JP2515003B2 - クリ―ンチュ―ブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はワークの高い歩留まりと信頼性を保証するク
リーンチューブ装置に関し、より詳しくはシリコンウエ
ハ、磁気ディスク、液晶パネル等の電子材料をその品質
の低下を未然に防止しつつ搬送し得るクリーンチューブ
装置に関する。

〔従来の技術〕

近時、電子材料、電子部品の製造プロセスは需要家の
要求を満たすべく一層の高性能の製品を高品質で生産す
ることが求められてきている。特に、半導体の製造プロ
セスは集積回路の線幅を0.7μｍとする4Mbit−DRAMから
これを0.5μｍの線幅とする16Mbit−DRAMの試作が成功
裡に行われこれに対応できる製造プロセスを樹立するこ
とが次世代の半導体の生産戦略を左右する。

4Mbit−DRAM製造プロセスまでは、粒状物物質（微粒
子、アルカリ金属粒子、重金属粒子）によるシリコンウ
エハ表面の汚染が問題にされ、現行のクリーンルームは
これらの物質の除去に能力を発揮しているが、前記した
0.5μｍの線幅の16Mbit−DRAM製造プロセスにおいて
は、シリコンウエハの搬送中やハンドリング中に空気中
の酸素や水分によってその表面に酸化膜（Si0₂）が形成
されてしまうため、後工程（例えば、エピタキシャル膜
成長プロセス等）で製品に決定的欠陥を生じてしまうこ
とが報告されている｛「日経マイクロデバイス」1988年
５月号（日経PB社、昭和63年５月１日発行、98〜103
頁）｝。さらに前記文献は、大気にはシリコンウエハと
感応し易いガスも含まれており、この成分がシリコンウ
エハの表面に物理吸着し、これを除くためには、下地の
シリコンウエハに損傷を与えない低エネルギーのイオン
照射を使用し、成膜前に真空中で吸着分子を除去する方
法が有効であることを紹介する。

このように表面吸着物を無傷で除去すると、完全なエ
ピタキシャルSi膜を約350℃という極めて低い温度で成
長させることができるようにはなるが、前記問題はエピ
タキシャル成長プロセスのみに生じる現象ではなく露光
工程、エッチング工程等半導体が製品として完成するに
至る工程すべてで生ずる問題であり、ある工程のみで前
記の対策を採ったとしても搬送経路で空気中に含まれる
酸素や水分により酸化膜（Si0₂）がウエハ表面に生成
し、これを原因とする不良品の発生は避けられない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記事項に鑑みてなされたもので、特にワー
クの搬送経路においてワークへの微粒子の付着の防止に
止どまらず酸化膜の生成を簡便かつ実用的な処法で防止
するとともに、作業者との共存を可能ならしめて量産に
も適したグリーンチューブ装置を提供することを技術的
課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記技術的課題を解決するために、以下の構
成とした。

即ち、本発明の装置は、搬送ラインを形成するチュー
ブ本体１内に、ワーク５を搬送する搬送装置６を収容
し、ワーク５に向けて清浄気体を吹き出しこれを循環さ
せるクリーンチューブ装置であって、チューブ本体１内
に吹出口を備えた仕切り（4b,4C）によって区画される
プレナムチャンバ３と搬送室２との少なくとも２室を構
成し、搬送室２内に前記搬送装置６を収容し、そして、
搬送室２とプレナムチャンバ３とレターンダクト3aによ
って接続して、プレナンチャンバ３から仕切り（4b,4
C）、搬送室２、レターンダクト3aを順に通って再びプ
レナムチャンバ３に戻る循環路3bを形成し、この循環路
3bにフィルタ4bを装着するとともに、循環路3bにおいて
フィルタ4bの上流側に不活性ガス導入路P1を接続し、フ
ィルタ4bによって清浄化された不活性ガスを搬送室２に
給気することを特徴とするクリーンチューブ装置であ
る。

ここで、吹出口を備えた仕切りとは、吹出口を視認で
きる仕切りの他、フィルタように実質的に吹き出し通路
を備えたものやパンチング板のように多孔の板を含む概
念とする。よって、前記フィルタは仕切りを兼用でき
る。

また、不活性ガスの導入路P1に制御弁V1を介挿し、レ
ターンダクト3aにガスセンサS1を設置し、ガスセンサS1
からの検出値が設定値を下回ったときに制御弁V1を開く
コントローラ20を備えるとよい。

また、循環路3bまたは不活性ガスの導入路P1に冷却器
10を配設し、レターンダクト3aに温度センサS2を設置
し、温度センサS2からの検出値が設定値を上回ったとき
に冷却器10を稼働させるコントローラ20を備えるとよ
い。

