JPH0796940B2 - 物体取扱設備および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［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ク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10000から、最高のクラス0.01まであ
る。中間クラスとして、クラス1000、100、10、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
切なク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、ASYIST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。
この概念については、Solid State Technology、1984年
７月、p.111、米国特許第4995430号、第4974166号、第4
859137号、第4815912号、第4739882号、第4724874号、
第4674936号、第4676709号、第4674939号、および欧州
特許第292235号、第288455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
のス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推積し
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クリーンルー
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、すくなくとも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.40〜43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16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、高品質のクリームルーム・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
に必要なクリーンルーム・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・スプレイ・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抽気装置
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
か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クリーンルーム
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じ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かなる製造業界にも、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］ 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クラスの第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クリーンルーム環境
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、完全なクリ
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、したがって他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］ 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
概略上面図である。

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］ 第１図は、清浄空気に関して周囲の区域４から分離され
た局所クリーンルーム区域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4
2、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20、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から空気とともに作
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、容器表面から電荷が除去され
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、著しく低いクリーンルーム・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18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。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、抽気装置と を備えるクリーンルーム・アイランド。
2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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、上記いずれの請求項のクリ
   ーンルーム・アイランド。
5. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。