(57)【要約】本発明は半導体基板を搬送および保管するための密閉エンクロージャに関する。該エンクロージャは、密閉コンテナと、コンテナ内部に設けられ、基板を支持するトレイを含んだ支持手段とを備える。コンテナは、コンテナを開放するために分離することのできる２つの接触ハーフ・シェルを含み、前記支持手段の各端部は前記ハーフ・シェルの個々の１つに機械的に固定されている。前記手段の全高はコンテナが開いているか閉じているかに応じて変化し、トレイは等しい距離だけ相互に分離される。前記支持手段は好ましくは、ハーフ・シェルの個々の１つに機械的に連結された端部節を有する節およびボール・ジョイントの交互配列を含む。このような状況下では、前記支持手段の全高は、コンサーティーナ様に運動する節およびボール・ジョイントの交互配列によって変化する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を搬送および保管するための密閉エンクロージャであって、該エンクロージャが密閉コンテナと、前記コンテナ内部に設けられ、前記基板を支持するトレイを含んだ支持手段とを備えており、前記コンテナが分離して前記コンテナを開放する２つの接触ハーフ・シェルを備えることと、前記支持手段の各端部が前記ハーフ・シェルの個々の１つに機械的に固定されていることとを特徴とする、密閉エンクロージャ。
【請求項２】
前記支持手段の全高が前記コンテナが開いているか閉じているかに応じて変化し、前記トレイが等しい距離で離間される、請求項１に記載のエンクロージャ。
【請求項３】
前記支持手段が節およびボール・ジョイントの交互配列を含む、請求項１に記載のエンクロージャ。
【請求項４】
前記節およびボール・ジョイントの交互配列が、各端部に節を有し、前記端部節の各々が前記ハーフ・シェルのそれぞれ１つに機械的に連結された、請求項３に記載のエンクロージャ。
【請求項５】
前記支持手段の全高が、コンサーティーナ様に動く前記節およびボール・ジョイントの交互配列によって変化する、請求項３に記載のエンクロージャ。
【請求項６】
１つおきにあるボール・ジョイントが前記基板が載っているトレイを運ぶ、請求項３に記載のエンクロージャ。
【請求項７】
前記ハーフ・シェルが可撓性ガスケットを介して結合されている、請求項１に記載のエンクロージャ。
【請求項８】
前記支持手段が前記可撓性ガスケットを圧縮して前記コンテナを密閉する、請求項７に記載のエンクロージャ。
【請求項９】
前記コンテナが少なくとも１つのハンドルを含む、請求項１に記載のエンクロージャ。
【請求項１０】
前記コンテナがロッキング・デバイスを含む、請求項１に記載のエンクロージャ。
【請求項１１】
前記コンテナが少なくとも１つのハンドルを含み、前記ロッキング・デバイスが前記ハンドルと協働する、請求項１０に記載のエンクロージャ。
【請求項１２】
低圧ロード・チャンバ内に置かれた低圧エンクロージャから基板を取り出す方法であって、前記エンクロージャが、密閉コンテナと、前記コンテナ内部に設けられ、前記基板を支持するトレイを含んだ支持手段とを備えており、前記コンテナが分離して前記コンテナを開放する２つの接触ハーフ・シェルを備え、前記支持手段の各端部が前記ハーフ・シェルの個々の１つに機械的に固定されており、該方法が、
前記ハーフ・シェルを分離することによって前記トレイ間の距離を拡大するステップと、
２つの連続するトレイ間にロボット手段を導入するステップと、
前記ロボット手段の上に置かれた前記基板を上昇させるステップと、
前記基板と一緒に前記ロボット手段を取り出すステップと、
前記ハーフ・シェルを結合することによって残りのトレイ間の距離を短縮するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
低圧ロード・チャンバ内に置かれた低圧エンクロージャ内に基板を挿入する方法であって、前記エンクロージャが、密閉コンテナと、前記コンテナ内部に設けられ、前記基板を支持するトレイを含んだ支持手段とを備えており、前記コンテナが分離して前記コンテナを開放する２つの接触ハーフ・シェルを備え、前記支持手段の各端部が前記ハーフ・シェルの個々の１つに機械的に固定されており、該方法が、
前記ハーフ・シェルを分離することによって前記トレイ間の距離を拡大するステップと、
２つの連続するトレイ間で前記基板を運ぶロボット手段を挿入するステップと、
前記ロボット手段の真下に位置する前記トレイ上に前記基板を置くステップと、
前記ロボット手段を取り出すステップと、
