JP4473670B2

JP4473670B2 - 半導体ウェハ収納容器用ブレスフィルタ

Info

Publication number: JP4473670B2
Application number: JP2004222963A
Authority: JP
Inventors: 稔郎木崎原; 誠岡田; 尚司飯田
Original assignee: Cambridge Filter Japan Ltd; Kondoh Industries Ltd
Current assignee: Cambridge Filter Japan Ltd; Kondoh Industries Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006035180A

Description

本発明は、ミニ・エンバイロメント方式の半導体クリーンルームで使用される半導体ウェハ収納容器（ＦＯＵＰ）のブレスフィルタに関するものである。

半導体ＩＣ回路の微細化により、３００ｍｍウェハの製造ラインでは、製造環境も大幅な変革が進み、従来の製造ラインを設置するクリーンルームにおいては、全体のクリーン度を上げるボールルーム方式から、ウェハの周囲のみのクリーン度を上げるミニ・エンバイロメント方式に変わってきた。

前記ミニ・エンバイロメント方式クリーンルームでは、初期投資、ランニングコスト削減の目的からクリーンルーム全体のクリーン度を従来より低くして、装置用のウェハの搬送波密閉型収納容器に収納して行われている。前記半導体ウェハ収納容器は、ＦＯＵＰと称され、その仕様は世界標準となっている。

そして、従来、半導体ウェハ収納容器内の水分やケミカルガスを除去すると共に、空気を清浄化して、再び半導体ウェハ収納容器に送気する半導体ウェハ収納容器に取付けられるブレスフィルタとしては、図７の組立分解斜視図に示すものが公知である。

すなわち、従来、半導体ウェハ収納容器に取付けられるブレスフィルタ９１は、１重の円形の濾材９２が外枠９３に取付けられて形成され、且つ該ブレスフィルタ９１は、固定リング９４の円筒状の周壁面を半導体ウェハ収納容器の取付板の呼吸口に嵌挿して取付けられている。

前記世界標準の半導体ウェハ収納容器は、ケミカルガスに対するシール性が完全ではなくて、通常のクリーンルームに長時間放置すると、クリーンルーム内のケミカルガスが、前記半導体ウェハ収納容器の取付板に設けられた呼吸口から、該半導体ウェハ収納容器内に侵入して、ウェハ表面に付着することにより、加工工程での歩留まり低下を引き起こすという課題があった。

また、加工工程によっては、有機物の膜が形成されたウェハが、半導体ウェハ収納容器に収納されることにより、該半導体ウェハ収納容器内壁にケミカルガス成分が付着し、次の工程で加工されたウェハ表面に、前記半導体ウェハ収納容器内壁に付着したケミカルガス成分が再度付着し、歩留まり低下を引き起こすという課題があった。

更に、前記歩留まり低下を防ぐために、半導体ウェハ収納容器の内側と外側の圧力を均一にするべく、該半導体ウェハ収納容器に１個または複数個付けられているブレスフィルタを介して、前記半導体ウェハ収納容器内部の空気を循環濾過することが試みられている。しかしながら、従来のブレスフィルタは、図７に示すように、１重の円形の濾材シートを使用しているため、空気通過時の圧力損失が大きく、現状のブレスフィルタの構造、特性では、前記半導体ウェハ収納容器内部の空気を、短時間に置換・循環させることは困難であるという課題があった。

本発明は、半導体ウェハ収納容器に１個または複数個設置されるブレスフィルタであって、該ブレスフィルタは、シート状濾材を波形状に折曲して形成された円筒状フィルタの一方側端縁部を外枠の装入凹溝に装入してシール樹脂を充填して密に固定し、更に、前記円筒状フィルタの他方側端縁部を、蓋部材の装入逆凹溝に装入してシール樹脂を充填して密に固定する一方、前記円筒状フィルタと外枠間に、環状の通気空間を備えて形成され、且つ該ブレスフィルタは、固定リングにより半導体ウェハ収納容器に通気可能に密に連結固定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。

本発明ブレスフィルタは、波形状に折曲されたシート状濾材を円筒状として多数の濾過面を形成することにより、空気の濾材通過面積を増やすと共に、空気通過時の圧力損失を少なくすることができる。そして、前記空気通過時の圧力損失を少なくすることができるので、本発明ブレスフィルタを半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置に使用すると、半導体ウェハ収納容器内の空気の循環・置換が容易にできる。

シート状濾材を波形状に折曲して形成された円筒状フィルタの一方側端縁部を外枠の装入凹溝に装入してシール樹脂を充填して密に固定し、更に、前記円筒状フィルタの他方側端縁部を、蓋部材の装入逆凹溝に装入してシール樹脂を充填して密に固定する一方、前記円筒状フィルタと外枠間に、環状の通気空間を備えて形成されたブレスフィルタを、固定リングにより半導体ウェハ収納容器に通気可能に密に連結固定する。

