JP3964361B2 - パージ装置およびパージ方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体、フラットパネルディスプレイ用のパネル、光ディスク等、高清浄な環境下にてそのプロセスが行われる物品の製造工程において、当該物品収容のために用いられる製品収容容器に関する。より詳細には、前述の物品、主として300mm径の半導体用ウエハの処理工程においてこれを被収容物として用いられる、いわゆるFOUP(front-opening unified pod)における、その内部の清浄化方法に関するものである。

これまで、半導体デバイスの製造工程では、ウエハに対して各種処理を施すための工場全体をクリーンルーム化するで、求められるプロセス中の高清浄化に対応していた。しかし、ウエハの大径化に伴って、この様な対処では構成上環境を得ることがコスト等において問題となり、ここ数年、各処理装置各々に対して高清浄度に保ったミニエンバイロンメント（微小環境）空間を確保する手段がとられている。

具体的には工場全体の清浄度を高めるのではなく、製造工程内における各処理装置内およびその間の移動中における保管用容器（以下、ポッドと呼ぶ）内のみを高清浄度に保つこととしている。このポッドを、上述のごとくFOUPと総称している。この様に、わずかな空間のみを高清浄化することで、工場全体をクリーンルーム化した場合と同じ効果を得て設備投資や維持費を削減して効率的な生産工程を実現している。

以下、実際に用いられる、いわゆるミニエンバイロメント方式に対応した半導体処理装置等について簡単に説明する。図８は半導体ウエハ処理装置５０の全体を示している。半導体ウエハ処理装置５０は、主にロードポート部５１、搬送室５２、および処理室５９から構成されている。それぞれの接合部分は、ロードポート側の仕切り５５ａおよびカバー５８ａと、処理室側の仕切り５５ｂおよびカバー５８ｂとにより区画されている。半導体ウエハ処理装置５０における搬送室５２では塵を排出して高清浄度を保つ為、その上部に設けられたファン（不図示）により搬送室５２の上方から下方に向かって空気流を発生させている。これで塵は常に下側に向かって排出されることになる。

ロードポート部５１上には、シリコンウエハ等（以下、単にウエハと呼ぶ）の保管用容器たるポッド２が台５３上に据え付けられる。先にも述べたように、搬送室５２の内部はウエハ１を処理する為に高清浄度に保たれており、更にその内部にはロボットアーム５４が設けられている。このロボットアーム５４によって、ウエハはポッド２内部と処理室５９の内部との間を移送される。処理室５９には、通常ウエハ表面等に薄膜形成、薄膜加工等の処理を施すための各種機構が内包されているが、これら構成は本発明と直接の関係を有さないためにここでの説明は省略する。

ポッド２は、被処理物たるウエハ１を内部に収めるための空間を有し、いずれか一面に開口部を有する箱状の本体部２ａと、該開口部を密閉するための蓋４とを備えている。本体部２ａの内部にはウエハ１を一方向に重ねる為の複数の段を有する棚が配置されており、ここに載置されるウエハ１各々はその間隔を一定としてポッド２内部に収容される。なお、ここで示した例においては、ウエハ１を重ねる方向は、鉛直方向となっている。搬送室５２のロードポート部５１側には、開口部１０が設けられている。開口部１０は、ポッド２が開口部１０に近接するようにロードポート部５１上で配置された際に、ポッド２の開口部と対向する位置に配置されている。また、搬送室５２には内側における開口部１０付近には、後述するオープナ３が設けられている。

図９Ａおよび９Ｂは、従来の装置におけるオープナ３部分を拡大した側断面図および搬送室５２側からオープナ３見た正面図をそれぞれ示している。図１０は、オープナ３を用いてポッド２から蓋４を取り外した状態についてその側断面概略を示している。オ−プナ３は、ドア６とドアアーム４２とを備えている。ドア６には固定部材４６が取り付けられており、ドア６は、当該固定部材４６を介してドアアーム４２の一端に対して回動可能に連結されている。ドアアーム４２の他端は、エアー駆動式のシリンダ３１の一部であるロッド３７の先端部に対して、枢軸４０を介して、当該枢軸４０に対して回転可能に支持されている。

ドアアーム４２の該一端と該他端との間には、貫通穴が設けられている。当該穴と、オープナ３を昇降させる可動部５６の支持部材６０に固定される固定部材３９の穴とを不図示のピンが貫通することにより、支点４１が構成されている。従って、シリンダ３１の駆動によるロッド３７の伸縮に応じて、ドアアーム４２は支点４１を中心に回動可能となる。ドアアーム４２の支点４１は、昇降が可能な可動部５６に設けられる支持部材６０に固定されている。ドア６は保持ポート１１ａおよび１１ｂを有していて、ポッド２の蓋４を真空吸着で保持できる。

これら構成によってウエハ１の処理を行う際には、まず搬送室開口部１０に近接するように台５３上に配置して、ドア６により蓋４を保持する。そしてシリンダ３１のロッドを縮めるとドアアーム４２が支点４１を中心に搬送室開口部１０から離れるように移動する。この動作によりドア６は蓋４とともに回動して蓋４をポッド２から取り外す。その状態が図１０に示されている。その後、可動部５６を下降させて蓋４を所定の待避位置まで搬送する。

通常、ウエハ等を収容した状態でのポッド２の内部は、高清浄に管理された乾燥窒素等によって満たされており、汚染物質、酸化性のガス等のポッド内部への侵入を防止している。しかしながら、このポッドは処理室を経た後のウエハも収容することから、処理室等にて汚染物質等がウエハに付着し、これがポッド内部に持ち込まれる場合が考えられる。この様な汚染物質等が次の処理室にまで持ち込まれた場合、この処理室を経ることにより本来為されるべき所望のウエハ処理が行われない場合も生じえる。このため、ウエハをポッドから搬送室に移す際に、これら汚染物質等を除去する必要がある。