さらに、循環路に装着するフィルタとしてはHEPAフィ
ルタやULPAフィルタなどの高性能フィルタを用いるとよ
い。

〔作用〕

ワーク５を包囲するチューブ本体１の内部に不活性ガ
スを充満させたため、ワーク５が空気期によって物理的
または化学的な影響を受けることがなくなり、前工程で
処理されたままの状態で搬送でき、不活性ガスはフィル
タを介して吹き出されるから微粒子のワーク表面への付
着を防止し得ていずれの因子によってもワークの表面汚
染を招くことがなく、かつ不活性ガスは循環して使用す
るので運転費は必要最小限とすることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第８図に基づいて説明
する。

＜第１実施例＞ 第１図及び第２図に示すように、チューブ本体１は金
属板で断面長方形に構成してあり、短辺は600mm、長辺
は900mmとなっている。このチューブ本体１はワークの
各工程の搬送経路をすべて覆うものであり、上部本体と
下部本体とをガスケットを介してフランジ接続したもの
である。そして、このチューブ本体１の内部は、搬送室
２と、この搬送室２に連通したプレナムチャンバ３とに
区画されている。そして、搬送室２とプレナムチャンバ
３との間には全体が吹出口として作用するULPAフィルタ
4bが仕切りとして設けられている。プレナムチャンバ３
にはバルブV1を備えた不活性ガス導入路P1が接続され、
バルブV1を開くことで不活性ガス（窒素ガス）が供給さ
れ、前記チューブ本体１の内部が窒素ガスで充満される
ようになっている。ここで不活性ガスとは窒素ガスの
他、アルゴン・ヘリウム等の希ガスを含む。

この不活性ガス導入路P1に熱交換器（冷却器）10が介
挿されており、不活性ガスを熱交換器10で所定温度に冷
却し、チューブ本体１内を所定温度に維持できるように
なっている。これは、軸流送風機4aによる発熱、搬送装
置６の動力による発熱によりチューブ本体１内の雰囲気
が高温になるのを、それに見合う冷却ガスの供給で防止
しようとするものである。なお、熱交換器10としてはシ
ュルアンチューブ型熱交換器10が好適である。また、前
記熱交換器10には流入する冷却水または冷媒の量を制御
するためのバルブV2が設けられている。また、チューブ
本体１外に向けてガス抜き配管P2が接続され、このガス
抜き配管P2にガス抜きバルブV3が設けられている。

搬送室２の側方にはレターンダクト3aが設けられ、搬
送室２の下部に設けた軸流送風機4aを介して相互に連通
し、さらにレターンダクト3aはプレナムチャンバ３に接
続されて、循環路3bが形成されている。なお、プレナム
チャンバ３に吹き出された気流は、ULPAフィルタ4bを通
って搬送室２に吹き出され、さらに軸流送風器4aによっ
て搬送室２からレターンダクト3aに吹き出され、この後
レターンダクト3aを通ってプレナムチャンバ３に戻り、
再びULPAフィルタ4bを通って搬送室２に吹き出される。
そして、前記軸流送風機4aは搬送室２内に矢示の方向に
0.3m/sの気流を生じさせるようになっている。

前記搬送室２の内部にはその長手方向にワーク５の搬
送装置６が設置されている。この搬送装置６は第４図に
示すようにレール61の上に走行台車62を載せたもので、
走行台車62には垂直方向及び水平方向の荷重を支持する
ランニングホイール63が計12個設けられており、走行台
車62の前後にはショックダンパ64が夫々設けられてい
る。

走行台車62の側面部には台車識別用コード板65が取り
付けられている。一方、レール61側には前記台車識別用
コード板65に対応する位置にコード読み取りセンサ66が
設けられている。

レール61の底部上面にはリニアモータ67が設けられて
おり、これによって走行台車62を走行させるようになっ
ている。走行台車62上にはワーク５としてシリコンウエ
ハを収容したカセットが載置され、シリコンウエハを半
導体製造の各工程に搬送する。

なお、局所的な発熱により不活性ガスの供給が増大
し、チューブ本体１内の内圧が異常値になったときの対
策としてバロメトリックダンパ（差圧ダンパ）2aを設
け、内圧を調整するようになっている。

また、不活性ガス導入路P1は工場に敷設されている窒
素ガスラインに分岐管をとり、これを利用してガスを導
くようにするのが有利である。また、冷却器の冷熱源と
してはこれも工場に敷設された冷水ラインのヘッダから
送水すれば経済的な稼動を図れる。