本発明半導体ウェハ収納容器用ブレスフィルタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明ブレスフィルタを取付けた半導体ウェハ収納容器の斜視図、図２は同要部の一部切欠き縦断面図、図３は同ブレスフィルタの組立分解斜視図である。

図１においては、本発明半導体ウェハ収納容器用のブレスフィルタ１が半導体ウェハ収納容器２の取付板３に２個装置されている例が図示されているが、１個または３個以上装置されてもよい。

本発明ブレスフィルタ１は、図３に示すように、シート状濾材４を波形状に折曲して濾過面５を多数設けて濾過面積を大とすると共に、通気中空部６を備えて全体を円筒状に成型して形成された円筒状フィルタ７を、ケーシング８に収納固定して形成されている。

前記ケーシング８は、前記円筒状フィルタ７を外周より被覆する円筒状の外枠９と、該円筒状フィルタ７を前記外枠９の外部より固定する蓋部材１０と、且つ前記外枠９を半導体ウェハ収納容器２の取付板３に支持固定する固定リング１１とにより構成されている。

前記円筒状フィルタ７を外周より被覆する円筒状の外枠９は、該円筒状フィルタ７より径が大きい円筒体１２により形成されており、且つ該円筒体１２の一方端側の外周面部には、半導体ウェハ収納容器２の取付板３に設けられた取付用溝１３の内周面部に密に挿着固定するためのOリング１４を取付けるOリング取付凹溝１５が周設されると共に、前記円筒体１２の一方端側の内周壁面に外方向へ拡開した第１の傾斜面１６が周設されている。

また、前記円筒体１２の他方端側は段部１７を設けて直径が絞られると共に、該円筒体１２の該段部１７部分の他方端の内周壁面に外方向へ拡開した第２の傾斜面１８を周設し、更に前記円筒体１２の他方端側の内周面には、前記第２の傾斜面１８に連なって、円筒状フィルタ７の他方側端縁部を装入する装入凹溝１９が周設され、且つ該円筒体１２の外周面には前記固定リング１１を螺挿するための雄螺子２０が周設されている。

また、前記円筒状フィルタ７を前記外枠９の一方側方向より固定する蓋部材１０は、径が円筒状フィルタ７とほぼ同径の円板状の蓋板２１の外周部裏面に、前記円筒状フィルタ７の一方側端縁部を装入する装入逆凹溝２２が周設されると共に、前記蓋板２１の表面中央に、前記外枠９の径とほぼ同一長さの方形状の固定バー２３を嵌合する嵌合凹溝２４を凹設し、更に前記固定バー２３の両端部を嵌合する嵌合凹欠部２５が前記外枠９の一方端側外周縁の直径方向にそれぞれ凹設され、且つ前記固定バー２３および嵌合凹溝２４の中央に、固定ねじ２６を螺挿するねじ孔２７・２８をそれぞれ穿設して形成されている。

更に、前記円筒状フィルタ７を前記半導体ウェハ収納容器２の取付板３に支持固定する固定リング１１は、半導体ウェハ収納容器２の取付板３の取付用孔１３に連設された取付用の円筒状壁板２９の内周壁面に摺接する円筒板３０と、該円筒板３０の内周壁面に前記外枠９の雄螺子２０に螺合する雌螺子３１を周設すると共に、前記円筒板３０の他方側外周壁面に、前記円筒状壁板２９の外周端縁部に当接する環状の段部３２を備えて形成されている。

前記構成より成る円筒状フィルタ７の他端部周縁部を外枠９を構成する装入凹溝１９に装入して、該装入凹溝１９にシール樹脂１９ａを充填して、前記円筒状フィルタ７の他方側端縁部を前記装入凹溝１９に密に接着固定する。

そして、前記蓋部材１０を構成する蓋板２１を、前記外枠９の外部より円筒状フィルタ７に被覆して、該円筒状フィルタ７の一方側端縁部を装入逆凹溝２２に装入して、該装入逆凹溝２２にシール樹脂２２ａを充填して、前記円筒状フィルタ７の一方側端縁部を前記装入逆凹溝２２に密に接着固定すると共に、固定バー２３を嵌合凹溝２４および嵌合凹欠部２５に嵌合して、固定ねじ２６をねじ孔２７・２８に螺合して、前記固定バー２３と蓋板２１とを一体に連結固定する一方、該固定バー２３の両端部が外枠９の円筒体１２の嵌合凹欠部２５に嵌合して蓋板２１の移動を阻止して、円筒状フィルタ７を外枠９に一体に固定して、ブレスフィルタ１が形成される。

