JP4712425B2 - 制御雰囲気下で基板を輸送するための装置 - Google Patents

Description

本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２００４年４月２１日に出願された仏国特許出願第０４／５０７５１号に基づき、その恩恵を主張するものである。

本発明は、クリーンル−ム内の半導体ウェハまたはマスクの如き基板を、基板に半導体および超小形電子機械システム（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳ）を製造するための処理を施す様々な作業工程間で保持しかつ移動させることに関する。

半導体およびＭＥＭＳを製造する際に、シリコンウェハまたはマスクの如き基板を、クリーンルームの雰囲気内にまだ存在する汚染からそれらを保護するミニエンバイロンメント密封容器（ｍｉｎｉ−ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）で輸送する。

現行では、直径が２００ミリメートル（ｍｍ）のシリコンウェハは、一般的に標準機械的インターフェース（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＳＭＩＦ）ポッドと称する底開き（ｂｏｔｔｏｍ−ｏｐｅｎｉｎｇ）密封容器で輸送される。

直径が３００ｍｍのシリコンウェハは、一般に標準の前開き汎用ポッド（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｐｏｄ、ＦＯＵＰ）と称する前開き密封容器で輸送される。

単一の基板ウェハを輸送するように構成されたミニエンバイロンメント密封容器も考案されている。

半導体ウェハまたは他のウェハは、典型的には、様々な処理工程の間の半導体製造ユニットに、数週間にわたって残留する。この期間中、半導体または他のウェハを汚染のあらゆる危険性から保護する必要があり、それらウェハをミニエンバイロンメント密封容器で輸送しかつ保持することによって、クリーンルーム内の雰囲気から隔離するのはそのためである。

ミニエンバイロンメント密封容器を、様々なワークステーションの間で移動される間、任意の外部エネルギー源から分離しなければならない。この期間中、ミニエンバイロンメント密封容器自体は、それが収容する基板の周囲に制御雰囲気を維持できなければならない。これには、ミニエンバイロンメント密封容器で利用可能であるエネルギー源と、ポンピングシステムとが必要であり、ポンピングシステムは、極めて低圧、すなわち処理チャンバに繋がる移送および装填チャンバに存在する圧力と同じ程度の圧力を維持する。

半導体の製造において実施されている最近の規格では、保護すべき半導体ウェハは、一般には、ウェハの活性面が上方を向いた状態で保持されるが、マスクは、活性面が上方または下方を向いた状態で保持されうる。例えば、極紫外線（ＥＵＶ）エッチングに対するマスクは、活性面が下方を向いている。次いで、ミニエンバイロンメント密封容器を有することが必要であり、このミニエンバイロンメント密封容器は、活性面を上方に向け、または下方に向けて配置されている基板に適合することが可能であるとともに、調整ステーションに適合する。調整ステーションは、ミニエンバイロンメント密封容器を長期間の保管期間にわたって結合することができ、かつ処理チャンバの移送チャンバおよび装填チャンバに繋がる入口／出口構造に適合する。
仏国特許出願公開第０４／５０７５１号明細書 欧州特許出願公開第０６９２８１６号明細書 欧州特許出願公開第１１０７２９２号明細書 特開平０９−０２７５４２号公報 欧州特許出願公開第０７９１９５２号明細書 米国特許第６２１４４２５号明細書 欧州特許出願公開第０６１７５７３号明細書 米国特許出願公開第２００２／１２４９０６号明細書 米国特許第５５４９２０５号明細書

したがって、本発明が扱う第１の課題は、ミニエンバイロンメント密封容器が収容する基板を効果的に保護しながら、活性面が上方を向く基板と、活性面が下方を向く基板との両方に容易に適合するミニエンバイロンメント密封容器を構成することである。適合を簡単かつ安価に確保しなければならない。

本発明が扱う第２の課題は、十分にコンパクトなサイズを呈し、かつ基板を輸送する工程を通じて、および恐らく適切な期間にわたって基板を保管する工程を通じて制御雰囲気を維持するのに十分に長い耐用期間を呈する、ミニエンバイロンメント密封容器を構成することである。

本発明は、したがって、制御雰囲気下で基板を輸送するための装置であって、内部空洞を有するミニエンバイロンメント密封容器を備えた装置を提供する。

本発明の第１の態様において、基板が、反対方向に向く位置、すなわち活性面が上方を向く位置、および活性面が下方を向く位置をとることを可能にするという課題を解決し、かつ製造を容易にするために、本発明は、ミニエンバイロンメント密封容器であって、
互いに対向する第１の主面および第２の主面に開口し、基板を挿入しかつ抜き取るための閉鎖可能な側方開口部を有する周辺外板（ｓｈｅｌｌ）と、
基板の活性面の方向に応じて、第１および第２の主面のいずれかに嵌合および固定され、かつそのいずれかの主面を漏れが防止される方法で閉鎖するように成形された第１の主壁と、
基板の活性面の方向に応じて、第１および第２の主面のいずれかに嵌合および固定され、かつそのいずれかの主面を漏れが防止される方法で閉鎖するように成形された第２の主壁とを備え、第１および第２の主壁は、基板を含む平面に平行なそれぞれの平面に配置され、
該ミニエンバイロンメント密封容器は、さらに搭載ポンピング手段を備え、この搭載ポンピング手段は、ミニエンバイロンメント密封容器内部の空洞に接続された入口を有し、ミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞に制御真空を維持する働きをする、ミニエンバイロンメント密封容器を提案する。

