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QUERVERWEIS AUF IN BEZIEHUNG
STEHENDE ANMELDUNGEN
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Diese
nicht provisorische US-Patentanmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119 aus
der koreanischen Patentanmeldung 2003-79859, die am 12. November
2003 eingereicht wurde, deren Inhalte hier unter Hinweis voll mit
einbezogen werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
für den
Transport von Halbleitersubstraten innerhalb eines reinen Raumes und
die Überführung von
Wafern zu und den Empfang von Wafern von einer automatisierten Verarbeitungsausrüstung, und
betrifft spezieller eine Vorrichtung mit einer Beladungsöffnung zum Öffnen/Schließen einer
Tür, die
an einem Behälter
vorgesehen ist, in welchen Halbleitersubstrate geladen werden, und ein
Verfahren zum Füllen
des Innenraumes des Behälters
mit einem ausgewählten
Gas oder einer Gasmischung, um die Umgebung zu verbessern, welcher die
Wafer während
des Transportes und der Speicherung ausgesetzt werden.
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Erläuterung
des Standes der Technik
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Es
werden herkömmliche
Halbleiterherstellungsprozesse in großen reinen Räumen durchgeführt und
es werden dabei allgemein offene Waferbehälter verwendet, um die Wafer
zu speichern und innerhalb des reinen Raumes zu übertragen. In den letzten Jahren
wurden bei einer Anstrengung, um die Kosten bei der Aufrechterhaltung
einer Umgebung eines großen
reinen Raumes zu reduzieren, Herstellungsausrüstungen entwickelt, bei welchen
ein hoher Grad einer Reinheit erforderlich ist, und zwar lediglich bei
ausgewählten
Bereichen, wie beispielsweise innerhalb der Prozeßausrüstung, und
bei zugeordneten Waferhandhabungsoperationen, während ein etwas geringerer
Grad an Reinheit bei anderen Abschnitten der Ausrüstungen
annehmbar war. Abgedichtete Waferbehälter wurden in typischer Weise dazu
verwendet, um die Wafer gegenüber
atmosphärischen
Fremdsubstanzen oder chemischen Verunreinigungen abzuschirmen, wenn
die Wafer durch solche Bereiche hindurch überführt wurden, und zwar unter
Aufrechterhaltung eines niedrigen Reinheitsgrades. Ein typisches
Beispiel eines abgedichteten Waferbehälters ist eine vorne offene
vereinheitlichte Schale oder Behältnis
(pod) (im folgenden als "FOUP" bezeichnet).
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Da
der Durchmesser der Wafer fortwährend zunimmt,
wie beispielsweise von 200 mm auf 300 mm, werden Halbleiterchips
zunehmend unter Verwendung von automatisierten Systemen hergestellt, und
zwar zum Teil einfach auf Grund des Gewichtes der Wafer und deren
Behälter.
Um den Halbleiterherstellungsprozeß zu automatisieren und einen
Betrieb in einer reinen Raumumgebung zu erreichen, wurde ein Front-Ende-Modul
(im folgenden als "EFEM" bezeichnet) bei
der Ausrüstung
verwendet. Der EFEM ist mit einem Prozeßgerät verbunden, um die Wafer von
einem FOUP zu dem Prozeßgerät und umgekehrt
zu transferieren.
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Eine
Beladungsöffnung,
die in solch einer EFEM-Ausrüstung
verwendet wird, ist in dem US-Patent Nr. 6,473,996 offenbart. Wenn
ein FOUP an einer Station an der Beladungsöffnung plaziert wird, so wird
die FOUP-Tür
durch einen Türöffner geöffnet und
es werden die Wafer aus der FOUP entfernt, und zwar für eine Übertragung
zu einer Prozeßausrüstung. Nachdem
die Verarbeitung vervollständigt
worden ist, werden die verarbeiteten Wafer in den FOUP zurückgeführt und
es wird die FOUP-Tür
verschlossen, um die Wafer innerhalb des FOUP abzudichten, bevor
sie von der EFEM-Station
entfernt werden, und um sie vor Verunreinigungen in der äußeren Umgebung
zu schützen.
Obwohl die Luft, die in die EFEM-Ausrüstung einströmt, gefiltert
wird, enthält sie
dennoch Moleküle
und gasförmige
Verunreinigungen, wie beispielsweise Sauerstoff, Wasser und Ozon.
Somit sind diese Verunreinigungen in dem abgedichteten FOUP vorhanden
und können
eine Waferoberfläche
oxidieren oder sich an der Waferoberfläche in einer Weise binden,
daß eine
Interferenz mit nachfolgenden Prozessen stattfinden kann oder in anderer
Weise der endgültige
Durchsatz guter Halbleiterprodukte abgesenkt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Als
Beispiel gewählte
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung betreffen ein Gerät und ein Verfahren zum Unterdrücken der
Ausbildung von ursprünglichen
Oxidschichten oder anderen Defekten auf einem Wafer, die aus Verunreinigungen
innerhalb des FOUP resultieren. Bei einer beispielhaften Ausführungsform
enthält
die Vorrichtung eine Beladungsöffnung
und einen Behälter
zur Aufnahme von Halbleitersubstraten. Der Behälter ist mit einer Tür ausgestattet,
in welcher wenigstens eine Einströmöffnung oder eine Einlaßöffnung ausgebildet
ist. Die Beladungsöffnung
besitzt eine Station, an welcher der Behälter positioniert werden kann,
und einen Türöffner zum Öffnen/Schließen der
Tür. Der
Türöffner enthält einen
Türhalter,
der mit der Tür
verbunden werden kann, wenn der Behälter geöffnet und geschlossen wird.
Eine Injektionsanordnung ist an oder innerhalb des Türhalters
angeordnet. Die Injektionsanordnung injiziert Gas durch die Einströmöffnung in
den Behälter,
um die Innenseite des Behälters
mit dem Gas zu füllen,
während
die Tür
mit dem Türhalter
verbunden ist oder an diesen angedockt ist.
