(57)【要約】  本発明の目的は、箱のドアによって閉鎖されることが可能であり、平行な平面に従って積み重ねられた基板ウェハを収納する入力／出力開口部を有する輸送箱のためのドレン装置である。ドレン装置は、シールされた壁によって限定され、少なくとも浄化ガス入口オリフィスを有する上部と浄化ガス出口オリフィスを有する下部とに分割され、２つの部分がシールされた隔壁によって分離されている容積、および、ウェハの開口部に対して平行に配列され、浄化ガスを輸送箱の方に向けるためにドレン装置の容積と接続する開口部を規定する一連のガイドを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱のドアによって封鎖されることが可能であり、平行な平面に基づいて積み重ねられた基板ウェハを収納する入力／出力開口部を有する輸送箱のためのドレン装置であって、
シールされた壁によって限定され、少なくとも浄化ガス入口オリフィスを有する上部と浄化ガス出口オリフィスを有する下部とに分割され、２つの部分がシールされた隔壁によって分離されている容積、および
輸送箱の入力／出力開口部と協働することを意図され、ウェハの平面に対してほぼ直角であり、それらの中央面がウェハの平面に対して平行である一連の開口部を備え、開口部がドレン装置の容積を輸送箱に接続する、主壁
を備える、ドレン装置。
【請求項２】
開口部の寸法が、ドレン装置の上部が超過圧力になるような方式で浄化ガス入口オリフィスに関連して決められる、請求項１に記載のドレン装置。
【請求項３】
開口部の数が少なくとも輸送箱に収納されたウェハの数に等しい、請求項１または２に記載のドレン装置。
【請求項４】
開口部が基板ウェハの直径と同程度の長さを有する長方形のスロットである、請求項１または２に記載のドレン装置。
【請求項５】
開口部が基板ウェハの直径とほぼ同程度の距離にわたって一列に並べられた穴から成る、請求項１または２に記載のドレン装置。
【請求項６】
開口部間に挿入された一連のガイドをさらに備える、請求項１に記載のドレン装置。
【請求項７】
ガイドの数が少なくとも輸送箱に収納されたウェハの数に等しく、ガイドがウェハの平面に配列される、請求項６に記載のドレン装置。
【請求項８】
各ガイドが、各ガイドに対応するウェハと同じ平面に配列され、各ガイドの端部が対応する円形のウェハの形にマッチする凹面形である、請求項７に記載のドレン装置。
【請求項９】
輸送箱の入力／出力開口部へのシールされた接続のための手段をさらに備える、請求項１に記載のドレン装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のドレン装置を使用する、箱のドアによって閉鎖されることが可能である入力／出力開口部を有し、基板ウェハのスタックを収納している輸送箱のドレンシステムであって、チャンバドアを備えた輸送箱への少なくとも１つの接続オリフィスを有するチャンバを備え、輸送箱のドアを開閉するために箱のドアを作動させる手段およびドレン装置を輸送箱に接続するためにドレン装置を作動させる手段を備える、ドレンシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のドレン装置を使用する、箱のドアによって閉鎖されることが可能である入力／出力開口部を有し、平行な平面に従って積み重ねられた基板ウェハを収納する輸送箱のためのドレン方法であって、
ドレン装置を輸送箱の入力／出力開口部に接続するステップ、
浄化ガス入口オリフィスを通してドレン装置の容積の上部に浄化ガスを注入するステップ、
それらの中央面がウェハ平面に対して平行であり、ドレン装置の容積の上部と接続する開口部を通して、ガスを輸送箱に注入するステップ、
それらの中央面がウェハ平面に対して平行であり、ドレン装置の容積の下部と接続している開口部を通して、ガスを収集するステップ、
ドレン装置の容積の下部における浄化ガス出口オリフィスを通してガスを排出するステップ
を含む、ドレン方法。
【請求項１２】
浄化ガスが２バールより大きい圧力でドレン装置の上部に注入される、請求項１１に記載のドレン方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）またはマイクロ光電子機械システム（ＭＯＥＭＳ）部品の生産のために、半導体およびマイクロ電子部品の生産における様々な段階間の半導体基板の移動のために使用される輸送箱のためのドレン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産中には、基板、例えば直径２００ｍｍまたは３００ｍｍのシリコンのマスクまたはスライスなどは、クリーンルーム内の空気中に存在する汚染から基板を保護する輸送箱に入れて輸送される。
