(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の大気状態から隔離された内部環境を有し、ウェハを保持するＳＭＩＦポッドシステムであって、
底面開口及び前面開口のうちの一つと、該底面開口及び前面開口のうちの一つと嵌合するドアとを有するポッドシェルを備える可搬式ポッドであって、前記ポッドシェル及び前記ドアによって前記内部環境が形成され、前記可搬式ポッドはウェハを取り出すために搭載ポート組立体上で受容可能となっている、前記可搬式ポッドと、
前記可搬式ポッドに直接搭載されたセンサであって、内部環境の状態及び前記可搬式ポッドの位置のモニタが可能であり、かつ、前記可搬式ポッドの外部の処理ツールに前記状態及び前記位置に関連するデータの送信が可能な前記センサと、
前記センサと通信状態にあって、前記センサによって送信されたデータを受信及び送信するためのトランシーバとが含まれ、
前記可搬式ポッドが前記処理ツールとの間でウェハを搬送し、前記トランシーバは、該処理ツールと通信可能に接続され、
前記トランシーバは、前記データを前記処理ツールに送信し、前記処理ツールは、前記データにより前記内部環境の状態が所定の動作範囲内に無い場合、ウェハの処理に関する動作を停止する、ＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記センサは、前記可搬式ポッド内の前記内部環境の前記状態及び前記位置を連続的にモニタするＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記データが、電磁放射を用いて送信されるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記電磁放射は、３ｋＨｚ乃至３００ＧＨｚの周波数範囲にあるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、更に、
前記センサには、前記モニタされた状態及び前記位置に関するデータを記憶するためのメモリが含まれるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記センサが、前記可搬式ポッド内部に搭載されるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムにおいて、前記センサは、前記可搬式ポッド内の個々の異なる位置に配置された複数のセンサ入力を含み、各センサ入力は、前記可搬式ポッド内の前記個々の異なる位置における前記内部環境の状態をモニタすることが可能である、ＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記トランシーバが、可搬式ポッドに搭載され、前記データはネットワークバスを介して送信されるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記データは、電磁放射を用いて、前記センサと前記トランシーバとの間で送信されるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、
前記電磁放射は、３ｋＨｚ乃至３００ＧＨｚの周波数範囲にあるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムであって、更に、前記センサに電力を供給するための電源が含まれるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のＳＭＩＦポッドシステムにおいて、前記状態は湿度、温度及び加速度からなるグループのうちの一つであるＳＭＩＦポッドシステム。
【請求項１３】
周囲の大気状態から隔離された内部環境を有する可搬式ＳＭＩＦポッドにおいて、
ポッドシェル及び該ポッドシェルと嵌合して前記内部環境を形成するドアと、
前記ポッドシェルに直接搭載された複数のセンサであって、各センサが前記内部環境の状態及び前記ポッドシェルの位置のモニタが可能であり、また、前記内部環境の状態及び前記位置を表すデータの送信が可能である、前記複数のセンサと、
前記複数のセンサと通信するトランシーバであって、前記データを受信して前記可搬式ＳＭＩＦポッドの外部に配置された処理ツールに送信可能なトランシーバと、
前記複数のセンサに電力を供給するための電源と、を含み、
前記ポッドシェルは、前記処理ツールとの間でウェハを搬送し、前記トランシーバは、該処理ツールと通信可能に接続され、
前記トランシーバは、前記データを前記処理ツールに送信し、前記処理ツールは、前記データにより前記内部環境の状態が所定の動作範囲内に無い場合、ウェハの処理に関する動作を停止する、可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドにおいて、前記複数のセンサのうちの少なくとも一つは、温度センサ、湿度センサ、及び加速度計からなるグループから選択される可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項１５】
請求項１３に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドにおいて、前記複数のセンサと前記トランシーバとの間の通信はネットワークバスを介して行われる可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項１６】
請求項１５に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドにおいて、前記ネットワークバスは、前記ポッドシェルに埋設されている可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項１７】
請求項１５に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドであって、更に、複数のネットワークノードを含み、各ネットワークノードは前記ネットワークバスと電気的に通信可能であり、各センサは前記複数のネットワークノードの少なくとも一つと電気的に通信可能である可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項１８】
