JP6605578B2 - 基板の搬送及び大気圧中保管用の、プラスチック製搬送ボックスを処理する方法、及びステーション - Google Patents
基板の搬送及び大気圧中保管用の、プラスチック製搬送ボックスを処理する方法、及びステーション Download PDFInfo
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Description
本発明は、半導体ウエハやフォトマスクのような基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスを処理する方法に関するものであり、搬送ボックスは、通常は、例えば純水で洗うなど予め液体で洗浄されている。
搬送及び保管用のボックスは、１つあるいは複数の基板の搬送及び保管のための囲まれたスペースを定めている。このスペースは、大気圧中で、基板を、使用/搬送の環境から隔てている。
半導体製造業の分野では、これらのボックスは、半導体ウエハやフォトマスクのような基板を、あるツールから別のツールへ搬送したり、あるいはこれらの基板を、２つの製造ステップ間において保管したりするのに使用されている。
このタイプのボックスには、特に、次の３つのタイプの標準化されたウエハの搬送用及び保管用ボックスが含まれる。
前面開口であるFOUP (Front-Opening Unified Pods）及びFOSB (front-opening shipping boxes）と、底面開口であるSMIFポッド(standard mechanical interface pods）とである。またこれらのボックスは、オープンカセットと関連している。標準化されたフォトマスクの搬送用及び保管用ボックスは、RSPs (reticle SMIF pods）と関連している。また、基板の搬送用ボックスは、ソーラー産業でも使用されている。
前面開口であるFOUP (Front-Opening Unified Pods）及びFOSB (front-opening shipping boxes）と、底面開口であるSMIFポッド(standard mechanical interface pods）とである。またこれらのボックスは、オープンカセットと関連している。標準化されたフォトマスクの搬送用及び保管用ボックスは、RSPs (reticle SMIF pods）と関連している。また、基板の搬送用ボックスは、ソーラー産業でも使用されている。
これらのボックスはプラスチック製であり、一般に、ポリカーボネートのようなポリマーで作られている。これらのボックスは、HF、HCL、NH3及びPGMEAのような製造処理ガスによって汚染される。これらの処理ガスは、特に、先行する製造過程を経た半導体ウエハから放出される。
放出されたこれらのガスは、ボックスの表面に吸着され、次に、ポリマー中へ拡散し、ポリマー内に汚染分子が蓄積される。これらの汚染分子は、続いて脱着され、ボックス内に格納されている基板の表面に吸着されて、化学反応する可能性があり、そのため、基板の表面に欠陥を生じさせる可能性がある。
そのため、準備処理として、脱イオン化された水のような液体の中で洗うことにより、これらのボックスを定期的に洗浄し、容器の表面を浄化することが行われている。しかしながら、プラスチック中へ拡散したある程度の汚染物質は除去されず、汚染源の可能性のあるものとして残存する。
さらに、この洗浄ステップの後に続く乾燥ステップは、かなり長時間となる。例えば、搬送ボックスが、赤外線放射によって加熱された高温の空気の対流によって加熱され、ついで遠心分離機にかけられ、次に、搬送ボックスを野外に放置する段階が続く。具体的には、洗浄液の残留物及び水蒸気は、特に除去されるべき主要な汚染物質である。
ボックスを洗浄した後にそれらを乾燥させる方法、すなわち、ボックスのボリュームの内側や側部の汚染除去を改善するための準備処理を行うことが、特許文献１により知られている。この方法は、搬送ボックスを、準大気圧のガス圧力と赤外線放射を組み合わせた複合作用にさらすことにある。
赤外線放射による加熱は、ポリマーの厚み内へ拡散した汚染物質を効果的に脱着させ、それらの除去を加速させる。
しかしながら、現時点では、上記方法の有効性をさらに改善し、かつその処理時間を短縮させることが望ましい。
