JP3461144B2 - クリーンボックス内ウエハ固定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体、電子部
品関連製品、光ディスク等の製造プロセスにおける半導
体ウエハの処理待機工程においてウエハをクリーンボッ
クス内に保管する際に、ウエハに磨耗を生じないように
確実に固定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年半導体デバイス製造等の高度のクリ
ーン環境を必要とする製造工程に置いて工場全体をクリ
ーンルーム化するのではなく、製品の周囲環境のみをク
リーンな状態にするというミニエンバイロンメント（微
小環境）あるいは局所クリーン空間という手法が行われ
ている。これは簡単にいえば、製造工程内のそれぞれの
処理装置内部のみをクリーン環境とし、各処理装置（ク
リーン装置）同士の間での被処理物品の運搬及び保管を
内部をクリーンにした容器（クリーンボックスあるいは
ポッドと称される）を用いて行うものである。本発明の
実施例を説明する図でもある図１を用いて、半導体製造
におけるこのような局所クリーン空間システムの一例を
説明する。図１は局所クリーン空間（クリーン装置）と
しての半導体ウエハ処理装置１５にクリーンボックス４
０が取り付けられている状態を示す。半導体ウエハ処理
装置１５は、装置本体３０と、装置本体３０に対するに
よる処理が施される被処理物である半導体ウエハを装置
外部から装置内にロードされるためのロードポート２０
とからなる。これらロードポート２０と装置本体３０を
あわせた装置１５内の空間が局所クリーン空間になされ
る。

【０００３】このような局所クリーン空間システムで
は、異なる処理装置間でクリーン状態を保ったまま半導
体ウエハを移送するために、内部をクリーンに保った容
器であるクリーンボックス（ポッドとも呼ばれる）を用
いる。図１では、ロードポート２０内に下面開口式のク
リーンボックス４０が取り付けられた状態を示してい
る。クリーンボックス４０は、ボックス本体４１と開閉
蓋４２からなって、異なる処理装置間でのウエハの移
送、及びウエハの一時的保管に用いられる容器である。
クリーンボックス４０内部には開閉蓋４２上に固定され
たキャリア４３を有しており、該キャリアは棚式の構造
体であって、この棚に複数のウエハが平行かつ等間隔に
置かれる形で収納される。開閉蓋４２は、処理を実行し
ないときにはクリーンボックス４０を密閉するように収
納され、一方処理を行うときにはクリーンボックス４０
をロードポートに残した状態で下降するように取り外さ
れ、内部のウエハが処理装置にロードされる。ここで内
部のウエハはキャリア上に単に置かれているだけであ
る。従って、収納状態ではウエハをキャリアに固定する
手段が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、ウエハをキャリ
アに固定する手段としては、たとえば図２に示すよう
に、クリーンボックス４０の内面に設けられる押さえ板
５０がある。この押さえ板５０は、板５０ａにヒンジ５
０ｂを組み合わせた構造からなっており、ヒンジ５０ｂ
の回転運動により板５０ａがクリーンボックス４０の内
壁面に平行の状態を保ちながら斜め方向に向かって上下
に運動できる。つまり、ウエハの処理のため開閉蓋４２
がクリーンボックスから下降しているとき（図中破線）
には、押さえ板５０が自重によりクリーンボックス内面
に近づくような形で下がった状態となる。一方、開閉蓋
４２がクリーンボックス３０内に収納される時には、内
部の開閉蓋４２が上昇しときに、押さえ蓋４２の面が押
さえ板５０の下端縁５０ｃを押し上げる。押さえ板５０
は、開閉蓋４２の上昇と共に、ヒンジ５０ｂの枢動によ
り板５０ａがクリーンボックス内面に対して平行を保ち
かつ離れるように挙動してウエハ群の縁に接近する。押
さえ板５０は、開閉蓋４２がクリーンボックス４０内に
完全に収納（閉まった）されたときに、押さえ板５０上
に取り付けられている緩衝材５１がウエハの縁にちょう
ど接触する位置となるように設定されているので、開閉
蓋４２が閉まった時にウエハを適切な力で固定する。

