JP3184479B2 - 真空クリーンボックス、クリーン搬送方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、電子部品
関連製品、光ディスク等の製造プロセスにおいて必要な
被搬送物を、汚染物質のないクリーン状態で移送するこ
とが可能で、とくに被搬送物を側面開口より搬出、搬入
する構成の真空クリーンボックス、並びにこの真空クリ
ーンボックスを用いたクリーン搬送方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】本出願人により特開平７−２３５５８０
号において真空クリーンボックスで被搬送物を真空封止
して移送するクリーン搬送方法が提案されている。この
場合に用いる真空クリーンボックスの１例を図５に示
す。

【０００３】図５に示す真空クリーンボックス１は、ボ
ックス本体２と気密封止のためのシャッターを兼ねた底
蓋３とからなり、ボックス内外の圧力差（ボックス内側
は真空、外側は大気圧）により底蓋３が押されることで
閉じた状態が維持されている。底蓋３上にはホルダ５に
よって被搬送物４が例えば多段に重ねられて保持されて
いる。この真空クリーンボックス１は底面を開閉する構
造である。

【０００４】真空クリーンボックス１の底蓋３を開くに
は、図５中仮想線で示す真空チェンジャー１０の開閉口
１１を有する連結用ブロック１２上に真空クリーンボッ
クス１を載置し、昇降式シャッター１３で開閉口１１を
閉じて、連結用ブロック１２、底蓋３及び昇降式シャッ
ター１３で囲まれた密閉空間を真空排気して底蓋３の内
外圧力差を無くすことにより行う。その後、真空チェン
ジャー１０側の蓋受昇降台１４で底蓋３と共に底蓋上の
被搬送物４を矢印Ａの如く垂直に下降させて真空チェン
ジャー１０内に引き込み、その後、被搬送物４を矢印Ｂ
のように水平方向に移送する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５の底面
開閉式の真空クリーンボックス１の場合、被搬送物４の
搬出、搬入のために矢印Ａで示したような垂直方向の動
作が必要不可欠であり、被搬送物４の床面からの高さが
変わってしまい、各種処理装置とのインターフェースの
ために水平方向の動きの他に余分な上下方向の動きが必
要である。また、被搬送物４の搬出、搬入のために上下
方向の動きを伴うため、真空クリーンボックス１の真空
チェンジャー１０への設置高さも高くなる問題がある。

【０００６】一方、半導体用搬送ボックスについては、
ＥＩＡＪ（Ｊ３００）にて標準化が進んでおり、今まで
は半導体ウエハーをボックス底面側から取り出していた
が、ボックス設置の際の高さが高くなるとの理由で、横
から取り出す方式に決まりつつある。例えば、現在提案
されている図６の半導体用搬送ボックス２０も、側面に
開口２１を持つ側面開口式（サイドオープンタイプ）と
なっている。但し、メカニカルシールのために、複雑
な機構が必要となり十分な信頼性が保証できない、ス
プリング等の機械的保持力を使用するために実用上十分
な保持力が得られないという課題が残っている。

【０００７】本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、
側面開口式（サイドオープンタイプ）の構造であって
も、内外圧力差により側面開口を横蓋により気密に閉成
可能とし、従来のスプリング等を使用したメカニカルシ
ールを不要とした、構造の簡単な真空クリーンボックス
を提供することにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、メカニカルシール
を不要とした構造の簡単な側面開口式真空クリーンボッ
クスを用いて、被搬送物を真空封止状態で移送可能なク
リーン搬送方法及び装置を提供することにある。

【０００９】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の真空クリーンボックスは、一側面に開口を
有するとともに他の面に吸排気用***を有するボックス
本体と、内外圧力差により前記開口を気密に閉成する横
蓋と、前記吸排気用***を内外圧力差により気密に閉成
する付加蓋とを備えたことを特徴としている。

