KR20010031002A

KR20010031002A - 크린박스

Info

Publication number: KR20010031002A
Application number: KR1020007003788A
Authority: KR
Inventors: 다나카아키라; 오쿠보가즈오; 다나베요코; 세키구치히데아키
Original assignee: 마에다 시게루; 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2001-04-16
Also published as: JP3933394B2; EP1067061A4; TW400303B; EP1067061A1; WO1999028213A1; KR100540773B1; US6521007B1

Abstract

본 발명은 수용된 기판에 대해 외부 분위기로부터의 오염을 효율적으로 방지할 뿐만 아니라, 기판자신 및 내부 구성부재로부터 발생하는 오염도 효과적으로 방지할 수 있도록 한 크린박스를 제공하는 것이다.

용기본체(12)와 이것의 상부개구부를 밀폐가능하게 덮는 덮개체(14)에 의하여 구성되는 유지용기(18)와, 상기 유지용기내에 있어서 상승유로와 하강유로를 가지는 순환유로를 형성하는 격벽(20)과, 상기 상승류로에 설치되어 기판(W)의 주면을 상기 상승유로에 대략 평행하게 하여 유지하는 기판유지부(24)와, 상기 상승유로에 있어서 상기 기판유지부의 상류측에 설치된 입자제거필터(26) 및 케미컬필터 (28)와 상기 유지용기에 내장되어 상기 순환유로를 순환하는 순환기류를 형성하는 모터팬(30)을 가진다.

Description

크린박스{CLEAN BOX}

예를 들어 반도체공장에 있어서 제조된 반도체웨이퍼나 포토마스크 등의 기판을 반송·보관할 때, 분위기 공기중에 존재하는 미량의 분진이나 가스형상 불순물이 반도체웨이퍼 등의 대상물에 부착되면 제품수율의 저하로 이어지고, 이 경향은 집적도의 증가에 따라 점점 현저하게 된다. 또 자기디스크에 있어서도 자기저항헤드의 등장에 의해 기록의 고밀도화가 한층 더 가속되고 있어, 분진뿐만 아니라 가스형상 불순물에 대한 높은 청정도가 요구되고 있다. 또한 반도체기판의 부식저감의 관점으로부터 기판을 수납하는 분위기의 습도를 낮게 유지하는 간편한 수단도 요구되고 있다.

이와 같은 반송·보관의 경우에 기판을 수용하는 청정공간을 만들기 위하여 모터팬과 HEPA(high efficiency particle air)필터와 ULPA(ultra low penetration air)필터를 탑재한 크린박스 등이 개발되어 있다. 또 예를 들어 반도체웨이퍼 주변을 국소적으로 청정화하는 방법으로서, 반도체웨이퍼를 수납한 크린박스내를 고순도의 질소로 치환하고, 청정도 유지와 자연산화막의 성장을 억제하도록 한 것이 있다.

그러나 상기 HEPA 필터나 ULPA 필터를 사용한 것에서는 입자형상 오염물은 제거할 수 있으나, 미량의 유기 또는 무기가스는 제거할 수 없다. 또 순환하는 공기가 피처리물의 청정화에 직접 기여하지 않는 부분에 대량으로 흐르거나, 크린박스내에서 체류부가 있으면, 크린박스내의 환기효율의 향상을 바랄 수 없고, 청정화된 공기에 의한 피처리물의 오염방지효과가 저감된다. 또 질소로 치환하는 방법에서는 예를 들어 레지스트 등을 도포한 반도체웨이퍼 자신으로부터 발생하는 불순물을 제거할 수 없을 뿐만 아니라, 질소사용으로 인하여 안전상의 문제가 있다.

본 발명은 반도체웨이퍼, 포토마스크 또는 하드디스크 등의 피처리물을 매우 청정도가 높은 분위기하에서 보관 또는 운반하는 데 사용하기 가장 적합한 크린박스에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 l 실시형태의 크린박스를 나타내는 정면단면도,