【０００５】この方法では、開閉蓋４２の上向きの動作
と共に押さえ板５０も上向きに上昇するので、ウエハに
は、ヒンジ５０ａの回転軌道の接線方向（図２中、左斜
め上向き方向）向きの力がかかることになる。この力を
ウエハの面外方向と面内方向の成分に分解すれば、ウエ
ハにはウエハ面内方向の力成分のみならず、ウエハ面外
方向の力の成分をも含むことになる。このためウエハが
押さえ板５０との接点において持ち上げられ、キャリア
内で傾いてしまうという問題があった。また、このよう
な面外方向の力成分は、ウエハとの間に摩擦を生じさせ
る。その結果、そこから生じたパーティクル（ごみ）が
ウエハに付着してウエハを汚染して歩留まりを低下させ
る原因となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、蓋と本体が結
合して空間が形成されるクリーンボックスの該空間内に
収納される円盤形の平板を固定する装置において、該平
板を押さえるための押さえ手段を有して該本体に軸支さ
れる棒と、カムと従動節からなる案内手段とを備え、該
棒は該棒軸周りに回転可能である一方棒軸方向には移動
不能であって、該カムは該蓋または該本体の一方に設け
られ、該従動節は該蓋または該本体の他方に設けられ、
該蓋が該本体を閉じる際に該カムと該従動節とが協働し
て該棒が回転することを特徴とする固定装置を提供する
ことにより、前記解決手段を解決する。この構成によ
り、該棒は棒の軸方向にずれることなく回転運動のみを
行うので、この軸に取り付けられた押さえがウエハを面
内方向にのみ力を与えるように固定することができ、ウ
エハがキャリア内で傾いてしまったり、またはウエハと
の摩擦により生じたパーティクルがウエハを汚染して歩
留まりを低下させる原因となるウエハ面外方向の力成分
を生じないようにできる。本発明は、前記に加えてさら
に、前記カムはその少なくとも一部に前記蓋の面に対す
る斜面を有し、該カムは該蓋に設けられ前記従動節は前
記棒の一部に設けられる突起であることを特徴とする固
定装置、または前記カムは前記棒に設けられる螺旋状の
溝または切り欠きであり、前記従動節は前記蓋に設けら
れる突起であることを特徴とする固定装置を提案する。
この構成により、蓋が本体を閉じる際の該蓋の動きを棒
の回転運動に容易に変換することができる。本発明は、
前記に加えてさらに、前記棒は、一端が該棒の一部に対
して固定され多端が前記本体に対して固定されている付
勢手段を有し、該付勢手段は前記蓋が前記本体から外れ
た際に前記押さえを解除することを特徴とする固定装置
を提案する。この構成により、該蓋の動きに対応して該
棒が該付勢手段により元に戻る方向に自動的に回転する
ことができる。本発明は、前記に加えてさらに、前記ク
リーンボックス内に配設される前記固定装置一式は２つ
の前記固定装置からなることを特徴とする固定装置を提
案する。この構成により、前記ウエハを回転する方向の
力をかけないで、ウエハに均等に力をかけることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下、実施例１について図面を参照して説明
する。図３は図１に示したクリーンボックス４０のボッ
クス本体４１部を拡大した図であって、図３（ａ）はボ
ックス本体４１の上面図，図３（ｂ）は（ａ）における
ＸＸ’矢視図，図３（ｃ）は（ａ）におけるＡＡ’矢視
図，および図３（ｄ）は（ａ）におけるＢＢ’矢視図で
ある。図３（ａ）と図３（ｂ）において２点鎖線で示し
たように、平板であって略円形の複数のウエハ５７はキ
ャリア４３の棚の上にそれぞれ置かれている。キャリア
４３は、一方向（図３（ｂ）では図の右側方向）に出し
入れ口５２を有しており、開閉蓋４２がボックス本体４
１から下降してウエハ５７の処理を行う際にはウエハ５
７はこの出し入れ口５２からそれぞれ取出されまたは収
納される。一方、このキャリア４３の出し入れ口５２の
反対側にはウエハ５７の縁形状に合致する壁５３があっ
て、収納状態のウエハ５７は出し入れ口５２から挿入さ
れて該壁に接触するまで押しつけられるように収納され
ている。従って、ウエハ５７は壁５３方向と棚下方向に
は固定状態であって、一方出し入れ口５２方向と上方向
にはフリーの状態となっている。本発明による固定装置
１はウエハ５７にとってフリーとなっている出し入れ口
５２方向からウエハ５７を押さえることにより、ウエハ
５７を固定するものである。図３に示した実施例１で
は、この固定装置１はボックス４１の内側であってキャ
リア４３の出し入れ口５２側の面に取りつけられる。こ
の実施例１では、図に示したとおり、固定装置１は、上
面図（ａ）の中心線ＸＸ’（ウエハ５７の面内方向であ
ってウエハ５７の中心を通る線）に対して左右対称とな
る位置に配置される固定装置（左）１ａと固定装置
（右）１ｂの一対からなっている。図中に示す向きに１
対の固定装置を配置することにより、ウエハ５７に左右
均等な力をかけることができる。ウエハ５７を単に固定
するためには、１つの固定装置を設けるだけでよいが、
ウエハ５７に均等な力を負荷して固定するためには、本
実施例のように中心線ＸＸ’に対して固定装置１を対称
的に配置することが望ましい。