【００１１】また、本発明のクリーン搬送方法は、一側
面に開口を有するとともに他の面に吸排気用***を有す
るボックス本体と、内外圧力差により前記開口を気密に
閉成する横蓋と、前記吸排気用***を内外圧力差により
気密に閉成する付加蓋とを備えた真空クリーンボックス
を用い、側壁面に形成されたゲート口をゲート弁で気密
に閉成したクリーン装置の当該ゲート口に、前記真空ク
リーンボックスを気密に連結し、真空チェンジャーで前
記付加蓋を含むボックス本体外側の密閉空間を真空排気
して前記付加蓋の内外圧力差を無くして前記吸排気用小
穴を開き、前記吸排気用***を通して前記真空クリーン
ボックス内を大気圧とした後、前記ゲート弁で前記横蓋
を保持して前記クリーン装置内に引き込んで前記真空ク
リーンボックス内部空間と前記クリーン装置内部とを連
通させ、両者間で被搬送物を移送することを特徴として
いる。

【００１２】さらに、本発明のクリーン搬送装置は、一
側面に開口を有するとともに他の面に吸排気用***を有
するボックス本体と、内外圧力差により前記開口を気密
に閉成する横蓋と、前記吸排気用***を内外圧力差によ
り気密に閉成する付加蓋とを備えた真空クリーンボック
スと、側壁面に形成されたゲート口と、該ゲート口を開
閉自在で当該ゲート口に連結された真空クリーンボック
スの横蓋を保持可能なゲート弁とを有するクリーン装置
と、前記ゲート口に連結された真空クリーンボックスの
付加蓋を含むボックス本体外側の密閉空間を真空排気す
る真空チェンジャーとを備え、前記真空チェンジャーで
前記付加蓋の内外圧力差を無くして前記吸排気用***を
開き、前記吸排気用***を通して前記真空クリーンボッ
クス内を大気圧とした状態において、前記ゲート弁で前
記横蓋を保持して前記クリーン装置内に引き込んで前記
真空クリーンボックス内部空間と前記クリーン装置内部
とを連通させる構成としている。

【００１３】前記クリーン搬送装置において、前記真空
チェンジャーは、前記ボックス本体を吸着する真空吸引
路を前記ボックス本体への対接面に形成したボックス保
持部材を有し、該ボックス保持部材の内側に前記密閉空
間が形成される構成としてもよい。

【００１４】また、前記真空チェンジャーは、前記ボッ
クス保持部材の内側に、前記ボックス本体から離脱した
前記付加蓋を支える蓋受け部材を移動自在に有する構成
としてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る真空クリーン
ボックス、クリーン搬送方法及び装置の実施の形態を図
面に従って説明する。

【００１６】図１乃至図４において、真空クリーンボッ
クス３０は、一側面に側面開口３２を有するとともに底
面に吸排気用***３３を有するボックス本体３１と、内
外圧力差により前記開口３２を気密に閉成する横蓋３４
と、前記吸排気用***３３を内外圧力差により気密に閉
成する付加蓋３５とを備え、横蓋３４及び付加蓋３５の
閉成時に真空状態を維持できる気密性を有していて真空
排気手段及び移送手段を持たない構造である。気密性確
保のために、ボックス本体３１の側面フランジ部３１ａ
に当接する横蓋３４の対接面には、環状溝３４ａが形成
され、該環状溝３４ａ内に気密シール（気密封止）用の
Ｏリング３４ｂが配設されている。前記吸排気用***３
３の周縁部に当接する付加蓋３５の対接面にも、気密性
確保のために、環状溝３５ａが形成され、該環状溝３５
ａ内に気密シール（気密封止）用のＯリング３５ｂが配
設されている。

【００１７】なお、前記ボックス本体３１内には、半導
体ウエハー等の被搬送物４を支えるホルダー３６が取り
付けられている。該ホルダー３６は、例えば被搬送物４
を多数等間隔で水平状態で収納できる構造となってい
る。