【０００３】
輸送箱は、基板の回りに制御された空気を維持することができる利点を有し、そこでは汚染物の存在ができる限り回避される。直径３００ｍｍのウェハの基板の輸送では、シーリング手段を備えたドアによって閉鎖されることが可能であり、横の入出力開口部を有するシールされた周壁を備えるＦＯＵＰ（「フロントオープニングユニファイドポッド」）として知られている１つの特定のタイプの輸送箱が使用される。輸送箱では、ウェハが、カセットまたはバスケットと呼ばれることもある一種のラックに次々と積み重ねられる。一般に、ウェハを２５枚まで収納しているバスケットが、輸送箱の底面を構成する壁に配置されるか保持される。
【０００４】
輸送箱は、半導体部品製造装置のための入出力インターフェースに結合されることが可能である。インターフェースは、輸送箱が配置され、輸送箱のドアが開かれることができるようにするシステムである。インターフェースは、通常、輸送箱のドアを開閉するためにドアを作動させるロボット手段を備える。このインターフェース（ミニエンバイロメントとして知られている場合もある）は、通常、装置フロントエンドモジュール、またはＥＦＥＭとして知られている。
【０００５】
電子チップの生産中の汚染の制御は、半導体産業にとって大きな課題である。汚染は、例えばウェハ上に腐食を引き起こすまたは結晶を形成する粒子またはガスによって引き起こされる可能性がある。これらの欠陥によってチップの性能がひどく低下することになるので、汚染はチップ製造業者に対して劇的な結果をもたらす可能性がある。
【０００６】
有利には真空または中性ガスを使用して、基板輸送箱にドレンシステムを取り付けることにより汚染を限定するための解決策がある。しかし、これらのドレンシステムは、輸送箱が装置（ＵＳ−２００７−０６２，５６１、ＪＰ−２００７−３１７，９０９）から取り外されたとき、言い換えれば輸送箱が閉められたときにのみ使用されることが可能である。これは、２つの問題を引き起こす。
【０００７】
第１の問題は、ドレン動作の継続時間、言い換えれば輸送箱の内部の汚染された空気をクリーンな中性ガス、例えば窒素と入れ替えるための時間に関する。したがって、閉められた輸送箱をドレンすることは、標準的ではないという欠点を有し、限られた効果しかないドレインポートを通して、クリーンなガスが注入されることを必要とする。したがって、箱を不完全にドレンするのに１０分より多くかかる（Ｒ．ＢｅｒｎａｒｄおよびＡ．Ｆａｖｒｅ：「Ｕｓｉｎｇ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ３００ｍｍ  ＦＯＵＰ  ｐｕｒｇｉｎｇ」、Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎ．、２００３年１０月、７１頁）。さらに、真空プロセスは輸送箱を真空下に配置し、箱を損傷するリスクを回避するために大気圧に徐々に戻されることを必要とする。
【０００８】
第２の問題は、基板を収納している輸送箱が数時間の間装置に接続されたままである可能性があることである。たとえ輸送箱に収納された基板の全バッチを処理した後にドレン動作を実行することが可能であっても、すでに取り返しのつかない欠陥が現れてしまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０６２，５６１号明細書
【特許文献２】特開２００７−３１７９０９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｒ．ＢｅｒｎａｒｄおよびＡ．Ｆａｖｒｅ：「Ｕｓｉｎｇ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｏｐｔｉｍｉｚｅ  ３００ｍｍ  ＦＯＵＰ  ｐｕｒｇｉｎｇ」、Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｔｅｃｈｎ．、２００３年１０月、７１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、基板ウェハを収納しているＦＯＵＰ輸送箱を、それが依然として装置に接続されている間に、効果的にドレンするための装置を提案することである。
【００１２】
本発明の目的はまた、全ての標準的なＦＯＵＰタイプ輸送箱に適応されることが可能であるドレン装置を提案することである。
【００１３】
