JP2982461B2

JP2982461B2 - クリーンルーム用保管庫

Info

Publication number: JP2982461B2
Application number: JP4008663A
Authority: JP
Inventors: 等河野; 敦奥野; 正徳津田; 満弘林; 哲平山下; 正直村田; 幹田中; 日也森田; 昭生中村
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: KR100236272B1; JPH06156622A; KR930016325A; TW227546B

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクリーンルーム内におい
て、半導体ウエハ、液晶表示基板、レチクルやおよびデ
ィスク類を一時的に保管するクリーンルーム用保管庫に
関する。

【０００２】

【従来の技術】クリーンルーム内の物品保管設備として
は、従来、特公平１―４１５６１号公報に記載されたも
のがある。ここに開示されている物品保管設備は、物品
保管室内に、上下方向ならびに横方向に複数の区画収納
空間を有する物品保管棚と、両側に並ぶ物品保管棚間の
中央通路に沿って敷設された一定経路上を走行自在に且
つ昇降ならびに横方向進退自在な荷出入れ機構を有する
搬入出装置を備えている。

【０００３】この種の物品保管設備では、物品保管棚の
下部側にエア供給装置を設け、このエア供給装置からの
エアをフイルタを通し清浄空気（クリーンエア）にし
て、物品保管棚の背部から搬入出装置側へ吹き出される
ようにして、塵埃が物品保管棚側へ浮遊し、滞留するの
を防止している。

【０００４】更に、搬入出装置は、自走台車上に、荷出
入れ機構を案内する昇降案内装置や昇降駆動装置を搭載
しているので、磨耗による塵埃が発生し、そのままで
は、この塵埃が床下側に吸引除去されることなく物品保
管棚側へ移行して半導体ウエハ等に付着することになる
ので、搬入出装置の自走台車上に搭載している昇降案内
装置や昇降駆動装置等の全体にカバーを被せるとともに
自走台車下面側にエア吸引装置を設けて、カバー内で発
生した上記塵埃をエア吸引装置で下に吸引して、床下側
へ吸引除去するようにしている。

【０００５】このように、クリーンルーム内の従来の物
品保管設備では、物品保管棚の背部から上記中央通路側
に向かうクリーンエアの気流を形成せしめて、浮遊塵埃
が物品保管棚の物品（ウエハカセットに収納されている
半導体ウエハ）に付着するのを防止するようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の従来
のウエハ保管庫は、内部全体を高清浄雰囲気に維持する
構成であるので、高性能フィルタを用いた大掛かりな清
浄空気供給システムあるいは循環システムが必要であ
り、内部も、その全体を、清浄度を保つための構造、形
状に、また部品材料もこれを考慮して使用しなくてはな
らず、大形で、高価になる他、メンテナンス性が悪いと
いう問題があった。

【０００７】また、停電が起こると、清浄空気供給シス
テムあるいは循環システムが停止し、ウエハ保管庫内全
体の清浄度が低下してしまうという問題があり、搬送装
置やその他の構成要素が故障したとき、その故障やメン
テナンスに起因する汚染はウエハ保管庫内全体に広がる
ので、メンテナンスも勝手にはできないという問題もあ
る。

【０００８】近年、更に、半導体ＩＣの高集積化が進む
に伴い、保管中の自然酸化による酸化膜の形成が問題と
なってきた。

【０００９】図２３及び図２４は「超ＬＳＩウルトラク
リーンテクノロジーシンポジュウム」（１９９０年１
１月１９日）で発表された論文中に記載されているもの
で、図２３はシリコン半導体ウエハの自然酸化による酸
化膜の形成と時間との関係を示し、図２４はウエハを大
気に曝し自然酸化膜を付け、エピタキャシャル成長させ
た場合のウエハの抵抗率と時間との関係を示している。
この論文によれば、シリコン半導体ウエハを大気にさら
しておくと、図２４に示されるように、１００〜２００
分後には酸化膜の成長率が高くなり、図３に示されるよ
うに、抵抗率はクリーニング無し（自然酸化膜を付けた
場合）の場合にはほぼ５０分後から急激に高くなってい
る。

【００１０】この自然酸化膜の成長を防止するため、ウ
エハの移動、搬送等を不活性ガス（Ｎ₂ガス）雰囲気中
で行なう必要が生じ、現在では、Ｏ₂の濃度が１０ｐｐ
ｍ以下、Ｈ₂Ｏの濃度が１００ｐｐｍ以下であるＮ₂ガ
ス雰囲気が要求されるようになっている。

【００１１】このため、従来、特別に設計したクリーン
ルーム内で行なわれてきた半導体処理を、当該クリーン
ルーム内に、例えば特開昭６０−１４３６２３号公報に
開示されているような機械的インターフェース装置を設
置して、この機械的インターフェース装置内または装置
内を上記Ｎ_２ガス雰囲気とし、当該装置内で行なうよう
になった。

【００１２】しかし、物品保管庫は、通常、半導体ウエ
ハを数時間〜数日間にわ亘り保管するので、物品保管庫
内での自然酸化膜の形成が問題となる。

【００１３】そこで、本出願人は、ウエハ保管室内を、
常時、不活性ガスで充満させることができ、半導体ウエ
ハ表面の自然酸化膜の成長を抑制することができるウエ
ハ保管設備を特願平３―９４０１号として出願した。図
１８は、このウエハ保管設備を示したものである。