도 2는 도 1의 A-A 선을 따른 단면도,

도 3은 도 1의 실시형태의 크린박스를 구성하는 물품을 설명하는 분해사시도,

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 종단정면도,

도 5는 도 4의 B-B 선을 따른 단면도,

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 종단정면도,

도 7은 도 6의 C-C 선을 따른 단면도,

도 8은 제 3 실시예에 있어서의 흐름의 해석결과를 나타내는 정면도,

도 9는 제 3 실시예에 있어서의 유체해석결과를 나타내는 측면도,

도 10은 제 3 실시예에 있어서의 암모니아농도의 추이를 나타내는 그래프,

도 11은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 종단정면도,

도 12는 도 11의 D-D 선을 따른 단면도,

도 13은 제 4 실시형태에 있어서의 습도의 추이를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 수용한 기판에 대한 외부 분위기로부터의 오염을 효율적으로 방지할 뿐만 아니라, 기판자신 및 내부 구성부재로부터 발생하는 오염도 효과적으로 방지할 수 있도록 한 크린박스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 l에 기재된 발명은, 용기본체와 이것의 상부 개구부를 밀폐가능하게 덮는 덮개체에 의하여 구성되는 유지용기와, 상기 유지용기내에 있어서 상승유로와 하강유로를 가지는 순환유로를 형성하는 격벽과, 상기 상승유로에 설치되어 기판의 주면(主面)을 상기 상승유로에 대략 평행하게 하여 유지하는 기판유지부와, 상기 상승유로에 있어서 상기 기판유지부의 상류측에 설치된 입자제거필터 및 케미컬필터와, 상기 유지용기에 내장되어 상기 순환유로를 순환하는 순환기류를 형성하는 모터팬을 가지는 것을 특징으로 하는 크린박스이다.

이와 같이 유지용기내에 순환흐름을 형성하고, 이것을 입자제거필터 및 케미컬필터로 물리적 및 화학적으로 청정화하고 나서 기판유지부를 향하여 흘리기 때문에 용기내에 용기의 내벽이나 기판자신에 부착되는 입자, 또는 용기로부터 발생하는 가스등의 오염원이 있었다 하더라도 이것이 기판유지부에 있는 기판을 오염하는 것이 방지된다. 입자제거필터 및 케미컬필터가 상승유로의 기판유지부의 상류측에 설치되어 있기 때문에, 기판의 출입을 위쪽으로부터 용이하게 행할 수 있다. 또 용기의 덮개가 기판유지부보다 하류측이 되기 때문에, 개폐시에 더러워지기 쉬운 용기로부터 기판이 오염되는 것도 방지된다.

케미컬필터의 막재료로서, 이온 교환섬유와 활성탄소섬유 또는 우레탄발포체에 입자형상 활성탄을 담지한 활성탄을 단독 또는 조합시킨 것, 또는 이들을 동시에 넣어서 일체화한 것을 사용할 수 있다. 이온 교환섬유나 셀룰로즈계, 아크릴계 및 리그닌계 섬유를 탄화활성화한 활성탄소섬유에 의하여 공기중에 존재하는 암모니아 등의 이온 또는 미스트에 함유되는 플루오르산이나 염산 등의 이온물질을 효율적으로 흡착하여 제거할 수 있다. 이온 교환섬유는 방사선 그래프트 중합반응에 의해 제조한 것을 사용할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 상기 상승유로는 상기 유지용기의 대략 중앙에 형성되고, 상기 유지용기의 정점부 및/또는 바닥부의 원호면 또는 구면을 가지는 반전부에서 반전하여 상기 격벽과 상기 용기본체의 측벽 사이에 형성된 상기 하강유로에 연락하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 유지용기의 정점부의 덮개체 및/또는 바닥부를 원호면 또는 구면형상의 돔형으로 형성함으로써 전체로서 원활하고 오목부가 없는, 따라서 에너지손실이 적어 1개의 배터리로 장시간의 가동이 가능하게 된다. 원호면 또는 구면의 곡률반경은, 수용해야 할 기판의 반경(R)에 대하여, 1.2R 이상으로 하는 것이 좋다,

청구항 3에 기재된 발명은, 상기 덮개의 내면 및 상기 용기본체의 바닥면에는 상기 상승유로를 분기하는 안내돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 크린박스이다. 통상, 이것은 단면이 삼각기둥형상으로 형성된다.

청구항 4에 기재된 발명은, 상기 순환유로의 상기 기판유지부의 하류측에 상기 모터팬으로부터의 오염물질의 역류를 방지하는 필터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 이에 따라 모터팬의 운전을 정지하여도 모터팬으로부터의 오염물질에 의하여 기판이 직접 오염되는 일이 없다.

