JP2003168727A - エクスチェンジャーおよびガス置換方法 - Google Patents
エクスチェンジャーおよびガス置換方法Info
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Abstract
コンテナ1の内部の大気を窒素ガスなどに置換する装置
において、従来のコンテナ1やコンテナの蓋3を製造し
なおす必要がなく、置換時間が短くて済むものを提供す
る。 【解決手段】 チャンバー5の内部にコンテナ1を収納
し、内部のオープナー機構7で、コンテナ1の蓋3を開
き、真空ポンプ9でチャンバー5内を真空にし、窒素ガ
スなどを供給する。そして、再びコンテナ1の蓋3を閉
じ、その後にコンテナ1をチャンバー5から取り出す。
Description
どに高い清浄度を保つ必要がある嫌塵埃物品、例えば、
シリコンウエハー、レクチルなどの半導体基板や微小回
路の形成された石英ガラス基板を、収納し、保管し、運
搬し、または装置へのロードおよびアンロードを行うコ
ンテナに係り、このコンテナの内部を、窒素ガスなどの
不活性ガス、あるいは低湿度の空気(C.D.A(Cl
ean Dry Air)クリーンエアドライ)に置換
する装置およびガス置換方法に関する。以下では、当該
物品として、特に半導体基板を挙げて説明するが、これ
は例示のためであり、本願発明を限定するためのもので
はない。本願発明は運搬の際に高い清浄度を保つ必要が
ある物品のいずれにも適用可能である。
の微細回路を形成する次世代半導体の製造プロセスで
は、パーティクルと呼ばれる微粒子を排除したクリーン
ルームに、より高い清浄度が要求される。そして、クリ
ーンルームの製造コスト及び運転コストは、回路の微細
化に比例的に上昇する。
ーなどの基板を収納し、運搬し、加工装置などへのロー
ドおよびアンロードを行うコンテナ、並びに、前記加工
装置などを、局所的に清浄に保つ方法が、次世代半導体
製造工程としてSEMI規格(Semiconduct
or Equipment & MaterialIn
ternational)で標準化されミニエンバイロ
メントと呼称されている。
ンの形成された石英ガラス基板)を収納し、保管し、運
搬し、または装置へのロードおよびアンロードを行うコ
ンテナとして、SMIF(Standard Mech
anical Interface)Podが標準化さ
れ使用されている。
としては、FOUP(FrontOpening Un
ified Pod)が規格化、標準化されている。
ちなみに、SMIF Podはコンテナ(Pod)の蓋
(ドア)が下方に開放される方式(Bottom Op
ening方式)、FOUPは前面に開放される方式
(Front Opening 方式)となっている。
おいては、半導体に影響を与える物質として、前述のパ
ーティクルのほか、ガス状の汚染物質が指摘されるとと
もに、水蒸気に溶解された金属不純物が有害物質として
指摘されている。また、SMIF PodやFOUP
は、軽量化、ローコスト化の面などからプラスチックが
使用されているが、プラスチックから放出されるアウタ
ーガスが、半導体の信頼性を低下させている。
一方法として、コンテナ内に窒素ガスなどの不活性ガス
を封入する方法が提案されて、一部が実用化されてい
る。また、窒素ガスを封入することにより、ウエハー上
に形成される薄膜の酸化を遅らせるとともに、水蒸気を
排除することになり、水蒸気に溶解された金属不純物に
よる汚染の防止も期待されている。
方法として、SMIF Podにおいては、コンテナ
(Pod)の下方に開放される蓋(ドア)に開口部を複
数か所設け、一方の開口部からコンテナ内部の排気をお
こない、他方の開口部から窒素ガスの供給をおこなって
置換する方法がとられている。また、FOUPにおいて
は、前面に開放される蓋の二ヶ所に、同様に排気と供給
をおこなう開口部を設けて置換する方法がとられてい
る。
以上の二つの置換方法によれば、いずれも、コンテナ内
の排気と窒素ガスの供給は、コンテナ内の圧力が大気と
大きく違わないようにするため、バランスをとりながら
行わなければならない。圧力が大きく違ってしまうと、
