JPH0794577A - 蒸気ドレーン装置 - Google Patents

蒸気ドレーン装置

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JPH0794577A
JPH0794577A JP6014959A JP1495994A JPH0794577A JP H0794577 A JPH0794577 A JP H0794577A JP 6014959 A JP6014959 A JP 6014959A JP 1495994 A JP1495994 A JP 1495994A JP H0794577 A JPH0794577 A JP H0794577A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハ匡体のための蒸気ドレーン装置を提供
する。 【構成】 ウエハ製作間、標準製造インタフェース（SM
IF）ポッドのような移動可能匡体は、製造、保管または
運送中の汚染からウエハを保護する。しかし、ポッド内
で発生した化学蒸気は、空気中に蓄積し以降の製作間に
ウエハを劣化させる。閉じられたポッド内の蒸気を吸収
するために、微粒子濾過蒸気透過バリヤおよび穴のある
保護板で覆われた活性炭吸収層を含む蒸気除去素子が、
匡体内に置かれる。蒸気除去素子を、各ウエハに隣接し
て配置することもできる。送風機または熱浮力循環は、
匡体内の蒸気を蒸気除去素子に追いやる。多孔性蒸気除
去素子は、匡体に入ってくる空気から蒸気を除去するた
めに付着される。また、蒸気除去素子を各ウエハの後部
表面に一体化することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、構成要素の製造、保管
または運送間の粒子汚染を減少させるための移動可能匡
体、特に、匡体内から化学物質蒸気および構成要素を取
り除くために、蒸気ドレーン（吸収、除去、排出）装置
を使用する標準的な機械インタフェース（SMIF）システ
ムに関連する。
【０００２】
【従来の技術】化学蒸気汚染物質は、超小形回路のよう
な敏感な装置を製作する際使用される処理を変化させる
ことが知られている。そのような化学蒸気汚染物質は、
歴史的に不適当に扱われてきた。これらの蒸気汚染物質
は、微粒子汚染から構成要素を保護するために使用され
る匡体を含む、様々な源から発生する。プラスチックの
ガス抜き、接着剤および密封材料は、匡体自身を化学汚
染物質の源にすることがある。また、外部生成蒸気が開
いた匡体を汚染することがある。さらに、匡体が半導体
ウエハのような敏感な構成要素を収容する時、これらの
蒸気は再発生し、ウエハを汚染することがある。
【０００３】ディスク・ファイルおよび超小形回路のよ
うな非常に耐性の小さい構成要素は、製造時に微粒子汚
染を受けることが、よく知られている。「クリーンルー
ム」の使用や粒子検出および除去技術の改善によって示
されるように、処理は製作システム環境において、微粒
子量を減少させるために慎重に制御される。
【０００４】化学物質汚染は、製作過程における重大な
因子として認識され始めている。このような汚染は、半
導体装置製造におけるガスの不純物および溶媒残留物の
ような、処理化学物質において最初に認識された。
【０００５】環境中の浮遊蒸気によって起こる処理汚染
もまた、次第に問題となりつつある。このような蒸気
は、低濃度環境では至る所にある。蒸気の起源は多様
で、工場の他の場所からの可塑剤蒸気、処理材料、清掃
および空気調整システムに使用される化学製品、化粧
品、近隣の工場および農業で使用される接着剤および化
学製品を含む。これらの汚染物質は、リトグラフ、エッ
チング、そして他の処理の感度に影響を及ぼし、表面間
の接着を妨げ、表面の湿潤性を変え、クリーニング処理
の有効性を減少させ、化学反応を妨げ、そして金属の腐
食を誘発することによって、製造を劣化させる。
【０００６】いくつかの化学化合物は、蒸気として移動
し、単分子層をウエハに付着させることがある。このこ
とは、次のウエハ製造工程および製品品質を劣化させ
る。有機化合物の重要な種類は、およそ１５０から６０
０AMU（原子質量単位）の分子質量および非特異化学反
応性を持つ。これらの化合物は、多量の蒸気を発生し単
分子層として固着し、製品劣化の原因となる。このよう
な化合物のひとつには、ジーアルキルーフタラートがあ
り、これは可塑剤として広く使用されている。対照的
に、より大きい分子質量を持つ有機化合物は、多量の蒸
気を発生せず、より小さい分子質量を持つ有機化合物は
表面に十分に固着しないので、これらの型の構成要素は
通常問題を起こさない。
【０００７】他の比較的軽い化合物の種類は、特定の化
学反応性を持つ。例えば、多くの金属は、ハロゲン化溶
媒（例えば、ジクロロメタンまたはトリクロロエタン）
および、有機酸（例えば、アクリルまたは安息香酸）に
よって侵される。
【０００８】蒸気自己汚染は、特に重要である。密封さ
れた匡体でさえ、蒸気を閉じこめ蓄積する。蒸気は、匡
体材料（例えばプラスチック、接着剤、密封材、そして
それらの微量の構成要素）、匡体の表面に吸収され匡体
が開いている時シールに吸収される外部蒸気および、初
期製品が発生した蒸気、から発生する。
【０００９】処理化学物質および匡体材料は、これらの
問題を最小限にするように、化学的に選択されなければ
ならない。実際的な防止を考慮すると、単に材料を選択
することによって微量の蒸気および単分子層からの汚染
を防ぐことは、非常に難しい。さらに蒸気放出は、防腐
剤のような初期処理材料が備えなければならない規準の
ひとつに過ぎない。
【００１０】超小形回路の製作に関係する複雑な処理に
おいて、最近は、密封された匡体に構成要素を含み、匡
体は普通は閉じられていて、製作中に短時間断続的に開
かれるだけという傾向にある。微粒子のないシステム環
境を維持するために、この製造法が開発された。残念な
ことにこれらの匡体は、集中蒸気汚染を持つこととなっ
た。この影響は、従来技術の中で不適当に理解された。
【００１１】このような密封匡体は、標準的な機械イン
タフェース（SMIF）システムと呼ばれることがある。SM
IFシステムは、アシスト・テクノロジー社の米国特許
４，７３９，８８２号、ヒューレット・パッカード社の
米国特許４，５３２，９７０号、米国特許４，５３４，
３８９号に開示され、参照によってここに編入される。
【００１２】本発明は、ここで蒸気除去素子と呼ぶ蒸気
を除去する装置を、各匡体またはSMIFシステムに装備す
ることによって、従来の匡体が持つ障害を克服する。本
発明は主にSMIFシステムと関連して使用されることを意
図しているが、化学蒸気に敏感な構成要素の製造、保
管、運送に使用される密封匡体にも同様に適用すること
ができる。
【００１３】半導体、機械、電気、電子製品および処理
に加えて、本発明は、調剤、臨床診断および治療製品、
化学製品および遺伝子的に設計された製品のような、電
位がある製品または浮遊蒸気汚染への既知の感度を持つ
製品に適用される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、匡体中の構成要素の化学物質蒸気汚染を最小にする
ための蒸気ドレーンすなわち除去または排出（以下、排
出という）装置を含む匡体を提供することである。
【００１５】本発明の他の目的は、匡体内から蒸気を除
去するための蒸気ドレーン装置を含む匡体を提供するこ
とである。
【００１６】本発明のさらなる目的は、匡体内の蒸気源
からの匡体内の蒸気濃度を低下させるための、蒸気ドレ
ーン装置を含む匡体を提供することである。
【００１７】さらに、本発明の目的は、既存の匡体、関
連ツールおよび処理方法と互換性を持つ蒸気ドレーン装
置を含む匡体を提供することである。
【００１８】匡体が蒸気ドレーン装置を持たず、常に蒸
気を発する源を含む時、蒸気は空気中に蓄積して高濃度
蒸気となり、匡体中のウエハに付着し、以降のウエハ処
理の劣化を引き起こす。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に匡体内で
蒸気を発する源からの蒸気汚染を防止するための蒸気ド