前記のように、円筒状フィルタ７を外枠９に装入固定してブレスフィルタ１が形成されると、外枠９の径は、円筒状フィルタ７より径大に形成されているため、該円筒状フィルタ７と外枠９の内周壁面間には、環状の通気空間３４が形成される。

そして、前記ブレスフィルタ１を構成する外枠９のOリング取付凹溝１５にOリング１４を嵌入して、該ブレスフィルタ１を半導体ウェハ収納容器２の取付板３に設けられた取付用孔１３に圧入して、前記Oリング１４の外周面部を前記取付板３の内周面部に密接固定し、且つ外枠９の一方端側のフランジ９ａを取付板３の取付用孔１３の外周縁部に当接する一方、前記ブレスフィルタ１を構成する外枠９の雄螺子２０に固定リング１１の雌ねじ３１を螺挿して、前記半導体ウェハ収納容器２の取付板３の取付用孔１３に連設された円筒状壁板２９の内周壁面に、固定リング１１の円筒板３０の外周壁面を摺接すると共に、環状の段部３２を前記円筒状壁板２９の端縁部に当接して、ブレスフィルタ１を固定リング１１を介して半導体ウェハ収納容器２の取付板３に固定する。

図６は、本発明ブレスフィルタを取付けた半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置の使用状態を示す一部切欠き縦断面図である。すなわち、半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置Ｍは、ファン駆動部４１およびケミカルガス・塵除去フィルタ部４２とにより構成されている。前記ファン駆動部４１とケミカルガス・塵除去フィルタ部４２とは、方形状のケーシング４３を区画壁４４によって２つに区画された第１の区画室４４ａと第２の区画室４４ｂ内にそれぞれ設置されている。

前記第１の区画室４４ａ内に設置されたファン駆動部４１は、送風ファン４５と、該送風ファン４５を内蔵したファンケース４６を備え、且つ該ファン駆動部４１側のケーシング４３の覆板４３ａに、半導体ウェハ収納容器２からの塵およびケミカルガスを含んだ空気４７を吸気するための吸気用開口部４８を開口すると共に、該吸気用開口部４８の外周縁上に吸気ノズル４９を突接して形成されている。

また、前記第２の区画室４４ｂ内に設置されたケミカルガス・塵除去フィルタ部４２は、塵除去用フィルタ５０とケミカルガス除去用フィルタ５１とが間隔を有して２列に亘って配設されると共に、該ケミカルガス除去用フィルタ５１より他方側の第２の区画室４４ｂと、前記第１の区画室４４ａ内のファンケース４６とは連通管５２を介して連通される。

そして、前記ケミカルガス・塵除去フィルタ部４２側のケーシング４３の覆板４３ａに、前記ケミカルガス除去用フィルタ５１および塵除去用フィルタ５０とにより、ケミカルガスおよび塵が除去された清浄空気５３を、半導体ウェハ収納容器２内へ供給するための供給用開口部５４を開口すると共に、該供給用開口部５４の外周縁上に供給ノズル５５を突設して形成されている。

前記塵除去用フィルタ５０は、特に限定する必要はないが、好ましくは高性能フィルタを使用することが推奨される。なお、前記吸気ノズル４９および供給ノズル５５は、半導体ウェハ収納容器２の複数個設置された呼吸口のうち、２つの呼吸口５６ａ・５６ｂに対応した位置に突設される。

前記ケミカルガス除去用フィルタ５１は、特に限定する必要はないが、好ましくは、通気小孔を多数設けた収納ケース５７内に、ケミカルガスを吸着して除去する、例えば、ゼオライト、活性炭等の粒状濾材５８を充填して形成することが推奨される。

そして、前記構成より成る半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置Ｍに連通して設置する半導体ウェハ収納容器２は、既に実用に供されているものを使用する。すなわち、半導体ウェハ収納容器２は、図４・図５に示すように、ドア取付けフランジ部６１、ドア６２および２つの呼吸口５６ａ・５６ｂをそれぞれ備えると共に、該各呼吸口５６ａ(吸気ノズル４９側)・５６ｂ(供給ノズル５５側)に本発明ブレスフィルタ１ａ・１ｂがそれぞれ設置され、そして、前記半導体ウェハ収納容器２内にはウェハ６３が収納される。

前記構成より成る半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置Ｍに連通して、前記半導体ウェハ収納容器２が設置されるが、該半導体ウェハ収納容器２を半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置Ｍに連通して設置すると、図６に示すように、ファン駆動部４１とケミカルガス・塵除去フィルタ部４２の吸気ノズル４９と供給ノズル５５が、半導体ウェハ収納容器２の底板３に設けられた各呼吸口５６ａ・５６ｂの底部開口内周縁部に装入密着して連結固定される。なお、既に実用に供されている半導体ウェハ収納容器２の底板３には、３個以上の呼吸口を設けているものもあるが、本発明においては、そのうちの２個の呼吸口を使用するものとして説明する。