【００１８】クリーンルーム４０には真空クリーンボッ
クス３０を用いて半導体ウエハー等の被搬送物４を搬入
したり、真空クリーンボックス３０へ被搬送物４を搬出
したりするために、その側壁４１にゲート口（搬出入
口）４２が形成されている。このゲート口４２はゲート
弁４３で開閉自在な構造となっている。すなわち、ゲー
ト弁４３はその背後の垂直板状昇降部材４４に対し横方
向（矢印Ｐ方向）に平行移動自在に取り付けられてお
り、昇降部材４４は空気圧シリンダ４５で矢印Ｑ方向に
昇降駆動される。また、ゲート弁４３は昇降部材４４に
取り付けられた空気圧シリンダ４６で横方向に駆動され
る（ゲート口４２の閉成又は開成動作を行うように駆動
される）。気密性確保のために、ゲート口４２の周縁部
に当接するゲート弁４３の対接面には、環状溝４３ａが
形成され、該環状溝４３ａ内に気密シール（気密封止）
用のＯリング４３ｂが配設されている。

【００１９】図１の如く、前記シリンダ４５が伸動した
昇降部材４４の上昇位置で、前記シリンダ４６を伸動さ
せたとき、ゲート弁４３はゲート口４２の形成された側
壁４１の内側周縁部に圧接して、ゲート口４２を気密に
閉塞する。また、昇降部材４４の上昇位置でシリンダ４
６を縮動させてゲート口４２からゲート弁４３を離脱さ
せてからシリンダ４５を縮動させて昇降部材４４を下降
させることで、図２のＸ位置にまでゲート弁４３を下降
させてゲート口４２を開放することができる。

【００２０】なお、ゲート弁４３には、真空クリーンボ
ックス３０側の横蓋３４を真空吸着するための吸引用凹
部４７が形成されており、さらにこの吸引用凹部４７を
囲んで環状溝４８ａが形成され、該環状溝４８ａ内に気
密シール（気密封止）用のＯリング４８ｂが配設されて
いる。

【００２１】また、真空クリーンボックス３０内を真空
排気し、あるいは大気圧に戻すために真空チェンジャー
５０（真空排気手段を具備する）が設けられており（通
常、クリーンルーム４０の外側でゲート口４２の下方位
置に配置されており）、この真空チェンジャー５０は真
空クリーンボックス３０を前記クリーンルーム４０のゲ
ート口４２に連結可能な高さ位置で保持するボックス保
持部材としてのカップ状載置台５１を横方向（矢印Ｒ方
向）に摺動自在に有している。すなわち、カップ状載置
台５１は真空チェンジャー５０の固定基台６０に対し横
方向スライダ６１を介して取り付けられており、載置台
横移動のために固定基台６０に設置された空気圧シリン
ダ６２の伸縮に伴いクリーンルーム４０の側壁４１に近
接又は離れる。

【００２２】このカップ状載置台５１の内側中心部を上
下方向に貫通した昇降軸５２の上端にはボックス本体３
１から離脱したときの付加蓋３５を支える蓋受け部材５
３が固着されている。また、蓋受け部材５３の固着され
た昇降軸５２を昇降駆動するための空気圧シリンダ５４
は、前記カップ状載置台５１側に支持された取付板５６
に固定されており、空気圧シリンダ５４のビストンロッ
ドが昇降軸５２に連結されている。

【００２３】前記カップ状載置台５１の真空クリーンボ
ックス載置面には、真空クリーンボックス３０の底面を
真空吸着するための吸着用環状溝５５が形成され、この
吸着用環状溝５５の内側及び外側に気密性確保のための
環状溝５１ａがそれぞれ形成され、該環状溝５１ａ内に
気密シール（気密封止）用のＯリング５１ｂが配設され
ている。