したがって、それぞれ異なりかつ交換可能な機能を、モジュラの様式で主壁に与えることが可能である。これによって、また、ミニエンバイロンメント密封容器を製造することがより容易になる。

真空を維持しながら、寸法の小さいミニエンバイロンメント密封容器と分離するという課題を解決するために、搭載エネルギー源をも有するミニエンバイロンメント密封容器に搭載されたポンピングシステムを使用するのが適切である。ミニエンバイロンメント密封容器は、漏れが防止されるので、ポンピング能力を、所望の耐久性に対して適切な真空を維持する程度に小さくすることができる。したがって、マイクロポンプ、例えばガス圧が低ければ良好に動作する複数の個別の熱遷移セル（ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｃｅｌｌ）によって構成されたマイクロポンプを使用することを想定することが可能である。しかし、そのようなポンプは、ポンプガスを雰囲気中に直接送り出すことが不可能であるため、マイクロポンプの出口に直列に接続され、かつ次にそれ自体が雰囲気中に送り出す一次ポンプを必要とするという問題がある。それにより、マイクロポンプのみならず一次ポンプに動力を与えるのに十分な能力を有するエネルギー源が必要となり、エネルギー源は、マイクロポンプ、一次ポンプ、およびエネルギー源を収容すべきミニエンバイロンメント密封容器のサイズおよび重量を大きくする。そこで、体積および重量が十分に小さいアセンブリを有することを想定することは不可能である。

有利な実施形態において、本発明は、この目的のために、
入口がミニエンバイロンメント密封容器内部の空洞に接続されたマイクロポンプと、
ミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞および外部雰囲気の両方から隔離され、マイクロポンプの出口に接続され、かつそれを外部ポンピングデバイスに接続することを可能にする閉鎖可能な一次ポンピング口を有する、予備一次真空チャンバと、
マイクロポンプが動作することを可能にするために、マイクロポンプにエネルギーを供給するためのエネルギー供給源とを提案する。

ミニエンバイロンメント密封容器の内部に適切な真空を確立するために、一次ポンピング口を外部ポンピングデバイスに接続し、マイクロポンプおよび外部ポンピングデバイスを同時に動作させる。その後、このようにして用意された真空を保持するように、一次ポンピング口を分離しかつ閉鎖する。次いで、ミニエンバイロンメント密封容器を自給させる。マイクロポンプは、内部空洞に制御真空を維持し、圧力が徐々に上昇する予備チャンバにガスを送り込む。

その内圧をよりゆっくりと上昇させることを確実にするのに十分に大きい容積の予備チャンバを提供することが、当然可能になる。しかし、アセンブリの全容積を過度に増加させるのを避けるために、予備チャンバは、有利には、マイクロポンプが、ガスをミニエンバイロンメント密封容器の内部の空洞からそのなかに運ぶのに従って、その圧力が徐々に上昇する予備チャンバ内部の圧力が、十分な期間にわたって十分に低く留まるように、すなわち、それを超えるとマイクロポンプが、それが運ぶガスを送ることが不可能になる最大圧力閾値未満に留まることを確実にするのに必要とする容積以下の容積を呈することができる。

既に述べたように、マイクロポンプは、有利には、複数の個別の熱遷移ポンピングセルを有することができる。当該熱遷移ポンピングセルは、１９００年代にクヌーセンによって示された熱遷移効果を利用することによって、存在する気体分子の平均自由行程より短い半径の極めて小さい横寸法のチャネルによって２つの連続的な体積が接続され、チャネルの端部の温度が異なっているときは、２つの連続的な体積の間に圧力差が確立される。小寸法チャネルにおいて、分子は分子条件下で移動し、その結果として、温度が異なるためチャネルの２つの端部における圧力が異なる。分子条件下で、熱平衡に達すると、チャネルの２つの端部の圧力は、それらの比が、対応する温度の比の平方根に等しくなる。分子がチャネルの端部に近接する体積に到達すると、それらの移動は粘性媒体条件を受けるようになって、分子はチャネルへと戻ることができなくなる。これは、ポンピング効果をもたらす。

個々のセルの圧縮比は小さいが、適切な圧縮比および適切なポンピング能力に到達するように、ガスを流動させる目的で、直列および／または並列に接続されたセルの数を増加させることが可能である。