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Die
Injektionsanordnung enthält
eine Injektionsöffnung,
die so ausgebildet und positioniert ist, daß sie mit dem Einströmloch kooperiert,
wenn die Tür
mit dem Türhalter
verbunden wird oder an diesen angedockt wird. Die Injektionsanordnung
enthält auch
ein Zuführrohr,
welches mit der Injektionsöffnung
verbunden ist, um Gas der Injektionsöffnung zuzuführen, und
kann einen Massenströmungsregler enthalten,
welcher in dem Zuführrohr
installiert ist. Die Injektionsöffnung
kann auch so konfiguriert sein, daß Gas in einer Richtung injiziert
wird oder eine Gasströmung
verursacht wird, die allgemein parallel zu den Halbleitersubstraten
verläuft,
die in den Behälter
geladen werden.
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Es
kann in die Einströmöffnung ein
Filter eingesetzt werden, der das Einführen von externen Teilchen
in den Behälter
reduziert oder verhindert, und es kann auch eine Einströmöffnungs-Öffnungs-/Schließanordnung
zum Öffnen/Schließen der Einströmöffnung vorgesehen
sein. Die Einströmöffnungs-Öffnungs-/Schließanordnung
enthält
eine Befestigung, die mit der Strömungsöffnung gekoppelt ist und nach
innen zu der Einströmöffnung vorragt,
und enthält
eine Isolierplatte zum Öffnen/Schließen eines Strömungspfades
durch die Befestigung hindurch, und einen elastischen Körper, der
mit der Isolationsplatte verbunden ist und so angeordnet ist, um
auf die Isolationsplatte eine Kraft aufzubringen, die danach strebt,
eine geschlossene Position aufrechtzuerhalten. Ein Kanal für das Gas
kann am Zentrum der Befestigung ausgebildet sein. Die Isolationsplatte
kann innerhalb der Befestigung durch den Druck des Gases entfernt
werden, welches von dem Injektionsteil zugeführt wird.
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Es
ist ein Ausströmloch
an der Tür
vorgesehen und es ist eine Auslaßanordnung an dem Türhalter
vorgesehen, um einen Auslaßpfad
für das
Strömungsmittel
zu schaffen, welches in dem Behälter enthalten
ist. Das Gas in dem Behälter
kann durch die Ausströmöffnung entfernt
werden und auch durch die Ausströmanordnung,
während
die Tür
an den Türhalter
angedockt ist. Die Auslaßanordnung
enthält
eine Auslaßöffnung,
die aus einem Loch besteht, welches an dem Türhalter ausgebildet ist, einem Auslaßrohr, welches
mit der Auslaßöffnung verbunden
ist, und aus einer Pumpe oder einer anderen Vakuumquelle, die mit
dem Auslaßrohr
verbunden ist.
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Eine
Auslaßöffnungs-Öffnungs-/Schließanordnung
zum Öffnen/Schließen der
Ausströmöffnung oder
Ausströmloches
ist benachbart dem Ausströmloch
vorgesehen. Die Ausströmloch-Öffnungs-/Schließanordnung
enthält
eine vorragende Platte, die mit der Ausströmöffnung oder dem Ausströmloch verbunden
ist und nach innen zu der Ausströmöffnung oder
dem Ausströmloch
vorragt, eine Isolierplatte zum Öffnen/Schließen einer
sich bewegenden Platte der vorspringenden Platte, und einen elastischen
Körper,
der mit der Isolationsplatte verbunden ist, um eine Kraft aufzubringen,
die danach strebt, die Isolationsplatte in einer geschlossenen Position
zu halten. Ein Luftkanal kann durch das Zentrum der vorspringenden
Platte ausgebildet sein, wenn die Isolationsplatte von der vorspringenden Platte
getrennt ist, was mit Hilfe eines Vakuums oder Unterdruckes erreicht
wird, der durch die Pumpe oder den Druck innerhalb des Behälters angelegt wird.
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Die
Injektionsöffnung
kann an einer Seite des Türhalters
ausgebildet sein und die Auslaßöffnung ist
in einer anderen Zone versetzt von der Injektionsöffnung ausgebildet.
Die Injektionsöffnung
kann eine Vielzahl von Injektionsöffnungen umfassen, die in unterschiedlichen
Höhen oder
in einem ersten Muster angeordnet sind. Der Türbefestigungsteil kann dafür vorgesehen
sein, um die Orientierung der Tür
zu fixieren und aufrechtzuerhalten und auch von dem Türhalter,
während
das Gas in den Behälter
injiziert wird und/oder aus diesem evakuiert wird. Das Türbefestigungsteil
kann Unterdrucklöcher
umfassen, die an der Fläche
der Tür
und/oder dem Türhalter
ausgebildet sind, durch die ein Unterdruck aufgebracht werden kann,
um die relative Position der Tür und
des Türhalters
festzuhalten.
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Bei
einer als Beispiel gewählten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
ein Substratverarbeitungsgerät
eine Behälter,
der Halbleitersubstrate aufnimmt und der eine Tür und ein Handhabungssystem
besitzt, welches die Möglichkeit
bietet, die Substrate zwischen dem Behälter und einem Verarbeitungsgerät zu transferieren
und auch eine Beladungsöffnung
aufweist, die eine Station enthält,
an der der Behälter
positioniert sein kann. Wenigstens ein Einströmloch und wenigstens ein Ausströmloch sind
durch die Behältertür hindurch
ausgebildet. Die Beladungsöffnung
enthält
einen Türhalter, der
eine Injektionsöffnung
vorsieht, um Stickstoffgas und/oder ein anderes Inertgas in den
Behälter
zu injizieren, und enthält
eine Auslaßöffnung zum
Auslassen des Strömungsmittels
von dem Behälter,
die in Eingriff gelangt, wenn der Türhalter an die Tür angedockt
ist. Das Stickstoffgas oder Inertgas, welches von der Injektionsöffnung aus
injiziert wird, gelangt in den Behälter durch die Einströmöffnung der
Tür, während das
Strömungsmittel
innerhalb des Behälters
durch die Ausströmöffnung der
Tür und
die Auslaßöffnung ausgetragen
wird.
