(57)【要約】【課題】  雰囲気の変動を迅速に安定させ、置換ガスの使用量を抑えることが可能になることは勿論、閾値を外れた雰囲気に暴露されたウェーハについては、歩留まりに関して検討することが可能となること。【解決手段】  上記課題を解決するために、本発明のミニエンバイロメント装置は、ウェーハが収納されている密閉容器の蓋を開閉し、前記ウェーハの搬送経路より退避させるロードポートと、前記密閉容器から前記ウェーハを搬送し、該ウェーハの処理を行う処理室に搬送する搬送ロボットと、前記ウェーハの搬送領域を清浄にするファンフィルタユニットと、装置内の雰囲気を大気以外の気体で置換する気体を供給する供給ポートと、装置内の雰囲気を装置内部で循環させるダクト及び装置外部に排出させる排出口を持ち、該ダクト及び排出口への流路の切り替えを行う切替手段とを備えていることを特徴とする。【選択図】図６
2014038888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハが収納されている密閉容器の蓋を開閉し、前記ウェーハの搬送経路より退避させるロードポートと、前記密閉容器から前記ウェーハを搬送し、該ウェーハの処理を行う処理室に搬送する搬送ロボットと、前記ウェーハの搬送領域を清浄にするファンフィルタユニットと、装置内の雰囲気を大気以外の気体で置換する気体を供給する供給ポートと、装置内の雰囲気を装置内部で循環させるダクト及び装置外部に排出させる排出口を持ち、該ダクト及び排出口への流路の切り替えを行う切替手段とを備えていることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記切替手段は、前記ミニエンバイロメント装置のベースに形成されている前記排出口を開閉するルーバー機構及び前記ミニエンバイロメント装置に形成されている前記ダクトを開閉するバルブ機構から成ることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項３】
請求項２に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記ルーバー機構は、前記ベースに設けられたシリンダが下降するとシリンダ軸がルーバーアーム内をスライドしながら該ルーバーアームが下方に引かれ、該ルーバーアームに接続されているルーバーが、ルーバー軸を中心に回転することで前記排気口の開閉が行われることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項４】
請求項２に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記バルブ機構は、ロータリーアクチュエータが回転するとバルブ軸が回転することで、バルブが動作して前記ダクトに設置されているダクト開口部の開閉が行われることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項５】
請求項１に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記ファンフィルタユニットの上方に前記供給ポートが接続され、該供給ポートには、装置内の酸素濃度が上昇した時に置換ガスを供給する注入バルブと、前記置換ガスの状態を監視する圧力計又は流量計が設置されていることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記ウェーハの搬送領域に上方酸素濃度計や湿度計及び前記ウェーハの搬送領域下方に下方酸素濃度計がそれぞれ設置され、該上方酸素濃度計、湿度計及び下方酸素濃度計で装置内部の大気置換の状態を監視することを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項７】
請求項６に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記上方及び下方酸素濃度計は、酸素濃度が低い方から閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃが設定され、閾値Ａの時には、装置内雰囲気を循環させ、閾値Ｂの時には、装置内の雰囲気を循環させながら装置内へ置換ガスを注入し、閾値Ｃの時には、装置内雰囲気を排出しながら置換ガスを注入し、且つ循環している酸素濃度が上昇して前記閾値Ｂとなると置換ガスの注入を行う前記注入バルブが開放されて装置内部に置換ガスが供給され、前記閾値Ａまで酸素濃度が復帰すると前記置換ガスの供給を停止し、置換ガスの消費量を最小としながら、装置内の酸素濃度を迅速に安定させることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項８】
請求項７に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記酸素濃度の閾値Ｄより酸素濃度が上昇した閾値Ｅ及び閾値Ｆを設定し、前記ウェーハの収納に要した時間と雰囲気の濃度から処理を行っていた前記密閉容器に結び付けたエラーのリスクをレベル分けし、このエラーのリスクの程度を上位装置へ送付することを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記ミニエンバイロメント装置は、メンテナンスカバーを備えていると共に、該メンテナンスカバーの状態を監視するセーフティスイッチが設置され、該セーフティスイッチで前記メンテナンスカバーが開いていることを検出し、装置内部の酸素濃度が１８％以下の場合には危険を知らせる警告手段を備えていることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のミニエンバイロメント装置において、
