JPH06509864A - 物体取扱設備および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 物体取扱設備および方法 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体、特に半導体、メモリ・ボード、薬物、医薬品、食品等の製造用 のクリーンルーム・アイランドと、製造の際にクリーンルーム条件を必要とする 、容器に収納された物体のクリーンルーム操作方法に関するものである。

［従来の技術］ 半導体、薬物、医薬品など、各種の物体の製造および加工には、可能な限り清浄 な周囲空気状態が必要である。このため、クリーンルーム技術者により、特定の 粒径および量を許容する様々なりラスのクリーンルームが定義されている。これ らのクラスは、最低レベルのクリーンルーム・クラス１゜ｏＯＯから、澄高のク ラス０．０１まである。中間クラスとして、クラス１０ｏＯ１１００，１ｏ、１ ．０．１がある。特定のクラスのクリーンルームを実現するには、非常に大量の 装置が必要である。さらに、装置が適切なりリーンルームのクラスを保証するも のであっても、物体は取り扱う人によってきわめて急速に再汚染される。正しい クリーンルーム状態を実現するために必要な努力は、クラスが上がるにつれて増 大し、取扱者が空気供給装置に接続された宇宙服型の作業衣を着用して、物体を 取り扱う人と物体自体との接触を全く避けるようにした各種のシステムが設計さ れるようになった。

この点に関する改良は、ＡＳＹＩ　ＳＴ社の、いわゆるＳＭＩＦ（標準機械イン ターフェース）概念によってもたらされた。この概念にライては、５ｏｌｉｄ　 ５ｔａｔｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９８４年７月、ｐ、１１１、米国特許第 ４９９５４３０号、第４９７４１６６号、第４８５９１３７号、第４８１５９１ ２号、第４７３９８８２号、第４７２４８７４号、第４６７４９３６号、第４６ ７６７０９号、第４６７４９３９号、および欧州特許第２９２２３５号、第２８ ８４５５号明細書に記載されている。これらの文献の主題は、この概念の個々の 要素に関している。この概念の基本は、クリーンルーム環境で処理される物体（ この場合は半導体）が、クリーンルーム環境内で処理され、そのクリーンルーム 環境内で容器に密閉されるというものである。これらの容器は、あるクラスのク リーンルーム条件を維持することができるが、さらに容器内の空気を濾過してよ り高いクラスのクリーンルーム状態を維持することができる、能動容器と呼ばれ る特別の容器もある。これらの容器は、その後取扱者が他の処理ステーションへ 運ぶ。

取扱者が作業する場所は、必然的にこれより低いクラスのクリーンルームとなる 。次に、容器を特別に設計されたインターフェース装置に挿入する。この装置は 、特定の方法で容器を下から開き、容器を開いた時に、運搬中に容器の外面に堆 積したゴミの粒子が物体に接触したりクリーンルーム中へ入らないようにする。

次に、この容器から物体（半導体ウェーハ）をクリーンルームに入れ、そこでさ らに処理を行う。この概念は、高品質の比較的大きなりリーンルーム面積を必要 とし、さらにクリーンルームの設計および容器の構造を正確にインターフェース 装置に適合させなければならないという欠点を有する。したがって、この概念は 、メモリ・ボード、薬物その他の物体に普遍的には適用できない。ドイツ特許第 ３８２６９２５号明細書には、半導体部品や類似の製品など、汚染を受けやすい 物体をクリーンルーム状態で取り扱い処理するための設備が開示されている。こ の設備は、物体を処理するための作業面を有する、少なくとも１つのクリーンル ーム領域と、それよりも物体をそこでカセット型コンテナなどに収容し操作し運 搬する、低いクリーンルーム・クラスの作業員領域とを有する。作業員領域には 、多数のカセットを格納する手段を有する、原則として閉鎖された少なくとも区 画を含む少なくとも１つの台車があり、この室内で、台車自体の上の特殊な設備 が、カセットを格納する区画内でクリーンルーム状態を恒久的に維持する。第１ 図および関連説明に、製品が、特殊設計の台車により、輸送中を含めて常にクリ ーンルーム状態に保たれる、大面積のクリーンルーム装置を示す。