従来のFOUPにおいては、当該要求に対応するために、パージ用のガスをポッド内部に導入するための給気孔および排出するための排気孔が、その底部に設けられている。これら給気および排気孔は、当該ポッドを載置する支持台に設けられたパージガス用の給気孔および排気孔と、それぞれ接続される。実際の操作としては、これら給気孔を介して、支持台側から、高清浄に管理された高圧ガスをポッド内部に導入する。同時に、ポッド内部に存在していたガスおよび汚染物質等を、これら排気孔を介してポッド外部に排出する。当該操作によって、ポッド内部に持ち込まれた汚染物質等の除去を行っていた。

しかし、単にポッド底部から高圧ガスを導入するだけでは、ガス流は通過が容易なウエハ外周近傍を主として通過すると考えられる。従って、微小間隔を保って保持される個々のウエハの上下面に対して充分な流速を有したガスを通過させることは困難と思われる。しかし、汚染物質等は、ウエハ上面或いは下面に主に付着しており、従来の方式では汚染物質等の充分な除去は困難と思われる。

ウエハに付着した汚染物質を確実に除去するための方法として、［特許文献１］に開示される方法が提案されている。当該方法においては、搬送室とは別個に、オープナを収容する空間が設けられている。当該空間は、ポッドの開口部の正面上方に位置する部分に、ガス供給口を有している。このガス供給口からポッド内部に向けて清浄ガスを供給し、ポッド内部を循環してポッド下部から当該空間に流出した当該清浄ガスを、当該空間下部から排気している。以上の構成を用いて、ポッド内部に清浄ガスを循環させることによって、従来の方法と比較して、より確実な汚染物質等の除去を行えるようにしている。

また、［特許文献２］には、ポッド内部に保持されたウエハ個々の間に対して、清浄ガスを導入する方法が開示されている。当該方法においては、ポッド内部に、ウエハ個々を収容する溝部各々に対して各々連通するガス導入用流路およびガス排出用流路が設けられている。このガス導入用流路を介して清浄ガスを個々のウエハの表面に対して吹き付け、汚染物質等を含むこととなった当該清浄ガスをガス排出用流路を介して排気することにより、より確実な汚染物質の除去を行えるようにしている。

特開２００３−４５９３３ 特開平１１−２５１４２２ 特開２００２−３５３２９３

［特許文献１］に開示される方法は、ポッド内部の湿度および酸化性ガスの低減、および有機汚染の防止に関してはある程度の効果が期待できる。しかしながら、微小空間を保って保持されたウエハ個々の間に存在するガス等を、効果的に置換することはやはり困難と思われる。従って、ウエハ上下面に付着した汚染物質を除去する効果を得ることも、同様に困難と思われる。

［特許文献２］に開示される方法によれば、ウエハ上下面に付着した汚染物質の除去も可能と思われる。しかし、実際の構成上ガス導入用流路の内径を大きく保つことは困難とおもわれる。このため、当該流路の上流側と下流側とでは、ウエハ表面に導入されるガスの圧力、或いは所定圧力で導入される時間に差が生じ、ウエハの保持位置に応じて汚染物質の除去効果が異なることが考えられる。

また、支持台、ポッド形状、更にはポッド内部パージ用の清浄ガスの供給孔および排出孔の配置等は、半導体製造業界においてほぼ規格化されている。従って、この規格と異なった構成を必要とする［特許文献２］に開示されるポッドは、現在汎用されている支持台等と共用できないという問題を有している。

本発明は、上記状況に鑑みて為されたものであり、ウエハ上に付着した汚染物質等を効果的に除去することが可能なFOUPのパージ方法およびパージ装置の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係るパージ装置は、開口、および被収容物が各々載置される所定の方向に並ぶ複数の棚からなる本体と、本体から分離可能であって開口を塞ぐ蓋と、を備えるポッドに収容された被収容物に対し、所定のガスを吹き付けてパージ操作を行うパージ装置であって、被収容物の端部から所定距離隔置されていて、被収容物における所定の方向に対して垂直に延在する面の略全領域に対して略均一に所定のガスを吹き付けるガス供給ノズルと、ガス供給ノズルを支持してガス供給ノズルを前記所定の方向に駆動可能な支持部材を有することを特徴としている。

なお、上述のパージ装置においては、支持部材はポッドの本体部から前記蓋の装脱を行う部材であることが好ましい。また、所定のガスが前記ガス供給ノズルから吹き出されるタイミングは、支持部材が所定方向に移動する際に、被収容物が延在する平面を通過するタイミングと同期することが好ましい。更に、ガス供給ノズルは、被収容物が延在する平面と平行な面と平面に対して所定角度下方を向いて延在する面とに囲まれた領域に対して所定のガスを吹き出すことが好ましい。

なお、上記パージ装置において、被収容物は半導体製造に用いられるウエハ、或いは高清浄な環境下でその処理が行われる各種物品に対応する。また、ポッドは、半導体ウエハを収容するものの例としてFOUPがあるが、各種物品を収容するものであれば特にFOUPに限られない。また、蓋が本体から分離された状態は、ポッドがロードポート上に載置されて、ポッド内に収容されたウエハがロードポートを介してウエハ処理装置に移載される状態に対応する。また、ここで述べたパージ操作は、物品上に付着等して存在する、塵、有機物、不純物元素、酸化性ガス等の汚染物質を除去する操作を意味している。また、マッピングとは、複数の棚の各々に収容されるウエハの有無を検出し、これを棚の位置情報と対応付ける操作を意味する。

