JP2009218309A - ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置において、ＦＯＵＰのウエハの出入口とローディング部の開口部からダクトが侵入するのを防止する。
【解決手段】ローディング部４の開口部１８の内周面部に、方形枠状のフィルタ収納ケース３２内に、円筒状濾材３３を方形枠状に連結して形成された方形枠状フィルタ３４を配設した清浄空気噴出装置３０が設置され、該清浄空気噴出装置３０を構成するフィルタ収納ケース３２の外側面部３２ａおよび内周面部３２ｂに、多数開口された通気小孔４０より成る噴出部２９から、清浄空気４２をＦＯＵＰ６の出入口９および前記ローディング部４の開口部１８の全周面に沿って均一な風速で噴出して、エアカーテンを形成することにより、前記ＦＯＵＰ６の蓋１０の開放時に、ダスト２７を含んだ外気が、ＦＯＵＰ６および半導体製造装置１内の清浄空間へ侵入するのを阻止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体製造用クリーンルームで使用されるミニエンバイラメント方式の半導体製造装置に関するものである。

現在、半導体製造クリーンルームでは、ウエハをＦＯＵＰに装入し外気に触れずに半導体製造装置間を搬送・ハンドリングするミニエンバイラメント方式が一般的となり、また、前記エンバイラメント方式では、ウエハを装入するＦＯＵＰ、および該ＦＯＵＰからウエハを外気に触れずに半導体製造装置内へ出し入れするためのローディング部の仕様が世界標準となっている。

従来汎用されているクリーンルーム内に設置されたミニエンバイラメント方式の半導体製造装置は、図８〜図１０に示すように形成されている。図８は、従来汎用されているミニエンバイラメント方式の半導体製造装置の概略縦断面図、図９は、同ＦＯＵＰの蓋が閉状態のときの、清浄空気の流れを示す要部の縦断面図、図１０は、同ＦＯＵＰの蓋が開状態のときの、清浄空気の流れを示す要部の縦断面図である。

前記従来汎用されているミニエンバイラメント方式の半導体製造装置１は、クリーンルーム２内に配設されており、且つ該半導体製造装置１の前面板３に設けられたローディング部４に前後動自在に設置された台盤５上にＦＯＵＰ６が載置されると共に、該ＦＯＵＰ６の収納部７には、複数段に亘ってウエハ８が装入され、且つ前記ＦＯＵＰ６は、前記ウエハ８の出入口９を蓋１０で閉鎖することにより密閉される。

前記半導体製造装置１は、中央部を区画壁１１を設けて区画して、前方側にフロントエンドモジュール部１２が形成されると共に、後方側にプロセス部１３が形成される。

前記フロントエンドモジュール部１２の上方天井面には、ファン１４とフィルタ１５を備えて形成されたファンフィルタユニット１６が設置され、該ファンフィルタユニット１６より清浄空気１７が、該フロントエンドモジュール部１２内に送気されて、清浄雰囲気を保持するよう形成されている。

前記半導体製造装置１の前面板３において、前記ＦＯＵＰ６の蓋１０に対面する位置には、該ＦＯＵＰ６内のウエハ８をフロントエンドモジュール部１２内に引き出したり、あるいはＦＯＵＰ６内に装入する際の通路となる、ローディング部４を構成する開口部１８が開口されている。

前記前面板３の内側下面には電動モータ１９が固定され、且つ該電動モータ１９と連動する減速機構（図示せず）を介して上下および前後方向に移動自在なるよう開閉アーム２０が前記減速機構に連結されると共に、該開閉アーム２０の上方の前記開口部１８側には、前記ＦＯＵＰ６の蓋１０に係合固定して、該蓋１０を開閉するプレート２１が連結固定されている。なお、図中、２２は前記プレート２１に突設された係合突起で、該係合突起２２を蓋１０に設けられた係合受部２３に係合固定して、前記プレート２１と蓋１０を一体とする。

