３との接触面が小さくなるようにしている。具体的には、基板支持部２は、その上面から下がった位置に形成された段差底面から立ち上がる基板支持部２の側壁部により形成されるリブを有する。そして、このリブの上面から下がった位置に形成されたリブ底面を載置部１１とし、リブ底面から立ち上がるリブ側面を突き当て部１２とする。この構造により、突き当て部１２の表面と基板３との接触によって発生する摩擦抵抗が減少し、基板３が突き当て部１２の途中で引っかかることが防止されるとともに、接触によって発生するパーティクルの量も減少させることができる。更に、図５（Ｂ）の例では、載置部１１は、基板と当接する当接部が基板の中心に向かって低くなるような傾斜を有する。このため、基板３の底面と当接部とは面接触せずに、線接触または点接触となる。よって、当接部の上にパーティクルが乗っていたとしても、基板３の底面にパーティクルが転移するのを防止できる。

図５（Ｃ）に示す例では、載置部１１は、基板支持部２の上面から下がった位置に形成された段差底面から突出して基板の底面と当接する突起部により構成されている。かかる構成によれば、パーティクルの発生や転移の懸念が更に少なくなる。

図１及び図２の例では、基板３の四隅を基板支持部２で支持する構成として説明した。しかし、基板３は四隅のうちの３か所を受けていれば、安定して固定することができるので、支柱は少なくとも３本あればよいと言える。更に言えば、基板支持部２が、同じ高さに少なくとも３か所配置されていればよい。図１に示す構成から、支柱１ｄ、基板支持部２ｄを削除して、他の３本の支柱と基板支持部によって基板３を保持してもよいが、図１２、図１３により適切な例を示す。図１２（Ａ）に示す例では、支柱１ｅが、図１の支柱１ｃと支柱１ｄの中間位置に配置されている。この場合、図１３に示すように、支柱１ｅがアクセス方向５２ｃにおける基板の動線上にあるため、４方向からのアクセスはできないが、３方向からのアクセスは確保されている。すなわち、少なくとも３本の支柱のうちの少なくとも２本の支柱は、平面視で基板の少なくとも３つの方向の搬送軌跡の領域の外側に配置されていればよい。

図１３において、基板３の＋Ｘ、−Ｙ、＋Ｙ方向の移動は、基板支持部２ａおよび２ｂによって規制されているため、基板支持部２ｅは−Ｘ方向の移動だけを規制すればよい。図１４は、−Ｘ方向の移動だけを規制する基板支持部２の構成例を示している。この場合、突き当て部１２は図５に示す形態とは異なり、一方向のみ、基板３と接する形状となっている。また、支柱１ｅを図１２（Ａ）に示すような基板の一辺の中間位置に設けるのではなく、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、隣り合う２本の支柱１ｃと支柱１ｄとを連結する連結部材の中間部に基板支持部２を設ける構成としてもよい。

図１の基板収納装置では、図５に示されるように、基板支持部２は支柱１に対して独立した部材として示したが、例えば図６に示すように、同じ段の複数の基板支持部が一体化された構成であってもよい。図６において、プレート５は同じ段の基板支持部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがプレート５に取り付けられることにより、同じ段の基板支持部が一体化されている。図７ではこのような形態の基板支持部を図１と同様の支柱１に対して固定した構成例を示している。同図において、プレート５は５段の基板支持部それぞれの間で、以下に説明するように、空間を分離する遮蔽板の役割を果たしている。

半導体製造装置で使用される基板は、先に説明したように、ＦＯＵＰやＳＭＩＦのような基板収納装置で運搬されることが一般的である。そのような基板収納装置においては、基板の清浄度を高度に保証するために、搬送経路中に存在するガスやパーティクルが基板と接触することを防止することが重要である。したがって、基板収納装置を構成する部品には、全てパーティクルの発生を抑制する材質が適用されていることはもちろん、基板との接触面積も極力小さくなるように配慮されている。しかし、十分にパーティクルの発生を抑制しても、なお、基板３と基板支持部２との接触箇所において発塵が起こったり、外部で基板に付着したパーティクルが基板収納装置内に持ち込まれる場合がある。

