JP7200834B2 - 搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハ収納容器に収容されたウェーハを出し入れするための搬送システムに関する。

ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ－Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）等のウェーハ収納容器内のウェーハを、洗浄機、エピタキシャル成長リアクター、検査装置等の装置内に搬送する際、ＦＯＵＰが装置（装置のロードポート）のダウンフロー部にドックし、装置のドアとＦＯＵＰの蓋が連結した後に、ドアが移動することで蓋が開口し、ＦＯＵＰ内のウェーハが装置内に搬送される（特許文献１参照）。

このとき、ＦＯＵＰの蓋が開口する際に、蓋のパッキン部分から発塵して発生したパーティクルがＦＯＵＰ内に侵入し、ウェーハに付着することが問題となっている。

図１０（Ａ）、（Ｂ）は、従来のＦＯＵＰを開口した際に、パーティクルがＦＯＵＰ内に侵入する様子を示した概略図（図１０（Ａ））、及び、侵入したパーティクルによって生じたウェーハのＬＬＳ欠陥を示す図（図１０（Ｂ））である。図１０（Ａ）に示すように、ＦＯＵＰ１’を開口した際、ＦＯＵＰ１’の蓋３’のパッキン部分においてパーティクルＰが発生し、発生したパーティクルＰがエアフロ―（通常、風速０．３ｍ／ｓ）等によりＦＯＵＰ１’内に侵入してしまう。このように侵入したパーティクルＰは、図１０（Ｂ）に示すように、ＦＯＵＰ１’内に収納されたウェーハｗｆに付着し、ウェーハｗｆのＬＬＳ（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒ）欠陥を生じさせる原因となると考えられる。

従来、ＦＯＵＰの蓋のパッキン部分からの発塵を抑制する手法として、蓋の開口速度を遅く調整するなどの方法が主に用いられてきたが、ＦＯＵＰの使用日数が進み、パッキン部分が劣化するにつれて、開口速度の調整だけでは、発塵とウェーハへのパーティクル付着を抑制することが難しくなる。

特開２０１８－１１０２４６号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハ収納容器の蓋において発塵が起こったとしても、ウェーハ収納容器内にパーティクルが侵入することを抑制することができる搬送システムを提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明は、容器本体及び蓋を有するウェーハ収納容器と、
前記蓋と連結して前記蓋を開閉するためのドアを有し、前記ウェーハ収納容器にドッキングするように設けられるロードポートとを具備し、
クリーンルーム内で前記ウェーハ収納容器に収容されたウェーハを出し入れするための搬送システムであって、
前記ロードポートが、前記ウェーハ収納容器に対して上部から下部に気体をダウンフローさせるためのダウンフロー空間を形成するものであり、
前記ウェーハ収納容器と前記ロードポートとがドッキングした際に、前記ダウンフロー空間を形成する壁が、前記ウェーハ収納容器上部において平面であり、かつ、前記蓋と前記ドアの厚みの合計が５０ｍｍ以下となるものであることを特徴とする搬送システムを提供する。

本発明の搬送システムであれば、ウェーハ収納容器の蓋が開口する際に、蓋のパッキン部分等から発塵が起こったとしても、ダウンフロー空間を形成する壁を、ウェーハ収納容器上部において平面とし、ウェーハ収納容器の蓋及びその蓋と連結するドアのトータルの厚みを５０ｍｍ以下とすることで、ウェーハ収納容器の入り口付近の気流の流れを制御し、ウェーハ収納容器内にパーティクルが侵入することを抑制することができる。

本発明の搬送システムであれば、ウェーハ収納容器の蓋が開口する際に、蓋のパッキン部分等から発塵が起こったとしても、ウェーハ収納容器の入り口付近の気流の流れを制御し、ウェーハ収納容器内にパーティクルが侵入することを抑制することができる。

