JP2003264219A - 局所クリーン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置の構成、形状、駆動形態など
の個体差に適応するように気流を制御し、清浄なクリー
ン環境を提供する。 【解決手段】 局所クリーン装置４のハウジング内に、
外部空気を清浄化して導入するファンフィルタユニット
１０を設置し、このファンフィルタユニット１０により
導入された空気をハウジング外に排気する排気口１３
と、この排気口１３に設けられてハウジング内の圧力を
外部圧力よりも高く調整すると共に、排気口１３から排
出される空気を層流にする底板１１と調整板１２からな
る気流制御機構とを備えた局所クリーン装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハを収納する
ウエハキャリアが設置されたローダと半導体製造装置ま
たはクリーンブースとの間に配置され、ウエハキャリア
の受け渡しをクリーン環境下で行う局所クリーン装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭ等の高集積度の
半導体装置は、塵の極めて少ない清浄なクリーンルーム
の中で、シリコンウエハ上に所定のプロセスを施すこと
により製造される。半導体の集積度が高まるにつれ、ク
リーン度はクラス１、即ち１フィート（約３０ｃｍ）立
法当たりに存在する０．５μｍ以上のゴミの数が１個以
下：Fed.std.209Dの環境、もしくはそれ以下のレベルの
環境とすることが要求されている。

【０００３】このような要求に対し、半導体製造装置を
設置しているクリーンルーム全体を清浄化するには、巨
大な空気濾過システムを稼働させなければならず、その
ためには膨大な施設投資と電力や水が必要になり、投資
規模や運用コストが高くなってしまう。今後、半導体の
集積度がさらに高くなると、クリーン度もさらに高いも
のが要求されてくることになり、技術的にもコスト的に
も限界が出てくる。

【０００４】これに対して、近年では、局所クリーン技
術という新しい技術が導入されている。これは、複数枚
のシリコンウエハを収納したウエハキャリアを完全密閉
のウエハ収納密閉容器に入れて搬送するようになすとと
もに、ウエハに対する加工処理が必要な所でウエハキャ
リアを取り出し、取り出されたウエハキャリアをローデ
ィング、アンローディングする空間、並びに処理を行う
空間のみのクリーン度を局所的に保つ技術である。この
技術により、工場全体のクリーン度はそれほど高くする
必要がなく、設備と運用コストが低減できる。

【０００５】この局所クリーン技術としてすでに規格化
されているものに、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical In
terface）およびＦＯＵＰ（Front Open Universal Po
d）というものがある。前者は、米国のＡｓｙｓｔ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社が提唱した規格であり、ウエ
ハサイズが２００ｍｍまでを対象としている。後者は、
ウエハサイズが３００ｍｍを対象とした、日本の“３０
０ｍｍ半導体技術連絡会Ｊ３００”と米国を中心とする
“スタンダード化・装置評価組織Ｉ３００Ｉ”による標
準化規格である。

【０００６】標準化されたＳＭＩＦ又はＦＯＵＰ等の機
械的なインターフェースの概念は図８に示すような構成
である。この図において、ウエハに対して半導体製造の
ための加工及び処理を行う半導体製造装置１あるいは検
査装置が内外部に収納されたクリーンブース８に隣接し
てローダ２が配置されており、ローダ２上にはウエハ収
納密閉容器３が載置され、ローダ２と半導体製造装置１
との間には局所クリーン装置４が設置されている。

【０００７】ウエハ収納密閉容器３は逆キャップ状の底
部を開閉する底蓋を備え、ウエハを所要枚数収納したウ
エハキャリア６を収納可能にした構造を有している。ロ
ーダ２においては、ウエハ収納密閉容器３の底部の底蓋
を開けて底蓋と共にウエハキャリア６を垂直方向に降下
せしめた後、局所クリーン装置４を経由して半導体製造
装置１またはクリーンブース８に搬送してローディング
動作を終了する。ウエハの加工が終了すると、ウエハを
収納したウエハキャリア６を半導体製造装置１またはク
リーンブース８からウエハ収納密閉容器３内に収納して
アンローディング動作を終了する。これらのローディン
グおよびアンローディング動作は、図示しないローディ
ング機構によって行われる。

【０００８】また、ローダ２には、外部空気をローダ２
の内部に吸引するファンと、吸引された空気を清浄化す
るフィルタを備えたファンフィルタユニット（ＦＦＵ）
７が設置されている。