コンテナの耐圧強度を大きくしなければならず、多数の
コンテナを改良し、または製造しなおさなければならな
くなってしまうからである。
合状態が続き、窒素ガスが十分な濃度になるまでに、長
い置換時間がかかってしまうものであった。たとえば、
大気の残留を示す酸素濃度が10ppmになるまでに、
24時間以上もかかってしまう。このため多数のコンテ
ナの置換作業をおこなうために、置換のための装置が多
数必要になってしまうものであった。
給のためのバルブを設けなければならず、多数のコンテ
ナの、開口部が設けられる蓋を製造しなおさなければな
らないものであった。この発明は、以上の課題を解決す
るためになされたもので、コンテナやコンテナの蓋を製
造しなおす必要がなく、置換時間が短くて済むガスエク
スチェンジャーを提供することを目的とする。
めに、第1の発明は、嫌塵埃物品を収納して運搬するコ
ンテナの内部に汚染対策ガスを充填するために、以下の
手段を備えた汚染対策ガスと大気とを置換するガスエク
スチェンジャーである。 (a)前記コンテナを収納して密閉できるチャンバー
と、(b)前記チャンバーの中に備えられ、前記収納さ
れた状態のコンテナの蓋を開閉できるオープナー手段
と、(c)前記チャンバー内を真空にする真空ポンプ
と、(d)前記真空になったチャンバー内に汚染対策ガ
スを供給するガス供給手段。
基板、または石英ガラス基板となるウエハーであり、前
記汚染対策ガスは、窒素ガスなどの不活性ガス、または
クリーンドライエアであるガスエクスチェンジャーであ
る。
コンテナを出し入れする扉と、この扉と反対側の壁に、
高清浄室と低清浄室の境界に設置されるローダに載置さ
れ前記コンテナの蓋を開閉するものとして用いられるオ
ープナー機構が前記オープナー手段として取り付けられ
ているガスエクスチェンジャーである。
ポンプと高真空ポンプとからなり、前記チャンバーと予
備真空室を介して連通しているガスエクスチェンジャー
である。
対策ガスを高圧充填されたタンクがバルブを介して前記
チャンバーに連通されているものであるガスエクスチェ
ンジャーである。
コンテナを載置して直線的にガイドする直線ガイドが設
けられ、前記オープナー機構は、前記ガイドされたコン
テナの前面の前記蓋が押し当てられることで、前記蓋を
クランプしロック機構をOFFまたはONするクランプ
機構と、このクランプした蓋を直線的に移動させ蓋を開
けまたは閉める直動機構と、を有するガスエクスチェン
ジャーである。
するコンテナの内部に汚染対策ガスを充填するために、
以下の行程を備えて、この汚染対策ガスと大気とを置換
するガス置換方法である。 (a)前記コンテナをチャンバーに収納して密閉する工
程と、(b)前記チャンバーの中に備えられたオープナ
ー手段により、前記収納された状態のコンテナの蓋を開
く工程と、(c)前記チャンバー内を真空ポンプにより
真空にする工程と、(d)前記真空になったチャンバー
内に汚染対策ガスを供給する工程と、(e)前記オープ
ナー手段により、前記収納された状態のコンテナの蓋を
閉じる行程と、(f)前記チャンバー内に大気を導入す
る工程と、(g)前期チャンバーから前記コンテナを取
り出す工程と。
態の例を図1乃至図6において説明する。なお、以下の
実施形態は本願発明の範囲を限定するものではない。す
なわち、当業者であれば本願発明の原理の範囲で、他の
実施形態を採用することが可能である。
品は、図示しない半導体ウエハーであり、コンテナ1
は、上述したように従来FOUPと呼称され、前面の蓋
3が開放される方式のものである。コンテナ内の大気と
置換させるべき汚染対策ガスは、窒素ガスである。
ー5の中には、収納された状態のコンテナ1の蓋3を開
閉できるオープナー機構7が設けられ、また、チャンバ
ー5の外部には、チャンバー5内を真空にする真空ポン
プ9や、真空になったチャンバー5内に窒素ガスを供給
するガス供給手段11が備えられている。
ンバー5は、概略箱形を有し、コンテナ1を収納する十
分な大きさがあり、しかし、ガスの置換時間が余り長く
ならないように、大きすぎない容積を有する。また、内