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Bei
einer als Beispiel gewählten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
ein Substratverarbeitungsverfahren das Andocken der Tür eines
leeren Behälters
an eine Beladungsöffnung mit
einem Türhalter,
der die Tür
von dem Behälter trennt,
das Überführen der
Substrate in den Behälter, zurückstellen
der Tür
an dem Behälter
und das Injizieren von Gas in den Behälter durch eine Einströmöffnung oder
Einströmöffnungen,
die in der Tür
ausgebildet sind, um den Behälter
mit einem nichtreaktiven Gas zu füllen.
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Der
Schritt gemäß dem Füllvorgang
des Behälters
mit Gas kann sowohl das Injizieren des Gases in den Behälter von
der Injektionsöffnung
aus durch die Einströmöffnung hindurch
als auch gleichzeitig das Auslassen des Strömungsmittels aus dem Behälter durch
eine Ausströmöffnung umfassen,
die an der Tür
ausgebildet ist, und einen zweiten Schritt umfassen gemäß Schließen der
Ausströmöffnung und Injizieren
eines zusätzlichen
Gases in den Behälter von
dem Injektionsteil aus durch die Einströmöffnung, um die Innenseite des
Behälters
mit Gas zu füllen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand von
beispielhaften Ausführungsformen
unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in welchen ähnliche
Bezugszeichen dafür
verwendet sind, um ähnliche
oder entsprechende Elemente anzugeben, in welchen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Substratbehandlungsgerätes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines FOUP, der in 1 gezeigt
ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Beladungsöffnung, die in 1 gezeigt
ist;
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4 eine
Frontansicht einer FOUP-Tür;
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5 ein
schematisches Diagramm eines Türöffners;
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6 ist
eine Frontansicht eines Türhalters, bei
dem ein Unterdruckloch ausgebildet ist;
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7 eine
Querschnittsansicht eines Abschnitts, bei dem ein Einströmloch oder
Einströmöffnung an
der FOUP-Tür
ausgebildet ist;
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8 und 9 Querschnittsansichten, welche
Zustände
veranschaulichen, bei denen die Einströmöffnung der FOUP-Tür geöffnet bzw.
geschlossen ist;
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10 eine
Querschnittsansicht eines Abschnitts, an welchem eine Ausströmöffnung an
der FOUP-Tür
ausgebildet ist;
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11 und 12 Querschnittsansichten, die
jeweils einen Strömungspfad
des Gases in dem FOUP darstellen;
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13 ein
Flußdiagramm
eines Substratbehandlungsverfahrens gemäß einer als Beispiel gewählten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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14 bis 16 Querschnittsansichten, welche
Schritte gemäß einem
Füllvorgang
der Innenseite des FOUP mit Gas wiedergeben; und
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17 eine
Querschnittsansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein Substratbehandlungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Reinigungseinrichtung verbunden ist.
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Die
Zeichnungen sind zu dem Zweck vorgesehen, das Verständnis der
als Beispiel gewählten Ausführungsformen
der Erfindung zu unterstützen, die
weiter unten mehr in Einzelheiten beschrieben werden und nicht so
zu interpretieren sind, daß sie die
Erfindung einschränken.
Insbesondere sind die relativen Abstände, Positionierungen, Bemessungen und
Abmaße
der verschiedenen Elemente, die in den Zeichnungen dargestellt sind,
nicht maßstabsgetreu gezeichnet
und sind zum Teil übertrieben
dargestellt, verkleinert dargestellt oder anderweitig modifiziert, und
zwar zum Zwecke der Verbesserung der Übersichtlichkeit. Fachleute
auf dem vorliegenden Gebiet können
jedoch erkennen, daß bestimmte
alternative Konstruktionen und Mechanismen allgemein verwendet werden
können,
und zwar beim Betrieb der FOUP- und der EFEM-Strukturen, die weggelassen wurden,
um die Klarheit zu verbessern und um die Zahl der Zeichnungen zu
reduzieren.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ALS BEISPIEL GEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie
in 1 veranschaulicht ist, enthält eine Substratbehandlungs-
oder Prozeßvorrichtung 1 einen
Behälter 100,
ein Waferhandhabungssystem 20 und einen Spülteil (in 5 mit 500 bezeichnet).
Der Behälter 100 bildet
ein Behältnis,
welches so konfiguriert ist, um Halbleitersubstrate, wie z.B. Siliziumwafer,
aufzunehmen, und besteht in typischer Weise aus einer vereinheitlichten
Schale (pod) mit offener Front (die im folgenden als "FOUP" bezeichnet wird). Die
FOUP bildet einen abdichtbaren Waferträger, der zum Abschirmen der
Wafer gegenüber
der Atmosphäre
und/oder gegenüber
chemi schen Verunreinigungen verwendet wird, während die Wafer zwischen der
Verarbeitungsausrüstung
und Speicherbereichen transferiert werden.
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Wie
in 2 veranschaulicht ist, kann die FOUP 100 einen
vorne offenen Körper 120 und
eine Tür 140 enthalten,
um die Front des Körpers 120 zu öffnen/zu
schließen.
Es sind in typischer Weise parallele Schlitze 160 an den
Innenwänden
des Körpers 120 ausgebildet,
um Wafer innerhalb der FOUP abzustützen und voneinander zu trennen.
Die Schlitze 160 können
im wesentlichen senkrecht zu einer Ebene verlaufen, die durch die
Tür 140 definiert
ist.
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Das
Waferhandhabungssystem 20 kann dazu verwendet werden, um
Wafer von der FOUP 100 zu der Prozeßausrüstung oder dem Prozeßgerät 700 und
umgekehrt zu transferieren. Das Waferhandhabungssystem 20 kann
ein Gehäuse 300,
eine Beladungsöffnung 200,
einen Reinigungsteil 600 und einen oder mehrere Transferroboter 660 enthalten. Das
Prozeßgerät 700 kann
beispielsweise aus einem chemischen Dampfniederschlagsgerät (CVD),
einem Trockenätzgerät, einem
Thermalofen, einem Entwicklungsgerät oder einem Reinigungsgerät bestehen.
