JP2020150245A - 気体拡散装置及びその基板キャリア - Google Patents

Abstract

【課題】 気体拡散装置及びその基板キャリアを提供することを課題とする。【解決手段】 本発明は、基板キャリア及びその開孔の構造を利用して、直接気体拡散装置を取り付け、かつキャリア内部の素子に影響を及ぼすことがない気体拡散装置を提供する。気体拡散装置は、鋭角側と鈍角側とを備え、かつその材料が複数孔のある焼結されたポリマーである管状部と、前記管状部の一端と接続され、第１基台と吸気口とを備えた入口部と、前記管状部の他端と接続され、第２基台を備えたストッパー部と、を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、基板キャリアに用いることのできる気体拡散装置に関し、特に、入口部を偏位配置する必要なく、キャリア内部素子を避けることができる気体拡散装置及びその基板キャリアに関する。

ウエハケース又はレチクルケースは、半導体製造工程間の搬送及びウェハ或いはレチクルの保管に運用される装置であり、素子が製造工程内で汚染されることを防止するため、ウエハケース又はレチクルケースの底部に気体充填孔を設け、ウエハケース又はレチクルケースの内部に気体を充填する方式により、ケース内環境の清浄度を維持する。ケース内の清浄を保持するため、通常ウエハケース又はレチクルケースの底部に気体充填孔が開設されている。しかしながら、気体充填孔を通じて吸気する気体充填方式は、往々にしてウエハケース又はレチクルケース内の気流分布が不均一となり、気流の死角が生じることで、湿度の不均一或いは局所の清浄度が要求を満たさない問題が生じていた。

前記問題点に鑑み、業者は、ケース内に整流装置を追加で取り付け、気体充填孔から入り込んだ気体を先に整流装置内に貯めてから均一にウエハケース又はレチクルケースの内部に向けて拡散させ、気流の死角という問題を減少させることができる。気体拡散装置がケース内においてウェハ或いはレチクルに接触しないように、整流装置の入口ジョイントに通常オフセット部（例えば特許文献１）が設けられ、或いは拡散器の整流孔口とウエハケースの気体充填孔を平行にオフセットするよう設計させることで、ウエハケース内のウェハ保管位置（特許文献２）を避ける。

しかしながら、この挙動は、容器の気体充填口と整流装置の吸気口のオフセットにより、整流装置内部に充填する気体の圧力抵抗が増加し、気体を整流装置内に容易に貯めることができなくなり、容器内部に拡散する気体流量が過小になるため、容器の遠い場所まで吹き込むことができなかった。

台湾特許番号第Ｉ６０６５３４号 台湾実用新案番号第Ｍ５４８５９８号

本発明は、上記の様々な欠陥を解決するため、既存の基板キャリア及びその開孔の構造を利用して、直接気体拡散装置を取り付け、かつキャリア内部の素子に影響を及ぼすことがない気体拡散装置を提供する。

気体拡散装置は、鋭角側と鈍角側とを備え、かつその材料が複数孔のある焼結されたポリマーである管状部と、前記管状部の一端と接続され、第１基台と吸気口とを備え、かつ前記吸気口が前記管状部と同一軸線上に配置される入口部と、前記管状部の他端と接続され、第２基台を備えたストッパー部と、を含む。

さらに言えば、前記第１基台及び前記第２基台と前記管状部との噛合部位に各々気密リングを更に有することで、気体填充過程中において、管状部と入口部及びストッパー部の接続部位の隙間から漏れることを効果的に防止することができる。

また、本発明は、気体拡散装置を備えた基板キャリアを更に提出する。前記基板キャリアは、開口部を備えた容器と、前記開口部と閉成する扉と、鋭角側と鈍角側とを備え、かつその材料が複数孔のある焼結されたポリマーである管状部と、前記管状部の一端と接続され、第１基台と吸気口とを備え、かつ前記吸気口が前記管状部と同一軸線上に配置される入口部と、前記管状部の他端と接続され、第２基台を備えたストッパー部とを含み、前記容器内に設けられた少なくとも１個の気体拡散装置と、を含む。前記容器は、底板を更に含み、かつ前記底板が少なくとも１個の開孔を備え、前記吸気口が前記少なくとも１個の開孔に設けられる。

