JP2023018296A - クリーンルーム - Google Patents

Abstract

【課題】追加のコストが発生せず、物品管理庫の収納容積を減少させずに、物品管理庫内を清浄に保つことが可能となるクリーンルームを提供すること。【解決手段】クリーンルームであって、該クリーンルームは、物品管理庫が設置されたストッカーエリアを備え、前記物品管理庫は、上側開放部と、開口率が調整できるように構成された下側排気口とを備え、前記ストッカーエリアの天井部は、アイリッドと、空気吹き出し口とを備え、前記物品管理庫の前記上側開放部と前記空気吹き出し口とが、前記アイリッドによって囲われるように接続され、前記空気吹き出し口から供給された空気が、前記上側開放部を通して直接前記物品管理庫内に供給され、前記下側排気口から排出されるように構成されたものであることを特徴とするクリーンルーム。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造工場におけるクリーンルーム、及びクリーンルーム内の例えばウェーハ収納容器ＦＯＵＰ又はＦＯＳＢを保管（管理）する物品管理庫（ストッカー）設備に関する。

半導体の製造工場において、例えば半導体ウェーハを製造する工程は、クリーンルームの環境からの汚染により製品歩留まりが低下するため、温度及び湿度が制御されると共に数ミクロンレベルの異物（パーティクル）が除去されたクリーンルーム内で製造されている。クリーンルームは外調機によって取り入れられた、温度及び湿度が制御された空気を、パーティクルを除去するためにＵＬＰＡ（ＵＬＴＬＡ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルターに通して作業エリアに供給される。作業エリアの清浄度をさらに厳密に管理する必要がある場合には、ケミカルフィルターを追加してケミカル汚染物を除去したさらに清浄度の高い空気を作業エリアに供給することができる。

一方、半導体製造工程において、ウェーハは密閉容器ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｄ Ｐｏｄ）に収納した状態で搬送し、保管する。クリーンルームにおいては製造工程には多数の製品が行き来しており、製造装置や検査装置に載置して処理される前後の製品は、これらＦＯＵＰを保管する物品管理庫（ストッカー）内の棚に収納される。物品管理庫においては、ＦＯＵＰ内に収納されるウェーハを管理する番号とＦＯＵＰの管理番号とが紐付けされ、さらに物品管理庫の棚の位置の情報とも紐付けされており、製造装置や検査装置で処理するためのＦＯＵＰは、これらの管理情報に基づいて物品管理庫から出し入れされる。

特許文献１には、クリーンルーム内にウェーハのカセットを保管する保管庫において、ウェーハの自然酸化膜の形成や化学物質の吸着を防止するため密閉コンテナにウェーハをカセットに入れた状態で保管する方法が記載されている。

特許文献２には、クリーンルームの空調方法として、クリーンルームの空気循環流とは別の空気循環流をウェーハ収納ボックスを載置するインターフェースボックスオープナーの近傍に直接供給するクリーンルームが記載されている。

特許文献３には、クリーンルーム用の物品保管庫において物品搬送車が移動する際に発生する汚れた気流を、物品搬送車に設けられた整流板により、物品収納部側へ逆流しないように整流することが記載されている。

特許文献４には、クリーンルームにおいて、高清浄度領域と低清浄度領域をアイリッド（垂れ壁）で仕切り、さらに床下領域が区画され、清浄度が高い順に圧力が高くされているクリーンルーム設備が記載されている。

特許文献５には、クリーンルームとリターンルームの間にアイリッド（垂れ壁）が付設されたことを特徴とするクリーンルームが記載されている。

特開平０５－２０１５０６号公報 特開２００１－０９３７９０号公報 特開２００７－２６９４８９号公報 特開２００２－００５４８５号公報 特開２００８－１５７４７４号公報

ＦＯＵＰを出し入れする際には、搬送台車が必要とするＦＯＵＰの前まで移動し、搬送台車に取り付けられた支柱によって移載ロボットが上下し、必要なＦＯＵＰの棚の高さで静止した後に、ＦＯＵＰを棚から移載ロボットに移載する。次にＦＯＵＰ出入り口まで搬送台車と移載ロボットが移動し、ＦＯＵＰ出入り口からＦＯＵＰを出すことができる。