請求項１５に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドにおいて、前記複数のネットワークノードはマスタ・スレーブ・ネットワークとして構成され、前記ネットワークバスはゲートウェイとして機能する可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項１９】
請求項１７に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドであって、前記複数のネットワークノードは、ピア・ツー・ピアネットワークとして構成されている可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項２０】
周囲の大気状態から隔離され、ウェハを保持するＳＭＩＦポッドシステムの内部環境をモニタするための方法であって、
ポッドシェルと、該ポッドシェルと嵌合するドアとを有する可搬式ポッドであって、該可搬式ポッドはウェハを取り出すために搭載ポート組立体上で受容可能となっている、前記可搬式ポッドを提供する段階と、
前記可搬式ポッドに直接搭載されたセンサであって、内部環境の状態及び前記可搬式ポッドの位置のモニタが可能であり、かつ、前記可搬式ポッドの外部の処理ツールに前記状態及び前記位置に関連するデータの送信が可能な前記センサを提供する段階と、
前記センサから送信されたデータをトランシーバを介して前記可搬式ポッドとの間でウェハを搬送する前記処理ツールに送信し、該処理ツールによりデータを分析して前記内部環境の状態及び前記可搬式ポッドの位置を検知して、前記内部環境の状態が所定の動作範囲内に無い場合、前記処理ツールがウェハの処理に関する動作を停止する段階と、を含む方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、更に
電磁放射を用いて前記センサと前記トランシーバとの間でデータを送信する段階を含む方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、湿度、温度及び加速度からなるグループから選択された内部環境がモニタされる、方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の方法であって、更に
ホストコンピュータを用いて前記トランシーバから送信されたデータを受信し、処理する段階を含む方法。
【請求項２４】
周囲の大気状態から隔離された内部環境を有する可搬式ＳＭＩＦポッドであって、
ポッドシェルと、該ポッドシェルと嵌合して内部環境を形成するドアと、
前記ポッドに直接搭載され、内部環境の状態及び前記ポッドシェルの位置をモニタする手段と、
前記モニタする手段からの内部環境の状態及び前記位置を表すデータを送信する手段と、
前記モニタする手段とトランシーバ通信する手段であって、前記データを受信し、前記データを前記可搬式ＳＭＩＦポッドの外部に配置された処理ツールに送信可能なトランシーバ通信する手段と、
電力を前記トランシーバ通信する手段に供給する電源と、を含み、
前記ポッドシェルは、前記処理ツールとの間でウェハを搬送し、前記トランシーバ通信する手段は、該処理ツールと通信可能に接続され、
前記トランシーバ通信する手段は、前記データを前記処理ツールに送信し、前記処理ツールは、前記データにより前記内部環境の状態が所定の動作範囲内に無い場合、ウェハの処理に関する動作を停止する、可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項２５】
請求項２４に記載の可搬式ＳＭＩＦポッドにおいて、前記内部環境の状態及び前記位置をモニタする手段は、センサを含み、前記モニタする手段とトランシーバ通信する手段は、トランシーバを含む可搬式ＳＭＩＦポッド。
【請求項２６】
周囲の大気状態から隔離された内部環境を有し、前面開口ドア及び底面開口ドアのうちの一つを有するＳＭＩＦポッドの可搬式コンテナ内の内部環境をモニタするための方法であって、
センサを用いて前記可搬式コンテナ内の前記内部環境の状態及び前記ＳＭＩＦポッドの位置をモニタする段階と、
前記モニタされた状態及び前記位置に関するデータを生成する段階と、
前記データをトランシーバを介して前記ＳＭＩＦポッドとの間でウェハを搬送する処理ツールに送信する段階と、
前記内部環境の状態が所定の動作範囲内にあるかどうかを前記処理ツールが判断する段階と、
前記内部環境の状態が所定の動作範囲内にないと前記処理ツールが判断した場合に、前記処理ツールが動作をウェハの処理に関する停止する段階と、を含む方法。
【請求項２７】
製造設備内において周囲の大気状態から隔離された内部環境を有し、ウェハを保持するＳＭＩＦポッドシステムであって、
底面開口及び前面開口のうちの一つと、該底部開口及び前面開口のうちの一つと嵌合するドアとを有するポッドシェルを備える可搬式ポッドであって、前記ポッドシェル及び前記ドアによって前記内部環境が形成され、前記可搬式ポッドはウェハを取り出すために搭載ポート組立体上で受容可能となっている、前記可搬式ポッドと、
前記可搬式ポッドに直接搭載されたセンサであって、内部環境の状態及び前記可搬式ポッドの位置のモニタが可能であり、かつ、前記可搬式ポッドの外部の処理ツールに前記状態及び前記位置に関連するデータの送信が可能な前記センサと、
前記センサと通信状態にあって、前記センサによって送信されたデータを受信及び送信するためのトランシーバとを含み、
前記センサには、前記モニタされた状態及び前記可搬式ポッドの位置に関する前記データを格納するメモリが含まれ、
前記可搬式ポッドは、前記処理ツールとの間でウェハを搬送し、前記トランシーバは、該処理ツールと通信可能に接続され、
