JPH0927542A

JPH0927542A - 搬送容器

Info

Publication number: JPH0927542A
Application number: JP17696095A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Uchida; 史彦内田; Miyako Matsui; 都松井; Hiroshi Tsujikawa; 浩辻川; Shuichi Uryu; 修一瓜生
Original assignee: Hitachi Ltd; Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウェハ、液晶装置用ガラス板等の電子装
置用基板を高真空状態で保持する搬送容器を小型軽量化
することによって、搬送を容易にすると共にプロセス装
置への結合を簡便にし、取り扱い容易な搬送容器を実現
することにある。【構成】搬送容器の真空を保持する手段として、真空チ
ャンバ１内に気体をゲッタ材に固定することにより高真
空を維持し得るゲッタポンプ５を組み込んだ構造とし
た。ゲッタポンプ５としては、例えば水素吸蔵合金が使
用でき、予めターボポンプとロータリーポンプとの組み
合わせ等により真空度を１０^-8Ｐａ程度に排気してから
容器のバルブ３を閉じれば長時間にわたりウェハ２を高
真空の状態で保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送容器に係り、特に
半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいて、
半導体ウェハや液晶表示装置に使用されるガラス板等の
基板を外部環境に暴露させることなく高真空に保持した
状態で搬送するに好適な搬送容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体の製造プロセスでは、大型
のクリーンルーム内に設置された複数の製造設備間で、
ウエハを搬送してデバイスを作製している。このような
製造プロセスではウエハは、搬送中にクリーンルーム雰
囲気に触れることになるので、ウエハの汚染や酸化を防
ぐことは出来ない。一般的には、１０^-6Ｐａの真空度に
おいて１秒間で１原子層の汚染が生じるといわれてい
る。従って、大気中では瞬時に酸化や汚染が生じてしま
うが、１０^-8Ｐａでは１００分経過しても１原子層の酸
化に抑制することが可能である。大気中で生じる酸化や
汚染は、たかだか数原子オーダであるが、この程度の微
量であっても半導体の性能を左右する重大な外乱となる
ことがわかってきた。そこで、高真空に保持したままで
ウエハを搬送する真空搬送容器が開発されている。

【０００３】ウエハを搬送することを目的とした真空搬
送容器としては、例えば松井等によって電子材料１９９
３年、１２月号、頁６３〜頁６７に開示されているよう
に、真空ポンプとしてイオンポンプを備えた搬送容器が
ある。

【０００４】この搬送容器ではイオンポンプをバッテリ
バックアップ型とし、さらに液体窒素冷却により、ウエ
ハ搬送中に一切電源供給することなしに５×１０^-8Ｐａ
を約４０分間保持することが出来る。これは、約４０分
間１原子層の汚染なくウエハを保持出来る環境に相当す
る。

【０００５】図３は、この従来の半導体基板の真空搬送
容器を示す構成図である。図示のように、真空チャンバ
３１内部でウエハ３２はホルダ３４に保持されており、
このチャンバ内部の真空度を保つためにイオンポンプ３
５が取り付けられている。イオンポンプ３５にはウエハ
搬送中も電力を供給する必要があるので、バッテリ３６
とイオンポンプのコントローラ３７が備え付けられてい
る。

【０００６】また、チャンバ３１の一端には装置と結合
するためのバルブ３３を介して不図示のプロセス装置へ
の接続部３９が取り付けられている。このシステムで
は、真空チャンバ３１、イオンポンプ３５、バッテリ３
６とイオンポンプのコントローラ３７のために重量が大
きいので、装置全体を台車３８に乗せている。この台車
３８は、装置との結合時に調整するために上下可動な構
造にする必要がある。このように、小さなウエハ３２を
高い真空度で搬送する容器を実現するためには、従来技
術では巨大な装置になってしまうことがわかる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来装置
の構成では、たかだか４インチのウエハを搬送するため
に大きな真空システムを必要とする。その主なものは高
い真空度を維持するためのポンプであった。装置が大き
いと、搬送のために特別の搬送車が必要になり、これに
よって、更に重量が増大する。重量が増大すると、ウエ
ハを搬送して他の製造装置に結合する際の労力が増し、
使い勝手が極めて悪くなる。更に、半導体ウエハの寸法
は、素子の微細化と共に増大する傾向にある。