【００２４】なお、真空クリーンボックス３０の側面フ
ランジ部３１ａ（側面開口３２の周縁部）が当接する側
壁４１の外側対接面には、気密性確保のために、ゲート
口４２を囲む環状溝４１ａが形成され、該環状溝４１ａ
内に気密シール（気密封止）用のＯリング４１ｂが配設
されている。

【００２５】次に、この実施の形態の動作説明を行う。

【００２６】図４のように、半導体ウエハー等の被搬送
物４を収納した真空クリーンボックス３０は、内部が真
空に維持されている状態において横蓋３４及び付加蓋３
５が内外圧力差により側面開口３２及び吸排気用***３
３を気密に密閉しており、この状態で自由に搬送、保管
が可能である。

【００２７】真空クリーンボックス３０とクリーンルー
ム４０との間で、被搬送物４の受け渡しを行う場合、図
１の如く、真空チェンジャー５０のカップ状載置台５１
上に真空クリーンボックス３０を載置し、吸着用環状溝
５５を真空吸引することでカップ状載置台５１に対して
真空クリーンボックス３０（ボックス本体３１）底面を
吸着保持する。この真空クリーンボックス３０の保持状
態で、空気圧シリンダ６２を伸動させ、カップ状載置台
５１を側壁４１に近接させてボックス本体３１の側面フ
ランジ部３１ａをゲート口４２周縁部の側壁４１外側面
に気密に圧接させる。このとき、図１のように、横蓋３
４はゲート口４２に入り込み、ゲート口４２を密閉して
いるゲート弁４３に密着するとともに、ゲート弁４３側
の吸引用凹部４７の真空吸引を行ってゲート弁４３側で
も横蓋３４を吸着保持する。

【００２８】真空クリーンボックス３０で上面が密閉さ
れたカップ状載置台５１の内部空間Ｕを真空排気し、付
加蓋３５の内外圧力差を無くし（真空クリーンボックス
３０内と内部空間Ｕが共に真空となる）、付加蓋３５が
自重で下降できる状態としてから、蓋受け部材５３の固
着された昇降軸５２を空気圧シリンダ５４で下降させ、
蓋受け部材５３と共に付加蓋３５を図１の仮想線Ｙ位置
にまで下げ、ボックス本体３１の底面側の吸排気用***
３３を開く。

【００２９】次いで、カップ状載置台５１の内部空間Ｕ
をクリーンな空気、窒素等のクリーン気体によりリーク
して内部空間Ｕ及びこれに連通状態となった真空クリー
ンボックス３０内部を大気圧に戻す。これにより、横蓋
３４の内外の圧力差も無くなるから（真空クリーンボッ
クス３０内とクリーンルーム４０内が共に大気圧とな
る）、横蓋３４はゲート弁４３のみに吸着保持された状
態となるので、空気圧シリンダ４６を縮動させてゲート
口４２からゲート弁４３を離脱させてから空気圧シリン
ダ４５を縮動させて昇降部材４４を下降させ、図２のＸ
位置にまでゲート弁４３を下降させて横蓋３４をクリー
ンルーム４０内に引き込み、ゲート口４２を開放する。
この図２の状態では、真空クリーンボックス３０の内部
とクリーンルーム４０とが連続した空間となるから、真
空クリーンボックス３０内のホルダー３６から半導体ウ
エハー等の被搬送物４をクリーンルーム４０内部の搬送
用ロボット等を用いて水平に移送して取り出すことがで
きる。

