JP2010041015A - 半導体ウエハ収納容器用保管棚 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造ラインにおいて、ウエハ加工後にウエハ表面にケミカルガスまたは水分が付着し、ウエハ面上のパターンが破壊されるのを防ぐために、ウエハを収納したＦＯＵＰ内にＮ２ガスを充填し、ＦＯＵＰ保管棚に保管している間、ＦＯＵＰのブレスフィルターからのＮ２ガスの漏洩を防ぎ、内部のウエハの品質を守る半導体ウエハ収納容器用保管棚を提供する。
【解決手段】ＦＯＵＰ保管棚内のＦＯＵＰ設置棚２の上面に、ＦＯＵＰの吸排気口６と合致する位置に突起状栓を設け、ＦＯＵＰ設置棚２にＦＯＵＰが設置・保管されると、ＦＯＵＰの吸排気口６とＦＯＵＰ設置棚２の上面の突起状栓が嵌合し、ＦＯＵＰの吸排気口６がシールされ、ＦＯＵＰの自重によりシール性が強められる構造の、ＦＯＵＰ設置棚２の上面に突起状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚である。前記突起状栓を、円錐形栓３４、バネ付き円錐形栓にすると、シール性をさらに強めることができる。
【選択図】図８

Description

この発明は半導体製造用クリーンルームで使用されるＦＯＵＰ保管棚に関する。

現在、半導体製造クリーンルームでは、ウエハを密閉容器（以降、ＦＯＵＰと記す）に収納し、外気に触れずに半導体製造装置間を搬送・ハンドリングするミニエンバイラメント方式が一般的となっている。前記ＦＯＵＰは工程の組み換え、工程間の時間調整等のため、一時的にＦＯＵＰ保管棚に保管される。

半導体回路の微細化が進み、現状デザインルールは３２ｎｍになってきた。
その結果、半導体プロセスに要求される環境も一段厳しくなり、ウエハを収納したＦＯＵＰ内の雰囲気も、工程によっては、水分、ケミカルガス等を完全に除去することが必要になってきた。

一方、ＦＯＵＰの底部にはＦｉｌｔｅｒ（以降ブレスフィルターと記す）付の吸排気口が備えられている。吸排気口は、輸送中に大気圧力が変化した場合、ＦＯＵＰ内圧力と外気圧力を均一にして、ＦＯＵＰの膨張、収縮を防ぐためのものであり、ブレスフィルターは吸排気口からＦＯＵＰに塵が侵入するのを防ぐためのものである。

現状、ウエハを収納したＦＯＵＰ内の囲気を、水分、ケミカルガス等が完全に除去された状態にする方法として、加工されたウエハをＦＯＵＰ内に収納後、ＦＯＵＰの底部の給排気口からそこに設置されているブレスフィルターを介して高純度のＮ２ガスまたはドライエアを封入する方法が採用されている。

ＦＯＵＰ内に充填されたＮ２ガス、ドライエアは通常のブレスフィルター付きのＦＯＵＰの場合、約２時間の時間経過で、フィルターを通して外部へ漏れてしまう。

Ｎ２ガス、ドライエアが充填されたＦＯＵＰは、次の工程までＦＯＵＰ保管棚内で、最長２４時間待機する場合がある。Ｎ２ガス、ドライエアがフィルターを通して外部へ漏れるのを防ぐために、ブレスフィルターにシャターが装備され、Ｎ２ガス、ドライエア充填後は、シャッターが自動的に閉じる構造のシャッター付ブレスフィルターを備えたＦＯＵＰも採用されている。
Ｎｏｔｅ； 図１０：シャッター付ブレスフィルターを参照こと。