Ｒｅｉｎｒａｕｍｔｅｃｈｎｉｋ誌、　１９９０年、Ｖｏｌ、５、ｐ、４０−４ ３に、イオン化による製品表面の保護が記載されている。この方法では、部品表 面を状況に応じて正または負に帯電させた空気イオンで中和する。この論文は、 １μｍより大きな粒子のウェーハ上への堆積を、どのようにして短時間の間に１ ６分の１に減少させることができるかを記載している。

米国特許第４８５１０１８号明細書には、容器をクリーンルームから取り出し、 これをクリーンルーム環境中で運搬し、第２のクリーンルーム領域に渡す台車が 記載されている。この台車も、クリーンルーム状態を維持するための精巧な設備 を含んでいる。

したがって、本発明は、高品質のクリーンルーム・ゾーンの必要面積が最小の、 どのような物体にも普遍的に適合できるクリーンルーム製造区域を建設できる設 備および方法を提供することを目的とする。

この目的は、特許請求の範囲に記載のクリーンルーム・アイランドによって達成 される。これによれば、クリーンルーム・アイランドは、環境から遮断され、内 部に作業区域と清浄化区域とを備える、クリーンルーム区域を有する。クリーン ルーム区域は、たとえばクリーンルーム・クラス１００以下であり、周囲環境は クリーンルーム・クラス１００００以上である。クリーンルーム区域は、クリー ンルーム・クラスが周囲より１０００倍高い。作業区域と清浄化区域はともに、 両区域内でクリーンルーム区域に必要なりリーンルーム・クラスが確保できるよ うに配置されている。作業区域では、このクリーンルーム区域で処理を行うのに 必要な操作装置および処理装置がある。物体および清浄化装置の周囲のゾーンの 清浄化区域は、少なくとも周囲の雰囲気に関して、作業区域から分離されている 。すなわち、清浄化区域で清浄化を行っている間、作業区域にゴミが入らないよ うにしなければならない。さらに、清浄化区域では、処理すべき物体を入れた少 なくとも１つの容器を収容するための受取り装置が設けられ、容器が機械または 取扱者によって受取り装置中に置かれる。

さらに清浄化区域内には、イオン化された流体により、少なくとも１つのゴミ粒 子を除去するのに適した清浄化装置がある。この種の清浄化装置は空気または流 体のイオン・スプレィ・ジェットと呼ばれている。

清浄化装置は、受取り装置の上方に位置合せされ、少なくとも１つの容器上にイ オン化した空気を噴射する。この時粒子で汚染された清浄化区域からのクリーン ルーム空気は、受取り装置の下方に位置合わせされた油気装置により、受取り装 置の開口部を通って吸い出される。このようにして、ゴミ粒子が特定のターゲッ トを狙った処理によって清浄化区域から引き出され、クリーンルーム用の中央空 気清浄化プラントに送られる。作業区域内のクリーンルーム空気の汚染の可能性 が防止される。

清浄化区域は完全に密閉されたチェンバとして作成することもできるが、清浄化 区域を隔壁でクリーンルーム域がら分離すれば十分なことが証明されている。容 器を作業員が作業する一方の側から清浄化区域に移動し、清浄化した後、隔壁が 開いているときに、作業区域に移動することができる。清浄化後の汚染されたり １ノーンルーム空気は、清浄化区域から（隔壁が開く前に）吸い出され、作業区 域の環境と等しいクリーンルーム環境が速やかに得られる。清浄化された容器を 作業区域に渡すために隔壁を開いても、作業区域は汚染されない。この配置構成 により、処理すべき物体に応して様々な設計のどんな種類の容器も、それ以上の 適合を行わずに、クリーンルーム区域、特に作業区域に渡すことが可能となる。