前記ハーフ・シェルを結合することによって前記トレイ間の距離を短縮するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、微小電子部品を製造する、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の部品または光微小電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）の部品を作製する種々の段階の間の基板の搬送および保管の分野に関する。本発明は、更に具体的には、一般に多角形のガラスマスクまたはシリコン・ウェハなどの円形の半導体材料ウェハの形態であるような基板を搬送および保管するための密閉エンクロージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の製造段階の間では、基板は無菌室の大気中に存在する汚染から基板を保護する制御された大気を含んだ密閉エンクロージャ内で搬送および保管される。一般に、エンクロージャは１枚の基板（直径２００ミリメートル（ｍｍ）または３００ｍｍを有するシリコン・ウェハ）または積層状態の複数の基板を含む。現在、一般に使用される密閉エンクロージャは１枚から２５枚の基板を含む。各基板は個々の支持体上に載り、基板は小さな寸法の保管エンクロージャを得るために最小化された空間だけ相互に分離される。
【０００３】
このような密閉エンクロージャはエアロックおよびロボット手段の助けを借りて製造機器の入口／出口接合部分と結合されている。第１のロボットが密閉エンクロージャからロード・チャンバに基板を搬送する。ロード・チャンバは低圧にされている。その後、搬送チャンバのロボットがロード・チャンバからプロセス・チャンバに基板を搬送する。基板がロード・チャンバ内または搬送エンクロージャ内に入れられるとき、基板の下の利用可能な空間は、ロボットのアームが最初に基板の下を通過するのに十分なものでなければならない。この後、アームは基板が最早その支持体の上ではなくロボットのアームの上に乗るために十分上昇することができなければならず、次いで、アームは基板をプロセス・チャンバの方に移動させることができる。
【０００４】
上記制限を満たすことのできる密閉エンクロージャは嵩が大きいことを理解されたい。残念ながら、無菌室を製造および維持するコストのために、無菌室内で保管のために利用可能な空間は小さい。エンクロージャの量、したがってその中に保管することのできる基板の量は制限される。したがって、このような密閉エンクロージャのサイズを縮小することが適切であろう。
【０００５】
特許文献であるＵＳ−２００２／０１８７０３は、半導体基板を一時的に保管するためのカセットを各々含んだロード・チャンバと連通する搬送チャンバに接続されたプロセス・チャンバを備えた設備を記載している。ロード・チャンバは基板を受け取る保管区画を有する棚に基板搬送手段を介して接続されている。ロボットが保管区画からロード・チャンバ内に位置するカセットへ基板を搬送する。カセットに含まれた機構は、複数のトレイと、トレイを支持し、それらの移動を誘導する手段とを備える。カセット内に基板を挿入しかつ／またはそこから取り出すために、基板を支持するトレイは選択されたトレイの両側にある積層されたトレイを移動させる支持および誘導手段によって他のトレイから移動される。ロッキング・デバイスが、トレイをその上およびその下に位置する隣接するトレイから離間されるような位置にロックする。トレイはロボットによって操作されるためにこのようにしてアクセス可能である。
【０００６】
また、搬送段階および保管段階中に基板が汚染されるのを防ぐために、密閉エンクロージャは制御された大気を基板周囲に保存できるようにしなければならない。ウェハは種々の工程の間に、数週間にわたって半導体製造ユニット内に置かれることがある。この期間中、半導体基板は無菌室から、および基板自身からも生じ得る任意の汚染のリスクから保護される必要がある。これが制御された大気下で密閉エンクロージャ内で基板を搬送および保管する理由の１つである。
【特許文献１】ＵＳ−２００２／０１８７０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、既存の設備において一般に用いられるロボット手段によって基板をエンクロージャ内に挿入しかつ／または基板をそこから取り出すことを可能にするように基板周囲に空間を提供した状態で、半導体基板の搬送および保管のための密閉エンクロージャ構造体を提案することである。
【０００８】
また、本発明のエンクロージャは、基板が搬送段階および保管段階の間に汚染されるのを防ぐために、単純かつ安価な様式で十分な密閉を保証することによって、制御された大気を基板周囲に保存できるようにしなければならない。
【０００９】