発明が解決しようとする課題

ＦＯＵＰは長時間使用していると内壁に塵が付着し、その塵がウエハ表面へ再度、付着する。また、収納されたウエハから発生するケミカルガスがＦＯＵＰ内壁に付着し、次の加工工程で加工されたウエハがＦＯＵＰに収納されると、前記のＦＯＵＰ内壁に付着していたケミカルガスが再度付着する、いわゆる工程間でのウエハ表面のクロスコンタミネーションが起こる。これらを防ぐために、ＦＯＵＰ内部は定期的に洗浄される。

シャッター付ブレスフィルターは構造が複雑なため、ＦＯＵＰの洗浄時にシャッター部に入り込んだ水分は容易に除去できず残ってしまい、この水分がＦＯＵＰ内のウエハの表面に付着し、化学反応でＩＣパターンを破壊してしまうことが課題となっている。

課題を解決するための手段

請求項１は、
半導体ウエハ収納容器（ＦＯＵＰ）の底部には気圧の変化により容器内と外部に圧力差が生じないようＦｉｌｔｅｒ付の吸排気口が設けられ、前記ＦＯＵＰを保管する保管棚において，保管棚内のＦＯＵＰ設置棚の上面に、ＦＯＵＰの吸排気口と合致する位置に突起状栓を設け、ＦＯＵＰ設置棚にＦＯＵＰが設置・保管されると、ＦＯＵＰの吸排気口と棚の上面の突起状栓が勘合し、ＦＯＵＰの吸排気口がシールされる構造の突起状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚である。

請求項２は、
［請求項１］の突起状栓において、先端がＦＯＵＰの円形の吸排気口の径より小さく、底部はＦＯＵＰの円形の吸排気口の径より大きな径の円錐状になっており、ＦＯＵＰが棚に設置・保管されると、ＦＯＵＰの重量でＦＯＵＰの円形の吸排気口と前記円錐状栓の傾斜部が勘合し、円形の吸排気口がシールされる構造の円錐状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚である。

請求項３は、
［請求項２］の円錐状栓において、円錐状栓と、円錐状栓が設置される棚との間にバネが挿入され、円錐状栓が上下左右に動けるようにして、経年変化により変形するＦＯＵＰの円形吸排気口と円錐状栓の位置の誤差を吸収し、ＦＯＵＰ保管時、円形吸排気口と円錐状栓の傾斜部が勘合し、円形吸排気口がシールされる構造の、バネ内臓の円錐状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚である。

筆者らは、ＦＯＵＰのシール性能、ブレスフィルターの圧力損失、ＦＯＵＰ内へのＮ２ガス充填後の経過時間とＮ２ガス濃度変化（漏洩量）、ＦＯＵＰ内Ｎ２ガス濃度変化とプロセスへの影響を研究してきた。結果として、請求項１，２、３で述べた方法でＦＯＵＰを２４時間放置しても、Ｎ２ガス濃度はプロセスに影響を与えない濃度を維持できることを確認できた。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

図１は、現状、使用されている保管棚１である。保管棚１の内部の通路の両側には、ＦＯＵＰ設置棚２があり、中央にはＦＯＵＰ３をＦＯＵＰ設置棚２に収納する、またはＦＯＵＰ設置棚２から取り出しを行う搬送ロボット４がある。

図２にＦＯＵＰ断面図、図３にＦＯＵＰ底部をしめす。
ＦＯＵＰ３には、ドア５及び取り付け用のドアフランジ１２がある。内部にはウエハ１３が２５枚収納できるようになっている。上部にはＦＯＵＰ吊り上げ用の吊り上げフランジ１０、ＦＯＵＰ底部９には吸排気口６が設けられ、ＦＯＵＰ３内に塵が入らないように、ブレスフィルター８が設けられている。

さらにＦＯＵＰ底部９には底板１１があり、その底板１１にはＦＯＵＰ３を製造装置に設置するときの位置決め用のキネマティックカップリング用穴１４が設けられている。
これらＦＯＵＰの構造・仕様は国際標準として、決められている。