【０００８】量産現場で用いられている８インチウエ
ハ、今後適用される１２インチウエハでは、更に搬送容
器は巨大化し、量産現場で使うためには、その小型化、
軽量化が必須の技術課題であった。したがって、本発明
の目的は、このような従来の問題点を解消することにあ
り、小型化、軽量化を図ると共に、取り扱い容易で維持
管理に優れた改良された搬送容器を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、上
記目的を達成するために種々実験検討したところ、半導
体ウェハ等の基板を高真空状態で搬送する手段として、
ゲッタポンプを搬送容器内部に組み込んだ構造の搬送容
器としたところ、比較的単純な構成で極めて有効である
という知見を得た。

【００１０】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
ものであり、その特徴とするところは、内部に試料基板
を保持するホルダとゲッタポンプとを有し、その一端部
に試料基板出入用の開口部が配設された真空チャンバ
と、この試料基板出入用の開口部を開閉するバルブと、
バルブの外周に接続され、真空チャンバを外部装置に接
続する搬送容器フランジとを具備した搬送容器で構成さ
れるものである。

【００１１】さらに好ましくは、ゲッタポンプが配設さ
れた真空チャンバの外壁に、ゲッタポンプと熱伝達手段
で結合された熱交換器を配設し、これにより必要に応じ
てゲッタポンプを冷却したり、加熱したりすることであ
る。

【００１２】ゲッタポンプは、例えば水素ガスを吸蔵す
る性質を持った合金（水素吸蔵合金）の如く、ガス反応
を伴い、もしくは伴わずに金属等の固体に固定すること
によりポンプ作用を有するものである。通常、室温でも
ある程度のポンプ作用はあるが、固体材料の種類によっ
てはガスを固定する際にゲッタポンプを冷却した方がポ
ンプ能力が向上するもの、逆に加熱した方がよいものな
ど種々のものがある。

【００１３】したがって、例えば水素吸蔵合金のように
水素ガスを固定する際に、発熱反応を伴うものの場合に
はポンプ効率を高めるために熱交換器にてゲッタポンプ
を冷却することが望ましい。また、ポンプ能力が飽和し
たときには逆に熱交換器にて加熱して水素ガスを放出さ
せ初期化することができる。このように熱交換器は、必
要に応じて加熱と冷却とを交互に繰り返すことができる
ものが望ましい。なお、ゲッタポンプの初期化処理は、
通常、大気圧下で行なうが、必要に応じ処理効果を高め
るために減圧下で行なってもよい。

【００１４】搬送容器を高真空に保持する具体的な手順
については、実施例の項で詳述するが、例えばターボポ
ンプ、ロータリーポンプ等の周知の真空ポンプを用い
て、予め例えば真空度を１０^-6Ｐａ以下、好ましくは１
０^-8Ｐａ程度の高真空に排気してから、容器のバルブを
閉じるだけで長時間にわたり１０^-6Ｐａ以下、好ましく
は１０^-8Ｐａ程度の高真空状態に容器内を維持すること
ができる。

【００１５】なお、半導体装置等の製造プロセスにおい
て、プロセス雰囲気を高真空状態に排気した場合、排気
後の残留ガスには一般に軽元素である水素ガスが含まれ
る場合が多い。したがって、高真空状態を維持するため
にゲッタポンプを水素吸蔵合金で構成することにはそれ
なりの有効性がある。

【００１６】

【作用】ゲッタポンプは、例えば金属中に多くの水素を
吸蔵する性質を持った合金のことで、真空中でポンプ作
用があることを利用している。これを用いれば、真空保
持中においても電源の供給が一切いらず、また、他の真
空ポンプに比べて格段に軽量小型化が実現出来る。例え
ば半導体基板用搬送容器に組み込むことによって、ウエ
ハよりわずかに大きな外形のの高真空搬送容器とするこ
とが出来るので、例えば、８インチウエハでも重さは１
０Ｋｇ以下の軽量にすることが可能であり、これによっ
て装置への結合が極めて容易になるので、量産ラインへ
の適用が出来る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１と図２にした
がって説明する。図１は、８インチの半導体基板用に開
発した搬送容器の縦断面図である。真空チャンバ１は、
厚さ１ｍｍのステンレス鋼製で直方体の形状である。真
空チャンバ１の側面はウエハ２が挿入できるように開放
されており、その外側に真空を保持するためのバルブ３
が設置されている。ウエハ２は、ステンレス製のホルダ
４によって支持されている。