前記吸気ノズル４９と供給ノズル５５は、前記各呼吸口５６ａ・５６ｂとのシール性が保たれるように、ゴム等の弾性を有する材料により形成することが好ましい。

本発明ブレスフィルタ１ａ・１ｂを使用した半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置Ｍの作用について説明する。先ず、ファン駆動部４１の送風ファン４５を作動させて、半導体ウェハ収納容器２の一方側の呼吸口５６ａから、前記半導体ウェハ収納容器２内のケミカルガス等により汚染された空気４７を、前記ブレスフィルタ１ａを構成する円筒状フィルタ７と外枠９間の環状の通気空間３３を経て、前記円筒状フィルタ７の多数の濾過面５を通って、吸気ノズル４９から半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置Ｍ内へ吸い込む。また、前記外枠９の内周面には、第１・第２の傾斜面１６・１８が設けられているため、該外枠９の一方端側から前記環状の通気空間３３を通過する空気４７の流れはスムーズである。

そして、前記環状の通気空間３３および円筒状フィルタ７を通過した空気４７は、通気中空部６から前記送風ファン４５によりファン駆動部４１のファンケース４６内に吸引され、更に該吸引した前記汚染された空気４７を、該送風ファン４５により連通管５２を介して、ケミカルガス除去用フィルタ５１の下流側へ送気して、収納ケース５７の上流側から、前記汚染された空気４７を粒状濾材５８内に流入させて、該粒状濾材５８に接触させ、該汚染された空気４７中に含まれたケミカルガスを前記粒状濾材５８に吸着させて除去して、下流側の塵除去用フィルタ５０へ送気する。

その後、前記ケミカルガスを除去された空気４７は、塵除去用フィルタ５０内に流入し、該流入した空気４７は塵除去用フィルタ５０によって濾過され、清浄空気５３となり、更に前記ブレスフィルタ１ｂを構成する円筒状フィルタ７の通気中空部６を経て、該円筒状フィルタ７の多数の濾過面５によって塵が更に濾過されて、前記円筒状フィルタ７と外枠９間の環状の通気空間３３を通って、供給ノズル５５から他方の呼吸口５６ｂを経て半導体ウェハ収納容器２内に供給される。また、前記外枠９の内周面には、第２・第１の傾斜面１８・１６が設けられているため、通気中空部６から多数の濾過面５で透過されて、前記環状の通気空間３３を通過する清浄空気５３の流れはスムーズである。

前記半導体ウェハ収納容器２内に清浄空気５３が供給されると共に、該清浄空気５３が供給されて半導体ウェハ収納容器２が加圧されることにより、外部からのケミカルガスおよび塵の浸入を防ぎ、半導体ウェハ収納容器２内の清浄化状態の維持を達成することができる。以下、前記動作を繰返して半導体ウェハ収納容器２内の空気を循環しながら清浄化するのである。

更に、前記塵に汚染された空気４７を濾過するブレスフィルタ１ａの円筒状フィルタ７、および清浄空気５３を更に濾過するブレスフィルタ１ｂの円筒状フィルタ７のいずれも、シート状の濾材４を多数の濾過面を有するよう波形状に折曲して形成されているため、空気通過時の圧力損失が小さく、半導体ウェハ収納容器２の内部の空気を、短時間に置換・循環させることができる。

本発明ブレスフィルタを取付けた半導体ウェハ収納容器の斜視図である。同要部の一部切欠き縦断面図である。同ブレスフィルタの組立分解斜視図である本発明ブレスフィルタを取付けた半導体ウェハ収納容器の縦断面図である。同底面図である。本発明ブレスフィルタを取付けた半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置の使用状態を示す一部切欠き縦断面図である。従来のブレスフィルタの組立分解斜視図である。

符号の説明

Ｍ半導体ウェハ収納容器内空気清浄装置
１ブレスフィルタ
２半導体ウェハ収納容器
４シート状濾材
７円筒状フィルタ
９外枠
１１固定リング
１９装入凹溝
１９ａシール樹脂
２２装入逆凹溝
２２ａシール樹脂
３３環状の通気空間

Claims

半導体ウェハ収納容器に１個または複数個設置されるブレスフィルタであって、該ブレスフィルタは、シート状濾材を波形状に折曲して形成された円筒状フィルタの一方側端縁部を外枠の装入凹溝に装入してシール樹脂を充填して密に固定し、更に、前記円筒状フィルタの他方側端縁部を、蓋部材の装入逆凹溝に装入してシール樹脂を充填して密に固定する一方、前記円筒状フィルタと外枠間に、環状の通気空間を備えて形成され、且つ該ブレスフィルタは、固定リングにより半導体ウェハ収納容器に通気可能に密に連結固定することを特徴とする半導体ウェハ収納容器用ブレスフィルタ。