JPH1187204A

JPH1187204A - 半導体ウエハ処理装置用クリーンルームシステム

Info

Publication number: JPH1187204A
Application number: JP25752797A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Akagi; 正幸赤木; Yoshiaki Saito; 義明斉藤
Original assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Current assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】作業環境中の汚染物質を高捕集効率で除去でき
る半導体ウエハ処理装置用のクリーンルームシステムを
提供する。【解決手段】クリーンボックス２内にウエハ収納カセッ
トを８支持し、開閉可能な底板２４と、底部を経てウエ
ハ収納カセットを出し入れするカセット移動機構と、汚
染物質除去フィルタユニット２２と、該フィルタユニッ
ト２２を介して外気を導入しかつクリーンボックス２の
開口部２１を経て排出するファン２３とを設け、搬送シ
ステムの下方にはウエハ処理装置が所定の作業を行うた
めに必要最小限必要な広さの密閉処理室５を設け、昇降
機構によりクリーンボックス２を駆動して搬送システム
と密閉処理室５との間を上下動させ、密閉処理室５には
クリーンボックスの下降着地部位に取り付けられたシャ
ッタ５４と、これの開閉機構と、汚染物質除去フィルタ
ユニット５２とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体ウエハ処理装置
用クリーンルームシステムに関するものであり、さらに
詳しくは作業環境空気中の粒子や化学、有機物質による
半導体ウエハの汚染を防止するための局部域クリーニン
グ方式の改良に関するものである。

【０００２】この明細書において「汚染物質」とは、半
導体ウエハを汚染してその歩留りや性能を損ねる全ゆる
種類の粒子、化学物質および有機物質をいう。

【０００３】またこの明細書では「低クリーンレベル」
という表現を用いるが、これは非常に汚染されていると
いう意味ではなく、超高クリーンレベルではないがある
程度のクリーンレベルまでクリーニングされているとい
う概念である。

【０００４】

【従来の技術】半導体ウエハを取り扱う半導体工業にお
いては、処理中に半導体ウエハ上に汚染物質が付着する
とウエハ上に形成されたＩＣ回路中のライン間が短絡さ
れて所期の性能を発揮することができなくなることがあ
るので、常に作業環境内をクリーンな状態に保持するこ
とが強く要請される。すなわち作業環境空気中の汚染物
質を高い効率で捕集する必要がある。

【０００５】このような作業環境空気中の汚染物質の捕
集には、かってはＨＥＰＡ（High Efficiency particle
air）フィルタが一般に用いられていた。このＨＥＰＡ
フィルタは基本的には濾材をひだ状に折ってそのひだの
間に波形のセパレータが差し込まれた構造であって、所
期の０．３μｍレベルの汚染物質を対象とするものか
ら、さらに進歩して０．１μｍレベルの汚染物質に対し
て９９．９９％レベルの捕集効率を有するものまで開発
されてきた。

【０００６】ところが半導体工業においてＬＳＩから超
ＬＳＩへと技術レベルが移行するに至って、ウエハ上の
ＩＣ回路の集積度が飛躍的に高くなってＩＣ回路中のラ
イン間の間隔も非常に蜜になり、０．１μｍ以上のレベ
ルの汚染物質も高い効率で捕集する必要が出てきた。す
なわち従来の０．１μｍレベルの汚染物質の捕集を対象
としたＨＥＰＡフィルタでは作業環境クリーニングの要
請に充分に応えられなくなってきた。

【０００７】そこで従来のＨＥＰＡフィルタに代わるも
のとして、最近では０．１μｍレベル以上の汚染物質に
対しても９９．９９９９９％レベルの捕集効率を発揮す
るいわゆるＵＬＰＡ（Ultra particle air）が作業環境
のクリーニングに使用されるようになってきた。

【０００８】ところで作業環のクリーニング方式として
は大別して、作業環境の全域を高レベルでクリーニング
する広域クリーニング方式と、作業環境内の全域は低レ
ベルでクリーニングしその内の限定された領域のみを高
レベルでクリーニングする局部域ＳＬ方式とがある。

【０００９】広域クリーニング方式の代表的な構成の一
例を図１に示す。すなわちウエハ処理装置２０３が設け
られたウエハ処理室２０１の天井には全面にＨＥＰＡフ
ィルタなどの最終フィルタ２０５が設けられている。外
気は定風量装置２１１、空気調和器２０９を経て中間フ
ィルタ２０７に至り、ここである程度のクリーンレベル
までクリーニングされる。しかる後ある程度クリーンに
なった空気は最終フィルタ２０５に送られて、所定のク
リーンレベルにクリーニングされた後にウエハ処理室２
０１内に導入される。またウエハ処理室内２０１の空気
は循環ファン２１３の働きにより中間フィルタ２０７に
送られる。

【００１０】この広域クリーニング方式は、内部を予圧
して外部からの汚染物質を含んだ空気の侵入を阻止する
とともに、内部で発生した汚染物質はクリーンエアによ
り運び去るという思想に基づいたものである。

【００１１】しかしこの広域クリーニング方式の場合に
は、大量のクリーンエアを循環させる必要があるので、
運転コストが膨大なものとなる。また広いウエハ処理室
の天井の全面をフィルタで覆うことから、建造および保
守コストが増大するという、コスト上での大きな問題が
ある。

【００１２】そこで広域クリーニング方式に代わるもの
として、局部域クリーニング方式が提案されている。こ
れは上記したように、ウエハ処理室の全域は低クリーン
レベルに保ち、作業上必要最小限の大きさの局部域のみ
密閉状態として、超高クリーンレベルに保つもので、そ
の代表的な例としていわゆるＳＭＩＦ（Standard mecha
nical interface filter）方式のクリーンルームシステ
ムがある。

【００１３】図２〜４に示すのはＳＭＩＦ方式のクリー
ンルームシステムの代表的な構成である。ウエハ処理装
置３１１の上部には密閉処理室３０１が形成されてお
り、これには昇降アーム室３０３が付設されている。昇
降アーム室３０３にはウエハ収納カセット３０７を昇降
させるためのアーム機構が設けらている。また外部から
の汚染物質を含んだ空気が侵入するのを阻止するため
に、密閉処理室３０１と昇降アーム室３０３内は適宜な
機構により予圧されている。このため各部には適宜なシ
ールが施されている。