レーン装置の使用を開示する。したがって、源からの蒸
気放出は、蒸気ドレーン装置による蒸気除去によって中
和される。適当な蒸気ドレーン装置を使用することによ
って、匡体内環境に、低いまたは許容可能な蒸気濃度の
定常状態が得られる。
【００２０】ウエハ上の蒸気濃度を低くするために、蒸
気ドレーン装置内の大きい蒸気コンダクタンスと同様
に、ウエハから蒸気ドレーン装置への大きい蒸気コンダ
クタンスも必要である。いくつかの実施例において後者
は、ウエハと密接に置かれた蒸気排出間の蒸気拡散、ま
たは、ウエハとより離れて配置された蒸気排出間の空気
の動きおよび蒸気対流によって提供されることが好まし
い。
【００２１】蒸気ドレーン装置は、グローバル／空気力
学的構造および、蒸気を集める蒸気除去素子、の２つの
構造を含む。蒸気除去素子の内部構造が、周囲のシステ
ム環境から蒸気を取り除く。
【００２２】典型的蒸気除去素子または内部構造は、蒸
気を吸収するための吸収層（例えば活性炭布）、吸収材
を微粒子に敏感な領域から切り離すためのバリヤ層（例
えばHEPA（高効率特殊空気）、フィルタまたは透過性有
機膜）、機械的支持および保護のために空気およびスチ
フネスを導くための溝を持った保護板、を持つ。典型的
に、これらの構造は薄く、ウエハと調和する。
【００２３】他の実施例は、基板上の蒸気吸収被覆を備
える内部構造を含む。被覆は、チタン、沈積炭素または
酸化／活性化防止剤または他の有機重合体であることが
好ましい。
【００２４】グローバル／空気力学的構造に対する好ま
しい実施例の選択は、匡体構成、蒸気源（強度および位
置を含む）、蒸気化学およびウエハ表面に依存する。選
択は同様に、匡体使用、すなわち、費用および機械、手
順、匡体へのウエハのローディング／アンローディング
方法および匡体クリーニング、に依存する。
【００２５】特に単純なグローバル／空気力学的実施例
は、ウエハの蒸気に敏感な表面を、匡体底の薄い蒸気除
去素子に隣接して置くことによって、ひとつのウエハ匡
体を保護する。
【００２６】並列したウエハの積み重ねを収容するため
のより典型的な多重ウエハ匡体においては、より好まし
い実施例がいくつかある。グローバル蒸気ドレーン装置
は、匡体の蓋の内側に大きい薄い蒸気除去素子を含む。
この実施例は、実現が簡単で、既存の装置および処理手
順と互換性があり、適度な蒸気源を防止することができ
る。これに対して、各ウエハが個々の蒸気除去素子に隣
接して密接に配置される、密接隣接蒸気ドレーン装置配
置が使用される。匡体をロード／アンロードする時、各
ウエハおよびその関連する蒸気除去素子は、単一体とし
て扱われる。この実施例は、非常に激しい蒸気源を防止
するが、ロード／アンロード手順を複雑にする。交互配
置蒸気ドレーン装置実施例では、蒸気除去素子およびウ
エハは積み重ねの中で交互に配置される。この実施例
は、中間蒸気源を防止し、ロード／アンロード手順を複
雑にし、匡体容量を５０パーセント減少させる。この配
置の変形として、両面蒸気除去素子をウエハの対の間に
置いた、両面蒸気ドレーン装置配置が使用される。この
実施例は、中間蒸気除去を提供し、ロード／アンロード
手順を複雑にするが、匡体容量を３分の１だけ減少させ
る。さらなる変更として、隣接するウエハの表面から蒸
気を除去するために、各ウエハの背面を吸収層で覆っ
た、一体的シート蒸気ドレーン装置配置が使用される。
この実施例は、匡体容量を最大にし、既存のロード／ア
ンロード手順を容易にするが、各ウエハに特殊な被覆を
加えることを必要とする。
【００２７】熱浮力蒸気ドレーン装置のようなさらに好
ましい実施例において、蒸気除去素子は匡体の蓋の内側
に置かれる。匡体内の空気は、底近くで熱っせられ、匡
体の最上部近くで冷やされる。空気中の一定でない温度
差は、一定でない空気密度、浮力および空気循環を起こ
す。その結果、蒸気は蒸気除去素子近くに運ばれ、蒸気
除去が推進される。この実施例は、匡体のウエハ容量を
減じないでさらに強い蒸気源を防止することができる
が、より複雑な匡体設計を必要とする。流れ去り式蒸気
除去素子配置では、蒸気除去素子は蓋の中、通常側壁に
置かれる。匡体の内側には、送風機および選択的微粒子
フィルタがある。送風機は、蒸気除去を改善するため
に、蒸気除去素子を通り過ぎた蒸気を伝導する空気循環
を起こす。この設計は、激しい汚染を防止し、従来のロ
ード／アンロード手順を容易にし、匡体容量を最大にす
るが、匡体をかなり複雑にする。変更実施例において、
送風機および空気路が提供される。多孔性の蒸気除去素
子および微粒子フィルタは、送風機が空気路に強制する
蒸気を防ぐために空気路口を横切って配置される。この
実施例は、積極的蒸気除去を提供し、既存のロード／ア
ンロード手順および最大匡体容量を可能にするが、匡体
を非常に複雑にする。
【００２８】他の実施例において、呼吸式蒸気ドレーン
装置は、匡体の蓋の開口を横切って置かれる。気圧およ
び熱循環間に、匡体は蒸気除去素子を通して呼吸し、内
側と外側の空気を交換する。呼吸式蒸気排出は、外部の
蒸気が匡体に入ることを防ぎ、また、適度な内部蒸気源
を防止する。浄化蒸気ドレーン装置実施例では、多孔性
蒸気除去素子は、匡体蓋の向かい合う側壁上の２つの開
口を横切って置かれる。空気は、ひとつの蒸気除去素子
を通して匡体に強制的に入れられ、他の蒸気除去素子を
通して匡体から出される。この実施例は、外部の蒸気、
適度な内部蒸気源を防止するが、外部空気接続を必要と
する。他の実施例は、蒸気除去素子が蒸気の標本を分析
のために集める標本抽出蒸気ドレーン装置である。これ
は、表裏で蒸気を吸収する蒸気除去素子によって容易と
なる。さらに他の実施例は、貯蔵器蒸気ドレーン装置で
ある。これは、防腐剤または反静電気剤のような望まし
い蒸気を発する化学物質を含む貯蔵器を含む。
【００２９】一般に、上述のいずれの実施例も、広く受
け入れられるためには、結果として生ずる匡体が、機
能、ツールおよび技術の観点からみて既存の匡体と互換
性を持たなければならない。したがって、蒸気ドレーン
装置は、微粒子を持たず、微粒子を妨げる密封匡体と互
換性があり、匡体内のロード／アンロードされたウエハ
と互換性があり、ウエハ処理および匡体クリーニング方
法が使用できなければならない。また、本発明の多様な
実施例は、ひとつのウエハまたは複数ウエハを収容する
匡体、よどんだ空気または動いている空気を持つ匡体、
蒸気除去素子をウエハのように取り付けることが可能あ
るいは不可能な匡体、特に様々なSMIF匡体、のような多
様な匡体への互換性を提供する。
【００３０】上述の実施例は、以下に詳細に記述され
る。
【００３１】蒸気除去素子は、例えば、塵拡散を防ぐた
めに微少多孔性膜の内側に置かれた活性炭のような、化
学物質吸収材であることもある。吸収材は、蒸気放出を
中和する環境から蒸気を除去する。適当な蒸気工学は、
定常状態および非常に低い蒸気濃度をもたらす。
【００３２】ここでは用語「吸収」は、吸着、吸収、物
理吸着、化学吸着、基板化学反応および、蒸気の受取り
側への膜を通しての透過、による蒸気除去を含むと理解
される。用語「空気」は、普通の空気だけでなく、乾性
窒素のような他のガスを含むと理解される。
【００３３】用語「ウエハ」は、半導体ウエハだけでな
く、高密度プリント回路、表示パネル、また、情報記憶
のためのディスクまたはプレート（磁気、光学、磁気光
学記憶装置、および走査型トンネリング電子顕微鏡処理
を含む）または、他の構成要素を含むと理解される。そ
れに加えて、用語「ウエハ」は、多様な生物学的、薬物
的、そして生物工学的な製品を含むと理解される。用語
「初期のウエハ」は、特にそれが化学物質蒸気に弱いと
きの、製作途中のウエハを意味すると理解される。用語
「匡体」は、SMIFポッド、SMIF匡体およびウエハ・ボッ
クスを含むだけでなく、複数ウエハのためのいわゆる
「オレンジ・ボックス」、「単一ウエハ・ボックス」お
よび多様なカセットを含むと理解される。より一般に
「匡体」は、製造、製作、処理、保管、運送あるいは出
荷時に、初期のウエハを外部環境から切り離すための本
質的に閉じられたいかなる構造をも含むと理解される。
【００３４】従来技術は、匡体内、特に閉じられた匡体