図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０にて今回の発明について説明する。

図４はＦＯＵＰ保管棚１内のＦＯＵＰを載せるＦＯＵＰ設置棚２の上面図である。
ＦＯＵＰの吸排気口６と勘合し、ＦＯＵＰがシールされる円錐状のＦＯＵＰシール用栓２２、ＦＯＵＰ３のＦＯＵＰ設置棚への設置位置を決めるキネマティックカップリング用ピン２３、ＦＯＵＰ３がＦＯＵＰ設置棚の定位置に有るか無いかを検出するＦＯＵＰ検出器２４が準備されている。

図５は前記のＦＯＵＰ設置棚２の側面図である。

図６はＦＯＵＰシール用栓が部分的に円錐状になっている、請求項２の円錐形栓３４である。

図７は、請求項３のバネ付円錐形栓３１の構造図である。カバー３２に荷重がかかると、バネ付円錐形栓３１が下に沈み、荷重がなくなると、上にもどる構造になっている。

図８にて、請求項２について、説明する。
図８は、円錐形栓３４を備えたＦＯＵＰ設置棚２にＦＯＵＰが設置された時の状態を示す。ＦＯＵＰ３がＦＯＵＰ底部９のキネマティックカップリング用穴１４とＦＯＵＰ設置棚２のキネマティックカップリング用ピン２３で位置決めされながらＦＯＵＰ設置棚２に置かれると、ＦＯＵＰ３の底部９の吸排気口６とＦＯＵＰ設置棚２の円錐形栓３４が勘合する。ＦＯＵＰ３の底部９の吸排気口縁７はＦＯＵＰ設置棚２のＦＯＵＰシール用円錐形栓３４の傾斜部３５に接触し、ＦＯＵＰ３の自重により押し付けられ、Ｎ２ガスが漏れない状態にシールされる。

図９にて、請求項３について説明する。
図９は、バネ付円錐形栓３１を備えたＦＯＵＰ設置棚２にＦＯＵＰが設置された時の状態を示す。ＦＯＵＰ３がＦＯＵＰ底部９のキネマティックカップリング用穴１４とＦＯＵＰ設置棚２のキネマティックカップリング用ピン２３で位置決めされながらＦＯＵＰ設置棚２に置かれると、ＦＯＵＰ３の底部９の吸排気口６とＦＯＵＰ設置棚２のバネ付円錐形栓３１が勘合する。
ＦＯＵＰ３の底部９の吸排気口縁７はＦＯＵＰ設置棚２のＦＯＵＰシール用バネ付円錐形栓３１のカバー３３の傾斜部３６に接触し、ＦＯＵＰ３の自重により押し付けられ、Ｎ２ガスが漏れない状態にシールされる。

ＦＯＵＰ３は樹脂製であるため、経年変化で形状が変形することがあるが、バネ付円錐形栓３１のカバー３３はガイド３２に沿って上下伸縮できるので、吸排気口縁７と円錐形カバー３３のＺ軸方向の距離のばらつきは吸収される。また、カバー３３とガイド３２の間には十分なクリアランスがあり、吸排気口縁７と円錐形カバー３３のＸ−Ｙ軸の位置誤差も吸収さる。

結果として、ＦＯＵＰ３をＦＯＵＰシール用円錐形栓３４またはＦＯＵＰシール用バネ付円錐形栓３１を備えたＦＯＵＰ設置棚２に置くだけで、ＦＯＵＰ３はＮ２ガスが漏れない状態にシールされる。

発明の効果

現状、ウエハ１３が収納されたＦＯＵＰ３にＮ２ガスを充填し、長時間の保管する工程は、使用されるＦＯＵＰ３のブレスフィルター８の代わりに、シャッター３７が装備された図１０のシャッター付ブレスフィルターが使用され、Ｎ２ガスの漏洩を防いで、ＦＯＵＰ保管棚１に保管されている。