以上の本発明に対する略述は、本発明の幾つか態様及び技術的特徴に対し基本的な説明を行うことを目的とする。発明の略述は、本発明に対する詳細な記述ではないため、その目的は特別に本発明のキーとなる或いは重要要素を挙げることなく、本発明の範囲を画定するために用いられることはなく、簡明な方式でのみ本発明の数種概念を開示する。

本発明の好ましい実施例に係る気体拡散装置を示す模式図である。 本発明の好ましい実施例に係る管状部を示す模式図である。 本発明の好ましい実施例に係る入口部を示す模式図である。 本発明の好ましい実施例に係るストッパー部を示す模式図である。 本発明の好ましい実施例に係る基板キャリアを示す模式図である。

本発明の技術的特徴及び実用効果を理解し、明細書の内容に基づいて実施できるため、更に図面に示す好ましい実施例で次の通り詳細に説明する。

本発明に係る基板（例えば半導体ウェハ或いはレチクル等）キャリアに運用される気体拡散装置は、清浄気体を基板キャリアの容器内に均一に吹き込むことで、容器内部の例えば酸素、水蒸気或いは他の気体分子による汚染物質を除去できる。本発明の気体拡散装置に関しては、まず図１を参照すると、本発明の好ましい実施例に係る気体拡散装置１００を示す模式図であり、図１に示すように、本実施例の気体拡散装置１００は、管状部１１０と入口部１２０とストッパー部１３０とを含む。

具体的に言えば、前記管状部１１０（図２を参照しながら）は、五角形の管体構造を呈し、かつ五角形の管体構造が同時に鈍角側１１４と鋭角側１１２とを備える。前記構造設計は、管体構造上下両端の鈍角側１１４及び鋭角側１１２で画成された内方に凹む平面が気体拡散装置１００を基板キャリアに取り付けた時、管状部１１０がキャリア内部に搬送された半導体ウェハ或いはレチクルに接触することを効果的に防止できることを目的とする。よって、前記内方に凹む平面は、基板の待避面とも呼ぶこともでき、気体拡散装置１００が基板キャリア内部に簡単に取り付けられて容器環境を清浄することができる。

他に、前記管状部１１０の材料は、複数孔のある焼結されたポリマーを選択でき、清浄気体を管状部１１０の内部から前記複数孔を経由して流出させると共に基板キャリア内部に均一に吹き込むことで清浄の目的を達成できる。本実施例において、焼結されたポリマーの材料は、高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＨＤＰＥ）又は超高分子量ポリエチレン（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＵＰＥ）から選択でき、吸水率が０．１〜５％を下回り、かつ疎水性を持つ超高分子量ポリエチレンが好適である。超高分子量ポリエチレンは、高度な靭性及び耐衝撃性を持ち、同時に耐食性、耐薬品性及び極めて低い摩擦係数を持ち、その表面が疎水性を有し、水の通気プレート表面における接触角が１００°〜１３０°の範囲（例えば１１３°）にあり、かつ滑り角が存在しない（３６０°内において水玉を回転しても動かない）。

管状部１１０内の圧力の大きさは、管状部１１０上の複数孔の大きさ及び個数によって決まり、清浄気体が基板キャリアの隅隅に吹き込むことができることを基準とする。本実施例において、管状部に備えられた各孔の孔径サイズが０．０１μｍ〜１３０μｍで、好ましい孔径サイズが１μｍ〜４５μｍであり、孔が大きすぎると、圧力不足が生じて気体をキャリア内部の遠い場所に吹き込むことができなくなり、孔が小さすぎると、内部圧力抵抗が過大となって清浄気体が流出できなくなる。

次に、同時に図３を参照すると、本発明の好ましい実施例に係る入口部を示す模式図である。図１及び図３に示すように、入口部１２０は、前記管状部１１０の一端と接続して設けられ、かつ前記入口部１２０が第１基台１２２と、前記第１基台１２２の表面に配置された吸気口１２４とを含む。管状部１１０が鈍角側１１４及び鋭角側１１２で画成された基板待避面を備えるため、入口部１２０に設けられた吸気口１２４の軸心線は、管状部１１０の一端にある管口１１８の軸心線とつながって同一直線になることができる点に留意されたい。言い換えると、前記吸気口１２４は前記管状部１１０の一端にある管口１１８と同一軸線上に配置される。こうして、気体拡散装置１００は、基板キャリア内部に設けられた開孔（気体充填孔）上に直接接続でき、同時にキャリア内部の半導体ウェハ或いはレチクル等の基板保管位置を避けることができる。