この目的のために、本発明の1つの主題は、基板の保管のためボリュームを包囲する複数の壁を有する、基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスの処理方法を提供することにあり、この処理方法は、前記搬送ボックスの少なくとも１つの内壁が１００００パスカル（以下、Ｐａ）未満のガス圧力下で処理ガスのプラズマにさらされる少なくとも１つのプラズマ処理ステップを含むことを特徴としている。前記プラズマ処理ステップは、汚染する分子を除去するために、前記搬送ボックスの内壁の被処理表面を、化学的若しくは機械的な作用によって処理する。具体的には、プラズマは、プラスチック製搬送ボックスの表面へ付着した分子に、機械的な作業によって、分離を促進するエネルギーを与える。プラズマにはさらに、生成されイオン化された活性種が汚染物質と反応して、これらの汚染物質の除去を促進する化学的作用もある。そのため、搬送ボックス内でのプラズマの生成は、単なる真空中での加熱処理に比して、表面の汚染除去をより促進させる。
前記処理方法には、以下の１つもしくは複数の特徴、あるいは、それらの組み合わせがある。
−前記プラズマ処理ステップで、搬送ボックスの少なくとも内壁を、５０℃以上、例えば７０℃の温度に加熱する。これにより、搬送ボックスの内壁の表面及びボリュームの汚染除去が、同時に改善される。
−前記プラズマ処理ステップにおいて、前記ガス圧力は、１０００〜０．１Ｐａの間である。
−少なくとも１つの前記プラズマ処理ステップにおいて、処理ガスは、アルゴンのような希ガスあるいは酸素、窒素あるいは水蒸気のような反応ガスから選ばれる。
−少なくとも１つの前記プラズマ処理ステップで、前記プラズマは、所定の期間、点火と消滅を、交互に複数回繰り返す。断続的なプラズマは、プラズマのイオン化された活性種と材料との衝撃に起因する搬送ボックスのプラスチックの劣化や、恐らくイオン化された活性種による化学エッチングやプラズマによるUVの生成に起因するプラスチックの老化を防ぐことを可能にする。
−前記処理方法は、少なくとも搬送ボックスの内壁が、１００００Ｐａ未満のガス圧力と５０℃以上の加熱との複合作用にさらされる、非プラズマ処理ステップを含んでいる。
−前記非プラズマ処理ステップの前記ガス圧力は、前記プラズマ処理ステップの前記ガス圧力より低い。
−前記非プラズマ処理ステップにおいて、前記ガス圧力は１００Ｐａ未満である。
−前記処理方法は、プラズマ処理ステップに先行される非プラズマ処理ステップを含んでいる。
−前記処理方法は、プラズマ処理ステップが後続する非プラズマ処理ステップを含んでいる。この後続するプラズマ処理ステップでは、表面の接触角を修正することにより前記搬送ボックスの表面を調整し、それにより、例えば、前記搬送ボックスが前の処理よりも少なく脱着したり、前記搬送ボックスの内壁が前の処理よりも良く吸着したりするようにすることもできる。そして
−前記処理方法は、先のプラズマ処理ステップ(１０３；１０５）が先行し、後続のプラズマ処理ステップ(１０３；１０５）が続く、非プラズマ処理ステップ(１０４）を含んでおり、前記先の及び前記後続のプラズマ処理ステップ(１０３；１０５）のプラズマは異なっている。
−前記プラズマ処理ステップで、搬送ボックスの少なくとも内壁を、５０℃以上、例えば７０℃の温度に加熱する。これにより、搬送ボックスの内壁の表面及びボリュームの汚染除去が、同時に改善される。
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本発明の他の主題は、基板の搬送及び大気圧中保管用の搬送ボックスを処理するためのステーションに関し、これは次の特徴を有している。
−基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスの、少なくとも１つの内壁を受け入れるのに適するシールドチャンバ、
−前記シールドチャンバに接続されたポンプ手段、及び
−少なくとも１つの赤外線放射源とを含み、
−プラズマ源と、前記ポンプ手段と前記赤外線放射源及び前記プラズマ源を制御する処理ユニットを含み、前記基板の搬送及び大気圧中保管用プラスチック製搬送ボックスを処理する方法を、前記したようにして実行することを特徴としている。
−基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスの、少なくとも１つの内壁を受け入れるのに適するシールドチャンバ、
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他の特徴及び利点は、本発明の例示的かつ非限定的な実施例の説明、及び添付の図面から明らかになると思う。
これらの図において、同じ要素には、同じ符号を付してある。方法のステップには、１００から始まる番号を付してある。
図１は、基板の搬送及び大気圧中保管のための搬送ボックスを処理するのに好適な、ステーション１を例示している。
