JP3197043B2 - 半導体処理装置のエアー制御板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体処理装置のエア
ー制御板に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては塵埃の
存在が半導体デバイスの信頼性に悪影響を及ぼすため、
半導体処理装置は、通常、空気清浄度の高いクリーンル
ーム内に配置されて使用される。半導体デバイスの信頼
性をさらに高めるためには、クリーンルーム内の空気清
浄度のみならず、半導体処理装置内の空気清浄度も十分
に高く維持することが要求される。そのため、半導体処
理装置内の空気を清浄化するために、装置内に清浄用エ
アーを送るようにしている。

【０００３】従来の半導体処理装置においては、ファン
内蔵のフィルターユニットの複数を組合せて配設するこ
とにより、クリーンルーム内の空気を取入れて、装置内
の空気を清浄化するようにしている。特に、装置内に多
数の半導体ウエハを収納して待機させる場合には、待機
中の半導体ウエハの表面のパーティクルを除去して清浄
化するために、当該半導体ウエハの表面に清浄用エアー
を吹きつけることが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、半導体処理
装置においては、装置のコンパクト化を図るために、装
置内で清浄用エアーの流れを大きく屈曲させる必要があ
る。従来では、清浄用エアーの流路はダクトにより形成
していたため、屈曲部にもダクトを配置して清浄用エア
ーの流下方向を制御していた。しかし、屈曲部にダクト
を配置すると、ダクトの外側では空気清浄度が大きく低
下する問題が生じた。特に、半導体デバイスのさらなる
高集積化が要求される最近においては、従来にも増して
高い空気清浄度が要求されることから、屈曲部における
空気清浄度の低下の問題は、半導体デバイスの信頼性を
高めるうえで大きな障害となってきた。

【０００５】そこで、本発明者は、ダクトを用いずに、
多数の流通孔が形成されたエアー制御板を用いることに
より屈曲部における清浄用エアーの流下方向を制御する
技術について鋭意研究を重ねてきた結果、多数の流通孔
を形成して単位面積当りの開口率を実質上一定化した板
状体からなるエアー制御板を、上流側の清浄用エアーの
流束に対してほぼ直交する姿勢に配置することにより、
屈曲部におけるエアーの淀みが生ぜず、清浄度を格段に
高めることができることを見出して、本発明を完成した
ものである。本発明の目的は、半導体処理装置内におい
て、流束がほぼ平行な上流側からの清浄用エアーが大き
く屈曲して下流側に流下する領域におけるエアーの層流
度を高めることができる半導体処理装置のエアー制御板
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の半導体処理装置のエアー制御板は、半導体
処理装置内において、流束がほぼ平行な上流側からの清
浄用エアーが大きく屈曲して下流側に流下する領域に配
置されたエアー制御板において、多数の流通孔が形成さ
れて単位面積当りの開口率が実質上一定化された板状体
からなり、上流側の清浄用エアーの流束に対してほぼ直
交する姿勢に配置されることを特徴とする。また、板状
体の全体の開口率が２０〜３０％であることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明のエアー制御板によれば、流束がほぼ平
行な上流側からの清浄用エアーがエアー制御板の多数の
流通孔をスムーズに通過するため良好な層流が形成さ
れ、この層流がほぼそのままの状態で大きく屈曲して下
流側に流下するようになる。従って、屈曲領域における
清浄用エアーの淀みが生ぜず、清浄度が格段に高くな
る。また、板状体の全体の開口率が上記範囲にあること
により、さらに淀みのない良好な層流を実現することが
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１はエ
アー制御板の説明図であり、エアー制御板１は、多数の
流通孔２が形成されて単位面積当りの開口率が実質上一
定化された板状体３からなる。板状体３の全体の開口率
は２０〜３０％の範囲が好ましい。この開口率が大きす
ぎるとエアー制御板１による制御ができず、淀みのない
層流の形成が困難となる。一方、開口率が小さすぎると
抵抗が大きくなり清浄用エアーが円滑に流れないように
なる。

【０００９】板状体３の材質は特に限定されないが、例
えばＳＵＳ３０４等を用いることができる。板状体３の
厚さは、例えば１．０〜１．５ｍｍ程度である。流通孔
２は、均一な孔径のものを均一なピッチで縦横に配設し
てもよいし、孔径の異なるものを単位面積当りの開口率
が一定となるように適宜のピッチで縦横に配設してもよ
い。また、流通孔２の形状は、特に限定されず、例えば
円形、三角形、四角形等、種々の形状のものを採用する
ことができる。このように単位面積当りの開口率を一定
化することにより、板状体３の両面における差圧が各部
で一定化されるようになり、良好な層流の状態が形成さ
れるようになる。具体的寸法の一例においては、板状体
３の全体の開口率が約３０％、各流通孔２の孔径が５ｍ
ｍ、流通孔２の配設ピッチが縦横に８ｍｍ，板状体３の
厚さが１．５ｍｍである。