【０００９】局所クリーン装置４は、ベゼル５あるいは
局所クリーンダウンフロー装置と排気口１３とで構成さ
れ、ベゼル５あるいは局所クリーンダウンフロー装置か
ら排気口１３に向かうＢ方向の気流を作って、ローダ２
と半導体製造装置１あるいは検査装置との間におけるウ
エハキャリア６の搬送を行う空間をクリーン環境とす
る。

【００１０】一般的にこれらの環境はミニエンバイロメ
ントと呼ばれ、おおよそ、Ｃ部で示された空間を指す。
このミニエンバイロメントＣにおいては、装置の動作状
況、例えばウエハ収納密閉容器３底部の底蓋の開閉に応
じて内部容積が変化し、それに伴ってミニエンバイロメ
ントＣの内圧が大きく変動する。この変動に対して何ら
の対策を講じない場合の圧力変動を見ると、図９に示す
ように、ミニエンバイロメントＣ内の圧力が外部圧力よ
り低くなることがある。この図において、「外気」とは
ウエハ収納密閉容器３の底蓋を開けてウエハキャリア６
を出し入れするときにローダ２内に外気が入る期間、
「ホーム」とはローダ２または半導体製造装置１におい
てウエハキャリア６が定位置に停止する期間、「ロー
ド」とはローダ２のホーム位置から半導体製造装置１の
ホーム位置までウエハキャリア６が移載されている期
間、「アンロード」とは半導体製造装置１のホーム位置
からローダ２のホーム位置までウエハキャリア６が移載
されている期間を指している。

【００１１】このようにミニエンバイロメントＣ内の圧
力が、装置の動作状況によって外部圧力より低くなって
汚染された空気が内部に侵入するという現象を解消する
ために、ローダ２側では、図８に示すように、ＦＦＵ７
から外部空気を清浄化してローダ２の内部に取り入れ、
汚染された空気が圧力の低い排気口１３方向に向かうよ
うなＡ方向の気流を作ってその気流に沿って排気するよ
うにしている。

【００１２】ところが、半導体製造装置１またはクリー
ンブース８の内部では単独の清浄機構はないものが多
く、装置固有の発塵がある。この発塵もＡ部近傍を浮遊
し、製品が汚染される可能性がある。

【００１３】この対策として、局所クリーン装置４内に
おいてローダ２と半導体製造装置１またはクリーンブー
ス８間に一種の気流緩衝機構を配し、下向きの気流を作
るようにしたものがある。このことにより乱流による影
響を受けて製品が汚染されるという問題は排除される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本来このミニエンバイ
ロメントＣの圧力は、適当な風速と適当な排気開口のバ
ランスを持たせることにより、図１０に示すように、ウ
エハ収納密閉容器３の底蓋の開閉時（外気）、ウエハキ
ャリア６の定位置での停止時（ホーム）、ウエハキャリ
ア６の移載中（ロード、アンロード）のいずれの期間に
おいても、外部との差圧は正に維持される必要がある。

【００１５】ところが、ある局所クリーン装置の構成で
は排気口１３に圧力を任意に調整する機構がないため、
各装置の大きさや形状等の個体差によりミニエンバイロ
メント内が外部よりも低い圧力、すなわち負圧になり、
外部からミニエンバイロメントへの外気の流入が始ま
り、目的とする本来の清浄なクリーン環境が得られない
という問題がある。

【００１６】そこで本発明が解決しようとする課題は、
半導体製造装置の大きさ、形状などの個体差に適応する
ように気流を制御し、清浄なクリーン環境を得ることの
できる局所クリーン装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、ウエハを収納するウエハキャリアが設置
されたローダと半導体製造装置またはクリーンブースと
の間に配置され、前記ローダと前記半導体製造装置また
は前記クリーンブースとの間で前記ウエハキャリアが往
復移送される局所クリーン装置において、前記局所クリ
ーン装置のハウジング内に外部空気を清浄化して導入す
るファンフィルタユニットと、前記ファンフィルタユニ
ットにより導入された空気を前記ハウジング外に排気す
る排気口と、前記排気口に設けられて当該ハウジング内
の圧力を外部圧力よりも高く調整すると共に前記排気口
から排出される空気を層流にする気流制御機構とを備え
たものである。

