TW201503966A - 設備前端模組，載入埠 - Google Patents

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Abstract

提供一種EFEM，當藉由底部潔淨處理而降低了內部空間的水分濃度之潔淨對象容器的門被開放後一瞬間，能夠防止/抑制潔淨對象容器內的水分濃度急遽上昇之情況，避免水分附著於晶圓所造成之品質降低。 做成之EFEM，係具備屏護氣體幕裝置(6)，當使藉由設於載入埠(2)的底部潔淨裝置(25)而水分濃度降低至規定值之潔淨對象容器(5)的內部空間(5S)與晶圓搬運室(3)的內部空間(3S)連通時，在開口部(23)附近且比載入埠(2)的開口部(23)還偏向晶圓搬運室(3)側之位置，從比開口部(23)的上緣還高的位置將屏護幕氣體朝向正下方吹出，形成可遮蔽開口部(23)之氣體幕。

Description

設備前端模組，載入埠
本發明係有關由晶圓搬運室及載入埠所構成之設備前端模組(EFEM)、及載入埠。
在半導體製造工程中，為求良率或品質之提升，係在無塵室內進行晶圓之處理。然而，目前元件的高度積體化或電路微細化、晶圓大型化不斷發展，要在整個無塵室內管理微小塵埃，在成本上或技術上都愈加困難。因此，近年來，作為提升無塵室內全體潔淨度的替代方法，係導入「微環境(Mini-Environment)方式」亦即僅針對晶圓周圍的局部性空間進一步提升潔淨度，採用於進行晶圓搬運等其他處理之手段。微環境方式當中，係利用用來將晶圓於高潔淨之環境下搬運、保管之稱為FOUP(晶舟，Front-Opening Unified Pod)的存放用容器，其與晶圓搬運室共同構成EFEM(設備前端模組，Equipment Front End Module)；當將FOUP內的晶圓在晶圓搬運室之間送出送入時，或與FOUP搬運裝置之間進行FOUP的交接時，發揮介面部分功能的載入埠(Load Port)係被利 用來作為重要裝置。
又，係構成為，使設於載入埠的門扉部與設於FOUP前面的門在緊貼之狀態下，該些門扉部及門同時開啟，藉由設於晶圓搬運室內之機械臂等晶圓搬運機器人，將FOUP內的晶圓取出至晶圓搬運室內，或能將晶圓從晶圓搬運室內通過載入埠而收納至FOUP內。像這樣，由配置有晶圓搬運機械臂的空間即晶圓搬運室、及載入埠所構成之模組，稱為EFEM。
隨著晶圓等半導體裝置的微細化發展，近來不僅是異物，就連晶圓上附著水分所造成的品質降低也令人在意，將晶圓周圍保持在潔淨且低濕度環境逐漸有其必要性。
鑑此，在FOUP內注入規定氣體將FOUP內置換成規定氣體環境，藉此使FOUP內成為低濕度環境之技術，如專利文獻1中便揭示一種具備潔淨(purge)裝置之載入埠，是以載入埠的門扉部將FOUP的門打開，透過載入埠的開口部，在使FOUP的內部空間和晶圓搬運室的內部空間呈連通的狀態下，藉由設置於比開口部還偏向晶圓搬運室側之潔淨部，將規定氣體(例如氮氣或惰性氣體等)吹入FOUP內。
像這樣從FOUP的前面(面對載入埠門扉部之面)側對FOUP內注入規定氣體以將FOUP內置換成規定氣體環境，亦即所謂正面潔淨方式的潔淨裝置，唯有在以載入埠的門扉部將FOUP的門打開的狀態下，才可進行 潔淨處理。
另一方面，專利文獻2中揭示一種具備潔淨裝置之載入埠，是將收納有晶圓的FOUP載置於載入埠的載置台之狀態下，將規定氣體(例如氮氣或惰性氣體等)從FOUP底面側注入內部使其充滿，以將FOUP內置換成規定氣體環境。像這樣從FOUP的底面側將氮氣或乾燥空氣等氣體注入FOUP內以將FOUP內置換成規定氣體環境，亦即所謂底部潔淨方式的潔淨處理，相較於唯有在以載入埠的門扉部將FOUP的門打開的狀態下才可進行之正面潔淨方式的潔淨裝置，其有利之處在於即使不以載入埠的門口部將FOUP的門打開的狀態下仍能進行潔淨處理，當從OHT(懸吊式搬運系統，Overhead Hoist Transport)等搬運裝置將FOUP遞交給載入埠的時間點便能開始潔淨處理，且規定氣體環境的到達濃度會比正面潔淨方式的潔淨裝置來得高，為其優點。
又，從OHT等搬運裝置將FOUP遞交給載入埠後，立即進行底部潔淨方式之潔淨處理以將FOUP內置換成規定氣體環境，至少使FOUP內的水分濃度降低至規定值以下，將晶圓周圍維持在低濕度環境，藉此便能防止/抑制水分附著於晶圓上而造成品質降低。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2007-180516號公報
[專利文獻2]日本特開2011-187539號公報
不過，藉由底部潔淨方式之潔淨處理將FOUP內置換成規定氣體環境，使潔淨對象容器即FOUP的內部空間成為低濕度環境的狀態下，當以載入埠的門口部將FOUP的門打開的情形下，發現FOUP的內部空間和晶圓搬運室的內部空間會透過載入埠的開口部而連通，晶圓搬運室內的氣體環境會流向FOUP的內部空間，FOUP內的水分濃度可能會急速上昇。
像這樣，為確保低濕度環境而藉由底部潔淨處理使FOUP內的水分濃度降低至規定值以下，但若因打開FOUP的門而急遽上昇，那麼水分附著於晶圓上的可能性會增高，而可能招致品質降低，故認為需要尋求一種可視必要降低FOUP內水分濃度之機構。此外，還發現FOUP內的氧氣濃度亦表現出如同水分濃度的傾向，如果打開FOUP的門造成FOUP內的氧氣濃度也上昇，那麼還會發生在晶圓上形成氧化膜的問題。是故，認為需要藉由上述視必要使FOUP內水分濃度降低之機構，來同時使FOUP內的氧氣濃度也可降低。