当該ミニエンバイロンメント密封容器は、マイクロポンプのエネルギー消費量が小さいため、および密封容器は、分離されている間は動作する必要がないと想定される長さの時間中は、雰囲気に送り出すのに一次ポンプを使用する必要がないため、分離されているときは、十分な長さの時間にわたって真空を維持するのに好適であり、換言すれば十分な耐久性を示す。

装置は、有利には調整ステーションを含むこともでき、この調整ステーションは、
ミニエンバイロンメント密封容器を受け、かつ一次ポンピング口に接続するように構成され、かつ
予備チャンバおよびミニエンバイロンメント密封容器内部の空洞に適切な真空を確立するために、予備チャンバからガスを運ぶ一次ポンプおよび制御手段を含む。

利点は、調整ステーションが、調整前の工程を通じてミニエンバイロンメント密封容器に、およびその後のクリーンルームの周囲雰囲気からその内部雰囲気を隔離するミニエンバイロンメント密封容器に低圧雰囲気を確立することが可能であること、および搭載エネルギー源によって動力が与えられるマイクロポンプが、ミニエンバイロンメント密封容器が調整ステーションから分離されている間に、十分な期間にわたって、適切な条件下で内部雰囲気を維持するのに十分であることにある。

調整ステーションで、一次ポンプは、その入口をミニエンバイロンメント密封容器の予備チャンバに結合させる接続手段と協働するのが好ましい。したがって、ミニエンバイロンメント密封容器の内部の雰囲気は、最初はマイクロポンプを通じて、次に一次ポンプを通じてガスを運ぶことによって調整され、これらのポンプは直列に接続される。

有利な実施形態において、
マイクロポンプは電気エネルギーを使用するタイプであり、
ミニエンバイロンメント密封容器のエネルギー供給源は、電気エネルギー保存手段を備え、かつ
調整ステーションは、電気エネルギー源手段と、ミニエンバイロンメント密封容器のエネルギー供給源を再充電する電気接続手段とを含む。

上述の配置は、密封容器が十分な耐久性を有することを確実にするのに好適である。

実際には、マイクロポンプおよびエネルギー供給源を収容するために、その入口がミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞に接続されているマイクロポンプと、マイクロポンプに動力を与えるためのエネルギー供給源と、マイクロポンプの出口に接続され、かつ閉鎖可能な一次ポンピング口を有する予備チャンバとを有する、第２の主壁を提供することが可能である。

特定の実施形態において、第１の主壁は、熱泳動によって動作する除染板（ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｌａｔｅ）と、前記除染板を冷却する手段とを有する。

効果的にするためには、除染板を基板の活性面に平行に配置し、基板の活性面に直面させ、可能な限り近づける必要がある。

有利な実施形態において、熱泳動による除染板を冷却する手段は、１つまたは複数のペルチェ素子冷却源を備えることができる。

熱泳動除染板を使用するときは、粒子トラップ手段と嵌合される熱泳動除染板を提供することも可能である。トラップは、熱泳動除染板にまたは熱泳動除染板のすぐ近傍に到達する入射粒子を捕捉することによって、除染効果の向上を達成することができる。

予備チャンバでは、気体分子を吸着して、予備チャンバ内の十分に低い圧力を維持するのに貢献する吸着要素を設けるのが有利である。

追加的または代替的に、マイクロエンバイロンメント密封容器の内部空洞内の雰囲気に接触して配置される吸着要素を設けることが可能である。次いで、吸着要素は、気体分子を吸着する働きをすることによって、マイクロポンプに加えて、またはマイクロポンプに代わって、内部空洞内の真空を維持し、分子除染を提供する。

ミニエンバイロンメント密封容器が十分な耐久性を有することを確実にするための手段、ならびに特に予備チャンバ、エネルギー供給源、およびマイクロポンプが、それら自体で、その活性面が上方または下方を向く基板を収容するために、同じミニエンバイロンメント密封容器の構造体を使用することを可能にする手段と無関係に使用できる発明を構成することが理解されるであろう。

本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照して、以下の具体的な実施形態の説明を読めば明らかになる。

図１に示される実施形態において、本発明のミニエンバイロンメント密封容器１は、半導体工業に使用される種類の半導体ウェハまたはマスクの如き基板３を受けかつ収容するように成形された内部空洞２を備える。

内部空洞２のサイズは、それが収容する基板３のサイズに応じて選択され、基板３の周囲に残された雰囲気が、比較的体積が小さく、外部動力源からの長い分離期間を通じて良好な状態に維持するのが容易になるように、内部空洞２の寸法が、基板３の寸法よりわずかに大きくなるようにするのが好ましい。

内部空洞２は、有利には、円板状の半導体ウェハ３の輪郭に対応するように構成された円筒部を有する形状である。しかし、この形状は、正方形の輪郭を有するマスクを収容するのにも好適である。