【００１４】ウエハ収納カセット３０７はポッド３０５
に収納された状態で手動または自動的に昇降アーム室３
０３上に載置される。ついで図４に示すポッド３０５の
底板が開かれて、アーム機構に駆動されてウエハ収納カ
セット３０７がポッド３０５内から昇降アーム室３０３
内へと下降する。ついでウエハ収納カセット３０７は密
閉処理室３０１内に移されて、そこでウエハに対して処
理装置により所定の処理が施される。処理の終わったウ
エハはウエハ収納カセット３０７とともに昇降アーム室
３０３に移され、再びアーム機構に駆動されてポッド３
０５内に上昇する。

【００１５】この局部域クリーニング方式は、密閉処理
室内には汚染物質が侵入しないし、密閉処理室内では汚
染物質は発生しないという思想に基づいており、広域ク
リーニング方式に比べれば運転コストその他が低廉とな
り、しかもウエハに対してはかなり高いクリーンレベル
を保証できるという利点がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし実際には外部か
らポッド内への汚染物質を含んだ空気の侵入を完全に阻
止することは不可能に近い。例えばポッドの蓋を開けた
際などに汚染物質を含んだ空気が侵入することがある。
またポッドも密閉処理室も密閉構造なので、一旦侵入し
た汚染物質はこれらの内部に溜まり、処理のために新し
く持ち込まれたウエハに付着して汚染することになる。

【００１７】またＳＭＩＦ方式によった場合には、ポッ
ドの蓋を自動的に開閉したりポッドとＭＷ間でウエハ収
納カセットを移動させる機能を具えたＳＭＩＦオープナ
といわれる装置を各ウエハ処理装置毎に設ける必要があ
る。このＳＭＩＦオープナの価格は標準カセット仕様の
ウエハ処理装置のそれの１０〜２０％増であり、建造コ
ストの増大を招くものである。

【００１８】またポッドと昇降アーム室間でウエハ収納
カセットを昇降させるアーム機構を各ウエハ処理装置毎
に設ける必要があり、これも建造コストを増大させる一
因となる。

【００１９】さらにＳＭＩＦ方式によった場合には、ウ
エハ収納カセットと同数のポッドを用いる必要がある。
すなわちウエハ収納カセットが内蔵されているポッドは
半導体処理装置のウエハ取込み部（搬送部）のポッドの
オープナーにウエハの処理中（半導体処理装置で処理し
ている間）はセットされたままになっている。ウエハ収
納カセットとポッドの価格を比較すると、後者は前者の
５〜１０倍位となる。これがＳＭＩＦ方式を導入した場
合コスト上での大きな負担を強いることになる。

【００２０】以上総じて従来方式からＳＭＩＦ方式への
移行には莫大な改造コストが必要となり、特に多数のウ
エハ処理装置を用いる半導体工業においてはそのことが
導入のネックとなっている。

【００２１】かかる従来技術の現状に鑑みてこの発明の
目的は、作業環境中の汚染物質を高捕集効率で除去で
き、しかも従来方式からの改造コストが低廉な半導体ウ
エハ処理装置用のクリーンルームシステムを提供するこ
とにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】このためこの発明におい
ては、低クリーンレベルに保たれた作業室内に延設され
たオーバーヘッド搬送システムに沿って周行可能に設け
られたクリーンボックス内にウエハ収納カセットを支持
し、該クリーンボックスには開閉可能な底板と、底部を
経てウエハ収納カセットを出し入れするカセット移動機
構と、汚染物質除去フィルタユニットと、該フィルタユ
ニットを介して外気を導入しかつクリーンボックスの開
口部を経て排出するファンとを設け、搬送システムの下
方にはウエハ処理装置が所定の作業を行うために必要最
小限必要な広さの密閉処理室を設け、昇降機構によりク
リーンボックスを駆動して搬送システムと密閉処理室と
の間を上下動させ、密閉処理室にはクリーンボックスの
下降着地部位に取り付けられたシャッタと、シャッタの
開閉機構と、汚染物質除去フィルタユニットと、該フィ
ルタユニットを介して外気を密閉処理室内に導入しかつ
密閉処理室の開口部を経て排出するファンとを設け、ク
リーンボックスが密閉処理室上に下降着地したとき前者
の底板と後者のシャッタとを係合手段により動作上一体
とすることを要旨とするものである。

【００２３】

【作用】昇降機構の働きによりクリーンボックスが密閉
処理室上に下降着地すると、シャッタ開閉機構の働きで
底板とシャッタとが開き、クリーンボックス内と密閉処
理室内とが連通する。カセット移動機構の働きでウエハ
収納カセットはクリーンボックス内から密閉処理室内に
下降し、ウエハ処理装置によりウエハに所定の処理が施
される。その後ウエハ収容カセットは上昇してクリーン
ボックス内に戻り、底板とシャッタとが閉じ、クリーン
ボックスは搬送システムに向けて上昇する。

【００２４】この間クリーンボックスと密閉処理室内は
ファンによりフィルタを介して導入されたクリーンエア
により予圧状態となって低クリーンレベルの外気の侵入
が阻止されるとともに、開口部を経て排出されるクリー
ンエアにより内部に持ち込まれたり内部で発生した汚染
物質は運び去られる。

【００２５】すなわちこの発明にあっては、クリーニン
グ領域で発生する汚染物質はクリーンエアで運び去ると
いう広域クリーニング方式の思想は継承するとともに、
クリーニング領域は必要最小限な大きさに局限するとい
うＳＭＩＦ方式の思想も活かしたものである。

【００２６】

【実施例】図５に示すのはこの発明のクリーンルームシ
ステムの一実施例であって、低クリーンレベルに保たれ
た作業室内には天井に沿ってオーバーヘッド搬送システ
ム１が延設されており、その下方の床上には多数のウエ
ハ処理装置９が並設されている。この搬送システム１に
は適宜な公知の昇降機構１１によりクリーンボックス２
が垂設されており、このクリーンボックス２はウエハ収
納カセット８を内蔵して、図中左右方向の矢印で示すよ
うに搬送システム１に沿って周行して、目的のウエハ処
理装置９に新たな（未処理の）ウエハを引き渡すもので
ある。