另，專利文獻1中揭示一種技術，是與正面潔淨處理同時，藉由配置於開口部上部的簾幕噴嘴(curtain nozzle)所放出之惰性氣體來形成封鎖開口面之氣體幕，該技術所能得到之作用效果為，「藉由氣體幕， 會抑制氣體從晶圓盒(pod)外部侵入至晶圓盒內部，同時藉由對晶圓盒內部供給惰性氣體，來將晶圓盒內部的惰性氣體濃度維持一定。藉由組合這些效果，即使晶圓盒在開口的狀態下，晶圓盒內部的氧化性氣體的分壓仍會經常維持在規定之低壓力」，記載著這樣的作用效果。
然而，專利文獻1記載之正面潔淨處理，如上述般唯有在以載入埠的門口部將FOUP的門打開的狀態下才能執行，故相較於底部潔淨處理，其缺點為規定氣體環境的到達濃度較低，就算有辦法維持這樣到達濃度相對較低的氣體環境濃度，也無法維持藉由底部潔淨處理才可實現之到達濃度相對較高的氣體環境濃度，故無法期盼它能完全排除FOUP內的氣體環境中的水分附著於晶圓上之可能性，而可能招致品質降低。
本發明便是著眼於這樣的問題而研發，主要目的在於提供一種EFEM及載入埠，其採用底部潔淨方式而可進行規定氣體環境的到達濃度較高之潔淨處理，同時在潔淨對象容器的門被開放，潔淨對象容器的內部空間和晶圓搬運室的內部空間連通後一瞬間，至少防止/抑制潔淨對象容器內的水分濃度急速上昇之事態，能夠避免水分附著於晶圓上而造成品質降低。
也就是說，本發明係有關由晶圓搬運室、及與晶圓搬運室鄰接設置的載入埠所構成之EFEM。而本發明之EFEM，其特徵為：載入埠係運用了具備底部潔淨裝置之載入埠，可從潔淨對象容器的底面側，將潔淨對象容器內的氣體環境置換成由氮氣或乾燥空氣的其中一種所構成之潔淨用氣體，又具備屏護氣體幕裝置，係當使藉由底部潔淨裝置供給潔淨用氣體而至少水分濃度降低至規定值之潔淨對象容器的內部空間，透過前述載入埠的開口部而與晶圓搬運室的內部空間連通時，在開口部附近且比開口部還偏向晶圓搬運室側之位置，從與開口部的上緣同高或比前述上緣還高的位置，將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝向正下方或逐漸遠離前述潔淨對象容器之斜下方向吹出，形成可遮蔽開口部之氣體幕。
按照這樣的EFEM，可以底部潔淨裝置進行氣體環境到達濃度高之潔淨處理，使潔淨對象容器內的水分濃度降低至規定值以下，且即使在使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通之狀態下，藉由以屏護氣體幕裝置來形成遮蔽載入埠的開口部之氣體幕，便會防止/抑制晶圓搬運室內的氣體環境流入潔淨對象容器內，就算使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通後，仍能將潔淨對象容器內的水分濃度保持在低水準，能夠避免潔淨對象容器內的水分濃度急遽上昇之情況。像這樣，按照能將潔淨對象容器內的水分濃度維持在低水準之本發明EFEM，便會防止/抑制水分附著於潔淨對 象容器內的晶圓上，能夠避免水分附著於晶圓上所造成之品質降低。
此外，就算藉由本發明之EFEM所具備之屏護氣體幕裝置形成氣體幕的情形下，在使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通後之時間點以降，仍可預料到潔淨對象容器內的水分濃度會比使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通之時間點還稍微上昇，但該水分濃度在某一時間點便會到達頂峰，該峰值會比未藉由屏護氣體幕裝置形成氣體幕時的潔淨對象容器內的水分濃度數值還來得小，係為可防止/抑制水分附著於晶圓之值。著眼於這一點，按照本發明之EFEM，在尚未使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通之狀態下，於藉由底部潔淨裝置之底部潔淨處理使潔淨對象容器內的水分濃度降低之處理中，係在該水分濃度成為與上述峰值相同值之時間點便讓潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通，而能夠開始晶圓之搬運處理。如此一來，從對潔淨對象容器開始底部潔淨處理的時間點起算至使潔淨對象容器的內部空間和晶圓搬運室的內部空間連通為止的時間便能夠縮短，能夠實現產距時間(tact time)的縮短、以及提升晶圓處理效率。
此外，本發明係有關與晶圓搬運室鄰接設置之載入埠，其特徵為，具備底部潔淨裝置與屏護氣體幕裝置。底部潔淨裝置，係為下述裝置，即，可從潔淨對象容器的底面側，將潔淨對象容器內的氣體環境置換成由氮氣 或乾燥空氣的其中一種所構成之潔淨用氣體。此外，屏護氣體幕裝置，係為下述裝置，即，當使藉由底部潔淨裝置供給潔淨用氣體而至少水分濃度降低至規定值之潔淨對象容器的內部空間，透過開口部而與晶圓搬運室的內部空間連通時，在開口部附近且比開口部還偏向晶圓搬運室側之位置，從與開口部的上緣同高或比前述上緣還高的位置，將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝向正下方或逐漸遠離潔淨對象容器之斜下方向吹出，形成可遮蔽開口部之氣體幕。