本発明の搬送システムの一例を示す概略図（図１（Ａ））、及び、図１（Ａ）における点線部の拡大図（図１（Ｂ））である。 実験例１－１（図２（Ａ））及び実験例１－２（図２（Ｂ））のシミュレーションで用いた２次元モデルの概略図である。 実験例１－２のシミュレーションでのダウンフロー条件（図３（Ａ））、及び、密閉状態でのＦＯＵＰ内の圧力条件（図３（Ｂ））を示す概略図である。 実験例１－１のシミュレーションでのドアの開口方法の概略図である。 蓋およびドアが水平に移動する際の、実験例１－１（図５（Ａ））及び実験例１－２（図５（Ｂ））における気流の流速分布を示す図である。 蓋およびドアが下降する際の、実験例１－１（図６（Ａ））及び実験例１－２（図６（Ｂ））における気流の流速分布を示す図である。 実験例１－２（図７（Ａ））及び実験例２（図７（Ｂ））のシミュレーションで用いた２次元モデルの概略図である。 蓋およびドアが水平に移動する際の、実験例１－２（図８（Ａ））及び実験例２（図８（Ｂ））における気流の流速分布を示す図である。 蓋およびドアが下降する際の、実験例１－２（図９（Ａ））及び実験例２（図９（Ｂ））における気流の流速分布を示す図である。 従来のＦＯＵＰを開口した際に、パーティクルがＦＯＵＰ内に侵入する様子を示した概略図（図１０（Ａ））、及び、侵入したパーティクルによって生じたウェーハのＬＬＳ欠陥を示す図（図１０（Ｂ））である。 比較例２で作製したシステムにおけるクランク形状の拡大図である。

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

上記のように、ウェーハ収納容器（以降、ＦＯＵＰともいう）の蓋が開口する際に、蓋のパッキン部分から発塵して発生したパーティクルがＦＯＵＰ内に侵入し、ウェーハに付着することが問題となっていた。

本発明者らは、創意工夫を重ねた結果、ダウンフロー空間を形成する壁の形状、及び、蓋と蓋をホールドするドアの厚みを変化させることで、ウェーハ収納容器の入り口付近の気流の流れを制御し、ウェーハ収納容器内にパーティクルが侵入しにくい設計とすることができることに想到し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、容器本体及び蓋を有するウェーハ収納容器と、
前記蓋と連結して前記蓋を開閉するためのドアを有し、前記ウェーハ収納容器にドッキングするように設けられるロードポートとを具備し、
クリーンルーム内で前記ウェーハ収納容器に収容されたウェーハを出し入れするための搬送システムであって、
前記ロードポートが、前記ウェーハ収納容器に対して上部から下部に気体をダウンフローさせるためのダウンフロー空間を形成するものであり、
前記ウェーハ収納容器と前記ロードポートとがドッキングした際に、前記ダウンフロー空間を形成する壁が、前記ウェーハ収納容器上部において平面であり、かつ、前記蓋と前記ドアの厚みの合計が５０ｍｍ以下となるものであることを特徴とする搬送システムである。

図１は本発明の搬送システムの一例を示す概略図（図１（Ａ））、及び、図１（Ａ）における点線部の拡大図（図１（Ｂ））である。まず、本発明の搬送システムについて、図１（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ａ）に示すように、本発明の搬送システム１０は、ＦＯＵＰ等のウェーハ収納容器１とロードポート４とを具備するものであり、クリーンルーム内でウェーハ収納容器１に収容されたウェーハを出し入れするために用いられる。また、本発明の搬送システム１０において、ロードポート４はウェーハ収納容器１にドッキングするように設けられている。なお、図１（Ａ）では、ウェーハ収納容器１とロードポート４とがドッキングした状態のみを示す。

図１（Ｂ）に示すように、本発明の搬送システム１０のウェーハ収納容器１は、容器本体２及び蓋３を有している。このようなウェーハ収納容器１の容器本体２の内部にウェーハを収納し、ウェーハの搬送、保管を行うことができる。

また、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の搬送システム１０のロードポート４はドア５を有しており、ドア５はウェーハ収納容器１の蓋３と連結して蓋３を開閉するよう構成されている。なお、図１（Ａ）、（Ｂ）では、蓋３とドア５とが連結した状態のみを示す。

また、ロードポート４は、ウェーハ収納容器１に対して上部から下部に気体をダウンフローさせるためのダウンフロー空間６を形成している。ウェーハ収納容器とロードポートとがドッキングし、ウェーハを出し入れする際に、ダウンフロー空間に気体をダウンフローさせることで、ウェーハ収納容器の外部から内部へのパーティクルの侵入を抑制することができる。

また、本発明の搬送システム１０において、ウェーハ収納容器１とロードポート４とがドッキングした際に、ダウンフロー空間を形成する壁７は、ウェーハ収納容器１上部において平面である。このように、ドッキングした際のウェーハ収納容器上部のダウンフロー空間を形成する壁を、一般的なクランク形状（段差形状）から平面（以降、ストレート形状ともいう）とすることで、ダウンフロー空間での気流の乱れの発生を抑制することができる。

さらに、本発明の搬送システム１０は、蓋３とドア５の厚みの合計が５０ｍｍ以下となるものである。このように、蓋とドアの厚みが５０ｍｍ以下となるものとすることで、ドアと蓋とを連結して蓋を開閉する際に、気体をダウンフローさせても、ドア及び蓋による気流の乱れの発生を抑制することができる。