また、前記フロントエンドモジュール部１２には、ＦＯＵＰ６から該フロントエンドモジュール部１２内にウエハ８を引き出したり、あるいは装入したりするためのアーム２４を上方に備えたロボット２５が設置されている。前記ＦＯＵＰ６から前記アーム２４に移載されて、前記フロントエンドモジュール部１２内に引き出されたウエハ８は、前記ロボット２５により、プロセス部１３内に設置されたプロセスチャンバ２６に送られて加工される。そして、前記加工されたウエハ８は、前記プロセスチャンバ２６から前記アーム２４に移載されて、前記ＦＯＵＰ６内に装入される。

前記ＦＯＵＰ６内に装入されたウエハ８をアーム２４上に移載して引き出すには、先ず電動モータ１９を作動させて、開閉アーム２０を前方移動させて、プレート２１の係合突起２２をＦＯＵＰ６の蓋１０の係合受部２３に係合固定して、前記プレート２１と蓋１０を一体とし、前記開閉アーム２０を後方移動させて、蓋１０をフロントエンドモジュール部１２内に前記プレート２１と共に引き入れて開け、然る後前記開閉アーム２０を下方移動させて、前記ＦＯＵＰ６の前面の出入口９を開放して電動モータ１９を停止する。

そして、ロボット２５を作動させて、前記アーム２４を前記開口部１８、および出入口９を通ってＦＯＵＰ６の、移載しようとするウエハ８の下面に移動させて、該ウエハ８を該アーム２４上に移載し、前記アーム２４上に移載されたウエハ８を、前記ＦＯＵＰ６からフロントエンドモジュール部１２内に引き出し、更に該ウエハ８を、前記ロボット２５によりプロセス部１３内のプロセスチャンバ２６に移送して、ウエハ８の加工工程に入る。

前記ウエハ８を、半導体製造装置１のフロントエンドモジュール部１２内へ引き出した後、前記プロセスチャンバ２６に移送されて加工されたウエハ８は、ロボット２５を作動させてアーム２４上に移載し、開口部１８および再び開口された出入口９を通ってＦＯＵＰ６内に装入される。

以下同様の操作を繰返して、ＦＯＵＰ６内の各ウエハ８を、順に半導体製造装置２１まで移送して加工し、ＦＯＵＰ６内のすべてのウエハ８の加工が完了すると、再び前記電動モータ１９を作動させて開閉アーム２０を上昇させると共に、前方移動させて、該開閉アーム２０のプレート２１に一体に固定されていた蓋１０を、ＦＯＵＰ６の出入口９に装着固定して、前記係合突起２２と係合受部２３の係合状態を解除し、該ＦＯＵＰ６を密閉状態とする。

前記構成より成る従来汎用の半導体製造装置１おいては、清浄空気１７は常に開口部１８から外部へ流れ出ており、ＦＯＵＰ６の蓋１０の開閉時には、該ＦＯＵＰ６内およびフロントエンドモジュール部１２内には、外部からのダスト２７が前記開口部１８を通して、逆流することのないよう設計上配慮されている。

しかしながら、半導体製造装置の種類によっては、フロントエンドモジュール部１２の内圧が上がらず、その結果、開口部１８を通して外部へ流れ出る清浄空気１７を十分確保できないものもある。

そして、前記構成より成る従来汎用の半導体製造装置１における清浄空気１７の流れについて、図９に示すＦＯＵＰ６の蓋１０の閉止時、および図１０に示すＦＯＵＰ６の蓋１０の開放時に、それぞれ分けて説明する。

図９のＦＯＵＰ６の蓋１０が閉止されている状態では、ファンフィルタユニット１６によって、フロントエンドモジュール部１２内に送風された清浄空気１７は、開口部１８を通って、外部へ流れ出し、フロントエンドモジュール部１２内に外部のダスト２７が流れ込むことはない。