按照這樣的載入埠，便會與上述EFEM發揮同樣的作用效果。也就是說，可以底部潔淨裝置進行氣體環境到達濃度高之潔淨處理，使潔淨對象容器內的水分濃度降低至規定值以下，且即使在使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通之狀態下，藉由以屏護氣體幕裝置來形成遮蔽開口部之氣體幕，便會防止/抑制晶圓搬運室內的氣體環境流入潔淨對象容器內，就算使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通後，仍能將潔淨對象容器內的水分濃度保持在低水準，能夠避免潔淨對象容器內的水分濃度急遽上昇之情況。像這樣，按照能將潔淨對象容器內的水分濃度維持在低水準之本發明載入埠，便會防止/抑制水分附著於潔淨對象容器內的晶圓上，能夠避免水分附著於晶圓上所造成之品質降低。
此外，就算藉由本發明之載入埠所具備之屏護氣體幕裝置形成氣體幕的情形下，在使潔淨對象容器的 內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通後之時間點以降，仍可預料到潔淨對象容器內的水分濃度會比使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通之時間點還稍微上昇，但該水分濃度在某一時間點便會到達頂峰，該峰值會比未藉由屏護氣體幕裝置形成氣體幕時的潔淨對象容器內的水分濃度數值還來得小，係為可防止/抑制水分附著於晶圓之值。著眼於這一點，按照本發明之EFEM，在尚未使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通之狀態下，於藉由底部潔淨裝置之底部潔淨處理使潔淨對象容器內的水分濃度降低之處理中，係在該水分濃度成為與上述峰值相同值之時間點便讓潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通，而能夠開始晶圓之搬運處理。如此一來，從對潔淨對象容器開始底部潔淨處理的時間點起算至使潔淨對象容器的內部空間和晶圓搬運室的內部空間連通為止的時間便能夠縮短，能夠實現產距時間的縮短、以及提升晶圓處理效率。
又，按照本發明之EFEM及載入埠，針對導致晶圓氧化的潔淨對象容器內的氧氣濃度，也能同樣維持在低濃度。
另，本發明中的「潔淨對象容器」，係包含可在容納有晶圓的狀態下搬運，且內部具有潔淨對象空間之所有容器，可舉其中一例為FOUP。
按照本發明，能夠提供一種EFEM及載入埠，具備進行底部潔淨處理之底部潔淨裝置、及形成氣體幕之屏護氣體幕裝置，藉由使該些各裝置作動，於使潔淨對象容器的內部空間與晶圓搬運室的內部空間連通後一瞬間，能夠防止潔淨對象容器內的水分濃度或氧氣濃度急遽上昇之情況，能避免水分附著於晶圓所造成之品質降低。
1‧‧‧EFEM
2‧‧‧載入埠
23‧‧‧開口部
25‧‧‧底部潔淨裝置
3‧‧‧晶圓搬運室
5‧‧‧潔淨對象容器(FOUP)
6、27‧‧‧屏護氣體幕裝置
[圖1]本發明第1實施形態之EFEM與其周邊裝置的相對位置關係、以及門扉關閉時的FOUP內和晶圓搬運室內的氣流流動模型示意圖。
[圖2]同實施形態中，當未使屏護氣體幕裝置作動的情形下，FOUP內的水分濃度變化示意圖。
[圖3]同實施形態中，門扉開啟時FOUP內和晶圓搬運室內的氣流流動模型示意圖。
[圖4]同實施形態中，當使屏護氣體幕裝置作動的情形下，FOUP內的水分濃度變化示意圖。
[圖5]圖4之對應圖，說明同實施形態中，能將門扉開啟的時間點設定得較早。
[圖6]本發明第2實施形態之載入埠與其周邊裝置的相對位置關係、以及門扉關閉時的FOUP內和晶圓搬運室內的氣流流動模型示意圖。
[圖7]同實施形態中，門扉開啟時FOUP內和晶圓搬 運室內的氣流流動模型示意圖。
以下參照圖面，說明本發明之一實施形態即第1實施形態。
本實施形態之EFEM1，如圖1所示，是在共通的無塵室內，由設於相互鄰接位置的載入埠2及晶圓搬運室3所構成。另，圖1為從一方之側觀察載入埠2與其周邊之圖面，揭示了載入埠2與晶圓搬運室3之間的相對位置關係，及由該些載入埠2與晶圓搬運室3所構成之EFEM1、和半導體製造裝置4、和潔淨對象容器即FOUP5之間的相對位置關係模型。
圖1中以雙點鏈線表示之FOUP5，其內部容納複數片晶圓，構成為可透過形成於前面的搬出入口51來搬出入該些晶圓，且具備可將搬出入口51開關之門52，由於為己知之物，故省略詳細說明。另，本實施形態中所謂FOUP5的前面，意指載置於載入埠2時與後述載入埠2的門口部24面對面(正對)之側的面。在FOUP5的底部53，於規定之複數處設有潔淨用的通氣口(port)。各通氣口，例如是以在FOUP5的底部53形成之潔淨用貫通孔中嵌入之中空筒狀的扣眼密封圈(grommet seal)作為主體，於扣眼密封圈內設有閥，其藉由後述氮氣或惰性氣體或是乾燥空氣等氣體(本實施形態中係利用氮氣氣體，以下說明中有時稱作「潔淨用氣 體」)的注入壓或排出壓而從閉狀態切換成開狀態。
半導體製造裝置4，例如具備：半導體製造裝置本體41，配置於相對遠離晶圓搬運室3之位置；及載入/載出(load-lock)室42，配置於相對靠近晶圓搬運室3之位置。本實施形態當中，載入埠2、晶圓搬運室3、載入/載出室42、半導體製造裝置本體41係依此順序相互密接配置。