또한 상기 모터팬의 모터는 직류 브러시리스(brushless) 모터인 것이 바람직하며, 따라서 슬라이딩부인 브러시가 없기 때문에 오염물질의 생성이 저감된다. 또한 예를 들어 두께 0.2 mm 이하의 스테인레스강에 의해 코일을 덮어 밀폐화하여, 방진, 방가스구조로 한 형식의 모터를 사용하여도 좋다. 이에 따라 모터팬을 구성하는 코일로부터 가스형상 오염물이 발생하여 모터팬 자체가 오염의 발생원이 되는 것을 방지할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 상기 기판유지부는 복수의 상기 기판을 수용하는 적어도 상하로 개구하는 캐리어를 착탈자유롭게 수용하는 캐리어수용부인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 이것에 의하여 캐리어단위로 기판을 보관하고, 반송할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 상기 기판유지부에는 복수의 상기 기판을 직접 수용하는 가이드홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 이와 같이 하여 캐리어를 사용하지 않고 기판을 수용함으로써 크린박스를 콤팩트하게 하여 경량화할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 상기 기판유지부에는 복수의 상기 기판이 수용되고, 상기 기판유지부의 상류에는 순환기체를 각 기판의 사이로 분산시키는 확산판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 이것에 의하여 복수의 기판 사이의 간극에 균일하게 공기를 유통시켜 효율적으로 청정화를 행할 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 상기 모터팬의 운전을 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 이것에 의하여 마이크로칩 등에 소정의 운전제어패턴을 기억시키고, 이것에 따라 예를 들어 간헐적으로 운전하거나 또는 회전속도를 변화시켜 운전함으로써, 오염을 방지하면서 장시간의 운전을 행하는 것을 가능하게 한다.

청구항 9에 기재된 발명은, 상기 용기본체 내부의 구성물품이 고정지그(jig)를 사용하는 일 없이 상기 용기본체에 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 이것에 의하여 고정지그의 조임 등에 의해 발생하는 오염을 방지하고, 또한 구성물품의 용기본체로부터의 인출, 세정이나 교환을 용이하게 행할 수 있다.

청구항 10에 기재된 발명은, 상기 용기본체 내부에 시트형상 또는 주머니형상의 제습제를 수납함으로써, 저습도를 유지하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다. 모터팬으로 유지용기내의 공기를 순환시킴으로써, 단시간에저습도로 하는 것이 가능하다.

청구항 11에 기재된 발명은, 상기 케미컬필터 막재료가, 방사선 그래프트중합법에 의해 제조된 이온 교환부직포 또는 직포인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다.

청구항 12에 기재된 발명은, 상기 케미컬필터 막재료가 활성탄소섬유 또는 우레탄발포체에 입자형상 활성탄을 담지시킨 활성탄인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다.

청구항 13에 기재된 발명은, 상기 케미컬필터 막재료가 방사선 그래프트중합법에 의해 제조된 이온 교환부직포 또는 직포와 활성탄소섬유 또는 우레탄발포체에 입자형상 활성탄을 담지시킨 활성탄을 조합시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 크린박스이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 크린박스를 나타내는 것으로, 이것은 복수의 반도체웨이퍼(피처리기판)(Wf)를 캐리어(10)내에 수납한 상태로 수용하여 반송·보관 등을 행하는 것이다. 이 크린박스는 각통(角筒)형상의 용기본체(12)와, 상기 용기본체의 상단측 개구부를 개폐자유롭게 덮는 덮개체(l4)와, 하단측 개구부를 덮는 바닥판부(16)로 구성되고, 이들을 긴밀하게 연결하여 기밀한 유지용기(18)가 구성되어 있다.

유지용기(18) 즉, 용기본체(12), 덮개(14) 및 바닥판부(16)의 재질은, 탈가스발생량이 적다고 되어 있는 고가의 엔지니어링 플라스틱이나 불소수지, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리부틸렌테레프탈레이트나 폴리에테르에테르케톤 등을 사용할 필연성은 없고, 성형·가공성이 좋고 비교적 저렴한 재료, 예를 들어 폴리프로필렌이나 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌수지 및 상기 합금재료 등을 사용할 수 있고, 또한 이것들에 대전방지제를 혼입한 것을 사용하여도 좋다.