前記警告手段は、警告音が流れるブザー及び/又は警告を発する警告音であることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項１１】
ウェーハが収納されている密閉容器の蓋を開閉して前記ウェーハの搬送経路より退避させるロードポートと、前記密閉容器から前記ウェーハを搬送し、該ウェーハの処理を行う処理室に搬送する搬送ロボットと、前記ウェーハの搬送領域を清浄にするファンフィルタユニットとを備えたミニエンバイロメント装置の内部雰囲気を置換する際に、
前記ミニエンバイロメント装置内の酸素濃度が所定値より上昇した際には、前記ミニエンバイロメント装置内の雰囲気を排出口から排出すると共に、前記ミニエンバイロメント装置内の酸素濃度が所定値より低下した際には、前記ミニエンバイロメント装置内の雰囲気をダクトを介して内部循環させ、かつ、前記ファンフィルタユニットの上方に接続されている供給ポートから前記ミニエンバイロメント装置内に置換ガスを供給することを特徴とするミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法において、
前記排出口からの前記ミニエンバイロメント装置内の雰囲気の排出は、ルーバーの開閉により行われ、かつ、前記ダクトを介しての前記ミニエンバイロメント装置内の雰囲気の内部循環は、前記ルーバーを閉じられた状態で前記ダクトをバルブで開閉することにより行われることを特徴とするミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法において、
前記ウェーハの搬送領域に上方酸素濃度計及び前記ウェーハの搬送領域下方に下方酸素濃度計がそれぞれ設置され、かつ、前記上方及び下方酸素濃度計は、酸素濃度が低い方から閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃ、閾値Ｄが設定され、循環している酸素濃度が上昇して閾値Ｂとなると置換ガスの注入を行う前記注入ポートが開放されてミニエンバイロメント装置の内部に置換ガスが供給され、前記閾値Ａまで酸素濃度が復帰すると前記置換ガスの供給を停止することを特徴とするミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法において、
前記ミニエンバイロメント装置は、メンテナンスカバーを備えていると共に、該メンテナンスカバーの状態を監視するセーフティスイッチが設置され、該セーフティスイッチで前記メンテナンスカバーが開いていることを検出し、装置内部の酸素濃度が１８％以下の場合には警告手段により危険を知らせることを特徴とするミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はミニエンバイロメント装置及びその内部雰囲気置換方法に係り、特に、ウェーハを収納する密閉容器から、そのウェーハをクリーン度の高い環境の下で取り出し、その取り出したウェーハを処理チャンバに搬送するものに好適なミニエンバイロメント装置及びその内部雰囲気置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウェーハによる半導体の製造プロセスにおいては、ウェーハへの微細な異物が、配線パターンの断線やショート或いは半導体の特性の変化等さまざまな不具合を発生させる。そのため、非常に清浄なクリーンルーム内で生産が行われている。例えば、φ３００ｍｍのウェーハにおいては、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）と呼ばれる清浄な雰囲気にて満たされた蓋付き密閉容器に収納されて装置間を搬送される。
【０００３】
ＦＯＵＰは、ＦＯＵＰシェルとＦＯＵＰ蓋にて構成され、ＦＯＵＰ蓋にはパッキンを備え、ＦＯＵＰ内の雰囲気と外気とが遮蔽される。また、ＦＯＵＰは、ＩＣタグやバーコードを備え、ＦＯＵＰやＦＯＵＰ内のウェーハの情報が管理されている。
【０００４】
ミニエンバイロメント装置には、ロードポートと呼ばれるＦＯＵＰの蓋を開閉するオープナが設置され、ロードポートには、バーコードリーダーやＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）リーダーが設置され、ＦＯＵＰの識別を行うことができる。
【０００５】
ロードポートから検査や処理を行う処理チャンバやステージ間の大気搬送系においては、処理チャンバにより外気と遮断され、ファンフィルタユニットによるダウンフローによって局所的に清浄に管理されたミニエンバイロメント装置の空間内を、搬送ロボットによりウェーハが搬送される。
【０００６】
