JP4344593B2 - ミニエンバイロメント装置、薄板状物製造システム及び清浄容器の雰囲気置換方法 - Google Patents

Description

本発明は、無害ないし低害気体雰囲気下で、半導体ウエハ、液晶パネル基板、有機エレクトロルミネッセンス表示基板、無機エレクトロルミネッセンス表示基板、プラズマディスプレイ基板、フィールドエミッティング表示基板などの薄板状物を取り扱う装置、製造システム、およびこれらの薄板状物を収納、運搬する汚染防止型の清浄容器の雰囲気を置換する方法に関する。

特に、本発明は、製造工程間において薄板状物を運搬する際に使用する清浄容器から、薄板状物を取りだして加工処理するための高清浄環境を提供するミニエンバイロメント装置、これを備えた製造システム、及び清浄容器内雰囲気の置換方法に関する。尚、本発明は、運搬及び加工処理する際に高い清浄環境が必要である薄板状物のいずれにも適用可能である。以下においては、薄板状物としてシリコンウエハや液晶基板などの電子デバイス用部材、特に半導体ウエハ（以下ウエハという）を挙げて説明するが、これは例示であり、本願発明を限定するものではない。

電子デバイスの製造工程においては、薄板状物の表面を加工または表面処理を行なう処理室を備えた電子デバイス製造装置が用いられる。例えば、半導体ウエハの生産工程において、ウエハに塵埃や微小な有機物が付着し汚染されると、生産歩留まり（良品率）が低下してしまう。したがって、ウエハを運搬、加工処理および保管する際には、これらの汚染を防止するための高い清浄環境が必要である。

電子デバイスの内でも特に半導体ウエハの処理は、清浄度の高いクリーンルーム内で行われていた。清浄度の高いクリーンルーム内では汚染のおそれが無い為、半導体ウエハを複数枚収納する容器として、これまでは開放式の収納容器であるオープンカセットが広く用いられていた。しかし、清浄度の高いクリーンルームを維持するコストを削減して、高性能な半導体デバイスを安価に作るための手段として、ミニエンバイロメント方式が提唱されている。ミニエンバイロメント方式では、清浄度のあまり高くないクリーンルーム内にミニエンバイロメント室と呼ばれる高清浄室を設け、その中（高清浄環境下）で清浄容器からウエハを取り出し、加工処理室に移送することによりウエハの加工処理を行なう。

ミニエンバイロメント室までは、ウエハは、気密密封可能な清浄容器内に気密に収納されて、清浄容器ごとＡＧＶ、ＯＨＴ又は人手により運搬され、搬送される。このようにして、比較的清浄度の低い場所を経由して運搬しても、ウエハが塵埃によって汚染されることを防止している。このようなウエハを運搬するための気密清浄容器としては、２００ｍｍ半導体ウエハ用ではＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）方式が広く使用されており、３００ｍｍ半導体ウエハ用ではＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）方式が使用されている。

薄板状物を収納した清浄容器はロードポートに載置され、外気とは遮断された状態でミニエンバイロメント室側の蓋が開けられる。清浄容器内の薄板状物は、ミニエンバイロメント室内に設けられた搬送機により清浄容器から取り出され、処理室に移載される。処理室において薄板状物の表面加工または表面処理が行われ、所定の表面処理が終了すると、薄板状物は搬送機により処理室から取り出されて清浄容器に戻される。

清浄容器に複数枚収容されたウエハは、清浄容器からミニエンバイロメント内へと１枚ずつ移送される。このような移送の際に、雰囲気中に浮遊する塵埃がウエハ上に付着するのを防止するためには、清浄容器の開閉動作、ロードポートの動作及び搬送装置の動作等に伴って発生する塵埃、低い清浄度の領域から流入する塵埃等が問題となる。

図１は、従来使用されている薄板状物製造システムの１例を示す図であり、内部を一部省略して示す側面図である。図において、１０は薄板状物製造システム全体を示し、１１は内部の高清浄環境を維持するためのミニエンバイロメント装置である。ミニエンバイロメント装置１１は、筺体により外部の低清浄領域と内部の高清浄領域を隔てているミニエンバイロメント室１１−１を備えている。１２は薄板状物を収納するＦＯＵＰと呼ばれる清浄容器であり、１３はミニエンバイロメント室１１−１と低清浄室の境界に設けられ、清浄容器１２のミニエンバイロメント室１１−１側の蓋を着脱開閉するためのロードポートである。ウエハの移動を行なわない場合には、ロードポートの開口部は閉鎖され、これにより低清浄室からミニエンバイロメント室１１−１の内部に塵埃が流入を防止することができる。