【００２７】つぎに図６により各部の構成の詳細を説明
する。クリーンボックス２は全体として箱型の部材であ
り、その壁の一部に比較的小さな開口部２１を有する他
は、外気の侵入を防止するために密閉状の構造とするの
が望ましい。クリーンボックス２の上部には例えばＵＬ
ＰＡフィルタなどによって構成されるフィルタユニット
２２が設けられている。またこのフィルタユニット２２
の外側にはファン２３が設けられている。

【００２８】このファン２３の働きにより外部より引き
込まれた空気は、フィルタ２２の働きにより高レベルの
クリーンエアとなってクリーンボックス２内部に導入さ
れて流動し、開口部２１を経て外部に排出される。クリ
ーンエア導入部面積と排出部面積の大きな差の故にクリ
ーンボックス２内部は予圧状態となり、外部からの汚染
物質を含んだ空気の侵入が阻止されている。このように
この発明にあってはクリーンボックス２の内部が予圧状
態とされるので、クリーンボックスは厳密な意味での密
閉状である必要はない。

【００２９】クリーンボックス２の底部には水平方向に
開閉可能に底板２４が設けられており、この底板２４は
左右１対の底板片から構成され、常時はバネ２５の付勢
により閉塞状態に保たれている。また底板２４の底面に
は後記する係合手段の一部である凹部２６が形成されて
いる。なお係合手段の構成はこれに限定されるものでは
なく、逆にクリーンボックス２側に突起を密閉処理室５
側に凹部を形成するようにしてもよい。さらにそれ以外
にも適宜公知の構造を採用することができる。

【００３０】さらにクリーンボックス２内には所定数の
ウエハ８１を収容したウエハ収納カセット８が内蔵され
ており、底部の底板設置部位を経てこのウエハ収納カセ
ット８を出し入れするためのカセット移動機構２７が設
けられている。このカセット移動機構については後に詳
しく説明する。

【００３１】密閉処理室５は全体として箱型の部材であ
り、その壁の一部に比較的小さな開口部５１を有する他
は、外気の侵入を防止するために密閉状の構造とするの
が望ましい。密閉処理室５の側部には例えばＵＬＬＰＡ
フィルタなどによって構成されるフィルタユニット５２
が設けられている。またこのフィルタユニット５２の外
側にはファン５３が設けられている。

【００３２】このファン５３の働きにより外部より引き
込まれた空気は、フィルタ５２の働きにより高レベルの
クリーンエアとなって密閉処理室５内部に導入されて流
動し、開口部５１を経て外部に排出される。クリーンエ
ア導入部面積と排出部面積の大きな差の故に密閉処理室
５内部は予圧状態となり、外部からの汚染物質を含んだ
空気の侵入が阻止されている。このようにこの発明にあ
っては密閉処理室５の内部が予圧状態とされるので、密
閉処理室は厳密な意味での密閉状である必要はない。

【００３３】密閉処理室５上部のクリーンボックス２下
降着地部位には水平方向に開閉可能にシャッタ５４が設
けられており、このシャッタ５４は左右１対のシャッタ
片から構成され、常時は閉塞状態に保たれている。また
シャッタ５４の上面には後記する係合手段の一部である
突起５５が形成されている。さらに密閉処理室５にはシ
ャッタ５４のための開閉機構５０がシャッタ５４に連結
して設けられている。このシャッタ開閉機構については
後に詳しく説明する。

【００３４】上記のクリーンボックス底板２４の凹部２
６と密閉処理室シャッタ５４の突起５５とは係合手段を
構成するもので、これらが密閉処理室５上へのクリーン
ボックス２の下降着地により嵌合したとき底板２４とシ
ャッタ５４とは動作上一体となる。すなわち底板２４と
シャッタ５４とは一体となって開閉する。

【００３５】つぎに図７〜図９により、上記のような構
成のこの発明のクリーンルームシステムの作用を説明す
る。まず図７に示すように新しいウエハを収容したウエ
ハ収納カセット８を内蔵したクリーンボックス２は昇降
機構に駆動されて、上方の搬送システム１から下方の密
閉処理室５に向けて下降する。この間クリーンボックス
２および密閉処理室５内のファン２３、５３はすでに稼
働しており、クリーンボックス２内および密閉処理室５
内はクリーンエアにより予圧状態に保たれている。この
タイミングではクリーンボックス２の底板２４と密閉処
理室５のシャッタ５４とはまだ閉塞状態に保たれてい
る。

【００３６】ついで図８に示すようにクリーンボックス
２が密閉処理室５上に下降着地すると、前記の係合手段
によりクリーンボックス２の底板２４と密閉処理室５の
シャッタ５４とが一体化する密閉処理室５のシャッタ開
閉機構５０が始動し、底板２４とシャッタ５４とが開放
状態となり、クリーンボックス２内と密閉処理室５内と
が連通する。ついでクリーンボックス２のカセット移動
機構２７が始動して、クリーンボックス３２内のウエハ
収納カセット８は密閉処理室５内へと下降する。

【００３７】ウエハ収納カセット８が密閉処理室５内に
完全に下降すると、シャッタ開閉機構５０に駆動されて
底板２４とシャッタ５４とが図９に示すように再び閉塞
状態となり、クリーンボックス２内は密閉処理室５内と
断絶状態となる。爾後昇降機構１１に駆動されてクリー
ンボックス２は密閉処理室５から離陸して搬送システム
１に向けて上昇する。