ウェーハは、ＦＯＵＰやロードポート、ミニエンバイロメント装置により局所的に非常に清浄に管理された雰囲気内を搬送されるため、クリーンルーム自体の清浄度を落とし、クリーンルームの稼動コストを抑えることができる。半導体の製造過程においては、雰囲気の清浄度に加えて、湿度を嫌う工程や酸素を嫌う工程がある。これらの工程においては、装置内の大気をプロセスに対して影響の少ない気体、例えば窒素や乾燥空気、不活性ガスで置換してウェーハの搬送や処理を行っている。大気の置換状態を管理するために、置換ガスに応じて、湿度や酸素濃度を測定して判断を行う。
【０００７】
また、半導体プロセスの微細化に伴い大気中の水分や酸素によるパターンの腐食による影響が大きくなり、歩留まりが低下してしまう。このパターンの腐食を防ぐために、プロセスに対して影響の少ない気体である窒素や乾燥空気、不活性ガスにて、ウェーハ搬送経路の雰囲気の置換を行う取り組みがされている。
【０００８】
特に、湿度、酸素を嫌う工程やプロセスパターンの微細化による腐食の影響を小さくするために、ＦＯＵＰ内雰囲気の大気の置換、ミニエンバイロメント装置内の雰囲気の置換が行われている。
【０００９】
ＦＯＵＰを配置した状態でＦＯＵＰの下面から置換ガスを注入、排出することで、ＦＯＵＰ内の雰囲気を置換する技術が特許文献１に、オープナにてＦＯＵＰドアを開いた際に、ＦＯＵＰ内部の雰囲気を置換する技術が特許文献２及び特許文献３に記載されている。また、ＦＯＵＰから装置内を搬送するミニエンバイロメント装置の搬送経路の大気を置換する技術が、特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−５６０４号公報
【特許文献２】特開２００９−３８０７３号公報
【特許文献３】特開２００９−１１１４０４号公報
【特許文献４】特開２００４−２００６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ＦＯＵＰはロードポートによりＦＯＵＰ蓋が開閉され、ロードポートはミニエンバイロメント装置からの指令により制御される。ＦＯＵＰ及びロードポートは、半導体業界の規格により標準化されているため、ミニエンバイロメント装置に使用されるＦＯＵＰ及びロードポートは自由に組み合せることができる。
【００１２】
しかし、ＦＯＵＰ内部の雰囲気を置換する方法においては標準化されておらず、ＦＯＵＰの底面に注入ポート及び排気ポートが用意され、ロードポートのＦＯＵＰ下面の置換ポート及び排気ポートを利用して内部雰囲気を置換する下面置換方式や、ＦＯＵＰ蓋の開放時に、ＦＯＵＰ内部へガスを注入して雰囲気を置換する前面置換方式など個別の方式が存在する。
【００１３】
半導体装置側では、製造ラインで使用するＦＯＵＰを指定することはできず、ロードポートとミニエンバイロメント装置は、それらの組み合わせにおいて、大気搬送雰囲気の置換性能を維持しなければならない。
【００１４】
また、ＦＯＵＰ内雰囲気の置換の終了は、注入流量と時間又は排出されるＦＯＵＰ内部雰囲気の酸素濃度、湿度などで監視される。しかし、ＦＯＵＰ内に収納されているウェーハの枚数などにも影響され、ＦＯＵＰ内の雰囲気は一様ではない。そのため、ミニエンバイロメント装置に組み合わせるＦＯＵＰや、ロードポートによりＦＯＵＰからウェーハを搬出する際のミニエンバイロメント装置の雰囲気への影響も同一ではない。
【００１５】
また、ミニエンバイロメント装置の内部の雰囲気から大気を置換する方法においても、ファンフィルタユニット上方から置換気体を流入し、ウェーハ搬送領域の下方より流出させる排出方式と、ファンフィルタユニット上方から置換気体を流入し、ウェーハ搬送領域の下方よりファンフィルタユニット上方へ導く循環方式があり、それらの組み合わせにおいても、ＦＯＵＰ雰囲気とミニエンバイロメント雰囲気が接続された場合のミニエンバイロメント装置の雰囲気への影響が異なる。
【００１６】
下面置換方式は、ＦＯＵＰ蓋を開かずに内部雰囲気の置換を行うため、ＦＯＵＰ蓋を開きＦＯＵＰ内雰囲気とミニエンバイロメント内雰囲気が混じりあった際のミニエンバイロメント装置の内部雰囲気に対する影響は小さい。一方、前面置換方式は、ＦＯＵＰ蓋を開きミニエンバイロメント内雰囲気に接続した状態で置換を行うため、ＦＯＵＰ内から排出された雰囲気が、ミニエンバイロメント装置の内部にも流入する。
【００１７】
ミニエンバイロメント装置の大気置換方法が排出方式であれば、ロードポートからのミニエンバイロメント装置内部へ大気の流入があっても、ファンフィルタユニットによるダウンフローで排出されてしまうため、影響は小さい利点があるが置換ガスの使用量が多い難点がある。
【００１８】
また、ミニエンバイロメント装置の大気置換方法が、循環方式であれば置換ガスの使用量は少ない利点があるが、ロードポートからのミニエンバイロメント装置内部へ流入した大気をファンフィルタユニット上流に循環させるため、影響が大きい難点がある。
【００１９】
このように、ミニエンバイロメント装置の内部雰囲気を安定的に大気置換を行うと共に、置換ガスの使用量を減らすことが課題となる。また、ミニエンバイロメント装置には、１台以上のロードポートが設置され、複数のＦＯＵＰが処理されているため、ミニエンバイロメント装置雰囲気の異常を感知したときには、既に処理途中のウェーハが存在する。ミニエンバイロメント装置の内部雰囲気を置換した装置において、酸素濃度や湿度をモニターして搬送の許可を行っていて、酸素濃度や湿度が規定閾値から外れてしまった場合には、装置は停止してしまい、搬送が停止することで、処理中のウェーハが規定閾値から外れた雰囲気に暴露されてしまう問題がある。更に、装置が異常を発生しメンテナンス作業が必要となった場合に、ミニエンバイロメント装置内部の大気雰囲気の置換により作業者に酸素欠乏の危険が生じる。