このように、基板収納装置内のパーティクル発生が完全になくならない状況においては、基板収納装置内で、パーティクルが拡散させないことが重要である。図７に示す構成によれば、基板３を搭載しても、基板間の空間がプレート５によって分断されているため、パーティクルが他の基板まで到達しにくい構造となっている。

以上説明した種々の実施形態によれば、基板収納装置内に基板を搬入／搬出する際に、図９に示したような壁状の基板保持部４７によって基板の搬送経路を塞がれることがない。また、支柱は基板の収納位置の外側の位置に配置されているため、支柱によって基板の搬送経路が塞がれることもない。したがって、基板収納装置に対して、複数の方向から基板の出し入れが可能となり、半導体製造装置内のレイアウト自由度が向上し、かつ、半導体製造装置の小型化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１：支柱、２：基板支持部、３：基板、４：台座

Claims (13)

1. 基板を収納する基板収納装置であって、
   少なくとも３本の支柱と、
   前記支柱によって保持され、前記基板の端部を支持する基板支持部と、
   を有し、
   前記基板支持部は、前記少なくとも３本の支柱のそれぞれに設けられ、
   前記少なくとも３本の支柱は、平面視で少なくとも３つの方向で前記基板の搬入出を行うことができる位置に配置されていることを特徴とする基板収納装置。
2. 前記少なくとも３本の支柱のうちの少なくとも２本の支柱は、前記平面視で基板の少なくとも３つの方向の搬送軌跡の領域の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板収納装置。
3. 前記基板は角型基板であり、
   前記少なくとも２本の支柱は、前記角型基板の第１側面を含む第１平面と前記第１側面と平行な第２側面を含む第２平面とに挟まれた領域と、前記第１側面に隣接する第３側面を含む第３平面と前記第３側面と平行な第４側面を含む第４平面とに挟まれた領域とを避けた領域に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板収納装置。
4. 前記基板支持部は、前記基板が載置される載置部と、前記載置部に載置された前記基板の水平方向の動きを規制する突き当て部と有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板収納装置。
5. 前記載置部は、前記基板支持部の上面から下がった位置に形成された段差底面であり、前記突き当て部は、前記段差底面から立ち上がる段差側面であることを特徴とする請求項４に記載の基板収納装置。
6. 前記段差側面は、前記基板を前記載置部に載置する際の誘導用の傾斜面を有することを特徴とする請求項５に記載の基板収納装置。
7. 前記基板支持部は、該基板支持部の上面から下がった位置に形成された段差底面から立ち上がる前記基板支持部の側壁部により形成されるリブを有し、
   前記載置部は、前記リブの上面から下がった位置に形成されたリブ底面であり、前記突き当て部は、前記リブ底面から立ち上がるリブ側面であることを特徴とする請求項４に記載の基板収納装置。
8. 前記リブ底面は、前記基板と線接触または点接触で当接するように傾斜していることを特徴とする請求項７に記載の基板収納装置。
9. 前記載置部は、前記基板支持部の上面から下がった位置に形成された段差底面から突出し、前記基板の底面と当接する突起部を有することを特徴とする請求項４に記載の基板収納装置。
10. 前記基板支持部は、前記少なくとも３本の支柱のそれぞれに複数配置され、該配置の高さ方向の間隔を等間隔とすることで、複数段の基板の収納位置を形成することを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板収納装置。
11. 同じ段の前記基板支持部が取り付けられたプレートを有することを特徴とする請求項１０に記載の基板収納装置。
12. 前記少なくとも３本の支柱は、４本の支柱を有し、
    前記４本の支柱のうちの隣り合う２本の支柱を連結する連結部材を更に有し、
    前記連結部材の中間位置に前記基板支持部が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の基板収納装置。
13. 前記基板は、前記少なくとも３本の支柱のそれぞれに設けられた前記基板支持部の間に支持されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の基板収納装置。

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