晶圓搬運室3，係於內部空間3S設有晶圓搬運機器人(圖示省略)，可將晶圓在FOUP5和半導體處理裝置之間搬運。本實施形態之EFEM1，係在晶圓搬運室3的上部(頂部)，設置將風扇31和過濾器32予以單元化之FFU33(風機濾網機組，Fan Filter Unit)。而該FFU33，於EFEM1運轉中，會經常或於必要時吹出潔淨空氣(乾燥空氣)，並導引該空氣使其在晶圓搬運室內3S從上朝下方向流動，以將晶圓搬運室內3S維持在高潔淨度。
載入埠2，係緊貼於FOUP5的門52而開關，用來將晶圓在FOUP內5S和晶圓搬運室內3S之間送出入。該載入埠2具備：框架21，幾乎呈矩形板狀且以鉛直姿勢配置；及載置台22，在該框架21上以略水平姿勢設置；及開口部23，將開口下緣設定在框架21當中與載置台22幾乎同高的位置，且可與晶圓搬運室內3S連通；及門扉部24，開關該開口部23；及底部潔淨裝置25，可對FOUP內5S注入潔淨用氣體，將FOUP內5S的氣體環 境置換成氮氣氣體等潔淨用氣體。本實施形態當中，是在框架21與晶圓搬運室3相接的狀態下配設該框架21(參照圖1)。此外，載置台22係被支撐台26支撐。
設於框架21的門扉部24，係於將FOUP5載置於載置台22的狀況下，在與設於FOUP5前面的門52緊貼之狀態下，可在下述位置之間作動，即，將該門52打開而使搬出入口51及FOUP5的開口部23同時開放之開放位置、及將搬出入口51及FOUP5的開口部23予以緊閉之緊閉位置。使門扉部24在開放位置與緊閉位置之間至少升降移動之門扉升降機構(圖示省略)，可運用已知之物。
底部潔淨裝置25具備複數個底部潔淨噴嘴251，其在載置台22的朝上之面於先端部(上端部)露出之狀態下配置於規定處，並使該些複數個底部潔淨噴嘴251發揮注入潔淨用氣體之注入用底部潔淨噴嘴的功能、或發揮將FOUP內5S的氣體環境排出之排出用底部潔淨噴嘴的功能。底部潔淨噴嘴251的總數量當中所佔之注入用底部潔淨噴嘴及排出用底部潔淨噴嘴的比例，可為相同比例，亦可為其中一者比另一者大。
該些複數個底部潔淨噴嘴251，可因應設於FOUP5的底部53之通氣口的位置，而安裝在載置台22上的適當位置。各底部潔淨噴嘴251(注入用底部潔淨噴嘴、排出用底部潔淨噴嘴)，具有限制氣體逆流之閥功能。另，設於FOUP5的底部53的複數個通氣口當中，與 注入用底部潔淨噴嘴251接觸的通氣口發揮注入用通氣口的功能，與排出用底部潔淨噴嘴251接觸的通氣口則發揮排出用通氣口的功能。
本實施形態當中，如圖1所示，於將FOUP5載置於載置台22的狀態下，在FOUP5的前後方向，讓位於相對遠離開口部23的底部潔淨噴嘴251發揮注入用底部潔淨噴嘴的功能，而讓位於相對靠近開口部23的底部潔淨噴嘴251發揮排出用底部潔淨噴嘴的功能。同圖中，將FOUP5的門52及載入埠2的門扉部24關閉之狀態(門扉關閉狀態)下，以箭頭表示FOUP內5S的氣體流動模型。
此外，能夠將底部潔淨噴嘴251構成為，可在下述位置之間升降移動，即，其先端部(上端部)不會與FOUP5的通氣口接觸之待命位置、及先端部(上端部)可與FOUP5的通氣口接觸之潔淨位置。如此的底部潔淨噴嘴251，會在單元化的狀態下安裝於載入埠2的載置台22中的複數個規定處(例如載置台22的四隅附近)，藉此可將載置於載置台22上的FOUP內5S的氣體環境置換成潔淨用氣體，而發揮底部潔淨裝置25的功能。
接著，針對將如此構成之底部潔淨裝置25組裝至載置台22而成之載入埠2，說明其使用方法及作用。
首先，藉由未圖示之OHT等搬運裝置， FOUP5被搬運至載入埠2，載置於載置台22上。此時，例如設於載置台22的定位用突起會嵌入至FOUP5的定位用凹部，藉此便能將FOUP5載置於載置台22上的規定標準位置。此外，亦可構成為，藉由檢測FOUP5是否已載置於載置台22上的規定位置之就座感測器(圖示省略)，來檢測FOUP5確已載置於載置台22上的標準位置。在將FOUP5載置於載入埠2的載置台22上的時間點之前，將底部潔淨噴嘴251預先安排在待命位置，藉此便能避免底部潔淨噴嘴251不慎接觸FOUP5的通氣口之情況。
接下來，本實施形態之載入埠2，使底部潔淨噴嘴251從待命位置朝潔淨位置上昇移動而與通氣口的下端接觸，讓形成於底部潔淨噴嘴251內部的氣體通路與通氣口的內部空間於高度方向連通。在此狀態下，本實施形態之載入埠2，係將從未圖示之供給源供給之潔淨用氣體，通過潔淨噴嘴的氣體通路及通氣口的內部空間而注入至FOUP內5S，並將FOUP內5S原本充滿的氣體通過排出用埠及排出用底部潔淨噴嘴251而排出至FOUP5外。在此時間點，FOUP內5S的氣體流動，於圖1中以箭頭表示其模型。另，亦可使排出處理比注入處理還優先開始，將FOUP內5S的空氣一定程度排出至FOUP5外，使FOUP內5S呈減壓之狀態下，再進行注入處理。
本實施形態之EFEM1當中，將FOUP5從OHT等搬運裝置遞交給載入埠2的載置台22上後便能立 刻開始底部潔淨處理，藉由該底部潔淨處理，使FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度分別於短時間內降低至規定值以下，而能夠使FOUP內5S的晶圓的周圍環境，比底部潔淨處理開始前還呈低濕度環境及低氧氣環境。像這樣，本實施形態之EFEM1當中，藉由設於載入埠2的底部潔淨裝置25之底部潔淨處理，能夠將FOUP內5S的潔淨用氣體的充填度(置換度)維持在比正面潔淨處理還高的值，而能使FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度分別降低至規定值以下。