部が真空になっても外部の大気圧に十分に耐えられる耐
圧強度を有する。正面にはコンテナ1を出し入れする扉
13が設けられ、外部から開閉操作ができる。
側の壁15には、収納された状態のコンテナ1の蓋3を
開閉できるオープナー手段が設けられる。このオープナ
ー手段には、従来のオープナー機構7が使用されうる。
すなわち従来、FOUPと呼称されるコンテナ1が運搬
され、コンテナ1内部の半導体ウエハーを低清浄室から
高清浄室へ移すために、両室の境界に設置されるローダ
にコンテナが載置される。このローダには、このコンテ
ナの蓋を開閉するために用いられる同様のオープナー機
構が取り付けられている。チャンバー5の奥側の壁15
は二重になっており、内側の壁17が従来の低清浄室と
高清浄室の間の壁に相当し、チャンバー5の内部を第一
真空室19と第二真空室21とに分割している。
1を載置して直線的にガイドする直線ガイド23が設け
られる。オープナー機構7は、ガイドされたコンテナ1
の前面の蓋3が、内側の壁17に押し当てられること
で、この蓋3をクランプするクランプ機構25と、蓋3
のロック機構をOFFまたはONするON・OFF機構
27を有する。また、このクランプした蓋3を内側の壁
17の一部29とともに、直線的に移動させて蓋を開
け、または閉める直動機構31を有する。このように使
用できる従来のオープナー機構7に関して、出願人はす
でに複数件、出願している(PCT/JP00/035
51 PCT/JP98/05417 PCT/JP9
8/01575)。
空室19と第二真空室21は、ともに真空バルブ33を
介して、予備真空室35に連通している。この予備真空
室35は排気バルブ37を介して、また第一真空室19
と第二真空室21と、別の排気バルブ39を介して、低
真空ポンプであるドライポンプ41に連通している。さ
らに、予備真空室35は高真空ポンプであるクライオン
ポンプ43に連通している。予備真空室35は、クライ
オンポンプ43の容量があまり大きくなくても十分に迅
速に真空排気ができるように、十分な容量を有する。
染対策ガスである窒素ガスを高圧充填された窒素タンク
45が、複数のバルブ49、53、57、59と分岐路
を有するガス路47を介して各室に連通する。すなわ
ち、このガス路47は第一バルブ49の下流で分岐し、
一方の分岐路51で第二バルブ53を介して予備真空室
35に連通する。また、他方の分岐路55では、さらに
二つに分岐し、それぞれ第二バルブ57、第三バルブ5
9が設けられたのちに合流する。この合流路61は、再
び分岐し、一方がチャンバー5の第一真空室19に連通
し、他方が第二真空室21に連通する。また、第一真空
室19には大気導入バルブ63が設けられる。
ャーによって、コンテナ1内の大気を窒素ガスに置換す
る工程を説明する。 (1)多数のコンテナ1の置換をおこなうために、装置
を働かせる準備をする工程。 まず、ドライポンプ41を作動させ、排気バルブ37を
開け、予備真空室35を排気し低真空(数10〜数10
0Pa)にした後に、この排気バルブ37を閉める。次
に、クライオンポンプ43を作動させ、予備真空室35
を高真空にした後に、一度、ポンプ41、43をクール
ダウン(10〜20KPaまで)する。さらに、第一バ
ルブ49を開け、窒素ガスの供給を準備する。
密閉する工程。 チャンバー5の扉13を開け、コンテナ1をチャンバー
底部の直線ガイド23に載置し、奥側に直線的にスライ
ドしてガイドし、コンテナ1前面の蓋3をオープナー機
構7の内側の壁17の一部29に押し当てる。そして、
扉13を閉め、密閉する。
により、コンテナ1の蓋3を開く工程。 オープナー機構7は、コンテナ1の蓋3が押し当てられ
ることで、クランプ機構25が働いて蓋3をクランプ
し、ON・OFF機構27が働いて蓋3のロック機構を
OFFし、さらに、直動機構31が、このクランプした
蓋3を内側の壁17の一部29とともに、直線的に移動
させて蓋3を開ける。
程。 排気バルブ39を開け、第一真空室19および第二真空
室21を排気し低真空(数10〜数100Pa)にした
後に、排気バルブ39を閉める。
程。 次に、真空バルブ33をあけ、第一真空室19および第