【００２０】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、雰囲気の変動を迅速に安定させ、置換ガスの使用量を抑えることが可能になることは勿論、閾値を外れた雰囲気に暴露されたウェーハについては、歩留まりに関して検討することが可能となるミニエンバイロメント装置及びその内部雰囲気置換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のミニエンバイロメント装置は、上記目的を達成するために、ウェーハが収納されている密閉容器の蓋を開閉し、前記ウェーハの搬送経路より退避させるロードポートと、前記密閉容器から前記ウェーハを搬送し、該ウェーハの処理を行う処理室に搬送する搬送ロボットと、前記ウェーハの搬送領域を清浄にするファンフィルタユニットと、装置内の雰囲気を大気以外の気体で置換する気体を供給する供給ポートと、装置内の雰囲気を装置内部で循環させるダクト及び装置外部に排出させる排出口を持ち、該ダクト及び排出口への流路の切り替えを行う切替手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のミニエンバイロメント装置の内部雰囲気置換方法は、上記目的を達成するために、ウェーハが収納されている密閉容器の蓋を開閉して前記ウェーハの搬送経路より退避させるロードポートと、前記密閉容器から前記ウェーハを搬送し、該ウェーハの処理を行う処理室に搬送する搬送ロボットと、前記ウェーハの搬送領域を清浄にするファンフィルタユニットとを備えたミニエンバイロメント装置の内部雰囲気を置換する際に、前記ミニエンバイロメント装置内の酸素濃度が所定値より上昇した際には、前記ミニエンバイロメント装置内の雰囲気を排出口から排出すると共に、前記ミニエンバイロメント装置内の酸素濃度が所定値より低下した際には、前記ミニエンバイロメント装置内の雰囲気をダクトを介して内部循環させ、かつ、前記ファンフィルタユニットの上方に接続されている供給ポートから前記ミニエンバイロメント装置内に置換ガスを供給することを特徴とする。またミニエンバイロメント装置内の雰囲気が、所定閾値より外れた場合には、ウェーハが暴露された時間と閾値からの外れた量によりリスクを判断して、上位装置へ報告することを特徴とするミニエンバイロメント装置およびその内部置換方法を提案する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、雰囲気の変動を迅速に安定させ、置換ガスの使用量を抑えることが可能になることは勿論、閾値を外れた雰囲気に暴露されたウェーハについては、歩留まりに関して検討することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のミニエンバイロメント装置が適用される一般的な半導体ウェーハ処理装置における大気搬送システムの概略構成を一部断面して示す側面図である。
【図２】ロードポートの下面置換方式の一般的な概略構成を一部断面して示す側面図である。
【図３】ロードポートの前面置換方式の一般的な概略構成を一部断面して示す側面図である。
【図４】ミニエンバイロメント装置における循環型置換方式の一般的な概略構成を一部断面して示す側面図である。
【図５】ミニエンバイロメント装置における排出型置換方式の一般的な概略構成を一部断面して示す側面図である。
【図６】本発明のミニエンバイロメント装置の実施例１であり、下面置換方式のロードポートと組み合わされた状態を一部断面して示す側面図である。
【図７】本発明のミニエンバイロメント装置の実施例２であり、前面置換方式のロードポートと組み合わされた状態を一部断面して示す側面図である。
【図８】本発明のミニバイロメント装置と工程管理制御部との関係を示す図である。
【図９】本発明における置換方式と管理値との関係を示す図である。
【図１０】本発明における異常時のリスク評価を説明するためのグラフである。
【図１１】本発明のミニエンバイロメント装置の実施例１を一部断面して示す平面図である。
【図１２】本発明における安全対策を説明するための論理回路図である。
【図１３】本発明のミニエンバイロメント装置の実施例１及び２使用されるルーバー機構の詳細を示す斜視図である。
【図１４】本発明のミニエンバイロメント装置の実施例１及び２使用されるバルブ機構の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のミニエンバイロメント装置及びその内部雰囲気置換方法の一実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一構成部品には、同符号を使用する。
【００２６】
図１は、本発明が適用される一般的な半導体ウェーハ処理装置における大気搬送システムの概略構成を示すものである。
【００２７】