實施這樣的底部潔淨處理，使FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度降低至規定值以下之後，以載入埠2的門扉部24將FOUP5的門52打開，透過載入埠2的搬出入口51及載入埠2的開口部23，在使FOUP5的內部空間5S與半導體製造裝置4的內部空間連通之狀態下，藉由設於晶圓搬運室內3S之晶圓搬運機械臂，將FOUP內5S的晶圓依序取出至半導體製造裝置4內。
不過，以載入埠2的門扉部24將FOUP5的門52打開，透過載入埠2的開口部23使FOUP5的內部空間5S與半導體製造裝置4的內部空間連通之時間點(以下稱為「門扉開啟時間點」)，晶圓搬運室內3S的氣體環境會流入FOUP內5S，以門扉開啟時間點為分界，FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度可能會急遽上昇(圖2當中以實線表示水分濃度的變化)。
為了避免此一狀況，本實施形態之EFEM1， 更具備了屏護氣體幕裝置6，其形成可遮蔽載入埠2的開口部23之氣體幕。屏護氣體幕裝置6位於載入埠2的開口部23的附近，且在比開口部23還偏向晶圓搬運室3側的位置，於比開口部23的上緣還高的位置，配置了屏護幕氣體吹出部61，其將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝正下方吹出，藉由從屏護幕氣體吹出部61吹出的屏護幕氣體，形成可遮蔽開口部23之氣體幕。另，亦可將屏護幕氣體吹出部61的下端部(先端部)，設定在和開口部23上緣同高之位置。屏護幕氣體的供給源(圖示省略)，可與潔淨用氣體的供給源相同，亦可不同。此外，屏護氣體的供給源及屏護幕氣體吹出部61，係藉由適當的配管或接頭等而相互連接。
作為屏護幕氣體吹出部61，可以例舉由在開口部23的寬幅方向橫跨比開口部23的寬幅尺寸還大之區域而以規定間距配置之複數個噴嘴所構成者(噴嘴型，Nozzle Type)、或是由具有比開口部23的寬幅尺寸還大之寬幅尺寸的單一吹出口所構成者(吹氣型，Blow Type)。屏護幕氣體吹出部61若為噴嘴型，則從各噴嘴吹出之屏護幕氣體會成為噴射流。另一方面，屏護幕氣體吹出部61若為吹氣型，則從單一吹出口吹出之屏護幕氣體會成為沿著吹出方向的平面性流動。
本實施形態之屏護氣體幕裝置6當中，如圖3所示，其出力係設定成，從屏護幕氣體吹出部61吹出之屏護幕氣體會到達至比開口部23的開口下緣還下方。這 樣的屏護幕氣體之氣流，與FFU33之氣流會成為不同流動。
又，於門扉開啟時間點或比門扉開啟時間點還早之時間點，使屏護氣體幕裝置6作動，形成遮蔽載入埠2的開口部23之屏護氣體幕，藉此，在門扉開啟時間點以降，便能防止晶圓搬運室內3S的氣體環境流入至FOUP內5S，而能防止/抑制門扉開啟時間點後一瞬間，FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度急遽上昇。此處，圖4中，於門扉關閉狀態下藉由底部潔淨裝置25進行底部潔淨處理之後，當使屏護氣體幕裝置6作動的情形下，以單點鏈線表示FOUP內5S的水分濃度變化。另，圖4中以單點鏈線表示之FOUP內5S的水分濃度變化，係為在門扉開啟時間點以降仍持續以底部潔淨裝置25進行底部潔淨處理時之情形。
像這樣，本實施形態之載入埠2，具備屏護氣體幕裝置6，當使藉由底部潔淨裝置25供給潔淨用氣體而至少水分濃度降低至規定值(圖4當中，該「規定值」為零或近乎零)之潔淨對象容器即FOUP5的內部空間5S，透過載入埠2的開口部23與晶圓搬運室3的內部空間3S連通時(圖4中的時刻t1)，在開口部23的鄰近且比開口部23還偏向晶圓搬運室3側之位置，從比開口部23的上緣還高之位置或是與上緣同高之位置，將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝向正下方吹出，形成可遮蔽開口部23之氣體幕，故在尚未使FOUP5 的內部空間5S與晶圓搬運室3的內部空間3S連通之門扉關閉狀態下，能夠藉由底部潔淨裝置25讓FOUP5的內部空間5S的水分濃度降低至規定值以下，而就算在使FOUP5的內部空間5S與晶圓搬運室3的內部空間3S連通之門扉開啟狀態下，藉由以屏護氣體幕裝置6來形成氣體幕，便能夠防止/抑制晶圓搬運室內3S的氣體環境流入低濕度環境、低氧氣環境的FOUP內5S，即使在門扉開啟時間點(例如圖4所示之時刻t1)以降，仍能將FOUP內5S的水分濃度保持在低水準亦即可防止/抑制水分附著於FOUP內5S的晶圓之範圍(水分濃度容許範圍)內，能夠避免水分附著於晶圓所造成之品質降低。