しかし、図１０のＦＯＵＰ６の蓋１０を開放する時において、開閉アーム２０の係合突起２２を蓋１０に設けられた係合受部２３に係合固定して、蓋１０を掴み、前記開閉アーム２０を後退させて前記蓋１０を開放する時に、ＦＯＵＰ６の内圧が一時的に外気より低くなり、結果として、外部のダスト２７を出入口９よりＦＯＵＰ６内に吸い込んでしまうことになる。

また、フロントエンドモジュール部１２内の圧力が低く、開口部１８を通して流れ出る清浄空気１７が少ない場合は、ダスト２７は該フロントエンドモジュール部１２内へも流れ込むことになる。

一方、半導体ＩＣの設計ルールが、６５ｎｍ、４５ｎｍ、更には３２ｎｍと一段と微細化が進むにつれ、管理されるダストの粒径が２０ｎｍと小さくなってきている。これらの粒径のダストの挙動は、ブラウン運動を行い、従来の気流制御では、清浄空間を維持出来なくなってきている。

前記従来汎用の半導体製造装置おいて、ローディング部でのＦＯＵＰの蓋の開放時に、ダストを含んだ外気が、ＦＯＵＰおよび半導体製造装置内の清浄空間へ侵入するのを阻止することを目的とした、以下の特許文献１・２に示すミニエンバイラメント方式の半導体製造装置が、本特許出願人によって特許出願がなされている。

特許第３７５９４９２号公報 特開２００５−３１０８０９号公報

前記特許文献１・２に開示されたミニエンバイラメント方式の半導体製造装置は、ローディング部の開口部の内周面部に、空気供給装置と円筒状濾材より成る方形枠状フィルタを連通した清浄空気噴出装置が設置されると共に、前記清浄空気噴出装置から、ＦＯＵＰの先端のフランジの先端壁面、およびＦＯＵＰの先端のフランジの外周壁面に清浄空気を噴出する噴出部がスリット状に形成されている。

しかしながら、半導体製造装置の種類によっては、該半導体製造装置内部の圧力を充分上げることができず、前記特許文献１・２に開示された清浄空気を噴出する噴出部がスリット状のものでは、噴出気流制御がうまくできず、ダストを含んだ外気が、ＦＯＵＰおよび半導体製造装置内の清浄空間へ侵入することを阻止する性能が充分でない場合があるという課題があった。

また、前記特許文献１・２に開示された清浄空気を噴出する噴出部がスリット状のものでも、ＦＯＵＰの出入口およびローディング部の開口部の内周面部に沿って均一な風速で、清浄空気を噴出することができず、従って、ダストを含んだ外気が、ＦＯＵＰおよび半導体製造装置内の清浄空間へ侵入するのを阻止することができないという課題があった。

本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、ウエハの通路となるローディング部の開口部の内周面部に清浄空気噴出装置が装着固定され、且つ該清浄空気の噴出装置は、ＦＯＵＰの先端のフランジの先端壁面方向から、該フランジの外周壁面方向の間の全角度に清浄空気を噴出する噴出部を備え、該噴出部から、ＦＯＵＰ出入口およびローディング部の開口部の全周面に沿って均一な風速で清浄空気を噴出して、エアカーテンを形成することにより、前記ＦＯＵＰの蓋の開放時に、ダストを含んだ外気が、該ＦＯＵＰおよび半導体製造装置内の清浄空間へ侵入するのを阻止することができるミニエンバイラメント方式の半導体製造装置を提供しようとするものである。

本発明は、ＦＯＵＰに収納されたウエハを半導体製造装置内部に引き出し、または半導体製造装置内で加工されたウエハをＦＯＵＰに装入するミニエンバイラメント方式の半導体製造装置において、ローディング部の開口部の内周面部に、清浄空気噴出装置が装着固定され、前記清浄空気噴出装置は、方形枠状のフィルタ収納ケース内に、円筒状濾材を方形枠状に連結して形成された方形枠状フィルタが配設され、且つ該方形枠状フィルタと空気供給装置とを連通すると共に、前記ＦＯＵＰの先端のフランジの先端壁面方向から、該ＦＯＵＰの先端のフランジの外周壁面方向の間の全角度に、清浄空気を噴出する噴出部を備えて形成され、前記噴出部から、清浄空気を前記ＦＯＵＰの出入口および前記ローディング部の開口部の全周面に沿って均一な風速で噴出して、エアカーテンを形成することにより、前記ＦＯＵＰの蓋の開放時に、ダストを含んだ外気が、ＦＯＵＰおよび半導体製造装置内の清浄空間へ侵入するのを阻止するという手段を採用することにより、上記課題を解決した。