該図に示す如く、半導体ウェーハ処理装置における大気搬送システムは、ＦＯＵＰシェル３とＦＯＵＰ蓋５から成り、ウェーハ１を搬送するＦＯＵＰ２と、ＦＯＵＰ２のＦＯＵＰ蓋５の開閉を行うロードポート６と、ＦＯＵＰ２内のウェーハ１の搬送を行う搬送ロボット１２、外部雰囲気と隔離するフレーム１４、隔離した雰囲気内に清浄なダウンフローを発生させるファン１０及びフィルタ１１により構成されるファンフィルタユニット９を持ったミニエンバイロメント装置１００と、搬送先となる検査や処理を行うための処理チャンバ１３とで概略構成されている。また、ＦＯＵＰ蓋５には、パッキン４を有し、ＦＯＵＰ２内の雰囲気が密閉されるようになっている。なお、装置により処理チャンバ１３は、ステージ又は真空中での処理や検査を行うための真空予備室でも良い。
【００２８】
図２に、ロードポート６の下面置換方式の一般的な概略構成を示す。
【００２９】
該図に示す如く、ＦＯＵＰ２は、ロードポート６のマウントベース７に設置保持され、ＦＯＵＰ蓋５は閉じられている。また、マウントベース７からＦＯＵＰ２の底面へ置換ガス２２を注入ポート２１及び置換ガス２２をＦＯＵＰ２の底面からマウントベース７へ排気する排気ポート２３を備えており、注入ポート２１の弁を開放することにより、注入ポート２１より置換ガス２２がＦＯＵＰ２内に注入され、ＦＯＵＰ２内の内部雰囲気が排気ポート２３より排出ガス２４として排出されることで、ＦＯＵＰ２内の内部雰囲気の置換が行われる。排出ガス２４は、初期は大半が大気であり、時間の経過と共に大半が置換ガス２２となる。
【００３０】
図３に、ロードポート６の前面置換方式の一般的な概略構成を示す。
【００３１】
該図に示す如く、ＦＯＵＰ２は、ロードポート６のマウントベース７に設置保持されており、ＦＯＵＰ蓋５が開閉位置まで前進した後、ドア８の真空チャックに吸着され、ＦＯＵＰ蓋５のロック開閉機構によりロックが外される。真空チャック及びロック開閉機構については、説明を省略する。
【００３２】
図３において、ＦＯＵＰ蓋５が開かれ、搬送ロボット１２がＦＯＵＰ２内のウェーハ１にアクセスできるように下方へ退避し、ＦＯＵＰシェル３の開口部より注入ノズル２５から置換ガス２６が注入され、ＦＯＵＰシェル３の開口部より、ミニエンバイロメント装置１００のダウンフローにより排出ガス２７が排出される。排出ガス２７は、初期は大半が大気であり、時間の経過と共に大半が置換ガスとなる。
【００３３】
図４に、ミニエンバイロメント装置における循環型置換方式の一般的な概略構成を示す。該図は、下面置換方式のロードポート６がミニエンバイロメント装置１００に接続され、ＦＯＵＰ２内の内部雰囲気の置換が終了し、注入ポート２１及び排気ポート２３がマウントベース７に収納され、ＦＯＵＰ蓋５が開閉位置まで前進してＦＯＵＰ蓋５が開き、搬送ロボット１２が、ＦＯＵＰ２内のウェーハ１にアクセスできるように下方へ退避した状態を示すものである。
【００３４】
図４では、ファンフィルタユニット９の上方に、置換ガスを注入する供給ポート３２が接続され、置換ガスの供給状態の監視を行う圧力計３１や注入バルブ３０が接続されている。なお、圧力計３１は、流量計であっても良い。
【００３５】
そして、置換ガスがファンフィルタユニット９の上流に注入され、清浄なダウンフローが作られる。ミニエンバイロメント装置１００のベース１５には、壁面のダクト３３に繋がる開口部が形成されており、置換ガスは、壁面のダクト３３を通じてファンフィルタユニット９の上流へ循環される。ミニエンバイロメント装置１００内部の雰囲気は、酸素濃度計１９によりモニターされ、この酸素濃度計１９を見ながら置換雰囲気の注入バルブ３０が制御され、ミニエンバイロメント装置１００の内部が、大気置換された清浄な雰囲気に維持される。なお、酸素濃度計１９は、湿度計であっても良い。
【００３６】
図５に、ミニエンバイロメント装置における排出型置換方式の一般的な概略構成を示す。該図は、前面置換方式のロードポート６がミニエンバイロメント装置１００に接続され、ＦＯＵＰ２がマウントベース７に設置保持され、ＦＯＵＰ蓋５が開閉位置まで前進した後、ドア８の真空チャックに吸着され、ロック開閉機構によりＦＯＵＰ蓋５のロックが外され、ＦＯＵＰ蓋５が開かれ、搬送ロボット１２がＦＯＵＰ２内のウェーハ１にアクセスできるように下方へ退避し、ＦＯＵＰシェル３の開口部より注入ノズル２５から置換ガス２２を注入し、ＦＯＵＰシェル３の開口部より排出ガス２７が排出されている状態を示すものである。排出ガス２７は、初期は大半が大気であり、時間の経過と共に大半が置換ガスとなる。真空チャック及びロック開閉機構については、説明を省略する。
【００３７】
図５では、ファンフィルタユニット９の上方に、置換ガス２２を注入する供給ポート３２が接続され、置換ガス２２の供給状態の監視を行う圧力計３１や注入バルブ３０が接続されている。なお、圧力計３１は、流量計であっても良い。
【００３８】
そして、ファンフィルタユニット９によって清浄なダウンフローが作られ、ＦＯＵＰシェル３の開口部より排出された排出ガス２７は、ベース１５の排気口３６を通じて排出される。ミニエンバイロメント装置１００の雰囲気は、酸素濃度計１９によりモニターされ、この酸素濃度計１９を見ながら置換雰囲気の注入バルブ３０が制御され、ミニエンバイロメント装置１００の内部が、大気が置換された清浄な雰囲気に維持される。なお、酸素濃度計１９は、湿度計であっても良い。
【実施例１】
【００３９】