【００３８】つぎにクリーンボックス２と密閉処理室６
間でのウエハ収納カセット８の受渡しの経過を図１０〜
図１６によりさらに詳細に説明する。まず図１０に示す
のはクリーンボックス２が密閉処理室５上に下降する直
前の状態である。クリーンボックス２のファン２３はす
でに稼働しており、クリーンボックス２内は導入された
クリーンエアにより予圧状態に保たれている。またその
底板２４はバネ２５の働きによりまだ閉塞状態に保たれ
ている。ウエハ収納カセット８はクリーンボックス２内
に内蔵されている。密閉処理室５のファン５３はすでに
稼働しており、密閉処理室５内は導入されたクリーンエ
アにより予圧状態に保たれている。また開閉機構５０は
まだ稼働してなくそのシャッタ５４は閉塞状態に保たれ
ている。

【００３９】図１１に示すタイミングではクリーンボッ
クス２がすでに密閉処理室５上に下降着地しており、係
合手段であるクリーンボックス２の凹部２６と密閉処理
室５の突起５５とが嵌合し、クリーンボックス２の底板
２４と密閉処理室５のシャッタ５４とが一体に動作でき
る状態となる。

【００４０】ここでクリーンボックス２に設けられてい
るカセット移動機構２７の要部構成の一例を図１７〜図
１９により説明する。駆動モータ２７５の出力軸に固定
された回転盤２７１の直径方向対称位置には１対のリン
ク２７２の一端がそれぞれ連結されている。各リンク２
７２の他端は支点２７３に軸承されたハンド２７４に連
結されている。

【００４１】図１７に示す状態では１対のハンド２７４
は開いてウエハ収納カセット８を解放している。モータ
に駆動されて回転盤２７１が回転すると、図１８に示す
ようにハンド２７４は閉じてウエハ収納カセット８を把
持する。もっともここに示したのはカセット移動機構の
一例であって、その構成はこれに限定されるものではな
い。

【００４２】クリーンボックス２が密閉処理室５上に下
降着地したタイミングにおいて、クリーンボックス２内
では上記のカセット移動機構２７が始動してそのハンド
２７４がウエハ収納カセット８を把持する。ついで図１
２に示すタイミングにおいて密閉処理室５のシャッタ開
閉機構５０が始動して、バネ２５の力に抗して、シャッ
タ５４をクリーンボックス２の底板２４とともに開放状
態とする。これによりクリーンボックス２と密閉処理室
５とは内部が連通する。なおこの間もファン２３、と５
３は作動していて、連通状態のクリーンボックス２と密
閉処理室５の内部はともに予圧状態に保たれている。

【００４３】ついでカセット移動機構２７のハンド２７
４はウエハ収納カセット８を解放した後、上昇して図１
４に示すようにクリーンボックス２内の原位置に復帰す
る。一方ハンド２７４から解放されたウエハ収納カセッ
ト８は密閉処理室５内に残る。密閉処理室５内の予圧状
態は依然として保たれており、密閉処理室５内ではファ
ン５３の働きにより、フィルタユニット５２から開口部
５１に向けてクリーンエアが流動している。したがっ
て、仮に持ち込まれた新たなウエハが搬送または下降中
に汚染物質により汚染されていても、ウエハに付着した
汚染物質はこの流動するクリーンエアにより運ばれて開
口部５１を経て外気中に排出される。したがって密閉処
理室５内は常に高クリーンレベルに保たれる。

【００４４】ついで図１５に示すようにシャッタ開閉機
構５０の働きによりシャッタ５４が底板２４とともに閉
塞状態となり、クリーンボックス２内と密閉処理室５内
とは断絶状態となる。クリーンボックス２内と密閉処理
室５内では依然として予圧状態が保たれている。

【００４５】最後に図１６に示すように、昇降機構１１
に駆動されてクリーンボックス２は密閉処理室５上から
離陸して搬送システム１に向けて上昇する。この間クリ
ーンボックス２の底板２４はバネ２５により閉塞状態に
保たれる。

【００４６】ウエハ処理装置９によりウエハ収納カセッ
ト８中のウエハに所定の処理が施された後は、上記と逆
の手順でウエハ収納カセット８が密閉処理室５から運び
去られる。すなわち空のクリーンボックス２が密閉処理
室５上に下降着地し、シャッタ５４と底板２４とが開放
状態とされ、処理済みのウエハを収容したウエハ収納カ
セット８が密閉処理室５内からクリーンボックス２内へ
と上昇し、シャッタ５４と底板２４とが閉塞状態とさ
れ、該ウエハ収納カセット８を内蔵したクリーンボック
ス２が密閉処理室５から離陸して搬送システム１に向け
て上昇する。

【００４７】図１９、図２０にクリーンボックス２の底
板２４が開閉する際のガイド構造の一例を示す。クリー
ンボックス２の各側壁の外面には水平方向に延在するガ
イドレール４１が固定されており、これには底板２４上
に固定されたスライダ４２が係合している。密閉処理室
５のシャッタ５４を介してシャッタ開閉機構５０に駆動
されて底板２４が開閉動すると、図１９中下側に示すよ
うに底板２４上のスライダ４２はガイドルール４１上を
摺動する。

【００４８】図２１〜図２４に示すのは密閉処理室５に
設けられるシャッタ開閉機構５０の一実施例であってピ
ストンを用いたものである。図２１および図２２におい
て、密閉処理室５中には水平方向に延在してガイドレー
ル５０１が延設されている。また密閉処理室５内の適宜
な位置には流体圧ピストン５０２がそのプランジャ５０
３をシャッタ５４の開閉方向（具体的には水平方向）に
延在させて固定されている。ガイドレール５０１には左
右１対のスライダ５０４が摺動可能に取付られており、
一方すなわちピストン側のスライダ５０４はプランジャ
５０３に連結されている。これらのスライダ５０４はシ
ャッタ５４の左右のシャッタ片にそれぞれ固定されてい
る。またこれらのシャッタ片の内端にはそれぞれリンク
５０５が一端において軸承連結されており、これらリン
ク５０５の他端はロッド５０６により相互に軸承連結さ
れている。このロッド５０６は密閉処理室５内に設けら
れた上下方向のガイド溝５０７に嵌合している。

【００４９】図２１、図２２に示す状態においてはシャ
ッタ５４は閉塞状態にあり、ピストン５０２のプランジ
ャ５０３は進出し、１対のリンク５０５は閉じた状態に
なっている。ロッド５０６はガイド溝５０７の底部に位
置している。ウエハ収納カセットの受渡しのためにクリ
ーンボックス２が密閉処理室５上に下降着地したとき以
外はこの状態が保たれる。