本発明は上述のようであるから、ＦＯＵＰからウエハをアームに移載して引き出す際、または、加工されたウエハを前記アームを介して前記ＦＯＵＰに装入する際に、清浄空気噴出装置の噴出部から、該ＦＯＵＰの出入口と、半導体製造装置に取付けられたローディング部の開口部の全周面に沿って、均一な風速で清浄空気を噴出してエアカーテンを形成することにより、前記出入口および開口部からのダストを含んだ外気の侵入を阻止して、前記ＦＯＵＰ内および半導体製造装置内へのダストを含んだ外気の侵入を防止することができる。

本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明については、前記従来汎用の半導体製造装置において説明した符号と共通するものは同一の符号を用いて説明すると共に、同一符号を付したものの構成および作用については説明を省略する。

本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置は、従来汎用のミニエンバイラメント方式の半導体製造装置１の前面板３に、ＦＯＵＰ６に収納されたウエハ８を、フロントエンドモジュール部１２内に引き出したり、あるいはＦＯＵＰ６内に装入するための通路として開口されたローディング部４の開口部１８の内周面部に、ＦＯＵＰ６先端のフランジ２８の先端壁面２８ａ方向から、該フランジ２８の外周壁面２８ｂ方向の間の全角度に、清浄空気１７を噴出する噴出部２９を備えると共に、該噴出部２９から、前記ＦＯＵＰ６の出入口９および前記ローディング部４の全周面に沿って均一な風速で噴出することができる清浄空気噴出装置３０を装着固定して、該清浄空気噴出装置３０から清浄空気１７を噴出してエアカーテンを形成することにより、ＦＯＵＰ６の蓋１０の開閉時に、ダスト２７を含んだ外気が、該ＦＯＵＰ６および半導体製造装置１内の清浄空間へ侵入するのを阻止することができるよう形成されている。

図１は、本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置の概略縦断面図、図２は、同清浄空気噴出装置の斜視図と要部の一部拡大斜視図、図３は、同ＦＯＵＰの蓋が閉状態のときの清浄空気の流れを示す要部の縦断面図、図４は、同ＦＯＵＰの蓋が開状態のときの清浄空気の流れを示す要部の縦断面図である。

図１に示すクリーンルーム２内に設置された半導体製造装置１におけるローディング部４は、世界標準仕様で定められたものであり、清浄空気噴出装置３０と空気供給装置３１とが、前記世界標準仕様で定められた半導体製造装置１のローディング部４に配設されている。

前記ローディング部４の開口部１８の内周面部に装着固定する清浄空気噴出装置３０は、方形枠状に形成されたフィルタ収納ケース３２内に、円筒状濾材３３を方形枠状に連結して形成された方形枠状フィルタ３４が配設されると共に、該方形枠状フィルタ３４が空気供給装置３１に連結されて形成されている。

前記清浄空気噴出装置３０は、プレート２１の上下・前後移動に支障がないよう、前記ローディング部４の開口部１８の内周面部に装着固定され、また、前記空気供給装置３１は、半導体製造装置１の前面板３の外側下方に設置され、該空気供給装置３１から送気するための送気チューブ３５の一端部が、前記空気供給装置３１に連結されると共に、該送気チューブ３５の他端部が、フィルター収納ケース３２を貫通して、方形枠状フィルタ３４に連結されている。