物品管理庫の搬送台車や移載ロボットは、機械的な駆動部を有するため、これら機械部が駆動する度に発塵源となっており、物品管理庫やクリーンルームの清浄度を低下させることが問題となっていた。物品管理庫にさらにフィルターや送風ファンを設置することが可能であるが、フィルターや送風ファンによって設備コストアップや物品管理庫の収納容積が減少する問題や、物品管理庫の送風ファンの設定によっては、ＦＯＵＰ出入り口から搬送台車や移載ロボットから発塵した汚れた空気が流出するなど、クリーンルームの送風、気圧条件と、物品管理庫の送風、気圧条件とのマッチングが難しいとの問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、追加のコストが発生せず、物品管理庫の収納容積を減少させずに、物品管理庫内を清浄に保つことが可能となるクリーンルームを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、クリーンルームであって、
該クリーンルームは、物品管理庫が設置されたストッカーエリアを備え、
前記物品管理庫は、上側開放部と、開口率が調整できるように構成された下側排気口とを備え、
前記ストッカーエリアの天井部は、アイリッドと、空気吹き出し口とを備え、
前記物品管理庫の前記上側開放部と前記空気吹き出し口とが、前記アイリッドによって囲われるように接続され、
前記空気吹き出し口から供給された空気が、前記上側開放部を通して直接前記物品管理庫内に供給され、前記下側排気口から排出されるように構成されたものであることを特徴とするクリーンルームを提供する。

本発明のクリーンルームでは、物品管理庫の上側開放部とストッカーエリアの天井部の空気吹き出し口とをアイリッド（垂れ壁）によって囲い、アイリッドで囲ったクリーンルーム天井部の一部からの清浄な空気が物品管理庫内に直接流れることにより、清浄な空気がそのまま層流となって、物品管理庫内の例えば移載ロボットや搬送台車から発塵した汚れた空気を物品管理庫の下側排気口から排気することが可能となる。

また、本発明のクリーンルームは、クリーンルーム天井部の空気吹き出し口の一部を利用できるため、ストッカーエリアに更なる清浄化システムを追加する必要がない。また、アイリッドは物品管理庫の上側開放部を囲うようにして設けるため、物品管理庫の収納容積を減少させる必要はない。

したがって、本発明のクリーンルームによれば、追加のコストが発生せず、物品管理庫の収納容積を減少させずに、物品管理庫内を清浄に保つことが可能となる。

前記物品管理庫が管理するものは、例えばＦＯＵＰ又はＦＯＳＢとすることができる。

物品管理庫が管理するものは特に限定されないが、例えばＦＯＵＰ又はＦＯＳＢとすることができる。

以上のように、本発明のクリーンルームであれば、追加のコストが発生せず、物品管理庫の収納容積を減少させずに、物品管理庫内を清浄に保つことが可能となる。

本発明のクリーンルームの一例を示す模式図である。 図１に示したクリーンルームを別の角度から見た模式図である。 比較例のクリーンルームを示す模式図である。 図３に示したクリーンルームを別の角度から見た模式図である。 実施例及び比較例における気中パーティクル個数を示すグラフである。

上述したように、クリーンルーム内のＦＯＵＰを保管収納する物品管理庫内の搬送台車や移載ロボットから発塵した汚れた空気を、作業エリア内に漏れ出ないように簡易的に排出できることが望まれている。

そこで、本発明者は、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、物品管理庫の上側開放部とクリーンルームの天井部の空気吹き出し口のうちストッカーエリアに設けられた空気吹き出し口とをアイリッド（垂れ壁）によって囲うことにより、クリーンルーム内のＦＯＵＰを保管収納する物品管理庫について該物品管理庫内の搬送台車や移載ロボットから発塵した汚れた空気を、作業エリア内に漏れ出ないように簡易的にストッカーエリアから排出できることを見出し、本発明を完成させた。
アイリッドの材質としては、例えば、コストの観点からアルミニウムなどの金属フレームに塩化ビニルやポリカーボネートなどの樹脂製の板やシートで囲う構成とすることができる。さらにパーティクル付着防止を目的として、帯電防止効果を有する樹脂とすることが好ましい。

即ち、本発明は、クリーンルームであって、
該クリーンルームは、物品管理庫が設置されたストッカーエリアを備え、
前記物品管理庫は、上側開放部と、開口率が調整できるように構成された下側排気口とを備え、
前記ストッカーエリアの天井部は、アイリッドと、空気吹き出し口とを備え、
前記物品管理庫の前記上側開放部と前記空気吹き出し口とが、前記アイリッドによって囲われるように接続され、
前記空気吹き出し口から供給された空気が、前記上側開放部を通して直接前記物品管理庫内に供給され、前記下側排気口から排出されるように構成されたものであることを特徴とするクリーンルームである。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施形態）
以下では、図１及び図２を参照しながら、本発明の一実施の形態であるクリーンルームとクリーンルーム内のＦＯＵＰを保管収納する物品管理庫（ストッカー）について説明する。