内部空洞２は、周辺壁４ａと、第１の主壁８と、第２の主壁９とを含む漏れが防止された壁で囲まれている。第１および第２の主壁は、基板を含む平面に平行な平面に配置されている。

図１に示される実施形態において、第１の主面８は上壁を形成し、一方、第２の主壁９は、ミニエンバイロンメント密封容器１の底壁を形成する。

この同じ実施形態において、ミニエンバイロンメント密封容器１は、ミニエンバイロンメント密封容器１の内部空洞２に制御真空を維持する搭載ポンピング手段を有する。

図１は、ミニエンバイロンメント密封容器１を如何に構成するかの詳細、および特に、活性面が上方を向き、または活性面が下方を向く基板３を収容しかつ輸送するのに、同じミニエンバイロンメント密封容器構造を使用することを可能にする手段についての詳細を示す。

例として、周辺外板４は、周辺壁４ａと、上部主面５および底部主面６の小さな周辺部を閉鎖するフランジ４ｂおよび４ｂとを構成する。したがって、周辺外板４は、第１の主面５および第２の主面６に対して広く開放されている。

第１の主壁８は、基板の活性面の方向に応じて、第１の主面５および第２の主面６のいずれかに嵌合および固定され、それを漏れが防止される方法で閉鎖するように成形されている。

同様に、第２の主壁９は、基板の活性面の方向に応じて、第１の主面５および第２の主面６のいずれかに嵌合および固定され、それを漏れが防止される方法で閉鎖するように成形されている。

図１において、第１の主壁８は第１の主面５に嵌合され、第２の主壁９は第２の主面６に嵌合されている。

ガスケット１０は、第１の主壁８と周辺外板４との間にシーリングを提供し、ガスケット１１は、主面５および６の開口部の周囲の第２の主壁９と周辺外板４との間にシーリングを提供する。

本発明の実施形態において、搭載ポンピング手段は、マイクロポンプ１２を備え、マイクロポンプ１２は、その入口１２ａがミニエンバイロンメント密封容器１の内部空洞２に接続される。エネルギー供給源１６は、マイクロポンプ１２に、その動作を可能にするエネルギーを供給する働きをする。ミニエンバイロンメント密封容器１の内部空洞２から隔離され、かつ外部雰囲気からも隔離された予備チャンバ１３は、マイクロポンプ１２の出口１２ｂに接続される。予備チャンバ１３は、以下に説明するように、外部ポンピングデバイスに予備チャンバ１３を接続することを可能にする閉鎖可能な一次ポンピング口１５を有する。

内部空洞２に存在する雰囲気は、内部雰囲気に接触しかつ制御手段１６ａに結合されるセンサ手段１２ｃを設けることによって制御されうる。望まれる場合は、制御手段１６ａは、エネルギー供給源１６からマイクロポンプ１２に供給される電力を、センサ手段１２ｃによって発せられる信号に応じて変調することができる。

ミニエンバイロンメント密封容器には、ミニエンバイロンメント密封容器１で生じた事象の監視および記憶を行う手段とともに、トレーサビリティ制御ユニット２０を設けることもできる。

マイクロポンプ１２は、有利には、複数の個別のポンピングセルにより構成された熱遷移マイクロポンプであってもよく、ポンピングセルのいくつかが、目的とする用途に望まれる流速および圧縮比特性を得るために、並列接続が可能である複数の直列サブアセンブリに直列に接続される。

個別の熱遷移ポンピングセルは、圧縮効果をもたらすために、電気で動力が与えられる電気抵抗でありうる高温源を有する。ミニエンバイロンメント密封容器１のエネルギー供給源１６は、電気を蓄積する手段、例えば充電式電池を有する。

個別の熱遷移ポンピングセルは、中間壁内の内部空洞６と予備チャンバ１３との間に直接実装されうる。それらのセルのすべてを、共通入口１２ａおよび共通出口１２ｂに接続する必要はない。実際には、中間壁の領域に分散されたそれぞれの入口および出口に接続された個別の熱遷移ポンピングセルの異なるグループを設けることが可能である。

予備チャンバ１３の目的は、ミニエンバイロンメント密封容器１が外部動力源から分離されている期間中に、内部空洞２からマイクロポンプ１２によって引き出された気体分子を回収することである。これらの気体分子は、例えば、ミニエンバイロンメント密封容器１の壁の脱ガス、またはミニエンバイロンメント密封容器１に挿入された基板３の脱ガス、またはミニエンバイロンメント密封容器１の壁を通じた漏れに由来することがある。ミニエンバイロンメント密封容器１が外部動力供給源から分離されると、予備チャンバ１３に移送される気体分子が、予備チャンバ１３内部の圧力を徐々に上昇させ、その圧力は、基板３を好適な雰囲気に維持するための内部空洞２に望まれる圧力より大きくなる。予備チャンバ１３には、分離の期間が終了したときの予備チャンバ１３内の気体分子の圧力を、マイクロポンプ１２が許容できる最大下流側圧力閾値、すなわち、その閾値を超えると、マイクロポンプ１２は、気体分子を内部空洞２から予備チャンバ１３へ移送できなくなる閾値未満に継続的に留めることを確実にするのに十分な容積を与えなければならない。