【００５０】上記の状態においてピストン５０２のプラ
ンジャ５０３が退入を始めると、ピストン側のスライダ
５０４はガイドレール５０１上を左動する。するとこの
スライダ５０４に連結された左側のシャッタ片はそれと
一体関係にあるクリーンボックス底板片とともに同じく
左動する。この結果シャッタ片に軸承連結された１対の
リンク５０５が開き、ロッド５０５はガイド溝５０７内
を上昇する。リンク５０５が開くに伴なって右側のシャ
ッタ片は右動し、これに連結された右側のスライダ５０
４もガイドレール５０１上を右動する。この間バネ２５
は伸長される。すなわちシャッタ開閉機構５０全体は図
２３および図２４に示すような状態となる。ウエハ収納
カセットの受渡しのためにクリーンボックス２が密閉処
理室５上に下降着地したときにはこの状態が保たれる。

【００５１】図２５、図２６に示すのは密閉処理室５に
設けられるシャッタ開閉機構５０の他の実施例であっ
て、やはりピストンを用いたものである。図において、
密閉処理室５中には水平方向に延在してガイドレール５
０１が延設されている。また密閉処理室５内の適宜な位
置には流体圧ピストン５０２がそのプランジャ５０３を
シャッタ５４の開閉方向と直交方向（より具体的には上
下方向）に延在させて固定されている。ガイドレール５
０１には左右１対のスライダ５０４が摺動可能に取付ら
れており、これらのスライダ５０４はシャッタ５４の左
右のシャッタ片にそれぞれ固定連結されている。またこ
れらのシャッタ片の内端にはそれぞれリンク５０５が一
端において軸承連結されており、これらリンク５０５の
他端はロッド５０６により相互に軸承連結されている。
このロッド５０６はピストンの密閉処理室５内に設けら
れた上下方向のガイド溝５０７に嵌合している。該ロッ
ド５０６はプランジャ５０３に軸承連結されている。

【００５２】図に示すシャッタ開放状態においては、ピ
ストンプランジャ５０３は進出しており、左右のスライ
ダ５０４はガイドレール５０１の両端部近くに位置し、
スライダ５０４に連結されたシャッタ５４および底板２
４はともに開放状態にある。ウエハ収納カセットの受渡
しのためにクリーンボックス２が密閉処理室５上に下降
着地したときにはこの状態が保たれる。

【００５３】図に示す状態においてピストンプランジャ
５０３が退入を始めると、両リンク５０５が閉じ、スラ
イダ５０４がこれに引かれてガイドレール５０１上を互
いに接近するように摺動し、それに伴なって左右のシャ
ッタ片と底板片も互いに接近して、シャッタ５４と底板
２４とが閉塞状態となる。ウエハ収納カセットの受渡し
のためにクリーンボックス２が密閉処理室５上に下降着
地したとき以外はこの状態が保たれる。

【００５４】図２７〜図２９に示すのはこの発明のクリ
ーンシステムに用いられるシャッタ開閉機構５０の第３
の実施例であって、エンドレスベルトを用いたものであ
る。互いに平行に並設されて水平方向に延在する１対の
ガイドレール５１１には、シャッタ５４を構成する左右
１対のシャッタ片５４ａ、５４ｂが摺動可能に載置され
ている。シャッタ５４の側方には１対のプーリ５１４に
よりエンドレスベルト５１３が水平方向に延設されてお
り、一方のプーリ５１４は可逆駆動モータ５１５の出力
軸に固定されている。シャッタ５４を構成する一方のシ
ャッタ片５４ａは連結具５１２によりエンドレスベルト
５１３の下方のランに連結され、他方のシャッタ片５４
ｂは連結具５１２によりエンドレスベルト５１３の上方
のランに連結されている。

【００５５】図２７に示す状態では、シャッタ５４は閉
塞状態にある。この状態で駆動モータ５１５が一方の方
向に回転すると、図２８に示すようにエンドレスベルト
５１３の上下のランはそれぞれ図中矢印の方向に回動す
る。これに伴なって左右の連結具５１２は相互に離間す
る方向に移動し、これらに取り付けられているシャッタ
片５４ａ、５４ｂはガイドレール５１１に沿って離間し
てシャッタ５４が開放状態となる。

【００５６】駆動モータ５１５が逆方向に回転すると、
エンドレスベルト５１３の上下のランは図２８中とは逆
の方向に回動し、これに伴なって左右の連結具５１２は
相互に接近する方向に移動し、シャッタ片５４ａ、５４
ｂはガイドレール５１１に沿って接近してシャッタ５４
が閉塞状態となる。

【００５７】図３０〜図３２に示すのはこの発明のクリ
ーンシステムに用いられるシャッタ開閉機構５０の第４
の実施例であって、ピニオンラックを用いたものであ
る。互いに平行に並設されて水平方向に延在する１対の
ガイドレール５２１には、シャッタ５４を構成する左右
１対のシャッタ片５４ａ、５４ｂが摺動可能に載置され
ている。一方のシャッタ片５４ａにはシャッタ開閉方向
に延在するラック５２２が、他方のシャッタ片５４ｂに
はシャッタ開閉方向に延在するラック５２３が、それぞ
れ固定されている。可逆駆動モータ５２５の出力軸に固
定されたピニオン５２４の下側にはラック５２２が上側
にはラック５２３がそれぞれ噛合い係合している。

【００５８】駆動モータ５２５に駆動されてピニオン５
２４が一方の方向に回転すると、ラック５２２は図中左
動し、ラック５２３は図中右動し、これに伴ないラック
片５４ａとラック片５４ｂとは離間して、シャッタ５４
が開放状態となる。ピニオン５２４が逆方向に回転する
と、ラック５２２は図中右動し、ラック５２３は図中左
動し、これに伴ないラック片５４ａとラック片５４ｂと
は接近して、シャッタ５４が閉塞状態となる。