図１は、本発明のクリーンルームの一例とクリーンルーム内のＦＯＵＰを保管収納する物品管理庫の一例の模式図である。図２は、図１に示したクリーンルーム及び物品管理庫の、図１の視点から９０°回転させた視点での模式図である。

図１及び図２は、概して、本発明のクリーンルームの一例内のＦＯＵＰを保管収納する物品管理庫（ストッカー）について、ストッカーエリア内に設置された物品管理庫内の搬送台車や移載ロボットから発塵した汚れた空気を、作業エリア内に漏れ出ないように簡易的に排出できる方法を図示したものである。

図１及び図２に示すクリーンルーム１０は、ストッカーエリア１を備える。クリーンルーム１０は、ストッカーエリア１に隣接する作業エリア２を更に備える。図１及び図２
に示すクリーンルーム１０では、以下に説明する物品管理庫１１の側面とアイリッド１３とによって、ストッカーエリア１と作業エリア２とが明確に区切られている。

クリーンルーム１０のストッカーエリア１及び作業エリア２の下方の部分は、グレーチング６により、それ以外の部分から仕切られている。

クリーンルーム１０の天井部１０ａには、複数の送風ファン３が設置されている。送風ファン３は、例えば、温度及び湿度が制御された空気を供給することができる。

各送風ファン３の空気吐出し口には、ＵＬＰＡフィルター４が設けられている。ＵＬＰＡフィルター４は、送風ファン３から供給された空気から数ミクロンレベルの異物（パーティクル）を除去し、送風ファン３とは反対側の空気吹き出し口５から、清浄な空気８をクリーンルーム１０内に供給できる。

ストッカーエリア１には、物品管理庫（ストッカー）１１が設置されている。

物品管理庫１１は、上側開放部１１ａと、開口率が調整できるように構成された下側排気口１１ｂとを備えている。また、物品管理庫１１は、側部に、開口部であるＦＯＵＰ出入り口１１ｃを更に備えている。

物品管理庫１１は、複数の棚１１ｄを備えており、棚１１ｄ上にＦＯＵＰ１００を載置して管理収納できるように構成されている。

物品管理庫１１内には、搬送装置７が格納されている。搬送装置７は、搬送台車７ｃと、搬送台車７ｃに支持された搬送支柱７ｂと、搬送支柱７ｂに沿って昇降可能な移載ロボット７ａとを具備している。搬送装置７は、搬送台車７ｃにより自走し、目的の棚１１ｄ及びＦＯＵＰ出入り口１１ｃの高さに移載ロボット７ａの高さを合わせることができるように構成されている。移載ロボット７ａは、棚１１ｄ又はＦＯＵＰ出入り口１１ｃにおいてＦＯＵＰ１００を受け渡しできるように構成されている。

また、ストッカーエリア１の天井部１ａは、アイリッド（垂れ壁）１３と、空気吹き出し口１２とを備えている。

空気吹き出し口１２は、クリーンルーム１０の天井部１０ａに設置されたＵＬＰＡフィルター４のうち、ストッカーエリア１の天井部１ａに設置された送風ファン３ａに設けられたＵＬＰＡフィルター４ａの空気吹き出し口である。

図１及び図２では断面を示しているが、アイリッド１３は、物品管理庫１１の上側開放部１１ａと空気吹き出し口１２とを囲っている。物品管理庫１１の上側開放部１１ａと空気吹き出し口１２とは、アイリッド１３によって囲われるように接続されている。

図１及び図２に示すように、クリーンルーム１０内のＦＯＵＰ１００を保管収納する物品管理庫１１は、物品管理庫１１の上側開放部１１ａが、アイリッド（垂れ壁）１３によって、ストッカーエリア１の天井部１ａにある清浄な空気８の吹き出し口（空気吹き出し口）１２と接続されており、物品管理庫１１の上部に位置するストッカーエリア１の天井部１ａの空気吹き出し口１２から供給された清浄な空気８を直接、物品管理庫１１内に取り入れる。これにより、物品管理庫１１の上側開放部１１ａから下側排気口１１ｂまで、層流となって空気が流れる。