また、上記課題を解決するために、本発明にかかるパージ方法は、開口、および被収容物が各々載置される所定の方向に並ぶ複数の棚からなる本体と、本体から分離可能であって開口を塞ぐ蓋と、を備えるポッドに収容された被収容物に対し、所定のガスを吹き付けてパージ操作を行うパージ方法であって、蓋を本体から分離する工程と、開口の前面を被収容物の端部から所定距離隔置した状態を保持して所定の方向に沿ってガス供給ノズルを移動させる工程と、ガス供給ノズルより被収容物における所定の方向とは垂直な方向に延在する面の略全領域に対して所定のガスを略均一に吹き付けることによって被収容物のパージを行う工程を含むことを特徴としている。

なお、上述のパージ方法においては、ガス供給ノズルはポッドの本体から蓋を装脱するための用いられるドアに固定されていることが好ましい。また、パージを行う工程は、ガス供給ノズルが所定方向に移動する際に、被収容物が延在する平面を通過するタイミングと同期して為されることが好ましい。更に、パージを行う工程において、ガス供給ノズルは被収容物が延在する平面と平行な面と該平面に対して所定角度下方を向いて延在する面との間に対して所定のガスを吹き出すことが好ましい。

なお、上記パージ方法において、被収容物は半導体製造に用いられるウエハ、或いは高清浄な環境下でその処理が行われる各種物品に対応する。また、ポッドは、半導体ウエハを収容するものの例としてFOUPがあるが、各種物品を収容するものであれば特にFOUPに限られない。また、蓋が本体から分離された状態は、ポッドがロードポート上に載置されて、ポッド内に収容されたウエハがロードポートを介してウエハ処理装置に移載される状態に対応する。また、ここで述べたパージ操作は、物品上に付着等して存在する、塵、有機物、不純物元素、酸化性ガス等の汚染物質を除去する操作を意味している。また、マッピングとは、棚の格段に収容されるウエハの有無を検出し、これを棚の位置情報と対応付ける操作を意味する。

本発明によれば、ガス供給ノズルが、ウエハとは所定距離を隔てて、ウエハ表面の全域に向けて高清浄のガスを吹き付けることが可能となる。また、ガス供給ノズルはウエハが重ねられる方向に移動可能であり、一枚一枚のウエハに対して個別にガスの吹き付けを行うことが可能である。従って、ウエハ表面に付着している塵、不純物といった汚染物質等を効果的且つ確実に除去することが可能である。また、ポッド内部のパージ操作を、ガス供給ノズルを用いて、ウエハ処理中に随時行うことも可能でありより高清浄な環境にてウエハを保持することが可能となる。また、本発明は、既存のFOUPシステムにおけるロードポートのドアに対して、ガス供給ノズルおよびガス配管を付加するのみで実施可能であり、規格化されたシステムに対して安価且つ簡便に取り付けることが可能である。

本発明の一実施の形態に関して、図面を参照して以下に説明する。図１Ａ〜１Ｃは、本発明に係るパージ装置の概略構成に関するものであり、ポッド、ボッド内部に収容されたウエハおよび本発明に係るパージ装置を側面より見た状態の概略を示す図である。図１Ａはパージ操作の開始時を、図１Ｂはパージ操作の途中を、また図１Ｃはパージ装置における主要部の拡大図をそれぞれ示している。また、図２Ａは、図１に示した各構成およびこれに付随する構成を、その上方より見た状態の要部概略を示す図であり、図２Ｂはパージ装置の主要部を水平面にて切断しこれを上方より見た状態を示す図である。なお、ポッドには、ウエハを支持する棚、蓋とポッドとの間に配置されるシール部材等、各種構成が本来含まれ、また、ドアにも種々の構成が付随している。しかし、これら構成は本発明と直接の関係を有さないため、ここでの詳細な図示および説明は省略する。

図中、オープナにおけるドア６の上部に対し、図中矢印で示す方向に清浄ガスを放出可能なノズル２１が取り付けられている。ガス供給ノズル２１には、不図示のガス供給ラインがそれぞれ接続されており、外部からの操作に応じて清浄ガスを当該ノズルに供給することが可能となっている。図２Ｂに示されるように、ガス供給ノズル２１は、ウエハ１の表面と平行な方向に延在する略管状の部材２２からなり、当該管状部材２２はウエハ１の表面を平行に形成された線状に形成された開口２２ａを有している。なお、清浄ガスは管状部材２２の略中央部分であって、開口２２ａと対向しない部分から当該管状部材内部に導入されている。ガス供給ノズル２１をウエハ１が重ねられる方向に順次移動させ、ウエハ１各々の間に対して清浄ガスを供給する。その結果、ウエハの表裏面およびポッド２内部の清浄ガスによる汚染物質等の除去操作、いわゆるパージ操作が為されることとなる。ドア６は、ウエハ１の重ねられた方向と平行に駆動される。従って、ドア６の駆動時にガス供給ノズル２１から清浄ガスを放出することによって、ポッド２内部のウエハ１に対するパージ操作を順次行うことが可能となる。