内の化学物質蒸気汚染を、不適当に扱ってきた。本発明
に至る最近の実験は、いくつかの源、しばしば匡体の内
側に置かれた源が、蒸気を発生し、したがって初期のウ
エハを劣化させることを示している。
【００３５】ひとつの汚染源は、匡体材料自身である。
例えば、ガスケットはしばしばシリコン油を発生するシ
リコンゴムを使用し、以降のウエハ製作間の接着を劣化
させる。また、他の匡体材料（例えば、プラスチック、
接着剤、密封材およびそれらの微量の構成要素）は、し
ばしば蒸気を発生する。
【００３６】汚染の他の源は、匡体の間接的汚染であ
る。匡体が開いている時、外部の蒸気が、匡体表面およ
びシールを汚染することがある。さらに、匡体が初期の
ウエハを含む時、これらの蒸気は再発生し、匡体内のウ
エハを汚染することがある。
【００３７】初期のウエハ自身も、処理化学物質を持ち
それを発生する、汚染の他の源である。これらの化学物
質は、匡体表面を汚染することがある。さらに、これら
の表面が蒸気として化学物質を発生し、後の処理段階で
ウエハを汚染する。そうして同じ化学物質が、損害を引
き起こす。
【００３８】ウエハ上に残る前の処理からの「自己汚
染」または残留物はまた、汚染の他の源である。これら
の残留物は、以降のウエハ処理を劣化させる蒸気を発生
する。
【００３９】ウエハがかなり換気された開いたクリーン
ルームの中で保存されるとき、これらの蒸気源は、問題
ではない。同じウエハが蒸気ドレーン装置なしで匡体に
含まれるとき、蒸気は非常に薄い層として沈積し、ウエ
ハの一定の領域上の後処理を劣化させる。特に、防腐剤
を塗布された初期のウエハは、有機蒸気を発生する。こ
れらの蒸気は、防腐剤が既に除去されたエリアを劣化さ
せ、したがって完成したウエハを劣化させる。
【００４０】適当な蒸気ドレーン装置を含む匡体を使用
することによって、閉じられた匡体の中であっても、化
学物質蒸気汚染を防ぐことができる。しかし、よく換気
された開いたクリーンルームで汚染を防ぐより、閉じら
れた匡体の中で微粒子汚染を防ぐことのほうが、信頼性
が高い。さらにこの匡体は、クリーンルームに非常に高
価な改良を加えることなく、既存のクリーンルーム中で
の高密度ウエハの製作を可能にする。
【００４１】本発明の開示に従って、蒸気ドレーン装置
は、匡体の内側に発生した蒸気を除去し、匡体の外部か
らの蒸気の侵入を防ぐ。ウエハから蒸気排出への蒸気コ
ンダクタンスまたは標準蒸気除去率は、蒸気拡散、蒸気
浮力対流あるいは蒸気強制対流、を使用している匡体お
よび蒸気ドレーン装置の構成および空気力学によって決
定される。
【００４２】
【実施例】本発明は典型的にSMIFポッドと共に使用され
るので、その構成を説明することが必要である。図に参
照すると、フルロウェア社は、図１に示されるような、
ひとつのウエハを持つ匡体を開発した。本発明の目的に
とって、この匡体は、初期のウエハのための特に単純な
匡体と考えられる。匡体１０は、ウエハ１２よりわずか
に大きい平らな円筒形の箱である。匡体は、浅い底２
４、蓋２０、密封機構（示されない）および柔らかいば
ね２２を含む。ばね２２は蓋２０から、凹形底２４に隣
接するウエハ１２の周辺領域１６に、穏やかに圧力をか
ける。ばねは、ウエハ１２の位置を維持し、敏感な表面
１４との接触を防ぐ。底２４、蓋２０、ばね２２は、微
粒子のない材料、典型的に高密度ポリエチレンからな
る。
【００４３】図２は、製作間に多くのウエハ１２を持つ
ように設計された、より典型的な匡体４０を示す。この
ような設計は、米国特許４，７３９，８８２号に開示さ
れ、アシスト社によって製作される匡体はこの型であ
る。匡体は、外部空気および微粒子を防ぐために、堅い
底４２、箱のような蓋４４およびガスケット４６を含
む。匡体の内側には、ブラケット５２を持つ枠４８があ
る。各ウエハ１２は、それぞれの場所５０でブラケット
５２にわたり、ウエハ１２の積み重ね１８を形成する。
各ウエハ１２は、敏感な表面１４を持つ。代表的なSMIF
ポッドは、直径２００mmのウエハを２５個収容すること
ができ、外部概寸は幅４０cm、奥行４０cm、高さ５０cm
である。ウエハ１２の積み重ね１８は、およそ８mmの刻
みを持つ。
【００４４】本発明の開示による好ましい蒸気ドレーン
装置は、蒸気除去素子およびグローバル／空気力学的構
造を含む。図３は、蒸気除去素子３０の好ましい実施例
を示す。図をわかりやすくするために、厚さおよび間隔
をかなり誇張した分解断面図を示す。
【００４５】蒸気除去素子３０は、いくつかの積み重な
った層を含む。蒸気除去素子３０の中央には、吸収層３
２がある。好ましい吸収材料は、ニッポン・キノル社の
キノル（Kynol）ACC（商品名）のような活性炭繊維であ
る。吸収層３２を囲んでいるのは、蒸気は透過させるが
微粒子は阻止するバリヤ層３４である。好ましいバリヤ
層は、拡張透過性PTFE（ポリテトラフッ化エチレン）の
微少多孔性膜である。他の好ましいバリヤ層は、典型的
なHEPAろ過剤に使用されるような、積層化ミクロ繊維フ
ィルタである。さらに、他のバリヤ層は、ドナルドソン
社のエレクトリート（ElecTreet、商品名）のような、
静電気ウエブである。このバリヤ層は典型的に、溶解性
ポリエチレン（polyethene）織物に接着したポリエステ
ル布を持つ。バリヤ層３４の下部および上部は、完全に
吸収層３２を囲んでいる。バリヤ層３４の上下には、比
較的堅く、各々空気が通るための溝３８を持つ選択的保
護板３６がある。蒸気除去素子の両側には、内部スペー
サ２６またはハウジングおよび、選択的外部スペーサ２
８がある。ある場合には、これらのスペーサは互いに、
または隣接のハードウェアに接合される。
【００４６】蒸気除去素子３０近くの蒸気は、拡散、透
過または気流によって短距離を速く移動し、保護板３６
の溝３８およびバリヤ層３４を通って、吸収層３２にぶ
つかり、そこで蒸気は空気から除去される。
【００４７】堅い保護板３６は、吸収層３２を機械的に
保護する。また、スペーサ２６および２８は、保護板３
６、バリヤ層３４および吸収層３２上の機械的圧力を最
小限にする。保護板は、吸収層３２が崩れたりそこに微
粒子が化成することを最小にする。さらに、吸収層３２
で形成された微粒子は、バリヤ層３４の内側で防がれ
る。したがって、蒸気除去素子システム３０の吸収層３
２は、ほこりを発生しない。
【００４８】吸収層３２の好ましい材料は、蒸気化学に
依存する。活性炭織物は、フタル酸ジオクチル（Diocty
lphthalyate）またはシリコン油のような、中間分子量
をもつ有機蒸気には好ましい。腐食性蒸気に適した吸収
材料は、塩基処理された活性炭である。炭酸ナトリウム
基による安息香酸蒸気の中和および除去がその一例であ
る。他の好ましい材料は、ＩＢＭ社の「単一フィルタ媒
体」と題する、米国特許５，１２４，８５６号に開示さ
れている。他の吸収層としては、ゼオライトおよびエー
ロゲルのような、極微少多孔性材料がある。他の吸収材
の実施例では、穴をもつ堅い板が、ノボラックのような
適当な樹脂被覆を含んでいる。被覆は、プラスチックに
重合され、次に、そのまま活性炭に変換される。
【００４９】図３に示される蒸気除去素子は、以下に記
述されるように、多様なグローバル／空気力学的実施例
において使用される。ある実施例においては、蒸気は蒸
気除去素子の蓋の上下両方の表面から吸収される。他の
実施例において、蒸気除去素子の蓋の片面だけが蒸気を
吸収するために使用され、他の面は、簡易化されるか、
排除されるか、あるいは一体化される。また他の実施例
においては、蒸気排出を通り、一方から入り他方から出
る、はっきりした空気流が存在する。
【００５０】いくつかの設計は、特に大きいはっきりし
た空気流を持つという特徴がある。保護板３６の空気溝
３８は、バリヤ層３４および吸収層３２を横切って一様
に空気を拡散するために設計される。この一様性は、局
部的飽和および局部的故障を最小にする。ある応用にお
いては、吸収層３２およびバリヤ層３４はひだをつけら
れる。ひだは流れ領域を増やし、このことは蒸気排出に
適当な容積内で、より小さい圧力での空気流を可能にす
る。また、ひだは適当な容積内で蒸気容量（吸収層が維
持することができる蒸気の最大質量）を増大する。