オフセット部（ｕｎｉｔａｒｙ ｏｆｆｓｅｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）を備えた入口ジョイントを使用し、又は拡散器の整流孔口とウエハケースの気体充填孔を平行オフセット設計に採用することで、ウエハケース内のウェハ保管位置を避けるという従来技術に対比すると、本発明は、管状部１１０がウェハ待避面を備える特殊な構造設計を通じて気体拡散装置１００を基板キャリア内部の開孔（すなわち、気体拡散装置１００の吸気口１２４と基板キャリア内部の開孔の軸心が同一線上にある）に直接取り付けさせることができ、オフセット部或いは平行オフセット設計で入口部に形成される比較的大きな圧力抵抗を効果的に低下させる。これにより、清浄気体充填過程中において、気体を基板キャリア内部の開孔から気体拡散装置１００に直接入らせると共に、簡単に清浄気体を基板キャリアの内部に吹き込んで、キャリア内部の清浄効果を維持できる。

最後に、同時に図４を参照すると、本発明の好ましい実施例に係るストッパー部を示す模式図である。図１及び図３に示すように、ストッパー部１３０は、前記管状部１１０の入口部１２０に対向する他端に接続され、かつ前記ストッパー部１３０が第２基台１３２を含む。ストッパー部１３０の役目は、管状部１１０内に充填される清浄気体が外部に漏えいするのを防止するためであり、管状部１１０内の気体圧力が時間の経過に伴い徐々に飽和に達して最大静圧（Ｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）になると、清浄気体が管状部１１０上にある複数孔から基板キャリアの内部までに拡散されてキャリア内部の隅隅まで吹き込まれることで、内部の酸素、水蒸気或いは他の気中分子状汚染物質を除去する。

さらに言えば、前記第１基台１２２及び前記第２基台１３２の一側と前記管状部１１０との噛合部位に気密リング１２６、１３６を更に有し、かつ清浄気体が入口部１２０と管状部１１０との接合部の隙間或いはストッパー部１３０と管状部１１０との接合部の隙間から漏れないように、前記気密リング１２６、１３６の寸法は、前記管状部１１０の両端管口１１８の寸法と同一で、気密性を高めることができる。

また、本発明の別の実施例において、前記気体拡散装置を備えた基板キャリアを更に提出する。図１及び図５を参照すると、本発明の好ましい実施例に係る基板キャリアを示す模式図である。図５に示すように、前記基板キャリア２００は、開口部２１２を備えた容器２１０と、前記開口部２１２と閉成する扉２２０と、鋭角側１１２と鈍角側１１４とを備え、かつその材料が複数孔のある焼結されたポリマーである管状部１１０と、前記管状部１１０の一端と接続され、第１基台１２２と吸気口１２４とを備え、かつ前記吸気口１２４が前記管状部１１０と同一軸線上に配置される入口部と、前記管状部１１０の他端と接続され、第２基台１３２を備えたストッパー部とを含み、前記容器２１０内に設けられた少なくとも１個の気体拡散装置１００と、を含む。

さらに言えば、前記容器２１０は、底板２３０を更に含み、かつ前記底板２３０が少なくとも１個の開孔２３２を備え、前記開孔２３２が清浄気体を前記開孔２３２内部に充填するための外部清浄気体填充装置（図示せず）に接続できる。前記管状部１１０の一端にある吸気口１２４は、前記少なくとも１個の開孔２３２に配置され、吸気口１２４を通じて前記開孔２３２と接続することで、清浄気体填充装置で填充された清浄気体を前記開孔２３２と接続された吸気口１２４を経由して管状部１１０内に導入し、管状部１１０内の気体が一定圧力に達した後、複数孔を経由して外方へ拡散し、一定の方向に開口部２１２に向かって清浄気体の気流を誘導することで、容器２１０内部の環境を吹き払う。

填充された清浄気体は、窒素（Ｎ_２）等の不活性ガス或いは乾燥圧縮空気（ＣＤＡ）とすることができる。

具体的に言えば、前記基板キャリア２００は、レチクルを搬送したレチクルケース又は半導体ウェハを搬送したウエハケースとすることができ、本実施例においてフープ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ、ＦＯＵＰ）を用いる。