此外，如圖4所示，就算藉由屏護氣體幕裝置6形成氣體幕的情形下，於門扉開啟時間點以降，FOUP內5S的水分濃度還是會比門扉開啟時間點稍為增高，但在某一時間點便會到達頂峰，不會再上昇超過該峰值P。又，該峰值P若為可防止/抑制水分附著於晶圓之水分濃度，那麼著眼於這一點，如圖5所示，在將FOUP5的門52關閉之狀態下，於藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理使FOUP內5S的水分濃度逐漸降低之處理工程中，可以在該水分濃度成為與上述峰值P相同值之時間點t2便藉由載入埠2的門扉部24將FOUP5的門52打開，透過載入埠2的開口部23與晶圓搬運室3的內部空間3S連通，而能夠開始晶圓之搬運處理。亦即，可以將該峰值P當成本發明的「規定值」來對待。當同時進行底部潔淨 處理及屏護幕氣體吹出處理的情形下，藉由預先掌握FOUP內5S的水分濃度成為最高之峰值P，那麼在將FOUP5的門52關閉之狀態下，藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理不必使FOUP內5S的水分濃度降低至零或是近乎零之值，只要降低至峰值P，在到達峰值P的時間點t2以降也繼續進行底部潔淨處理及屏護幕氣體吹出處理，如此一來，FOUP內5S的水分濃度便不會再高過該值。又，將FOUP5的門52打開之時間點，不必等到將FOUP5的門52關閉之狀態下藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理使FOUP內5S的水分濃度降低至零或者近乎零之值亦即時間點t1，而是選擇降低至峰值P之時間點t2，藉此，便能夠縮短將FOUP5從OHT等搬運裝置遞交給載入埠2的載置台22的時間點起算至打開FOUP5的門52為止的這段時間，能夠實現產距時間之縮短，以及提升晶圓處理效率。
接著，參照圖6及圖7等，說明與上述實施形態不同之實施形態(以下稱為第2實施形態，上述實施形態稱為第1實施形態)。
第2實施形態當中，係將屏護氣體幕裝置27設置於載入埠2，這點與上述第1實施形態不同。是故，以下詳述載入埠2之構成，但有關FOUP5、晶圓搬運室3及半導體製造裝置4之說明則省略。
本實施形態之載入埠2，如圖6及圖7所示，係與FOUP5的門52緊貼而開關，用來將晶圓在FOUP內 5S和晶圓搬運室內3S之間送出入，其具備：框架21，幾乎呈矩形板狀而以鉛直姿勢配置；及載置台22，在該框架21上以略水平姿勢設置；及開口部23，將開口下緣設定在框架21當中與載置台22幾乎同高的位置，且可與晶圓搬運室內3S連通；及門扉部24，開關該開口部23；及底部潔淨裝置25，可對FOUP內5S注入潔淨用氣體，將FOUP內5S的氣體環境置換成氮氣氣體等潔淨用氣體；及支撐台26，支撐載置台22；及屏護氣體幕裝置27，形成可遮蔽開口部23之氣體幕。
設於框架21的門扉部24，係於將FOUP5載置於載置台22的狀況下，在與設於FOUP5前面的門52緊貼之狀態下，可在下述位置之間作動，即，將該門52打開而使搬出入口51及FOUP5的開口部23同時開放之開放位置、及將搬出入口51及FOUP5的開口部23予以緊閉之緊閉位置。使門扉部24在開放位置與緊閉位置之間至少升降移動之門扉升降機構(圖示省略)，可運用已知之物。
底部潔淨裝置25具備複數個底部潔淨噴嘴251，其在載置台22的朝上之面於上端部(先端部)露出之狀態下配置於規定處，並使該些複數個底部潔淨噴嘴251發揮注入潔淨用氣體之注入用底部潔淨噴嘴的功能、或發揮將FOUP內5S的氣體環境排出之排出用底部潔淨噴嘴的功能。底部潔淨噴嘴251的總數量當中所佔之注入用底部潔淨噴嘴及排出用底部潔淨噴嘴的比例，可為相同 比例，亦可為其中一者比另一者大。
該些複數個底部潔淨噴嘴251，可因應設於FOUP5的底部53之通氣口的位置，而安裝在載置台22上的適當位置。各底部潔淨噴嘴251(注入用底部潔淨噴嘴、排出用底部潔淨噴嘴)，具有限制氣體逆流之閥功能，且可與設於FOUP5的底部53之通氣口接觸。另，設於FOUP5的底部53的複數個通氣口當中，與注入用底部潔淨噴嘴接觸的通氣口發揮注入用通氣口的功能，與排出用底部潔淨噴嘴接觸的通氣口則發揮排出用通氣口的功能。
本實施形態當中，如圖6所示，於將FOUP5載置於載置台22的狀態下，在FOUP5的前後方向，讓位於相對遠離開口部23的底部潔淨噴嘴251發揮注入用底部潔淨噴嘴的功能，而讓位於相對靠近開口部23的底部潔淨噴嘴251發揮排出用底部潔淨噴嘴的功能。同圖中，將FOUP5的門52及載入埠2的門扉部24關閉之狀態(門扉關閉狀態)下，以箭頭表示FOUP內5S的氣體流動模型。
此外，能夠將底部潔淨噴嘴251構成為，可在下述位置之間升降移動，即，其先端部(上端部)不會與FOUP5的通氣口接觸之待命位置、及先端部(上端部)可與FOUP5的通氣口接觸之潔淨位置。如此的底部潔淨噴嘴251，會在單元化的狀態下安裝於載入埠2的載置台22中的複數個規定處(例如載置台22的四隅附 近)，藉此可將載置於載置台22上的FOUP內5S的氣體環境置換成潔淨用氣體，而發揮底部潔淨裝置25的功能。
屏護氣體幕裝置27位於載入埠2的開口部23的附近，且在比開口部23還偏向晶圓搬運室3側的位置，於比開口部23的上緣還高的位置，配置了屏護幕氣體吹出部271，其將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝正下方吹出，藉由從屏護幕氣體吹出部271吹出的屏護幕氣體，形成可遮蔽開口部23之氣體幕。另，亦可將屏護幕氣體吹出部271的下端部(先端部)，設定在和開口部23上緣同高之位置。屏護幕氣體的供給源(圖示省略)，可與潔淨用氣體的供給源相同，亦可不同。此外，屏護氣體的供給源及屏護幕氣體吹出部271，係透過適當的配管或接頭等而相互連接。