実際には、マイクロポンプ１２は、マイクロポンプ１２の出口を１トール（約１．３×１０^２Ｐａ）の圧力にして、内部空洞２に約１０ミリトール（ｍＴｏｒｒ）（約１．３Ｐａ）の真空を維持することが可能である。

図１に示される実施形態において、第２の主壁９は、マイクロポンプ１２を含む。マイクロポンプ１２は、予備チャンバ１３をミニエンバイロンメント密封容器１の内部空洞２から分離する中間壁に収容されている。外壁１４は、予備チャンバ１３を外部雰囲気から隔離する。この外壁１４は、調整ステーションに結合するための閉鎖可能な一次ポンピング口１５を含む。

マイクロポンプ１２に電気的に動力を与えるとともに、センサ手段１２ｃおよび制御手段１６ａに電力を与えるために、蓄電池の如きエネルギー供給源１６を、第２の主壁９に設けることも可能である。

図１の実施形態における第１の主壁８は、熱泳動によって動作する除染板１７を有し、この除染板は、ミニエンバイロンメント密封容器１の内部空洞２の天井を構成し、基板の活性面に平行しかつ活性面に直面して配置される。熱泳動除染板１７は、エネルギー供給源１９によって動力が与えられる冷却源１８によって低温に保たれる板である。したがって、冷却源１８およびエネルギー供給源１９は、熱泳動除染板１７を担持する第１の主壁８に収容される。

熱泳動除染板１７は、ミニエンバイロンメント密封容器１から一時的に引き抜くか、または他の除染板と交換できるように、ミニエンバイロンメント密封容器１に着脱可能に取りつけられるのが好ましい。それは、第１の壁８全体を取り外すか、または閉鎖可能な側方開口部７を通じて除染板１７のみを取り外すことによって、引き抜くことが可能である。これは、窒素を流すことによってかつ／または加熱することによって、除染板１７をミニエンバイロンメント密封容器１とは別に再生することが可能になる。

閉鎖可能な側方開口部７の構造は、自動外部開口および閉鎖手段と協働し、かつ基板３を挿入しまたは取り出すために基板３を扱う手段と協働するように、従来の様式で成形される。その結果、閉鎖可能な側壁７は、通常は、対称的でない構造を呈するため、ミニエンバイロンメント密封容器１を、上方または下方を向く主壁８および９と十分に同等に使用するために、裏返すことができず、それにより、その活性面自体が上方または下方を向く基板３の調整および輸送を行うことが可能になる。

これを可能にするために、３つの主要部、すなわち周辺外板４と、それに嵌合される第１の主壁８および第２の主壁９とを備える図１に示される全体構造は、中中平面について対称的であるため、第１の主壁８を周辺外板４の上面５または底面６に配置することが可能になる。これにより、主壁８および９を周辺外板４の上部または底部に配置しながら、その方向を変化させずに、閉鎖可能な側方開口部７によって構成される入口−出口構造を保持することが可能である。

したがって、図１は、第１の主壁８が第１の主面５に嵌合され、かつ第２の主壁９が第２の主面６に嵌合されている、ミニエンバイロンメント密封容器１の位置を示す図である。

逆に、図２は、その第２の主面６に第１の主壁８を受け、かつその第１の主面５に第２の主壁９を受ける、同じ周辺外板構造４を示す図である。

第１の主壁８および第２の主壁９を逆方向に回して同じ周辺外板４に当てることができるため、除染板１７を、その活性面が上方を向く基板３に対しては基板３の上に配置し、その活性面が下方を向く基板３に対しては、基板３の下に配置することが可能である。

次に、上述のミニエンバイロンメント密封容器１とともに調整ステーション２２を備える、本発明の完全な装置の実施形態を示す図５を参照する。

調整ステーション２２は、ミニエンバイロンメント密封容器１を受け、かつ一次ポンピング口１５に接続されるように構成されている。このために、調整ステーション２２は、一次ポンピング口１５に漏れが防止される方法で接続されるように構成された接続手段２６を有する。接続手段２６は、ミニエンバイロンメント密封容器１が調整ステーション２２に結合されたときに、ガスを予備チャンバ１３から吸い出すために、制御手段２４に結合される一次ポンプ２３の入口に結合されている。次いで、一次ポンプ２３は、ガスを流動させる目的でマイクロポンプ１２に直列に接続されるため、ミニエンバイロンメント密封容器１の内部空洞２に好適なガス圧、例えば約１０ｍＴｏｒｒ（約１．３Ｐａ）の圧力を確立することが可能になる。一次ポンプ２３は、この１０ｍＴｏｒｒ（約１．３Ｐａ）の動作圧力に実質的に到達できなければならない。