【００１４】同図において、１００はウエハ保管庫であ
って、二重壁構造となっており、外壁１１１と内壁１１
２との間に空所１１３が区画され、内壁１１１で囲まれ
る空間がウエハ保管室１１４となっている。このウエハ
保管室１１４の天井はフィルタ壁１１４Ａ、底は吸引壁
１１４Ｂとなっている。また、ウエハ保管庫１００の外
壁１１１の底には排出口１１１Ｂが設けられている。ウ
エハ保管室１１４の左右壁側にはそれぞれウエハ保管棚
１１５、１１６が設置され、ウエハ保管棚１１５、１１
６の背部と内壁１１２との間に流体通路１１７、１１８
が設けられている。このウエハ保管棚１１５、１１６は
ウエハカセットを収納する複数の区分棚１１９を有して
おり、各区分棚１１９と流体通路１１７もしくは１１８
との仕切りにはフィルタ１２０が設けられている。ウエ
ハ保管棚１１５、１１６の下部には流体通路１１７、１
１８と連通する空所１２１、１２２が区画されており、
この空所１２１には循環用ポンプ１２３が配置されてい
る。図示しないが、空所１２１についても同様である。
１３０は第１の入出庫口に設けた第１のパスボックス、
１３１は第２の入出庫口に設けた第２のパスボックスで
あり、それぞれの天井にはフィルタ１３０Ａ、１３１Ａ
が配設され、底壁には排出口１３０Ｂ、１３１Ｂが設け
られている。

【００１５】１４０は不活性ガス（この例では、Ｎ_２ガ
ス）のガス貯留タンク（Ｎ_２ガスボンベ）、１５０は流
量制御装置である。１４１は第１のガス供給配管であっ
て、貯留タンク１４０から物品保管庫１００の天井に伸
び、外壁１１１と内壁１１２との間の空所１１３内に開
口している。１５１は可変流量のバルブである。１４２
は第２のガス供給配管であって、貯留タンク１４０から
パスボックス１３０の上部に伸びている。１５２はＯＮ
／ＯＦＦバルブである。１４３は第３のガス供給配管で
あって、貯留タンク１４０からパスボックス１３１の上
部に伸びている。１５３はＯＮ／ＯＦＦバルブである。
１５４、１５５および１５６は常時閉のバルブである。

【００１６】１６１は第１の酸素濃度計であって、物品
保管庫１００内の酸素濃度を測定する。１６２は第２の
酸素濃度計であって、パスボックス１３０内の酸素濃度
を測定する。１６３は第２の酸素濃度計であって、パス
ボックス１３１内の酸素濃度を測定する。

【００１７】流量制御装置１５０は酸素濃度計１６１、
１６２、１６３が測定した酸素濃度を信号のかたちで取
り込んて監視し、酸素濃度計１６１の測定値と規定値と
の差に応じてバルブ１５１の弁開度を制御する。流量制
御装置１５０は、また、入庫時、バルブ１５２、１５３
をセンサ１６２、１６３の測定値が規定値になるまであ
るいは所定時間の間だけ開弁する。

【００１８】１７０は中央通路の床に設けられたレール
上を走行する移載装置（スタッカークレーン）である。
１８１は送風用フアン、１８２は吸気用フアンである。

【００１９】このウエハ保管設備では、ウエハ保管室内
を、常時、不活性ガスで充満させることができるので、
半導体ウエハ表面の自然酸化膜の成長を抑制することが
でき、また、ウエハ保管室内では区分棚の背部から移載
装置側に向かう不活性ガスの気流を生成しているので、
区分棚内の半導体ウエハへの塵埃の付着も防止すること
ができる。

【００２０】この例は、ウエハ保管室内全体を不活性ガ
スハージするが、本出願人は、また、ウエハ保管庫の区
分棚を小部屋構造とし、各小部屋毎に不活性ガスパージ
が可能なウエハ保管庫を特願平３−９４０４号として出
願した。

【００２１】これを図１９に示す。同図において、２０
０はウエハ保管庫内に配設されるウエハ保管ユニットで
あって、図２０に示すように、ウエハカセットを収納す
る複数の箱状の区分室２１１を有しており、縦横に並ぶ
各区分室２１１の前面開口（ウエハカセットを移載装置
で出し入れする側）には前面扉２２０が設けられてい
る。

【００２２】区分室２１１は室左壁２１１Ａとの間に流
体供給路２１３Ａを区画するフィルタ２１２Ａと室右壁
２１１Ｂとの間に流体排出路２１３Ｂを区画するフィル
タ２１２Ｂとを有し、両フィルタ２１２Ａ、２１２Ｂは
相互間にウエハ収納空間（ウエハカセットを出し入れさ
れる）２１４を区画している。

【００２３】ウエハ保管棚２００の各棚段の段間には、
図１９に示すように、ウエハ保管ユニット２００の左壁
２００Ａから右壁２００Ｂに伸びる配管用空間２１５が
設けられており、この配管用空間２１５には、図２１に
示すように、区分室２１１の底壁２１１Ｃを貫通して流
体供給路２１３Ａに開口するガス供給用配管２３１Ａ、
区分室２１１の底壁２１１Ｃを貫通して流体供給路２１
３Ｂに開口するガス排出用配管２３１Ｂが配設されてい
る。このガス供給用配管２３１Ａはウエハ保管ユニット
２００の外に設置される不活性ガス貯留タンク（図示し
ないが、例えばＮ₂ガスボンベ）にバルブを介在して接
続され、ガス排出用配管２３１Ｂは排気バルブを介在し
てウエハ保管庫外へ開口する。また、各区分室２１１の
前面扉２２０の周部にはシール部材２１６が設けられて
いる。

【００２４】前面扉２２０は、図２２に示すように、一
方側部から上下に伸びる軸２２１、２２２を有し、軸２
２１を区分室２１１から突出する受け部材２１７で受け
させ、軸２２２をカップリング２２３を介してモータ２
２４に連結している。前面扉２２０の裏面の４つの隅み
部からは磁性体ピン２４１が突出しており、区分室２１
１内には、各磁性体ピン２４１を吸引可能な電磁ソレノ
イド２４２が配設されている。磁性体ピン２４１と電磁
ソレノイド２４２は扉密閉用の自動ロック装置を構成し
ている。なお、カップリング２２３には多少のガタを持
たせてある。

【００２５】この構成においては、ウエハ保管ユニット
２００を使用する前に、全区分室２１１のウエハ収納空
間２１４の空気をＮ₂ガスと置換する。このため、各前
面扉２２０のモータ２２４を駆動して全前面扉２２０を
閉めて、電磁ソレノイド２４２を励磁し上記ロック装置
を作動させる。ロック装置が作動すると、磁性体ピン２
４１がカセット収納空間２１４の背壁側へ吸引されるの
で、前面扉２２０が区分室２１１の開口にシール部材２
１６を介して強く圧接し、ウエハ収納空間２１４が密閉
される。