前記トランシーバは、前記データを前記処理ツールに送信し、前記処理ツールは、前記データにより前記内部環境の状態が所定の動作範囲内に無い場合、ウェハの処理に関する動作を停止する、ＳＭＩＦポッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本出願は、本明細書中に引用参照する２００１年１月１０日出願の米国仮特許出願Ｎｏ．６０／２６１，０３５、表題“オンボードモニタシステムを含むスマートポッド”に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、半導体ウェーハの製造に関し、特に、可搬式コンテナの内部環境特性に対して非侵襲的で連続的なローカル・リモートセンシングが可能なシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ヒューレット・パッカード社によって提案された標準機械インターフェイス（“ＳＭＩＦ”）システムは、米国特許Ｎｏ．４，５３２，９７０及び４，５３４，３８９に開示されている。ＳＭＩＦシステムの目的は、半導体製作工程におけるウェーハの保管や運搬時、半導体ウェーハ（ウェーハ群）への粒子束を低減することである。この目的は、保管及び運搬時、ウェーハ周囲の気体媒体（空気や窒素等）が、ウェーハに対して基本的に静止状態であることを機械的に保証することによって、また、周囲雰囲気からの粒子が、ウェーハに隣接する環境に侵入しないことを保証することによって、ある程度達成される。この環境は、本明細書中において“清浄な環境”と称する。
【０００４】
ＳＭＩＦシステムは、３つの主な構成要素を有する。即ち、（１）ウェーハ及び／又はウェーハカセットの保管や搬送に用いられる密閉されたポッド、（２）露出したウェーハ及び／又はウェーハカセットを処理ツールの内部に対して搬出入し得る（清浄な空気で満された際）清浄な空間を提供するために半導体処理ツール上に設置される入力／出力（Ｉ／Ｏ）小環境、及び（３）ＳＭＩＦポッドとＳＭＩＦ小環境との間でウェーハ及び／又はウェーハカセットを、ウェーハ又はカセットを汚染物質に露出することなく、搬送するためのインターフェイスを有する。提案されたＳＭＩＦシステムについての更に詳細は、Ｍｉｈｉｒ−Ｐａｒｉｋｈ及びＵｌｒｉｃｈ−Ｋａｅｍｐｆによる表題“ＳＭＩＦ：ＶＬＳＩ製造におけるウェーハカセット搬送のための技術”（固体技術、１９８４年７月、１１１〜１１５頁）の論文に記載されている。
【０００５】
ＳＭＩＦポッドには、一般的に、ポッドシェルと嵌合し、ウェーハを保管し搬送し得る密閉された環境を提供するポッドドアが備えられている。“底開き”ポッド１００は、図１Ａに示したように、ポッドドア１０１が、ポッド１００の底面に水平に設置され、ポッドシェル１０３に嵌合するポッドである。ウェーハは、カセット１０５に支持され、カセット１０５は、ポットドア１０１上に支持される。“前開き”ポッド１１０は、図１Ｂに示したように、前開き一体形ポッド、即ちＦＯＵＰとも称し、垂直面に配置され、ポッドシェル１１３と嵌合するポッドドア１１１を含む。ウェーハ（図示せず）は、ポッドシェル１１３内に搭載されたカセット（図示せず）、又はポッドシェル１１３内に搭載された棚１１５の何れかに支持される。
【０００６】
底開き又は前開きポッドとウェーハ製造設備内の処理ツール５０５（図５）との間でウェーハを搬送するために、ポッドは、通常、搭載ポート組立体５０７（図５）上に手動又は自動の何れかで装着され、搭載ポート組立体５０７は、通常、処理ツール５０５又はその一部の何れかに搭載される。搭載ポート組立体５０７は、ポッドが無い状態では、ポートドア（図示せず）で覆われるアクセスポートを含む。搭載ポート組立体５０７上にポッドを装着する際、このポッドドアは、底開き及び前開きシステムの双方においてポートドアと対向する。
【０００７】
一旦、ポッドが搭載ポート組立体５０７上に配置されると、ポートドア内の機構は、ポッドシェルからポッドドアを開放し、処理ツール４０５によりウェーハにアクセス可能な位置に、ポッドドア及びポートドアを移動する。ポッドシェルは、処理ツールの内部とポッドシェルとを含む清浄な環境を維持するように、その時点で露出したアクセスポート近傍に残留する。
【０００８】
底開きシステムにおいて、ポートドアは、ポッドドア１０１とウェーハ運搬カセット１０５がそこに支持された状態で、搭載ポート組立体５０７の中に降ろされる。その後、搭載ポート組立体５０７又は処理ツール５０５内のウェーハハンドリングロボットは、カセットと処理ツールとの間の搬送用カセットから個々のウェーハにアクセスし得る。前開きシステムにおいて、ウェーハハンドリングロボットは、ポッド１１０と処理ツール５０５との間の搬送用ポッドシェル１１３から直接ウェーハにアクセスし得る。
【０００９】
上記種類のシステムは、ウェーハを粒子汚染から保護する。半導体デバイスの製造に小さな形状寸法が使用されるため、粒子は、半導体処理において、損傷を与える可能性が極めて高い。今日、代表的な先進半導体工程では、２分の１μｍ及びそれ以下の形状寸法を使用する。形状寸法が０．１μｍを越える望ましくない汚染粒子は、１μｍ形状の半導体デバイスと基本的に干渉する。傾向としては、勿論、半導体デバイスの形状寸法は、ますます小さくなってきており、最近、研究開発室では、０．１μｍ及びそれ以下に近付いている。
【００１０】
デバイスの形状寸法が縮小し続けるにつれて、汚染粒子と分子状汚染物質は、半導体製造において重要な関心事になってきた。半導体ウェーハが製造工程を進むにつれて、これらの汚染を引き起こす発生源が幾つかある。例えば、製造工程中、ある気体、流体、圧力、干渉性及び非干渉性光、振動、静電荷、並びに汚染物質が、半導体の最終歩留りに影響を及ぼし得る。従って、製造工程中、ポッド内において、これら各要因を制御することが重要である。
【００１１】
上述したＳＭＩＦ技術に基づきポッド内の環境を密閉すると、半導体ウェーハを取り巻く環境を制御する製造業者の能力が著しく改善される。しかしながら、ポッドは、例えば、ポッドの清掃中、ウェーハ搬送用の搭載ポート組立体において、自動的に、また技術者により手動操作でも開放されることが多い。更に、ポッドには、密閉されたポッドへの及びそこからの流体の移動を可能にするための弁を含むことが多い。これらの各動作及びポッドの特徴が、ポッド内の半導体ウェーハに対する汚染物質の潜在的な発生源となり得る。
【００１２】