Das Gehäuse 300 enthält in typischer
Weise eine Eintrags- oder Durchschiebeöffnung 322, die in einer
rückwärtigen Wand
zum Transferieren eines Wafers aus dem Gehäuse heraus und in und aus dem
Prozeßgerät 700 hinein
bzw. heraus ausgebildet ist, und auch eine andere Öffnung,
die in der Frontwand 340 ausgebildet ist, um die Wafer
in die FOUP 100 zu transferieren und aus dieser heraus
zu transferieren.
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Der
Reinigungsteil 600 kann in einem oberen Abschnitt in dem
Gehäuse 300 angeordnet
sein, um die Innenseite des Gehäuses 300 auf
einem gewünschten
Reinheitswert zu halten. Der Reinigungsteil 600 kann einen
Lüfter 640 und
ein Filter 620 enthalten. Der Lüfter 640 ist dafür in typischer
Weise ausgebildet, um Luft nach unten durch das Gehäuse 300 in
einer laminaren Strömung
zu fördern,
wobei das Filter 620 Teilchen aus der Luft entfernt, bevor diese
in das Gehäuse
eintritt. Eine Auslaßöffnung 360 zum
Auslassen der Luft kann am Boden des Gehäuses 300 vorgesehen
sein. Die Luft kann in natürlicher
Weise oder zwangsweise ausgetragen werden, und zwar unter Verwendung einer
Pumpe oder eines Gebläses
(nicht gezeigt). Ein Transferroboter 660, der zum Extrahieren
der Wafer aus der FOUP 100 und zum Zurückführen der Wafer verwendet wird
und der die Wafer in das Prozeßgerät 700 hineinbewegt und
aus diesem herausbewegt, kann durch einen Controller 680 gesteuert
werden.
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Wie
in 3 veranschaulicht ist, kann die Beladungsöffnung 200 einen
im wesentlichen vertikalen Rahmen 220, einen Sockel 240,
eine Station 260 und einen Türöffner (in 1 mit 400 bezeichnet)
enthalten. Der vertikale Rahmen 220 kann in eine Öffnung eingeführt werden,
die in der Frontwand 340 ausgebildet ist, um die Innenseite
des Gehäuses 300 gegenüber der äußeren Umgebung
abzudichten. Der Sockel 240 ist mit einer lateralen Seite
des vertikalen Rahmens 220 gekoppelt. Ein Durchgangsloch (222 in 1)
kann in dem vertikalen Rahmen 220 positioniert sein, um
die Tür 140 aufzunehmen,
wenn ein FOUP 100 auf den Sockel 240 plaziert
wird. Eine Station 260 ist auf dem Sockel 240 vorgesehen,
um die FOUP 100 aufzunehmen, und kann eine Vielzahl an
kinematischen Stiften 262 enthalten. Wenn die FOUP 100 auf
der Station 260 plaziert wird, werden die kinematischen
Stifte 262 in entsprechende Nuten oder Ausnehmungen (nicht
gezeigt) eingeführt,
die am Boden der FOUP 100 ausgebildet sind, die auf die
Station 260 positioniert wird.
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Der
Türöffner 400 kann
dann dazu verwendet werden, um die Tür 140 der FOUP 100,
die auf die Station 260 plaziert wurde, zu öffnen und
zu schließen.
Wie veranschaulicht ist, kann der Türöffner 400 einen Türhalter 420,
einen Arm (440 in 1) und einen
Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) enthalten. Der Türhalter 420 kann
die gleiche allgemeine Konfiguration wie das Durchgangsloch 222 aufweisen
und kann in das Durchgangsloch eingeführt werden. Der Arm 440 wird
in typischer Weise an eine rückwärtige Seite
des Türhalters 420 angeschlossen
und wird mit Hilfe eines Antriebsmechanismus angetrieben, der auf
dem Sockel 240 montiert ist.
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Ein
Verriegelungsschlüssel 422 und
Registrierungsstifte 424 sind an dem Türhalter 420 vorgesehen.
Die Registrierungsstifte 424 unterstützen die Präzision bei der Positionierung
der FOUP 100, um die Tür 140 mit
dem Türhalter 420 auszurichten,
und die Verriegelungsschlüssel 422 können auf
beiden Seiten des Türhalters 420 vorgesehen
sein. Gemäß 4 sind
an der Tür 140 Registrierungsstiftlöcher 144 und
Verriegelungsschlüssellöcher 142 ausgebildet.
Die Registrierungsstifte 424 werden in die entsprechenden
Registrierungsstiftlöcher 144 eingeführt und
die Verriegelungsschlüssel 422 werden
in die entsprechenden Verriegelungsschlüssellöcher 142 eingeführt.
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Wenn
eine FOUP 100 auf der Station 260 plaziert wird
und zu dem Türhalter 420 hinbewegt wird,
der in dem Durchgangsloch des vertikalen Rahmens 220 frei
liegt, so gleiten die Registrierungsstifte 424 in die Registrierungsstiftlöcher 144 hinein
und bestimmen die Andockposition zwischen der Tür 140 und dem Türhalter 420.
Die Verriegelungsschlüssel 422,
die gleichzeitig in die entsprechenden Verriegelungsschlüssellöcher 142 eingeführt werden,
werden dann gedreht, um die Tür 140 an
den Türhalter 420 anzudocken
und an diesem zu sichern. Der Arm 440 wird in typischer
Weise mit einer rückwärtigen Seite des
Türhalters 420 verbunden
und kann in einer Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
und in einer Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
mit Hilfe des Antriebsteiles bewegt werden, der auf dem Sockel 240 montiert
ist. Wenn die Tür 140 geöffnet wird,
das heißt
entfernt wird, und zwar von der FOUP 100, erlaubt es der
Arm 440, daß der
Türhalter
420 um eine vorbestimmte Strecke zurückbewegt werden kann und dann
nach unten auf eine Höhe,
die in typischer Weise unter der Höhe des Durchgangsloches 220 liegt,
wobei die Tür 140 von
dem Körper 120 der
FOUP 100 getrennt wird und wobei Zugang zum Inneren des
Behälters
ermöglicht
wird. Wenn Wafer in der FOUP 100 mit Hilfe des Transferroboters 660 plaziert
wurden, kann der Türhalter 420 seine
Bewegungen umkehren und sich nach oben hin und nach vorwärts hinbewegen,
um die Tür 140 an
dem Körper 120 der
FOUP zu verbinden oder zurückzustellen.