【００２６】次いで、各ガス供給用配管２３１Ａ中のバ
ルブを全開にするとともに各ガス排出用配管２３１Ｂの
排出口にある排気用バルブを全開にする。これにより、
前記不活性ガス貯留タンクから各ガス供給配管２３１Ａ
を通してカセット収納空間２１４の流体供給路２１３Ａ
にＮ₂ガスが送られ、ここに送られたＮ₂ガスはフィル
タ２１２Ａを通してウエハ収納空間２１４内に入り、該
ウエハ収納空間２１４に充満する。ウエハ収納空間２１
４を占めていた空気はフィルタ２１２Ｂを通過して流体
排出路２１３Ｂへ追い出されてガス排出配管２３１Ｂに
流れ、ウエハ保管庫外へ排出され、かくして、ウエハ収
納空間２１４内はＮ₂ガスに置換される。このガス置換
が終わると、全バルブを閉弁する。

【００２７】ウエハ収納空間２１４内のＮ₂ガス濃度は
時間の経過により低下するので、補充する必要があり、
このため、流量制御装置を設けてガス供給配管２３１Ａ
中のバルブを制御する。このバルブの開閉制御は一定時
間間隔毎に所定時間だけ開弁する時間管理方式としても
よいし、カセット収納空間２１４内の酸素濃度を監視し
て、酸素濃度が規定値を超えると、開弁する制御方式と
してもよい。

【００２８】カセット収納空間２１４内へのウエハカセ
ットの出し入れは、指定された区分室２１１の自動ロッ
ク装置を解除し、前面扉２２０のモータ２２４を駆動し
て該前面扉２２０を開いて行なう。

【００２９】この例では、前面扉２２０の開動作時以外
はウエハ収納室２１４を不活性ガス雰囲気となるので、
半導体ウエハの保管中の表面酸化の成長は抑制すること
ができる。

【００３０】特願平３―９４０１号ものは、ウエハ保管
室内全体が不活性ガス雰囲気であるため、人が入ると窒
息する恐れがあり、室内での人による作業の必要が生じ
た場合には、内部ガスを排出し、室内の酸素濃度を測定
し、窒息の恐れがないことを確認したのちでなければ人
が入ることができないという面倒さがあり、クリーンル
ームの換気性が悪い場合には、上記内部ガス排出時、ク
リーンルーム内でも窒息の不安が残る。

【００３１】また、ウエハ保管室の不活性ガスを一度排
出したのちに、室内を高純度不活性ガスにするには長い
時間がかかり、この間に保管している半導体ウエハの自
然酸化膜の成長が始まるという問題がある。

【００３２】また、高純度不活性ガスは高価であるの
に、内部ガス排出毎に保管庫全体のガスを捨てるため、
その消費量が多いという問題もある。

【００３３】上記特願平３―９４０４号ものは、上記窒
息の問題はないが、不活性ガスを内部で循環させるた
め、一度区分室を開くと、再度パージするとき酸素が中
に入るため、高純度不活性ガス雰囲気を保つことが難し
く、区分室の蓋を開いた時に、不活性ガスをが流出しな
いようにするには構造が相当に複雑になるという問題が
ある。

【００３４】本発明は上記した種々の問題を解消するた
めになされたもので、ウエハカセットを裸の状態ではな
く、気密性のコンテナに収納して保管するようにし、保
管庫内を高度の清浄雰囲気、不活性雰囲気にするための
構造や機器・装置が不要であり、その分、従来に比して
小形で安価にすることができ、機器・装置の故障やこれ
らの電源喪失等に起因するウエハ汚染や自然酸化膜の成
長が生じる恐れはなく、また保管庫内のメンテナンス作
業も自由に行なうことが可能で、信頼性を大幅に向上す
ることができるクリーンルーム用ウエハ保管庫を提供す
ることを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】請求項１は、保管セクシ
ョンを有する保管ユニットと、この保管ユニットの各保
管セクションに対して保管物を搬入出する移載機構を搭
載した移載装置と、上記搬入出される保管物はパーティ
クル汚染または／および化学汚染を嫌う物品を気密に収
納可能なコンテナであり、コンテナに対して前記物品を
自動的に出し入れする装置とを備え、クリーンルーム内
に設けられる保管庫において、前記物品を自動的に出し
入れする装置は、物品が搬入・搬出される保管物搬入出
部２と、保管セクションからの空コンテナまたは物品収
納コンテナが移載されるコンテナ移載部３と、搬入出部
２の物品をコンテナに対して搬入または搬出する保管物
自動受渡しユニット３０を備え、コンテナ４０は底蓋付
の気密に密閉可能なコンテナであって蓋施錠機構を有
し、保管物自動受渡しユニット３０は蓋施錠機構を開閉
する錠開閉機構を備えていることを特徴とする。

【００３６】請求項２は、保管物自動受渡しユニット３
０には、蓋昇降部が備えられ、庫外からの搬入物品は上
記底蓋上へ載置されることを特徴とする。

【００３７】請求項３は、前記物品を自動的に出し入れ
する装置には、不活性ガスパージ機構が備えられ、この
不活性ガスパージ機構は、コンテナ移載部に設けられ物
品通過可能なポート４と、このポート４内へ不活性ガス
を給排気する給排気口５Ａ，５Ｂを備えた環状のプレー
ト５と、保管物自動受渡しユニット３０に設けられコン
テナ容器４１と共に密閉空間を形成するべくポート４を
気密に閉鎖可能で蓋昇降台３１とともに昇降可能な機
構、とからなり、物品のコンテナ内への搬入時に当該コ
ンテナ内をガス置換することを特徴とする。

【００３８】請求項４は、保管ユニット内に再パージス
テーション７０を備え、この再パージステーション７０
は、コンテナの底蓋の錠を開閉する錠開閉機構を備える
とともに、ポート６２と、このポート６２内へ不活性ガ
スを給排気する給排気口を有する環状のプレート６１
と、コンテナ容器と共に密閉空間を形成するべくポート
６１を気密に閉鎖可能で蓋昇降台６３とともに昇降可能
な機構、とからなり、随時に不活性ガスパージを行うこ
とを特徴とする。