【００５１】図４は、シート蒸気除去素子５４と呼ばれ
る内部構造のための、好ましい実施例を示す。シート蒸
気除去素子５４は、いくつかの層を含む。それらは、基
板層５６、選択的接合層５８、被覆として適用されるの
が好ましい吸収層６０および、ほこりを阻止するための
選択的バリヤ層６２である。
【００５２】これらの層は、別個あるいは一体化された
構造であってよい。シート蒸気除去素子の好ましい実施
例は、暗にいくつかの層を一体化するチタンの薄いシー
トを含む。しかし、紫外線やマイクロ波放射線によるク
リーニング、オゾンへの露光、あるいはさらにチタンを
スパッタすることによって、表面を再活性化する必要が
ある。吸収層６０は、スパッタされたチタンのような被
覆である。
【００５３】ある付着またはスパッタされた被覆は非常
にほこりが少く、丈夫なので、この場合バリヤ層６２は
必要ではない。
【００５４】代替的な吸収層６０は、活性炭の被覆であ
る。他の応用においては、防腐剤または他の有機物被覆
を基板５６に塗布し、次にその防腐剤または被覆をそこ
で酸化および活性化またはその一方を行うことが可能で
ある。
【００５５】この部分的に一体化された方法において
は、被覆／吸収層６０と基板５６間の自己接着があり、
接合層５８が別個の材料の層である必要はない。
【００５６】他の好ましい実施例において、基板５６
は、有機フィルムおよび接合層５８で覆われている。有
機フィルムは、活性炭の吸収層６０を形成するために、
そこで酸化および活性化またはその一方で処理される。
【００５７】基板５６は、ステンレス鋼、ガラス、シリ
コンまたはその類のシートである。
【００５８】基板５６は、図２の蓋４４の内側のよう
な、多様な構造に一体化することができる。シート蒸気
除去素子５４が蓋４４の内側の被覆によって形成される
時、蓋は必要なだけ頻繁に再被覆することができる。
【００５９】シート蒸気除去素子の他の実施例におい
て、蒸気除去素子は物理的に独立した層を持つ。例え
ば、基板５６はシリコン・シートであり、接合層５８は
独立したフィルム層であり、吸収層６０は薄い固体活性
炭のシートであり、そしてバリヤ層６２は、極微少多孔
性膜である。
【００６０】図５は、本発明の開示に従って蒸気除去素
子およびウエハ間の関係を示す。敏感な表面１４を持つ
ひとつのウエハ１２が、匡体６６内に含まれる。図３に
関連して説明された、薄い平らな蒸気除去素子６８が、
ウエハ１２の敏感な表面１４と向かい合って配置され
る。蒸気除去素子６８は、底７０の大部分の領域を覆
う。底７０は、蒸気除去素子６８およびウエハ１２を収
容するのに十分な大きさである。ばね２２、スペーサ７
２、７４および保護板３６は、ウエハ１２を適した場所
に維持する。浅い匡体６６がウエハ１２を含む時、蒸気
除去素子６８は、ウエハ１２の敏感な表面１４に隣接し
て密接に配置される。その結果、敏感な表面１４の近く
の蒸気が、蒸気除去素子６８に高速に拡散する。
【００６１】匡体６６がクリーニングのために開けられ
る時、保護板が持ち上げられるので、蒸気除去素子６８
を取り除き、取り替えることができる。これに対して、
匡体６６および蒸気除去素子５８は、ひとつの処理単位
として考えられ扱われる。
【００６２】本発明では、化学物質蒸気を気象における
「絶対湿度」および「相対湿度」で表わす。空気中の化
学物質蒸気を、その「蒸気濃度」で測定することが可能
である。蒸気濃度は、空気の単位容積ごとの化学物質蒸
気質量（空気質量を除外する）である。特定の化学物質
蒸気および特定の温度において、空気は一定の最大絶対
蒸気濃度を含む。それは「飽和蒸気濃度」と呼ばれる。
多くの蒸気について、この飽和蒸気濃度は急速に増大
し、温度上昇とともにほぼ指数関数的に増大する。
【００６３】任意の温度における空気中の蒸気のため
に、絶対蒸気濃度をその温度での飽和蒸気濃度で割った
「相対蒸気濃度」（RVC）が定義される。したがって、R
VCは０％から１００％まで変化する。特定の化学的相互
影響のない蒸気およびウエハについて、RVC１０％未満
では、典型的にウエハ上には気相付着はほとんどない。
典型的にRVC約２５％で、単分子層がウエハ上に形成さ
れる。相対蒸気濃度が１００％に向けて増加するにつれ
て、多分子層が付着する。
【００６４】匡体内の蒸気と蒸気除去素子間の相互作用
を理解するために、蒸気源、匡体中の蒸気移動、ウエハ
および蒸気除去素子を含む、蒸気移動を伴う匡体を考え
てみる。また、蒸気の安定状態が存在すると仮定する。
さらに、局部的蒸気濃度を測定するツールがあると仮定
する。蒸気濃度を測定する匡体内のいくつかの位置を選
択する。その位置は、蒸気源の近く、ウエハの近くおよ
び蒸気除去素子の近くの位置を含む。
【００６５】空気がよく混ざっていて、測定値が位置に
よって変化しない場合がある。（蒸気源、ウエハまたは
蒸気除去素子のような）表面に沿って、薄い蒸気境界層
が存在することもある。そのような場合には、境界層の
すぐ外側の位置が選ばれる。さらに、厚い蒸気傾きが存
在することがあり、このような場合には表面の推定が可
能な位置が選ばれる。以下の記述において、「すぐ近く
の空気」は、「対応する位置で」を表す。
【００６６】上述の取り決めによって、「蒸気コンダク
タンス」は、かなり一般に定義される。２つの位置で２
つの蒸気区域を考えてみる。２つの区域間の「蒸気コン
ダクタンス」は、絶対蒸気濃度の差で割った、単位時間
ごとの移動蒸気のネット量として定義される。こうし
て、蒸気源から蒸気除去素子に移動する蒸気コンダクタ
ンスを測定することができる。
【００６７】すぐ近くの空気から蒸気を除去する蒸気除
去素子のために、単位時間ごとの除去された蒸気量を測
定し、すぐ近くの空気の絶対蒸気濃度を測定するとす
る。この比率は、「蒸気排出コンダクタンス」と定義さ
れる。
【００６８】複数の蒸気除去素子があるならば、「全体
蒸気排出コンダクタンス」は、絶対蒸気濃度で割られた
単位時間ごとの除去蒸気の全体量である。多くの場合、
全体蒸気排出コンダクタンスは、各蒸気除去素子の蒸気
コンダクタンスの和である。
【００６９】すぐ近くの空気に蒸気を発生する源のため
に、「蒸気源コンダクタンス」は対応する方法で定義さ
れる。すぐ近くの空気の絶対蒸気濃度および温度、単位
時間ごとの発生した蒸気量を測定する。「蒸気源コンダ
クタンス」は、単位時間ごとの発生蒸気量を、すぐ近く
の同じ温度における飽和濃度から絶対蒸気濃度を引いた
もので割って、定義される。複数の蒸気源がある場合、
「全体蒸気源コンダクタンス」は、単位時間ごとの全発
生蒸気量を、飽和蒸気濃度引く絶対蒸気濃度で割って、
定義される。
【００７０】したがって、蒸気コンダクタンスは、量／
時間という単位を持ち、蒸気移動、発生または除去の容
積速度（レート、rate）として理解される。これらの定
義で、蒸気拡散、蒸気対流および空気力学の効率を測定
することができる。
【００７１】蒸気コンダクタンスは一般に、匡体内の蒸
気濃度から独立している。ほとんどの場合、蒸気濃度の
変化は、蒸気流の均整のとれた変化によって取り消され
る。特に、蒸気コンダクタンスは、飽和蒸気濃度の大き
い変化を起こすゆっくりした均一の温度変化には、影響
されない。
【００７２】蒸気源および蒸気ドレーン装置をもつ匡体
は、蒸気転送理論によって分析することができる。定常
状態にあると仮定すると、ウエハにおける相対蒸気濃度
（RVC）は、以下の要因に依存する。 G.Source：蒸気源の蒸気コンダクタンス。 G.Travel：源から蒸気除去素子への蒸気コンダクタン
ス。 G.Drain ：蒸気除去素子の蒸気コンダクタンス。 １と０間の小数Wは、蒸気源および蒸気除去素子間のウ
エハの位置を示す。
【００７３】これらは、３直列抵抗器をもつ電子分圧器
に類似する、単純な代数公式によって記述できる。２つ
の実数Ａ、Ｂの「調和和」（harmonic sum）を以下のよ
うに定義する。
【００７４】
【数１】 これは、この発明の重要な設計規則を導く。ウエハ汚染
の防止を信頼できるものにするために、蒸気除去素子の
蒸気コンダクタンスの「調和和」および蒸気移動の蒸気
コンダクタンスは、蒸気源の蒸気コンダクタンスをかな