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Bevor
die Tür 140 geschlossen
wird, kann Luft, die in dem Gehäuse 300 vorhanden
ist, in typischer Weise in die FOUP 100 eintreten. Obwohl
die meisten Teilchen mit Hilfe des Filters 620 entfernt worden
sind, kann die Luft in dem Gehäuse 600 dennoch
molekulare Verunreinigungen, wie beispielsweise Oxide, Wasser und
Ozon, enthalten. Wenn die FOUP 100 abgedichtet wird, während solche
molekularen Verunreinigungen in dem Behälter zurückbleiben, so können sich
auf den Wafern, die in die FOUP geladen wurden, ursprüngliche
Oxidschichten oder andere Defektstellen ausbilden.
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Um
die Ausbildung einer ursprünglichen Oxidschicht
zu verhindern, trägt
der Reinigungsteil 500 ein Strömungsmittel aus der FOUP 100 aus
und füllt
die Innenseite der FOUP 100 mit einem ausgewählten Gas,
wie beispielsweise Stickstoff, trockene Luft oder Inertgas wie Ar
oder Xe. Wie in 5 veranschaulicht ist, kann
der Reinigung- oder Spülteil 500 einen
Injektionsteil 520 enthalten, um Stickstoff oder ein anderes
Gas in die FOUP 100 zu injizieren, und einen Austragteil 540 enthalten,
um das Strömungsmittel
aus der FOUP auszutragen. Der Injektionsteil 520 und der
Austragteil 540 sind an dem Türhalter 420 angeordnet.
Der Injektionsteil 520 kann eine Injektionsöffnung 522 und
ein Versorgungsrohr 524 enthalten, während der Austragteil 540 eine
Austragöffnung 542 und
ein Austragrohr 544 enthalten kann.
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Die
Injektionsöffnung 522 kann
aus einem Loch bestehen, welches an einem Randabschnitt des Türhalters 420 ausgebildet
ist, während
die Austragöffnung 542 aus
einem Loch bestehen kann, welches in einem anderen Randabschnitt
versetzt von der Injektionsöffnung
vorgesehen sein kann. Die Injektionsöffnung 522 kann eine
Vielzahl von Injektionsöffnungen
umfassen, die an unterschiedlichen Höhen positioniert sind. In ähnlicher
Weise kann die Auslaßöffnung 542 eine
Vielzahl von Auslaßöffnungen
umfassen, wobei die Zahl der Auslaßöffnungen dahingehend tendiert,
gleich zu sein mit derjenigen Zahl der Injektionsöffnungen,
und kann an den gleichen oder an unterschiedlichen Höhen gegenüber den
Injektionsöffnungen
positioniert sein. Die Positionen der Injektionsöffnung oder Injektionsöffnungen 522 und
der Auslaßöffnung oder
Auslaßöffnungen 542 können bzw.
kann so angeordnet sein, um die Möglichkeit zu schaffen, daß Stickstoffgas
oder ein anderes Spülgas
in die FOUP 100 einströmt,
und zwar unter Bedingungen, die eine turbulente Strömung hervorrufen
und/oder eine laminare Strömung innerhalb
des Behälters
bewirken.
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Ein
Versorgungsrohr 524 kann zwischen einer oder mehreren Stickstoffgas-
oder anderen Spülgasquellen 528 und
der Injektionsöffnung 522 angeschlossen
sein, während ein
Austragrohr 544 dafür verwendet
werden kann, um die Pumpe 548 mit der Austragöffnung 542 zu
verbinden. Sowohl das Versorgungsrohr 524 als auch das
Austragrohr 544 können
aus rostfreiem Stahl, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material
bzw. Materialien hergestellt sein, und zwar in solcher Weise, daß der Türhalter 420 durch
den Arm 440 zurück
positioniert werden kann, während
die Gasverbindungen aufrecht erhalten werden. Es können Massenströmungscontroller (MFCs) 526 und 546 an
dem Versorgungsrohr 524 bzw. an dem Auslaßrohr 544 vorgesehen
sein. Der MFC 526 kann dazu verwendet werden, um die Menge
des Stickstoffgases oder anderen Gases oder anderer Gase zu steuern,
die der Injektionsöffnung 522 zugeführt werden,
und der MFC 546 kann dazu verwendet werden, um die Menge
des Gases zu steuern, die aus dem Behälter entfernt wird. Optional
können
Rohrleitungen in die Injektionsöffnung 522 und/oder
Austragöffnung 542 eingeführt werden.
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Wenn
die FOUP-Tür 140 von
dem FOUP-Körper 120 getrennt
wird, wird der Verriegelungsschlüssel 422 des
Türhalters 420 in
das Verriegelungsschlüsselloch 142 der
Tür 140 eingeführt, wodurch
die Tür 140 an
den Türhalter 420 angedockt ist.
Ein Türbefestigungsteil
ist dafür
vorgesehen, um zu verhindern, daß die FOUP-Tür 140 schwingt,
während
Stickstoffgas oder ein anderes Spülgas in die FOUP 100 injiziert
wird. Der Türbefestigungsteil
kann die FOUP-Tür 140 an
dem Türhalter 420 mit
Hilfe eines Unterdruckes festhalten. Wie in 6 veranschaulicht
ist, können
ein oder mehrere Unterdrucklöcher 426 an
der Fläche
des Türhalters 420 ausgebildet
sein. Eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) ist mit dem Unterdruckloch
oder Unterdrucklöchern 426 verbunden,
um eine Verbindung zu einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) herzustellen,
und um die Möglichkeit
zu schaffen, einen Unterdruck an der Türfläche 140 benachbart
den Unterdrucklöchern
aufzubringen.