二真空室21を排気し高真空(1/1000Pa以下)
にした後に、真空バルブ33を閉める。 (6)高真空になったチャンバー5内に窒素ガスを供給
する工程。 次に、第三バルブ57を開け、窒素ガスを第一真空室1
9および第二真空室21に供給し、これにより、蓋3が
開いたコンテナ1内に充填する。特に、短時間で供給し
たいときは、第四バルブ59も開ける。供給された窒素
ガス圧力が大気圧になった時点で、これらのバルブ5
7、59を閉める。
た状態のコンテナ1の蓋3を閉じる行程。 オープナー機構7の直動機構31により、コンテナ1の
蓋3を直線的に移動させて蓋3を閉じ、ON・OFF機
構27が働いて蓋3のロック機構をONし、クランプ機
構25が働いて蓋3をアンクランプする。
程。 チャンバー5の第一真空室19の大気導入バルブ63を
開け、チャンバー5内に大気を導入する。
出す工程。 チャンバー5の扉13を開け、コンテナ1をチャンバー
底部の直線ガイド23から外し、チャンバー5から取り
出す。
に、チャンバー5にコンテナ1を収納して密封し、コン
テナ1の蓋3を開いた状態で、チャンバー5内を真空に
し、次ぎに窒素ガスを供給するので、 (1)チャンバー5の耐圧強度を大きくしておくこと
で、コンテナ1の耐圧強度を大きくする必要がなくな
り、従来の構造の多数のコンテナ1をそのまま使用で
き、したがって、多数のコンテナ1やコンテナの蓋3を
製造しなおす必要がなく、設備コストを低減できる。
用できるにもかかわらず、排気と窒素ガスの供給は、大
気圧と関係なく、高速の排気が完了した後に供給を行う
ことができる。したがって、従来のように大気と窒素ガ
スの混合状態が続くことがなく、迅速に置換をおこなう
ことができる。迅速な置換が行えるので、置換のための
装置(エクスチェンジャー)は少なくてすみ、設備コス
トを低減できる。
供給を行うので、置換作業の間に、従来に比べコンテナ
の内部に存在する気体の総量が小さくて済み、均一な気
体の流れ得られ、乱流が防げ、パーティクルのウエハー
への付着の機会を減少できる。
は、汚染対策ガスは窒素ガスであったが、他の実施形態
においては、他の不活性ガスや、クリーンドライエアで
あってもよい。また、以上の実施形態においては、チャ
ンバー5の第一真空室19および第二真空室21ともに
窒素ガスが供給されるものであったが、他の実施形態に
おいては、異なる種類の汚染対策ガスを供給することも
できる。両室に供給する理由は、両室の圧力を平衡させ
るためのものであり、必ずしも同一種類のガスにする必
要はないからである。例えば、第一真空室19にクリー
ンドライエアを供給し、第二真空室21に窒素ガスを供
給することができる。
物品は半導体基板となる半導体ウエハーであるが、他の
実施形態においては、石英ガラス基板となるウエハー、
あるいは基板や他の電子部品、さらには酸化を嫌う他の
化学物質からなる部品、あるいは食品などであってもよ
い。
ナー手段として、従来の高清浄室と低清浄室の境界に設
置されるローダに載置されコンテナの蓋を開閉するもの
として用いられるオープナー機構7が採用されたが、他
の実施形態においては、蓋3の一部に栓機構を設け、こ
の栓機構を開閉操作する操作機構を採用することも可能
である。
ンプは、低真空ポンプであるドライポンプ41と高真空
ポンプであるクライオンポンプ43を併用するものであ
ったが、他の実施形態においては、作業工程上で置換時
間に余裕がある場合などは低真空ポンプであるドライポ
ンプ41のみを使用することも可能である。
テナを収納して密封し、コンテナの蓋を開いた状態で、
チャンバー内を真空にし、次ぎに窒素ガスを供給するの
で、 (1)チャンバーの耐圧強度を大きくしておくことで、
コンテナの耐圧強度を大きくする必要がなくなり、従来
の構造の多数のコンテナをそのまま使用でき、したがっ
て、多数のコンテナやコンテナの蓋を製造しなおす必要
がなく、設備コストを低減できる。
できるにもかかわらず、排気と窒素ガスの供給は、大気
圧と関係なく、高速の排気が完了した後に供給を行うこ
とができる。したがって、従来のように大気と窒素ガス
の混合状態が続くことがなく、迅速に置換をおこなうこ