予備チャンバ１３の存在により、マイクロポンプ１２が、ミニエンバイロンメント密封容器１に搭載された一次ポンプの存在を必要とせずに、したがってそのような搭載一次ポンプに動力を与える手段を必要とせずに、ミニエンバイロンメント密封容器１が分離される時間全体を通じて正確に動作することが可能になる。

さらに図５を参照すると、一次ポンプ２３は、その入口２７をミニエンバイロンメント密封容器１の予備チャンバ１３に接続および結合するためのパイプ２６の如き接続手段と協働する。このために、パイプ２６は、ミニエンバイロンメント密封容器１が調整ステーション２２に結合されている間に、閉鎖可能な一次ポンピング口１５に結合するように成形されている。ミニエンバイロンメント密封容器１を分離すると、閉鎖可能な一次ポンピング口１５は、予備チャンバ１３および内部空洞２に真空を保持するように再び閉鎖される。

一次ポンプ２３は、ミニエンバイロンメント密封容器１が結合されているときに好適な真空を確立するように、ミニエンバイロンメント密封容器１からのガスの吸引を制御する制御手段２４に結合される。調整ステーション２２は、ミニエンバイロンメント密封容器１のエネルギー供給源１６を再充電する手段２５をも有する。このために、調整ステーション２２に電気接続手段２８が設けられ、ミニエンバイロンメント密封容器１に相補的な電気接続手段２８ａが設けられる。ミニエンバイロンメント密封容器１の内部に達成された真空を制御するために、調整ステーション２２に制御手段２９も設けられ、制御手段２９は、このために、ミニエンバイロンメント密封容器１に配置されたセンサ手段１２ｃの如き状態センサに結合される。

図３は、第２の主壁９については同じ構造を備えるが、第１の主壁８に対しては異なる構造を備える、本発明のミニエンバイロンメント密封容器１の第２の実施形態を示す図である。本実施形態において、第１の主壁８は、熱泳動除染板を有さず、ユーザがミニエンバイロンメント密封容器１の内容物を見ることを可能にする、透明窓２１を有する。

予備チャンバ１３を有する実施形態において、気体分子を吸着するのに適した吸着要素３０（図１）を予備チャンバ１３に収容させることで、予備チャンバ１３に低圧を維持することに貢献することによって、予備チャンバ１３の効果の持続期間を延ばすことが有用でありうる。

ゼオライトは、吸着要素３０を構成するのに適した材料の例を構成する。ゼオライトは、カチオンが液体中と同程度の可動性を有する、規則的で大きい微孔を有する安定構造の結晶化したアルカリ性のアルミノケイ酸塩である。これは、交換、吸着、および触媒の能力をもたらす。ゼオライトは、分子を吸着できる大きい内部空洞を定める固体構造を構成する。これらの空洞は、分子が通過できる孔によって相互接続されている。結晶性のため、孔および空洞は、規則的で極めて類似したサイズを有し、開口のサイズに応じて、その構造は、開口のサイズに対応する一定の分子を吸着することができるが、より大きいサイズの他の分子は受け入れられない。したがって、適切なゼオライトは、吸着すべき気体分子のサイズに応じて選択される。

代替的に、ゲッタポンプを構成するのに広く使用されている任意の他の材料によって、吸着要素３０を構成することが可能である。

代替的にまたは追加的に、図１に示されるように、熱泳動除染板１７を有する実施形態において、入射粒子を捕獲する粒子トラップ手段３１を設けることが可能である。

粒子トラップ３１は、熱泳動除染板１７の活性面、すなわち基板３の方を向く面に設けられる。

実際には、それ自体が入射粒子の接着による粒子トラップ特性を有する材料で、熱泳動除染板１７を構成できる。代替的にまたは追加的に、熱泳動除染板１７は、粒子トラッピング特性を与えるために、その活性面に好適な表面処理を受ける。

例えば、熱泳動除染板１７の活性面は、除染板１７自体に付着される好適な材料の薄い表面膜の外面であってもよい。

本発明の他の実施形態において、第２の主壁９におけるマイクロポンプ１２および予備チャンバ１３を、ゲッタポンプに代えることができる。ゲッタポンプの吸着要素３２を、図１に示すように第２の主壁９に設けることが可能である。吸着要素３２は、好ましくは、使用期間後にミニエンバイロンメント密封容器の外部で交換しかつ／または再生できるように着脱可能とされ、再生には、ミニエンバイロンメント密封容器１を分解しうる比較的高い温度まで吸着材料を加熱する必要があることが理解される。吸着要素は、搭載エネルギーの消費を避けるために、比較的低い温度まで良好な吸着特性を有するように選択されるべきである。