最終的に、本搬送エンクロージャは一般的な製造機器のロード／アンロード接合部分と接合できなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は半導体基板を搬送および保管するための密閉エンクロージャを提供する。該エンクロージャは密閉コンテナと、前記コンテナ内部に設けられ、前記基板を支持するトレイを含んだ支持手段とを備える。該エンクロージャは、前記コンテナが分離して前記コンテナを開放する２つの接触ハーフ・シェルを備えることと、前記支持手段の各端部が前記ハーフ・シェルの個々の１つに機械的に固定されていることとを特徴とする。
【００１１】
このように、支持手段の全高がコンテナが開いているか閉じているかに応じて変化し、トレイは等しい距離だけ離間される。
【００１２】
本発明の密閉エンクロージャは、一旦閉じられると小型になり、これにより保管および搬送が容易になるという利点を有する。その内部容積が小さいために、特に汚染に対してその大気を制御することが簡単になる。また、その重量および製造コストは低減され、設置との小さなサイズのインタフェースを必要とする。
【００１３】
具体的な実施形態では、支持手段は節およびボール・ジョイントの交互配列を含む。更に好ましくは、節およびボール・ジョイントの交互配列は各端部に節を有する。前記端部節の各々は前記ハーフ・シェルのそれぞれ１つに機械的に連結されている。
【００１４】
有利には、１つおきにあるボール・ジョイントが前記基板が載っているトレイを運ぶ。このような状況下では、支持手段の全高は、節およびボール・ジョイントの交互配列のコンサーティーナ運動によって変化するのが好ましい。
【００１５】
コンテナを構成するハーフ・シェルは可撓性ガスケットを介して共に連結されている。前記コンテナを密閉するために、支持手段は後退するときに前記可撓性ガスケットを圧縮する。
【００１６】
エンクロージャをより容易に操作できるように、コンテナは少なくとも１つのハンドルおよび／またはロッキング・デバイスを含む。ロッキング・デバイスはハンドルと協働するのが好ましい。
【００１７】
本発明は上記エンクロージャから基板を取り出す方法も提供する。低圧のエンクロージャが同じく低圧であるロード・チャンバ内に置かれる。この方法は
ハーフ・シェルを分離することによってトレイ間の距離を拡大するステップと、
２つの連続するトレイ間にロボット手段を導入するステップと、
ロボット手段の上に置かれた基板を上昇させるステップと、
基板と一緒にロボット手段を取り出すステップと、
ハーフ・シェルを結合することによって残りのトレイ間の距離を短縮するステップと
を含む。
【００１８】
本発明は上記エンクロージャ内に基板を挿入する方法も提供する。低圧のエンクロージャが低圧のロード・チャンバ内に置かれる。この方法は
ハーフ・シェルを分離することによってトレイ間の距離を拡大するステップと、
２つの連続するトレイ間で基板を運ぶロボット手段を挿入するステップと、
ロボット手段の真下に位置するトレイ上に基板を置くステップと、
ロボット手段を取り出すステップと、
ハーフ・シェルを結合することによってトレイ間の距離を短縮するステップと
を含む。
【００１９】
本発明の他の特徴および利点は、非限定的な例示として示された以下の実施形態の説明および添付図面から明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に示した本発明の実施形態では、本発明のエンクロージャ１が保管のために閉じた位置にあるのがわかる。図２は同エンクロージャ１が基板ウェハの取り出しまたは挿入動作中の開いた位置にあるのを示しており、エンクロージャ１は製造および加工設備のロード／アンロード・チャンバの内部にある。同じ参照符号は図１と同じ要素を表す。
【００２１】
エンクロージャ１は上部ハーフ・シェル２ａおよび底部ハーフ・シェル２ｂから構成されたコンテナ２を含む。２つのハーフ・シェル２ａおよび２ｂはエンクロージャ１を密閉するために圧縮される可撓性ガスケット３を介して接触する。ハーフ・シェル２ａおよび２ｂは円形の弓形になっているために、外部の気圧に対してより良く耐えることが可能である。エンクロージャ１は、２つのハーフ・シェル２ａおよび２ｂにそれぞれ連結された２つの部分４ａおよび４ｂから構成された操作ハンドル４を備える。ハンドル４は不意に開くのを防ぐためのロッキング・デバイス５を備える。ロッキング・デバイス５は加工設備のロード・チャンバが減圧されると、ロード・チャンバ内部のロボットによって開放することができる。エンクロージャ１は有利には、それを平面上に固定し、自動操作中にその整列を容易にするための脚６を備えてよい。
【００２２】