１４はミニエンバイロンメント室１１−１内において薄板状物を清浄容器１２から取り出して加工処理を行う処理室に搬送し、又は処理室から取り出して清浄容器１２内に戻す等の薄板状物の移送を行なう搬送機である。１５はミニエンバイロメント室１１−１のを清浄に保つためのファン（送風機）とフィルタとからなるファンフィルタユニット（清浄手段）であり、ミニエンバイロメント室１１−１内に常に一定の清浄気流を供給し、浮遊する塵埃を一定方向に吹き流し、外部へと排出することができる。１６は薄板状物の表面を加工または表面処理するための処理室である。

ミニエンバイロメント室１１−１内に清浄気流を供給するための清浄手段は、送風機とＵＬＰＡフィルタまたはケミカルフィルタ等からなり、ミニエンバイロメント室１１−１の上部に設置される。ミニエンバイロメント室１１−１の外部の空気が送風機に取り込まれ、フィルタを通ることで高清浄度の空気となる。この清浄気流は、ミニエンバイロメント室１１−１の上部から下部に向けて流れ、ミニエンバイロメント室１１−１内に浮遊する塵埃はこの気流と共にミニエンバイロメント室１１−１の下部にある排気口を経由して外部へと排出される。

図１に示した薄板状物製造システム１０における薄板状物の処理はつぎのように行なわれる。薄板状物を収納した清浄容器１２がロードポート１３に置かれると、ロードポート１３によりその蓋が開けられる。清浄容器１２内の薄板状物は、搬送機１４によって処理室１６に移し替えられる。処理室１６で薄板状物の加工または表面処理が終了すると薄板状物は、搬送機１４によって、再び清浄容器１２に戻されて蓋が閉じられる。

加工処理後の薄板状物を大気環境で清浄容器１２内に収納し密閉保管すると、再び該薄板状物製造システム１０に運ばれて次の処理を開始するまでの保管中に、不必要かつ電子デバイスの製造上好ましくない反応物（特に半導体デバイスにおいては、自然酸化膜）が、薄板状物の表面に形成されることがある。

このような問題を解決するために、３００ｍｍ半導体ウエハでは清浄容器１２であるＦＯＵＰ内の雰囲気を不活性ガスで置換する方法が用いられている。これは、ＦＯＵＰ底面に吸気弁と排気弁を設け、ロードポートにもＦＯＵＰに対応する位置に吸気ポートと排気ポートを設けたものである。（特許文献１）
また、ミニエンバイロメント室内全体を不活性ガスで充填させる技術も提案されている（特許文献２）。ウエハの加工処理においては、処理室内の湿度や酸素濃度の管理または有機汚染の防止のために、処理室の雰囲気を窒素等の不活性ガス雰囲気に置換することがある。特許文献２では、処理装置の雰囲気を置換する時間を短縮し、またミニエンバイロメント装置内における有機汚染等も防止するために、ミニエンバイロメント装置内の雰囲気を不活性ガスで満たす方法を提案している。このミニエンバイロメント装置では不活性ガスを供給するための清浄手段を上部に具えている。不活性ガスは排気されることなく、ミニエンバイロメント装置内の側壁に設けられた排気ダクトから回収されて、循環路を通って再び清浄手段に取り込まれる。
特開平１１−６３６０４号公報 特開２００２−４３３９１号公報

しかしながら、上記従来技術には下記の問題点があった。すなわち、ロードポート上でＦＯＵＰの底面から大気を不活性ガスへ置換する方法では、処理室においてプロセス処理の終了した半導体ウエハを全てＦＯＵＰに戻して、ロードポートによりＦＯＵＰドアを閉じた後、不活性ガスへの置換を行っていた。そのため、例えば、不活性ガスに窒素を用い、ＦＯＵＰ内の酸素濃度を１０ｐｐｍ以下にする場合は、およそ、８〜１０分もの時間を要していた。つまり、ＦＯＵＰ内の窒素ガスへの置換が終了するまで、該ロードポートは占有されるため生産性は極度に低下してしまうという問題があった。