【００３９】請求項５は、上記不活性ガスパージ機構
は、再パージに用いられることを特徴とする。

【００４０】請求項６は、保管物搬入出部のコンテナ移
載部に、コンテナ入出庫部３Ａが設けられていることを
特徴とする。

【００４１】請求項７は、保管物搬入出部が高清浄雰囲
気であることを特徴とする。

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【作用】本発明では、保管物搬入出部へ外部から搬入さ
れたウエハカセットは、当該保管物搬入出部にある保管
物自動受渡しユニットによりコンテナへ収納され、移載
装置により保管ユニットの保管セクションへ移載され、
ここで保管される。

【００４８】また、保管物自動受渡しユニットには、不
活性ガスパージ機能があり、ウエハカセットがコンテナ
内へ搬入される際に、コンテナ内が不活性ガスで置換さ
れるので、ウエハ等は不活性ガス雰囲気内で保管され
る。

【００４９】また、保管ユニットに再パージステーショ
ンを設けてあるので、コンテナ内の不活性ガス濃度を保
管中所望の高純度の濃度に維持することができる。

【００５０】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。

【００５１】図１〜図３において、１はウエハ保管庫全
体を示す。ウエハ保管庫１は２台のウエハ保管ユニット
１０、１０を収納している。両ウエハ保管ユニット１
０、１０は、左右方向に所定間隔を隔てて対向配置さ
れ、両者間に自走式移載装置２０が走行するウエハ移載
作業空間を区画している。

【００５２】ウエハ保管ユニット１０は、図３に示すよ
うに、前記従来の保管棚１１５、１１６と同様に多段の
棚１１を有する棚式の保管ユニットであるが、ウエハカ
セットＷを気密コンテナ４０（図７に示す）に収納した
かたちで保管する。棚１１には長手方向所定間隔を隔て
て保管セクションＳが設けられている。

【００５３】このため、ウエハ保管庫１の保管物搬入出
部２には保管ユニット１０の棚１１から空またはウエハ
カセットＷを収納した上記コンテナ４０が移載されるコ
ンテナ移載部３と、上記保管物搬入出部２に搬入された
ウエハカセットＷをコンテナ４０内に搬入し、またウエ
ハカセットＷを収納したコンテナ４０から当該ウエハカ
セットＷを取り出す保管物自動受渡しユニット３０（図
３に示す）を備えている。

【００５４】ウエハ保管庫１の保管物搬入出部２は上記
ウエハ移載作業空間の一方端部側に位置するので、自走
式移載装置２０のハンドリング部２５はリンク機構とな
っている。移載装置２０は床の保管ユニット１０、１０
の前面に敷設されたレール２１上を前後に走行する本体
部２２とこの本体部２２から上に伸びるマスト２３とこ
のマスト２３にガイドされて昇降する昇降部２４とこの
昇降部２４に支持された上記ハンドリング部を有するス
タッカークレンであって、本体部２２は図示しない制御
装置を内蔵している。

【００５５】図４において、保管物自動受渡しユニット
３０は蓋昇降台３１を備えるエレベータであって、昇降
機構は、この例では、ギヤユニット３２とモータ３３お
よびガイド筒３４に収納されたねじ軸３５からなり、こ
のねじ軸３５に昇降台３１の支持軸３６の下端部が螺合
している。昇降台３１は保管物搬入部２の１つの構成要
素であって、搬入台を兼ねている。空コンテナ移載部３
の移載台はカセット搬入用ポート４を有する環状のプレ
ート５であって、支持台６に固定支持されている。ま
た、保管物搬入出部２を区画する台７に孔８が形成され
ている。昇降台３１は上面高さが台７面と面一になる高
さまでこの孔８内へ下降し（搬入位置）、またポート４
内へ上昇する。９は仕切り壁である。

【００５６】コンテナ４０の把手４１Ａ付の容器４１は
シール部材４３を介しコンテナ蓋４２で気密に閉鎖され
るが、このコンテナ蓋４２は中空体であって、図７に示
すような錠機構を内蔵している。図において、４４はカ
ムである。４５は板状のロックアームであって、転動子
４５ａを有し、長手方向進退可能かつ傾倒可能に片持ち
支持されている。４６は支点部材、４７はばねである。
カム軸４４は蓋昇降台３１の上壁中央からコンテナ蓋４
２内へ伸び、蓋昇降台３１上にコンテナ蓋４２が同心に
載置された時カム４４とスプライン係合する。蓋昇降台
３１は中空体であって、カム軸４８を所定角度だけ回動
するカム軸駆動機構４９を内蔵している。このカム軸駆
動機構４９とカム軸４８とは錠開閉機構を構成してい
る。

【００５７】そして、カム４４は特殊なカム面を有し、
当該カム４４が回転すると、ロックアーム４５は嵌合凹
部４１Ｃに向かって図示矢印方向に変位し、先端部が嵌
合凹部４１Ｃに係合する。この係合状態では、容器４１
の開口４１ａとコンテナ蓋４２との間はシール材４３で
気密にシールされている。４３は容器４１のフランジ４
１Ｂの下面に固着されたシール材である。