ウェハは、おおよそ２から３分ごとに輸送箱から引き出される、またはそれに挿入される。したがって、基板のバッチの処理中にバックグラウンドタスクとしてドレン動作を実行することは時間的制約である。したがって、本発明の目的はまた、装置に接続されたときに３分未満でＦＯＵＰ輸送箱の効率のよいドレンを達成するために使用されることが可能であるドレン方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、箱のドアによって閉鎖されることが可能であり、平行な平面上に積み重ねられた基板ウェハを収納する入力／出力開口部を有する輸送箱のためのドレン装置であって：
−  壁によって限定され、少なくとも浄化ガス入口オリフィスを備えた上部と浄化ガス出口オリフィスを備えた下部とに分割され、２つの部分がシールされた隔壁によって分離されている容積、および
−  輸送箱の入力／出力開口部と協働することを意図され、ウェハの平面に対してほぼ直角であり、それらの中央面がウェハの平面に対して平行である一連の開口部を備え、開口部がドレン装置の容積を輸送箱に接続する、主壁を備えるドレン装置である。
【００１５】
１つの優先的実施方法によれば、浄化ガス入口オリフィスに関連する開口部の寸法は、ドレン装置の上部が超過圧力になるようなものである。ドレン装置の上部と輸送箱との間の接続開口部の合計表面積は十分小さくなければならないことが理解される。
【００１６】
開口部の数は、好ましくは、浄化ガスをそれぞれ各ウェハに向けるために少なくとも輸送箱に収納されたウェハの数に等しくなければならない。輸送箱は、通常、１枚から２５枚までの間のウェハを収納することができる。
【００１７】
本発明の第１の実施形態によれば、開口部は長方形のスロットである。有利には、開口部は基板ウェハの直径と同程度の長さを有する。好ましくは、長方形のスロットは、２つの連続したウェハを分離する距離より小さい高さ、または約１０ｍｍの高さを有し、スロットの高さは好ましくは３ｍｍより小さい。
【００１８】
第２の実施形態によれば、開口部は一列に並べられた穴から成る。有利には、穴は、基板ウェハの直径と同程度の距離にわたって一列に並べられる。穴は、好ましくは円形であり、２つの連続したウェハを分離する距離より小さい直径を有し、穴は、好ましくは２ｍｍより小さい直径を有する。
【００１９】
一変形形態によれば、ドレン装置は、とりわけ開口部間に挿入された一連のガイドを備える。ガイドの数は、好ましくは少なくとも輸送箱に収納されたウェハの数に等しい。これらのガイドは、ガス流をウェハにできる限り近く向けるために使用される。
【００２０】
一実施方法によれば、ガイドは、基板ウェハの直径と同程度の長さを有する。
【００２１】
本発明の他の実施方法によれば、ガイドは、ウェハの平面に配列される。したがって、各ガイドは、各ガイドが対応するウェハと同じ平面に与えられる。有利には、各ガイドの端部は、対応する円形のウェハの形にマッチする凹面形を有する。
【００２２】
好ましくは、ドレン装置はまた、輸送箱の入力／出力開口部にシールされた接続手段を備える。
【００２３】
本発明の目的はまた、前述のドレン装置を使用して、箱のドアによって閉鎖されることが可能である入力／出力開口部を有し、基板ウェハのスタックを収納している輸送箱をドレンするためのシステムを提供することである。本発明によれば、ドレンシステムは、チャンバドアを備えた輸送箱への少なくとも１つの接続オリフィスを有するチャンバを備え、輸送箱ドアを開閉するために箱のドアを作動させる手段、およびドレン装置を輸送箱に接続するためにドレン装置を作動させる手段を備える。
【００２４】
この考えは、輸送箱のドアの代わりにドアを形成するドレン装置を取り付け、このドレン装置を使用して輸送箱にクリーンなガスを注入することである。
【００２５】
ドレンシステムはまた、輸送箱の入力／出力開口部への接続オリフィスの結合領域にシーリング手段を備える。
【００２６】
本発明の目的はまた、前述のドレン装置を使用して、箱のドアによって閉鎖されることが可能である入力／出力開口部を有し、平行な平面上に積み重ねられた基板ウェハを収納している輸送箱をドレンするための方法を提供することである。本発明によれば、本方法は以下の段階を含む：
−  ドレン装置が輸送箱の入力／出力開口部に接続される。
−  クリーンなガスが浄化ガス入口オリフィスを通してドレン装置の容積の上部に注入される。
−  それらの中央面がウェハ平面に対して平行であり、ドレン装置の容積の上部と接続している開口部を通して、ガスが輸送箱に挿入される。
−  それらの中央面がウェハ平面に対して平行であり、ドレン装置の容積の下部と接続している開口部を通して、ガスが収集される。
−  ドレン装置の容積の下部における浄化ガス出口オリフィスを通してガスが排出される。
【００２７】
有利には、浄化ガスは、２バールより大きい圧力でドレン装置の上部に注入される。
【００２８】