【０００８】次に、図４および図５を参照して本発明の
実施例１について詳細に説明する。図４は、図３（ａ）
に示した１対の固定装置１のうち中心線ＸＸ’の左側に
示した固定装置（左）１ａを拡大した図である。尚、こ
こでは固定装置（左）１ａのみを示して説明したが、他
方の固定装置１ｂも同じ構成，目的を有している。この
図に示すように、固定装置（左）１ａは、棒２，リテー
ナ３とを備えている。棒２は、ボックス本体４２の内側
上部に取り付けられる軸受け５４とボックス本体４２の
内側ほぼ最下部付近に同じように取付けられる軸受け５
５との両方に軸支されていて棒軸周りには回転可能とな
っており、一方この軸受け５４と軸受け５５とにより棒
軸方向には必要とされるいわゆる遊びの間隙を除いて移
動不能となっている。この棒２の周部には、ウエハ５７
を押さえるためのリテーナ３が固定されている。このリ
テーナ３の棒２との固定部に対して反対側部には、リテ
ーナ３の面に対して角度を有する面からなる折れ部５６
が用意されている。ここで、図５に示すように、棒２が
回転すると、折れ部５６が棒２およびリテーナ３と共に
回転し、ウエハ５７をおさえることが可能となる。折れ
部５６は、リテーナが回転してウエハ５７を押さえると
きにウエハ５７の周部にちょうど接するような形状にす
ることが望ましい。これによって、ウエハ５７を均等な
力で固定できる。但し、折れ部５６は必須構成品ではな
く、必ずしも設ける必要はない。

【０００９】次に、図５および図６を参照して、当該固
定装置１がウエハ５７を固定する方法について説明す
る。図５は図４に示した固定装置（左）１ａを下方から
見た図であり、一方、図６はリテーナ３が固定されてい
る棒２の下部の拡大側面図である。ウエハ５７が収納さ
れているキャリア４３が開閉蓋４２と共に下降してウエ
ハ５７の処理工程にあるときには、リテーナ３は図５に
おいて実線で示したようにボックス４１の内側面に沿う
ように退避状態となっている。上部軸受け５４と下部軸
受け５５との両方に軸支されている棒２の棒下部９は、
下部軸受け５５から図中下向きに突き出るように取付け
られる。棒２は、既に説明したように、これらの軸受け
によって棒軸周りに回転可能かつ棒軸方向には移動不能
に支持されている。

【００１０】ここで本実施例の固定装置１の下部の構造
の詳細を示す分解図である図７を参照すると、棒下部９
の周囲には弦巻きバネであるバネ６が取り付けられてい
る。本実施例では、バネの一端６ｂ（上側端部）は、輪
を構成して棒下部９の外周部外側に向かって突出するバ
ネ固定ピン８にひっかけられて棒２に対して固定されて
いる。一方、他端６ａ（下側）は、端末は棒の外周部か
ら半径方向外側に向かって突出している。また、開閉蓋
４２上には、プレート５８が配設されている。プレート
５８は開閉蓋４２をボックス本体４１に取り付けた際に
棒軸方向に整列する。