ウェーハロット試験を行なうことは知られているが、この場合、ウェーハ上でのデバイス形成中又は形成後、任意の又は問題のあるポッドが、内部環境特性試験用に選択される。このような動作は、問題が発生した後、それらを識別することは可能であるが、既知の試験システムは、問題が生じた時間又は位置を特定しようとするものではない。従って、このような試験動作を行なっても、ウェーハロットに対する汚染を防止するには遅すぎる場合が多い。更に、汚染されたポッドが、製造工程を更に進むと、他の処理ツールやウェーハロットを汚染することが多い。更にまた、従来の試験動作は、ウェーハに汚染物質をもたらしている製造設備内の領域を識別するようになっていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、ポッド及び処理ステーション内の環境を能動的にモニタするための装置と方法の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明には、概略的に説明すると、周囲の大気状態から隔離された内部環境を有する可搬式コンテナが含まれる。可搬式コンテナには、ポッド内の内部環境特性の状態をモニタして、モニタされた状態を表すデータを送信するためのセンサが含まれる。また可搬式コンテナには、センサに電力を提供するための電源が含まれる。
【００１５】
他の側面において、周囲の大気状態から隔離された内部環境を有する可搬式コンテナの内部環境状態をモニタするための可搬式コンテナモニタシステムが、提供される。可搬式コンテナモニタシステムには、コンテナ内の内部環境状態をモニタし、モニタされた状態を表すデータを送信するためのセンサが含まれる。また、本システムには、センサと通信状態にあって、センサによって送信されたデータを受信及び送信するためのトランシーバが含まれる。
【００１６】
他の側面によれば、周囲の大気状態から隔離された内部環境を有する可搬式コンテナが提供される。この可搬式コンテナには、複数のセンサが含まれ、各センサは、可搬式コンテナ内の別々の内部環境状態をモニタし、また、モニタされた状態を表すデータを送信する。また、トランシーバは、可搬式コンテナに含まれ、可搬式コンテナは、センサから送信されたデータを受信及び送信する。
【００１７】
更にもう１つの側面によれば、可搬式コンテナ内の内部環境状態をモニタするためのセンサネットワークが提供される。このセンサネットワークには、ネットワークバスと、ネットワークバスと接続されたトランシーバと、ネットワークバスと接続された複数のネットワークノード、及び複数のセンサが含まれる。センサは、ネットワークノードに接続され、ここで、センサは、コンテナ内の内部環境状態をモニタし、内部環境状態に関連するネットワークノードにデータを提供する。
【００１８】
他の側面において、本発明には、コンテナが製造設備中を移動する際、コンテナ内の内部環境状態をモニタするための方法が含まれる。この方法には、コンテナ内の内部環境状態をセンサでモニタする段階と、モニタされた状態に関するデータを生成する段階と、そのデータを遠隔地に送信する段階と、が含まれる。
【００１９】
次に、本発明について、図を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態は、半導体ウェーハ製造工程内において半導体ウェーハを運搬するためのＳＭＩＦポッドに関して、以下に記載する。しかしながら、本発明の実施形態は、ＳＭＩＦポッド以外の可搬式コンテナに用い得ることを理解されたい。例えば、本発明の実施形態は、密閉されていない半導体ロット筐体、半導体ウェーハ以外の加工物、例えば、レチクルや平面ディスプレイ等、を搬送するためのポッドに用い得る。更に、本発明の実施形態は、全ての適用可能なＳＥＭＩ標準に適合し、また準拠し得ることを理解されたい。しかしながら、本発明の他の選択可能な実施形態は、ＳＥＭＩ標準に適合しないことに注意されたい。
【００２１】
図２は、可搬式ポッド２０１と内部センサネットワーク２０２を含む可搬式ポッドモニタシステム２００の実施形態のブロック図を示す。可搬式ポッドモニタシステム２００の様々な実施形態は、可搬式ポッドの内部環境状態の非侵襲的で連続的なローカル及び／又はリモートセンシングを提供する。図２の可搬式ポッド２０１は、底開きポッド、前開きポッド等、何れかの種類のポッドであってよい。上述したように、可搬式コンテナの種類は、本発明の実施形態に対して重要でなく、他の可搬式コンテナ、ポッド、ＳＭＩＦない
しは他のものを用い得る。また、ポッド内において運搬される加工品の大きさは、他の選択可能な実施形態において変わり得るが、例えば、２００ｍｍウェーハ又は３００ｍｍウェーハであってよい。
【００２２】
内部センサネットワーク２０２には、センサ２０４が含まれ、各センサ２０４は、可搬式ポッド２０１、様々なセンサに電力を供給するための搭載電源４０６（図４）、及びセンサ２０４からデータを受信し転送するための内部トランシーバ２０８に含まれたり取り付けられたりする。実施形態において、内部トランシーバには、センサから受信したデータを記憶するためのメモリ（図示せず）を含み得る。また、可搬式ポッドモニタシステム２００には、内部トランシーバ２０８からデータを受信し転送するための外部トランシーバ２１０を含み得る。後述するように、内部トランシーバ２０８は、他の選択可能な実施形態において省くことができる。更に、外部トランシーバ２１０は、ホストコンピュータ４１８（図４）の一部として構成し得る。
【００２３】
各センサ２０４は、既知の構造のものでよく、また、比較的単純なアナログセンサから、微小電気機械（“ＭＥＭＳ”）技術に基づき動作するもっと複雑なセンサにまで及ぶことがある。より複雑なセンサには、トランスデューサ・センシング要素をデジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）と組み合わせ、データのサンプリング、分析、及び報告の全てをセンサ２０４内において、本質的に提供するものを含み得る。このようなセンサの例は、光分光法、ジャイロスコープ方向付け、画像センシング、化学的センシング、及び残留ガス分析用に用いられるものであってよい。ＭＥＭＳ技術を利用するセンサ３０４の実施形態のブロック図を、図３に示す。更に、センサには、情報を記憶するためのメモリを含み得る。