作為屏護幕氣體吹出部271，可以例舉由在開口部23的寬幅方向橫跨比開口部23的寬幅尺寸還大之區域而以規定間距配置之複數個噴嘴所構成者(噴嘴型)、或是由具有比開口部23的寬幅尺寸還大之寬幅尺寸的單一吹出口所構成者(吹氣型)。若為噴嘴型之屏護幕氣體吹出部271，則從各噴嘴吹出之屏護幕氣體會成為噴射流。另一方面，若為吹氣型之屏護幕氣體吹出部271，則從單一吹出口吹出之屏護幕氣體會成為沿著吹出方向的平面性流動。
本實施形態之屏護氣體幕裝置27當中，如圖 7所示，其出力係設定成，從屏護幕氣體吹出部271吹出之屏護幕氣體會到達至比開口部23的開口下緣還下方。這樣的屏護幕氣體之氣流，與FFU33之氣流會成為不同流動。
接著，針對組裝有如此底部潔淨裝置25及屏護氣體幕裝置27之載入埠2，說明其使用方法及作用。
首先，藉由未圖示之OHT等搬運裝置，FOUP5被搬運至載入埠2，載置於載置台22上。此時，例如設於載置台22的定位用突起會嵌入至FOUP5的定位用凹部，藉此便能將FOUP5載置於載置台22上的規定標準位置。此外，亦可構成為，藉由檢測FOUP5是否已載置於載置台22上的規定位置之就座感測器(圖示省略)，來檢測FOUP5確已載置於載置台22上的標準位置。在FOUP5載置於載入埠2的載置台22上的時間點之前，將底部潔淨噴嘴251預先安排在待命位置，藉此便會避免底部潔淨噴嘴251不慎接觸FOUP5的通氣口之情況。
接下來，本實施形態之載入埠2，使底部潔淨噴嘴251從待命位置朝潔淨位置上昇移動而與通氣口的下端接觸，讓形成於底部潔淨噴嘴251內部的氣體通路與通氣口的內部空間於高度方向連通。在此狀態下，本實施形態之載入埠2，係將從未圖示之供給源供給之潔淨用氣體，通過潔淨噴嘴的氣體通路及通氣口的內部空間而注入至FOUP內5S，並將FOUP內5S原本充滿的氣體通過排 出用埠及排出用底部潔淨噴嘴251而排出至FOUP5外。在此時間點，FOUP內5S的氣體流動，於圖6中以箭頭表示其模型。另，亦可使排出處理比注入處理還優先開始，將FOUP內5S的空氣一定程度排出至FOUP5外，使FOUP內5S呈減壓之狀態下，再進行注入處理。
本實施形態之載入埠2當中，將FOUP5從OHT等搬運裝置遞交給載置台22上後便能立刻開始底部潔淨處理，藉由該底部潔淨處理，使FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度分別於短時間內降低至規定值以下，而能夠使FOUP內5S的晶圓的周圍環境，比底部潔淨處理開始前還呈低濕度環境。像這樣，本實施形態之載入埠2當中，藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理，能夠將FOUP內5S的潔淨用氣體的充填度(置換度)維持在比正面潔淨處理還高的值，而能使FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度分別降低至規定值以下。
實施這樣的底部潔淨處理，使FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度降低至規定值以下之後，以載入埠2的門扉部24將FOUP5的門52打開，透過載入埠2的搬出入口51及載入埠2的開口部23，在使FOUP5的內部空間5S與半導體製造裝置4的內部空間連通之狀態下，藉由設於晶圓搬運室內3S之晶圓搬運機械臂，將FOUP內5S的晶圓依序取出至半導體製造裝置4內。
又，本實施形態之載入埠2，於門扉開啟時間點或比門扉開啟時間點還早之時間點，使屏護氣體幕裝置 27作動，形成遮蔽載入埠2的開口部23之屏護氣體幕，藉此，在門扉開啟時間點以降，便會防止晶圓搬運室內3S的氣體環境流入至FOUP內5S，而會防止/抑制門扉開啟時間點後一瞬間，FOUP內5S的水分濃度及氧氣濃度急遽上昇。此處，圖4中，於門扉關閉狀態下藉由底部潔淨裝置25進行底部潔淨處理之後，當使屏護氣體幕裝置27作動的情形下，以單點鏈線表示FOUP內5S的水分濃度變化。圖4中以單點鏈線表示之FOUP內5S的水分濃度變化，係為在門扉開啟時間點以降仍持續以底部潔淨裝置25進行底部潔淨處理時之情形。
像這樣，本實施形態之EFEM1，具備屏護氣體幕裝置27，當使藉由底部潔淨裝置25供給潔淨用氣體而至少水分濃度降低至規定值(圖4當中，該「規定值」為零或近乎零)之潔淨對象容器即FOUP5的內部空間5S，透過載入埠2的開口部23與晶圓搬運室3的內部空間3S連通時，在開口部23的鄰近且比開口部23還偏向晶圓搬運室3側之位置，從比開口部23的上緣還高之位置或是與上緣同高之位置，將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝向正下方吹出，形成可遮蔽開口部23之氣體幕，故在尚未使FOUP5的內部空間5S與晶圓搬運室3的內部空間3S連通之門扉關閉狀態下，能夠藉由底部潔淨裝置25讓FOUP5的內部空間5S的水分濃度降低至規定值以下，而就算在使FOUP5的內部空間5S與晶圓搬運室3的內部空間3S連通之門扉開啟狀態下， 藉由以屏護氣體幕裝置27來形成氣體幕，便能夠防止/抑制晶圓搬運室內3S的氣體環境流入低濕度環境、低氧氣環境的FOUP內5S，即使在(例如圖4所示之時刻t1)以降，仍能將FOUP內5S的水分濃度保持在低水準亦即可防止/抑制水分附著於晶圓之範圍(水分濃度容許範圍)內，能夠避免水分附著於晶圓所造成之品質降低。