【００１８】この気流制御機構により、局所クリーン装
置単体のクリーン度が維持されるのみならず、この局所
クリーン装置と一体化されているローダ及び半導体製造
装置の大きさ、形状などの個体差に適応するように気流
が制御され、ミニエンバイロメントの発塵の排気が行わ
れることになる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の局所クリーン装置
の実施の形態およびその気流制御方法について図面に基
づき説明する。図１は、局所クリーン装置４の詳細図で
ある。一般にこれは図示しないケーシング内に設けられ
る。局所クリーン装置４の上部に設けられたファンフィ
ルタユニット（ＦＦＵ）１０の下向きの気流はこのケー
シング内を通り、排気口１３から外部に排気される。

【００２０】ローダ２においては、図８に示すように、
ＦＦＵ７により外気が取り入れられ、清浄化した空気は
最後には局所クリーン装置４のケーシングの排気口１３
より外部に排気され一連の気流を作る。

【００２１】一方、半導体製造装置１またはクリーンブ
ース８内の半導体製造装置１側から発塵した汚染空気は
ローダ２側に向かう気流の流れを作るが、局所クリーン
装置４の上部に設けられたＦＦＵ１０の下向きの気流に
より、汚染された空気は局所クリーン装置４の下部に向
けられ、排気口１３より外部に排気される。この両者の
圧力と風速バランスをとることでミニエンバイロメント
Ｃ内の空気が清浄化される。測定の結果では、排気口１
３から排出される空気の風速を０．３〜０．５ｍ／ｓと
することにより、乱流の発生が無く安定した層流を生成
することができた。

【００２２】図２〜図５は局所クリーン装置４のＸ−Ｘ
矢視平面図を示したものである。図２に示す底板１１は
格子状に孔１１ａを設けたもので、予め局所クリーン装
置４の底部に固定される。

【００２３】図３は調整板１２を示すもので、底板１１
の格子状の孔１１ａと同じピッチで孔１２ａが設けら
れ、底板１１の上部ないし下部に位置を自由調整できる
ように組み付けられている。

【００２４】図４は底板１１と調整板１２が重なり、孔
１１ａが最大限に塞がれた状態を示す。図５は底板１１
の孔１１ａと調整板１２の孔１２ａが重なり、開□を最
大にした状態を示す。

【００２５】このように、底板１１の孔１１ａと調整板
１２の孔１２ａの重なり具合で開口度を調整することに
より、この開口から排出される空気の流れが整流され、
乱流による塵の飛散を防止して排気を確実に行うことが
できる。

【００２６】本実施形態における気流制御機構では排気
口１３に取り付けられた底板１１と調整板１２を任意の
位置に調節することにより、任意設定の自由度を持った
開口が得られることになり、たとえ装置の動作状況によ
る容積変化があっても、図６に示すようにミニエンバイ
ロメントＣ内圧力を外圧より常に高く保つことができ
る。

【００２７】また、この底板１１と調整板１２を装置の
動作状況、例えばウエハ収納密閉容器３底部の底蓋の開
閉に連動して作動させることにより、この底板１１と調
整板１２を自由に動作させることができる。その結果、
ミニエンバイロメントＣ内圧力を装置の駆動による圧力
変動に連動させて制御することができ、安定したミニエ
ンバイロメントＣ内の圧力確保が可能となる。

【００２８】測定の結果では、ミニエンバイロメントＣ
内の圧力を外気に対して０．５Ｐａ以上とすることによ
り、ロード、アンロード時に容積変化があっても、ミニ
エンバイロメントＣ内圧力を外圧より常に高く保つこと
ができた。この圧力確保と適当な排気バランスを取るこ
とで、元来、標準化されたＳＭＩＦ又はＦＯＵＰ等の機
械的なインターフェースとして構成された局所クリーン
装置４が持つミニエンバイロメントＣの清浄度を確保す
ることが可能となる。