処理ステーション１は、少なくとも１つのプラスチック製搬送ボックス３の少なくとも１つの壁を収容するのに適するシールドチャンバ２と、このシールドチャンバ２に接続されたポンプ手段４と、少なくとも１つの赤外線放射源５と、プラズマ源６及び処理ユニット７を含んでいる。
プラスチック製搬送ボックスは、半導体ウエハのような基板やソーラー産業用のフォトマスクや薄膜の保管を意図した、内部のボリュームを制限する複数の壁を備えている。プラスチック製搬送ボックスは、基板を搬送したり大気圧中で保管したりするための手段である。搬送ボックス３の壁の１つは、例えば、穴の外周縁(図１）であり、あるいは、この穴の外周縁３と対をなしボックスを構成するための蓋(図示せず）である。このボックスの内壁は、その内部に基板の保管を意図したボリュームを包囲している。
搬送ボックスは、特に、FOUP、FOSB、SMIFポッド、RSP、あるいは「オープンカセット」のような標準化された搬送容器、あるいはソーラーパネル基板用の搬送容器に対応している。
プラスチック製搬送ボックスは、例えば、ポリカーボネートのようなポリマーで作られている。
処理ステーション１は、ウェット・クリーニング搬送ボックス用のツールに接続され、搬送ボックスをクリーニング用ツールから処理ステーション１へ搬送する手段を含んでいてもよい。
処理ユニット７は、ポンプ手段４と１つあるいは複数の赤外線放射源５及びプラズマ源６とを制御して、図２に示すような、基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスを処理する方法１００を実行するように構成されている。
処理方法１００は、少なくとも１つのプラズマ処理ステップ１０３、１０５を含んでいる。これらのステップでは、搬送ボックス３の少なくとも１つの壁がシールドチャンバ２内に置かれ、１００００Ｐａ(あるいは１００mbar）未満の圧力の処理ガスのプラズマにさらされる。この搬送ボックス３の内壁は、前もって、液体の中でクリーン化、例えば、脱イオン化された水の中で洗浄されている(ステップ１０１において）。
搬送ボックス３の壁の少なくとも内側の表面が、プラズマにさらされる。
処理ガスのガス圧力は、例えば１０００Pa(あるいは１０mbar）から０．１Pa(あるいは１０-３mbar）の間である。搬送ボックスの１つの壁もしくは開いた搬送ボックが、シールドチャンバ２内に載置されるので、搬送ボックスが真空下に置かれても、搬送ボックスの壁は変形しない。
プラズマ処理ステップ１０３；１０５では、搬送ボックス３の内壁の表面が処理され、化学的作用、あるいは機械的作用により、汚染分子を除去する。具体的には、プラズマは、機械的な作用によってプラスチック製搬送ボックスの表面に付着した分子の分離を促進するエネルギーを放射する。プラズマは、さらに、生成されイオン化された活性種が汚染物質と反応することにより、それらの除去を促進する化学的作用もある。そのため、搬送ボックス上でのプラズマの生成は、単なる真空加熱処理に対して、表面の汚染の除去を加速させる。
プラズマは、プラズマ源６、例えば、ICP、RF、マイクロ波、もしくは容量性タイプのプラズマ源によって生成される。
シールドチャンバ２は、プラズマ処理ステップ１０３；１０５で少なくとも１種類の処理ガスを導入するための、少なくとも１つの処理ガス導入手段８を含んでいる。処理ガスは、アルゴンのような希ガス、あるいは酸素、窒素又は水蒸気のような反応ガスから選ばれる。
十分なエネルギーと共に提供される希ガスのプラズマにより、イオン化された活性種がイオンのスパッタリング作用を行い、プラスチック製搬送ボックス３の内壁の表面に衝突したイオンは、衝突された材料の表面から分子を引き出す。
反応ガスプラズマの場合には、生成されたイオン化された活性種がプラスチックの表面の分子と反応し、特に、酸素はレジスト残留物を除去し、水素は炭素を含有する汚染物質及び酸を除去するために使用され、これらにより、単に真空中で搬送ボックスを加熱するよりも高い効力が得られる。
処理ガス導入装置８は、更に、搬送ボックスが処理された後、シールドチャンバ２を大気圧にベントするために、乾燥した窒素のようなクリーンガスを導入するために使用してもよい。
１つの好適な実施例によれば、プラズマは、所定の期間、複数回、点火と消滅を交互に繰り返す。交互の繰り返しは、周期的でもよく、あるいは一部が周期的でもよい。プラズマが断続される期間は、プラズマ処理ステップ１０３；１０５の全期間、あるいはその一部の期間でもよい。例えば、図３に示すように、プラズマは、プラズマ処理ステップ１０３において、一度点火され、消滅し、次に、再度点火される。