エンクロージャ１内部には、基板ウェハ８を支持する支持手段７がある。基板ウェハ８を支持する支持手段７は可撓性であり、標準的なロボット手段が基板ウェハ８にアクセスできるように、図２に示すようにエンクロージャ１が開放されたときに展開することができる。エンクロージャ１が閉じられるとき、支持手段７はその高さを最小にするように折り畳まれる。
【００２３】
支持手段７はボール・ジョイント７ｂ、７ｃによって相互連結された可動部分７ａを含む。可動部分７ａと該可動部分を結合しているボール・ジョイント７ｂ、７ｃとのセットが、締め付け部分７ｄおよび７ｅによってそれぞれエンクロージャ１の上部ハーフ・シェル２ａおよび底部ハーフ・シェル２ｂに締め付けられる。エンクロージャ１が閉じられる間、１つおきのボール・ジョイント７ｂがエンクロージャ１の中心に向かって片寄らされ、それらの間にあるボール・ジョイント７ｃが外側に片寄らされるように、可動部分７ａとボール・ジョイント７ｂ、７ｃとのセットがコンサーティーナ様に折り畳まれる。閉じる間にエンクロージャ１の中央に向かって動くボール・ジョイント７ｂはトレイ９を運搬する。保管位置では、エンクロージャ１は閉じられており、トレイ９は距離ｄｓだけ離間されている。基板ウェハ８をロードおよび／またはアンロードするためにエンクロージャ１が開放されると、トレイ９がｄｓよりも著しく大きい距離ｄｃだけ離間される。
【００２４】
各トレイ９の上にはスタッド１０が設けられている。基板ウェハ８はスタッド１０の上にあり、停止部材１１によって側方に保持されている。スタッド１０は完全にクリーンで汚染粒子の無い表面を提供しなければならない。レリーフ部分１２が、スタッド１０と一致した状態でトレイ９の下に置かれる。各レリーフ部分１２は、例えばバネ型の可撓性のパーツであるか、または、シリコーンもしくはエラストマーなどの弾性材料から構成される。エンクロージャ１が保管位置で閉じられるとき、各レリーフ部分１２はレリーフ部分を担持するトレイ９の真下に位置する基板ウェハ８を弾性的に押す。各レリーフ部分１２はこのように、エンクロージャ１の移動中の損傷を防ぎ、保管期間中に基板ウェハ８が変形しないように、基板ウェハ８を静止位置に保持できるようにする。基板８が適切に保持されるには、少なくとも３枚のトレイ９が必要である。
【００２５】
図３Ａから３Ｃは基板ウェハをアンロードする際の連続的段階を示している。閉じた状態で、低圧の大気を含んでいるエンクロージャ１は、半導体基板の製造または加工設備のための搬送チャンバ３１に関連するロード／アンロード・チャンバ３０内に置かれている。ロード・チャンバ３０はエンクロージャ１を開閉できるようにする機械的圧縮システム３２を含み、搬送チャンバ３１は、基板８を把持し、移動できるようにする操作ロボット３３を含む。圧縮システム３２は、エンクロージャ１のハンドル４内に設けられたロッキング・デバイス５をロックおよび／またはアンロックする末端運搬手段３２ｂを有する伸縮可能アーム３２ａと、上部ハーフ・シェル２ａを上げることによってエンクロージャ１を開放する関連する手段３２ｃとを備える。アーム３２ａおよび関連する手段３２ｃが、ロード・チャンバ３０の壁に固定された共通のベース３２ｄによって運搬される。
【００２６】
ここで、本発明の搬送および保管エンクロージャ１を用いた基板８の挿入、搬送および取り出しについて説明する。
【００２７】
１つまたは複数の基板８を空のエンクロージャ１内にロードするために、エンクロージャ１は無菌室内の気圧において開放され、次いで、設備のロード／アンロード・チャンバ３０内に置かれる。ロード・チャンバ３０が閉鎖および減圧され、これによって、開放されたエンクロージャ１も減圧される。エンクロージャ１およびロード・チャンバ３０が十分低い圧力に達すると、同じく低圧である搬送チャンバも開放される。操作ロボット３３は１つまたは複数の基板をエンクロージャ内に移動するための十分な空間を有する。１つ以上の基板８がエンクロージャ１内部に置かれると、アクチュエータまたはバネ型の機械的圧縮システム３２が搬送エンクロージャ１を押し下げ、これにより：
エンクロージャ１内部に置かれた基板８を支持する可撓性支持手段７を押圧して、２つのハーフ・シェル２ａおよび２ｂを相互に接触させて、ガスケット３のおかげで密閉的に触れさせ、かつ、ロッキング・デバイス５を用いて一緒に保持させるとともに；
レリーフ部分１２とセンタリングおよび保持部材１１に関連するスタッド１０とを備える機械的位置決めおよび保持システムによってエンクロージャ１内部の基板８を保持する。
【００２８】
エンクロージャ１のサイズは印加された圧力によって最小化され、これにより、保管場所または他の任意の互換性のある機器へ搬送するのを容易にする。所与の容積内に保管できるエンクロージャの数はこのようにして、先行技術に比してかなり増大される。