本実施例においては、ガス供給ノズル２１における管状部材２２の中心は、ポッド本体２の開口端面から所定の間隔Ｌだけ離されている。開口２２ａは、開口２２ａから放出された清浄ガスが水平方向においては図２Ｂにおいて示すように、また鉛直方向においては図１Ａ〜１Ｃに示すように拡散するような形状を有している。管状部材２２とポッド本体２の開口部と間に間隔Ｌを設けることによって、水平方向において清浄ガスがウエハ１の表面全域に対して吹きかけられ、汚染物質等を除去する構成となっている。また、通常ガス供給ノズルから放出されるガスの流速はノズル開口近傍最も早く、開口部から離れるにつれて急速に低下する。従って、ウエハ端部にあまり近い位置からガスを供給した場合、ウエハ表面におけるガス流の上流と下流とで大きな流速差が生じて汚染物質等の除去効率に大きな差が生じる恐れ、あるいは極端に早いガス流がウエハ端部にぶつかることによって生じる乱流によって汚染物質等の除去効率の低下が生じる可能性がある、すなわち、間隔Ｌを設けることにより、これら可能性を低減すると共に、ウエハ表面上を略均等な流速で流れるガス流を容易に形成することが可能となり、ウエハの表裏面前領域に対して均等且つ効率的な汚染物質の除去操作を行うことが可能となる。また、鉛直方向において、水平方向より下方に角度β向かった領域に対して清浄ガスが放出される構成とすることにより、ウエハの表裏に対してある程度の角度を持って新たな清浄ガスが接触することとなり、汚染物質等をより効率的に除去することが可能となる。なお、これら間隔Ｌおよび角度βは、ポッド２に保持されるウエハの大きさ、各々の間隔、ポッド２の形状等に応じて、ウエハ１上の汚染物質をより効率的に除去し且つポッド２内部よりこれらを排出可能となるように、適宜調整されることが好ましい。また、同様の理由から、開口２２ａの幅、長さ、開口角あるいは数を当該実施例より増減させる、あるいは開口２２ａの向きを変更可能な構成とすることとしても良い。

本発明においては、ウエハ一枚毎に対して、また、その表裏面の全領域に対して汚染物質等の除去操作を行うことが可能であり、従来と比較してより清浄度の高い状態にて、ウエハをポッド内部に保持することが可能となる。また、本発明においては、汚染物質等の除去操作に要するガス流量、パージ時間等を、ウエハ各々に対して個々に制御することが可能である。従って、常に一定の条件にて当該除去操作を行うことも可能であり、ポッド内における全てのウエハの管理状態を容易に一定に保つことができる。

なお、ガス供給ノズル２１よりポッド２内部に供給されたガス等は、従来よりポッド２に設けられている排気孔を用いて排出することとしても良い。また、当該パージ操作は蓋４が開放された状態で行われることから、搬送室に設けられた不図示の排気系を用いてこれを行うこととしても良い。また、一旦ウエハから除去された汚染物質等については、これらが他のウエハ或いはポッド内部への再付着、或いは搬送室への流入することを防止することが好ましいと考えられる。この場合、［特許文献１］に示されるように、汚染物質等の除去作業に用いた清浄ガスを効率的に排気するために、ポッド開口と連通する排気専用の小室を搬送室内に設けることとしても良い。

上述したように、一旦ウエハ上より除去された汚染物質等は、速やかにポッド外部に運ばれることが好ましい。このため、より効果的に汚染物質の除去を行う上では、［特許文献２］に示されたように、ウエハ各々に対応した排気用のポートを付加することも考えられる。しかしながら、この様な構成の付加は規格に対応したポッドの大幅な規格変更を要する。従って、現在用いられているFOUPに関するシステムに対して本発明を用いる場合は、この様な排気用ポートは設けないほうが好ましいと考えられる。

また、汚染物質等は、たとえば塵の形態にてウエハに付着する場合も考えられる。この様な塵は、帯電し、静電気的な引力によってウエハに付着している場合が多いと考えられる。この様な塵に対しては、単なる高清浄ガスをウエハに吹き付けるのではなく、イオン化したガスを吹きかけることにより、より効率よく除去可能である。従って、ガス供給ノズル或いはその近傍に、ガス等をイオン化するいわゆるイオナイザーを付加し、必要に応じてイオン化されたガスを供給することが可能となる構成とすることがより好ましい。

次に、本発明に係るパージ装置を、現在用いられているFOUPに関するシステムに対して適用した場合について、以下に図面を参照して説明する。なお、本発明を適用した半導体ウエハ処理装置およびポッドは、その概略構成が従来技術において述べた構成と略同一であるため、同一の構成に関しての説明は省略する。なお、前述した、ガス供給ノズル２１は、前述したドア６とは独立した部材によって、支持及び駆動することとしても良い。しかしながら、本適用例においては、本発明に係るガス供給ノズル等をドア６の上部に配置することにより、本発明の実施をより容易なものとしている。

ウエハ処理装置５０の概略構成に関しては、従来技術として図８に示すように、搬送室５２にはロードポート部５１側にポッド２の蓋４より若干大きい搬送室開口部１０が備えられている。搬送室５２の内部であって搬送室開口部１０の側には、ポッド２の蓋４を開閉する為のオープナ３が設けられている。ここで図３Ａおよび３Ｂを参照して、本発明を適用したオープナ３について説明する。 図３Ａは図1におけるロードポート部５１、ポッド２、オープナ３および蓋４部分を縮小し装置全体を表した図であり、図３Ｂは図３Ａに示す構成を搬送室５２内部側から見た図である。