したがって、この設備はいかなる製造区域でも、またこのような設備を必要とす るいがなる製造業界にも、アイランド・オプションとして低コストで使用するこ とができる。

［発明が解決しようとする課題］ 実際上、受取り装置は物体を清浄化区域から作業区域へ搬送する運搬システムで ある。たとえば、この運搬システムは、走行ビームの原理で作動する。すなわち 、個々の運搬エレメントは実際上走行方向で静止しており、常にそれ自体の区域 に留まっている。これにより、粒子が持ち込まれるのが防止され、運搬システム の特別な清浄化が不要となる。このため、容器を清浄化し、作業区域と清浄化区 域の間の隔壁を開いた後、運搬システムが清浄化された容器を自動制御下で作業 区域に搬送し、そこで適当な操作装置がそれを受け取る、自動生産が可能になる 。構成を簡単にするために、運搬システムを直線的に走行させる、すなわち可動 隔壁を開放側と反対に位置合せするのが好都合である。もちろん、設計上の理由 で、異なる配置の運搬システムが必要となり、あるいはそれに対応して清浄化区 域と作業区域との間にもう１つの開放隔壁が必要となることもある。容器を自動 的に識別した後、操作装置が容器を開き、物体を取り出し、以後の処理段階のた めに物体を適切に配置することができる。処理後、物体は操作装置によって再び 容器に格納され、密封してクリーンルーム域から搬出する準備ができる。

［課題を解決するための手段１ 本発明による、製造中にクリーンルーム条件を必要とする物体のクリーンルーム 操作の方法では、下記のステップを実施する。

最初に、物体を作業のために必要なりラスの第１のクリーンルーム区域で処理す る。

次に、物体を容器に入れ、密封する。この容器は運搬中にそのクリーンルーム・ クラスを維持することができる。

次に、容器を通常は手動で、場合によっては機械的に、第２の清浄化区域に搬送 する。この搬送は長距離にわたることもあり、容器が搬送の際に通過する区域は 、通常大幅に低いクラスのクリーンルーム環境である。

次に、容器を次の処理段階に必要なりリーンルーム環境のこの第２の清浄化区域 に置く。

容器を第２の清浄化区域に入れた後、ゴミ粒子をイオン化空気によって除去し、 その後容器を開いて物体を後の処理のために取り出す。

この様々な個別段階を有する方法は、必要に応じてさらに多くのクリーンルーム ・アイランドで適用することができる。

容器の清浄化の際に、空気は容器の上方を上部から底部へと流れる。

本発明の設備および方法により、製品を容器に封入し、これをクリーンルーム区 域から非クリーンルーム区域を通って別のクリーンルーム区域に搬送する、完全 なりリーンルーム・システムの全体的概念が得られる。この全体的概念は、製品 にも、対応する容器にも、搬送経路にも無関係である。これらはすべて個別に対 処することができ、したがって製品にも適用できる。局所的クリーンルーム（ア イランド）は、製品処理区域用だけに構築され、したがって伯の製造区域には無 関係である。したがって、後から設置し、既存の生産ラインに組み込むことが可 能である。

上記の概念およびこれに関連する方法により、どんな種類の製造分野でも、クリ ーンルーム・アイランドを低コストで適用することが可能となり、したがって従 来の技術で周知の方法の低コストの代替法となる。

［図面の簡単な説明１ 第１図は、低いクラスのクリーンルーム区域から高いクラスのクリーンルーム区 域へ容器を搬送するための、作業区域と清浄化区域を有する局所クリーンルーム 区域の概略断面図である。

第２図は、清浄化区域を有する局所クリーンルーム区域の概略断面図である。

［実施例１ 第１図は、清浄空気に関して周囲の区域４から分離された局所り１ノ一ンルーム 区域２（クリーンルーム・アイランド）を示す。クリーンルーム区域２は、たと えばクリーンルーム・クラス１００の空気を受け取り、周囲の区域はクリーンル ーム・クラス１０００００の空気を受け取る。周囲の区域４は、様々な装置を運 転し保守する作業員のいる製造区域である。クリーンルーム区域２は、この種の クリーンルーム・クラスを維持するための通常のクリーンルーム設備を有する。

それには、クリーンルーム区域２内の過剰圧力により、周囲の区域からのゴミ粒 子が上記クリーンルーム区域２に入れないようにする、上部から下部への空気の 層流が含まれ、クリーンルーム区域２と周囲の区域４との間に隔壁を設けること もできる。