【００５８】この構成において、保管物自動受渡しユニ
ット３０の蓋昇降台３１が図３に示すようにプレート５
のポート４内に位置しているとする（受渡し位置）。こ
の状態で、空コンテナ４０がいずれかの棚１１から空コ
ンテナ移載部３へスタッカークレーン２０により移載さ
れてプレート５上に載置されると、カム軸４８がコンテ
ナ蓋４２内へ突出してカム４４とスプライン係合する。
空コンテナ４０のプレート５上への移載が完了すると、
カム軸駆動機構４９が作動し、カム４４が回動してロッ
クアーム４５がコンテナ蓋中心側へ変位し、嵌合凹部４
１Ｃとの係合が解かれ、解錠される。容器４１とコンテ
ナ蓋４２とのロックが解除されると、蓋昇降台３１が前
記した搬入位置まで下降する。この時、コンテナ蓋４２
は蓋昇降台３１とともに下降する。蓋昇降台３１が上記
搬入位置に位置決めされると、保管物搬入出部２のエプ
ロン２Ａ上へ移載されていたウエハカセットＷが図示し
ない移載ロボット等により蓋昇降台３１に載っているコ
ンテナ蓋４２上へ移載される。ウエハカセットＷがコン
テナ蓋４２上へ移載されると、蓋昇降台３１が上記受渡
し位置まで上昇する。蓋昇降台３１が上記受渡し位置ま
で上昇してコンテナ蓋４２が容器４１の開口４１ｐを閉
鎖すると、カム軸駆動機構４９が作動してカム軸４８が
前記とは逆に回動し、ロックアーム４５が嵌合凹部４１
Ｃに向かって図示矢印方向に変位し、先端部が嵌合凹部
４１Ｃに係合する。これにより、コンテナ蓋４２がシー
ル材４３を介して容器４１の開口４１ｐを気密にシール
する。このようにして、ウエハカセットＷがウエハ保管
庫１内のコンテナ４０に気密に収納され、ウエハカセッ
トＷを収納したコンテナ４０は移載装置であるスタッカ
ークレーン３０により指定された棚の指定された保管セ
クションＳへ移載され、ここに一時的に保管されるウエ
ハカセットＷを収納したコンテナ４０から当該ウエハカ
セットＷを取り出す場合には、保管物自動受渡しユニッ
ト３０の蓋昇降台３１が図３に示すようにプレート５の
ポート４内に位置している状態で、ウエハカセットＷを
収納したコンテナ４０が棚１１の保管セクションからコ
ンテナ移載部３へスタッカークレーン２０により移載さ
れてプレート５上に載置され、前記したように、カム軸
４８がコンテナ蓋４２内へ突出してカム４４とスプライ
ン係合する。次いで、カム軸駆動機構４９が作動してロ
ックアーム４５と嵌合凹部４１Ｃとの係合が解かれ、解
錠される。容器４１とコンテナ蓋４２とのロックが解除
されると、蓋昇降台３１がコンテナ蓋４２（この上にウ
エハカセットＷが乗っている）を載せたまま前記搬入位
置から上記受渡し位置まで下降し、庫外からのウエハカ
セットＷの取り出しが可能となる。

【００５９】このように、本実施例では、ウエハカセッ
トＷを気密コンテナ４０に収納して保管するので、ウエ
ハ保管庫１内全体を高清浄雰囲気に維持する必要がな
い。

【００６０】このため、前記した高性能フィルタを用い
た大掛かりな清浄空気供給システムあるいは循環システ
ムは不必要であり、内部の構造、形状、また部品材料も
特別の考慮は不要であり、ウエハ保管庫１に壁を設ける
場合も単なるパーティションとし、庫内の空気の浄化は
クリーンルームのダウンフローを利用することができる
から、ウエハ保管庫は、従来に比して、小形で、安価に
することができる。他、メンテナンス性が悪いという問
題も解消できる。

【００６１】また、高性能清浄空気供給システムあるい
は循環システムを持たせなくて済むから、停電等の影響
を受けず、スタッカークレーン３０やその他の構成要素
が故障したときも、その故障やメンテナンス作業に起因
する汚染が気密コンテナ４０内へ影響することはないの
で、庫内に自由に出入りすることができ、メンテナンス
は自由に行なうことができる。

【００６２】なお、保管物搬入出部２では、コンテナ４
０のコンテナ蓋４２を開閉し、容器４１内を外気に曝す
ので、容器４１内の汚染が心配な場合には、図５に示す
ように、ファン５０Ａ，高性能フィルタＨＥＰＡやＵＬ
ＰＡ５０Ｂからなるフィルタ装置５０を設けて、保管物
搬入部２へ清浄空気を吹きつけるようにする。５０Ｃは
通常のフィルタである。

【００６３】上記実施例は、コンテナ４０はウエハ保管
庫１外から搬入されたり、搬出したりしない場合である
が、ウエハカセットＷがコンテナに収納された状態で保
管庫内へ搬入される場合は、ウエハカセットＷを、搬入
されたコンテナから保管庫内コンテナ４０へ移し代える
ようにする。

【００６４】また、コンテナ４０の清浄度が心配ない場
合には、図６に示すように、コンテナ入出庫部３Ａを設
けて、コンテナをウエハ保管庫１外から搬入したり、搬
出したりできるようにする。

【００６５】次に、不活性ガスパージ機能を備えたウエ
ハ保管庫の発明について説明する。図８および図９にお
いて、保管物自動受渡し装置３０がＮ₂ガスパージ機構
を備えている点において、図１の実施例のものと相違す
る。

【００６６】上記保管物受渡し装置３０を図１０につい
て説明する。

【００６７】図１０において、５１は短筒体のスカート
であって、蓋昇降台３１が内部を昇降可能な内部空間Ａ
を区画し、下端部には内方へ向く下係合周部（下フラン
ジ）５１Ａが形成され、この下フランジ５１Ａには複数
個のガイド孔５１ａが形成されるとともにその上面には
複数個のガイド孔５１ａを囲むようにシール材５２が取
着されており、このシール材（例えば、Ｏーリング）５
２は蓋昇降台３１の下面外周部に対向している。また、
スカート５１の上端部に外向きの上係合周部（上フラン
ジ）５１Ｂが形成され、その表面にシール材（例えば、
Ｏーリング）５１ｂが取着されている。５３は蓋昇降台
３１の下面から下に垂直に延び、下端に抜け止め５３ａ
を持つガイド杆であって、それぞれ対応するガイド孔５
１ａを遊貫している。５４は蓋昇降台３１の内部空間３
１Ａに設けられたガイドローラ、５５は一部に予負荷さ
れたコイルばね５５Ａを有する吊り線からなる付勢装置
（吊り具）であって、コイルばね５５Ａ側端は上記内部
空間３１Ａに配設された係止ピン５６に係止され、他部
はガイドローラ５４に係合したのち、蓋昇降台３１のガ
イドローラ５４直下に形成されている孔５７から外に引
き出されて垂下し、スカート５１の下フランジ５１Ａの
内周端に係止されている。図１０は保管物自動受渡し装
置３０の蓋昇降台３１が搬入位置へ下降して状態を示し
ており、この状態では、蓋昇降台３１がスカート５１を
付勢装置５５のばね力に抗して押し下げており、下面が
シール材５１ａを介してスカート５１の下フランジ５１
Ａに圧接している。３６は蓋昇降台３１の軸、５８は蓋
昇降台３６を昇降させるシリンダ装置である。