【００２４】
センサ２０４は、様々な構成において、可搬式ポッド２０１周辺に分散してもよい。センサ２０４は、可搬式ポッド２０１内に配置されたウェーハ、あるいはポッド２０１内外に搬送されるウェーハと干渉しないように、可搬式ポッドシェル２１３の内側の部分に搭載し得る。また複数のセンサ２０４あるいはセンサ入力部を、可搬式ポッド２０１内の異なる位置又は領域に、単一の内部環境特性を検出するために備え得ることも考えられる。
【００２５】
図４は、センサネットワーク４０１の実施形態を示すブロック図である。様々なセンサから情報を収集し、製造ホストコンピュータ４１８等の遠隔地にその情報を送信するために、様々な制御ネットワークプロトコルを用い得ることを理解されたい。１つの実施形態において、制御ネットワークは、Ｅｃｈｅｌｏｎ? 製のＬｏｎＷｏｒｋｓ? によって実現し得る。このようなシステムは、可搬式ポッド２０１内に配置される複数のノード４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃを利用する。ノードは、ネットワークバス４１６を介して、様々なセンサ４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ、電源４０６及び内部トランシーバ４０８を互いに結ぶ。サーバ４０４ａ〜４０４ｃは、図２に示したセンサ２０４とほぼ同じであり、また、それらに関係している。同様に、内部トランシーバ４０４は、図２の内部トランシーバ２０８に対応する。
【００２６】
センサ４０４ａ〜４０４ｃには、温度を検出するための温度センサ４０４ａと、衝撃や振動を検出するための加速度計４０４ｂと、可搬式ポッド２０１内の相対湿度を検出するための湿度センサ４０４ｃと、が含まれる。この実施形態は、例示のためだけであり、可搬式ポッド２０１には、より少ない数のセンサを含んでもよく、あるいは、様々な他の内部環境特性を検出するためのセンサ４０４ａ〜４０４ｃの全て若しくは幾つかと組み合わせて、又はどれとも組み合わせることなく数個の追加センサを含んでよい。
【００２７】
温度センサ４０４ａは、ポッド２０１の内部に搭載されるアナログ又はデジタル温度センサであってよい。複数のこのようなセンサを用いて、温度勾配がポッド２０１内に生じ
るかどうか判断し得ることを理解されたい。センサ２０４ａがアナログセンサである場合、アナログ−デジタル変換器は、サンプリングされたアナログ温度をデジタル表示に変換するために提供し得る。他の選択肢として、デジタル温度センサを用い得る。例えば、マイクレル（Ｍｉｃｒｅｌ）社（カリフォルニア州サンホゼＣＡ９５１３１）製のＭＩＣ３８４・３領域熱監視装置を用い得る。このようなセンサは、オンボード・プロセッサ及びメモリを含む小さく低コストのパッケージを有する。センサ４０４ａには、更に、ポッド２０１の異なる領域において温度を検出するための追加のチャンネルを含み得る。各チャンネルは、異なる領域において温度を検出するためにポッド２０１内において異なる位置に配置し得る。
【００２８】
温度センサ４０４ａは、ノード４１４ａに接続され、ノード４１４ａには、モトローラ社（Ｍｏｔｏｒｏｌａ? ）ニューロン（Ｎｅｕｒｏｎ）３１５０等のプロセッサと、温度センサ４０４ａからネットワークバス４１６に情報を転送するための、Ｅｃｈｅｌｏｎ? ＦＴＴ−１０Ａツイスト・ペア・トランシーバ等のセンサバスインターフェイスと、を含み得る。
【００２９】
加速度計４０４ｂは、可搬式ポッド２０１内の衝撃及び振動の双方を検出するために提供し得る。本発明における実施形態用のこのようなセンサ４０４ｂの一例として、ＭＥＭＳＩＣ社（マサチューセッツ州アンドーバ０１８１０）製のモデルＮｏ．ＭＸ１０１０Ｃのアナログ出力を有する一軸加速度計がある。このようなセンサは、軸に沿って１ミリｇから１０ｇまでの加速度を検出し、オンボードのアナログ−デジタル変換器を介して、測定値をデジタル信号に変換できる。センサ４０４ｂは、追加のチャンネルを含み、ポッド内において、それぞれ他の軸に沿って衝撃及び振動を検出することが可能である。他のセンサを用いて、衝撃及び振動を検出し得ることを理解されたい。例えば、測定可能な電圧に加速度を変換する既知の圧電センサを用いてもよい。
【００３０】
加速度計４０４ｂは、ノード４１４ｂに接続され、ノード４１４ｂには、好適には、Ｍｏｔｏｒｏｌａ? Ｎｅｕｒｏｎ３１５０等のプロセッサと、加速度計４０４ｂからネットワークバス４１６に情報を転送するためのＥｃｈｅｌｏｎ? ＦＴＴ−１０Ａツイスト・ペア・トランシーバ等のセンサバスインターフェイスと、が含まれる。
【００３１】
また本発明の実施形態には、湿度センサ４０４ｃを含み得る。湿度センサ４０４ｃは、ポッド２０１のシェルに搭載されたアナログ又はデジタルセンサであってよい。本発明における実施形態用のデジタル湿度センサ４０４ｃの一例として、ハネウェル社（ニュージャージ州モリスタウン０７９６２）製のＨＩＨシリーズ相対湿度センサがある。湿度センサ４０４ｃには、ポッド内の湿度を検出するための１つのチャンネルが含まれる。他の選択肢として、湿度センサには、ポッド２０１の異なる領域において湿度を検出するための追加のチャンネルを含み得る。
【００３２】
湿度センサ４０４ｃは、ノード４１４ｃに接続され、ノード４１４ｃには、好適には、Ｍｏｔｏｒｏｌａ? Ｎｅｕｒｏｎ３１５０等のプロセッサと、湿度センサ４０４ｃからネットワークバス４１６に情報を転送するためのＥｃｈｅｌｏｎ? ＦＴＴ−１０Ａツイスト・ペア・トランシーバ等のセンサバスインターフェイスと、が含まれる。
【００３３】
上述したように、ポッド２０１には、ポッド２０１内の他の状態（例えば、圧力、気体組成、大気中の粒子、静電気蓄積、露光量、振動、電磁放射、ウェーハの酸化変動、電気分解等）を検出するための追加のアナログ又はデジタルセンサを含み、各センサは、ネットワークノードを介してネットワークに接続し得る。またポッド２０１には、製造設備内のその位置を判断するためのセンサを含み得る。位置センサは、全地球測位システム（“ＧＰＳ”）、内部追跡システム、又は他の種類の位置追跡技術を利用し得る。
【００３４】