【００１０】図２は半導体処理装置の内部の概略図であ
り、エアー制御板１は、装置本体１０内において、流束
がほぼ平行な上流側からの清浄用エアーが大きく屈曲し
て下流側に流下する領域（以下「屈曲領域」という。）
１１に、上流側の清浄用エアーの流束に対してほぼ直交
する姿勢に配置されている。なお、図示の例では、エア
ー制御板１は、上部制御板１Ａと下部制御板１Ｂとから
なり、自動機である図示しないキャリアトランスファー
軸の支持部が屈曲領域にあるので、両者の間に空隙が設
けられている。ここで、「ほぼ直交」とは、上流側の清
浄用エアーの流束に対して±２０°の範囲内で多少傾斜
している場合も含むことを意味する。エアー制御板１の
傾斜角度が大きい場合には、屈曲領域１１の隅部におい
て淀みが生じ、十分な清浄化を達成することが困難とな
る。

【００１１】エアー制御板１の上流側には、ファン内蔵
のフィルターユニット１２が配置され、下流側にはファ
ン内蔵のフィルターユニット１３が配置されている。上
流側のフィルターユニット１２とエアー制御板１との間
には、キャリアステージ１４が配設され、このキャリア
ステージ１４内に、複数枚の半導体ウエハ１５を清浄用
エアーの流束に対して平行となる状態に収納したキャリ
ア１６が配置されている。このようにエアー制御板１を
上流側の清浄用エアーの流束に対してほぼ直交する姿勢
に配置することにより、上流側のフィルターユニット１
２が支配する領域と、下流側のフィルターユニット１３
が支配する領域とを区画することができ、従って、上流
側のフィルターユニット１２の吹出し力と、下流側のフ
ィルターユニット１３の吸込み力とをバランスさせるこ
とにより、エアー制御板１の各流通孔２における差圧を
均等にすることができ、当該エアー制御板１を通過する
清浄用エアーを良好な層流状態を維持したまま下流側に
ほぼ９０°の角度に安定に流すことができる。

【００１２】図３は、エアー制御板１を設けた図２の装
置における清浄用エアーの実際の流れを示す説明図であ
り、この図３からも理解されるように、屈曲領域１１に
おけるエアーの淀みが生ぜず、キャリア１６に位置され
た半導体ウエハ１５の表面のパーティクルを十分に除去
しながら、屈曲領域１１における空気清浄度を格段に高
めることができる。

【００１３】図２において、２１は空気流入口であり、
装置本体１０の上部中央に設けられている。この近傍に
縦長のファン内蔵のフィルターユニット１２が配設さ
れ、このフィルターユニット１２の上面に空気吸込口２
２が設けられ、正面に空気吹出口２３が設けられてい
る。このフィルターユニット１２の内部には、フィルタ
ーおよび送風用のファン等が内蔵されている。また、図
４に示すように、フィルターユニット１２の側面には下
方に至るほど開口面積を順次広くした空気戻し口１２Ａ
が設けられている。この空気戻し口１２Ａは、フィルタ
ーユニット１２に設けた空気吸込口２２の吸込量より空
気吹出口２３の吹出量が大きいときに、吹出した清浄用
エアーの一部をこのフィルターユニット１２の側部に形
成した空気戻し口１２Ａに戻して再度吹出量をほぼ同等
にして、安定した層流状態の吹出量を得るようにするも
のである。さらに、空気吸込口２２および空気戻し口１
２Ａには、空気の流量調整を行うバルブ（図示省略）を
設け、このバルブにより空気流入口２２と空気戻し口１
２Ａの流量割合を適宜調整することができるようにして
いる。

【００１４】下流側のフィルターユニット１３は、装置
本体１０の出入口２４の近傍位置に配設され、その内部
には、フィルターおよび吸引用のファン等が内蔵されて
いる。エアー制御板１からのエアーは、フィルターユニ
ット１３の空気吸込口２５から吸込まれ（排気され）、
このフィルターユニット１３の空気吹出口２６から再度
清浄用エアーを吹出すようにしている。

【００１５】２７は姿勢変換機構であり、装置本体１０
の出入口２４に設けられている。この姿勢変換機構２７
上に、半導体ウエハ２８を縦方向に配列し収納したキャ
リア２９が配置され、次いで、キャリア２９の姿勢がほ
ぼ９０°変換され、さらにキャリアトランスファー３０
によりキャリア２９がトランスファーステージ３１また
はエレベータ３２に移動され、これらによりキャリアス
テージ１４に搬入され、その後、ウエハトランスファー
３３によりキャリア２９内の半導体ウエハ２８がボート
３４に移載される。