【００５９】もっとも必ずしもモータによりピニオンを
回転駆動する必要はなく、いずれか一方のラックを例え
ば図２４に示すような流体圧ピストンにより往復動駆動
して、その動きをピニオンにより他方のラックに伝達す
るように構成してもよい。

【００６０】以上説明したシャッタ開閉機構にあっては
いずれも、密閉処理室シャッタを１対のシャッタ片から
構成し、これに対応してクリーンボックスの底板も１対
の底板片から構成して、これらを左右に開閉させる構成
を採用しているが、シャッタおよび底板をそれぞれ一体
の部材で構成し、これらを一方の方向に開閉させるよう
にしてもよい。

【００６１】図３３に示すのはこの発明のクリーンルー
ムシステムに用いられるオーバーヘッド搬送システム１
とクリーンボックス２の一例であって、クリーンボック
ス２は昇降機構１１に駆動されて搬送システム１と密閉
処理室５との間を下降、上昇する。

【００６２】図３４に示すのはこの発明のクリーンルー
ムシステムの第２の実施例であって、密閉処理室５の側
部に代えて上部にフィルタユニット５２とファン５３と
を設けたものである。

【００６３】

【実験】この発明のクリーンルームシステムの効果を確
認すべく、種々の実験が行われた。実験に際してはクリ
ーンボックスおよび／または密閉処理室を種々の状態で
稼働させ、それらの内部の空気を採取してモニタにより
汚染物質の含有度を検出した。

【００６４】クリーンボックスとしては幅２８０ｍｍ×
奥行き２８０ｍｍ×高さ２００ｍｍのものを用い、ウエ
ハ収納カセットには６インチのカセットを収納した。密
閉処理室としては幅３２５ｍｍ×奥行き２９５ｍｍ×高
さ２４５ｍｍのものを用いた。またモニタとしてはレー
ザーダストモニタ（日立製ＴＳ−６２００型）を用い、
吸引管を介してクリーンボックスおよび／または密閉処
理室内から１立方フィート／ｍｉｎの割合いで空気を採
取した。

【００６５】

【実験１】図３５に示すようにウエハ収納カセット８を
内蔵したクリーンボックス２を昇降機構およびカセット
移動機構などが稼働しない状態で、普通の作業環境内の
定位置に静止状態に保った。ただしファン２３は稼働し
ており、クリーンボックス２内をクリーンエアが流動し
て開口部２１から外部に排出されている。クリーンボッ
クス２内の空気は吸引管６１により採取されてモニタ６
に送られて汚染物質の含有度検出に供された。表１にそ
の結果を示す。

【００６６】

【表１】

【００６７】表中において最上段の行はｃｍ粒子の粒径
（μｍ）を示し、第１列目は実験回数を示し、その他の
値は検出された汚染物質粒子の個数を示す。この結果か
ら明らかなように、０．３μｍを越える汚染物質はこの
発明のクリーンルームシステムにより完全に除去されて
いる。

【００６８】

【実験２】図３５に示すようにウエハ収納カセット８を
内蔵したクリーンボックス２をカセット移動機構などが
稼働しない状態で、普通の作業環境内において昇降機構
により駆動して、１８５ｍｍ／ｓｅｃの速度で上下動さ
せた。ただしファン２３は稼働しており、クリーンボッ
クス２内をクリーンエアが流動して開口部２１から外部
に排出されている。クリーンボックス２内の空気は吸引
管６１により採取されてモニタ６に送られて汚染物質の
含有度検出に供された。表２にその結果を示す。

【００６９】

【表２】

【００７０】表の構成は表１の場合と同じであり、この
結果から明らかなように、０．３μｍを越える汚染物質
はこの発明のクリーンルームシステムにより完全に除去
されている。また表１に示す結果と比べると、クリーン
ボックスを上下動させることにより特に汚染物質が発生
するとは認められない。

【００７１】

【実験３】図３７に示すようにウエハ収納カセットを内
臓していない状態のクリーンボックス２中でカセット移
動機構２７のハンド２７４に把持開放動作のみを３０サ
イクル／ｍｉｎの速度で行わせて、カセット移動機構の
動作により汚染物質が発生するか否かをチェックした。
この間ファン２３は稼働状態として、クリーンボックス
２内にクリーンエアを流動させた。クリーンボックス２
内の空気は吸引管６１により採取されてモニタ６に送ら
れて汚染物質の含有度検出に供された。結果を表３に示
す。

【００７２】

【表３】

【００７３】表の構成は表１の場合と同じであり、この
結果から明らかなように、０．３μｍを越える汚染物質
はこの発明のクリーンルームシステムにより完全に除去
されている。また表１に示す結果と比べると、カセット
移動機構２７を動作させることによって特にクリーンボ
ックス内に汚染物質が発生するうなことは認められな
い。

【００７４】

【実験４】図３８に示すように内部が空の状態の密閉処
理室を普通の作業環境内に停止位置させ、ファン５３は
稼働状態として、密閉処理室５内にクリーンエアを流動
させた。密閉処理室５内の空気は吸引管６１により採取
されてモニタ６に送られて汚染物質の含有度検出に供さ
れた。結果を表４に示す。

【００７５】

【表４】

【００７６】表の構成は表１の場合と同じであり、この
結果から明らかなように、０．２μｍを越える汚染物質
はこの発明のクリーンルームシステムにより完全に除去
されている。密閉処理室５は空の状態では非常に高レベ
ルのクリーンな状態に保たれていることが分かる。

【００７７】

【実験５】図３９および図４０に示す実験においては、
クリーンボックス２を密閉処理室５上に下降着地させ、
底板とシャッタとを開放状態にしてクリーンボックス内
と密閉処理室内とを連通させ、クリーンボックス２内に
はウエハ収納カセット８を内臓させている。ファン２３
と５３はともに稼働し、クリーンボックス内と密閉処理
室内とをクリーンエアが流動して、それぞれの開口部か
ら外部に排出されている。

【００７８】吸引管６１を用い、図３９の実験ではクリ
ーンボックスと密閉処理室の境界部の空気を採取し、図
４０の実験では密閉処理室の底部の空気を採取し、それ
ぞれモニタ６に送って汚染物質の含有度検出に供した。
結果を表５および表６に示す。