物品管理庫１１内で搬送台車７ｃや移載ロボット７ａが駆動し、これら駆動部から発塵し、空気が汚れても、物品管理庫１１の上側開放部１１ａから下側排気口１１ｂまで層流に空気が流れるため、物品管理庫１１の棚（収納部）１１ｄに収納されたＦＯＵＰ１００に汚れた空気が接触する可能性は低くなる。また、他の開口部であるＦＯＵＰ出入り口１１ｃから作業エリア２へ汚れた空気が吹き出さないように、物品管理庫１１の下側排気口１１ｂの開口率を調整して、物品管理庫１１の下部の下側排気口１１ｂより汚れた空気を排出することができる。下側排気口１１ｂの開口率は、物品管理庫１１の上部開放部１１ａの面積と、その上部の、アイリッド１３で囲われた、クリーンルーム１０のストッカーエリア１の天井部１ａの空気吹き出し口１２の面積及び空気の吹き出し量とに依存しており、ＦＯＵＰ出入り口１１ｃから空気が吹き出ないように適宜調整することができる。下側排気口１１ｂとＦＯＵＰ出入り口１１ｃとの排気バランスについては、物品管理庫１１の下側排気口１１ｂの開口率を調整することにより、ＦＯＵＰ出入り口１１ｃから汚れた空気が排気されないように調整することが可能であり、クリーンルームの気圧や風量の条件に左右されないで、調整することが可能となる。

図１及び図２に示すように、物品管理庫１１の下側排気口１１ｂから排出される、物品管理庫１１を通り抜けた空気９は、作業エリア２の下側、次いで作業エリア２の横を通って、作業エリア２に入り込まずに、送風ファン３及び３ａへと循環される。空気９に含まれたダストなどパーティクルは、ＵＬＰＡ４及び４ａによって除去される。

このように、本発明のクリーンルームの一例は、アイリッド（垂れ壁）によって物品管理庫の上部に位置する天井部の清浄な空気の空気吹き出し口から供給された空気を直接物品管理庫内に取り入れ、開口部であるＦＯＵＰ出入り口から空気が吹き出さないように、物品管理庫の下側排気口の開口率を調整して、物品管理庫下部より汚れた空気を排出することを特徴とする。

なお、以上では、物品管理庫１１が管理するものがＦＯＵＰ１００である例を説明したが、物品管理庫１１が管理する物は、ＦＯＵＰに限られない。例えば、物品管理庫１１が、半導体材料メーカーから半導体デバイスメーカーに材料となる半導体ウェーハを出荷及び輸送する場合に使用する、ＦＯＳＢ（Ｆｒｏｎｔ Ｓｈｉｐｐｉｎｇ Ｂｏｘ）を管理するものであってもよい。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
実施例では、図１及び図２に示すクリーンルーム１０において、物品管理庫１１にＦＯＵＰ１００を管理収納した。

（比較例）
比較例では、図３及び図４に示すクリーンルーム１０’において、物品管理庫１１にＦＯＰ１００を管理収納した。

図３は、比較例のクリーンルームとクリーンルーム内のＦＯＵＰを保管収納する物品管理庫の一例との模式図である。図４は、図３に示したクリーンルーム及び物品管理庫の、図１の視点から９０°回転させた視点での模式図である。

図３及び図４に示すクリーンルーム１０’は、天井部１０ａにアイリッドが設けられていない点で、図１及び図２に示すクリーンルーム１０と大きく異なる。

クリーンルーム１０’では、図１及び図２に示すアイリッドがないため、物品管理庫１１を設置するエリアと、作業エリア２とが明確に区切られていない。つまり、クリーンルーム１０’では、作業エリア２内に物品管理庫１が設置されている。

（結果）
物品管理庫１の下側排気口１１ｂから排気される空気を、リオン社製 気中パーティクルカウンターＫＣ－２４にて、０．１μｍ以上の気中パーティクル個数を１０回測定し、これらの平均値を算出した後に、規格化して実施例と比較例で比較した。図５に、比較例でのパーティクル個数を１とした場合の実施例及び比較例の気中パーティクル個数を示す。

図５に示すように、比較例の気中パーティクル個数の平均値を１とした場合、実施例の気中パーティクル個数の平均値は０．５２であった。すなわち、実施例では、比較例よりも、物品管理庫１１内を清浄に保つことができた。