【００３０】逆に、図２の状態で空になっている真空ク
リーンボックス３０のホルダー３６に対してクリーンル
ーム４０側の搬送用ロボット等で被搬送物４を順次水平
に移送することができ、所要の枚数の被搬送物４を真空
クリーンボックス３０に収納したら、図３の如くシリン
ダ４５を伸動させて昇降部材４４を上昇位置としてか
ら、シリンダ４６を伸動させてゲート弁４３をゲート口
４２の形成された側壁４１の内側周縁部に圧接して、ゲ
ート口４２を気密に閉塞するとともにゲート弁４３で真
空吸着されている横蓋３４をボックス本体３１の側面フ
ランジ部３１ａに圧接させる。真空クリーンボックス３
０の側面開口３２が横蓋３４で気密に閉塞された状態に
おいて、カップ状載置台５１の内部空間Ｕ及びこれに連
通している真空クリーンボックス３０内部を真空排気
し、真空排気が完了したら付加蓋３５が載った蓋受け部
材５３を空気圧シリンダ５４で上昇させ、付加蓋３５を
図３の仮想線Ｚの如くボックス本体３１の底面に圧接さ
せて吸排気用***３３を気密に閉塞する。その後、カッ
プ状載置台５１の内部空間Ｕをクリーンな空気、窒素等
のクリーン気体によりリークして内部空間Ｕを大気圧に
戻す。これにより、横蓋３４及び付加蓋３５は、真空ク
リーンボックス３０内部が真空で外部が大気圧となるた
め、内外の圧力差によりメカニカルシール機構が無くと
も確実に側面開口３２及び吸排気用***３３を気密に封
止する。それから、ゲート弁４３による横蓋３４の吸着
を解除することで、図４のように自由に持ち運び可能な
状態とすることができ、真空クリーンボックス３０を無
人搬送車等で任意の位置に搬送可能である。

【００３１】この実施の形態によれば、次の通りの効果
を得ることができる。

【００３２】(1) 真空クリーンボックス３０は、内外
圧力差により被搬送物取り出し用の側面開口３２を横蓋
３４で、吸排気用***３３を付加蓋３５で気密に閉成す
る簡単な構造であり、従来品のようなメカニカルシール
を使用しないで、側面開口式（サイドオープンタイプ）
構造を実現でき、メカニカルシール使用に伴う欠点を除
去できる。

【００３３】(2) 真空クリーンボックス３０が側面開
口式であるため、クリーンルーム４０に真空クリーンボ
ックス３０を連結状態で被搬送物４を水平方向に移送し
て被搬送物４の受け渡しができ、各種処理装置とのイン
ターフェースにも余分な動きが必要なくなる。また、真
空クリーンボックス３０はメカニカルシールを使用しな
いため、クリーンルーム４０のゲート口４２に対する連
結、離脱も簡単である。

【００３４】(3) 真空クリーンボックス３０が側面開
口式であるため、従来の真空クリーンボックス底面から
被搬送物を取り出す構造のように上下方向の動きを伴わ
ず、真空チェンジャー５０に対する真空クリーンボック
ス３０の設置位置を高く設定する必要が無く、予めクリ
ーンルーム４０内での処理に適した高さに設定可能であ
る。

【００３５】なお、上記実施の形態では、真空クリーン
ボックス３０内を吸排気するための吸排気用***３３を
ボックス本体３１の底面に設けた場合を例示したが、底
面に限らず、側面開口３２を設けた面以外の一面に前記
吸排気用***３３を形成し、これを付加蓋３５で気密に
封止する構造としてもよい。

【００３６】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来品のようなメカニカルシールを使用しないで、側面
開口式の真空クリーンボックスを簡素な構造で実現で
き、メカニカルシール使用に伴う欠点を除去できる。ま
た、メカニカルシールを使用しないため、真空クリーン
ボックスのクリーンルームのゲート口に対する連結、離
脱も簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であって、真空クリーンボ
ックスを真空チェンジャー上に載置した、真空クリーン
ボックスとクリーンルームとの連結準備段階を示す正断
面図である。