断続的なプラズマは、プラズマのイオン化された活性種と材料との衝撃に起因する搬送ボックスのプラスチックの劣化や、恐らくイオン化された活性種による化学エッチングやプラズマによるUVの生成に起因するプラスチックの老化を防ぐことを可能にする。
更に、搬送ボックス３の内壁を、少なくとも５０℃以上、例えば７０℃に加熱し、同時に、プラズマにさらすことも可能である。搬送ボックス３の内壁の表面及びボリュームの汚染除去が同時に改善される。さらに、搬送ボックス３の壁をプラズマと同時に加熱することによって、特に、処理方法が非常に低圧(約０．１Pa(１０-３mbar）の圧力）のプラズマ処理ステップ１０５で始まる場合の、例えば水蒸気のような、ガス状の活性種の凝縮あるいは凝固の危険性を低減させる。しかしながら、温度は、プラスチック製搬送ボックスが劣化しない許容可能な温度限界、例えば１００℃以下に維持される。
処理方法１００は、プラスチック製搬送ボックスの内壁を対象とするプラズマなしの非プラズマ処理ステップ１０４を含む準備処理を含んでいてもよい。この処理では、搬送ボックス３の壁は、１００００Ｐａ未満のガス圧力と、５０℃より高い温度、例えば約７０℃に加熱する複合作用の対象となる。
この非プラズマ処理ステップ１０４は、特に、搬送ボックスのボリュームのガス抜きを促進するのを可能にする。具体的には、プラズマがない状態で、搬送ボックス３の壁を加熱し、プラズマ処理ステップ１０３；１０５で処理された搬送ボックス３の壁を、例えば、ガス圧力をさらに減少させることにより、ガス抜きを促進させることができる。この非プラズマ処理ステップ１０４で、ガス圧力は、１００Pa(あるいは１mbar）と１０-４Pa(１０-６mbar）の間、例えば１００Pa未満(あるいは１mbar）である。
プラスチック製搬送ボックスは、プラズマ処理ステップ１０３；１０５で加熱してもよいし、あるいは非プラズマ処理ステップ１０４で、搬送ボックス３の内壁を赤外線放射にさらしてもよい。赤外線放射は、除去されるべき１つあるいは複数の汚染物質分子の１つあるいは複数の吸収波長付近の中に最大の強度を持っている発光スペクトルがあるのが望ましい。
赤外線放射は、振幅変調が望ましい。振幅変調による赤外線放射は、プラスチック製搬送ボックスの材料の温度をセットポイント付近に維持する一方で、赤外線放射の発光スペクトルを独自に制御することを可能にする。そのため、赤外線放射線は、除去されるべき水ベースの汚染物質分子に対して優先的に作用するように選択される。赤外線放射は、さらに、被処理表面の温度が処理に適した温度に到達する時間を短縮し、適切な温度で処理されるようにするための、連続した最初のステップを含んでおり、それにより、処理時間をかなり減少させことができる。
処理方法１００において、複数の形態が可能である。
図４aに示した第一の実施例においては、処理方法は、加熱なしのプラズマ処理ステップ１０３に、非プラズマ処理ステップ１０４が続く。
図４bに示した第二の実施例においては、非プラズマ処理ステップ１０４に、加熱なしのプラズマ処理ステップ１０３が続く。その後のプラズマ処理ステップでは、表面の接触角の修正により、搬送ボックスの表面が調整される。例えば、搬送ボックスの表面が処理前よりもより脱着され、あるいは、搬送ボックス３の内壁が処理前よりも良く吸着するようになる。
さらに、図３と図４cに示すように、処理方法１００に対する準備処理として、先行するプラズマ処理ステップ１０３と、その後の非プラズマ処理ステップ１０４と、それに続く後続のプラズマ処理ステップ１０３’を設けてもよい。先行及び後続のプラズマ処理ステップ１０３、１０３’のプラズマは、異なっていてもよい。すなわち、処理ガス、ガス圧力及び(又は）プラズマのエネルギーは、先行及び後続のプラズマ処理ステップ１０３、１０３’で異なっていてもよい。
更に、図４a、図４b及び図４cで示すサイクルを、繰り返したり、あるいは組み合わせたりしてもよい。
別の好適な実施例によれば、プラズマ処理ステップ１０５で、搬送ボックス３の内壁は加熱される。この加熱プラズマ処理ステップ１０５に、非プラズマ処理ステップ１０４を続けてもよく(図５a）、あるいは、非プラズマ処理ステップを先行させ(図５b）、あるいは非プラズマ処理ステップ１０４に加熱プラズマ処理ステップ１０５を先行及び後続させてもよい(図５c）。
さらに、図５a、５b及び５cで示されるサイクルを繰り返し、及び又は組み合わせてもよい。
さらに、他のコンビネーションも可能である。例えば、処理方法が、最初の加熱なしのプラズマ処理ステップ１０３と、それに続く非プラズマ処理ステップ１０４と、その後の加熱有りのプラズマ処理ステップ１０５を含んでいてもよい(図６）。