【００１８】バルブ３に対向する真空チャンバ内の側壁
近傍にはゲッタポンプ５が装着されており、そのポンプ
作用によって真空チャンバ内を高真空に保つ。さらにゲ
ッタポンプ５が取り付けられた真空チャンバ１の外壁部
には、ゲッタポンプ５と熱の授受を行なう熱交換器６が
不図示の熱伝達手段を介して取り付けてある。

【００１９】この実施例では、搬送容器の搬送中の重量
を軽減するために熱交換器６は着脱可能な構成としてい
る。この実施例における熱交換器６の役割は、二つあ
る。一つはウエハ１の受渡し時にゲッタポンプ５を冷却
してポンプ効率を高めることである。ウエハ１の受渡し
時には、ガスが発生し圧力低下を招くため、冷却効果に
よってガス吸着量が増大する一般的な特性を利用しポン
プ効果を高めウエハ１の汚染を防ぐことを目的としてい
る。もう一つの効果は、ゲッタポンプでは一定期間使用
すると吸着効果が飽和するので熱を加えて初期化する作
業が必要になるが、これをチャンバ１から取り出さずに
行なうためである。

【００２０】ゲッタポンプ５としては、この例では水素
吸蔵合金を使用した。水素吸蔵合金としては例えばＬａ
−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｆｅ、Ｍｇ−Ｎｉ、Ｆｅ_0.9Ｎｉ_0.1−Ｔ
ｉ、ミッシュメタル等が知られており、これらの合金粉
末を表面積を大きくするように波板状に成形して真空チ
ャンバ内に着脱自在に保持した。なお、ペレット状に成
形したものを通気性良好な多孔性のカプセルに充填して
真空チャンバ内に着脱自在に保持するようにしてもよ
い。

【００２１】図２は、この搬送容器を例えばＣＶＤ装置
のごときプロセス装置７のロードロック室８に連結した
状態を示した断面図である。ロードロック室８にはゲー
トバルブ９が取り付けてあり、真空を封止することがで
きる。ゲートバルブ９にはさらに搬送容器連結用の連結
管１０が取付けてある。この連結管１０はターボポンプ
１１とロータリーポンプ１２によって真空排気ができる
構成になっている。

【００２２】連結管１０の端部のフランジ１３は搬送容
器のフランジ１４と市販のＯリングを介して締め付けら
れ真空を保つ構成になっている。締め付け力の付加には
連結部フランジ１３に市販のバネ式のクリップ１５を４
個設置し、搬送容器フランジ１４に設置した金具１６を
牽引することによって行なった。

【００２３】搬送容器へのウエハ２の受渡しは次のよう
な手順で行なう。実施例で用いたプロセス装置７のロー
ドロック室８は、真空度が１０^-8Ｐａに排気されてい
る。まず、連結管フランジ１３に搬送容器フランジ１４
を連結する。この時、搬送容器の熱交換器６に電源を供
給し、ゲッタポンプ５の冷却を開始する。

【００２４】次に連結管１０をターボポンプ１１とロー
タリーポンプ１２を用いて真空排気する。連結管１０は
５分で１０^-8Ｐａに到達するが、この時ゲートバルブ９
と搬送容器のバルブ３を開放し同一真空室とする。圧力
は一度１０^-7Ｐａまで上昇するが、約１分で１０^-8Ｐａ
に回復する。

【００２５】次に、ウエハ２をロードロック室８から搬
送容器にトランスファロッド１７を用いて搬送し、ウエ
ハホルダ４に受け渡される。トランスファロッド１７が
退避した後にゲートバルブ９とバルブ３を閉じて、連結
管１０をリークする。搬送容器のフランジ１４と連結管
フランジ１３を分離し、搬送容器を次の不図示のプロセ
ス装置に搬送する。

【００２６】本実施例では上記のようにゲッタポンプと
して水素吸蔵合金を用いた。これは、１０^-8Ｐａ以下の
圧力では残留ガス成分として水素が多いので、水素に対
して極めて大きなポンプ作用がある水素吸蔵合金の性質
を利用したものである。これによって、搬送中も１０^-8
Ｐａを保つことができた。以上の構成によって８インチ
用の搬送容器の重量を約１０Ｋｇと、従来の１／１０以
下の重さに低減することができた。