り越えなければならない。ここで、１：１の比率は不十
分、１０：１は十分、１００：１は優れている。
【００７５】以下に代数の詳細を示す。これはより明確
な記述を可能にする。
【００７６】
【数２】 次の定義も有用である。
【００７７】
【数３】 最も難しい場合、源はウエハ上に置かれ、したがって、
Wは１であり、RVC式は以下のようになる。
【００７８】
【数４】
【００７９】
【数５】 したがってRVCは、次に述べる通り、G.TD／G.Sourceに
対応する
【００８０】
【表１】 化学的に非特異な蒸気およびウエハ表面では、実質的表
面被覆はRVCが１０％の時起き、単分子層被覆はRVCが２
５％の時起こる。RVC１００％に向けて蒸気濃度が上昇
するにつれ、蒸着はかなり増大する。
【００８１】ある場合、ウエハ劣化の閾値は、単分子層
の蒸着あたりである。そのような蒸着を妨げるために、
RVCは１０％以下、G.TD／G.Sourceは９以上でなければ
ならない。
【００８２】もちろん、表面被覆、単分子層被覆、また
は実質的被覆が起こる明確な相対蒸気濃度は、含まれる
特定の化学材料および表面に依存する。したがって、上
述のRVC閾値は代表的なものであり、正しいRVC閾値は含
まれる特定の化学材料および表面に依存する。
【００８３】さらに、いくらかの設計「余裕」が必要と
される。飽和蒸気濃度は、温度とともに指数関数的に変
化する。したがって、２、３度の温度差は、濃度の１０
単位の変化を意味する。また、他の化学システム（蒸気
および表面）は、いくぶん異なる数値を持つ。それにも
かかわらず、この分野の技術者には、本発明の開示に従
って、この化学システムのいくつかの実施例および設計
があることが明らかである。
【００８４】図６は、ひとつ以上の蒸気除去素子３０が
匡体４０内の異なる位置に配置された実施例を示す。匡
体は、図２に関連して記述されたように、SMIFポッドで
あることが好ましい。蒸気除去素子は、側壁に沿って、
または蓋４４の上部に、あるいは匡体４０の底４２に沿
って配置される。用語「匡体壁」は、側壁、蓋上部また
は底を含む。フレーム４８内の最上部のブラケット５２
に蒸気除去素子を置くことも可能である。蒸気は、匡体
内から生じたものでもウエハ１２自身から生じたもので
も、各蒸気除去素子の位置で吸収される。
【００８５】図７は、本発明の隣接蒸気ドレーン装置の
実施例として参照された図６の配置の変更を示す。蒸気
除去素子８２は各ウエハ１２に隣接して配置され、ウエ
ハ１２と大体一致する。ウエハおよび蒸気除去素子の間
に、狭い間隔８４がスペーサ８６によって規定される。
【００８６】典型的なSMIFポッド４０の中で、ウエハの
積み重ねおよび蒸気除去素子は、典型的に高さ８mmおよ
び直径２００mmの、狭い縦横比を持つ。その結果、空気
流がない時、２つの連続したウエハ間の空気中の蒸気分
子拡散は典型的に、その空間から出る前に多くのウエハ
と接触する。表面化学現象に基づいて、分子は、積み重
ねから拡散するよりむしろウエハに接着する。この蒸気
接着は、図６、図７に示されるような、隣接蒸気除去素
子の使用によって防ぐことができる。例えば、ウエハ１
２とその関連する蒸気除去素子８２の間には、２mmのオ
ーダの間隔８４がある。その結果、蒸気除去素子８２
は、分子が２mmのオーダの二乗平均の平方根の距離を横
に拡散する時、蒸気を除去する。
【００８７】その結果、非常に大きい蒸気コンダクタン
スが、ウエハ１２から密接隣接蒸気除去素子８４間に存
在する。自己汚染ウエハのような激しい汚染であって
も、本実施例は、かなり蒸気汚染を減少させる。シリコ
ンゴム・ガスケット４６によって発生したシリコン油蒸
気のような緩やかな汚染であれば、本実施例は蒸気汚染
を非常に減少させる。
【００８８】蒸気除去素子８２の内部構造および機能
は、図３に示される蒸気除去素子に関連して記述され
た。また、ウエハ１２をその関連する蒸気除去素子８２
に取り付けるために、クリップまたは他の固定手段がと
られる。ロード／アンロードのために、ウエハおよび関
連する蒸気排出は、単一体として、または、互いに固定
されていなければ個別に、扱われる。
【００８９】図６および図７に示される密接隣接蒸気ド
レーン装置配置は、ウエハ１２およびその関連する蒸気
除去素子８２間の非常に大きい蒸気コンダクタンスを提
供する。さらに、この実施例は、匡体に含まれるウエハ
の数を減らさない。しかし、この設備にはいくつかの制
限がある。例えば、非標準的な機械および手順が、ウエ
ハのロード／アンロード、特にウエハおよびその関連す
る蒸気除去素子をアセンブル／切り離すのに必要であ
る。それに加えて、この実施例は、多数の薄い蒸気除去
素子８２を必要とする。
【００９０】図８は、本発明の他の実施例、交互配置蒸
気ドレーン装置の断面図である。SMIFポッド４０および
その部品は一般に、図２に示されたものと同じである。
それに加えて、積み重ね中のウエハ１２の間にはさまれ
た蒸気除去素子８２がある。各ウエハ１２の敏感な表面
１４とそれに最も近い蒸気除去素子８２間の間隔８４は
６mmのオーダであり、したがって蒸気分子は、６mmのオ
ーダの二乗平均の平方根の距離を横に移動するとき吸収
される。大体ウエハ１２と一致する蒸気除去素子８２を
使用するによって、この実施例は、既存のポッドおよび
既存のロード／アンロード・ツールと互換性を持つ。し
かしこの実施例は、匡体に含まれるウエハの数を半分に
減らす。
【００９１】図３に示された型の蒸気除去素子の内部構
造は、蒸気除去素子の両面で蒸気を吸収することができ
る。蒸気除去素子のこの特性が、図９に示される実施例
に使用される。図９は、本発明の両面蒸気ドレーン装置
実施例のためのグローバル／空気力学的構造を示す。SM
IFポッド４０は、図２に関連して先に述べられた。基礎
単位は、下面に敏感な表面１４′をもつ第１のウエハ、
両面蒸気除去素子８２、および敏感な表面１４″をもつ
第２のウエハ１２″からなる「トリオ」である。各蒸気
除去素子８２は通常ウエハを置くためのブラケット８８
に置かれるが、匡体ごとのウエハ数は３分の１だけ減
る。すべてのウエハ１２′、１２″が蒸気除去素子８２
の近くにあるので、蒸気コンダクタンスは非常に大き
い。両面蒸気ドレーン装置の制限は、ウエハをロード／
アンロードするのに非標準的な機械および手順が必要な
ことである。
【００９２】ある応用では、特にウエハが自己汚染する
場合、汚染はとても激しいので、蒸気分子がウエハを横
切って拡散する前に除去することが重要である。これら
の難しい応用は、それぞれの実施例の制限にもかかわら
ず、図６、図７に示される密接隣接蒸気ドレーン装置、
図８に示される交互配置蒸気ドレーン装置、あるいは図
９に示される両面蒸気ドレーン装置を使用することによ
って、費用および不利益を調整する。
【００９３】図１０は、本発明の、一体的シート蒸気ド
レーン装置のグローバル／空気力学的な実施例を示す。
この実施例において、シート蒸気除去素子５４（図４）
は、関連するウエハ１２に一体化される。各ウエハ１２
の片面は敏感な表面１４であり、もう片面はシート蒸気
除去素子５１のための基板である。この実施例は、図８
に示される交互配置蒸気ドレーン装置とよく似た方法
で、蒸気を除去する。一体的シート蒸気除去素子をもつ
ウエハを扱っている時、さらにほこりの生成を避けるた
めに、シート蒸気除去素子は、ウエハが扱われる位置の
決まった型を持つ。
【００９４】蒸気除去素子５４とウエハ１２間の継ぎ目
のない単一化は、匡体容量が減らされず、蒸気排出をロ
ード／アンロードするのに余分な努力または機械の必要
がないという、利点を持つ。また一体的シート蒸気除去
素子は、ウエハを処理するのに既に開発された装置およ
び技術を使用して、適用し、新しくし、除去することが
できる。それに加えて、一体的シート蒸気除去素子は、
ウエハ処理間に永久的、一時的、または再生可能とな
る。さらに、複数一体的シート蒸気除去素子は、ウエハ
処理間に順次適用することができる。
【００９５】図１１は、本発明の他の実施例である垂直
ウエハをもつ熱浮力蒸気ドレーン装置（TBVD）の、空気
力学的／グローバル構造を示す。蒸気コンダクタンスを
改善するために、内部空気は一様ではなく熱っせられ冷