〈第２実施例〉 この実施例は、第５図に示したように、第１実施例に
加えて、レターンダクト3aに窒素センサS1と温度センサ
S2とを設けたものである。

前記前記窒素センサS1と温度センサS2の検出信号はコ
ントローラとしての中央制御装置20に入力され、この中
央制御装置20によりバルブV1,V2を制御するようになっ
ている。

ここで、この装置の運転中、ガスの漏洩等のために不
活性ガスの濃度が下がったとすると、窒素センサS1はこ
れを感知しバルブV1を開いて窒素ガスを供給する。ま
た、チューブ本体１内の温度が上昇した場合には温度セ
ンサS2がこれを感知し、バルブV1の開度を大きくすると
ともに、バルブV2の開度を大きくして冷却水の流量を増
大させ熱交換器10の温度を下げる。これにより、チュー
ブ本体１内の温度を下降させ、一定の環境を維持する。

〈第３実施例〉 この実施例は、第６図に示すように、チューブ本体１
内の上部をプレナムチャンバ３とし、その下側に搬送室
２を形成し、このプレナムチャンバ３と搬送室２とをHE
PAフィルタ4bで仕切ったものである。搬送室２の下部に
はパンチングメタル等で搬送室２と区画した排気チャン
バＨを形成してあり搬送室２にはレール上をモータで駆
動する搬送装置６が設けられている。

前記プレナムチャンバ３にはガス流入口1sが形成され
ており、一方、搬送室２の底部には排気口1tが形成され
ている。これらのガス流入口1sと排気口1tとはレターン
ダクト3aで空調機Ｋを介して接続され、温調された空気
をプレナムチャンバ３に吸気しHEPAフィルタ4bを経て垂
直層流の気流を生じせしめることによって、搬送室２を
清浄化するよう作用する。レターンダクト3aはチューブ
本体１の長さ方向に所定の間隔をおいて設けられる。そ
して、ガス流入口1sからチューブ本体１内に導かれた不
活性ガスはプレナムチャンバ３で静圧を付与され、搬送
室２の長さ方向で均一なダウンブローとして吹き出され
る。

要するにこの実施例では空調機Ｋをチューブ本体１外
に設置し、この空調機Ｋとチューブ本体１とをレターン
ダクト3aで結び、プレナムチャンバ３→搬送室２→排気
チャンバＨ→接続ダクト3c→プレナンチャンバ３へと巡
るガス循環サイクルを形成したものである。

〈クリーンチューブ接続例〉 以上、第１実施例〜第３実施例で説明したチューブ本
体１が第３図に示すように、クリーンルーム内において
各種加工装置またはストッカ８間を連結し、ワーク５を
順次搬送する。ここで、各種加工装置８やストッカ（保
管庫）自体も不活性ガスの充満したハウジングで覆わ
れ、チューブ本体１と気密に接続されるため、その接続
部で外気が流入することがなくワーク５に酸化皮膜を生
成させるおそれがない。

このように、ワーク５を包囲するチューブ本体１の内
部は不活性ガスで満たされているため、ワーク５が空気
に触れて物理的または化学的な影響を受けることがなく
なり、極めて清浄度の高い状態で搬送することができ
る。このため、シリコンウエハのように高い清浄度を要
求し、かつ多数の処理工程を要するようなワークであっ
ても各処理工程間で劣化させることなく搬送することが
できる。

また、チューブ本体１内は理想的な清浄状態とするこ
とができることから、クリーンルームの清浄度は必要最
小限のもので済みコストの低減を図ることができる。さ
らに、チューブ本体１内と外部とは隔離されているた
め、作業者はチューブ本体１外で通常の作業をすること
ができ、量産に適した生産体制を採ることが容易とな
る。

さらに、通常、搬送装置６は気密的な構成にするため
不活性ガスの漏洩も最小限であるとともに、気密的に製
作された各種装置８やストッカ間を本発明の装置で気密
に連結すれば、生産系全体でワーク５が変質したり歩留
まりが悪化する虞れはなく、前工程で処理されたままの
状態で搬送できる。

なお、人がワークに対して作業をする場合は、クリー
ンチューブの一部を第７図に示したような気密性グロー
ブボックス21を連結し、グローブ22を介して作業するよ
うにする。