本実施例において、気体拡散装置１００の台数が２台で、かつ両気体拡散装置１００は容器２１０内部の開口部２１２に対向する端に配置され、気体拡散装置１００の設置は清浄気体が容器内において空気と十分混合させることができ、気流の死角が生じないため、気中分子状汚染物質を除去できる。その他の可能な実施例において、基板キャリア２００内に１台の気体拡散装置１００のみが配置された時、気体拡散装置による汚染物質除去の効果を最大化にさせるため、容器の開口部２１２及び気体拡散装置１００を気体拡散装置１００の一つの対角線両端の相対位置に設けることができ、気体拡散装置１００と開口部２１２との間の相対位置が対角線両端にある方式は、清浄気体を基板キャリア２００内で移動させた時、比較的長い経路を持たせ、清浄気体と空気の混合時間も長くなり、気流の死角発生確率も下がるため、容易に気中分子状汚染物質を除去できる。しかしながら、基板キャリア２００内における少なくとも１台の気体拡散装置１００の台数及び配置位置は、利用用者の需要に応じて調整できるため、本発明ではこれを制限しない。

本発明は、気体拡散装置がウェハ待避面を備えた特殊な構造設計を通じて、気体拡散装置を基板キャリア内部の開孔（すなわち、気体拡散装置の吸気口と基板キャリア内部の開孔の軸心が同一線上にある）に直接取り付けさせることで、オフセット部或いは平行オフセット設計で生じる大きな圧力抵抗を効果的に低下させ、従って清浄気体の充填過程中において、気体を基板キャリア内部の開孔から気体拡散装置に直接入らせることができ、また容易に清浄気体を基板キャリアの内部に吹き込まれることで、キャリア内部の清浄の効果を維持できる。

以上に説明するものは、本発明の好ましい実施例であって、本発明の実施範囲は、そのような実施例に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及び明細書の内容に基づいて均等の範囲内で各種の変更や修飾を加えるものは、本発明にカバーされる範囲内に属する。

１００…気体拡散装置
１１０…管状部
１１２…鋭角側
１１４…鈍角側
１１８…管口
１２０…入口部
１２２…第１基台
１２４…吸気口
１２６…気密リング
１３０…ストッパー部
１３２…第２基台
１３６…気密リング
２００…基板キャリア
２１０…容器
２１２…開口部
２２０…扉
２３０…底板
２３２…開孔

Claims (10)

1. 鋭角側と鈍角側とを備え、かつその材料が複数孔のある焼結されたポリマーである管状部と、
   前記管状部の一端と接続され、第１基台と吸気口とを備え、かつ前記吸気口が前記管状部と同一軸線上に配置される入口部と、
   前記管状部の他端と接続され、第２基台を備えたストッパー部と、
   を含むことを特徴とする、気体拡散装置。
2. 前記第１基台及び前記第２基台と前記管状部との噛合部位に気密リングを更に有することを特徴とする、請求項１に記載の気体拡散装置。
3. 前記気密リングの寸法は、前記管状部の両端管口の寸法と同一であることを特徴とする、請求項２に記載の気体拡散装置。
4. 前記複数孔の孔径サイズは１μｍ〜４５μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の気体拡散装置。
5. 前記焼結されたポリマーは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）或いは超高分子量ポリエチレン（ＵＰＥ）であることを特徴とする、請求項１に記載の気体拡散装置。
6. 開口部を備えた容器と、
   前記開口部と閉成する扉と、
   前記容器内に設けられた少なくとも１個の請求項１に記載の気体拡散装置と、
   を含む基板キャリアにおいて、
   前記容器は、底板を更に含み、かつ前記底板が少なくとも１個の開孔を備え、
   前記吸気口が前記少なくとも１個の開孔上に設けられる、
   ことを特徴とする、基板キャリア。
7. 前記第１基台及び前記第２基台と前記管状部との噛合部位に気密リングを更に有することを特徴とする、請求項６に記載の基板キャリア。
8. 前記気密リングの寸法は、前記管状部の両端管口の寸法と同一であることを特徴とする、請求項６に記載の基板キャリア。
9. 前記複数孔の孔径サイズは、１μｍ〜４５μｍであることを特徴とする、請求項６に記載の基板キャリア。
10. 前記焼結されたポリマーは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）或いは超高分子量ポリエチレン（ＵＰＥ）であることを特徴とする、請求項６に記載の基板キャリア。