このような構成を有する本発明の搬送システムであれば、ウェーハ収納容器の蓋が開口する際に、蓋のパッキン部分等から発塵が起こったとしても、ダウンフロー空間を形成する壁を、ウェーハ収納容器上部において平面とし、ウェーハ収納容器の蓋及びその蓋と連結するドアのトータルの厚みを５０ｍｍ以下とすることで、ウェーハ収納容器の入り口付近の気流の流れを制御し、ウェーハ収納容器内にパーティクルが侵入することを抑制することができる。

以下、実験例、実施例、及び、比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

まず、ウェーハ収納容器（ＦＯＵＰ）とドッキングしたロードポートのダウンフロー空間に気体をダウンフローさせた際の気流シミュレーションを行い、ＦＯＵＰ及びロードポートの設計を検討した。

［実験例１－１、１－２］
シミュレーションでは、まず、ドア上部形状を変更した場合の気流の変化を調査した。図２（Ａ）、（Ｂ）は、実験例１－１（図２（Ａ））及び実験例１－２（図２（Ｂ））のシミュレーションで用いた２次元モデルの概略図である。図２（Ａ）中の○で囲んだ部分に示すように、実験例１－１の２次元モデルでは、ＦＯＵＰ１’上部のダウンフロー空間６’の壁はクランク形状である。一方、図２（Ｂ）に示すように、実験例１－２の２次元モデルにおけるダウンフロー空間６’の壁は、ＦＯＵＰ１’上部において平面（ストレート形状）である。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、実験例１－２のシミュレーションでのダウンフロー条件（図３（Ａ））、及び、密閉状態でのＦＯＵＰ内の圧力条件（図３（Ｂ））を示す概略図である。また、図４は、実験例１－１のシミュレーションでのドアの開口方法の概略図である。実験例１－１、１－２では、図３（Ａ）に示すように、天井のＩｎｌｅｔ（流入口）から空気が流入し、Ｏｕｔｌｅｔ（流出口）から流出するダウンフロー空間６’にＦＯＵＰ１’がドックされ、ＦＯＵＰ１’の蓋３’、蓋３’を開閉するためのロードポート４’のドア５’が連結された状態の２次元モデルを作成し、蓋３’が開口した際の気体の流れをシミュレーションにより調査した。また、実験例１－１、１－２では、蓋３’の厚みを２５ｍｍ、ドア５’の厚みを４５ｍｍ、蓋３’とドア５’を合わせた合計の厚みを７０ｍｍとし、Ｉｎｌｅｔからの空気の流量を０．３ｍ／ｓ、Ｏｕｔｌｅｔはゲージ圧０Ｐａとした。

また、ＦＯＵＰ１’の密閉状態から蓋３’が開く際に、ＦＯＵＰ１’内が負圧になる影響を考慮するため、図３（Ｂ）のように、蓋３’をＦＯＵＰ１’の開口面位置に設定し、密閉状態でのＦＯＵＰ１’内の圧力を、ＦＯＵＰ１’内外の差圧の実測値である、－６０Ｐａの減圧に設定した。初めにドア３’を開口させる前の定常状態での計算（定常計算）を行った後、ドアを開口させた非定常状態での計算（非定常計算）を実施した。非定常計算の際は、図４のように、連結した蓋３’とドア５’が２秒間で４０ｍｍ水平移動し、２秒間で垂直方向に３８０ｍｍ下降する設定とした。

図５（Ａ）、（Ｂ）に、蓋およびドアが水平に移動する際の、実験例１－１（図５（Ａ））及び実験例１－２（図５（Ｂ））における気流の流速分布を示した。また図６（Ａ）、（Ｂ）に、蓋およびドアが下降する際の、実験例１－１（図６（Ａ））及び実験例１－２（図６（Ｂ））における気流の流速分布を示した。その結果、ドア上部を一般的に用いられるクランク形状（実験例１－１）からストレート形状（実験例１－２）にすることで、ＦＯＵＰ方向への気流が減少し（特に、図５（Ａ）、（Ｂ）中の２秒後の気流の流速分布参照）、ＦＯＵＰ内へのパーティクルの侵入の抑制、及び、ＦＯＵＰ内部に収納されたウェーハへのパーティクル持ち込みの減少が期待できることがわかった。