また、ポッド２０１には、センサによって収集されるデータをクリアし、センサを中性状態に戻すためのリセット機構を含み得る。リセット機構は、例えば、ポッド２０１に搭載される機械式スイッチであったり、ホストコンピュータ４１８によって提供される、若しくは、センサネットワーク２０１内に含まれるソフトウェアリセットプログラムであったり、又は、製造設備内の所定の位置で、若しくは、ポッド洗浄等、所定のイベントが生じると自動的にリセットし得るセンサであってよい。更に、リセットは、あらゆる組み合わせのセンサに適用してよく、また、全てのセンサをリセットする必要はない。
【００３５】
電源４０６は、各センサ４０４ａ〜４０４ｃ、センサノード４１４ａ〜４１４ｃ、及び内部トランシーバ４０８に電力を供給する。電源４０６は、ポッドシェルの外部表面に搭載され、また、ネットワークバス４１６を介して様々なセンサに接続し得る。電源４０６は、他の選択肢として、可搬式ポッド２０１内に搭載し得る。電源４０６は、既知の構造のものであってよく、また、例えば、蓄電池あるいは９Ｖアルカリ電池等の小型電源を含み得る。電源には、更に、当分野において知られているように、調整回路を含み得る。実施形態において、１つ以上のセンサが、オンボードの電源を含むことによって、電源４０６に対するニーズを低減し、あるいは、電源４０６を全体的に省くことが可能になる。
【００３６】
電源４０６は、様々なノード及びセンサによる要求に応じて、ネットワークバス４１６を介して各センサノードに電力を供給し得る。他の選択肢として、電源４０６は、上述したようにノード４１４ａ〜４１４ｃに接続されて、センサネットワーク内に電源４０６が含まれ、これによって電源４０６のモニタと制御が可能である。
【００３７】
内部トランシーバ４０８は、可搬式ポッド２０１上あるいはその内部のいずれかに配置してよく、また、外部トランシーバ４１０と通信を行なう。内部トランシーバ４０８は、何れかの種類の無線データ転送を用いて、外部トランシーバ４１０と通信を行ない得る。例えば、通信は、赤外線（約１０１３Ｈｚ〜約１０１４）、電波（約３ｋＨｚ〜約３００ＧＨｚ）（例えば、周波数変調（“ＦＭ”）、振幅変調（“ＡＭ”）、レーダ、無線周波数（“ＲＦ”）、パーソナル・コミュニケーション・サービス（“ＰＣＳ”）等）、及び超低周波数（即ち、約０〜約３ｋＨｚ）等の電磁放射を用いて行い得る。ＲＦシステムの実施形態は、アナログ符号分割多重接続（“ＣＤＭＡ”）、時分割多元接続（“ＴＤＭＡ”）、セルラー・デジタル・パケット・データ（“ＣＤＰＤ”）、又は、他の何れかのＲＦ送信プロトコルを用い得る。
【００３８】
トランシーバ４０８は、バスマスタ４２０を介してセンサネットワーク４０１に接続し得る。ネットワークノード４１４ａ〜４１４ｃは、マスタ・スレーブ・ネットワークとして構成し得るが、バスマスタ４２０は、各センサノード４１４ａ〜４１４ｃからデータを受信し、外部トランシーバ４１０にその情報を転送するゲートウェイ又はルータとして機能し得る。他の選択可能な実施形態において、個々のノードは、ネットワークが、ピア・ツー・ピア・ネットワークとして構成できるのに充分な程、性能を高くし得る。この実施形態において、トランシーバ４０８及びバスマスタ４２０は、省くことができ、また、個々のセンサノード４１４ａ〜４１４ｃ各々は、上記電磁放射周波数の何れかを用いて、外部トランシーバ４１０と直接通信し得る。
【００３９】
バスマスタ４２０は、バック・ツー・バック・ネットワークノード４１４ａ〜４１４ｃを組み込み、例えば、テキサス・インスツルメント（Ｔｅｘａｓ・Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ? ）製のモデルＴＭＳ３２０Ｃ３０等のデータ収集及びデジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）を介して、情報を送受信するゲートウェイやルータを形成する。
【００４０】
外部トランシーバ４１０にデータを送信する場合、データを内部トランシーバ４０８か
ら送信するか、センサ４０４ａ〜４０４ｃから直接送信するかに関らず、継続的に又は断続的に送信し得る。データは、断続的に送信される場合、センサのメモリ内又は内部トランシーバ４０８のメモリ内の何れかに記憶され、また、例えば、ＣＰＤＰ技術を用いてパケットで送信し得る。
【００４１】
他の選択肢として、対応する内部環境状態が所定の所望の動作領域外にある場合、データを送信するだけでよい。このような実施形態において、データ自体を送信することによって、又は、警告信号だけを送信することによって、ポッド内の内部特性が所望の動作領域外にあることを識別し得る。実施形態において、可聴警報器を作動し、それによって、ポッド２０１用の内部環境状態が、所望の動作領域内にないことを製造設備オペレータに警告し得る。
【００４２】
更に、センサデータが前記ポッド２０１内のメモリに記憶されている場合、データは、動作領域を超える環境状態の種類、及び、汚染物質が生じた設備内における時間と位置に関する情報を判断するためにコンピュータによって後で読み取ることができる。
【００４３】
他の実施形態において、データは、外部要求命令に応じてポッド２０１から送信される。例えば、ホストコンピュータ４１８（図４）は、１０秒毎等、所定の時間間隔でポッド２０１に状態要求命令を送信する。状態要求命令に応じて、ポッド２０１は、ホストコンピュータ４１８にその時点のセンサデータを送信する。
【００４４】
現在、幾つかのＦＯＵＰは、ポッド内の様々な加工品に関する情報の受信が可能で、また、その情報の製造ホストコンピュータ４１８への中継が可能なＩＲタグ又はＲＦピルで動作して、加工品が製造設備内の様々なステーション間を移動する際、ポッド内の加工品の識別を行なうようになっている。このようなＩＲタグ、及びそれを利用するシステムは、例えば、Ｍａｎｅｙらによる米国特許Ｎｏ．５，０９７，４２１や、４，９７４，１６６、及び５，１６６，８８４に記載されている。このようなＲＦピル及びそれを利用するシステムは、例えば、Ｒｏｓｓｉらによる米国特許Ｎｏ．４，８２７，１１０及び４，８８８，４７３、並びに、Ｓｈｉｎｄｌｅｙによる米国特許Ｎｏ．５，３３９，０７４に記載されている。上述した各特許は、本発明の所有者に付与され、また、各々、本明細書中に全面的に引用し参照する。