【００１１】次に、図７および図８を参照して本発明の
特徴である開閉蓋４２の上昇に合わせて棒２が棒軸方向
に移動せずに回転する仕組みについて説明する。図７は
前記固定装置の機能を理解するための固定装置１の下部
について、機能部品の単位毎に分解して表した斜視図で
ある。図７に示したように、固定装置１は、主に、棒２
（および棒下部９），リテーナ３，カム突起７，軸受け
５５，およびカムプレート５８とから構成される。な
お、図７中では全体の構造が理解しやすいように、棒下
部９は軸受け５５を境に上下に分割して示しているが、
構造上は一体であって、本図のように分割はされていな
いことに注意されたい。これらの構成品のうち、棒２，
リテーナ３，および軸受け５５は、ボックス本体４１
（図４参照）側に取り付けられ、一方、カム突起７は開
閉蓋４２側にプレート５８の一部として設けられる。こ
のプレートの中央部であって、棒２の軸線の延長線上に
あたる位置には、棒２の棒下部９を受容できるような十
分な深さをもった受容部１１を有している。カム突起７
は、一定の厚さを有する円筒形状を基本構造としてお
り、その円筒の径方向の対向する２カ所が切り欠かかれ
た円筒１０の形状している。該切り欠かれた円筒部１０
において、周方向の一方の側にカム面として働く斜面１
０ａが設けられている。棒下部９には該カム面１０ａと
協働する２本のガイドピン５が半径方向外側の対向する
位置からそれぞれ突出するように設けられている。棒下
部９にはバネ６が挿入されている。既に説明したが、バ
ネ６の一端６ｂは、輪を構成し棒下部９の外周部から半
径方向外側に向かってガイドピン５とは別に設けられた
突起部であるバネ固定ピン８に引っかけられ、バネ６の
他端６ａは棒下部９から外に突出するように処理されて
いる。

【００１２】一方、軸受け５５の下側にはストッパー４
が設けられている。このストッパー４は、棒下部９を囲
むような円筒形状であり、一部が切り欠かれた形状とな
っている。バネ６はこのストッパー４の円筒部の切り欠
き部内に、バネの一端６ｂが固定されているバネ固定ピ
ン８がストッパー円筒切り欠き部面４ｂに、一方、バネ
の他端６ａが直接ストッパー切り欠き部面４ａに、それ
ぞれがバネ力によって押しつけられるように取り付けら
れている。従って、棒２は、棒の上側から見た時に時計
回り方向（図７の矢印の方向）に付勢されている。開閉
蓋４２がボックス本体４１に取り付けられていないとき
には、このようにバネ固定ピン８がストッパー４の切り
欠き部面４ａにバネ付勢され押しつけられており、この
ときリテーナ３が図５に実線で示した位置に退避状態と
なる。

【００１３】図８は図７の構成において、開閉蓋４２の
直線運動を棒の回転運動に変換する仕組みを示してお
り、特に図７のうちの主要部品のみを抜き出した図であ
る。ウエハ５７の処理工程が終了してウエハ５７をキャ
リア４３と共にボックス４１内に収納するべく開閉蓋４
２が上昇すると、棒下部９がカム突起７の受容部１１内
に収納され始める。そのまま開閉蓋４２が上昇すると、
カム突起７の円筒部１０の傾斜面１０ａが棒下部９のガ
イドピン５に接触する。開閉蓋４２が引き続き上昇する
ことにより、ガイドピン５は該傾斜面１０ａに沿って摺
動する。この時ガイドピン５を介して棒２に加わる力の
棒軸方向スラスト成分は、棒２が軸受け５５により固定
されているので棒が軸方向に固定されているので、棒に
対して棒を軸方向に移動させる効果を生じない。従っ
て、ガイドピン５は、傾斜面垂直方向（図８中矢印Ａの
向き）に押されることにより、棒２の回転方向成分のみ
が有効に働いて、棒下部９と共に棒２が回転する（図８
中矢印Ｂの向き）。ここで、棒は図７中の矢印の方向に
付勢されているので、回転（図８中矢印Ｂ方向の回転）
はこの付勢力に抗して回転することに注意されたい。棒
２の回転によりリテーナ３が回転してウエハ５７を固定
する。逆に開閉蓋４２がボックス本体４１から下降して
棒２から離れるときには、棒２は図８中矢印の向きと反
対方向にバネ６の付勢力で回転して戻る。