また、ミニエンバイロメント室全体を不活性ガスで充満、循環する方法では、ＦＯＵＰ容器内のガスが総て置換されるには相当の時間がかかるという問題があった。

加えて、搬送機は、可動部から異物粒子や微量の有機ガスなど不純物や異物を排出しており、フィルタで濾過できない不純物がミニエンバイロメント室内に蓄積して、半導体ウエハに悪影響を及ぼしていた。さらに、これら搬送機から発生した不純物や異物は、搬送機のアームや胴体が上下する際に胴体下部や底部からの吸気及び排気によりミニエンバイロメント室内に舞い上がる。

排気方式においてこれを抑制するためには、ファンフィルタユニットからのダウンフローを強化する必要があり、装置価格、運転費用の増加を招いていた。

一方、循環方式の場合には、循環システム内の気流は、清浄装置（ファンフィルタユニット）から排気口へ直線的に流れるため、筺体側部に備えられる開口部（カセット）に入り込む気流が生じ難く、清浄容器内で塵埃が滞留するという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、清浄容器及びミニエンバイロメント装置内において、半導体ウエハ等の薄板状部材へ不純物ガスが接触するのを防止して、薄板状部材の製品歩留りの低下を防止することが出来る汚染防止型のミニエンバイロメント装置、薄板状物製造システム及び清浄容器の雰囲気置換方法を提供することをその目的の一つとしている。

また、本発明は、高清浄領域下で清浄容器からウエハを取り出してウエハを移送する際に、塵埃の発生を抑制することが可能なミニエンバイロメント装置及びこれを備えた薄板状物製造システムを提供することをその目的の一つとする。

さらに本発明は、ミニエンバイロメント装置内で循環する清浄気流をミニエンバイロメント装置の開口部から清浄容器内に誘導するミニエンバイロメント装置、薄板状物製造システム及び清浄容器の雰囲気置換方法を提供することをその目的の一つとする。

また、本発明は、清浄容器内に清浄気流を誘導してもミニエンバイロメント内の気体の流れを乱して塵埃を舞い上げて、排気が逆流入するのを防止するミニエンバイロメント装置、薄板状物製造システム及び清浄容器の雰囲気置換方法を提供することをその目的の一つとする。

さらに本発明は、搬送装置の動作を妨げることなく、清浄気流を清浄容器に誘導することができるミニエンバイロメント装置を提供することとその目的の一つとする。

本発明の第1の実施態様に係るミニエンバイロメント装置は、薄板状物を気密可能に収納する清浄容器を載置し、清浄容器の蓋部を開閉または着脱するためのロードポートと、搬送アームにより清浄容器から薄板状物を取り出し、該薄板状物の処理を行う処理室に移載する搬送機と、気体を通過させる際に気体中の塵埃を取り除く清浄手段とを備え、内部を清浄環境状態に維持するミニエンバイロメント装置であって、前記循環路の前記無害または低害気体の回収口を、前記搬送機の前記搬送アームより下側に設けられた複数の貫通穴を有する第１の仕切り板と、前記第1の仕切り板より下方に１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの間隔をもって設けられた前記無害または低害気体を通さない第２の仕切り板との間に設け、ミニエンバイロメント装置内に充填されている無害または低害気体を回収して清浄手段に循環させる循環路を有する循環手段とを具えることを特徴とする。