オ−プナ３は、ドア６とフレーム５とを備えている。ドア６は、搬送室開口部１０を塞げる大きさの板状体であって、その面には真空吸気孔である保持部１１ａおよび１１ｂが備えられている。ドア６が搬送室開口部１０を塞いだ際にポッド２側に位置する面は蓋４と密着できるような平面となっている。ドア６には穴を有する固定部材４６が取り付けられている。この穴にドアアーム４２の上端に設けられた枢軸４５が回動可能に貫通することで固定されている。ドアアーム４２の下端には穴が形成されている。枢軸４０は、当該穴と、ドア開閉用駆動装置であるエアー駆動式のドア開閉用シリンダ３１の一部であるロッド３７の先端にある穴とに貫通している。これにより、ドアアーム４２はシリンダ３１と結合され、シリンダ３１によって回転可能に支持されることとなる。

フレーム５は搬送室開口部１０に沿い、かつドア６を囲むように配置された枠部材からなる構造体である。フレーム５は、その下側の枠部材において長く延びるフレームアーム１２ａおよびフレームアーム１２ｂの上端に取り付けられている。フレームアーム１２ａおよびフレームアーム１２ｂの下端には不図示の穴が形成されている。当該穴と、フレーム駆動装置であるエアー駆動式のフレーム駆動用シリンダ３５の一部であるロッド３８の先端にある穴とに枢軸４４が貫通している。これにより、これらフレームアームとシリンダ３５とが結合され、フレームアームはシリンダ３５によって回転可能に支持されることとなる。

フレームアーム１２ａおよび１２ｂは荷重を均等に支える為に、フレーム５の中心軸に沿って対称かつ平行に鉛直方向に向かって延在している。フレームアーム１２ａおよび１２ｂのそれぞれの上端と下端の間には、フレームアーム１２ａおよび１２ｂのそれぞれに垂直なロッド４７が取り付けられている。支持部材６０には支持部材６０から垂直に延びた形状の支点支持部たる固定部材３９が配置されている。固定部材３９は支持部材６０に平行な貫通穴を有している。固定部材３９の貫通穴にはベアリング（不図示）が配置されていて、ベアリングの外輪が貫通穴の内壁に、ベアリングの内輪がロッド４７を枢支している。これにより、ロッド４７は固定部材３９の貫通穴に内包された状態で支点４１を構成している。

この支点４１は、アームフレーム１２ａおよび１２ｂの支点と、ドアアームの支点とを共通的に兼ねた同軸上の支点として構成される。すなわち、ドアアーム４２の上端と下端との間には別の貫通穴が設けられている。この貫通穴にロッド４７が貫通して支点４１を構成している。シリンダ３１の駆動によるロッド３７の伸縮により、ドアアーム４２は支点４１を中心に回動可能である。ドアアーム４２の支点４１は昇降が可能な可動部５６に設けられる支持部材６０に固定されている。ドア６は保持ポート１１ａおよび１１ｂを有していて、ポッド２の蓋４を真空吸着により保持可能である。ドアアーム４２は、搬送室開口部１０にドア６を押し付けている際（以下、待機状態とよぶ）にはほぼ鉛直方向になるように配置され、ドアアーム４２を回転させることによりドア６が搬送室５２の壁面から離れる方向に移動する。

フレーム駆動用シリンダ３５の駆動によるロッド３８の伸縮に応じて、フレームアーム１２ａおよび１２ｂは、支点４１を中心に回動可能である。すわなち、フレームアーム１２ａおよび１２ｂも、昇降が可能な可動部５６に設けられる支持部材６０に固定されている。フレーム５は、ドア６が待機状態にある際には、搬送室５２の壁面から斜めに離れるように配置されている。すなわち、この状態ではフレームアーム１２ａおよび１２ｂとはドアアーム４２に対してある角度を持つように斜めになった状態で支持されていて、フレーム５の上部は搬送室５２の壁面から一定の距離だけ離れている。一方、この待機状態からフレーム５が、搬送室５２の壁面に当接する方向にフレームアーム１２ａおよび１２ｂとを回転させると、フレーム５は搬送室５２の壁面にほぼ当接する。

フレーム５の上部に配置されている枠部材には、支持棒１３ａおよび１３ｂが、搬送室５２の壁面側に向かって突出するように固定されている。支持棒１３ａと支持棒１３ｂのそれぞれの先端には、第１の透過式センサたる透過式センサ９ａおよび９ｂとが互いに対向するように取り付けられている。

半導体ウエハ処理装置５０には、オープナ３を昇降させるための可動部５６が設けられている。図４Ａは、オープナ３の可動部５６を、ロードポート部５１側から見た図であり、図４Ｂは図４Ａの矢視Ｘを示した図である。可動部５６は、鉛直方向に昇降を行う為のエアー駆動式のロッドレスシリンダ３３と支持部材６０とを備え、ポッド２より空気流の下流となるようにポッド２の下面より下方に配置されている。支持部材６０には、固定部材３９とエアー駆動式のシリンダ３１とシリンダ３５とが取り付けられている。可動部５６はロードポート部５１側に設けられており、仕切り５５に設けられた長穴５７を介して、ドアアーム４２およびフレームアーム１２ａおよび１２ｂにより搬送室５２側のオープナ３を支えている。

長穴５７は、可動部５６の移動方向、すなわち本実施例の場合には鉛直方向を長手方向として設けられている。また、長穴５７により搬送室５２内の清浄度が低下しないように、ロードポート部５１と搬送室５２とはカバー５８により仕切られている。更に、オープナ３が下降したときのオーバランを防止するためのリミッタ５９が、仕切り５５の下方に設けられている。仕切り５５には、ロッドレスシリンダ３３とガイド６１ａとガイド６１ｂとが長穴５７に沿って設けられている。可動部５６は、ロッドレスシリンダ３３によりガイド６１ａとガイド６１ｂに沿って昇降を行う。可動部５６の横にはロッドレスシリンダ３３に沿ってセンサードグ７が備えられている。