とができる。迅速な置換が行えるので、置換のための装
置(エクスチェンジャー)は少なくてすみ、設備コスト
を低減できる。
供給を行うので、置換作業の間に、従来に比べコンテナ
の内部に存在する気体の総量が小さくて済み、均一な気
体の流れ得られ、乱流が防げ、パーティクルのウエハー
への付着の機会を減少できる。
で、コンテナをチャンバーに収納する工程を示す図であ
る。
で、コンテナをチャンバーに封入する工程を示す図であ
る。
で、チャンバーの中に備えられたオープナー機構によ
り、収納された状態のコンテナの蓋を開く工程を示す図
である。
で、チャンバー内を真空ポンプにより真空にする工程を
示す図である。
で、真空になったチャンバー内に窒素ガスを供給する工
程を示す図である。
で、前記オープナー手段により、前記収納された状態の
コンテナの蓋を閉じ、チャンバー内に大気を導入する工
程を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】嫌塵埃物品を収納して運搬するコンテナの
内部に汚染対策ガスを充填するために、以下の手段を備
えた汚染対策ガスと大気とを置換するガスエクスチェン
ジャー。 (a)前記コンテナを収納して密閉できるチャンバー
と、(b)前記チャンバーの中に備えられ、前記収納さ
れた状態のコンテナの蓋を開閉できるオープナー手段
と、(c)前記チャンバー内を真空にする真空ポンプ
と、(d)前記真空になったチャンバー内に汚染対策ガ
スを供給するガス供給手段。 - 【請求項2】前記嫌塵埃物品は、半導体基板、または石
英ガラス基板となるウエハーであり、前記汚染対策ガス
は、窒素ガスなどの不活性ガス、またはクリーンドライ
エアである請求項1に記載のガスエクスチェンジャー。 - 【請求項3】前記チャンバーには、前記コンテナを出し
入れする扉と、この扉と反対側の壁に、高清浄室と低清
浄室の境界に設置されるローダに載置され前記コンテナ
の蓋を開閉するものとして用いられるオープナー機構が
前記オープナー手段として取り付けられている請求項1
に記載のガスエクスチェンジャー。 - 【請求項4】前記真空ポンプは、低真空ポンプと高真空
ポンプとからなり、前記チャンバーと予備真空室を介し
て連通している請求項1に記載のガスエクスチェンジャ
ー。 - 【請求項5】前記ガス供給手段は、汚染対策ガスを高圧
充填されたタンクがバルブを介して前記チャンバーに連
通されているものである請求項1に記載のガスエクスチ
ェンジャー。 - 【請求項6】前記チャンバーは、底部にコンテナを載置
して直線的にガイドする直線ガイドが設けられ、前記オ
ープナー機構は、前記ガイドされたコンテナの前面の前
記蓋が押し当てられることで、前記蓋をクランプしロッ
ク機構をOFFまたはONするクランプ機構と、このク
ランプした蓋を直線的に移動させ蓋を開けまたは閉める
直動機構と、を有する請求項1に記載のガスエクスチェ
ンジャー。 - 【請求項7】嫌塵埃物品を収納して運搬するコンテナの
内部に汚染対策ガスを充填するために、以下の行程を備
えて、この汚染対策ガスと大気とを置換するガス置換方
法。 (a)前記コンテナをチャンバーに収納して密閉する工
程と、(b)前記チャンバーの中に備えられたオープナ
ー手段により、前記収納された状態のコンテナの蓋を開
く工程と、(c)前記チャンバー内を真空ポンプにより
真空にする工程と、(d)前記真空になったチャンバー
内に汚染対策ガスを供給する工程と、(e)前記オープ
ナー手段により、前記収納された状態のコンテナの蓋を
閉じる行程と、(f)前記チャンバー内に大気を導入す
る工程と、(g)前期チャンバーから前記コンテナを取
り出す工程と。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001365703A JP2003168727A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | エクスチェンジャーおよびガス置換方法 |
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