【００６８】５Ａはプレート５の下部側を半径方向に貫
通するガス給気口であって配管５ａを通して、図示しな
いＮ₂ガスボンベに接続されている。５Ｂはプレート５
の下部側を半径方向に貫通するガス排気口、５Ｃは配管
５ｂに設けられた電磁バルブである。

【００６９】次に、本実施例の動作を図１０〜図１２を
参照して説明する。

【００７０】保管物自動受渡しユニット３０の蓋昇降台
３１が図１０に示すようにプレート５のポート４内に位
置しているとする（受渡し位置）。この状態では、スカ
ート５１の上端部がシール材５１ｂを介しプレート５の
下面に係合している。

【００７１】、空コンテナ４０がいずれかの棚１１から
空コンテナ移載部３へスタッカークレーン２０により移
載されてプレート５上に載置されると、前記図１の実施
例の場合と同様に、カム軸４８がコンテナ蓋４２内へ突
出してカム４４とスプライン係合する。空コンテナ４０
のプレート５上への移載が完了すると、カム軸駆動機構
４９が作動し、カム４４が回動してロックアーム４５が
コンテナ蓋中心側へ変位し、嵌合凹部４１Ｂとの係合が
解かれ、解錠される。

【００７２】容器４１とコンテナ蓋４２とのロックが解
除されると、蓋昇降台３１が前記した搬入位置まで下降
する。この時、コンテナ蓋４２は蓋昇降台３１とともに
下降する。図１０に示すように、蓋昇降台３１が上記搬
入位置に位置決めされると、保管物搬入部２のエプロン
２Ａ上へ移載されていたウエハカセットＷが図示しない
移載ロボット等により蓋昇降台３１に載っているコンテ
ナ蓋４２上へ移載される。ウエハカセットＷがコンテナ
蓋４２上へ移載されると、蓋昇降台３１およびスカート
５１が上昇する。蓋昇降台３１がある高さ上昇すると
（ガスパージ位置）、図１２に示すように、シール材５
１ｂがプレート５の下面に圧接する。この時、蓋昇降台
３１の下面外周部が前記した如く下フランジ５１Ａとの
間にシール材５１ａを挟圧しているので、スカート５１
内はコンテナ４０の内部と連通しているが、スカート外
部に対して気密に遮蔽された状態にあるので、コンテナ
４０の内部も外部に対して気密に遮蔽されている。

【００７３】蓋昇降台３１およびスカート５１が図１２
に示す高さまで上昇すると、電磁弁５Ｃが開弁し、Ｎ₂
ガスがガス供給口５Ａからコンテナ４０内へ、例えば、
７０リットル／分、ほぼ５分間注入して、コンテナ４０
内の空気をガス排気口５Ｂから排気させてコンテナ４０
内をＮ₂ガスで置換する。

【００７４】このガス置換が終わると、蓋昇降台３１が
図１０に示す受渡し位置まで上昇する。蓋昇降台３１が
上記受渡し位置まで上昇してコンテナ蓋４２が容器４１
の開口４１ａを閉鎖すると、蓋昇降台３１内のカム軸駆
動機構４９が作動してカム軸４８が前記とは逆に回動
し、ロックアーム４５が嵌合凹部４１Ｂに向かって図示
矢印方向に変位し、先端部が嵌合凹部４１Ｂに係合す
る。これにより、コンテナ蓋４２がシール材４３を介し
て容器４１の開口４１ｐを気密にシールする。

【００７５】このようにして、ウエハカセットＷがウエ
ハ保管庫１内のコンテナ４０に気密に収納され、ウエハ
カセットＷを収納したコンテナ４０はスタッカークレー
ン２０により指定された棚の指定された保管セクション
へ移載され、ここに一時的に保管される。

【００７６】ウエハカセットＷを収納したコンテナ４０
から当該ウエハカセットＷを取り出す場合には、上記Ｎ
₂ガスパージは行なわない。勿論、Ｎ₂ガスパージ機構
を備えない出庫用の物品自動受渡しユニットを別に設け
てもよい。ただし、クリーンコンテナに入れて出庫し、
ガスパージが不要な外部用コンテナと区別する場合に
は、入庫時と同様コンテナを入れ替えガスパージしても
よい。

【００７７】このように、本実施例では、ウエハカセッ
トＷをＮ₂ガス置換された気密コンテナ４０に収納して
保管するので、下記に述べるような利点がある。

【００７８】本実施例では、保管物搬入出部２でコンテ
ナ４０内へウエハカセットＷを収納するに際し、Ｎ₂ガ
スパージを行なうので、Ｎ₂ガスパージ機構は保管物搬
入出部２にだけ設ければ済む利点がある。保管物搬入出
部２でのパージに要する時間が充分にとれない場合には
保管セクション等内部のパージ機能を使えばよい。

【００７９】本実施例では、ウエハカセットＷをＮ₂ガ
ス置換された気密なコンテナ４０に収納して保管するの
で、保管中の前記した自然酸化膜の成長を防止すること
ができる。

【００８０】また、前記特願平３―９４０１号のものと
異なり、ウエハ保管室内全体を不活性ガス雰囲気にする
のではないので、窒息の問題はなく、またウエハカセッ
トＷを気密コンテナ４０に収納して保管するので保管中
にコンテナ４０を開閉する必要がなく、ウエハカセツト
搬入・搬出の都度開閉する前記特願平３―９４０４号の
区分室式のものが有する欠点はなく、ガス消費量も少な
いので、従来に比しガス費用も安価で済む。