吸着要素３２は、一般には、高温まで昇温すると脱離特性を示し、低温では吸着特性を示す。したがって、一般には、ミニエンバイロンメント密封容器１の外部にあるときに十分に加熱することによって、吸着要素３２を再生することが可能である。有利には、まだ比較的高温、すなわち良好な吸着特性を示すのに十分に高いが、脱離をもたらす温度より低い温度にある間に、吸着要素３２をミニエンバイロンメント密封容器１に挿入することができる。次いで、吸着要素３２、および内部空洞２に存在するガスを漸進的に冷却することで、内部空洞２内のガス圧を徐々に低下させることによって、ポンピング性能に貢献し、かつ基板がミニエンバイロンメント密封容器１内で輸送されかつ／または保存されている間に、空洞２に制御真空を維持することに貢献する。

上述の実施形態のすべてにおいて、基板３を密封容器の内部空洞２に保持することが適切である。密封容器が輸送されている間に基板３が破損される危険性を回避し、かつ半導体構成要素を構成するパターンを作製するために機械加工される半導体ウェハの面の如き基板３の主面を汚染する粒子を生成させうるため、基板３が擦れる危険性を回避するために、基板３を好適に保持しなければならない。同時に、輸送密封容器の耐久性を低減するのを回避するために、保持デバイスがエネルギーをほとんど消費しないようにする必要がある。

このために、基板３を内部空洞２内の水平位置に保持するための静電クランピングデバイス４０を使用するのが特に有利である。

静電クランピングデバイス４０の詳細な構造を図４に示す。該デバイスは、基板３が押しつけられる電気絶縁クランピング構造４２を画定するクランピング板４１を備える。クランピング板４１は、導体４５ａおよび４５ｂによってクランピング制御回路４５に相互電気接続される複数の電極４３および４４を有する。電極４３および４４は、例えばマイクロメートルのオーダの厚さを有するそれぞれの薄い絶縁層４６および４７で被覆され、それら電極は、それ自体が周辺外板４４に固定される金属板４９に担持される絶縁板４８に担持される。

クランピング制御回路４５は、クランピング面４２に対する基板３の静電クランピングを達成するように、クランピング電圧を電極４３および４４に印加する。クランピング電圧は、例えば、数十ヘルツの基本周波数を有し、かつ１０００ボルト程度の振幅を有する方形波パルスによって構成される。

基板３との結合は静電結合であるため、クランピング制御回路４５によって供給される電力は極めて小さく、本発明の基板輸送密封容器が、長期の耐久性を有するという要件に適合する。

電極４３および４４に電力を与えることで、基板３を静電クランプさせ、そのような電力を遮断することで、基板３を直ちに解放させる。したがって、静電クランピングデバイスをクランプまたは解放する際に摩擦を伴わないため、汚染粒子が放出されることはない。

本発明は、上記に明示した実施形態に限定されるものではなく、当業者の能力の範囲内でのあらゆる変形および一般化を包括する。

その活性面が上方を向く基板を輸送または保存するように構成された、本発明の第１の実施形態を構成するミニエンバイロンメント密封容器の断面を示す概略側面図である。 その活性面が下方を向く基板を輸送または保存するために改造された図１の構造を示す図である。 図１のミニエンバイロンメント密封容器の変形を示す図である。 本発明の輸送装置にウェハを保持するための静電クランピングデバイスの詳細を示す図である。 調整ステーションに結合されるその図１の実施形態におけるミニエンバイロンメント密封容器を示す図である。

符号の説明

１ ミニエンバイロンメント密封容器
２ 内部空洞
３ 基板
４ 周辺外板
４ａ 周壁
４ｂ フランジ
５、６ 主面
７ 閉鎖可能な側方開口部
８、９ 主壁
１０、１１ ガスケット
１２ マイクロポンプ
１３ 予備チャンバ
１４ 外壁
１５ 閉鎖可能な一次ポンピング口
１６ エネルギー供給源
１６ａ 制御手段
１７ 熱泳動除染板
２１ 透明窓
２２ 調整ステーション
２３ 一次ポンプ
２４ 制御手段
２６ パイプ
２７ 入口
２８ 電気接続手段
３０、３２ 吸着要素
３１ 粒子トラップ
４０ 静電クランピングデバイス
４１ クランピング板
４２ 電気絶縁クランピング構造
４３、４４ 電極
４６、４７ 絶縁層

Claims (19)