このチューブ本体１は前記したように床に設置した台
上に配置する他、天井から吊り下げてもよく、任意のレ
イアウトで使用することができる。

〈その他の実施例〉 以上の実施例では、高性能フィルタ4bでチューブ本体
１内をプレナムチャンバ３と搬送室２とに区画したが、
第８図のように、整流用の多孔のパンチング板4cを仕切
りとしてプレナムチャンバ３と搬送室２とを区画し、高
性能フィルタ4bはレターンダクト3aのガス流入口に設け
てもよい。このとき、不活性ガス導入路P1はレターンダ
クト3aにおいて高性能フィルタ4bの上流側に接続する。

〔発明の効果〕 本発明によれば、ワークを不活性ガス中で移送できる
ようにしたので、空気中の酸素や水分によってワークの
表面が変質したり酸化膜が形成されたりする虞れはな
い。

しかも、チューブ本体の内部のみに不活性ガスを封入
したので作業環境や作業者に影響を与えることはなく、
レイアウト上の自由度も大きい。

また、レターンダクトにガスセンサを設置し、不活性
ガスの導入路に制御弁を介挿し、コントローラによっ
て、ガスセンサからの検出値が設定値を下回ったときに
前記制御弁を開くように構成した場合には、チャーブ本
体内を常時一定の不活性ガス濃度に保持することがで
き、搬送中におけるシリコンウエハ等のワーク表面の酸
化膜形成を確実に防止することができる。

さらに、循環路または不活性ガスの導入路に冷却器を
配設し、レターンダクトに温度センサを設置し、コント
ローラによって、温度センサからの検出値が設定値を上
回ったときに冷却器を稼働させるように構成した場合に
は、チューブ本体内を常時一定温度に保持することがで
き、搬送中におけるシリコンウエハ等のワークへの温度
変化による悪影響を確実に防止することができる。

また、チューブ本体内を理想的な清浄状態とすれば、
クリーンルームの清浄度は必要最小限のもので済ますこ
とができクリーンルームの製造コストを低減できる。以
上のようにして本発明は近時その集積度に対する要求が
急なLSIの製造工程等、電子部品や電子材料の製造プロ
セスにおける品質の維持と歩留まりの向上を保証でき不
良製品を未然に排除することによる信頼性の高い製品の
定常的な生産環境を提供し得て、この技術分野に貢献す
るところまことに大なる発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の実施例を示し、第１図は
第１実施例の断面図、第２図はその内部構造の斜視図、
第３図は搬送装置の工場内への適用の態様を示す図、第
４図は搬送装置の斜視図、第５図は第２実施例を示す断
面図、第６図は第２実施例を示す断面図、第７図は気密
性グローブボックスの斜視図、第８図は他の実施例の断
面図である。 １……チューブ本体、２……搬送室、３……プレナムチ
ャンバ、3a……レターンダクト、3b……循環路、4b……
仕切り兼用フィルタ、4c……仕切りとしてのパンチング
板、５……ワーク、６……搬送装置、10……冷却器、20
……コントローラ、P1……不活性ガス導入路、V1……制
御弁、S1……ガスセンサ、S2……温度センサ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送ラインを形成するチューブ本体１内
   に、ワーク５を搬送する搬送装置６を収容し、ワーク５
   に向けて清浄気体を吹き出しこれを循環させるクリーン
   チューブ装置であって、 チューブ本体１内に吹出口を備えた仕切り（4b,4C）に
   よって区画されるプレナムチャンバ３と搬送室２との少
   なくとも２室を構成し、搬送室２内に前記搬送装置６を
   収容し、そして、搬送室２とプレナムチャンバ３とをレ
   ターンダクト3aによって接続して、プレナムチャンバ３
   から仕切り（4b,4C）、搬送室２、レターンダクト3aを
   順に通って再びプレナムチャンバ３に戻る循環路3bを形
   成し、この循環路3bにフィルタ4bを装着するとともに、
   循環路3bにおいてフィルタ4bの上流側に不活性ガス導入
   路P1を接続し、フィルタ4bによって清浄化された不活性
   ガスを搬送室２に給気することを特徴とするクリーンチ
   ューブ装置。
2. 【請求項２】不活性ガスの導入路P1に制御弁V1を介挿
   し、レターンダクト3aにガスセンサS1を設置し、ガスセ
   ンサS1からの検出値が設定値を下回ったときに制御弁V1
   を開くコントローラ20を備えたことを特徴とする請求項
   １記載のクリーンチューブ装置。
3. 【請求項３】循環路3bまたは不活性ガスの導入路P1に冷
   却器10を配設し、レターンダクト3aに温度センサS2を設
   置し、温度センサS2からの検出値が設定値を上回ったと
   きに冷却器10を稼働させるコントローラ20を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のクリーンチューブ装置。