용기본체(12)의 내부는 덮개(14) 및 바닥판부(16) 사이에 간극을 가지는 좌우 한 쌍의 칸막이판(20)에 의해 중앙의 중앙실(22a)과 상기 중앙실(22a)의 양쪽에 위치하는 한 쌍의 측실(22b)로 구획되어 있다. 각 칸막이판(20)의 상부에는 캐리어(10) 하부의 테이퍼부에 걸어맞추도록 위쪽으로 넓어지는 테이퍼부를 가지는 캐리어서포트(24)가 일체로 설치되어 있다.

중앙실(22a)의 캐리어서포트(24)의 아래쪽에는, 주로 입자를 제거하는 것을 목적으로 하는 입자제거필터(26)와 불순물가스를 제거하는 케미컬필터(28)가 상하방향으로 공기를 유통가능하도록 착탈자유롭게 설치되어 있다. 한편, 각 측실 (22b)에는 직류브러시없는 모터팬(30)이 공기를 아래쪽으로 내보내도록 설치되고, 또한 이 모터팬(30)의 바로 위쪽에는 역류방지용 케미컬필터(32)가 설치되어 있다.

덮개체(14)의 천정부(l4a)는 안쪽으로 매끄럽게 만곡된 형상으로 형성되어 있음과 동시에, 그 중앙부에는 삼각형형상의 상부정류판(34)이 설치되어 있다. 마찬가지로 바닥판부(16)의 내면(16a)도 안쪽으로 만곡된 형상으로 형성되어 있음과 동시에, 그 중앙부에는 삼각형형상의 하부정류판(36)이 설치되어 있다. 또한 캐리어서포트(24)의 아래쪽에도 캐리어입구정류판(38)이 설치되어 있다.

일반적인 25매 수납용 웨이퍼 캐리어(10)를 예로 한 경우, 1매째와 25매째의 웨이퍼(Wf)와 캐리어본체의 간극이 다른 웨이퍼(Wf) 끼리의 간극보다도 넓어져 있어 웨이퍼(Wf)에 대한 균일한 유량공급을 저해한다. 캐리어입구정류판(38)을 설치함으로써 공기입구부에 있어서 1매째와 25매째의 웨이퍼(Wf)와 캐리어본체 사이의 간극과의 유량의 균일화를 도모하여 효율적으로 청정화를 행할 수 있다.

용기본체의 측면에는 전원유닛(40)을 착탈자유롭게 유지하는 설치슬롯(40a)이 형성되고, 이것에는 전원유닛(40)의 전원단자를 모터팬(30)의 단자에 접속하는 단자가 설치되어 있다. 전원유닛(40)의 내부에는 제어장치가 내장되고 있고, 이 슬롯(40a)에 전원유닛(40)을 설치하면, 직류브러시없는 모터팬(30)은 제어장치에 미리 입력된 제어프로그램에 따라 운전·정지의 타이밍이나 회전수가 제어되도록 되어 있다.

이 크린박스내의 구성요소는 용기본체에 일체로 접착되어 있는 칸막이판을 제외하고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 모두 비스(vis) 등의 고정용구를 사용하는 일 없이, 각 부품을 순차 쌓아 올림으로써 조립되어 있다. 즉, 중앙실(22a)에 설치된 필터(26, 28)는 바닥판부(16)의 상프레임(16b)에 순차 얹어 놓여져 중앙실(22)내에 유지되어 있다. 또 측실(22b)에서는 상프레임(16b)의 위에 직류브러시없는 모터팬(30)을 설치가능한 지지대(44)가 얹어 놓여지고, 이 지지대(44)의 위에 역류방지용 케미컬필터(32)가 얹어 놓여져 수납되며, 이것에 의하여 먼지의 발생원이 되는 조임부를 없앰과 동시에, 세정 등을 위한 유지용기(18)의 해체작업을 용이하게 행할 수 있도록 구성되어 있다.

케미컬필터(28)는 본 실시형태에 있어서는 이온 교환섬유와 활성탄소섬유를 동시에 넣어 구성되어 있었으나, 우레탄발포체에 입자형상 활성탄을 담지시킨 활성탄에 이온 교환부직포를 둘러싼 것을 사용하여도 좋다. 활성탄소섬유는 예를 들어 레이온, 카이놀, 폴리아크릴로니트릴이나 석유, 석유피치를 원료로 하여 섬유형상으로 형성된 탄소를 수증기, 탄산가스 등으로 800℃ 이상의 고온하에 있어서 가스화반응, 소위 활성화반응시킴으로써 얻을 수 있다. 활성탄소섬유에는 강도유지와 먼지발생방지의 목적으로 흡착에 기여하지 않는 바인더 등을 넣은 것도 있으나, 소재적으로는 바인더 등의 함유량이 적은 쪽이 바람직하다.