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Es
kann ein Einströmloch 146 durch
die Tür 140 hindurch
vorgesehen sein, um die Möglichkeit
zu schaffen, Stickstoffgas oder ein anderes Spülgas, welches von der Injektionsöffnung 522 aus
injiziert wird, in die FOUP 100 einströmen zu lassen. Das Einströmloch 146 ist
so positioniert, daß es
mit der Injektionsöffnung 522 ausgerichtet ist
und mit dieser zusammenarbeitet, wenn die Tür 140 an den Türhalter 420 angedockt
ist.
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Wie
in 7 veranschaulicht ist, kann ein Filter 160 und
ein Einströmöffnungs-Schließ-/Öffnungsteil 180 innerhalb
der jeweiligen Einströmlöcher 146 angeordnet
sein. Der Filter 160 hat die Aufgabe, Teilchen zu reduzieren,
oder zu verhindern, daß Teilchen
in die FOUP 100 durch die Einströmöffnung bzw. das Einströmloch 146 hineinströmen. Der Einströmloch-Schließ-/Öffnen-Teil 180 öffnet und schließt einen
Kanal für
das Gas durch die FOUP-Tür 140.
Der Einströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 180 öffnet das
Einströmloch 146,
während
das Gas injiziert wird, und verschließt das Einströmloch 146,
wenn die Gasinjektion vervollständigt
worden ist.
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Das
Einströmloch 146 kann
kreisförmig
ausgebildet sein, und zwar mit einem Vorsprung 147, der an
dem rückwärtigen Ende
des Einströmloches 146 ausgebildet
ist. Der Einströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 180 kann
eine Befestigung 184, eine vorspringende Platte 182,
eine Isolierplatte 186 und einen elastischen Körper oder
Federelement 188 enthalten. Die vorspringende Platte 182 kann
aus einer kreisförmigen
Platte mit einem zentralen Durchgangsloch 189b bestehen,
die so ausgebildet ist, daß sie
mit dem Vorsprung 147 zusammenarbeitet. Die Befestigung 184 kann
allgemein zylinderförmig
ausgebildet sein und enthält
eine Seitenplatte 184a und eine obere und untere Platte 184b.
Die Seitenplatte 184a haftet allgemein dicht an einer Seitenwand
des Einströmloches 146 an,
und zwar konform mit dieser Öffnung
und dicht anliegend, und erstreckt sich von dem Rand der vorspringenden
Platte 182 zum Frontende des Einströmloches 146. Die obere
Platte 184b besitzt ein Durchgangsloch 189c, welches
am Zentrum derselben ausgebildet ist. Diese Durchgangslöcher 189a, 189b und 189c arbeiten
zusammen, um einen Durchgang für
das Gas in den Behälter
vorzusehen, und können
auch die gleiche allgemeine Größe und Gestalt
aufweisen.
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Die
Isolationsplatte 186 ist in typischer Weise so konfiguriert,
um das Durchgangsloch 189c zu öffnen/zu verschließen und
ist in typischer Weise in einem Raum 183 innerhalb der
Befestigung 184 und der vorspringenden Platte 182 angeordnet.
Die Isolationsplatte 186 kann aus einer kreisförmigen Platte bestehen,
die sowohl weiter oder breiter ist als das Durchgangsloch 189c und
schmaler ist als der Innenraum, der durch die Seitenplatte 184a definiert
ist. Der elastische Körper
oder das Federelement 188 bringen eine Kraft auf die Isolationsplatte 186 auf,
die dazu neigt, diese gegen die Innenfläche der oberen Platte 184b zu
drücken.
Ein Ende des elastischen Körpers 188 kann
mit einem feststehenden Stift oder einer anderen Festhaltevorrichtung 187 gekuppelt sein,
die an der rückwärtigen Fläche der
Isolationsplatte 186 installiert ist, wobei das andere
Ende mit einem feststehenden Stift oder einer anderen Festhaltevorrichtung 185 gekuppelt
sein kann, die an einer Innenfläche
der vorspringenden Platte 182 vorgesehen ist. Alternativ
kann der elastische Körper auch
so angeordnet sein, daß er
innerhalb des Raumes 183 "schwimmt". Der elastische Körper 188 kann Serien
von Federn enthalten, die in regulären Intervallen um den Umfang
der Isolationsplatte 186 herum angeordnet sind, oder kann
aus einer einzelnen Feder oder einem elastomeren Element bestehen.
Wenn die Isolationsplatte 186 gegen die obere Platte 184b der
Befestigung 184 ansitzt, sollte sich der elastische Körper 188 in
einem Gleichgewichtszustand befinden oder sollte geringfügig in einem
zusammengedrückten
Zustand sein, um die verschlossene Position aufrecht zu erhalten.
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Der
geöffnete
und geschlossene Zustand des Einströmloches 146 der Tür 140 sind
jeweils in 8 und 9 veranschaulicht.
Wie in 8 veranschaulicht ist, wird dann, wenn Gas mit
einem ausreichenden Druck über
dem Druck innerhalb des Behälters
von der Injektionsöffnung 522 zugeführt wird, der
elastische Körper 188 zusammengedrückt und die
Isolationsplatte 186 bewegt sich von der oberen Platte 184b der
Befestigung 184 zurück
oder rückwärts. Das
unter Druck stehende Gas strömt
dann in das Einströmloch 146,
und zwar durch die Öffnung, die
zwischen der Isolationsplatte 186 und der oberen Platte 184b der
Befestigung 184 ausgebildet ist. Danach strömt das Gas
entlang dem Durchgangsloch 189b der vorspringenden Platte 182,
durch den Filter 160 und das Durchgangsloch 189a des
Vorsprunges 147. Wenn der aufgebrachte Druck des Gases
reduziert wird, neigt die Isolationsplatte 186 dazu, sich vorwärts oder
nach vorne hin zu bewegen, und zwar als ein Ergebnis der Kraft,
die durch die Feder 188 aufgebracht wird. Wenn die Druckdifferenz
unter einen bestimmten Wert abfällt,
wird die Isolationsplatte erneut gegen die obere Platte 184b in
Anlage gebracht, um den Gasdurchgang durch das Einströmloch 146 zu
schließen,
wie in 9 dargestellt ist.