［実験例２］
次に、ＦＯＵＰの蓋とロードポートのドアの厚みの合計が気流に及ぼす影響を調査した。図７（Ａ）、（Ｂ）は、実験例１－２（図７（Ａ））及び実験例２（図７（Ｂ））のシミュレーションで用いた２次元モデルの概略図である。ＦＯＵＰの蓋とロードポートのドアのトータル厚みが気流に及ぼす影響を調査するため、図７（Ｂ）に示すように、ＦＯＵＰ１の蓋３とロードポート４のドア５の厚みを合計５ｍｍとした２次元モデルを作成した。比較のために、実験例１－２で作成した２次元モデルを図７（Ａ）に示す。作成した２次元モデルを用いて、実験例１－１、１－２と同様の条件で計算を行い、気流の流れを蓋３’とドア５’の厚みの合計が７０ｍｍである実験例１－２の結果と比較した。尚、この際の実験例２におけるドア５上部の形状は実験例１－２の２次元モデルと同様にストレート形状とした。

図８（Ａ）、（Ｂ）に、蓋およびドアが水平に移動する際の、実験例１－２（図８（Ａ））及び実験例２（図８（Ｂ））における気流の流速分布を示す。ここで、ＦＯＵＰ内の気流の流れを分かりやすく示すために、図８（Ａ）、（Ｂ）中に矢印を加えた。また、加えた矢印のうち、図８（Ｂ）中の点線の矢印は、図８（Ａ）中の対応する箇所の実線の矢印に比べて流速が低減していることを示している。実験例１－２と比較して、実験例２では、蓋とドアのトータル厚みを薄くすることで、ＦＯＵＰ内へ流入する気流の流速と、ＦＯＵＰ内上部のスロット位置での流速が低下していることが分かる（図８（Ａ）の○で囲んだ部分、図８（Ａ）、（Ｂ）中に加えた矢印参照）。これは、蓋およびドアの厚みを減少させることにより、蓋およびドアの上部に当たる気流が減少し、より気流がＯｕｔｌｅｔ方向へ抜けやすくなったためであると考えられる。この結果より、蓋およびドアの厚みを減少させることで、蓋が開口した際に、ＦＯＵＰ内部方向への気流を減少させ、パッキンから発塵したパーティクルのＦＯＵＰ内への侵入を抑制し、ウェーハへのパーティクル付着を減少させる効果が期待できることがわかった。

図９（Ａ）、（Ｂ）に、蓋およびドアが下降する際の、実験例１－２（図９（Ａ））及び実験例２（図９（Ｂ））における気流の流速分布を示す。蓋とドアの厚みを薄くすることで、図９（Ｂ）では、ドアが下降した瞬間のＦＯＵＰ奥側での急な上昇気流（図９（Ａ）の２．２５秒後の流速分布中の○で囲んだ部分）がなくなり、ＦＯＵＰ内部での気流の変化も少なくなっていることが分かる。このことから、蓋およびドア厚みの減少させることで、これらが下降する際のＦＯＵＰ内でのパーティクルの巻き上がりによるウェーハへの付着も抑制する効果が期待できることがわかった。

以上のことから、蓋およびドアの厚みを薄くすることで、ＦＯＵＰ内への気流の侵入とＦＯＵＰ内での気流の流速変化を抑える効果があり、ウェーハへのパーティクルの付着を抑制する効果がある。また、蓋とドアのトータル厚みを変更して同様のシミュレーションを行った場合、トータル厚みが５０ｍｍ以下となった場合（例えば、蓋の厚み２５ｍｍ、ドアの厚み２５ｍｍとした場合など）に、ＦＯＵＰ方向への気流の流速に十分な減少がみられ、ＦＯＵＰ内へのパーティクル侵入が抑制されることを確認した。

［実施例１、２］
次に、図７（Ｂ）に示すような搬送システムを作製し、作製した搬送システムを用いて、クリーンルーム内でＦＯＵＰ内に鏡面研磨されたシリコン単結晶ウェーハ（直径３００ｍｍ）を２５枚収納した状態で、ドアの開閉動作を連続で２０回実施した。また、ＦＯＵＰとしては、発塵がみられるものを用いて、本発明の効果を確認した。実施例１の搬送システムにおいては、ＦＯＵＰの蓋の厚さを２５ｍｍ、ロードポートのドアの厚さを２５ｍｍとし（合計５０ｍｍ）、実施例２の搬送システムにおいては、ＦＯＵＰの蓋の厚さを２．５ｍｍ、ロードポートのドアの厚さを２．５ｍｍとし（合計５．０ｍｍ）とした。また、実施例１、２において、ＦＯＵＰとロードポートがドッキングした際の、ダウンフロー空間を形成するロードポートの壁は、ＦＯＵＰの上部において平面である。また、ＦＯＵＰの蓋を開ける際、連結した蓋とドアが２秒間で４０ｍｍ水平移動し、２秒間で垂直方向に３８０ｍｍ下降する設定とした。蓋を閉める際は、２秒間で垂直方向に３８０ｍｍ上昇させ、２秒間で４０ｍｍ水平移動させて閉じる設定とした。また、開閉を行う際は、ロードポートのＩｎｌｅｔからの空気の流量を０．３ｍ／ｓとしてダウンフローさせながら行った。