他の実施例によれば、処理方法が、最初の加熱有りのプラズマ処理ステップ１０５と、それに続く非プラズマ処理ステップ１０４と、その後の加熱なしのプラズマ処理ステップ１０３を含んでいてもよい。
上記処理方法の後に、確認ステップ１０６(図２）を続けても良い。この確認ステップでは、搬送ボックス３の壁の脱着を示すパラメーターが満足なレベル示す基準値に達したとき、その処理は終了する。この代表的なパラメーターは、例えば、シールドチャンバ２内の全体のガス圧力、もしくは一部のガス圧力であってもよい。真空状況で測定された全体のガス圧力は、シールドチャンバ２に脱着された、主に搬送ボックスのガス抜きに起因する流れの指標である。
このように、プラズマ表面処理ステップによって、汚染物質分子の除去が改善され、また、処理期間が減少する。
１ 処理ステーション
２ シールドチャンバ
３ プラスチック製搬送ボックス
４ ポンプ手段
５ 赤外線放射源
６ プラズマ源
７ 処理ユニット
８ 処理ガス
１００ 処理方法
１０１ 洗浄ステップ
１０３ プラズマ処理ステップ
１０３’ プラズマ処理ステップ
１０４ 非プラズマ処理ステップ
１０５ プラズマ処理ステップ
１０６ 確認ステップ
２ シールドチャンバ
３ プラスチック製搬送ボックス
４ ポンプ手段
５ 赤外線放射源
６ プラズマ源
７ 処理ユニット
８ 処理ガス
１００ 処理方法
１０１ 洗浄ステップ
１０３ プラズマ処理ステップ
１０３’ プラズマ処理ステップ
１０４ 非プラズマ処理ステップ
１０５ プラズマ処理ステップ
１０６ 確認ステップ
Claims (7)
- 基板の保管のためボリュームを包囲する複数の壁を有する、基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスの処理方法であって、
前記搬送ボックス（３）の少なくとも１つの内壁が１００００Ｐａ未満のガス圧力下で処理ガスのプラズマにさらされる少なくとも１つのプラズマ処理ステップ（１０３；１０５）を含み、
前記処理方法は、少なくとも前記搬送ボックス（３）の内壁が、１００００Ｐａ未満のガス圧力と５０°Ｃ以上の加熱との複合作用にさらされる、非プラズマ処理ステップ（１０４）を含んでいることを特徴とする処理方法。 - 前記非プラズマ処理ステップ（１０４）において、前記ガス圧力は、前記プラズマ処理ステップ（１０３；１０５）の前記ガス圧力より低いことを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
- 前記非プラズマ処理ステップ（１０４）において、前記ガス圧力は１００Ｐａ未満であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の処理方法。
- 前記プラズマ処理ステップ（１０３；１０５）に先行される、前記非プラズマ処理ステップ（１０４）を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理方法。
- 前記プラズマ処理ステップ（１０３；１０５）が後続する、前記非プラズマ処理ステップ（１０４）を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理方法。
- 先の前記プラズマ処理ステップ（１０３；１０５）が先行し、後続の前記プラズマ処理ステップ（１０３；１０５）が続く、前記非プラズマ処理ステップ（１０４）を含んでおり、
前記先及び前記後続のプラズマ処理ステップ（１０３；１０５）のプラズマは異なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の処理方法。 - 基板の搬送及び大気圧中保管用の搬送ボックスを処理するステーションであって、
−基板の搬送及び大気圧中保管用のプラスチック製搬送ボックスの、少なくとも１つの内壁を受け入れるのに適したシールドチャンバ（２）と、
−前記シールドチャンバ（２）に接続されたポンプ手段（４）と、
−少なくとも１つの赤外線放射源（５）と、
プラズマ源（６）とを含み、さらに、
前記ポンプ手段（４）と前記赤外線放射源（５）及び前記プラズマ源（６）を制御する処理ユニット（７）を含み、
前記処理ユニット（７）は、前記基板の搬送及び大気圧中保管用プラスチック製搬送ボックスを処理する方法（１００）を、請求項１〜６のいずれか１項に記載の処理方法で実行するように構成されていることを特徴とするプラスチック製搬送ボックスを処理するステーション。
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