この目的に適した空気の流れを確保するため、クリーンルーム区域内で製品を処 理する際の高さに応じて、通常、空気ディフレクタ・バッフル（スカート）を天 井４２．４４に取り付ける。もちろんスカート４２は、運搬システムの区域に開 く開口部を有する。クリーンルーム区域２は、作業区域６と清浄化区域８に分か れている。作業区域６には、たとえば処理すべき物体を容器１２から取り出し、 処理機械１４まで運搬する自動搬送装置１０がある。

清浄化区域８は、作業区域のクリーンルーム・クラスに相当するクリーンルーム ・クラスのものであるが、天井１６から床１８へのクリーンルーム空気の層流に 関して作業区域６と分離されている（第２図）。本発明の図の実施例では、清浄 化区域８は、周囲の区域４に開いており、壁２ｏ、２２．２４だけで作業区域６ と分離されている。これらの壁は、ゴミ粒子が清浄化区域８がら空気とともに作 業区域６へ入るのを防止する。本発明の図の実施例では壁２０．２２は固定した 側壁であるが、壁２４は、清浄化区域８から作業区域６へ清浄化された容器１２ を搬送できるように可動隔壁とすることができる。搬送は運搬システムによって 行い、たとえば、可動隔壁が開いている場合だけ搬送できるようにする。清浄化 区域８内には、容器１２の上方にイオン・ジェット２６があり、同時に噴射され る圧縮空気流により陰イオンおよび陽イオンを容器１２上に吹きつける。これに より、容器表面がら電荷が除去されるだけでなく、表面からゴミ粒子も吹き飛ば される。清浄化区域８からの汚染されたクリーンルーム空気は、抽気装置４６（ 概略を示す）により、運搬システム２８を通って開口部から下方に吸い出され、 周囲の区域４の空気中に放出される。可動隔壁２４は、開放側３０と反対側に周 囲の区域４に面して位置合せされる。

既に述べたように、清浄化された容器１２は、清浄化区域８から作業区域６へ搬 送され、そこで別の操作装置または操作装置１０によって開かれ、処理すべき物 体を取り出す。これらの物体は、さらに別のキャリア３２の上に配置することも でき、これをまず中間段階で容器１２から取り出し、キャリア３２中に配置され た物体を操作装置１０が１つずつ処理機械１４に渡すことのできる位置にセット する。

第２図に、蓋３６および底部３８を有する容器１２を示す。

底部３８は、たとえば半導体ウェーハ４０を格納するキャリア３２を有する。蓋 ３６は、フードの形に設計され、蓋３６を上げたときキャリア３２にアクセスす ることができ、このようにして、工程全体が機械で実行できる。

空になった容器１２、またはすでに処理済みの物体４０を入れた容器１２は、第 ２の運搬システムにより作業区域６から開口部３４を通って周囲の区域４に搬出 することができ、そこで後の処理のために取扱者が手動で、または自動的に集め ることができる。

第２図の概略図に、著しく借いクリーンルーム・クラスの周囲の区域４にある運 搬システム上にすでに取り付けられた容器１２を示す。

容器１２は、運搬システム２８によって著しく高いクラスのクリーンルーム区域 ２に入る。クリーンルーム区域２は、天井１６から吊るされ、天井１６から床１ ８へ清浄空気が所望の通り流れるようにする、スカート４２．４４によって分離 される。クリーンルーム区域２中に、汚染された容器１２を清浄化するためのイ オン噴射ジェット２６を備える清浄化区域８がある。側壁２０および側壁２２な らびに可動隔壁２４は、クリーンルーム状態に関して清浄化区域８を作業区域６ と分離する。本発明の図の実施例では、可動隔壁２４は、摺動隔壁として形成さ れている。第２図で、可動隔壁２４の左側に、すでに清浄化され、物体４０およ びキャリア３２を底部から取り出し、物体のその後の処理の準備をするために、 この位置で開いた容器１２がある。たとえば、操作装置は、キャリアを取り出し て作業区域に移動する、リフトオフ・ロータリ・ローダでもよい。空のキャリア ３２が作業位置から取り出され、底部３８に置かれると同時に、蓋３６が下がり 、容器が密閉される。次に、空のキャリア３２を入れた容器１２は、平行に走行 するコンベア・トラックによって搬出される。