【００１６】フィルターユニット１３の空気吹出口２６
は、出入口２４の近傍位置の部分の開口が大きくされて
おり、当該部分から吹出した清浄用エアーはこの部分の
流速が大きくなっていわばエアーカーテンのように機能
し、外部の空気が装置内に流入しないようにされてい
る。また、吹出口２６からの清浄用エアーは、キャリア
２９に縦方向に配列した半導体ウエハ２８を通過し、装
置本体１０の下部に設けたフード３５に流入して、図４
に示すように、装置本体１０の側面に設けたフィルター
ユニット３６の空気吸込口３７に流入する。この清浄用
エアーは空気吹出口３８から装置本体１０の横方向に向
けて吹出し、フィルターユニット３６の吹出口３８の近
傍に位置しているボート３４に対して横方向に層流状態
で清浄用エアーが供給される。従って、ボート３４に横
方向に載置されている半導体ウエハ２８に対して同時に
清浄用エアーが直ちに供給される。これを通過した清浄
用エアーはフィルターユニット３６の吹出口３７の対向
位置に設けられた空気取入口３９から流入して１つの空
気排気口４０から例えばダクトを介して外部に排気され
る。４１は出入口２４を自動開閉するオートドアであ
り、４２は半導体処理部の外周に設けられたヒータ、４
３はボートエレベータである。

【００１７】次に、清浄用エアーの全体の流れについて
説明すると、図４におけるエアーフローにおいて、装置
本体１０の１つの空気流入口２１から空気が取入れら
れ、次いで、装置本体１０内に設けたフィルターユニッ
ト１２は、空気吸込口２２の吸込量より空気吹出口２３
の吹出量が大きいため、フィルターユニット１２の空気
吹出口２３より吹出した清浄用エアーの一部は、このフ
ィルターユニット１２の空気戻し口１２Ａに戻されて再
度空気吹出口２３より吹出すようになる。

【００１８】従って、空気吹出口２３から安定した層流
状態の清浄用エアーの流れを得ることができ、この吹出
口２３の近傍位置に配設したキャリア１６内の半導体ウ
エハ１５に清浄用エアーが直ちに流れ、この半導体ウエ
ハ１５を通過した空気は、エアー制御板１により制御さ
れて層流状態のまま、装置本体１０の出入口２４の近傍
位置に配設したフィルターユニット１３の空気吸込口２
５から吸込まれる。

【００１９】この清浄用エアーは、フィルターユニット
１３の空気吹出口２６から吹出され、フィルターユニッ
ト１３の空気吹出口２６から吹出した清浄用エアーはキ
ャリア２９に縦方向に配列された半導体ウエハ２８に供
給されて通過する。その後、装置本体１０の下部に設け
たフード３５に流入して装置本体１０の側面に設けたフ
ィルターユニット３６の空気吸込口３７に流入し、空気
吹出口３８から横方向に向けて吹出し、フィルターユニ
ット３６の吹出口３８の近傍に位置しているボート３４
に対して横方向に層流状態で清浄用エアーが供給され、
ボート３４に横方向に載置されている半導体ウエハ２８
に対して同時に清浄用エアーが直ちに供給され、これを
通過した空気はフィルターユニット３６の吹出口３８の
対向位置に設けられた空気取入口３９より流入して１つ
の空気排気口４０からダクト等を介して外部に排気さ
れ、装置内への空気の取入量を極力減らすとともに、ク
リーンルーム内の空気清浄度を保持するようにしてい
る。

【００２０】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明のエアー制御板は、酸化・拡散処理、ＣＶＤ
処理、エッチング処理、塗布現像処理等の各種の半導体
処理装置に適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流束がほぼ平行な上流側からの清浄用エアーが大きく屈
曲して下流側に流下する領域におけるエアーの清浄度を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアー制御板の実施例の説明図である。

【図２】半導体処理装置の内部に本発明のエアー制御板
を配設した状態を示す説明図である。

【図３】図２の半導体処理装置における清浄用エアーの
実際の流れを示す説明図である。

【図４】図２の半導体処理装置における清浄用エアーの
全体の流れを模式的に示す説明図である。

【符号の説明】

１ エアー制御板 ２ 流通孔 ３ 板状体 １Ａ 上部制御
板 １Ｂ 下部制御板 １０ 装置本体 １１ 屈曲領域 １２ フィルタ
ーユニット １３ フィルターユニット １４ キャリア
ステージ １５ 半導体ウエハ １６ キャリア ２１ 空気流入口 ２２ 空気吸込
口 ２３ 空気吹出口 ２４ 出入口 ２５ 空気吸込口 ２６ 空気吹出
口 ２７ 姿勢変換機構 ２８ 半導体ウ
エハ ２９ キャリア ３０ キャリア
トランスファー ３１ トランスファーステージ ３２ エレベー
タ ３３ ウエハトランスファー ３４ ボート ３５ フード ３６ フィルタ
ーユニット ３７ 空気吸込口 ３８ 空気吹出
口 ３９ 空気取入口 ４０ 空気排気
口 ４１ オートドア ４２ ヒータ ４３ ボートエレベータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体処理装置内において、流束がほぼ
   平行な上流側からの清浄用エアーが大きく屈曲して下流
   側に流下する領域に配置されたエアー制御板において、 多数の流通孔が形成されて単位面積当りの開口率が実質
   上一定化された板状体からなり、上流側の清浄用エアー
   の流束に対してほぼ直交する姿勢に配置されることを特
   徴とする半導体処理装置のエアー制御板。
2. 【請求項２】 請求項１の板状体の全体の開口率が２０
   〜３０％であることを特徴とする半導体処理装置のエア
   ー制御板。