활성탄은 활성화의 과정에서 미조직탄소 등이 제거됨으로써, 기본결정 사이에 다수의 세공(細孔)을 가지고 있다. 이 세공과 큰 비표면적에 의해 활성탄은 큰 물리흡착성을 가진다. 이 성질을 이용하여 입자형상의 활성탄을 충전한 활성탄필터가 시판되고 있다. 또 에어필터용 막재료로서 먼지발생이 적고, 가공성이 좋으며, 입자형상 활성탄보다도 세공이 미소하고, 비표면적이 큰 활성탄소섬유를 사용한 필터나 오픈플러스구조의 우레탄발포체에 직경 약 0.5 mm의 입자형상 활성탄을 담지한 필터도 시판되고 있다.

한편, 이온 교환섬유는 예를 들어 방사선 그래프트중합반응에 의해 이온 교환기를 도입함으로써 얻을 수 있다. 즉 유기고분자로 구성되는 기재, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 중합체나, 면, 양모 등의 천연고분자섬유 또는 직포에 먼저, 전자선이나 감마선 등의 방사선을 조사하여 많은 활성점을 발생시킨다. 이 활성점은 매우 반응성이 높아 래디컬이라 불리우나, 이 래디컬에 단량체를 화학결합시킴으로써 기재의 성질과는 다른 단량체가 가지는 성질을 부여할 수 있다.

이 기술은 기재에 단량체를 덧붙이게 되기 때문에, 그래프트(접목)중합이라불리운다. 방사선 그래프트중합에 의하여 폴리에틸렌 부직포기재에 이온 교환기 인 술폰기, 카르복실기, 아미노기 등을 가지는 단량체, 예를 들어 스티렌술폰산나트륨, 아크릴산, 아릴아민 등을 결합시키면, 통상 이온 교환수지라 불리우는 이온 교환비즈(beads)보다도 각별히 이온 교환속도가 빠른 부직포의 이온 교환체를 얻을 수 있다.

마찬가지로 이온 교환기를 도입가능한 단량체인 스티렌, 클로르메틸스티렌, 글리시딜메타크릴레이트, 아크릴로니트릴 또는 아크롤레인 등을 기재(基材)에 방사선 그래프트중합시킨 후, 이온 교환기를 도입하여도 마찬가지로 기재의 형상 그대로 이온 교환체로 할 수 있다.

또한 본 실시형태에 있어서는 이온 교환섬유와 활성탄소섬유를 동시에 넣어 케미컬필터(28)를 구성한 예를 나타내고 있으나, 이온 교환섬유와 활성탄소섬유를 단독 또는 조합시켜 케미컬필터를 구성하도록 하여도 좋다.

다음에 입자제거필터(26)에 관하여 설명한다. HEPA 필터는 정격풍량으로 입자지름 0.3㎛의 입자에 대하여 99.97% 이상의 입자포집효율을 가지는 에어필터이다. 그러나 1980년대에 들어서, 특히 반도체관계의 초 LSI의 집적도의 향상에 따라 청정도가 클래스 10(10개/ft³) 이하의 크린룸이 필요하게 되어 HEPA 필터보다도 더욱 포집효율이 높은 필터가 요구되기 시작하였다. 이것에 대응하여 입자지름 0,1㎛의 입자에 대하여, 99.9995% 이상의 수지포집효율을 가지는 ULPA 필터가 제품화되었다.

당초, ULPA 필터의 여과재로는 유리섬유를 사용하고 있었으나, 유리섬유는 반도체소자의 제조공정에서 사용하는 플루오르화수소(HF)증기와 반응하여 BF₃를 생성하는 것이 판명되어 문제가 되었다. 최근, 보론과 금속 등의 불순물이 없고, 산, 알칼리, 유기용제 등에 침범되지 않는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)를 여과재에 사용한 ULPA 필터가 제품화되어 있다. 여기에서는 필요에 따라 유리섬유와 PTFE를 구분하여 사용하면 좋다.