本発明によるドレン装置を用いるドレン方法は、基板ウェハの間の強制対流によって動作する。本方法は、拡散によって動作する既存のドレン装置に関して効率を得るために使用される。ドレン動作は、より速く、数分ではなく１分である。浄化ガスの５０ｓｌｍでの循環の１分後に、輸送箱に平均３．４％未満の分子状酸素が残っている。
【００２９】
このドレン装置およびこのドレン方法は、現在使用されている全てのＦＯＵＰタイプ輸送箱で使用されることが可能である。
【００３０】
等価流では、中性ガスは、ドレンが標準的な輸送箱の後壁に配列されたドレンオリフィスを使用して実行される場合よりはるかに低い速度で輸送箱に入る。この理由から、輸送箱の内部で分離されブローされる粒子が少なくなる。さらに、後方散乱はこれらの粒子には可能でなく、したがって、ウェハはいかなる再付着のリスクからも保護される。
【００３１】
ドレン動作は、輸送箱を再閉鎖して切り離す前の処理の終わりに、あるいは２つのウェハ移送動作の間の処理中のバックグラウンドタスクとして、働かせることが可能である。９０％より大きいドレン効率に達するために必要とされる時間は、３０ｓｌｍの浄化ガス流で２分未満である。この時間は、２つのウェハ移送の間に経過する継続時間より短い。
【００３２】
本発明の他の特徴および利点は、非限定的実施例として、および添付の図面において、当然提供される一実施形態の以下の説明を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】輸送箱が接続される基板処理設備の略図である。
【図２ａ】ＦＯＵＰ輸送箱が本発明の一実施形態によるドレンシステムに接続される方式を示す図である。
【図２ｂ】ＦＯＵＰ輸送箱が本発明の一実施形態によるドレンシステムに接続される方式を示す図である。
【図２ｃ】ＦＯＵＰ輸送箱が本発明の一実施形態によるドレンシステムに接続される方式を示す略図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態によるドレン装置の１つの面の斜視図を示す図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態によるドレン装置の別の面の斜視図を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるドレン装置の面のうちの１つの斜視図である。
【図５】図３ａおよび３ｂの浄化装置に結合された輸送箱内の様々な平面の間の浄化ガスの経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
基板処理設備が図１に示されている。これは、半導体ウェハなどの基板のために製造または処理動作がそこで実行される真空に維持されたプロセスチャンバ１を含む。プロセスチャンバ１は、ウェハがプロセスチャンバ１における処理の直前および直後にそこに置かれるやはり真空の移送チャンバ２に接続している。移送チャンバ２は、真空フェーズおよび大気圧への戻りフェーズがそこで交互に起こるローディング／アンローディングロック３に接続している。このロック３は、基板を大気圧で移送するために使用されるＥＦＥＭモジュール４に、移送チャンバ２を接続する。例えばＦＯＵＰタイプの、１つまたは複数の取り外し可能な輸送箱５が、オリフィス６を介してＥＦＥＭモジュール４に接続されることが可能である。これらの箱５は、具体的には、２つの製造フェーズの間の、または２つの処理装置の間の、大気圧での基板の格納または移送のために使用される。したがって、バスケット７に積み重ねられている基板ウェハは、ＥＦＥＭモジュール４およびロック３を介して、移送チャンバ２に１枚ずつ移送されることが可能である。
【００３５】
図２ａ、２ｂ、および２ｃは、本発明によるＦＯＵＰタイプ輸送箱のドレン装置への結合の連続した段階に対応する。
【００３６】
図２ａは、輸送箱２３の結合を可能にする少なくとも１つのオリフィス２２を備えたシールされた壁を有するチャンバ２１を備える本発明の一実施形態によるドレンシステム２０を示す。水平に配列された基板ウェハを収納しているバスケット２４が輸送箱２３に配置される。輸送箱２３は、側壁２３ａ、上壁２３ｂ、およびバスケット２４がその上にのる底壁２３ｃを備える。側壁２３ａのうちの１つには、ドア２５によって閉鎖された入力／出力開口部がある。ドア２５は、ドレンシステム２０のオリフィス２２に対向して配置される。本発明の一実施形態によるドレン装置２６は、チャンバ２１の下部に配置される。ドレンシステム２０がＥＦＥＭモジュールの機能を提供する場合は、ドレンシステム２０はまた、基板処理設備のためのローディング／アンローディングロックに接続されることが可能である第２のオリフィス２７を備える。
【００３７】