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Bevor
die Atmosphäre
innerhalb der FOUP 100 in eine Stickstoffgasatmosphäre oder
Spülgasatmosphäre umgewandelt
wird, muß das
Strömungsmittel,
welches sich ursprünglich
in der FOUP 100 befindet (in typischer Weise Luft in der
FOUP 100 mit Sauerstoff, Wasser oder anderen Zusammensetzungen,
die durch einen Wafer mitgeführt
werden), entfernt werden. Das Strömungsmittel in der FOUP 100 kann über den
Auslaßteil 540 entfernt
werden, der in dem Türhalter 420 vorgesehen
ist. Für
diesen Zweck ist eine Ausströmöffnung oder
Ausströmloch 148 in der
Tür 140 ausgebildet.
Das Ausströmloch 148 ist
so angeordnet, daß es
mit der Austragöffnung 424 ausgerichtet
ist, wenn die Tür 140 an
den Türhalter 420 angedockt
ist.
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Ein
Filter 170 und ein Ausströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 190 können in
das Ausströmloch 148 eingeführt werden.
Der Filter 170 verhindert, daß Verunreinigungen in die FOUP 100 durch
den Auslaßteil 540 hineinströmen können. Der
Ausströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 190 öffnet und
schließt
einen Durchgang durch das Ausströmloch 148,
durch welches das Strömungsmittel,
welches in der FOUP 100 enthalten ist, ausgetragen oder
entlüftet
werden kann. Der Ausströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 190 öffnet das
Ausströmloch 148,
während
das Strömungsmittel
in der FOUP 100 ausgetragen wird, und schließt dann
die Ausströmöffnung oder
das Ausströmloch 148,
um die Umgebung aus Stickstoffgas oder einem anderen Spülgas oder
Spülgasen
aufrecht zu erhalten, die in die FOUP 100 durch das Einströmloch eingeführt wurden.
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Wie
in 10 veranschaulicht ist, kann das Ausströmloch 148 die
gleiche allgemeine Konfiguration wie das Einströmloch 146 aufweisen.
Die Gestalt und die Position des Filters 170, welches in
das Ausströmloch 148 eingeführt wird,
können
identisch mit denjenigen des Filters 160 sein, welches
in das Einströmloch 146 eingeführt ist.
Ferner kann der Ausströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 190 die
gleiche Gestalt der Befestigung 194, der vorspringenden
Platte 129, der Isolationsplatte 196 und des elastischen Körpers 198 haben
wie diejenigen, die weiter oben für den Ausströmloch-Öffnen-/Schließ-Teil 180 beschrieben
wurden. Die Anschlußpositionen
der Isolationsplatte 196 und des elastischen Körpers 198 sind jedoch
gegenüber
derjenigen der Isolationsplatte 186 und des elastischen
Körpers 188 umgekehrt.
Die Isolationsplatte 196 ist so angeordnet, daß sie der
vorspringenden Platte 192 gegenüberliegt, wie in 9 dargestellt
ist. Ein Ende des elastischen Körpers 198 kann
mit einem Befestigungsstift oder einer anderen Festhaltevorrichtung 195 verbunden
sein, die an dem Frontrand der Isolationsplatte 196 installiert
ist, wobei das andere Ende in ähnlicher
Weise mit einem Befestigungsstift oder einer anderen Festhaltevorrichtung 195 verbunden
sein kann, die an der oberen Platte 194b der Befestigung 194 installiert
ist.
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Wenn
die Pumpe 548 des Austragteiles 540 aktiviert
wird und der Druck reduziert wird, der auf die Rückseite der Isolationsplatte 196 aufgebracht
wird, und zwar unter denjenigen des Inneren des Behälters 120,
neigt die Isolationsplatte dazu, sich nach hinten hin zu bewegen,
und zwar als ein Ergebnis dieser Druckdifferenz, so daß sie von
der vorspringenden Platte 192 beabstandet wird, wenn der
elastische Körper 198 zusammengedrückt wird.
Das Strömungsmittel
in der FOUP 100 wird dann ausgetragen, entlüftet oder
in anderer Weise durch einen Raum 193 entfernt, der zwischen
der vorspringenden Platte 192 und der Isolationsplatte 196 gebildet
ist, und über
ein Durchgangsloch 199c, welches an der oberen Platte 194b der
Befestigung 194 ausgebildet ist. Wenn der Betrieb der Pumpe 548 beendet
wird, wird die Isolationsplatte 196 nach vorwärts bewegt, und
zwar als Ergebnis der elastischen Kraft des elastischen Körpers 198,
um erneut in Anlage mit der vorspringenden Platte 192 zu
gelangen und um den Strömungsmittelkanal
durch das Einströmloch 148 zu
schließen.
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Wie
in 11 und in 12 veranschaulicht ist,
ist der Injektionsteil 520 an dem Türhalter 420 angeordnet.
Das Stickstoffgas oder anderes Spülgas, welches von dem Injektionsteil 520 injiziert
wird, kann in die FOUP 100 durch das Einströmloch 146 injiziert werden,
welches an der Tür 140 ausgebildet
ist, und zwar in einer Richtung parallel zu den Waferhauptoberflächen. Es
kann somit Wasser und Sauerstoff, die an den Oberflächen der
Wafer anhaften, schneller und vollständiger entfernt werden.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das Innere der FOUP 100 in
eine Stickstoffumgebung umgewandelt werden, und zwar bereits unmittelbar
nach dem Einladen der Wafer in die FOUP. Dies ist deshalb ratsam,
da sich ein ursprüngliches
Oxid an dem Wafer ausbilden kann, wenn die Atmosphäreinnerhalb
der FOUP 100 nicht in ein Stickstoffgas oder ein anderes Inertgas
bzw. Inertgasatmosphäre
umgewandelt wird, während
die FOUP transportiert oder gespeichert wird, bevor der nächste Verarbeitungsschritt
erfolgt.