図６に、本発明のミニエンバイロメント装置の実施例１を示し、下面置換方式のロードポート６と組み合わされ、本発明のミニエンバイロメント装置２００の実施例１にＦＯＵＰ２が搬送設置された図であり、下面置換方式のロードポート６がミニエンバイロメント装置２００に接続され、ＦＯＵＰ２内の雰囲気の置換が終了し、注入ポート２１及び排気ポート２３がマウントベース７に収納され、ＦＯＵＰ蓋５が開閉位置まで前進してＦＯＵＰ蓋５が開き、搬送ロボット１２がＦＯＵＰ２内のウェーハ１にアクセスできるように下方へ退避した状態を示すものである。
【００４０】
該図に示す如く、本実施例のミニエンバイロメント装置２００は、ウェーハ１をＦＯＵＰ蓋５付きＦＯＵＰ２内に収納し、ＦＯＵＰ蓋５付きＦＯＵＰ２内のＦＯＵＰ蓋５を開閉しウェーハ１の搬送経路より退避させるためのロードポート６と、ＦＯＵＰ蓋５付きＦＯＵＰ２からウェーハ１を搬送し、ウェーハ１の処理を行う処理チャンバ（図示せず）に搬送する搬送ロボット１２と、ダウンフローによりウェーハ１の搬送領域を清浄にするファンフィルタユニット９とから概略構成され、そして、本実施例では、ミニエンバイロメント装置２００内の雰囲気を大気以外の気体で置換する気体の供給ポート３２を有し、ミニエンバイロメント装置２００内の雰囲気を装置内部で循環させるダクト３３及び装置外部に排出させる排気口３６を持ち、それらダクト３３及び排気口３６への流路の切り替えを行うバルブ３５やルーバー３４を備えていることを特徴とする。以下、その詳細について、説明する。
【００４１】
図６において、フレーム１４内の雰囲気は、ファンフィルタユニット９によりダウンフローとなりウェーハ１の搬送領域を清浄に管理し下方に流れ、ダクト３３によりファンフィルタユニット９のファン１０にて吸入され、ファンフィルタユニット９の上流へと循環する。一方、ファンフィルタユニット９上方には、酸素濃度が上昇したときに置換ガスを供給する注入バルブ３０と、置換ガスの状態を監視する圧力計３１、外部置換ガスの供給ポート３２が接続されている。なお、圧力計３１は、流量計であっても良い。
【００４２】
ミニエンバイロメント装置２００内の雰囲気を循環させるダクト３３には、バルブ３５が設置され、このバルブ３５を開閉することで、循環する雰囲気を流したり止めたりすることができる。また、ベース１５の底面には制御可能なルーバー３４が設置され、このルーバー３４を開閉することで、フレーム１４の内部雰囲気をファンフィルタユニット９のダウンフローにより排気口３６より排出したり、止めたりすることができる。ルーバー３４が排気口３６を閉じて、ダクト３３のバルブ３５が開いた状態での雰囲気は、フレーム１４内部を循環しながら制御している状態である。更に、フレーム１４の内部には、ウェーハ１の搬送領域に上方酸素濃度計３８及びウェーハ１の搬送領域下方に下方酸素濃度計３９が設置され、ミニエンバイロメント装置２００内部の大気置換の状態を監視している。
【００４３】
酸素濃度計は、搬送の判断を行うために、図９に示すように、濃度が低いほうから閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃ、閾値Ｄを持つ。循環している雰囲気の酸素濃度が上昇して閾値Ｂとなると、置換ガスの注入を行う注入バルブ３０が開き、フレーム１４の内部に置換ガスが供給され、閾値Ａまで酸素濃度が復帰すると、置換ガスの供給を停止する。
【００４４】
このような本実施例の構成とすることにより、ミニエンバイロメント装置２００内部の雰囲気を排出したり循環させたりすることで、雰囲気の変動を迅速に安定させ、置換ガスの使用量を抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００４５】
図７に、本発明のミニエンバイロメント装置の実施例２を示し、前面置換方式のロードポート６と組み合わされ、本発明のミニエンバイロメント装置３００の実施例２にＦＯＵＰ２が搬送された図である。
【００４６】
該図に示す本実施例において、ＦＯＵＰ２はマウントベース７に設置保持され、ＦＯＵＰ蓋５が開閉位置まで前進後、ドア８の真空チャックに吸着されロック開閉機構によりＦＯＵＰ蓋５のロックが外されてＦＯＵＰ蓋５が開かれ、搬送ロボット１２がＦＯＵＰ２内のウェーハ１にアクセスできるように下方へ退避した後、ＦＯＵＰシェル３の開口部より注入ノズル２５から置換ガス２２をＦＯＵＰ２内に注入し、ＦＯＵＰシェル３の開口部より置換ガスが排出ガス２４として排出されている状態を示すものである。排出ガス２４は、初期は大半が大気であり、時間の経過と共に大半が置換ガスとなる。なお、真空チャック及びロック開閉機構は、その説明を省略する。
【００４７】
そして、本実施例のミニエンバイロメント装置３００も実施例１と同様に、ミニエンバイロメント装置３００内の雰囲気を大気以外の気体で置換する気体の供給ポート３２を有し、ミニエンバイロメント装置３００内の雰囲気を装置内部で循環させるダクト３３及び装置外部に排出させる排気口３６を持ち、それらダクト３３及び排気口３６への流路の切り替えを行うバルブ３５やルーバー３４を備えていることを特徴とする。以下、その詳細について、説明する。
【００４８】