本発明で用いる薄板状物搬送機は、公知のスカラ型ロボット、多軸多関節型ロボット、その他の産業用ロボット、ＸＹ軸型搬送機である。

また、第１の仕切り板から第２の仕切り板に相当の間隔を有することにより、第１の仕切り板により、ミニエンバイロメント室の気流を有効に層流にすることが可能となる。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、さらに、無害または低害気体の供給装置と、内部の酸素濃度を計測する酸素濃度計と、酸素濃度計から出力される濃度情報に基づいて無害または低害気体の供給量を制御する制御手段とを具えたことを特徴とする。また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、内部の湿度を計測する湿度計と、湿度計から出力される湿度情報に基づいて無害または低害気体の供給量を制御する制御手段とを具えたことを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、さらに、内部を循環する無害または低害気体を清浄容器内部に誘導する整流部材を、清浄容器への開口部の前面に設けたことを特徴とする。整流板の形状は、特に問わないが、開放された清浄容器内に向けてファンフィルタからの下降気流を誘導するよう設計されたものである。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、無害または低害気体が、不活性ガス、乾燥空気、低酸素空気、乾燥低酸素空気からなる群から選ばれるいずれか一種であることを特徴とする。ここで不活性ガスとは、窒素、アルゴン、ネオン、キセノンなどの気体をいう。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、薄板状物を気密可能に収納する清浄容器を載置して該清浄容器の蓋部を開閉または着脱可能なロードポートと、搬送アームを備えており、該搬送アームにより清浄容器から薄板状物を取り出し、該薄板状物を処理する処理室に移載する搬送機と、内部に送り込む気体を通過させることにより気体中の塵埃を取り除く清浄手段とを備え、内部を清浄環境状態に維持して薄板状物の汚染を防止するミニエンバイロメント装置であって、清浄容器の開口部前面に、清浄手段を介して供給される清浄気体を清浄容器の開口部から該清浄容器の内部に誘導する整流部材を設けたことを特徴とする。整流板の形状は、特に問わないが、開放された清浄容器内に向けてファンフィルタからの下降気流を誘導するよう設計されたものである。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、整流部材が、清浄気体の流れを所定の角度をもって遮ることにより清浄気体を清浄容器内に誘導する斜め誘導部材を備えることを特徴とする。下降気流を斜めに遮ることにより、誘導部材の壁面に沿って清浄気体が案内され、清浄容器内に誘導される。従って、下降気流が自然に清浄容器へと誘導される。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、整流部材に斜め誘導部材を上下に複数段に配置したことを特徴とする。清浄容器には、薄板状物が収納され、気体の流入の抵抗となる。そのため、複数の斜め誘導部材を設けることが望ましい。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、整流部材が上下に2段の誘導部材を備え、下段の斜め誘導部材を開口部の縦幅（開口部の縦方向の長さ）の１５／２６〜２１／２６の範囲内の高さに設置し、上段の整流部材を２２／２６〜２５／２６の範囲内の高さに設置したことを特徴とする。最適な誘導部材の設置位置（高さ）は、開口部の縦方向の長さによって異なるため、上記態様では、誘導部材の適切な設置位置（高さ）を、開口部の縦方向の長さを「１」としたときの割合で表している。従って、これよりも収容段数が少ない場合や多い場合であっても、上記比率により誘導部材の設置高さを確定する。 また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、整流部材が、下降する清浄気体を中央に集めて清浄容器内に誘導する中央が窪んだＶ字型の誘導部材を備えることを特徴とする。Ｖ字型の誘導部材は、中央窪み部に気流を集中して案内するので、より強力に正常容器内への侵入する。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、Ｖ字型の誘導部材が、清浄容器の方に所定の角度で傾斜していることを特徴とする。清浄容器方向へ傾斜させることにより、集中した下降気流をさらに有効に清浄容器内に誘導することができる。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、Ｖ字型誘導部材を、Ｖ字型の誘導部材を開口部の下から１７／２６〜２２／２６の位置に配置したことを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、さらに、整流部材を開口部の所定の位置から移動させる駆動手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、駆動手段が、整流部材を下方に移動させることを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、ミニエンバイロメント装置内の清浄環境を保つために、駆動手段をカバーで覆い、該カバー内に清浄手段が供給する清浄気体を取り入れ、取り入れた清浄気体及び駆動手段から発塵される塵埃を外部または循環路へ排出することを特徴とする。カバーから排出される気体を循環路へ排出する場合であっても、排出気体中の塵埃はフィルタによってほぼ完全（塵埃の捕集率は９９．９９９％以上）に除去可能である。不活性ガスである窒素等は高価であるため外部に排気するより、できる限り循環することが望ましい。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、さらに、清浄手段から供給される清浄気体を回収して清浄手段に送り、清浄手段を介して再び回収した清浄気体を供給させることにより清浄気体を循環させる循環手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、さらに清浄気体の回収口を、搬送機の搬送アームより下側に設けられた複数の貫通穴を有する第１の仕切り板と、第１の仕切り板より下方に設けられた無害または低害気体を通さない第２の仕切り板との間に設けたことを特徴とする。

また、本発明の他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置は、第１の仕切り板と第２の仕切り板が、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの間隔をもって設けられていることを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る薄板状物製造システムは、上記のいずれかに記載のミニエンバイロメント装置を具えたことを特徴とする。製造システムとは、洗浄、乾燥、加熱、冷却、レジスト塗布、現像、ガス反応、液中反応、プラズマ、スパッタ等、あらゆる処理工程を含む処理室と、それらへ薄板状物を搬入搬出する装置を組み合わせた設備をいう。