【００７９】

【表５】

【００８０】

【表６】

【００８１】表の構成は表１の場合と同じであり、この
結果から明らかなように、０．２μｍを越える汚染物質
はこの発明のクリーンルームシステムにより完全に除去
されている。すなわちクリーンボックス内および密閉処
理室５内が非常に高レベルのクリーンな状態に保たれて
いることが分かる。

【００８２】

【実験６】つぎに図４１〜図４３に示す実験を行ない、
ウエハ収納カセット中のウエハ上の汚染物質の大きさと
個数とをテスタにより検出した。テスタとしてはＴｅｎ
ｃｈｏｒＳｕｒｆｓｃａｎ６２００を用い、ウエハ収
納カセット中には２５枚のウエハを上下に収納し、最上
段（第１段目）、中段（第１３段目）および最下段（第
２５段目）のウエハについて検出を行なった。

【００８３】まずテスタにより各段のウエハ上の汚染物
質の大きさと個数の初期値を検出した。その結果を表７
に示す。表中最上行は汚染物質の粒径（ミクロン）を示
し、最左列はウエハの属する段を示す。

【００８４】

【表７】

【００８５】まずウエハを収納したウエハ収納カセット
８を開いた状態で低クリーンレベルのクリーンルーム内
の床上５ｍの位置に５ｍｉｎ間放置した後クリーンボッ
クス２内に内蔵した。クリーンボックス２内はファンが
稼働しており予圧状態に保たれている。この状態で図４
１に示すように、クリーンボックス２をクリーンルーム
内に３ｍｉｎ間放置した。

【００８６】爾後クリーンボックス２を密閉処理室５上
に下降着地させ両者の内部を連通状態として、図４２に
示すようにウエハ収納カセット８を密閉処理室５内に下
降させて、ウエハ収納カセット８を密閉処理室５内に１
ｍｉｎ間放置した。この間密閉処理室５内はファンが稼
働しており、予圧状態に保たれている。

【００８７】ついでウエハ収納カセット８をクリーンボ
ックス２内に戻した後、クリーンボックス２をクリーン
ルーム内に３ｍｉｎ間放置した。さらにウエハ収納カセ
ット８をクリーンボックス２内から取り出し、クリーン
ルーム内に５ｍｉｎ間放置し、その後テスタによりウエ
ハ上の汚染物質の大きさと個数とを検出した。以上の工
程を１０サイクル繰り返した。

【００８８】ウエハ収納カセット中の最上段のウエハに
ついての検出結果を表８に示す。表中最上段の行は汚染
物質の粒径（μｍ）を示し、表中の数値はその付着個数
を示す。なお付着個数を示す数値の後にカッコで示した
数値はそのサイクルにおける付着個数であって、そのサ
イクルにおいて付着がなかった場合および前のサイクル
より付着個数が減っている場合はゼロでしめしてある。

【００８９】

【表８】

【００９０】さらに表９および表１０に示すのは、それ
ぞれ中段および最下段のウエハについての検出結果であ
り、表の構成は表８の場合と同じである。

【００９１】

【表９】

【００９２】

【表１０】

【００９３】これらの検出結果から明らかなように、汚
染物質による汚染の度合いは上段の方が少なく、下段に
なるほど顕著になっている。またサイクル当りの付着個
数は最大でも合計３個であり、この発明の効果が充分に
現われていることが分かる。

【００９４】

【発明の効果】この発明によればクリーンボックス内が
ファンによって形成されるクリーンエアの流れにより常
に予圧状態に保たれているので、クリーンボックスの密
閉度がさほど高くなくても外部から汚染物質を含んだ空
気の侵入が阻止される。したがって搬送および昇降中に
おけるウエハの汚染が効果的に防止される。

【００９５】また密閉処理室内がファンによって形成さ
れるクリーンエアの流れにより常に予圧状態に保たれる
とともに、密閉処理室内を流れた後のクリーンエアは開
口部から排出される。したがってクリーンボックスの密
閉度がさほど高くなくても外部から汚染物質を含んだ空
気の侵入が阻止されとともに、密閉処理室内で発生した
汚染物質はクリーンエアとともに外部に排出されるの
で、内部に滞留することがない。これらがあいまってウ
エハの汚染が効果的に防止される。

【００９６】ウエハを移動させるためのクリーンボック
ス、カセット移動機構および昇降機構は、基本的にはそ
れぞれ１台設ければ足りる。したがってＳＭＩＦ方式に
比べて現有設備からの改造コストが極めて少なくてよ
い。

【００９７】しかも必要最小限の領域のみ高クリーンレ
ベルにクリーニングするというＳＭＩＦ方式の利点は活
かしているので、従来の広域クリーニング方式に比べて
運転コストが極めて低廉である。