前記空気供給装置３１は、できるだけ薄型のものを使用することが好ましく、特に限定する必要はないが、シロッコファンを用いた吸気手段３６を備えることが推奨され、該吸気手段３６によりクリーンルーム２内の空気を吸引して、送気チューブ３５を介して方形枠状フィルタ３４に送気する。または、クリーンルームに常備されている空気供給装置から送気してもよい。

なお、本実施例においては、前記したように、空気供給装置３１は、半導体製造装置１の前面板３の外側に設置されているが、特許文献１に示すように、半導体製造装置の前面板の内側に設置してもよい。

前記したように、清浄空気噴出装置３０は、方形枠状フィルタ３４と、該方形枠状フィルタ３４を収納する方形枠状のフィルタ収納ケース３２とにより構成されているが、前記方形枠状フィルタ３４は、図５・図６に示すように、濾材を円筒状に巻回して、中央に送風用の送風通路３７を貫通して備え、且つ所定の長さに形成された円筒状濾材３３を、それぞれ端縁部をＬ型継手３８により連結して、前記各送風通路３７を方形枠状に連通して形成されている。そして、前記方形枠状フィルタ３４は、方形枠状のフィルタ収納ケース３２に収納固定される。

更に、前記方形枠状フィルタ３４は、その外周面に整流空間３９を備えたフィルタ収納ケース３２内に収納固定されると共に、該フィルタ収納ケース３２の外側面板３２ａおよび内周面板３２ｂには、多数の通気小孔４０が開口されて、噴出部２９が形成されている。

また、前記方形枠状フィルタ３４には、フィルタ収納ケース３２を貫通して送気チューブ３５と連通する連通管４１を開口突設して、該連通管４１を介して、該方形枠状フィルタ３４へ吸気手段３６から空気を送気する。なお、図２においては、前記連通管４１は、間隔を有して２個設置されているが、これに限定されるものではなく、１個、または３個以上設置してもよい。

前記構成より成る本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置によれば、
空気供給装置３１から方形枠状フィルタ３４に空気を送気すると、該空気は前記方形枠状フィルタ３４を構成する各円筒状濾材３３によってダスト除去されて、前記クリーンルーム２内の清浄空気より更に清浄化され、フィルタ収納ケース３２の整流空間３９内に噴出し、該整流空間３９内において乱流して、噴出部２９を構成する各通気小孔４０より、清浄空気４２となって、均一な風速で噴出するよう形成されている。

なお、前記方形枠状フィルタ３４は、本実施例においては、図５・図６に示すように、一連のものを使用している。しかしながら、図示していないが、特許文献1に開示されているように、複数連のものの使用も可能である。

図７は、本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置における清浄空気噴出装置３０の噴出部２９から噴出する清浄空気４２の風速の均一性を確認するため、前記噴出部２９に２０個の風速測定ポイントを設定し、該各風速測定ポイントで測定した風速値を表示した図である。

前記図７に示す各測定ポイントにおける風速の測定結果から、清浄空気噴出装置３０の噴出部２９から噴出する清浄空気４２は、該噴出部２９の全周面よりほぼ均一の風速で噴出することが立証された。

前記構成より成るミニエンバイラメント方式の半導体製造装置によれば、図３に示すように、ＦＯＵＰ６の蓋１０が閉状態の場合は、フロントエンドモジュール部１２内から開口部１８を通って清浄空気１７が流れ出ると共に、噴出部２９からも清浄空気４２が流れ出ているために、外部からダスト２７が前記フロントエンドモジュール部１２内に流入することを防いでいる。

次に、図４に示すように、開閉アーム２０の係合突起２２をＦＯＵＰ６の蓋１０の係合受部２３に係合して、該蓋１０を掴み、前記開閉アーム２０を後退させると、前記ＦＯＵＰ６の蓋１０が開放されるが、このときＦＯＵＰ６内の内圧が一時的に下がる。そして、前記噴出部２９からの清浄空気４２が送風されていない場合は、前記ＦＯＵＰ６内の内圧が一時的に下がるため、清浄空気４２の流れに逆らって、ダスト２７が出入口９から前記ＦＯＵＰ６内へ、および開口部１８からフロントエンドモジュール部１２内へ流れ込んでしまう。