輸送箱２３がドレンシステム２０のオリフィス２２に対向して配置された後は、輸送箱２３のドア２５は、箱のドアを作動させる手段を使用してアンロックされ、次いで、図２ｂに示されているように、ウェハのローディング／アンローディングロックへの移動を妨害しないように、例えばチャンバ２１の下部に移動される。
【００３８】
図２ｃに示されているように、輸送箱２３および輸送箱２３が収納している基板ウェハをドレンするために、ドレン装置２６が、輸送箱２３のドア２５の代わりにロボット作動手段によって配置される。ドレン装置２６は、箱２３を閉じてシールするために箱２３に付けられる。ドレン装置２６を適所に配置するためのこの動作は、基板の全バッチの処理の終わりに、および／またはウェハの本方法のチャンバへの各移動の間に実行されることが可能である。
【００３９】
本発明によるドレン装置の特定の実施形態が、図３ａおよび３ｂに示されている。ドレン装置３０は、シールされた分離隔壁３３によって上部３１と下部３２とに分割されたシールされた壁によって限定された容積を備える。上部３１は、浄化ガスのための入口オリフィス３４を備える。下部３２は、ガスの排出のための出口オリフィス３５を備える。ドレン装置の容積は、シールされた壁（図示せず）によってドレンシステムチャンバ側で閉められ、輸送箱の内部の方に開いている。ドレン装置３０は、バスケットに収納されたウェハの数にその数が等しくなければならない開口部３７を限定する水平なガイド３６を備える。箱の入力／出力開口部は、通過を可能にするために基板ウェハの直径よりわずかに大きい寸法を有する。したがって、箱のドアの代替物として箱を封鎖するドレン装置３０は、同様の寸法を有するものとし、したがって、ガイド３６および開口部３７は、ウェハの長さと同程度の長さを有するものとする。この場合は、開口部３７は、約３００ｍｍの長さおよび３ｍｍより小さい高さを有する長方形のスロットである。各ガイド３６の端部は、表面を掃くように浄化ガスを各ウェハにできる限り近く持ってくるために、バスケットに水平に配列された円形のウェハの形にマッチする凹面形３８である。ジョイント３９は、輸送箱とドレン装置３０との間の接続のシーリングを保証する。
【００４０】
図４は、ガス入口オリフィス４１を備えるドレン装置４０の他の実施形態の斜視図を示す。ここで、開口部４２は、穴４３の平行な列から成り、各水平な列は、ウェハの水平な平面に対応する。ドレン装置４０は、ガイドを含まない。
【００４１】
次に、ドレン方法が図５を参照しながら説明される。本発明の一実施形態によるドレン装置５０が、ドレン装置５０の容積を輸送箱５１の内部に接続するために輸送箱５１の入力／出力開口部に接続され、シールされる。クリーンな浄化ガス、好ましくは中性ガスが、ドレン装置容積５０の上部５３におけるガス入口オリフィス５２を通して、有利には２バールより大きい圧力で、注入される。次いで、浄化ガスは、開口部５４を通してガイド５５によってバスケット５６の内部の回りにおよびその方に向けられる。浄化ガス流は、それぞれ矢印５８および５９によって示されているように、ウェハ５７の平面に対して、ガイド５５の平面に対して、および開口部５４の中央面に対して、平行に進む。
【００４２】
浄化ガスは、バスケット５６の上にあるウェハの上を流れた後で、矢印６１および６２によって示されているように、バスケット５６の底部にあるウェハの上を流れて、ドレン装置容積５０の下部６０に戻る。次いで、浄化ガスは、出口オリフィス６３を通って逃げる。
【００４３】
開口部５４の寸法は、中性でクリーンなガスが輸送箱５１に均質的に入ることができるように、ドレン装置５０の上部５３がわずかな超過圧力になるような方式でガス入口オリフィス５２に関連して決められる。開口部５４は、低い高さのスロット、または一連の一列に並べられた小さい直径の、例えば２ｍｍより小さい直径の穴の形を取ることができる。これらの開口部５４の小さい横断面は、ドレン装置５０の上部５３の全表面にわたって均質に分配するガス入力を可能にする。
【図１】
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【図２ａ】
2011527514.tif 000004
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
2011527514.tif 000006
【図３ａ】
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【図３ｂ】
2011527514.tif 000008
【図４】
2011527514.tif 000009
【図５】
2011527514.tif 000010
【国際調査報告】
2011527514.tif 000011
2011527514.tif 000012
2011527514.tif 000013