【図面の簡単な説明】

【図１】広域クリーニング方式の構成の一例を示す側面
図である。

【図２】ＳＭＩＦ方式のクリーンルームシステムの一例
を示す斜視図である。

【図３】同じくその一側面図である。

【図４】同じくその要部の一部断面側面図である。

【図５】この発明のクリーンルームシステムの一実施例
の全体構成を示す側面図である。

【図６】クリーンルームシステムにおける要部の構成を
示す一部断面側面図である。

【図７】クリーンルームシステムの作用を示す概略一部
断面側面図である。

【図８】クリーンルームシステムの作用を示す概略一部
断面側面図である。

【図９】クリーンルームシステムの作用を示す概略一部
断面側面図である。

【図１０】クリーンルームシステムにおけるクリーンボ
ックスの下降状態を示す一部断面側面図である。

【図１１】同じく密閉処理室上へのクリーンボックスの
下降着地状態を示す一部断面側面図である。

【図１２】同じくクリーンボックスと密閉処理室との連
通状態を示す一部断面側面図である。

【図１３】密閉処理室内へのカセット移動機構およびウ
エハ収納カセットの下降状態を示す一部断面側面図であ
る。

【図１４】クリーンボックス内の原位置へのカセット移
動機構の上昇復帰状態を示す一部断面側面図である。

【図１５】クリーンボックスと密閉処理室との断絶状態
を示す一部断面側面図である。

【図１６】クリーンボックスの搬送システムに向けての
上昇状態を示す一部断面側面図である。

【図１７】カセット移動機構をウエハ収納カセット解放
状態で示す平面図である。

【図１８】カセット移動機構をウエハ収納カセット把持
状態で示す平面図である。

【図１９】クリーンボックスの底板の開閉ガイド構造の
一例を示す一部断面側面図である。

【図２０】同じく一部断面正面図である。

【図２１】シャッタ開閉機構の一実施例をシャッタ閉塞
状態で示す一部断面側面図である。

【図２２】同じくその一部断面正面図である。

【図２３】該シャッタ開閉機構をシャッタ開放状態で示
す一部断面側面図である。

【図２４】同じくその一部断面正面図である。

【図２５】シャッタ開閉機構の第２の実施例をシャッタ
開放状態で示す一部断面側面図である。

【図２６】同じくその一部断面正面図である。

【図２７】シャッタ開閉機構の第３の実施例をシャッタ
閉塞状態で示す側面図である。

【図２８】シャッタ開閉機構の第３の実施例をシャッタ
開放状態で示す側面図である。

【図２９】同じくそのシャッタ閉塞状態で示す斜視図で
ある。

【図３０】シャッタ開閉機構の第４の実施例をシャッタ
閉塞状態で示す正面図である。

【図３１】同じくその側面図である。

【図３２】同じくその斜視図である。

【図３３】オーバーヘッド搬送システム周りの構成を示
す斜視図である。

【図３４】この発明のクリーンルームシステムの他の実
施例の全体構成を示す側面図である。

【図３５】この発明の効果を確認するための実験装置の
一例を示す一部断面側面図である。

【図３６】この発明の効果を確認するための実験装置の
他の例を示す一部断面側面図である。

【図３７】この発明の効果を確認するための実験装置の
他の例を示す一部断面側面図である。

【図３８】この発明の効果を確認するための実験装置の
他の例を示す一部断面側面図である。

【図３９】この発明の効果を確認するための実験装置の
他の例を示す一部断面側面図である。

【図４０】この発明の効果を確認するための実験装置の
他の例を示す一部断面側面図である。

【図４１】この発明の効果を確認するための実験の手順
を示す一部断面側面図である。

【図４２】この発明の効果を確認するための実験の手順
を示す一部断面側面図である。

【図４３】この発明の効果を確認するための実験の手順
を示す一部断面側面図である。

【符号の説明】

１オーバーヘッド搬送システム２クリーンボックス２２フィルタユニット２３ファン２４底板２７カセット移動機構５密閉処理室５０シャッタ開閉機構５０２流体圧ピストン５１３エンドレスベルト５２２〜５２４ピニオンラック５２フィルタユニット５３ファン５４シャッタ６モニタ８ウエハ収納カセット８１ウエハ２０１ウエハ処理室２０５最終フィルタ２０７中間フィルタ３０１密閉処理室３０３昇降アーム室３０５ポッド３０７ウエハ収納カセット３１１処理機器

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図７】

【図８】

【図３０】

【図５】

【図６】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１７】

【図２２】

【図２４】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２３】

【図２８】

【図２９】

【図３１】

【図３３】

【図３９】

【図３２】

【図３４】

【図３７】

【図４０】

【図３５】

【図３８】

【図４１】

【図４２】

【図３６】

【図４３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低クリーンレベルに保たれた作業室内に延
設されたオーバーヘッド搬送システムに沿って周行可能
に設けられたクリーンボックス内にはウエハ収納カセッ
トが支持されており、該クリーンボックスには開閉可能
な底板と、底部を経てウエハ収納カセットを出し入れす
るカセット移動機構と、汚染物質除去フィルタユニット
と、該フィルタユニットを介して外気を導入しかつクリ
ーンボックスの開口部を経て排出するファンとが設けら
れており、搬送システムの下方にはウエハ処理装置が所
定の作業を行うために必要最小限必要な広さの密閉処理
室が設けられており、クリーンボックスは昇降機構に駆
動されて搬送システムと密閉処理室との間を上下動し、
密閉処理室にはクリーンボックスの下降着地部位に取り
付けられたシャッタと、シャッタの開閉機構と、汚染物
質除去フィルタユニットと、該フィルタユニットを介し
て外気を密閉処理室内に導入しかつ密閉処理室の開口部
を経て排出するファンとが設けられており、クリーンボ
ックスが密閉処理室上に下降着地したときクリーンボッ
クスの底板と密閉処理室のシャッタとが係合手段により
動作上一体とされることを特徴とする半導体ウエハ処理
装置用クリーンルームシステム。
【請求項２】前記密閉処理室のシャッタがＶ字形リンク
により連結された左右１対のシャッタ片から構成され、
シャッタ開閉機構が流体圧ピストン流体圧ピストンを有
しており、上記シャッタ片の少なくとも一方が該流体圧
ピストンに連結されていて、流体圧ピストンに駆動され
て両シャッタ片が相互に離間接近することによりシャッ
タが開閉されることを特徴とする請求項１に記載の半導
体ウエハ処理装置用クリーンルームシステム。
【請求項３】前記密閉処理室のシャッタが左右１対のシ
ャッタ片から構成され、シャッタ開閉機構が回動するエ
ンドレスベルトを具えており、上記シャッタ片がこのエ
ンドレスベルトの異なるランに連結されていて、エンド
レスベルトに駆動されて両シャッタ片が相互に離間接近
することによりシャッタが開閉されることを特徴とする
請求項１に記載の半導体ウエハ処理装置用クリーンルー
ムシステム。
【請求項４】前記密閉処理室のシャッタが左右１対のシ
ャッタ片から構成され、シャッタ開閉機構がピニオンラ
ックを具えていて、該ピニオンラックがピニオンに直径
方向反対の位置で係合する１対のラックを有しており、
上記シャッタ片がピニオンラックの異なるラックに連結
されていて、ピニオンラックに駆動されて両シャッタ片
が相互に離間接近することによりシャッタが開閉される
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ処理装
置用クリーンルームシステム。