다음에 제습제에 관하여 설명한다. 제습제는 각종의 것이 시판되고 있으나, 대표적인 재료를 들면, 물리적으로 제습하는 것으로서 실리카겔, 몰레큘래시브, 합성제올라이트, 화학적으로 제습하는 것으로서 염화칼슘, 염화마그네슘 등을 들수있다. 크린박스내에 수납하는 제습제는, 어느것을 사용하여도 좋으나, 입자형상 및 무기, 유기가스형상 오염의 방출이 적은 물리적인 제습제가 바람직하다.

이와 같이 구성된 크린박스의 작용을 설명한다. 미리 유지용기(18) 내부의 공간을 청정하게 유지하여 두고, 필터(26, 28, 32), 전원유닛(40)등을 소정개소에 수납하여 둔다. 크린룸 등의 청정도가 높은 공간내에서 덮개체를 벗기고 웨이퍼 (Wf)를 수용한 캐리어(10)를 캐리어서포트(24)에 얹고, 덮개체(14)를 씌워 긴밀하게 고정한다. 캐리어서포트(24)는 2개의 필터(26, 28)의 위쪽에 있기 때문에, 캐리어(10)의 수납은 용이하다.

외부스위치를 온으로 하면, 미리 설정된 프로그램에 따라 모터팬(30)이 운전된다. 이에 따라 측실(22b)을 하강하고 중앙실(22a)을 상승하여 상부에서 2개로 분기되고, 각각 측실(22b)을 하강하여 팬(30)으로 되돌아오는 공기의 순환경로가 형성된다. 즉 직류브러시없는 모터팬(30)으로 아래쪽을 향하여 내보내진 공기는 바닥판부(16)의 바닥면(16a)을 따라 흐른 후, 하부정류판(36)에서 그 방향을 위쪽으로 바꾸어 합류하여 상승유로로 유입한다.

여기서 공기는 케미컬필터(28)와 ULPA 필터(26)를 통과하여 청정화되고, 캐리어서포트(24)의 아래쪽에 설치된 캐리어입구정류판(38)에 의하여 웨이퍼(Wf)의 간극으로 유도된다. 캐리어입구정류판(38)을 설치함으로써, 웨이퍼(Wf)와 캐리어본체 사이의 간극에 과잉으로 흐르는 것이 방지된다. 웨이퍼(Wf) 사이를 통과한 공기는 상부정류판(34) 및 덮개체(14)의 안쪽면(14a)을 따라 흘러 반전하고, 측실(22b)을 하강하여 필터(32)를 통과하여 청정화되고, 모터팬(30)으로 되돌아간다.

이 과정에서 각부에 부착된 입자 등의 고형물질 또는 이들로부터 생성되는 가스형상 물질은 순환기류로 운반되어 웨이퍼(Wf) 상류측의 2개의 필터(26, 28)로 청정화되고 나서 웨이퍼(Wf)로 흐른다. 따라서 외부로부터의 오염뿐만 아니라, 용기내부에 있는 물체로부터의 소위 자기오염도 방지된다. 또 웨이퍼(Wf)는 상승유로내에 유지되어 개폐시에 외기로 오염되기 쉬운 덮개체(14)보다 상류측에 위치하기 때문에 이것으로부터의 오염이 방지된다.

모터팬(30)의 운전패턴으로서는 크린박스의 사용상황에 따라 적절한 형태를 생각할 수 있다. 일반적으로 초기에는 연속적으로 또는 유속을 크게 하여 운전하고, 적극적으로 용기내에 외부로부터 가지고 온 오염을 제거하는 운전을 행한다. 어느정도의 시간이 경과한 후에는 유속을 작게 하거나, 운전을 간헐적으로 행하여 수용된 웨이퍼(Wf)나 용기내의 구성물품으로부터 생성되는 오염을 방지하는 운전을 행한다. 이것에 의하여 전원의 수명을 길게 하는 것을 도모할 수 있다.