一方、比較例のクリーンルーム１０’では、物品管理庫１１内にダストが堆積し、これらの清掃を定期的（１～２年程度）に実施する必要があり、この際に物品管理庫１１の稼働を停止する必要があった。また、ダストの堆積により例えばＦＯＵＰ１００の外側にダストが付着し、蓋を開けた際に中のウェーハをダスト汚染するリスクが増加し、物品管理庫１１からＦＯＵＰ出入り口１１ｃ等の開放部からクリーンルーム１０’全体のダスト汚染のリスクも増加した。

また、物品管理庫１１に管理するものをＦＯＵＰからＦＯＳＢに替えたこと以外は上記実施例と同様に管理収納を行った。その結果、管理するものがＦＯＳＢであっても、本発明のクリーンルームを用いることにより、物品管理庫１１内を清浄に保つことができた。

また、実施例のクリーンルーム１０は、比較例のクリーンルーム１０’に対して、送風ファンやＵＬＰＡフィルターなどを追加しておらず、物品管理庫１１の収納容積を減少さていない。

これらの事実から、本発明のクリーンルームによれば、追加のコストがほとんど発生せず、物品管理庫の収納容積を減少させずに、物品管理庫内を清浄に保つことが可能となることが分かる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…ストッカーエリア、 １ａ及び１０ａ…天井部、 ２…作業エリア、 ３及び３ａ…送風ファン、 ４及び４ａ…ＵＬＰＡフィルター、 ５及び１２…空気吹き出し口、 ６…グレーチング、 ７…搬送装置、 ７ａ…移載ロボット、 ７ｂ…搬送支柱、 ７ｃ…搬送台車、 ８…清浄な空気、 ９…ストッカーエリアを通り抜けた空気、 １０及び１０’…クリーンルーム、 １１…物品管理庫、 １１ａ…上側開放部、 １１ｂ…下側排気口、 １１ｃ…ＦＯＵＰ出入り口、 １１ｄ…棚、 １３…アイリッド、 １００…ＦＯＵＰ。

半導体の製造工場において、例えば半導体ウェーハを製造する工程は、クリーンルームの環境からの汚染により製品歩留まりが低下するため、温度及び湿度が制御されると共に数ミクロンレベルの異物（パーティクル）が除去されたクリーンルーム内で製造されている。クリーンルームは外調機によって取り入れられた、温度及び湿度が制御された空気を、パーティクルを除去するためにＵＬＰＡ（ＵＬＴＲＡ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルターに通して作業エリアに供給される。作業エリアの清浄度をさらに厳密に管理する必要がある場合には、ケミカルフィルターを追加してケミカル汚染物を除去したさらに清浄度の高い空気を作業エリアに供給することができる。

一方、半導体製造工程において、ウェーハは密閉容器ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）に収納した状態で搬送し、保管する。クリーンルームにおいては製造工程には多数の製品が行き来しており、製造装置や検査装置に載置して処理される前後の製品は、これらＦＯＵＰを保管する物品管理庫（ストッカー）内の棚に収納される。物品管理庫においては、ＦＯＵＰ内に収納されるウェーハを管理する番号とＦＯＵＰの管理番号とが紐付けされ、さらに物品管理庫の棚の位置の情報とも紐付けされており、製造装置や検査装置で処理するためのＦＯＵＰは、これらの管理情報に基づいて物品管理庫から出し入れされる。

図１及び図２に示すクリーンルーム１０は、ストッカーエリア１を備える。クリーンルーム１０は、ストッカーエリア１に隣接する作業エリア２を更に備える。図１及び図２に示すクリーンルーム１０では、以下に説明する物品管理庫１１の側面とアイリッド１３とによって、ストッカーエリア１と作業エリア２とが明確に区切られている。

また、実施例のクリーンルーム１０は、比較例のクリーンルーム１０’に対して、送風ファンやＵＬＰＡフィルターなどを追加しておらず、物品管理庫１１の収納容積を減少させていない。

Claims (2)

1. クリーンルームであって、
   該クリーンルームは、物品管理庫が設置されたストッカーエリアを備え、
   前記物品管理庫は、上側開放部と、開口率が調整できるように構成された下側排気口とを備え、
   前記ストッカーエリアの天井部は、アイリッドと、空気吹き出し口とを備え、
   前記物品管理庫の前記上側開放部と前記空気吹き出し口とが、前記アイリッドによって囲われるように接続され、
   前記空気吹き出し口から供給された空気が、前記上側開放部を通して直接前記物品管理庫内に供給され、前記下側排気口から排出されるように構成されたものであることを特徴とするクリーンルーム。
2. 前記物品管理庫が管理するものが、ＦＯＵＰ又はＦＯＳＢであることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。

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