図７において、ＦＯＵＰ２内から排出された排出ガス２４は、フレーム１４の内部へ流入する。排出ガス２４は、初期は大半が大気であり、時間の経過と共に大半が置換ガスとなる。フレーム１４の内部に流入した大気は、ファンフィルタユニット９によるダウンフローによりウェーハ１の搬送領域の下方へ流れて下方酸素濃度計３９により検出され、酸素濃度が上昇し閾値Ｃに達する。このとき、ウェーハ１の搬送領域内に設置した上方酸素濃度計３８に変化はない。下方酸素濃度計３９でフレーム１４下方の酸素濃度の上昇を感知すると、ベース１５底面のルーバー３４が開き大気を多く含んだ雰囲気が排気口３６から排出される。
【００４９】
更に、ウェーハ１の搬送領域下方よりファンフィルタユニット９の上流に雰囲気の循環をさせるダクト３３に設置したバルブ３５が閉じて、ファンフィルタユニット９の上流に設置された置換ガスの注入バルブ３０が開き、注入された置換ガスによりダウンフローが生成される。このとき、ウェーハ１の搬送領域内に設置した上方酸素濃度計３８は、ウェーハ１の搬送領域内下部に設置した下方酸素濃度計３９に比べ、酸素濃度の上昇は極めて小さくすることができる。
【００５０】
つまり、ウェーハ１の搬送領域は、ＦＯＵＰ２内から排出された大気の影響をほとんど受けることなく管理され、やがて下方の酸素濃度も低下して閾値Ｂとなる。酸素濃度が閾値Ｂとなると、ベース１５底部のルーバー３４が閉じて、ダクト３３内のバルブ３５が開き、雰囲気はフレーム１４の内部を循環する。酸素濃度がさらに低下し閾値Ａまで達すると、注入バルブ３０が閉じて置換ガスの供給が止まる。
【００５１】
また、フレーム１４内の雰囲気の評価は、ウェーハ１の搬送領域内の上方酸素濃度計３８で行い、ミニエンバイロメント装置３００の雰囲気の循環方式は、ウェーハ１の搬送領域内とウェーハ１の搬送領域下方に設置した双方の上方酸素濃度計３８と下方酸素濃度計３９により行うことで、ウェーハ１の搬送領域の大気置換を安定的に行うことができる。
【００５２】
図８に、本発明のミニバイロメント装置と工程管理制御部との関係を示す。図８において、工程管理制御部４８は天井吊下式自動搬送車４４に指示を行い、ＦＯＵＰ２を装置４７のロードポート６へ運ぶ。また、ＦＯＵＰ２には、バーコード１６やＩＣタグ１７が備えられ、ロードポート６に設置されたバーコードリーダー及びＲＦＩＤリーダー１８で、ＦＯＵＰ２の識別を行っている。
【００５３】
ＦＯＵＰ２の識別情報は、ロードポート６からミニエンバイロメント搬送系４５に送られ、装置本体４６の制御部を介して、工程管理制御部４８へ送られる。工程管理制御部４８は、装置４７で行う処理内容などの工程の指示を行う。装置４７からは、処理の結果や発生したエラー内容が工程管理制御部４８に送られる。
【００５４】
ウェーハ１の搬送領域の上方酸素濃度計３８が規定値となる閾値Ｄより上昇すると、動作中の動きまでを終了させて搬送を停止する。装置４７内にあるウェーハ１の状況を確認して、搬出を行ったＦＯＵＰ２の同じ段数へウェーハ１を収納し、ＦＯＵＰ蓋５を閉める。ロードポート６がパージ機能を持っている場合は、ＦＯＵＰ２内の雰囲気の置換動作を行う。
【００５５】
図１０に示すように、閾値Ｄより酸素濃度が上昇した閾値Ｅ、閾値Ｆを設定し、ウェーハ１の収納に要した時間（暴露時間）及び雰囲気の濃度からのリスクの高さを判断して、処理を行っていたＦＯＵＰ２に結びつけたエラーのリスク小（レベル１）からリスク中（レベル２）、リスク大（レベル３）を出す。ロードポート６に置換機能がない場合や、置換機能がついているロードポート６で規定値まで置換できなかった場合は、リスク特大（レベル４）を送信する。
【００５６】
このとき、ファンフィルタユニット９の異常や供給置換ガス量の異常がない場合は、排出方式で置換ガスを注入して、ファンフィルタユニット９及び供給ガス量の異常がある場合は、循環方式として酸素濃度の維持を図る。エラーのリスクの程度を装置４７から工程管理制御部４８へ送られることで、ＦＯＵＰ２内のウェーハ１の歩留まりを予想して生産量の管理が可能となる。
【００５７】
図１１に、上述した実施例１のミニエンバイロメント装置２００の平面図を示す。
【００５８】
該図に示す如く、フレーム１４には２つのロードポート６が設置されて、ＦＯＵＰ２が載せられている。図１１は、ファンフィルタユニット９が一部切断された図であり、搬送ロボット１２、排気口３６、ダクト３３、メンテナンスカバー４０の状態を監視するセーフティスイッチ４１の配置関係を示し、また、ファンフィルタユニット９の上面には、注入バルブ３０、圧力計３１、供給ポート３２の配置関係が分かる。
【００５９】
ところで、ミニエンバイロメント装置２００のメンテナンスカバー４０には、上述したセーフティスイッチ４１が用意され、メンテナンスカバー４０の状態を監視している。特に、ミニエンバイロメント装置２００やロードポート６に何らかのエラーが発生した場合、大気の置換を行っているミニエンバイロメント装置２００においては、作業者へ作業雰囲気に酸素欠乏のリスクがあることを伝える必要がある。
【００６０】
メンテナンスカバー４０が開いている状態では、装置は自動動作することができない。メンテナンスカバー４０が開いていることをセーフティスイッチ４１で検出すると、置換ガスの注入バルブ３０が閉じる。メンテナンスカバー４０が開いた状態で、ミニエンバイロメント装置２００内部の酸素濃度が、酸素欠乏症等規則で定められている酸素欠乏の危険がある１８％以下の状態のときは、ブザー４３から警告音が流れ、また、警告灯４２にて作業者へ危険を知らせる。
【００６１】