【００８１】図１３に、Ｎ₂ガスパージ機構を備える保
管物自動受渡し装置３０の他の例を示す。この例におい
ては、前記吊り具５５に代えて、押し上げ用のコイルば
ね５５０を用いる点において、相違する。蓋昇降台３１
の支持軸３２には、ばね座となる台５５１を固定し、こ
の台５５１とスカート５１の下フランジ５１Ａとの間
に、複数本のコイルばね５５０Ｄを予負荷状態で配設し
てある。

【００８２】図１４は本発明の他の実施例を示したもの
で、棚１１のコンテナ保管セクションの各々に図１５に
示すＮ_２ガスパージユニット６０を設けた点において、
図１の実施例と相違する。

【００８３】図１５において、コンテナ保管セクション
の保管台はポート６２を有する環状のプレート６１で構
成されている。ガスパージユニット６０は、ポート６２
内へ下から出入り可能な昇降台６３とこれを昇降させる
昇降機構（シリンダ装置）６４を備えている。この昇降
台６３はプレート６１の下面にシール部材６５を介して
圧接するフランジ６３Ａを有するが、図４に示した蓋昇
降台３１と同じように前記した錠開閉機構を内蔵してい
る。６６はベローズであって、プレート６１のポート６
２を下から覆うように設けられ、その上端部はプレート
６１の下面に密に固着され、当該ベローズ６６を昇降台
６３の支持軸６３Ａが気密に貫通している。

【００８４】６１Ａはプレート６１の下部側を半径方向
に貫通するガス給気口であって配管６１ａを通して、図
示しないＮ₂ガスボンベに接続されている。６１Ｂはプ
レート６１の下部側を半径方向に貫通するガス排気口、
Ｖ１は給気側バルブ、Ｖ２は排気側バルブＶ２である。

【００８５】この構成においては、保管物搬入部２で、
ウエハカセットＷがコンテナ４０に収納され、収納され
たコンテナ４０はスタッカークレーン３０により指定さ
れた棚１１の指定されたコンテナ保管セクションの保管
台６１上へ移載される。コンテナ４０が保管台６１上へ
移載されると、昇降台６３から突出している前記したカ
ム軸４８がコンテナ蓋４２の前記したカム４４にスプラ
イン係合する。

【００８６】従って、昇降台６３が内蔵する錠開閉機構
を作動させると、コンテナ蓋４２のロックが解錠される
ので、昇降台６３を若干下降させると、コンテナ蓋４２
が外れ、容器４１内がポート６２内に連通する。昇降台
６３のフランジ６３Ａもプレート６１の下面から離間す
るので、容器４１内はポート６２を介してベローズ６６
が囲む空間に連通するが、このベローズ６６が囲む空間
は外部に対しては気密に遮断されている。

【００８７】Ｎ₂ガスボンベに接続されている給気側バ
ルブＶ１、排気側バルブＶ２を開弁し、ガス給気口３Ａ
から空間ＡにＮ₂ガスを圧入すると、容器４１内はＮ₂
ガスで置換される。

【００８８】ところで、コンテナ４０に完全な気密性を
持たせるためには、コンテナ材は金属で頑丈にし、硬度
の高いシール材（Ｏリング）を用い、容器４１と蓋４２
をがっちり固定するようにする必要がある。しかし、実
用されているものは、内部が見えるように樹脂製で、軽
量にしてあり、シール材もコンテナ強度、錠開閉機構の
所要力に合わせた材質・形状のものを用いることになる
ので、完全な気密性を持たせることは困難で、ガス漏れ
は避けることはできない。このため、保管期間が長くな
ると、コンテナ４０内の不活性ガス濃度が低下し、前記
した自然酸化膜が成長してしまう恐れが出てくる。

【００８９】前記した図８の実施例では、コンテナ保管
セクションにＮ₂ガスパージユニット６０を設けている
ので、任意の時期に再パージを行なって、コンテナ４０
内のＮ₂ガス濃度を所望レベルに維持することができる
が、各コンテナ保管セクションにＮ₂ガスパージユニッ
ト６０を設けるのでは、ウエハ保管庫１が大形で高価に
なる。

【００９０】図１６はこの問題を解消するためになされ
た発明の実施例を示したもので、ウエハ保管ユニット１
０の一部の棚１１を、再パージ用のＮ₂パージステーシ
ョン７０として利用している。この再パージステーショ
ン７０には、コンテナ４０は、図１５に示したガスパー
ジユニット６０と同じガスパージユニットを設けてあ
る。

【００９１】この構成においては、再パージが必要にな
ったコンテナ４０を移載装置２０で運びＮ₂ガスパージ
ステーション７０へ移載し、Ｎ₂ガスパージを行なった
のち、元のコンテナ保管セクションに戻すようにする。

【００９２】再パージは定期的に時間管理で行うのが簡
単であるが、コンテナ４０内のＮ₂ガス濃度を測定し、
Ｎ₂ガス濃度に基づき行なうようにしてもよい。

【００９３】なお、再パージについては、図１の実施例
において、保管物搬入出部２で、あるいはいくつかの保
管セクションＳで行なうことも可能である。

【００９４】図１７に、本発明の第８図のウエハ保管庫
を配設した半導体製造装置の例を示す。同図において、
９１は半導体ウエハの表面処理を行なう表面処理炉を内
蔵した装置、９２はウエハ検査装置、９３は移載ロボッ
ト、９４は洗浄装置である。２Ｂはウエハ保管庫に設け
た保管物搬出部、８０は保管物搬出部から保管物を移載
して次の工程へ搬送するリニアモータ式の搬送装置であ
る。

【００９５】なお、上記各実施例では、一時的に保管さ
れる物品として、半導体ウエハを例にとったが、液晶表
示用基板、レチクルやイィスク類の保管に用いて同様の
効果を得ることができる。