【００２９】図７（ａ）は気流制御機構を設ける前、
（ｂ）は気流制御機構を設けた後のパーティクル数計測
結果である。パーティクル数計測は図１における局所ク
リーン装置４の中央部Ｄ付近にて気中パーティクルカウ
ンターにて行った。また、測定時間は、ウエハ２５枚の
ローディング、アンローディングに要する４分間であ
る。次にグラフについて説明する。グラフ横軸はパーテ
ィクルの粒径であり、縦軸は個数である。例えば、０．
１μｍ以上のパーティクル数は３３４０個であったもの
が気流制御機構を設けることで２個となり気流制御機構
が有効であることを示す。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、局所クリーン装置のハ
ウジング内に、外部空気を清浄化して導入する少なくと
も１つのファンフィルタユニットと、このファンフィル
タユニットにより導入された空気を前記ハウジング外に
排気する排気口と、この排気口に設けられて当該ハウジ
ング内の圧力を外部圧力よりも高く調整すると共に前記
排気口から排気される空気を層流にする気流制御機構と
を備えたことにより、ミニエンバイロメント内に外気と
の適度な差圧を保つことができ、半導体製造装置の大き
さ、形状などの個体差の影響を受けない本来の標準化さ
れた機械的なインターフェースのクリーン能力を引き出
すことができる。また、清浄なミニエンバイロメントが
作れることで、ローダと半導体製造装置間との搬送中に
起こるウエハ上の汚染が減少し、高品質の半導体製品製
造が可能となる。

【００３１】前記気流制御機構を、排気口を構成する多
数の孔を形成した底板と、この底板の孔に対して重なり
度合いを調整可能な孔を形成した調整板とにより構成す
ることにより、排気口から排気される空気を簡単な構成
で層流にすることができる。

【００３２】さらに、前記底板と調整板との位置関係を
調整する位置調整機構と、ハウジング内外の圧力差を検
出して、圧力差が一定圧となるように位置調整機構を制
御する制御手段とを備えることにより、所望の差圧を確
保すると共に、ローダや半導体製造装置側から発塵する
汚染も有効に排気され、目的とするクリーン環境を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の局所クリーン装置の実施形態を示す
詳細図である。

【図２】 本発明に係る気流制御機構を構成する底板の
平面図である。

【図３】 本発明に係る気流制御機構を構成する調整板
の平面図である。

【図４】 底板と調整板が重なり、孔が最大限に塞がれ
た状態を示す平面図である。

【図５】 底板の孔と調整板の孔が重なり、開□を最大
にした状態を示す平面図である。

【図６】 本発明の実施形態における装置の動作状況に
応じた気流の風速と差圧の変化を示すタイムチャートで
ある。

【図７】 気流制御機構を設ける前後におけるミニエン
バイロメント内のダスト測定図である。

【図８】 標準化された機械的なインターフェースの概
念図である。

【図９】 従来における装置の動作状況に応じた気流の
風速と差圧の変化を示すタイムチャートである。

【図１０】 従来におけるローダ部差圧と風速の変化を
示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 半導体製造装置 ２ ローダ ３ ウエハ収納密閉容器 ４ 局所クリーン装置 ５ ベゼル ６ ウエハキャリア ７ ファンフィルタユニット（ＦＦＵ） ８ クリーンブース １０ ファンフィルタユニット（ＦＦＵ） １１ 底板 １１ａ 孔 １２ 調整板 １２ａ 孔 １３ 排気口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを収納するウエハキャリアが設置
   されたローダと半導体製造装置またはクリーンブースと
   の間に配置され、前記ローダと前記半導体製造装置また
   は前記クリーンブースとの間で前記ウエハキャリアが往
   復移送される局所クリーン装置において、 前記局所クリーン装置のハウジング内に外部空気を清浄
   化して導入するファンフィルタユニットと、 前記ファンフィルタユニットにより導入された空気を前
   記ハウジング外に排気する排気口と、 前記排気口に設けられて当該ハウジング内の圧力を外部
   圧力よりも高く調整すると共に前記排気口から排出され
   る空気を層流にする気流制御機構とを備えたことを特徴
   とする局所クリーン装置。
2. 【請求項２】 前記気流制御機構は、 前記排気口を構成する多数の孔を形成した底板と、 前記底板の孔に対して重なり度合いを調整可能な孔を形
   成した調整板とを備えていることを特徴とする請求項１
   記載の局所クリーン装置。
3. 【請求項３】 前記底板と調整板との位置関係を調整す
   る位置調整機構と、 前記ハウジング内外の圧力差を検出して、圧力差が一定
   圧となるように前記位置調整機構を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項２記載の局所クリーン
   装置。
4. 【請求項４】 前記気流制御機構において調整される前
   記ハウジング内の圧力を外部圧力よりも０．５Ｐａ以上
   高くした請求項１、２または３に記載の局所クリーン装
   置。
5. 【請求項５】 前記気流制御機構の前記排気口から排出
   される空気の風速を０．３〜０．５ｍ／ｓとした請求項
   １から４のいずれかの項に記載の局所クリーン装置。