여기서 간헐운전에 있어서 모터팬(30)이 정지한 경우에 만약 모터로부터 오염물질이 생성하더라도 역류방지필터(32)가 설치되어 있기 때문에, 이것이 웨이퍼 (Wf)측으로 역류하여 직접 웨이퍼(Wf)를 오염하는 것이 방지된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시형태를 나타내는 것으로, 본 실시형태의 제 1 실시형태와 다른 점은, 덮개체(14)의 천정부(14a)의 형상을 대략 원호형상으로 하고, 곡률반경을 더욱 크게 한 점이다. 이에 의하여 예를 들어 웨이퍼의 반경 (R)에 대하여 이 부분의 곡률반경을 l.2R 이상으로 하여 천정부(14a)를 따라 공기의 흐름방향이 원활하게 반전하도록 구성되어 있다. 또한 이 예에서는 칸막이판 (20)의 상부에 캐리어(10)를 유지하는 피처리물 유지부로서 피처리물 유지판(50)을 일체로 설치하고 있고, 캐리어를 사용하지 않는 구성으로 되어 있다. 피처리물 유지판(50)의 내면에는 웨이퍼(Wf)의 둘레가장자리부를 안내하는 가이드홈(50a)이 서로 대향하여 설치되어 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 것으로, 본 실시형태의 제 l 실시형태와 다른 점은 1대의 직류브러시없는 모터팬(30)을 중앙실(22a) 아래쪽의 바닥판부(16)에 위쪽을 향하여 송풍하도록 설치한 점이다. 즉, 바닥판부(16)에 모터팬(30)의 지지부를 설치하고, 또 브러시없는 모터팬(30)과 케미컬필터(24) 사이에는 공기를 중앙실(22a)의 전폭에 균등화하는 확산판(52)을 설치하고 있다.

이와 같이 구성함으로써 모터팬을 1대로 할 수 있어 전체의 경량화를 도모하고 있다. 즉 유지용기(18)의 폭(W)을 250 mm, 안길이(D)를 200 mm, 높이(H)를 380 mm로 각각 설정하고, 6인치의 웨이퍼 25매를 수납한 경우에 웨이퍼(Wf)를 포함하는 전중량이 6kg가 되어 사람에 의한 반송을 할 수 있게 되어 있다. 이 실시형태에서는 모터팬(30)을 동작시킴으로써 유지용기(18)내 있어서, 풍량 O.1㎥/min의 순환공기를 웨이퍼(Wf)의 간극중심부의 통과속도가 O.lm/s가 되도록 흘릴 수 있게 설정되어 있다.

이 제 3 실시형태에 있어서의 흐름의 상황을 컴퓨터를 사용하여 해석한 결과를 도 8(정면도) 및 도 9(측면도)에 나타낸다. 이들 도면에는 모터팬(30)의 출구에 있어서의 공기의 유속분포와, 용기본체 내부에 있어서의 공기의 유선이 나타나 있다. 이들 도면에서 이온 교환섬유와 활성탄소섬유를 동시에 넣은 케미컬필터 (28) 및 ULPA 필터(26)를 통과한 청정공기가 웨이퍼(Wf)의 간극을 균일하게 흘러 유지용기(18)내를 체류하는 일 없이 순환하는 것을 확인할 수 있다.

다음에 소정의 초기암모니아농도로부터 운전한 경우의 농도의 추이를 도 10에 나타낸다. 측정방법은 임핀저(impinger)법이다. 상기 도면에서 저농도환경에 있어서도 10분간의 운전으로 암모니아농도가 1 ppb 이하가 되는 것을 확인할 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 것으로, 본 실시형태가 제 3 실시형태와 다른점은 전원유닛(40)을 바닥판부(16)에 설치한 것, 역류방지용 케미컬필터(32)를 직류브러시없는 모터팬(30)의 흡입구에 설치한 것, 제습제 (54)을 수납하는 포켓(53)을 설치한 것, 그리고 유지용기(18) 등을 사출성형이 가능한 구조로 하여 양산화를 가능하게 한 것이다.

이와 같이 구성함으로써 저중심인 구조로 하고, 또한 전체의 소형·경량화를 도모하고 있다. 즉, 유지용기(18)의 폭(W)을 280 mm, 안길이(D)를 220 mm, 높이 (H)를 360 mm로 각각 설정하고, 8인치의 웨이퍼 25매를 수납한 경우에 웨이퍼(Wf)를 포함하는 전중량이 6kg가 되어 웨이퍼지름이 커졌음에도 불구하고, 제 3 실시형태보다도 더욱 소형·경량화를 달성할 수 있다.