【００９６】また、本実施例のコンテナはコンテナ蓋４
２に施錠機構を持たせているが、容器４１に施錠機構を
持たせる場合、プレート５側に持たせる場合もある。

【００９７】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、ウエハカセ
ットを裸の状態で保管するのではなく、気密性のコンテ
ナに収納して保管するので、保管庫内を高度の清浄雰囲
気、不活性雰囲気にするための構造や機器・装置が不要
であり、その分、従来に比して小形で安価にすることが
でき、機器・装置の故障やこれらの電源喪失等に起因す
るウエハ汚染や自然酸化膜の成長が生じる恐れはなく、
また保管庫内のメンテナンス作業も自由に行なうことが
可能であるので、従来に比して、信頼性を大幅に向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図２】上記第１の実施例の正面図である。

【図３】上記第１の実施例におけるウエハ保管ユニット
の正面図である。

【図４】上記第１の実施例における保管物自動受渡しユ
ニットを示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例の正面図である。

【図６】本発明の第３の実施例の正面図である。

【図７】本発明の実施例で用いるコンテナの１例を示す
図である。

【図８】本発明の第４の実施例の正面図である。

【図９】上記第４の実施例におけるウエハ保管ユニット
の正面図である。

【図１０】上記第４の実施例における保管物自動受渡し
ユニットを示す図である。

【図１１】上記第４の実施例における保管物自動受渡し
ユニットの動作を説明するための図である。

【図１２】上記第４の実施例における保管物自動受渡し
ユニットの動作を説明するための図である。

【図１３】上記第４の実施例における保管物自動受渡し
ユニットの他の例を示す図である。

【図１４】本発明の第５の実施例のウエハ保管ユニット
の正面図である。

【図１５】上記第５の実施例における保管物自動受渡し
ユニットを示す図である。

【図１６】本発明の第６の実施例のウエハ保管ユニット
の正面図である。

【図１７】上記実施例を組み込んだ半導体製造システム
の１例を示す図である。

【図１８】従来のウウハ保管設備の縦断面図である。

【図１９】従来のウエハ保管庫の斜視図である。

【図２０】上記ウエハ保管の一部断面図である。

【図２１】上記ウエハ保管の一部断面図である。

【図２２】上記ウエハ保管の部分図である。

【図２３】シリコン半導体ウエハの自然酸化膜の形成と
時間の関係を示す図である。

【図２４】シリコン半導体ウエハの自然酸化膜の形成と
時間の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ウエハ保管庫２保管物搬入出部３コンテナ移載部３Ａコンテナ入出庫口１０ウエハ保管ユニット２０移載装置３０保管物自動受渡しユニット４０コンテナ４１容器４２コンテナ蓋４４〜４７錠機構４８〜４９錠開閉機構５１〜５５Ｎ₂ガスパージユニット機構を有する保管
物自動受渡しユニット６０Ｎ₂ガスパージユニット７０再パージステーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下哲平三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者村田正直三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者田中幹三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者森田日也三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者中村昭生三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地神鋼電機株式会社伊勢製作所内審査官氏原康宏 (56)参考文献特開昭63−22405（ＪＰ，Ａ) 特開平３−1554（ＪＰ，Ａ) 特開平２−65152（ＪＰ，Ａ) 特開平２−153546（ＪＰ，Ａ) 国際公開90／14273（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65G 1/00 - 1/20 H01L 21/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】保管セクションを有する保管ユニット
と、この保管ユニットの各保管セクションに対して保管
物を搬入出する移載機構を搭載した移載装置と、上記搬
入出される保管物はパーティクル汚染または／および化
学汚染を嫌う物品を気密に収納可能なコンテナであり、
このコンテナに対して上記物品を自動的に出し入れする
装置、を備え、クリーンルーム内に設けられる保管庫に
おいて、上記物品を自動的に出し入れする装置は、物品が搬入・
搬出される保管物搬入出部２と、保管セクションからの
空コンテナまたは物品収納コンテナが移載されるコンテ
ナ移載部３と、搬入出部２の物品をコンテナに対して搬
入または搬出する保管物自動受渡しユニット３０を備
え、コンテナ４０は底蓋付の気密に密閉可能なコンテナ
であって蓋施錠機構を有し、保管物自動受渡しユニット
３０は上記蓋施錠機構を開閉する錠開閉機構を備えてい
ることを特徴とするクリーンルーム用保管庫。
【請求項２】保管物自動受渡しユニット３０は、蓋昇
降部を有し、庫外からの搬入物品は上記底蓋上へ載置さ
れることを特徴とする請求項１記載のクリーンルーム用
保管庫。
【請求項３】上記物品を自動的に出し入れする装置
は、不活性ガスパージ機構を備え、この不活性ガスパー
ジ機構は、コンテナ移載部に設けられ物品通過可能なポ
ート４と、当該ポート４内へ不活性ガスを給排気する給
排気口５Ａ，５Ｂを備えた環状のプレート５と、保管物
自動受渡しユニット３０に設けられコンテナ容器４１と
共に密閉空間を形成するべくポート４を気密に閉鎖可能
で蓋昇降台３１とともに昇降可能な機構、とからなり、
物品のコンテナ内への搬入時に当該コンテナ内をガス置
換することを特徴とする請求項１記載のクリーンルーム
用保管庫。
【請求項４】保管ユニット内に再パージステーション
７０を備え、この再パージステーション７０は、コンテ
ナの底蓋の錠を開閉する錠開閉機構を備えるとともに、
ポート６２と、このポート６２内へ不活性ガスを給排気
する給排気口を有する環状のプレート６１と、コンテナ
容器と共に密閉空間を形成するべくポート６１を気密に
閉鎖可能で蓋昇降台６３とともに昇降可能な機構、とか
らなり、随時に不活性ガスパージを行うことを特徴とす
る請求項３記載のクリーンルーム用保管庫。
【請求項５】不活性ガスパージ機構が、再パージに用
いられることを特徴とする請求項３記載のクリーンルー
ム用保管庫。
【請求項６】保管物搬入出部のコンテナ移載部に、コ
ンテナ入出庫部３Ａが設けられていることを特徴とする
請求項１〜５記載のクリーンルーム用保管庫。
【請求項７】保管物搬入出部が高清浄雰囲気であるこ
とを特徴とする請求項１〜５記載のクリーンルーム用保
管庫。