しかし、図１０のシャッター付ブレスフィルターを装備したＦＯＵＰ３は、ＦＯＵＰ３の定期的な洗浄時に、シャッター３７及びシャッター押えバネ３８などのシャター機構部に水分が残り、乾燥・除去が困難であった。残留水分があると、化学反応により、ウエハ表面のパターンが壊れるため、大きな課題となっていた。

この発明は、加工されたウエハ１３がＦＯＵＰ３に収納され、Ｎ２ガスが充填された状態のＦＯＵＰ３を、ＦＯＵＰ設置棚２２の上面にＦＯＵＰシール用栓２２を備えたＦＯＵＰ保管棚１内のＦＯＵＰ設置棚２２に置くだけで、２４時間以上Ｎ２ガスが充填された状態を維持できる。

今回の発明を使用すると、現状、半導体製造ラインで使用されている図１１の標準のブレスフィルターを装備したＦＯＵＰ３を、Ｎ２ガスを充填する場合、またはＮ２ガスを充填しない場合に関わらず、使用できる。また、今まで大きな課題であったＦＯＵＰ３の洗浄後のブレスフィルターのシャター機構部の水分の残りも、同時に解決できる。

ＦＯＵＰ保管棚 ＦＯＵＰ断面図 ＦＯＵＰ底部 ＦＯＵＰ設置棚（上面図） ＦＯＵＰ設置棚（正面図） 円錐形栓 バネ付き円錐形栓 ＦＯＵＰ設置棚へのＦＯＵＰ設置（円錐形栓） ＦＯＵＰ設置棚へのＦＯＵＰ設置（バネ付き円錐形栓） シャッター付ブレスフィルタ ブレスフィルター（シャター無し）

符号の説明

１ ＦＯＵＰ保管棚
２ ＦＯＵＰ設置棚
３ ＦＯＵＰ
４ 搬送ロボット
５ ドア
６ 給排気口
７ 給排気口縁
８ ブレスフィルタ
９ ＦＯＵＰ底部
１０ 吊り上げフランジ
１１ 底板
１２ ドアフランジ
１３ ウェハ
１４ キネマティクカップリング穴
２２ ＦＯＵＰシール用栓
２３ キネマティクカップリングピン
２４ ＦＯＵＰ検出器
３０ バネ
３１ バネ付き円錐形栓
３２ ガイド
３３ カバー
３４ 円錐形栓
３５ 傾斜部
３６ 傾斜部
３７ シャター
３８ シャッター押えバネ

Claims (3)

1. 半導体ウエハ収納容器（ＦＯＵＰ）の底部には気圧の変化により容器内と外部に圧力差が生じないようＦｉｌｔｅｒ付の吸排気口が設けられ、前記ＦＯＵＰを保管する保管棚において，保管棚内のＦＯＵＰ設置棚の上面に、ＦＯＵＰの吸排気口と合致する位置に突起状栓を設け、ＦＯＵＰ設置棚にＦＯＵＰが設置・保管されると、ＦＯＵＰの吸排気口と棚の上面の突起状栓が勘合し、ＦＯＵＰの吸排気口がシールされる構造の突起状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚。
2. ［請求項１］の突起状栓において、先端がＦＯＵＰの円形の吸排気口の径より小さく、底部はＦＯＵＰの円形の吸排気口の径より大きな径の円錐状になっており、ＦＯＵＰが棚に設置・保管されると、ＦＯＵＰの重量でＦＯＵＰの円形の吸排気口と前記円錐状栓の傾斜部が勘合し、円形の吸排気口がシールされる構造の円錐状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚。
3. ［請求項２］の円錐状栓において、円錐状栓と、円錐状栓が設置される棚との間にバネが挿入され、円錐状栓が上下左右に動けるようにして、経年変化により変形するＦＯＵＰの円形吸排気口と円錐状栓の位置の誤差を吸収し、ＦＯＵＰ保管時、円形吸排気口と円錐状栓の傾斜部が勘合し、円形吸排気口がシールされる構造の、バネ内臓の円錐状栓を備えたＦＯＵＰ用保管棚。

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