【００２７】本発明では、８インチウエハを１枚だけ搬
送する場合について述べたが、複数枚搬送する場合はウ
エハに一定の間隔を空けて重ねられるホルダをチャンバ
内に組み入れることによって実現できる。チャンバの材
質はステンレスを用いたが、その他Ａｌ、Ｗ、Ｔａ、Ｔ
ｉ等の超高真空用の材質を用いることもできる。またフ
ランジ１３、１４の連結法はバネ式のクリップを用いた
が、ねじを用いて締め付ける方式に置き換えることもで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により所期
の目的を達成することができた。すなわち、プロセス処
理基板の真空搬送容器を小型、軽量化することが出来る
ので、搬送が容易になるほか装置への結合が簡便にな
り、半導体装置等の量産現場に適用出来るようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す搬送容器の断面図。

【図２】同じくプロセス装置に搬送容器を接続してウェ
ハを容器内に搬送する状態を示した断面図。

【図３】従来の搬送容器の一部断面外観図。

【符号の説明】

１…真空チャンバ、２…ウエハ、
３…バルブ、４…ホルダ、
５…ゲツタポンンプ、６…熱交換
器、７…プロセス装置、８…ロー
ドロック室、９…ゲートバルブ、
１０…連結管、１１…ターボポンプ、
１２…ロータリーポンプ、１３…連結管フランジ、
１４…搬送容器フランジ、１５…クリッ
プ、１６…金具、１７…トラン
スファロッド、３１…真空チャンバ、３２
…ウェハ、３３…バルブ、３
４…ホルダ、３５…イオンポ
ンプ、３６…バッテリ、３７…
イオンポンプコントローラ、３８…台車、
３９…プロセス装置への接続部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辻川浩広島県広島市安芸区船越南１−６−１株式会社日本製鋼所内 (72)発明者瓜生修一広島県広島市安芸区船越南１−６−１株式会社日本製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも試料基板とゲッタポンプとを内
蔵した真空チャンバと、その一端に配設された試料基板
の出し入れと気密封止とを可能とするバルブとを具備し
て成る搬送容器。
【請求項２】内部に試料基板を保持するホルダとゲッタ
ポンプとを有し、その一端部に試料基板出入用の開口部
が配設された真空チャンバと、この試料基板出入用の開
口部を開閉するバルブと、バルブの外周を取り巻き真空
チャンバに接続された搬送容器フランジとを具備して成
る搬送容器。
【請求項３】ゲッタポンプを真空チャンバに着脱自在に
配設して成る請求項１もしくは２記載の搬送容器。
【請求項４】ゲッタポンプが配設された真空チャンバの
外壁に、ゲッタポンプと熱伝達手段で結合された熱交換
器を配設して成る請求項１乃至３何れか一つに記載の搬
送容器。
【請求項５】熱交換器を着脱自在に真空チャンバの外壁
に配設して成る請求項４記載の搬送容器。
【請求項６】ゲッタポンプを水素吸蔵合金で構成して成
る請求項１乃至５何れか一つに記載の搬送容器。
【請求項７】容器内の真空圧力を１０^-6Ｐａ以下の高真
空状態に保持された請求項１乃至６何れか一つに記載の
搬送容器。
【請求項８】請求項１乃至６何れか一つに記載の搬送容
器の真空チャンバ内に試料基板を挿入、保持する工程
と、バルブを介して真空チャンバ内を所定の真空度に排
気する工程と、真空チャンバ内を排気した後、バルブを
閉じて容器内を気密封止する工程とを有して成る搬送容
器の高真空保持方法。
【請求項９】請求項４もしくは５に記載の搬送容器の真
空チャンバ内に試料基板を挿入、保持する工程と、バル
ブを介して真空チャンバ内を所定の真空度に排気する工
程と、真空チャンバ内を排気した後、バルブを閉じて容
器内を気密封止する工程と、熱交換器によりゲッタポン
プを冷却もしくは加熱してポンプ効率を向上させる工程
とを有して成る搬送容器の高真空保持方法。
【請求項１０】請求項４もしくは５に記載の搬送容器の
バルブを開放して容器内を少なくとも大気圧に戻す工程
と、熱交換器によりゲッタポンプを冷却もしくは加熱し
て固定された気体を脱気してゲッタポンプを初期化する
工程とを有して成る搬送容器のゲッタポンプ再生方法。