やされる。このことは匡体４０内の密度差、浮力、空気
循環、蒸気対流を起こし、蒸気コンダクタンスを改良す
る。
【００９６】匡体４０は、底４２、蓋４４および密封ガ
スケット４６を含む。ウエハ１２は、積み重ね中の本質
的に平行な垂直面に置かれる。保持具９０は、ウエハ１
２を垂直面に保持する。保持具９０は、ウエハのロード
／アンロードおよび保持を容易にするため、移動可能で
あるか、またはばねでロードされている。匡体４０内に
は少なくともひとつの蒸気除去素子３０があり、それら
は典型的に蓋４４の内壁に置かれる。
【００９７】加熱器１０２は、匡体の底近くの、ポッド
４０内の空気を暖める。例えば、電気抵抗加熱器１０４
は熱伝導性翼１０６に付着し、翼１０６は底４２の断熱
器１０８に固定される。それに加えて、匡体の最上部近
くに置かれた冷却手段１１０が、匡体内の空気を冷や
す。冷却手段の一例は、匡体内のより暖かい空気から、
蓋４４を通してより涼しい外部空気１１２に、熱転送す
ることである。加熱および冷却は、矢印８８′および８
８″によって表わされる。
【００９８】ポッド内の温度差は空気密度差を起こし、
それは浮力を起こし、浮力は矢印９２′および９２″に
よって示される空気循環を起こす。匡体は、循環を導く
手段を含む。翼１０４は、空気加熱を容易にし、ウエハ
の中央に循環を方向づける。また、保持具９０は、浮力
循環の不必要なモードを妨げる。
【００９９】ウエハ１２近くの蒸気は、循環９２′によ
って、蒸気除去素子３０の近くへ導かれ、そこで蒸気は
吸収される。蒸気転送は、矢印９４′および９４″によ
って表わされる。蒸気を除去された空気がウエハ１２へ
戻る。１回の空気循環は蒸気の一部分を除去するだけで
あるが、繰り返される空気循環は繰り返し蒸気を除去
し、低蒸気濃度の定常状態を導く。したがって、ウエハ
１２から蒸気除去素子３０に繰り返される蒸気対流は、
蒸気コンダクタンスを改良し、この実施例を特に自己汚
染ウエハに適したものにする。
【０１００】変更および修正が可能なことは、この分野
の技術者には明らかである。例えば、匡体内の空気を熱
するには多様な装置を使用することができる。空気を熱
する力は、すべての外部電力源から、内部蓄電池から、
または熱貯蔵器から供給することができる。加熱器は、
底に取り付けられるか、あるいは、底の外側にあるか内
側にあるか、蓋に取り付けられているか蓋の外側にある
かである。さらに、放射エネルギーの外部源を使用する
加熱器に対する他の実施例がある。放射線は、放射線通
過窓を通り抜けて蓋にはいり、熱を生成する内部構成要
素によって吸収される。例えば、図１１に示される装置
および図１２に示される変更実施例において、翼１０６
を熱するために、電気抵抗器が使用される。加熱器は、
熱ひれまたは回転する翼を含む。各実施例は、対応する
熱の導線および絶縁体の内包を暗示する。外部加熱器
は、エネルギーを蓋を通してポッドに放出するために使
用される。冷却には、（金属ハンドル１１０のような）
匡体外部の熱ひれ、（ふたを通しての金属リベットのよ
うな）匡体に深く入いりこんでいる熱導線、あるいは匡
体内の熱ひれ、のような多様な方法がある。冷却は、涼
しい外部空気によって、または流動性の冷やされた金属
板によって達成される。
【０１０１】図１２および図１３は、本発明のひとつの
実施例の２つの断面図である。図１２にで示されるよう
に、SMIFポッド４０は、底４２、蓋４４および水平ウエ
ハ１２の垂直積み重ね１８を持つ。加熱器１０２は、先
に述べたようにポッドの底近くに置かれ、ポッド内の空
気を熱する。それに加えて、空気デフレクタ１１４があ
る。図１３に示されるように、SMIFポッドの上部近くの
冷却手段１１０が、SMIFポッド内の空気を冷やす。例え
ば熱は、ポッド内のより暖かい空気から、蓋４４を通っ
てより涼しい外部空気１１２へ移される。加熱および冷
却は、図１２および図１３において、矢印８８′および
８８″によって表わされる。
【０１０２】温度差は空気密度差を生じ、それは浮力を
生じる。浮力は、矢印９２″′および９２″″によって
示される空気循環を起こす。空気デフレクタ１１４は、
水平ウエハ１２上に循環を導く。それに加えて、デフレ
クタ１１４は、匡体を通る浮力循環の不必要なモードを
妨げる。
【０１０３】図１３によく示されているように、少くと
も１つの蒸気除去素子３０が蓋４４の内壁に置かれる。
ウエハ１２の近くの蒸気は、循環９２″′および９
２″″によって蒸気除去素子３０の近くに導かれ、そこ
で蒸気は吸収される。蒸気を除去された空気がウエハ１
２へ戻る。他の蒸気除去素子３０を、蓋４４の他の内部
壁に置くこともできる。
【０１０４】先に述べたように、加熱器および冷却器が
蓋４４の向かい合う壁に置かれる、匡体およびグローバ
ル蒸気除去素子を使用することもできる。保管の際、匡
体は横にずらされ、それにより、垂直ウエハの積み重ね
が形成され、加熱手段は下部に、冷却手段は上部とな
る。その結果、熱浮力循環および、ウエハから蒸気除去
素子への蒸気対流が生ずる。ウエハをロード／アンロー
ドする必要がある時、匡体は上に傾けられる。ウエハは
水平になり、標準ロード／アンロード機械および手順を
使用することができる。
【０１０５】熱浮力蒸気ドレーン装置配置は、ウエハの
積み重ねから離れた蒸気排出への蒸気コンダクタンスを
改良し、ウエハのロード／アンロードを容易にする。ま
た、全匡体容量を使用することができる。さらに、扇風
機、送風機または外部空気接続を使用する必要がなくな
る。これらの機能を考慮すると、大きい蒸気源がウエハ
上に置かれ、その源が重要な強さを持つならば、熱浮力
蒸気排出は好ましい実施例である。低消費電力熱源およ
び涼しい空気源が必要とされるが、それらは簡単に提供
される。
【０１０６】ある一定の状況下では、より積極的蒸気吸
収やより積極的微粒子ろ過を可能にするよう、ポッド内
の空気循環を強めるために、扇風機または送風機を含む
ことが有益である。特別な場合、付加費用および複雑さ
は正当化される。第１に、非常に積極的な微粒子ろ過が
得られるのであれば、扇風機または送風機の使用は正当
化される。第２に、非常に激しい蒸気源は、単純な実施
例が提供することができない、非常に大きいコンダクタ
ンスを要求する。
【０１０７】図１４は、本発明の流れ去り式蒸気ドレー
ン装置実施例を示す。SMIFポッド４０は一般に、上述の
ものに似ている。ポッド内にはさらに、矢印１２０によ
って示される強制空気循環がある。扇風機または送風機
のような空気原動機１２２が、存在する。配置は、ひと
つ以上の微粒子フィルタ１２６、積み重ねの中のウエハ
１２間の空気流を導くために、空気路１２４または、拡
散器あるいは翼のような空気ガイド１２８を含む。少く
ともひとつの蒸気除去素子３０が、蓋４４の内壁に置か
れる。蒸気除去素子３０を図示されたように置くと、急
速な空気流が生じ、場所５０にウエハを置くことができ
る。しかし、蒸気除去素子を匡体の他の位置に配置する
こともできる。
【０１０８】図示される実施例において、空気原動機１
２２が動いているとき、空気は循環して流れる。空気
は、空気原動機１２２を通り、空気路１２４を通り、微
粒子フィルタ１２６を通り、空気ガイド１２８を過ぎ、
ウエハ１２の間を通り、蒸気除去素子３０を通り過ぎ、
そして空気原動機１２２に戻る。
【０１０９】空気循環は、いくつかの点で蒸気吸収およ
び微粒子ろ過を容易にする。第１に、小さい容量は、蒸
気除去素子３０および微粒子フィルタ１２６に非常に適
している。統合空気流が非常に大きくても、きれいにす
る空気の全体量は、非常に小さい。第２に、循環流は、
蒸気除去素子３０および微粒子フィルタ１２６の一回の
空気循環における除去効率が非常に低くても、また、ウ
エハ１２があらゆる場所５０にあっても、蒸気や微粒子
のない空気を達成することができる。例えば、源が、蒸
気排出がない時、１時間に相対蒸気濃度（RVC）を０％
から５０％まで上げる蒸気を発生すると仮定する。蒸気
ドレーン装置が各空気流間に蒸気の２０分の１だけを除
去し、１分につき１０の空気流があるとすると、源と蒸
気排出で、０．３％の相対蒸気濃度をもつ安定した状態
をもたらす。第４に、微粒子フィルタに対する低い効率