［比較例１、２］
比較例１では、ＦＯＵＰの蓋の厚さを２５ｍｍ、ロードポートのドアの厚さを４５ｍｍとし（合計７０ｍｍ）、それ以外は実施例１と同様のシステムを作製し、作製したシステムを用いて、実施例１と同様にドアの開閉動作を行った。また、ＦＯＵＰは実施例１と同様に、発塵がみられるものを使用した。比較例２では、図２（Ａ）に示した実施例１－１の二次元モデルと同様に、ＦＯＵＰとロードポートとがドッキングした際の、ダウンフロー空間を形成するロードポートの壁を、ＦＯＵＰの上部においてクランク形状とした。それ以外は、比較例１と同様に行った。また、図１１に、比較例２で作製したシステムにおけるクランク形状の拡大図を示す。

実施例１、２及び比較例１、２において開閉動作を行った後の、それぞれ２５枚のウェーハのうち、ＦＯＵＰの一番上のスロットのウェーハについて、ＬＬＳ（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｓ；局所的な光散乱体）測定を行った。ここでは、サイズが２２ｎｍ以上のパーティクルの個数を調べた。また、パーティクル測定器としてはＫＬＡテンコール社製のＳｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ５を用いた。

測定の結果、蓋とドアの厚みの合計を５０ｍｍよりも厚くした比較例１では、パーティクルの個数は７７７個／ｗｆと非常に多かった。一方、実施例１、２では、パーティクルの個数はそれぞれ５９８、２０２個／ｗｆと非常に良好な値を示し、ＦＯＵＰのパッキン部分等から発生したパーティクルによる汚染をとても少なくすることができた。即ち、実施例１、２では、比較例１に比べて、パーティクルによる汚染を、それぞれ２３、７４％改善することができた。これは、実験例の結果からもわかるように、蓋とドアの厚みの合計が厚いために、ダウンフロー空間の気流が乱れ、ＦＯＵＰ内部への気流の流れが増加し、ＦＯＵＰのパッキン部分等から発生したパーティクルによる汚染を防ぐことができないためであると考えられる。また、ロードポートの壁を、ＦＯＵＰの上部においてクランク形状とした比較例２では、パーティクルの個数は８５０個／ｗｆと比較例１よりもさらに多かった。これは、ロードポートの壁の形状により、ダウンフロー空間の気流の乱れが比較例１よりもさらに悪化し、ＦＯＵＰ内部への気流の流れもさらに大きくなったためであると考えられる。

以上の結果から、本発明の搬送システムであれば、ウェーハ収納容器とロードポートとがドッキングした際に、ダウンフロー空間を形成する壁が、ウェーハ収納容器上部において平面であり、かつ、蓋とドアの厚みの合計が５０ｍｍ以下となるものとすることで、ウェーハ収納容器の入り口付近の気流の流れを制御し、ウェーハ収納容器内にパーティクルが侵入することを抑制することができることが示された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１０…搬送システム、
１、１’…ウェーハ収納容器（ＦＯＵＰ）、 ２…容器本体、 ３、３’…蓋、
４、４’…ロードポート、 ５、５’…ドア、 ６、６’…ダウンフロー空間、
７…ダウンフロー空間を形成する壁、
Ｐ…パーティクル、 ｗｆ…ウェーハ。

Claims (1)

1. 容器本体及び蓋を有するウェーハ収納容器と、
   前記蓋と連結して前記蓋を開閉するためのドアを有し、前記ウェーハ収納容器にドッキングするように設けられるロードポートとを具備し、
   クリーンルーム内で前記ウェーハ収納容器に収容されたウェーハを出し入れするための搬送システムであって、
   前記ロードポートが、前記ウェーハ収納容器に対して上部から下部に気体をダウンフローさせるためのダウンフロー空間を形成するものであり、
   前記ウェーハ収納容器と前記ロードポートとがドッキングした際に、前記ダウンフロー空間を形成する壁が、前記ウェーハ収納容器上部において平面であり、かつ、前記蓋と前記ドアの厚みの合計が５０ｍｍ以下となるものであることを特徴とする搬送システム。

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