다음에 본 발명의 제 4 실시형태에 나타낸 크린박스에 제습제 100g을 수납하여 유지용기(18) 내부의 상대습도의 경시변화를 측정한 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13에는 모터팬(30)을 연속운전한 경우와, 정지한 경우를 비교하여 나타내고 있다. 도 13에서 모터팬(30)을 운전함으로써 수분간으로 유지용기내의 상대습도를 25% 정도로 저하시키는 것이 가능한 것을 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 유지용기내에 순환흐름을 형성하고, 이것을 입자제거필터 및 케미컬필터로 물리적 및 화학적으로 청정화하고 나서 기판유지부를 향하여 흘리기 때문에 수용한 기판에 대한 외부 분위기로부터의 오염을 효율적으로 방지할 뿐만 아니라, 기판자신으로부터 발생하는 오염도 효과적으로 방지할 수 있게 한 크린박스를 제공할 수 있고, 이 결과 입자형상, 가스형상 불순물에 의한 오염을 극도로 피하지 않으면 안되는 반도체웨이퍼나 포토마스크 등의 제조수율의 향상, 품질의 향상에 기여할 수 있다. 입자제거필터 및 케미컬필터가 상승유로의 기판유지부의 상류측에 설치되어 있기 때문에 기판의 출입을 위쪽으로부터 용이하게 행할 수 있고, 또 용기의 덮개가 기판유지부보다 하류측이 되기 때문에 개폐시에 오염되기 쉬운 용기로부터 기판이 오염되는 것도 방지된다. 또한 크린박스내에 제습제를 수납하여 박스내의 공기를 순환시킴으로써 단시간에 상대습도를 25% 이하로 할 수 있어 기판의 부식저감에도 기여할 수 있다.

본 발명은 예를 들어 크린룸 등에 있어서 반도체웨이퍼, 포토마스크 또는 하드디스크 등의 피처리물을 청정도를 유지하면서 보관 또는 운반하는 데 사용되는 크린박스로서 유용하다.

Claims

용기본체와 이것의 상부 개구부를 밀폐가능하게 덮는 덮개체에 의하여 구성되는 유지용기와,

상기 유지용기내에 있어서 상승유로와 하강유로를 가지는 순환유로를 형성하는 격벽과,

상기 상승유로에 설치되어 기판의 주면을 상기 상승유로에 대략 평행하게 하여 유지하는 기판유지부와,

상기 상승유로에 있어서 상기 기판유지부의 상류측에 설치된 입자제거필터 및 케미컬필터와,

상기 유지용기에 내장되어 상기 순환유로를 순환하는 순환기류를 형성하는 모터팬을 가지는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 상승유로는 상기 유지용기의 대략 중앙에 형성되고, 상기 유지용기의 정점부 및/또는 바닥부의 원호면 또는 구면을 가지는 반전부에서 반전하여 상기 격벽과 상기 용기본체의 측벽 사이에 형성된 상기 하강유로에 연락하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 2항에 있어서,

상기 덮개의 내면 및 상기 용기본체의 바닥면에는 상기 상승유로를 분기하는 안내돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 순환유로의 상기 기판유지부의 하류측에 상기 모터팬으로부터의 오염물질의 역류를 방지하는 필터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 기판유지부는 복수의 상기 기판을 수용하는 적어도 상하로 개구하는 캐리어를 착탈자유롭게 수용하는 캐리어수용부인 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 기판유지부에는 복수의 상기 기판을 직접수용하는 가이드홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 기판유지부에는 복수의 상기 기판이 수용되고, 상기 기판유지부의 상류에는 순환기체를 각 기판의 사이로 분산시키는 확산판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 모터팬의 운전을 제어하는 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 용기본체 내부의 구성물품이 고정지그를 사용하는 일 없이 상기 용기본체에 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 용기본체 내부에 시트형상 또는 주머니형상의 제습제를 수납함으로써, 저습도로 유지하는 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 케미컬필터 막재료가 방사선 그래프트중합법에 의해 제조된 이온 교환부직포 또는 직포인 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 케미컬필터 막재료가 활성탄소섬유 또는 우레탄발포체에 입자형상 활성탄을 담지시킨 활성탄인 것을 특징으로 하는 크린박스.
제 1항에 있어서,

상기 케미컬필터막 재료가 방사선 그래프트중합법에 의해 제조된 이온 교환부직포 또는 직포와 활성탄소섬유 또는 우레탄발포체에 입자형상 활성탄을 담지시킨 활성탄을 조합시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 크린박스.