此外，如圖4所示，就算藉由屏護氣體幕裝置27形成氣體幕的情形下，於門扉開啟時間點以降，FOUP內5S的水分濃度還是會比門扉開啟時間點稍為增高，但在某一時間點便會到達頂峰，不會再上昇超過該峰值P。又，該峰值P若為可防止/抑制水分附著於晶圓之水分濃度，那麼著眼於這一點，如圖5所示，在將FOUP5的門52關閉之狀態下，於藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理使FOUP內5S的水分濃度逐漸降低之處理工程中，可以在該水分濃度成為與上述峰值P相同值之時間點t2便藉由載入埠2的門扉部24將FOUP5的門52打開，透過載入埠2的開口部23與晶圓搬運室3的內部空間3S連通，而能夠開始晶圓之搬運處理。亦即，可以將該峰值P當成本發明的「規定值」來對待。當同時進行底部潔淨處理及屏護幕氣體吹出處理的情形下，藉由預先掌握FOUP內5S的水分濃度成為最高之峰值P，那麼在將FOUP5的門52關閉之狀態下，藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理不必使FOUP內5S的水分濃度降低至零或是近乎零之規定值，只要降低至峰值P，在到達峰值P的時 間點t2以降也繼續進行底部潔淨處理及屏護幕氣體吹出處理，如此一來，FOUP內5S的水分濃度便不會再高過該值。又，將FOUP5的門52打開之時間點，不必等到將FOUP5的門52關閉之狀態下藉由底部潔淨裝置25之底部潔淨處理使FOUP內5S的水分濃度降低至零或者近乎零之值亦即時間點t1，而是選擇降低至峰值P之時間點t2，藉此，便能夠縮短將FOUP5從OHT等搬運裝置遞交給載入埠2的載置台22的時間點起算至打開FOUP5的門52為止的這段時間，能夠實現產距時間之縮短，以及提升晶圓處理效率。
上述任一實施形態(第1實施形態、第2實施形態)中，被轉送至半導體製造裝置4內的晶圓皆會接著被供應至半導體製造裝置本體41以進行半導體製造處理工程，藉由半導體製造裝置本體41而完成半導體製造處理工程之晶圓，會依序存放至FOUP5100內，一旦所有晶圓結束半導體製造處理工程並收納至FOUP內5S，便讓門扉部24在與FOUP5的門52緊貼之狀態下，從開放位置移動至緊閉位置。如此一來，載入埠2的開口部23及FOUP5的搬出入口51便被緊閉，載置於載置台22的FOUP5會藉由未圖示之搬運機構運出至下一工程。
另，本發明並不限於上述實施形態。舉例來說，上述實施形態當中，係示例以FOUP作為潔淨對象容器，但亦可為其他容器(載體)。
此外，作為屏護氣體幕裝置，亦可運用下述 者，即，將屏護幕氣體朝向逐漸遠離潔淨對象容器之斜下方向吹出，而形成可遮蔽開口部之氣體幕。藉由以這樣的屏護氣體幕裝置形成之氣體幕，在門扉開啟狀態中，便能防止/抑制晶圓搬運室內的氣體流入潔淨對象容器內。在此情形下，屏護氣體幕裝置的屏護幕氣體吹出部，可為噴嘴型或吹氣型的任一種。
除此之外，有關各部分的具體構成亦不限於上述實施形態，在不脫離本發明要旨之範圍內可為各種變形。
1‧‧‧EFEM
2‧‧‧載入埠
3‧‧‧晶圓搬運室
4‧‧‧半導體製造裝置
5‧‧‧潔淨對象容器(FOUP)
6‧‧‧屏護氣體幕裝置
21‧‧‧框架
22‧‧‧載置台
23‧‧‧開口部
24‧‧‧門扉部
25‧‧‧底部潔淨裝置
26‧‧‧支撐台
31‧‧‧風扇
32‧‧‧過濾器
33‧‧‧FFU(風機濾網機組)
3S‧‧‧晶圓搬運室的內部空間
41‧‧‧半導體製造裝置本體
42‧‧‧載入/載出室
5S‧‧‧FOUP內
51‧‧‧搬出入口
52‧‧‧門
53‧‧‧底部
61‧‧‧屏護幕氣體吹出部
251‧‧‧底部潔淨噴嘴

Claims (2)

  1. 一種EFEM(設備前端模組)，係為由晶圓搬運室、及與該晶圓搬運室鄰接設置的載入埠所構成之EFEM，其特徵為：前述載入埠具備底部潔淨裝置，可從潔淨對象容器的底面側，將該潔淨對象容器內的氣體環境置換成由氮氣或乾燥空氣的其中一種所構成之潔淨用氣體，又具備屏護氣體幕裝置，係當使藉由前述底部潔淨裝置供給前述潔淨用氣體而至少水分濃度降低至規定值之前述潔淨對象容器的內部空間，透過前述載入埠的開口部而與前述晶圓搬運室的內部空間連通時，在前述開口部附近且比前述開口部還偏向前述晶圓搬運室側之位置，從與前述開口部的上緣同高或比前述上緣還高的位置，將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝向正下方或逐漸遠離前述潔淨對象容器之斜下方向吹出，形成可遮蔽前述開口部之氣體幕。
  2. 一種載入埠，係為與晶圓搬運室鄰接設置之載入埠，其特徵為，具備：底部潔淨裝置，可從潔淨對象容器的底面側，將該潔淨對象容器內的氣體環境置換成由氮氣或乾燥空氣的其中一種所構成之潔淨用氣體；及屏護氣體幕裝置，係當使藉由前述底部潔淨裝置供給前述潔淨用氣體而至少水分濃度降低至規定值之前述潔淨對象容器的內部空間，透過開口部而與前述晶圓搬運室的 內部空間連通時，在前述開口部附近且比前述開口部還偏向前述晶圓搬運室側之位置，從與前述開口部的上緣同高或比前述上緣還高的位置，將由氮氣或乾燥空氣的其中一者所構成之屏護幕氣體朝向正下方或逐漸遠離前述潔淨對象容器之斜下方向吹出，形成可遮蔽前述開口部之氣體幕。
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