【００１４】次に、実施例２について図９を参照して説
明する。実施例２の構成は実施例１の構成とほぼ同じで
あり、棒２は実施例１と同じく軸受け５５により軸方向
には動かないようになっている。実施例２が実施例１と
異なるのは、実施例１ではカム突起７が開閉蓋４２に従
動部にあたるガイドピン５が棒２側に設けられ開閉蓋４
２の上昇力を棒２の回転力に変換していたのに対して、
実施例２では連動突起部１２が開閉蓋４２側に設けら
れ、一方棒２にはカム溝１３が設けられることにより、
実施例１と同様の効果を奏する点である。カム溝１３は
棒の周上に２本設けられていて、それぞれの溝は棒の半
径方向について対向する位置に配置されている。この構
造により、開閉蓋４２が上昇してボックス本体４１に収
納されたときに連動突起部１２が棒２のカム溝１３に入
り込み、そのまま進行し連動突起１２がカム溝１３の縁
を押し進むことで棒２が回転する仕組みとなっている。
カム溝１３を対向する位置に設けたのは、連動突起１２
による力が偏らないようにするためである。従って、カ
ム溝１３を１つ設けるのみでも、棒２を回転することが
できる。この実施例２においても、棒２自体は軸方向に
は移動しないので、開閉蓋４２の直線運動（図９中矢印
Ａの向き）は回転運動（図９中矢印Ｂの向き）に変換さ
れる。従って、棒に取り付けられたリテーナ３は軸方向
にスラスト方向の移動を伴うことなく回転するので、ウ
エハ５７を固定する際には、ウエハ５７の面外方向成分
の力をかけることなく固定ができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の固定装置は、以上説明したよう
に、ウエハ５７の面外方向の力成分を含まない力で固定
することが可能となり、その結果、ウエハ５７の摩擦に
よるパーティクルの発生を防ぐことが可能となる。また
これにより、ウエハ５７の歩留まりの向上につながる。

【００１６】また、本発明の固定装置は、固定力を生じ
る棒をウエハ５７の面外方向の力成分を生じないように
半径方向に軸支されかつ軸方向に軸止されるのみの単純
な構成により簡便に前記効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるクリーンボックスを含む装
置全体を示した図である。

【図２】従来の技術におけるクリーンボックス部の拡大
図である。

【図３】本発明を適用したクリーンボックス部の拡大図
である。

【図４】本発明の実施例１を適用したクリーンボックス
内の固定装置部の拡大側面図である。

【図５】本発明の実施例１を適用したクリーンボックス
内の固定装置部の拡大上面図である。

【図６】本発明の実施例１を適用したクリーンボックス
内の固定装置部の主要部の拡大図である。

【図７】本発明の実施例１の固定装置部の主要構成部の
分解模式図である。

【図８】本発明の実施例１の主要構成につき、その仕組
みを示した運動模式図である。

【図９】本発明の実施例２の主要構成につき、その仕組
みを示した運動模式図である。

【符号の説明】

１ 固定装置 １ａ 固定装置（左） １ｂ 固定装置（右） ２ 棒 ３，リテーナ ４ ストッパー ４ａ，４ｂ ストッパー面 ５ ガイドピン ６ バネ ７ カム突起 ８ バネ固定ピン ９ 棒下部 １０ カム突起円筒部 １０ａ 傾斜面 １１ 受容部 １２ 連動突起 １３ カム溝 １５ 半導体ウェハ装置 ２０ ロードポート ３０ 装置本体 ４０ クリーンボックス ４１ ボックス本体 ４２ 開閉蓋 ４３ キャリア ５０ 押さえ板 ５１ 緩衝材 ５２ 出し入れ口 ５３ 壁 ５４ 軸受け（上部） ５５ 軸受け（下部） ５６ 折れ部 ５７ ウエハ ５８ プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−75272（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−242258（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−121603（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−340949（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−504536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 B65D 85/86 B65D 25/10 B65D 85/00 - 85/28 B65D 85/575

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓋と本体が結合して空間が形成されるク
   リーンボックスの該空間内に収納される略円形の平板を
   固定する装置において、 該平板を押さえるための押さえ手段を有して該本体に軸
   支される棒と、 カムと従動節からなる案内手段とを備え、 該棒は該棒軸周りに回転可能である一方棒軸方向には移
   動不能であって、 該カムは該蓋または該棒の一方に設けられ、該従動節は
   該蓋または該棒の他方に設けられ、 該蓋が該本体を閉じる際に該カムと該従動節とが協働し
   て該棒が回転することにより該押さえ手段が該平板を押
   さえることを特徴とする固定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記カムはその少なくとも一部に前記蓋の面に対する斜
   面を有し、 該カムは該蓋に設けられ、前記従動節は前記棒の一部に
   設けられる突起であることを特徴とする固定装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記カムは前記棒に設けられる螺旋状の溝または切り欠
   きであり、 前記従動節は前記蓋に設けられる突起であることを特徴
   とする固定装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３において、さらに、 前記棒は、一端が該棒の一部に対して固定され他端が前
   記本体に対して固定されている付勢手段を有し、 該付勢手段は前記蓋が前記本体から外れた際に前記押さ
   えを解除することを特徴とする固定装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４において、さらに、 前記クリーンボックス内に配設される前記固定装置一式
   は２つの前記固定装置からなることを特徴とする固定装
   置。