センサードグ７は、ロッドレスシリンダ３３に沿った方向に延びる板状体であって、その長手方向には一定間隔で配置した指標手段を有している。本実施例では、指標手段として、一定間隔で配置された切り欠きである凹凸部１２を有している。その凹凸の数はポッド内のウエハ配置用棚の段数と対応し、更にその凹凸は可動部がある任意の棚に差し掛かった際に、必ず一の切り欠きが対応するように配置されている。センサードグ７側の可動部５６には、横の仕切り５５上に、第２の透過式センサたる透過式センサ８が固定されている。

透過式センサ８のセンサ部は、センサードグ７に設けられた一定の間隔の切り欠きを備えた凹凸１２を挟むように配置されていて、可動部５６の移動に応じてこのセンサードグ７の凹凸部１２を検出可能となっている。可動部５６の支持部材６０には、第３の透過式センサ６２が備え付けられている一方、長穴５７の下側付近の仕切り５５には、リミッタ６４が設けられている。当該機構においては、突出部がリミッタ６４を遮光すると、可動部５６に停止信号が発出されオープナ３の全体の動作が停止する。

次に、これらの構成に基づいて、ウエハ１上の汚染物質の除去操作およびマッピング操作がどのように行われるかについて図３Ａ、図３Ｂ乃至図７を用いて説明する。なお、図３Ａは待機状態、図５は蓋４を開閉してフレーム５が稼動した状態、図６はウエハ１における汚染物質の除去操作およびのマッピング操作が完了した状態、図７はウエハ１に対して行われた操作の完了後にフレーム５が待機状態に戻った状態をそれぞれ示した図である。また、図４Ａおよび４Ｂは、フレーム５の駆動位置を検知するために設けられたセンサドグおよび関連する構成についての正面図および側面図をそれぞれ示している

前の処理工程を終えたポッド２内の棚には、前処理の処理規格を満たしたウエハ１が収納されている一方、規格を満たさなかったウエハ１は前処理の段階で工程から排除されている。ポッド２内の棚の格段にはウエハ１が存在する段と、存在しない段とが混在している。この状態のポッド２が、図３Ａに示すように搬送室５２上の台５３上に載置され、搬送室開口部１０に近接するように移動する。この状態ではオープナ３は待機状態にある。すなわち、ドア開閉用シリンダ３１のロッド３７が最も伸びた状態であって、ドアアーム４２は支点４１を中心にドア６を搬送室開口部１０に押し付けて塞いでいる状態にある。

本実施例では、この状態ではアーム４２は鉛直方向に立った状態に有る。一方、フレーム駆動用シリンダ３５のロッド３８は最も縮んだ状態にあって、フレームアーム１２ａおよび１２ｂは支点４１を中心にフレーム５を搬送室５２の壁面から引き離すように作用した状態に有る。すなわち、本実施例ではドアアーム４２に対してフレームアーム１２ａおよび１２ｂはある角度をもって斜めになった状態である。

図５は、ポッド２が搬送室開口部１０に近接してドア６が蓋４を保持した状態を示している。ポッド２が搬送室開口部１０に近接すると、ポッド２の蓋４はドア６に密着し、真空吸引により保持部１１ａおよび１１ｂを介してポッド２の蓋４を保持する。ドア６が蓋４を保持すると、ドア開閉用シリンダ３１が働いてロッド３７を縮める。続いて、ドアアーム４２の端部に設けられた枢軸４０が、支持ベース６０側に引き寄せられ、ドアアーム４２は支点４１によって梃の原理に従って搬送室開口部１０からドア６を引き離すように回動し、ポッド２から蓋４を開放する。

蓋４が開放された後、フレーム５の上端が開口部１０の位置に入る、フレームアーム１２ａおよび１２ｂが回動可能となる位置まで可動部５６がわずかに下降する。下降終了後、フレームアーム１２は、実際にその回動動作を開始する。すなわち、フレーム駆動用シリンダ３５のロッド３８が伸びてフレーム５が搬送室開口部１０の周囲にほぼ当接するまでフレームアーム１２ａおよび１２ｂが回動する。すると、フレーム５の上側に取り付けられている透過式センサ９ａおよび９ｂが、搬送室開口部１０から外に出てポッド２内に挿入される。この時点で、ガス供給ノズル２１は図１Ａに示した配置に位置される。また、第１の透過式センサ９ａおよび９ｂは、これらを結ぶ直線上にウエハ１が存在するように配置され検出空間を構成する。

この状態で可動部５６が鉛直方向に移動すると同時に、個々のウエハ１に対する高清浄ガスの吹き付けによる汚染物質の除去操作、およびウエハ１のマッピング操作が、順次実行される。すなわち、オープナ３はロッドレスシリンダ３３により、図６に示した位置まで下降する。透過式センサ９ａと９ｂは、可動部５６およびオープナ３と共にウエハ１の面に対して垂直方向に下降する。ウエハ１が棚の段に存在するときには透過式センサ９ａから発せられた光を遮り、一方、ウエハが棚の段から欠落しているときには、透過式センサ９ａの光は遮られない。透過式センサ９ｂがウエハ１により遮られたときに非透過信号を発し、透過式センサ９ｂがウエハ１により遮られないときに透過信号を発するように、各々のセンサを設定しておく。

これにより、非透過信号が検知されているときにはウエハ１が存在すると判断でき、透過信号が検知されているときはウエハ１が欠落していると判断できる。この透過信号に反応して、ガス供給ノズル２１より清浄ガスが所定時間、所定圧力にて、ウエハ１に対して吹き付けられるようにすることで、個々のウエハに対する汚染物質等の除去操作を効果的に行うことができる。なお、この場合、ガスの使用効率を考慮して非透過信号に応じて高清浄ガスの吹き付けを停止しても良いが、ウエハ間の間隔が異なることによって操作対象となるウエハ上のガス流速が変化することを考慮して、ガスの吹き付け条件を変更することとしても良い。