前記ＦＯＵＰ６の蓋１０が開状態のときに、本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置における清浄空気噴出装置３０の噴出部２９から清浄空気４２を噴出すると、前記ＦＯＵＰ６内の内圧が一時的に下がっても、清浄空気４２のダスト侵入阻止効果に、前記清浄空気４２の効果が加わって、ダスト侵入阻止効果が一段と高まって、ダスト２７がＦＯＵＰ６内、およびフロントエンドモジュール部１２内に流入することを阻止することができる。

本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置の概略縦断面図である。 本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置における清浄空気噴出装置の斜視図である。 本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置においてＦＯＵＰの蓋が閉状態のときの清浄空気の流れを示す要部の縦断面図である。 本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置においてＦＯＵＰの蓋が開状態のときの清浄空気の流れを示す要部の縦断面図である。 本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置における方形枠状フィルタの斜視図である。 本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置における清浄空気噴出装置の縦断面図である。 本発明ミニエンバイラメント方式の半導体製造装置における清浄空気噴出装置の噴出部から噴出する清浄空気の風速の均一性を確認するため、前記噴出部に２０個の風速測定ポイントを設定し、該各風速測定ポイントで測定した風速値を表示した図である。 従来汎用のミニエンバイラメント方式の半導体製造装置の概略縦断面図である。 従来汎用のミニエンバイラメント方式の半導体製造装置におけるＦＯＵＰの蓋が閉状態のときの清浄空気の流れを示す要部の縦断面図である。 従来汎用のミニエンバイラメント方式の半導体製造装置におけるＦＯＵＰの蓋が開状態のときの清浄空気の流れを示す要部の縦断面図である。

符号の説明

１ 半導体製造装置
４ ローディング部
６ ＦＯＵＰ
８ ウエハ
９ 出入口
１０ 蓋
１７ 清浄空気
１８ 開口部
２７ ダスト
２８ フランジ
２９ 噴出部
３０ 清浄空気噴出装置
３１ 空気供給装置
３２ フィルタ収納ケース
３２ａ フィルタ収納ケースの外側面板
３２ｂ フィルタ収納ケースの内周面板
３３ 円筒状濾材
３４ 方形枠状フィルタ
４０ 通気小孔
４２ 清浄空気

Claims (2)

1. ＦＯＵＰに収納されたウエハを半導体製造装置内部に引き出し、または半導体製造装置内で加工されたウエハをＦＯＵＰに装入するミニエンバイラメント方式の半導体製造装置において、ローディング部の開口部の内周面部に、清浄空気噴出装置が装着固定され、前記清浄空気噴出装置は、方形枠状のフィルタ収納ケース内に、円筒状濾材を方形枠状に連結して形成された方形枠状フィルタが配設され、且つ該方形枠状フィルタと空気供給装置とを連通すると共に、前記ＦＯＵＰの先端のフランジの先端壁面方向から、該ＦＯＵＰの先端のフランジの外周壁面方向の間の全角度に、清浄空気を噴出する噴出部を備えて形成され、前記噴出部から、清浄空気を前記ＦＯＵＰの出入口および前記ローディング部の開口部の全周面に沿って均一な風速で噴出して、エアカーテンを形成することにより、前記ＦＯＵＰの蓋の開放時に、ダストを含んだ外気が、ＦＯＵＰおよび半導体製造装置内の清浄空間へ侵入するのを阻止するようにしたことを特徴とするミニエンバイラメント方式の半導体製造装置。
2. 請求項１記載のミニエンバイラメント方式の清浄空気噴出装置において、方形枠状のフィルタ収納ケースの清浄空気を噴出する噴出部が、該フィルタ収納ケースの外側面板および内周面板に多数の通気小孔を開口して形成されたことを特徴とするミニエンバイラメント方式の半導体製造装置。
   

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