JP2004527899A - 内部環境モニタを含む可搬式コンテナ - Google Patents
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Abstract
Description
【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。
Claims (34)
- 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であって、
前記内部環境の状態をモニタし、前記モニタされた状態に関するデータを送信するセンサと、
前記センサに電力を供給する電源と、が含まれる可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、
前記センサは、前記コンテナ内の前記内部環境の前記状態を連続的及び非侵襲的にモニタする可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、
前記データが、電磁放射を用いて送信される可搬式コンテナ。 - 請求項3に記載の可搬式コンテナであって、
前記電磁放射は、約3kHz乃至約300GHzの周波数範囲にある可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、
前記センサには、前記モニタされた状態に関する前記データを記憶するためのメモリが含まれる可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、更に、
前記可搬式コンテナの内側部分を含み、前記センサは、前記可搬式コンテナの内側部分に搭載される可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、更に、
前記可搬式コンテナ内の前記内部環境の状態をモニタし、前記モニタされた状態に関するデータを送信する第2センサが含まれる可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、
前記センサには、前記可搬式コンテナ内のそれぞれ別の位置に配置される複数のセンサ入力部が含まれ、前記各センサ入力部は、前記コンテナ内における前記それぞれ別の位置において前記内部環境の前記状態をモニタする可搬式コンテナ。 - 請求項1に記載の可搬式コンテナであって、更に、
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前記データを受信及び送信するトランシーバを含む可搬式コンテナ。 - 請求項9に記載の可搬式コンテナであって、
前記トランシーバには、前記可搬式コンテナが接続され、また、前記データが、ネットワークバスを介して送信される可搬式コンテナ。 - 請求項9に記載の可搬式コンテナであって、
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可搬式コンテナ。 - 請求項11に記載の可搬式コンテナであって、
前記電磁放射は、約3kHz乃至約300GHzの周波数範囲にある可搬式コンテナ。 - 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であって、
前記内部環境状態をモニタし、前記モニタされた内部環境状態を表すデータを送信するセンサと、
前記センサと通信状態にあって、前記送信された前記データを受信及び送信するトランシーバと、を含む可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項13に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、
前記可搬式コンテナは、処理ツール上に配置され、また、前記トランシーバが、前記処理ツールに連動して接続される可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項14に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、
前記トランシーバは、前記データを前記処理ツールに提供し、また、前記処理ツールは、前記データが所望の動作範囲内に無い場合、停止する可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項13に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、更に、
前記可搬式コンテナの外部の位置において、前記トランシーバによって送信された前記データを受信及び送信するための第2トランシーバを含む可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項16に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、更に、
前記第2トランシーバから送信された前記データを受信し処理するホストコンピュータを含む可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項17に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、
前記ホストコンピュータは、前記可搬式コンテナに対して遠隔地にある可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項17に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、
前記ホストコンピュータは、前記可搬式コンテナ内の前記モニタされた内部環境状態が、所望の動作範囲内であるか否かを判断する可搬式コンテナモニタシステム。 - 請求項19に記載の可搬式コンテナモニタシステムであって、
前記コンテナは、処理ツール上に配置され、また、前記ホストコンピュータは、前記内部環境状態が前記所望の動作範囲内に無い場合、前記処理ツールを停止する可搬式コンテナモニタシステム。 - 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であって、
各センサが前記可搬式コンテナ内の内部環境状態をモニタする複数のセンサと、
前記複数のセンサと通信状態にあって、前記複数のセンサによって送信された前記データを受信及び送信するトランシーバと、
前記少なくとも1つのセンサと前記トランシーバに電力を提供する電源と、が含まれる可搬式コンテナ。 - 請求項21に記載の可搬式コンテナであって、前記複数のセンサにおける少なくとも1つの前記センサは、
温度センサと、
湿度センサと、
加速度計センサと、が含まれるグループから選択される可搬式コンテナ。 - 請求項21に記載の可搬式コンテナであって、
前記少なくとも1つの複数のセンサには、別々の位置で前記コンテナの前記内側部分に搭載され、前記それぞれ別々の位置で前記コンテナ内の内部環境状態を検出する複数のセンサ入力部が含まれる可搬式コンテナ。 - 請求項21に記載の可搬式コンテナであって、
前記複数のセンサと前記トランシーバとの間の前記通信は、ネットワークバスを介して行われる可搬式コンテナ。 - 可搬式コンテナ内の内部環境状態をモニタするための可搬式コンテナセンサネットワークであって、
ネットワークバスと、
前記ネットワークバスに接続されたトランシーバと、
前記ネットワークバスに接続された複数のネットワークノードと、
前記ネットワークノードに接続される複数のセンサであって、前記可搬式コンテナ内の前記内部環境状態をモニタし、また、前記内部環境状態に関連する前記ネットワークノードにデータを提供する前記複数のセンサと、が含まれる可搬式コンテナセンサネットワーク。 - 請求項25に記載の可搬式コンテナセンサネットワークであって、
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、また、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コンテナセンサネットワーク。 - 請求項25に記載の可搬式コンテナセンサネットワークであって、
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コンテナセンサネットワーク。 - 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内の内部環境状態をモニタするための方法であって、
前記可搬式コンテナ内の前記内部環境状態をセンサでモニタする段階と、
前記モニタされた状態に関するデータを生成する段階と、
前記データを送信する段階と、が含まれる方法。 - 請求項28に記載の方法であって、更に、
前記可搬式コンテナの外部の位置で前記データを受信する段階と、
前記内部環境状態が所望の動作範囲内にあるか否か判断するために前記データを処理する段階と、が含まれる方法。 - 請求項28に記載の方法であって、
前記モニタする段階には、複数のセンサで複数の内部環境状態をモニタする段階が含まれる方法。 - 請求項28に記載の方法であって、
前記データは、電磁放射を用いて送信される方法。 - 請求項31に記載の方法であって、
前記電磁放射は、約3kHz乃至約300GHzの頻度範囲にある方法。 - 請求項28に記載の方法であって、更に、
前記内部環境状態が所望の動作範囲内にあるか否か判断する段階と、
前記内部環境状態が所望の動作範囲内に無いと判断される場合、オペレータに警告する段階と、が含まれる方法。 - 請求項33に記載の方法であって、
前記内部環境状態が所望の動作範囲内にあるか否か判断する前記段階には、前記内部環境状態に関する前記データを処理する段階が含まれる方法。
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