1. 制御雰囲気下で基板を輸送するための装置であって、該装置が、内部空洞を有するミニエンバイロンメント密封容器と、互いに対向する第１の主面および第２の主面に対して開放された周辺外板と、第１の主壁と、第２の主壁とを備え、
   周辺外板が、基板を挿入しかつ取り出すための閉鎖可能な側方開口部をさらに含み、
   第１の主壁が、基板の活性面の方向に応じて、第１および第２の主面のいずれかに嵌合および固定され、かつ主面のいずれかを漏れが防止される方法で閉鎖するように成形され、
   第２の主壁が、基板の活性面の方向に応じて、第１および第２の主面のいずれかに嵌合および固定され、かつ主面のいずれかを漏れが防止される方法で閉鎖するように成形され、第１および第２の主壁が、基板を含む平面に平行な平面に配置され、
   ミニエンバイロンメント密封容器が、ミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞に制御真空を維持するために、ミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞に接続された入口を有する搭載ポンピング手段をさらに備える装置。
2. 入口がミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞に接続されたマイクロポンプと、
   ミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞から隔離され、外部雰囲気から隔離され、マイクロポンプからの出口に接続され、かつ外部ポンピング装置に接続することを可能にする閉鎖可能な一次ポンピング口を有する一次真空予備チャンバと、
   マイクロポンプに動力を与えて、マイクロポンプが動作することを可能にするためのエネルギー供給源とを備える、請求項１に記載の装置。
3. 一次真空予備チャンバが、容積を有し、該容積が、輸送装置の一次真空予備チャンバと外部ポンピング装置との分離時間の間に、マイクロポンプによってミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞から運ばれかつ予備チャンバに送り込まれるガスにより、徐々に上昇する予備チャンバ内の圧力が、超えるとマイクロポンプが運ぶガスを送ることができなくなる最大圧力閾値に達しないことを確実にするのに十分な容積である、請求項２に記載の装置。
4. ミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞の圧力を検知するセンサ手段を含み、該センサ手段は、内部雰囲気に接触し、かつマイクロポンプへのエネルギーの供給を変調する制御手段に結合される、請求項２に記載の装置。
5. マイクロポンプが、複数の個別の熱遷移ポンピングセルを備える、請求項２に記載の装置。
6. 第２の主壁が、入口がミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞に接続されたマイクロポンプと、マイクロポンプに動力を与えるためのエネルギー源と、マイクロポンプからの出口に接続され、かつ閉鎖可能な一次ポンピング口を有する予備チャンバとを含む、請求項２に記載の装置。
7. 第１の主壁が透明窓を備える、請求項６に記載の装置。
8. 第１の主壁が、熱泳動除染板と、前記除染板を冷却する手段とを備える、請求項１に記載の装置。
9. 前記熱泳動除染板を冷却する手段が、１つまたは複数のペルチェ要素冷却源を備える、請求項８に記載の装置。
10. 熱泳動除染板が、入射粒子を捕獲する粒子トラップ手段を含む、請求項８に記載の装置。
11. 熱泳動除染板が、窒素を流すことまたは加熱することのいずれか一方によって、もしくは窒素を流すことおよび加熱することの両方によって、熱泳動除染板をミニエンバイロンメント密封容器とは別に再生することを可能にするように、ミニエンバイロンメント密封容器に着脱可能に取りつけられている、請求項８に記載の装置。
12. 装置が、調整ステーションを含み、該調整ステーションが、
    ミニエンバイロンメント密封容器を受け、かつ一次ポンピング口に接続されるように構成され、
    予備チャンバおよびミニエンバイロンメント密封容器の内部チャンバに好適な真空を確立するために、予備チャンバからガスを運ぶための一次ポンプおよび制御手段を含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
13. 一次ポンプが、一次ポンプの入口をミニエンバイロンメント密封容器の予備チャンバに結合する接続手段と協働する、請求項１２に記載の装置。
14. マイクロポンプが、電気エネルギーを使用するタイプであり、
    ミニエンバイロンメント密封容器のエネルギー供給源が、電気エネルギーを保存する手段を備え、
    調整ステーションが、ミニエンバイロンメント密封容器のエネルギー供給源を再充電する電気エネルギー供給手段および電気接続手段を含む、請求項１２に記載の装置。
15. 予備チャンバが、吸着要素を含み、該吸着要素が、気体分子を吸着し、かつ予備チャンバ内に低い圧力を維持することに貢献する、請求項２に記載の装置。
16. 吸着要素が、気体分子を吸着するためにミニエンバイロンメント密封容器の内部空洞の雰囲気に接触して配置され、それによって、内部空洞内に真空を維持し、かつ分子除染を実施することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
17. 吸着要素が、交換されることまたはミニエンバイロンメント密封容器の外部で再生されることの一方を可能にするために、もしくは交換されることおよびミニエンバイロンメント密封容器の外部で再生されることの両方を可能にするために、着脱可能である、請求項１６に記載の装置。
18. 吸着要素が、高温では脱離特性を示し、かつより低い温度では吸着特性を示すタイプであり、吸着要素が、比較的まだ高温である間にミニエンバイロンメント密封容器に挿入され、それを漸進的に冷却することで、ポンピング性能に貢献し、かつミニエンバイロンメント密封容器内に制御真空を維持することに貢献する、請求項１７に記載の装置。
19. 内部空洞内の所定の位置に基板を保持するための静電クランプデバイスを含む、請求項１に記載の装置。

Images