メンテナンスカバー４０が開き、置換ガスの供給が止まり、ミニエンバイロメント装置２００の雰囲気の酸素濃度が１８％以上に復帰すると、警告音及び警告灯が共に停止する。ファンフィルタユニット９に異常がある場合は、ミニエンバイロメント装置２００内部の排気ができていない可能性もあるため、酸素濃度が１８％以上に復帰しても、ブザー４３による警告音、警告灯４２による警告を発する。
【００６２】
メンテナンスカバー４０を閉じると、搬送ロボット１２及びロードポート６は原点復帰動作を行い、規定時間内にミニエンバイロメント装置２００の雰囲気が規定値に復帰すると、自動搬送を受け付ける。これらを示した論理回路は、図１２となる。
【００６３】
図１３に、上述した実施例１及び２のミニエンバイロメント装置２００及び３００に使用されるルーバー機構の詳細を示す。
【００６４】
該図に示す如く、ルーバー機構を構成するルーバー３４は、ミニエンバイロメント装置２００及び３００のベース１５に形成されている排気口３６を開閉するものであるが、ベース１５に設けられたシリンダ５０が下降すると、シリンダ軸５１がルーバーアーム５２内をスライドしながらルーバーアーム５２が下方に引かれることで、ルーバーアーム５２に接続されているルーバー３４がルーバー軸５３を中心に回転するため、ルーバー３４による排気口３６の開閉が行われる。シリンダ軸５１には、対称にもう１対ルーバー３４が設置されており、シリンダ５０の動きに同期してもう１方の排気口３６の開閉も行われる。
【００６５】
図１４に、上述した実施例１及び２のミニエンバイロメント装置２００及び３００に使用されるバルブ機構の詳細を示す。
【００６６】
該図に示す如く、バルブ機構を構成するバルブ３５は、ミニエンバイロメント装置２００及び３００に形成されているダクト３３を開閉するものであるが、その動作は、ロータリーアクチュエータ５６が回転するとバルブ軸５８が回転することで、バルブ３５が動作してダクト３３に設置されたダクト開口部３７の開閉が行われる。
【００６７】
このような本実施例によれば、置換ガスの注入流量と排出量及び循環量を制御することで、ミニエンバイロメント装置内部の雰囲気の変動を迅速に安定させることができる。
【００６８】
また、ミニエンバイロメント装置内の雰囲気の異常を感知した場合には、ウェーハの搬送を停止して、ウェーハ搬送及び処理中のウェーハのＦＯＵＰへの収納動作を行うと共に、ＦＯＵＰ内の大気置換動作を行い、その際に暴露された雰囲気の状態と時間により試料へのリスクをランク分けして上位の装置に出力し、生産工程を管理している制御部へウェーハへのリスクの情報を発することで、歩留まりの予想が可能となり、生産量の管理を行うことができる。
【００６９】
また、メンテナンス時には、メンテナンス用のカバー状態の検出とファンフィルタユニットの状態の検出及びミニエンバイロメント装置内部の雰囲気の状態検出より、作業雰囲気の危険を判断して作業者に警告灯や警告音にて知らせることができる。
【００７０】
よって、本実施例によれば、雰囲気の変動を迅速に安定させ、置換ガスの使用量を抑えることが可能になることは勿論、閾値を外れた雰囲気に暴露されたウェーハについては、歩留まりに関して検討することが可能となり、また、メンテナンス時には、作業者を置換ガスによる酸素欠乏の危険から守ることができる効果がある。
【００７１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ウェーハ、２…ＦＯＵＰ、３…ＦＯＵＰシェル、４…パッキン、５…ＦＯＵＰ蓋、６…ロードポート、７…マウントベース、８…ドア、９…ファンフィルタユニット、１０…ファン、１１…フィルタ、１２…搬送ロボット、１３…処理チャンバ、１４…フレーム、１５…ベース、１６…バーコード、１７…ＩＣタグ、１８…バーコードリーダー及びＲＦＩＤリーダー、１９…酸素濃度計、２１…注入ポート、２２…置換ガス、２３…排気ポート、２４、２７…排出ガス、２５…注入ノズル、２６…置換ガス、３０…注入バルブ、３１…圧力計、３２…供給ポート、３３…ダクト、３４…ルーバー、３５…バルブ、３６…排気口、３７…ダクト開口部、３８…上方酸素濃度計、３９…下方酸素濃度計、４０…メンテナンスカバー、４１…セーフティスイッチ、４２…警告灯、４３…ブザー、４４…天井吊下式自動搬送車、４５…ミニエンバイロメント搬送系、４６…装置本体、４７…装置、４８…工程管理制御部、５０…シリンダ、５１…シリンダ軸、５２…ルーバーアーム、５３…ルーバー軸、５６…ロータリーアクチュエータ、５８…バルブ軸、１００、２００、３００…ミニエンバイロメント装置。
【図１】
2014038888.tif 000003
【図２】
2014038888.tif 000004
【図３】
2014038888.tif 000005
【図４】
2014038888.tif 000006
【図５】
2014038888.tif 000007
【図６】
2014038888.tif 000008
【図７】
2014038888.tif 000009
【図８】
2014038888.tif 000010
【図９】
2014038888.tif 000011
【図１０】
2014038888.tif 000012
【図１１】
2014038888.tif 000013
【図１２】
2014038888.tif 000014
【図１３】
2014038888.tif 000015
【図１４】
2014038888.tif 000016