が、低空気圧の広い流れを可能にする。第５に、空気力
学理論の境界層の構想に基づくと、空気は蒸気排出を速
く流れ過ぎるので、隣接する境界層は薄くなり蒸気排出
コンダクタンスを高める。
【０１１０】図１５は、本発明の「流れ通り」式蒸気ド
レーン装置実施例を図示する。この実施例は概して、図
１４に図示される実施例に似ている。しかし、図１５に
おいては、蒸気除去素子１３０は多孔性で、空気路１２
４を横切って置かれる。そこで空気は、矢印１３２の方
向に蒸気除去素子１３０を通って流れる。圧力降下を最
小にするために、蒸気除去素子１３０の一空気循環ごと
の蒸気吸収率は、非常に低い。例として、特に低密度で
高多孔性の、活性炭の吸収材をもつ蒸気除去素子があ
る。また圧力降下を最小にするために、微粒子フィルタ
１２６′および１２６″の、一空気循環ごとの微粒子ろ
過率は、非常に低い。例として、特に低密度で高多孔性
のHEPA材料からなる、微粒子フィルタがある。さらに、
流れに対する圧力を最小にするために、蒸気除去素子１
３０および微粒子フィルタ１２６′、１２６″は、限ら
れた容積内で流れ領域を増やすために、ひだをつけられ
る。この実施例において、蒸気除去素子１３０および微
粒子フィルタ１２６′および１２６″を部分的または完
全に一体化すると便利である。微粒子フィルタ１２
６′、１２６″は、蒸気除去素子１３０を囲み、図３に
示された吸収層３２に対するのと同じように、バリヤ層
を提供する。より一体化するために、ろ過剤および吸収
材料は、一緒にひだ加工される。しかし図１５では、見
やすくするためにこれらの素子は別々に示される。
【０１１１】こうして、蒸気ドレーン装置実施例を通る
流れは、流れが蒸気除去素子および微粒子フィルタを通
ることを可能にするために、かなりの空気圧力を使用す
る。空気圧力は、非常に積極的吸収および微粒子ろ過を
可能にするが、費用がかさみ複雑さを増す。
【０１１２】あるまれな場合、外部空気は、密封された
匡体内の空気より化学的にきれいである。このような場
合に適切な実施例は、「漏出」蒸気ドレーン装置であ
る。この実施例は、ポッドの壁に開口を持ち、開口は、
蒸気を透過し微粒子は通さないバリヤによって覆われ
る。ここで使用される材料は、図３のバリヤ層３４に関
して記述されたものである。したがって、蒸気除去素子
はバリヤおよび開口によって形成され、内部空気から外
部空気への蒸気拡散によって操作する。グローバル／空
気力学的構造は、反ほこりバリヤによって覆われた開口
である。この実施例は、非常に単純で安価で、緩やかな
内部蒸気源を防止する。この実施例は、外部の空気が蒸
気を含まない場合にだけ実施できる。しかし、この実施
例は、外部の蒸気源を防止しない。したがって、外部空
気の予想外の蒸気濃度変化に弱い。以下に呼吸式蒸気ド
レーン装置実施例に関して記述する蒸気吸収材を加える
ことによって、脆弱さを補強することができる。
【０１１３】気圧および熱循環のために、完全に密封す
るガスケット、全く堅い蓋、そして一定の温度および圧
力で、匡体を完全に密封し維持することは難しい。もし
努力の結果完全な密封が達成されたなら、圧力差のため
に、匡体を開けることが複雑になる。その代わりに、匡
体は「呼吸する」傾向がある。すなわち、気圧および熱
循環の間に、匡体の内側と外側の空気を交換する。空気
交換は、蒸気を匡体の外側から内側に運んで、匡体を汚
染することがある。これは、「呼吸式」蒸気ドレーン装
置の使用によって防ぐことができる。「呼吸式」蒸気ド
レーン装置は、典型的に、呼吸式グローバル／空気力学
的構造および呼吸式蒸気除去素子を含む。呼吸式グロー
バル／空気力学的構造は、図１６に示されるように、内
部および外部空気を交換することができる開口を横切っ
て置かれた蒸気除去素子を提供する。呼吸式蒸気除去素
子は、図１６に示されるように、空気が素子を通して入
ることができるように少なくとも２つのポートを持ち、
侵入した空気から蒸気を除去する。
【０１１４】図１６における呼吸によって起こる蒸気汚
染を排除するために、本発明の呼吸式蒸気ドレーン装置
実施例が示される。SMIFポッド４０は、開口１３６を持
つ蓋４４を持つ。呼吸式蒸気除去素子１３８は、開口１
３６を横切って置かれる。内部空気および外部空気は交
換されるが、蒸気は呼吸式蒸気除去素子によって吸収さ
れる。
【０１１５】蒸気除去素子１３８の内部構造が、図１７
に示される。図をわかりやすくするために、図１６、１
７、１８において層の厚さはかなり誇張されている。蒸
気除去素子１３８の中央には、バリヤ層１４２、１４
２′に囲まれた吸収層１４０があり、バリヤ層は保護板
１４４に囲まれている。保護板は空気溝１４８および１
５０を含む。バリヤ層は典型的に、HEPA微粒子ろ過材料
である。蒸気除去素子１３８は、蓋４４の開口１３６を
横切って置かれる。蒸気除去素子の構成、機能および構
造は、図３に示された蒸気除去素子に類似している。し
かし、吸収層１４０およびバリヤ層１４２、１４２′
は、蒸気および微粒子の統合した流動のために十分な容
量を持つように設計されている。また、空気溝１４８お
よび１５０は、蒸気除去素子を通る空気流による蒸気転
送のために最適化される。対照的に、図３に示される実
施例は、極微の空気流が蒸気除去素子を浸透するのでは
なく、拡散による蒸気移動に最適である。
【０１１６】図１８は、浄化蒸気ドレーン装置として参
照される本発明の実施例のための、グローバル／空気力
学的構造を示す。ポッド４０は、上述のSMIFポッドであ
る。しかし蓋４４は、２つ以上の開口１３６、１３６′
を持ち、各開口は、それぞれの蒸気除去素子１３８およ
び１３８′で覆われる。空気線や送風機のような手段
（示されていない）が、外部空気をひとつの蒸気除去素
子１３６′を通してポッド４０内に入れるために、存在
する。蒸気除去素子１３６′は、入ってくる外部蒸気を
吸収する。ポッド４０内で空気はおきかえられ、第２の
蒸気除去素子１３６から流れ出る。通常の空気流が妨害
される時、外部の蒸気が匡体に入らないように、図１８
の浄化蒸気排出配置は、図１６に示された呼吸式蒸気ド
レーン装置のように作用する。各蒸気除去素子１３６、
１３６′の内部の構造は、図１７に関連して先に述べた
構造と同じである。しかし、吸収層１４０およびバリヤ
層１４２、１４２′は、蒸気および微粒子のより大きい
統合流動および空気のより大きい流れを持つために、さ
らに拡大される。ある場合には、吸収層およびバリヤ層
は、小さい容積の中で大きい蒸気除去量を提供するため
に、ひだをつけられる。
【０１１７】さらに、本発明の他の実施例も可能であ
る。たとえば、蒸気除去素子は、化学物質標本抽出装置
であることができる。長い使用の結果、吸収材は蒸気を
蓄積するが、それを除去し化学的に分析することができ
る。この実施例では、化学物質抽出および防止された汚
染の分析を容易にする吸収材料を使用することが好まし
い。ひとつの例は、テナックス（Tenax、商標）の重合
体吸収材である。これは環境の空気標本抽出およびガス
・クロマトグラフィにしばしば使用される。蒸気除去素
子は、匡体から除去され、汚染を脱離するために熱っせ
られる。汚染はクロマトグラフィによって分析される。
汚染が蒸気除去素子から除去されるので、素子は「再生
され」、蒸気除去素子を匡体の中で再利用することがで
きる。したがって、蒸気排出標本抽出システムは、蒸気
を識別し量的に測定するために使用され、その源の低減
を導くことができる。
【０１１８】ある製造匡体において、特定の化学蒸気物
質の蒸気濃度を維持することが望ましい。例として、反
静電気物質または防腐剤がある。その結果、要求された
化学物質を充分に供給する材料が匡体に加えられ、匡体
は蒸気貯蔵器の役目を果たす。蒸気貯蔵器が蒸気排出と
組み合わせて使用されると、定常状態の蒸気濃度が保た
れる。ディスクドライブと関連して使用されるこのよう
なシステムは、例えば、ＩＢＭ社の１９９０年５月２４
日提出、米国特許出願No.５３５，２６９に開示されて
いる。
【０１１９】本発明はいくつかの好ましい実施例をあげ
て記述されたが、この分野の技術者には、本発明の有効
範囲からはずれないで、修正および変更が可能なことは
明らかである。