【００４５】
本発明の他の選択可能な実施形態において、ＩＲタグ又はＲＦピルは、様々なセンサノード４１４ａ〜４１４ｃからデータを受信するためにトランシーバ４０８の機能を実行し、外部トランシーバ４１０及び／又はホストコンピュータ４１８にその情報を中継する。
【００４６】
様々なノード４１４ａ〜４１４ｃ及びバスマスタ４２０は、ネットワークバス４１６を介して互いに接続されるが、ネットワークバス４１６は、電力（＋ｖ、−ｖ）の伝達が可能なマイクロ波５線リンクバスを含み、（ｔｘ、ｒｘ）信号を送信及び受信し、また、電磁保護シールドを含み得る。ネットワークバス４１６は、製造中様々なノード用のタップで可搬式ポッド２０１のシェルに固着又は埋め込まれる細い柔軟なリボンケーブルであってよい。他の選択肢として、ネットワークバス４１６、センサ４０４、及び内部トランシーバ４０８は、既存のポッド及びポッドに形成された様々なノード用の密閉封止されたパッケージ（本明細書中では“タップ”と称す）に固着し得る。また追加のタップをポッド２０１に形成して、後で追加のセンサを導入してよい。実施形態において、センサを追加する場合、タップに挿入される部分のセンサが、ネットワークバス４１６の皮膜に穴を開け、それによってセンサをセンサネットワークに追加する。
【００４７】
ネットワークバス４１６は、タップでポッドシェル２１３を通り抜けて、ポッドの内部と外部との間で電力及び情報信号の転送が可能である。ネットワークバス４１６は、セン
サネットワークにおける様々なノードを接続するための単なる一例に過ぎない。他の選択肢として、通信プロトコルには、電磁周波数、光、又は、他の手段であって、スター、ループ、デイジーチェーン、若しくは自由型構成等、既知のトポロジーを用いた手段が含まれる。
【００４８】
上述したように、図４は、内部ポッド特性に関する情報を製造ホストコンピュータ４１８に通信するための本発明の単なる１つの実施形態に過ぎない。ＬｏｎＷｏｒｋｓ? 以外の業界標準ネットワークを用いて、例えば、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）バス又はＴＣＰ／ＩＰイーサネット（登録商標）等のセンサネットワーク４０１を実現し得る。
【００４９】
更に、図４は、外部トランシーバ４１０を示すが、外部トランシーバ４１０は、可搬式ポッド２０１から離れた位置であって、例えば、搭載ポート組立体５０７（図５）上、可搬式ポッド２０１が据えられ、製造室５０３ａ〜５０３ｄ内（天井又は壁等）に搭載される支持面上等に配置される。
【００５０】
実施形態において、各処理ツール５０５には、内部トランシーバ４０８から情報を受信する外部トランシーバ４１０が含まれる。次に、この情報は、有線又は無線送信を介してホストコンピュータ４１８に中継するか、あるいは、ローカルに処理し得る。ポッドが搭載ポート組立体上に設置される場合、内部及び外部トランシーバが非常に近接しているため、このような実施形態では、通常、長い伝送距離で劣化する高い周波数の伝送システムを用いることが可能である。更に、多くの場合幾つかの異なるフロア上又は異なる建物内にあって、幾つかの異なる製造室を含む製造設備において、処理ツール上に外部トランシーバ４１０を有する場合、各室及び／又は建物から（遠隔位置又は製造室の１つ内に配置しうる）ホストコンピュータ４１８に情報を中継し得る。
【００５１】
更に、処理ツール上に配置される外部トランシーバは、それぞれの処理ツールと通信が可能であり、また、汚染物質が生じたという情報が、ポッド２０１から受信される場合、処理ツールは、ホストコンピュータ４１８に情報を中継する事無く直ちに動作を停止し得る。直ちに処理ツールを動作停止すると、処理ツールに生じた汚染の量を低減し、及び／又は、汚染されたウェーハの量も低減し得る。
【００５２】
内部トランシーバ４０８を含む可搬式ポッド２０１が、製造設備周辺を移動する際、内部トランシーバ４０８は、異なる外部トランシーバ群４１０に一斉送信する。外部トランシーバ（群）４１０は、上述したように、プロセッサやバスインターフェイスを含む遠隔ネットワークノードに接続し得る。
【００５３】
外部トランシーバ４１０によって受信された情報は、例えば、Ｔｅｘａｓ・Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ? 製のモデルＴＭＳ３２０Ｃ３０等のデータ収集及びＤＳＰプロセッサによってネットワークノードに受け渡される。また遠隔ネットワークノードには、製造ホストコンピュータ４１８にセンサ情報を転送するために標準ＲＳ−２３２シリアル通信ポートを含み得る。様々な他の既知の通信プロトコルは、無線送信等、他の選択可能な実施形態におけるＲＳ−２３２の代わりに用い得ることを理解されたい。
【００５４】
他の選択可能な実施形態において、情報は、ノード４０４ａ〜４０４ｃからホストコンピュータ４１８に直接中継が可能であり、それによって、外部トランシーバ４１０の必要性が無くなる。
【００５５】
ホストコンピュータ４１８は、製造設備内の各可搬式ポッド２０１からデータを受信するように構成されている。ポッドからの読み取り値をリアルタイムで検出し得るように、
ホストコンピュータ４１８は、各可搬式ポッド２０１用のデータを連続的に循環し得る。
【００５６】
他の選択可能な実施形態において、ホストコンピュータ４１８は、ポッド２０１にポーリングを行なうように構成され、それらが製造工程を移動する際、状態要求命令を送信する。ポーリングに応じて、各ポッド２０１は、その状態及び位置に関する情報を送信する。積極的にポッド２０１にポーリングを行なうと、安全対策が追加される。ポッド２０１がポーリングに応答しない場合、ポッドは、欠陥があるか、あるいはホストコンピュータ２０１の通信距離内にないか、あるいは製造設備から除去されているかの何れかである。
【００５７】