透過式センサ８のセンサ部は、センサードグ７に設けられた一定の間隔の切り欠きを備えた凹凸１２を挟むように配置されている。従って、可動部５６が下降する際に、透過式センサ８も共に下降してセンサードグ７の凹凸１２を検出する。このとき、透過式センサ８が凹部を通過するときには透過式センサ８は遮光されずに透過信号を発し、凸部を通過したときには透過式センサ８が遮光されて非透過信号を発するようになっている。よって、透過式センサ９ａと９ｂがポッド２内の棚の各段を通過する時点と透過式センサ８が凹部を通過する時点とが対応するように、センサードグ７の凹凸１２を予め設定しておけば、透過透過式センサ８が検出する透過・非透過の信号は、透過式センサ９が実際に通過する棚の段の信号を示すことになる。

これと透過式センサ９ａがウエハ１により遮光する結果検出される透過・非透過の信号の検出結果と比較して、透過式センサ８が棚の段に対応する信号を検知したときに透過式センサ９ａが遮光されればウエハ１はその棚段に存在したと判断でき、一方、その時透過式センサ９ａが遮光されなければその棚段にはウエハ１が欠落していたと判断できる。これら判断に基づいて、高清浄ガスの吹き付けタイミング或いは吹き付け条件等を変更することにより、より効果的に汚染物質等の除去操作を行うことが可能となる。すべてのウエハ１に対してこれを繰り返し、オープナ３のマッピング終了位置に支持棒が至ることにより、汚染物質等の除去操作およびマッピング操作が完了する。

その後、フレーム開閉シリンダ３５のロッド３８を再度縮めるとフレームアーム１２ａおよび１２ｂが回動し、フレーム５が搬送室開口部１０から離れるように移動する。ロッド３８が最も縮まったところで、フレーム５の移動が完了する。そして可動部５６が最下点まで移動をし、蓋４の開放とともに、ウエハ１に対する汚染物質等の除去およびマッピングを行う一連の動作を完了する。この状態が図７に示す状態である。

上記のごとく説明したとおり、本実施例においては、ガス供給ノズル２１を、ウエハの重ねられら方向と平行に動くドア６に固定している。従って、各ウエハに対して、常に同一の条件にて清浄ガスを供給することが可能となる。また、センサードグ７と透過式センサ８とを利用することにより、ポッド２内の棚の段に対応した同期信号を容易に発生させることができるため、ドライブモータを駆動装置に使用せずとも、ウエハ１のマッピング操作と同時に、より効果的な汚染物質等の除去操作を行うことが可能となる。

なお、本実施例では、ドアアーム４２の支点とマッピングフレーム５の支点とを支点４１により共通しているが、両者を別の支点としても同様の効果を奏する。すなわち、ドアアーム４２上に設ける第１の支点とマッピングフレーム上に設けられる第２の支点として異なる支点を備えても同様の効果を奏する。可動部５６と、支点４１，ドア開閉用シリンダ３１およびマッピングフレーム駆動用シリンダ３５と一体化しているが、本発明の効果を得る上で必ずしも一体化する必要はない。これらの機構がポッド２に対して空気流の下流に配置される限り、同様の効果を奏する。

なお、本実施例においては、FOUPの規格に準じた構成に対して大きな変更を加えることなく本発明を適用することを目的として、ガス供給ノズルは、ドアの上部に固定されることとしているが、本発明はこれに限定されない。具体的には、ガス供給ノズルをドアは異なるフレームを構成し当該フレーム上に固定することとしても良い。また、ガス供給ノズルに駆動機構を付加し、ガス供給ノズルをウエハ面と平行な軸に対して回動可能としても良い。また、汚染物質等の付着状況は直前に行われる処理に応じて変動することも考えられる。この場合、付着状況およびガスの使用状態に鑑み、ガス供給ノズルにおける開口の幅、長さ、開口角あるいは数を増減させても良い。この場合、数の増加とは水平方向における開口の数の増加および鉛直方向における開口の数の増加双方をさす。

また、本実施例においては、汚染物質等の除去操作は、マッピング操作にあわせて一回のみ行うこととしているが、本発明はこれに限定されない。当該除去操作は、搬送室内のロボットアームがポッド内のウエハにアクセスしている時以外には、常時行うことが可能である。従って、ウエハが処理装置内にて各種処理を施されている間に、ポッド内に保持されたウエハに対して、当該除去操作を繰り返して行うこととしても良い。

また、本実施例においては、FOUPを対象として述べているが、本発明の適用例は当該システムに限定されない。内部に複数の被保持物を収容する容器と、当該容器より被保持物を搬送して被保持物を処理する装置に搬送する搬送室とを有する系であれば、本発明に係る汚染物質等の除去装置（パージ装置）を適用することは可能である。