【０１２０】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、匡体中の構成要素の化学蒸気汚染を最小にす
るための蒸気ドレーン装置を含む匡体を、提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ひとつのウエハを持つ、従来技術匡体の側面断
面図である。
【図２】典型的なSMIFポッドの側面断面図である。
【図３】蒸気除去素子の拡大断面図である。
【図４】シート蒸気除去素子の拡大断面図である。
【図５】本発明の開示に従って蒸気除去素子を含みひと
つのウエハを持つ匡体の側面断面図である。
【図６】本発明の開示に従って匡体内のいくつかの位置
に蒸気除去素子を含む匡体の側面断面図である。
【図７】本発明の隣接蒸気ドレーン装置実施例の側面断
面図である。
【図８】本発明の交互配置蒸気ドレーン装置実施例の側
面断面図である。
【図９】本発明の両面蒸気ドレーン装置実施例の側面断
面図である。
【図１０】本発明の一体的シート蒸気ドレーン装置実施
例の側面断面図である。
【図１１】本発明の熱浮力蒸気ドレーン装置実施例の側
面断面図である。
【図１２】本発明の他の熱浮力蒸気ドレーン装置実施例
の側面断面図である。
【図１３】図１２に示された熱浮力蒸気ドレーン装置実
施例の正面図である。
【図１４】本発明の流れ去り式蒸気ドレーン装置実施例
の側面断面図である。
【図１５】本発明の流れ通り式蒸気ドレーン装置実施例
の側面断面図である。
【図１６】本発明の呼吸式蒸気ドレーン装置実施例の側
面断面図である。
【図１７】図１６に示された蒸気除去素子の拡大断面図
である。
【図１８】本発明の浄化蒸気ドレーン装置実施例の側面
断面図である。
【符号の説明】
１０ 匡体 １２ ウエハ １４ 敏感な表面 ３０、５４、６８、８２、１３０、１３８ 蒸気除去素
子 ４０ 匡体 ４２ 底 ４４ 蓋 １０２ 加熱器 １１０ 冷却手段 １２６ フィルタ １３６ 開口 １４０ 吸収層 １４２ バリヤ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ アラン ブラウン アメリカ合衆国 95030 カリフォルニア 州 ロス ガトス ニューウェル コート 131 (72)発明者 ベンジャミン ナイルス エルドリッジ アメリカ合衆国 12533 ニューヨーク州 ホープウェル ジャンクション ハイ リッジ ロード 11 (72)発明者 ローラ ベス ロットマン アメリカ合衆国 06785 コネティカット 州 サウス ケント ギア マウンテン ロード 104 (72)発明者 ハーマン ラッセル ウェンド アメリカ合衆国 95123 カリフォルニア 州 サン ホセ サンタ メサ ドライブ 440 (72)発明者 ジェイムス チャンーチェン イエ アメリカ合衆国 10536 ニューヨーク州 カトナ ベロニカ プレイス ロード ２ (72)発明者 アーサー アール ジンガー アメリカ合衆国 10693 ニューヨーク州 ホワイト プレインズ ノース ブロー ドウェイ 107 アパートメント 211

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸気に敏感な製品を保持する匡体と、該
    匡体内の源から発生する汚染蒸気を除去するために該匡
    体内に置かれた蒸気除去素子手段とを備え、該蒸気除去
    素子の蒸気コンダクタンスが該汚染蒸気源の蒸気コンダ
    クタンスを上回るようにした蒸気ドレーン装置。
  2. 【請求項２】 上記蒸気除去素子手段が実質的に上記製
    品と同様に配置された、請求項１に記載の蒸気ドレーン
    装置。
  3. 【請求項３】 上記匡体が、複数の上記製品と実質的に
    同様に配置された複数の上記蒸気除去素子手段を持つ、
    請求項２に記載の蒸気ドレーン装置。
  4. 【請求項４】 上記匡体が複数の壁を持つ蓋を備え、上
    記蒸気除去素子手段が該壁の少なくともひとつに置かれ
    た、請求項１に記載の蒸気ドレーン装置。
  5. 【請求項５】 上記蒸気除去素子手段の周辺に蒸気を循
    環させる手段を含む、請求項４に記載の蒸気ドレーン装
    置。
  6. 【請求項６】 上記匡体が実質的に平行に複数の上記製
    品を保持し、上記蒸気除去素子手段が該複数の製品と交
    互に置かれた複数の蒸気除去素子を含む、請求項１に記
    載の蒸気ドレーン装置。
  7. 【請求項７】 上記匡体が実質的に平行に複数の上記製
    品を保持し、上記蒸気除去素子手段が該製品の対の間に
    置かれた複数の蒸気除去素子を含む、請求項１に記載の
    蒸気ドレーン装置。
  8. 【請求項８】 上記蒸気除去素子手段が上記製品の表面
    に置かれた、請求項１に記載の蒸気ドレーン装置。
  9. 【請求項９】 上記蒸気除去素子手段の近くへ蒸気を循
    環させる手段を含む、請求項１に記載の蒸気ドレーン装
    置。
  10. 【請求項１０】 上記匡体が複数の壁を備え、上記蒸気
    除去素子手段が該壁のひとつにある開口を横切って置か
    れた呼吸式蒸気除去素子を備える、請求項１に記載の蒸
    気ドレーン装置。
  11. 【請求項１１】 上記匡体が複数の壁を備え、上記蒸気
    除去素子手段が該壁のひとつの壁の開口を横切る第１の
    呼吸式蒸気除去素子と、該壁の他の壁の開口を横切る第
    ２の呼吸式蒸気除去素子を、上記匡体内の空気を浄化す
    るために備える、請求項１に記載の蒸気ドレーン装置。
  12. 【請求項１２】 上記匡体が初期の製品を保持する、請
    求項１に記載の蒸気ドレーン装置。
  13. 【請求項１３】 上記蒸気除去素子が取り外し可能で上
    記蒸気の分析を容易にするための吸収材を含む、請求項
    １に記載の蒸気ドレーン装置。
  14. 【請求項１４】 上記吸収材が再使用可能である請求項
    １３に記載の蒸気ドレーン装置。
  15. 【請求項１５】 上記匡体が複数の壁を持ち、上記蒸気
    除去素子が該複数の壁のうちのひとつに配置された、請
    求項１３に記載の蒸気ドレーン装置。
  16. 【請求項１６】 上記蒸気除去素子が、上記匡体の内側
    と外側を結ぶひとつの開口と、該開口を横切って置かれ
    た蒸気透過耐微粒子バリヤを備える、請求項１に記載の
    蒸気ドレーン装置。
  17. 【請求項１７】 匡体と、 上記匡体内で蒸気の熱浮力対流を起こすために、上記匡
    体内の空気を一様でなく加熱および冷却する手段と、 上記循環空気から蒸気を除去するために上記匡体内に置
    かれた蒸気除去素子手段と、 を備える熱浮力蒸気ドレーン装置。
  18. 【請求項１８】 上記加熱および冷却手段が上記匡体内
    に加熱源を備える、請求項１７に記載の熱浮力蒸気ドレ
    ーン装置。
  19. 【請求項１９】 上記加熱および冷却手段が、上記匡体
    外部の加熱源と上記匡体内の空気に一様でなく熱を伝達
    する手段を備える、請求項１７に記載の熱浮力蒸気ドレ
    ーン装置。
  20. 【請求項２０】 上記加熱および冷却手段が上記匡体の
    壁に置かれた少なくともひとつの熱ひれを備える、請求
    項１７に記載の熱浮力蒸気ドレーン装置。
  21. 【請求項２１】 上記加熱および冷却手段が上記匡体の
    壁を通り抜ける少なくともひとつの熱導線を備える、請
    求項１７に記載の熱浮力蒸気ドレーン装置。
  22. 【請求項２２】 上記加熱および冷却手段が流動性冷却
    熱板を備える、請求項１７に記載の熱浮力蒸気ドレーン
    装置。
  23. 【請求項２３】 上記匡体が初期の製品を保持すること
    ができる、請求項１７に記載の熱浮力蒸気ドレーン装
    置。
  24. 【請求項２４】 上記匡体が複数の壁を備え、上記蒸気
    除去素子手段が該壁の少なくともひとつに配置された、
    請求項１７に記載の熱浮力蒸気ドレーン装置。
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