この設備により、どんな種類の物体もクリーンルーム操作が可能となる。この中 で、物体をクリーンルーム状態で処理してから容器に入れ、容器を密封する。密 封した容器は、運搬中にも処理時のクリーンルーム状態が維持でき、クリーンル ーム区域から取り出されて物体をさらに処理する区域へと運搬される。汚染が作 業区域に侵入することのないように、容器はすでに作業区域のクリーンルーム・ クラスになっている清浄化区域で清浄化された後、作業区域に搬送される。清浄 化の間、清浄化区域は作業区域から分離される。容器の清浄化後、隔壁は、汚染 粒子が下方に吸い出されて、清浄化区域が作業区域のクリーンルーム状態に相当 するクリーンルーム状態に戻っている時にしか開かれない。待ち時間は、空気の 流速と、クリーンルームの設備全体に応じて決まる。

フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，５識別記号　庁内整理番号ＨＯＩＬ　２１１０２　 Ｄ　６９１８−４Ｍ２１／６８　Ａ　８４１８−４Ｍ ／／Ｃｌ２Ｍ　１１００　Ｚ　９０５０−４ＢＩ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．物体を製造するためのクリーンルーム・アイランドにおいて、 周囲の環境よりクリーンルーム・クラスが１０００倍高く、作業区域と、作業区 域から分離できる清浄化区域とに分割された、少なくとも１つのクリーンルーム 区域と、処理すべき物体の入った少なくとも１つの容器を搬送するための、少な くとも１つの運搬システムと、清浄化区域内にあり、前記運搬システムの上方に 位置合せされ、イオン化空気により少なくとも１つの容器からゴミ粒子を除去す るのに適した清浄化装置と前記運搬システムの下方に位置合せされ、汚染された 空気を吸い出し、空気をクリーンルーム用の中央空気清浄化プラントに供給する 、油気装置と を備えるクリーンルーム・アイランド。
2. ２．クリーンルーム区域と反対の側に開いており、クリーンルーム区域と分離す る可動隔壁を有する、清浄化区域を備えることを特徴とする、請求項１のクリー ンルーム・アイランド。
3. ３．可動隔壁が、開放側と反対に位置合せされることを特徴とする、請求項２の クリーンルーム・アイランド。
4. ４．作業区域にあり、好ましくは容器内の処理された物体を識別する、コンピュ ータ制御式の操作装置を備えることを特徴とする、上記いずれかの請求項のクリ ーンルーム・アイランド。
5. ５．容器に格納された、製造時にクリーンルーム状態を必要とする物体をクリー ンルーム操作する方法において、処理に必要なクリーンルーム・クラスの最初の クリーンルーム・アイランドで物体を処理する段階と、搬送中このクリーンルー ム・クラスを維持できる容器内に物体を密封する段階と、 この密封した容器を、クリーンルーム区域より１０００倍低いクリーンルーム・ クラスの区域に搬送する段階と、この容器を、必要な処理のために必要なクリー ンルーム・クラスの清浄化区域を有する第２のクリーンルーム・アイランドに置 く段階と、 イオン化空気によって容器からゴミ粒子を除去し、汚染された空気を吸い出す段 階と、 清浄化区域中での処理のために、必要なクリーンルーム・クラスの環境を回復す る段階と、 清浄化された容器を直接作業区域に搬送する段階と、容器を自動的に開き、後の 処理のために物体を取り出す段階と を含む方法。
6. ６．清浄化を、容器の上部から底部への空気流によって行うことを特徴とする、 請求項５の方法。
7. ７．容器を自動的に開き、物体を取り出して後の処理段階のために適切に配置し 、処理後、物体を容器に戻し、容器を密閉して運搬の準備をすることを特徴とす る、請求項５または６の方法。