本発明の一実施の形態係るパージ装置、ポッド、ポッド用の蓋およびオープナの一部に関し、これらを側面から見た場合の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態係るパージ装置、ポッド、ポッド用の蓋およびオープナの一部に関し、これらを側面から見た場合の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態係るパージ装置の主要部に関し、これを側面から見た場合の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るパージ装置、および周辺に配置される構成を上方より見た状態の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態係るパージ装置の主要部に関し、これを水平方向に切断し、当該切断面を上方から見た場合の概略構成を示す図である。 （Ａ）図１に示すオープナおよびその近傍の構成を縮小し、これを側面から見た状態の概略構成を示す図である。（Ｂ）図３（Ａ）に示す構成を、搬送室側から見た場合の概略構成を示す図である。 （Ａ）本発明の実施例におけるオープナの可動部に関し、当該可動部をロードポート側から見た正面図である。（Ｂ）図３（Ａ）に示される構成を側面から見た状態を示す図である。 ウエハのマッピングのシーケンスを示した、オープナ等を側面から見た状態の概略構成を示す図であって、マッピング準備が完了した際の状態を示した図である。 ウエハのマッピングのシーケンスを示した、オープナ等を側面から見た状態の概略構成を示す図であって、マッピング動作が完了した際の状態を示した図である。 ウエハのマッピングのシーケンスを示した、オープナ等を側面から見た状態の概略構成を示す図であって、マッピングおよび蓋の開放動作の全てが完了した際の状態を示した図である。 本発明および従来技術が適用される一般的な半導体ウエハ処理装置の概略構成を示す全体側面図である。 （Ａ）図８に示す装置にける従来のオープナおよびその近傍の構成を拡大し、これを側面から見た状態の概略構成を示す図である。（Ｂ）図９（Ａ）に示す構成を、搬送室側から見た場合の概略構成を示す図である。 ウエハのパージ操作を示した、オープナ等を側面から見た状態の概略構成を示す図であって、パージ準備が完了した際の状態を示した図である。

符号の説明

１：ウエハ
２：ポッド
３：オープナ
４：蓋
５：フレーム
６：ドア
７：センサードグ
９：透過式センサ
１０：搬送室開口部
２１：ガス供給ノズル
５０：半導体処理装置
５１：ロードポート
５２：搬送室

Claims (12)

1. 開口を有し、被収容物が所定の方向に並べられて収容される本体と、該開口を塞ぐことが可能な蓋とを有するポッド内を所定のガスでパージするパージ装置であって、該パージ装置は、
   該蓋で該開口を塞ぐために、該蓋を保持して該所定の方向に移動可能な支持部材と、
   前記移動可能な支持部材に取付けられるガス供給ノズルとを備え、
   該ガス供給ノズルは、該支持部材が該所定の方向に移動する際に、該被収容物の各々の間で該被収容物の各々の全領域に該所定のガスの放出を行うことを特徴とするパージ装置。
2. 前記ガス供給ノズルは、前記支持部材が前記所定の方向に移動する際に該被収容物の各々を通過するタイミングに同期させて、前記所定のガスの放出を行うことを特徴とする請求項１に記載のパージ装置。
3. 該ポッドは該被収容物の各々が載置可能な複数の棚を具備し、
   該パージ装置は、該所定の方向に移動可能であって、該所定の方向に移動する際に該複数の棚の各々における被収容物の有無を検出するセンサを備え、
   前記被収容物の各々を通過するタイミングは、該センサの検出信号に基づいて決定されることを特徴とする請求項２に記載のパージ装置。
4. 該所定の方向は鉛直方向であって、
   前記ガス供給ノズルは、水平方向と、水平方向より所定の角度だけ下向きの方向との間の領域に、前記所定のガスを放出することを特徴とする請求項１に記載のパージ装置。
5. 前記ガス供給ノズルは、該所定のガスをイオン化して供給するためのイオナイザーを備えることを特徴とする請求項１に記載のパージ装置。
6. 前記被収容物は半導体製造に用いられるウエハであり、前記蓋が前記本体から分離された状態は、前記ポッドがロードポート上に載置されて、前記ポッド内に収容された前記ウエハが前記ロードポートを介してウエハ処理装置に移載される状態であることを特徴とする請求項１に記載のパージ装置。
7. 開口を有し、被収容物が所定の方向に並べて収容される本体と、該開口を塞ぐことが可能な蓋とを有するポッド内を所定のガスでパージするパージ方法であって、該方法は、
   該蓋で該開口を塞ぐために、該所定の方向に移動可能であって該所定のガスを放出可能なガス供給ノズルを取付けられた支持部材で該蓋を保持する工程と、
   該支持部材を所定の方向に移動させる移動工程とを備え、
   該移動工程は、該支持部材の移動の際に、該ガス供給ノズルから該被収容物の各々の間で該被収容物の各々の全領域に該所定のガスを放出する工程を備えることを特徴とするパージ方法。
8. 該所定のガスを放出する工程は、前記支持部材が前記所定の方向に移動する際に、該被収容物の各々を通過するタイミングで該ガス供給ノズルから該所定のガスを放出する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のパージ方法。
9. 該ポッドは該被収容物の各々が載置可能な複数の棚を具備し、
   該所定のガスを放出する工程は、該所定の方向に移動可能であって、該所定の方向に移動する際に該複数の棚の各々における被収容物の有無を検出するセンサの検出信号に基づいて前記被収容物の各々を通過するタイミングを決定する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載のパージ装置。
10. 前記ガス供給ノズルは、水平方向と、水平方向より所定の角度だけ下向きの方向との間の領域に、前記所定のガスを放出することを特徴とする請求項７に記載のパージ方法。
11. 前記ガス供給ノズルは、該所定のガスをイオン化して供給するためのイオナイザーを備えることを特徴とする請求項７に記載のパージ方法。
12. 前記被収容物は半導体製造に用いられるウエハであり、前記蓋が前記本体から分離された状態は、前記ポッドがロードポート上に載置されて、前記ポッド内に収容された前記ウエハが前記ロードポートを介してウエハ処理装置に移載される状態であることを特徴とする請求項７に記載のパージ方法。

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