一旦、特定のポッドからのデータが、ホストコンピュータ４１８で受信されると、ホストコンピュータ４１８は、様々な動作の内の何れかを実行し得る。例えば、測定された内部ポッド特性の内の１つ以上が、予期した範囲の外にある場合、ホストコンピュータ４１８は、ポッド２０１を手動又は自動でオフラインにし、検査のために分離するように指示し得る。本発明は、リアルタイムでポッド内部環境測定値を提供するため、汚染物質がポッド環境へ侵入した時、異常な読み取り値を示す可搬式ポッド２０１が、即座に識別され、分離することができる。このように、本発明の実施形態に基づくシステムは、汚染物質が他のツールや加工品に曝される前に、汚染されたポッドを分離することによって、汚染の拡大を防止する。
【００５８】
可搬式ポッドからのデータを用いて、製造設備の個々の処理ツールに関する情報を収集でき、また、製造設備内の特定の汚染物質源を識別することもできることは、本発明のもう１つの利点である。ポッドが、特定のツールでの処理後、異常な読み取り値を示すことが多いことが時間の経過と共に明らかになる場合、本発明の実施形態は、この状況を識別し、また、ツールは、検査とメンテナンスのためにオフラインにできる。従来技術システムによってウェーハロットの試験及びモニタが可能である一方、このことは、手動又は自動でポッドを計測ツールに用いることによって実行され、ここで、ポッドは、開放され、加工品が、汚染物質の有無について検査される。本発明の実施形態は、このような試験を連続的に行なうだけでなく、ポッドを開放することなく、また、ウェーハロットの処理能力を低下することなく、非侵襲的に行なう。
【００５９】
また、ホストコンピュータ４１８は、個々のポッドの識別子及び／又は製造設備中の経路と共に、そのポッドからのデータを記憶し得る。このデータは、如何にしてポッド及び／又は処理ツールが時間の経過と共に動作するかを示すことによって、統計的プロセス制御に用い得る。製造設備のオペレータは、この情報を用いて、ポッド／ツールが他のものと比較してどの程度機能しているか識別するだけでなく、統計学的にいつポッド／ツールメンテナンスが必要か識別することができる。またこの情報は、ポッド２０１の位置を追跡するための安全対策に用い得る。
【００６０】
ホストコンピュータ４１８は、更に、標準イーサネット（登録商標）接続を介してイントラネット又はインターネットネットワークに接続し得る。従って、１つの製造設備のポッド及びツール性能は、何千マイルも離れているオペレータによってリアルタイムでモニタし制御できる。またこの接続は、非常に多くの半導体ウェーハ製造工程全体に渡るポッド及びツール性能を比較する能力をオペレータに与える。
【００６１】
本発明の実施形態において、密閉されたポッドが、半導体製造工程中を移動する際、センサネットワークは、その内部環境特性に関するデータを提供する。しかしながら、他の選択可能な実施形態において、本発明を用いて、ポッドが設置される搭載ポートの小環境の内部環境特性を検出し得る。特に、発明の背景の項目で説明したように、ポッドと処理ツールとの間で加工品を搬送するために、ポッドは、搭載ポート上に搭載されるが、搭載ポートは、ポッドシェルからポッドドアを分離し、そこで加工品へのアクセスを提供する
。ポッドシェルは、一般的に、搭載ポート上の所定の位置に保持され、ポートドアによって空け渡されたクセスポートを密閉する。この選択可能な実施形態に基づき、搭載ポート上に配置されている間、ポッドシェルのセンサは、搭載ポート小環境及び／又はこの小環境が備えられた処理ツールの内部環境特性に関するデータを提供し得る。
【００６２】
図５は、可搬式ポッドモニタシステム２００の実施形態が含まれる代表的な製造設備５００を示す。製造設備５００には、主要通路５０１、並びに幾つかの処理室５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄ、５０３ｅ、及び５０３ｆを含み得る。各処理室には、処理ツール５０５等の１つ以上の処理ツールを含み得る。上述したように、処理ツール５０５には、通常、ポッドの搭載や取り出しのための搭載ポート組立体５０７が含まれる。
【００６３】
本発明の実施形態によれば、製造設備５００には、製造設備５００中に在るポッド５１１等の可搬式ポッドの動きをモニタするための可搬式ポッドモニタシステム２００（図２）が含まれる。上述したように、可搬式ポッド５１１をモニタするために用い得る多くの異なる構成が在る。例えば、各処理室５０３ａ〜５０３ｆは、その個々の室内に在るポッドから送信された情報を受信する外部トランシーバ５１０ａを含み得る。他の選択肢として、各搭載ポート組立体５０７は、その個々の搭載ポート組立体５０７上に配置されるポッド５１１から情報を受信する外部トランシーバ５１０ｂ等の外部トランシーバを含み得る。更に、主要通路５０１に配置された外部トランシーバ５１０ｃ等の主要な外部トランシーバを用いて、製造設備５００に含まれる全てのポッドからの送信情報を受信し得る。
【００６４】
外部トランシーバ５１０ａ〜５１０ｃによって受信された情報は、製造設備５００に配置されたホストコンピュータ５２０ａ等のホストコンピュータに、あるいは、何千マイルも離れた遠隔地５２５に配置されたホストコンピュータ５２０ｂに送信し得る。
【００６５】
本発明について本明細書中に詳述してきたが、本発明は、本明細書中に開示した実施形態に限定されないことを理解されたい。本発明に対する様々な変更、置き換え、及び修正が、添付した請求項によって記述され定義された本発明の精神又は範囲から逸脱することなく当業者によって行ない得る。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】底開きポッドの模式図。
【図１Ｂ】前開きポッドの模式図。
【図２】本発明の実施形態に基づく、内部センサネットワークを含むポッドの概略斜視図。
【図３】微小電気機械技術を利用する一般的なセンサのブロック図。
【図４】本発明の実施形態に基づく、システム構造のブロック図。
【図５】可搬式ポッドモニタシステムの実施形態を含むウェーハ製造設備のブロック図。
【図１Ａ】
0004677517.tif 000002
【図１Ｂ】
0004677517.tif 000003
【図２】
0004677517.tif 000004
【図３】
0004677517.tif 000005
【図４】
0004677517.tif 000006
【図５】
0004677517.tif 000007