【図２】同じく真空クリーンボックスとクリーンルーム
とを連結し、それらの内部空間を連続させた状態を示す
正断面図である。

【図３】同じく真空クリーンボックスを真空チェンジャ
ー上に載置した、真空クリーンボックスとクリーンルー
ムとの分離準備段階を示す正断面図である。

【図４】分離状態の真空クリーンボックスを示す正断面
図である。

【図５】従来の真空クリーンボックスを示す正断面図で
ある。

【図６】メカニカルシールを使用した従来の側面開口式
半導体用搬送ボックスを示す正断面図である。

【符号の説明】

１，３０ 真空クリーンボックス ２，３１ ボックス本体 ４ 被搬送物 １０，５０ 真空チェンジャー ２０ 半導体用搬送ボックス ３２ 側面開口 ３３ 吸排気用*** ３４ 横蓋 ３５ 付加蓋 ３６ ホルダー ４０ クリーンルーム ４１ 側壁 ４２ ゲート口 ４３ ゲート弁 ４４ 昇降部材 ４５，４６，５４，６２ シリンダ ４７ 吸引用凹部 ５１ カップ状載置台 ５２ 昇降軸 ５３ 蓋受け部材

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側面に開口を有するとともに他の面に
   吸排気用***を有するボックス本体と、内外圧力差によ
   り前記開口を気密に閉成する横蓋と、前記吸排気用***
   を内外圧力差により気密に閉成する付加蓋とを備えたこ
   とを特徴とする真空クリーンボックス。
2. 【請求項２】 一側面に開口を有するとともに他の面に
   吸排気用***を有するボックス本体と、内外圧力差によ
   り前記開口を気密に閉成する横蓋と、前記吸排気用***
   を内外圧力差により気密に閉成する付加蓋とを備えた真
   空クリーンボックスを用い、 側壁面に形成されたゲート口をゲート弁で気密に閉成し
   たクリーン装置の当該ゲート口に、前記真空クリーンボ
   ックスを気密に連結し、真空チェンジャーで前記付加蓋
   を含むボックス本体外側の密閉空間を真空排気して前記
   付加蓋の内外圧力差を無くして前記吸排気用***を開
   き、前記吸排気用***を通して前記真空クリーンボック
   ス内を大気圧とした後、前記ゲート弁で前記横蓋を保持
   して前記クリーン装置内に引き込んで前記真空クリーン
   ボックス内部空間と前記クリーン装置内部とを連通さ
   せ、両者間で被搬送物を移送することを特徴とするクリ
   ーン搬送方法。
3. 【請求項３】 一側面に開口を有するとともに他の面に
   吸排気用***を有するボックス本体と、内外圧力差によ
   り前記開口を気密に閉成する横蓋と、前記吸排気用***
   を内外圧力差により気密に閉成する付加蓋とを備えた真
   空クリーンボックスと、 側壁面に形成されたゲート口と、該ゲート口を開閉自在
   で当該ゲート口に連結された真空クリーンボックスの横
   蓋を保持可能なゲート弁とを有するクリーン装置と、 前記ゲート口に連結された真空クリーンボックスの付加
   蓋を含むボックス本体外側の密閉空間を真空排気する真
   空チェンジャーとを備え、 前記真空チェンジャーで前記付加蓋の内外圧力差を無く
   して前記吸排気用***を開き、前記吸排気用***を通し
   て前記真空クリーンボックス内を大気圧とした状態にお
   いて、前記ゲート弁で前記横蓋を保持して前記クリーン
   装置内に引き込んで前記真空クリーンボックス内部空間
   と前記クリーン装置内部とを連通させることを特徴とす
   るクリーン搬送装置。
4. 【請求項４】 前記真空チェンジャーは、前記ボックス
   本体を吸着する真空吸引路を前記ボックス本体への対接
   面に形成したボックス保持部材を有し、該ボックス保持
   部材の内側に前記密閉空間が形成される請求項３記載の
   クリーン搬送装置。
5. 【請求項５】 前記真空チェンジャーは、前記ボックス
   保持部材の内側に、前記ボックス本体から離脱した前記
   付加蓋を支える蓋受け部材を移動自在に有している請求
   項４記載のクリーン搬送装置。