【００２９】
最終的に、機械的圧縮システム３２によってエンクロージャ１を圧縮して保持した状態で、ロード・チャンバ３０は徐々に大気圧に戻り、これにより、ロード・チャンバ３０内の大気圧とエンクロージャ１内部の低圧との間には圧力差があるので、エンクロージャ１を閉じた状態に維持する効果が得られることになる。その効果は圧力差によって自然に相殺されるため、次いで機械的圧縮システム３２が解除され得る。しかし、起こり得る漏れに対する安全性を提供するために、ロード・チャンバ３０が開放されている間は機械的圧縮システム３２を起動したままにしておくことができるので、ロードされたエンクロージャ１を内圧を低くした状態で取り出すことが可能となる。こうして、エンクロージャ１の密閉は、低圧力のエンクロージャ１の内部と大気圧である無菌室内の外部環境との間の圧力差によって自然に維持される。２段階の安全性が任意の漏れを回避するために設置されている。第１に、ロッキング・デバイス５が、エンクロージャ１内部の可撓性支持手段７のように、ガスケット３を押圧したままに維持することができ、第２に、無菌室内の外気圧が及ぼす応力が、エンクロージャ１の周囲全体に軽い機械的圧縮力を印加する。
【００３０】
図３Ａに示すように、１つまたは複数の基板８をアンロードするために、低圧が維持され、ロッキング・デバイス５によって圧縮された閉じたエンクロージャ１が無菌室の大気圧になっているロード・チャンバ３０内に挿入される。次いで、ロード・チャンバ３０が徐々に減圧される。エンクロージャ１が少しずつ拡張する。チャンバ３０内部の圧力がエンクロージャ１内部の圧力よりも大きくなっている限り、圧力がエンクロージャ１の開口に抗う力をコンテナ２に及ぼす。ロード・チャンバ３０内部の圧力がエンクロージャ１内部の圧力に等しくなると、ハンドル４が解除される。エンクロージャ１が開く高さは高いアバットメントとして働く上記圧縮システム３２によって制限される（図３Ｂ）。
【００３１】
エンクロージャ１が開位置になると、操作ロボット３３が来て、アクセス可能になった基板８を見付けることができる。図３Ａの矢印３４で示すように、操作ロボット３３のアームが、挿入が可能になるように十分に離間された２つのトレイ間に挿入される。図３Ｂの矢印３５で示すように、アームがその上に置かれた基板を上昇させる。次いで、基板を担持する操作ロボット３８が図３Ｃに示す矢印３６に沿って退行する。
【００３２】
図４に示した具体的な実施形態では、エンクロージャ１はエンクロージャ１内部の圧力を測定する圧力センサ４０を備えている。測定値は無線周波数（ＲＦ）信号で送信される。圧力センサはエンクロージャ１が開く正確な瞬間を決定するように機能し、エンクロージャ１内部の環境を連続的に監視するように機能することもできる。チャンバ３０内部または設備外部に信号受信機が設けられてもよい。ある変形例では、本システムは温度センサ、湿度センサ、および／または気体のいくつかの他の特性を測定するセンサを備えてもよい。
【００３３】
図５は上から見たエンクロージャ１の水平断面図である。エンクロージャ１が操作されている間に基板８を適所に保持するように、支持手段７が基板８の周囲に三角形の形状で位置決めされている。操作ロボット３３のアームがロッキング・デバイス５を備えたそのハンドル４から離れているエンクロージャ１のコンテナ２の側部に置かれる。ガスケット３は圧縮されると、エンクロージャ１の内部に突出し、基板８を保持し続ける。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】保管位置にある本発明の搬送および保管エンクロージャの部分垂直断面図である。
【図２】基板が挿入または取り出されている、図１のエンクロージャの部分垂直断面図である。
【図３Ａ】基板がプロセス・チャンバ内に搬送されるために本発明のエンクロージャから取り出されているのを示す部分断面図である。
【図３Ｂ】基板がプロセス・チャンバ内に搬送されるために本発明のエンクロージャから取り出されているのを示す部分断面図である。
【図３Ｃ】基板がプロセス・チャンバ内に搬送されるために本発明のエンクロージャから取り出されているのを示す部分断面図である。
【図４】本発明の具体的な実施形態の断面図である。
【図５】本発明の搬送および保管エンクロージャの水平断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
2009518837.tif 000008
【図５】
2009518837.tif 000009
【国際調査報告】
2009518837.tif 000010
2009518837.tif 000011