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13 zeigt
ein Flußdiagramm
eines als Beispiel gewählten
Substratbehandlungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und die 14 bis 16 zeigen
Querschnittsansichten, welche die Schritte gemäß einem Füllen der Innenseite der FOUP
mit Stickstoffgas oder einem anderen Spülgas wiedergeben. Eine leere
FOUP 100 wird auf einer Station 260 einer Beladungsöffnung plaziert
und es wird dann die Tür 140 an
einen Türhalter 420 angedockt
(Schritt S10). Die Tür 140 wird
geöffnet
und der Türhalter 420 und
die Tür 140 werden
aus dem Weg herausbewegt, um Zugang zum Inneren des Körpers 120 der
FOUP 100 zu erreichen (Schritt S20). Es werden dann verarbeitete Wafer
in die FOUP geladen unter Verwendung eines Überführungsroboters 660 oder
einer anderen Vorrichtung (Schritt S30). Wenn die Wafer in die FOUP 100 eingeladen
wurden, wird der Türhalter 420 aktiviert,
um die Tür 140 zu
der FOUP 100 zu schwenken (Schritt S40). Während sich
die Tür 140 bewegt,
wird Stickstoffgas oder ein anderes Spülgas injiziert und es wird
die Pumpe 548 in Betrieb gesetzt, wie in 14 dargestellt
ist. Es wird das Einströmloch 146, welches
an der Tür 140 ausgebildet
ist, durch einen erhöhten
externen Gasdruck geöffnet,
und es wird die Ausströmöffnung oder
das Ausströmloch 148, welches
an der Tür 140 ausgebildet
ist, durch einen reduzierten äußeren Druck
(Unterdruck) geöffnet.
Es kann Stickstoffgas in die FOUP 100 in einer Richtung parallel
zu den Waferoberflächen
injiziert werden, um das Entfernen von anhaftenden Teilchen und/oder Wasser
zu unterstützen.
Das Strömungsmittel,
welches in der FOUP 100 verblieben ist, wird durch das Ausströmloch 148 ausgetragen
und ebenso durch das Austragrohr 540 (Schritt S54). Wenn
die Tür 140 mit
der FOUP 100 verbunden wird, um die FOUP zu schließen, kann
der Betrieb der Pumpe 548 angehalten werden und es wird
dann das Ausströmloch 148 verschlossen.
Alternativ kann nach dem Schließen der
Tür 140 zusätzliches
Stickstoffgas in die FOUP 100 injiziert werden und das
Strömungsmittel
in der FOUP kann für
eine vorbestimmte Zeit ausgetragen werden. Wie in 16 gezeigt
ist, wird die Innenseite der FOUP 100 in eine Stickstoffgas-
oder andere allgemeine Inertgasatmosphäre umgewandelt, und zwar durch
das Gas, welches durch die Injektionsöffnung 522 zugeführt wird
(Schritt S54). Nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer
kann die Gasinjektion angehalten werden und es wird dann das Einströmloch 146,
welches an der Tür 140 ausgebildet
ist, geschlossen.
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Obwohl
eine beispielhafte Ausführungsform in
Verbindung mit Stickstoffgas beschrieben wurde, welches injiziert
wird, während
die Tür 140 zu
der FOUP 100 bewegt wird, kann auch das Stickstoffgas injiziert
werden, nachdem die Tür 140 mit
der FOUP 100 verbunden wurde.
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In 17 zeigt
ein Pfeil mit ausgezogener Linie einen Transportpfad der FOUP 100,
während
ein Pfeil mit strichlierter Linie einen Transportpfad eines Wafers
anzeigt. In einem Reinigungsgerät
kann ein Reinigungsprozeß in
einer Folge von Bädern 860 durchgeführt werden,
die in einer Linie angeordnet sind. Ein EFEM 820 ist auf
einer Seite der jeweiligen Bäder 860 angeordnet,
und ein anderer EFEM 840 ist auf der anderen Seite davon
angeordnet. Um die Innenseite der FOUP 100, in die vollständig gereinigte Wafer
eingeladen wurden, zu einer Stickstoffumgebung zu machen, kann der
EFEM 840, der auf der anderen Seite der jeweiligen Bäder 860 angeordnet ist,
den Spülteil 500 enthalten,
der oben detailliert erläutert
wurde, oder kann eine äquivalente
Konstruktion enthalten.
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Nachdem
eine Überführung in
das Reinigungsgerät 800 erfolgt
ist, wird die Waferbeladungs-FOUP 100 auf die Beladungsöffnung 824 der EFEM 820 geladen,
die an der Eintrittsseite der Bäder 860 angeordnet
ist, und zwar mit Hilfe eines Transferteiles 882. Mit Hilfe
eines Transferroboters werden dann die Wafer in der FOUP 100 zu
dem Bad 860 transferiert und eine entleerte FOUP 100 wird
zu der Beladungsöffnung 844 des
EFEM 840 transportiert, die an der Austrittsseite der Bäder 860 angeordnet
ist. Die Wafer werden in den Bädern 860 gereinigt.
Die gereinigten Wafer werden dann in die FOUP 100 überführt, die
an der Beladungsöffnung 844 der EFEM 840 plaziert
ist. Wenn die Wafer in die FOUP 100 geladen werden, wird
Stickstoffgas injiziert, um die Innenseite der FOUP 100 zu
einer Stickstoffumgebung zu machen. Die Wafer werden dann aus dem Halbleiterherstellungsgerät mit Hilfe
eines Transferteiles 866 herausgefördert.
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Obwohl
beispielhafte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung in Einzelheiten dargestellt und beschrieben
wurden, dient die vorangegangene Beschreibung lediglich der Veranschaulichung und
sollte nicht als Einschränkung
des Rahmens der Erfindung interpretiert werden. Es sei daher darauf hingewiesen,
daß vielfältige Abwandlungen
und Substitutionen vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.