また、本発明の一実施形態に係る清浄容器の雰囲気置換方法は、ロードポートに載置された清浄容器の開口部からミニエンバイロメント装置内の清浄気体を送りこみ、前記ミニエンバイロメント装置内の清浄気体の下降気流を、前記清浄容器の開口部方向に向かって斜めに遮ることにより、前記清浄気体の流れを前記清浄容器内に誘導し、清浄容器内の雰囲気を清浄気体で置換することを特徴とする。

本発明によると、ミニエンバイロメント装置内を効率的に高清浄度状態に保つことが可能となる。また、本発明の実施形態によると、無害または低害気体を回収して清浄手段により浄化したのち再び供給する巡回手段を設けることにより、上記課題を達成した。また、本発明の他の実施形態によると、ミニエンバイロメント装置内の搬送機のアームより下に第１の仕切り板を設けることにより、搬送機の動作を妨げることなく、効率的に循環気体を層流とすることが可能となる。

また、他の実施形態では、搬送機の胴体をカバーで覆い、搬送機内部で発生する異物や不純物を胴体が伸縮する際、気体循環路より下部の機台から下方向に排出するため、ミニエンバイロメント装置内に蓄積することがない。そのため、ミニエンバイロメント装置内での、無害ないし低害気体の循環量も低く抑えることができ、補充する無害ないし低害気体の補充量も少なくでき、運転コストを低減できる。また、清浄容器内部を無害ないし低害気体に置換する際、清浄容器全体を無害ないし低害気体環境下に置換する必要が無く装置構造の簡素化が可能である。さらに、本発明の他の実施形態では、ミニエンバイロメント装置内の層流を清浄容器の開口部から内部に誘導する気体整流部材を設けることにより、清浄容器内の雰囲気を短い時間に効率的に交換することを可能にしている。

以下に本発明の実施の形態を図２および図３を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかるミニエンバイロメント装置２１を、一部を切欠いて示す斜視図である。図３は図２に示すミニエンバイロメント装置２１を備えた薄板状物製造システム２０の外観を示す斜視図である。図３に示すように本発明の薄板状物製造システム２０は、ミニエンバイロンメント装置２１と、処理室１６とを備えている。

図２に示すように、ミニエンバイロメント装置２１は密閉されたミニエンバイロメント室２１−１とその上部にシロッコファンからなる送風機とＵＬＰＡフィルタと清浄気体の吹き出し口とからなるファンフィルタユニット１５（清浄手段に相当する）と、ロードポート１３（図３）を具えている。ミニエンバイロメント室２１−１は、清浄容器であるＦＯＵＰ１２を載置したロードポート１３を一部の壁とし、反対側の壁には処理室１６の入口となる開閉可能な弁体１７を具え、他の壁は全て密閉された気密状態となっている。弁体は、矩形、円形など形状には捉らわれないドア、バルブ、扉を代表するもので、薄板状物を処理室に搬入搬出する際、開閉することができるものであればよい。

ミニエンバイロメント室２１−１の内部には、半導体ウエハを搬送する搬送機１４と、搬送機１４の搬送アームの下方に設けられており複数の開口部を有する第１の仕切り板２２と、搬送機の機台を設置する床よりも上部に設けられており気体を通さない第２の仕切り板２３とを具えている。第１の仕切り板２２は、多数の貫通孔が規則的に配置されたもので、ファンフィルタユニット１５の吹き出し口と第１の仕切り板２２との間の清浄空間内の流れを層流にする効果を有している。

第１の仕切り板２２と第２の仕切り板２３との間によって構成された空間は、循環路２４を通じてファンフィルタユニット１５の吸気口２７とつながっている。ファンフィルタユニット１５には、窒素、アルゴンなどの不活性ガス、酸素を部分的に除去した空気、窒素を添加した空気、乾燥処理を施した無害ないし低害気体を供給するための供給口が設けられており、その供給量は図示しない制御機構により調整が可能である。

また、上記ミニエンバイロメント装置２１には、ミニエンバイロメント装置２１内部の環境を測定するための酸素濃度計または露点計を含めた湿度計等の内部環境測定器２５を具えている。この内部環境測定器２５は常にミニエンバイロメント装置２１内部の酸素濃度または湿度を検出し、予め設定された所定値よりも環境が悪化した場合には、無害ないし低害気体の供給量を増やすようにし、予め設定された所定値よりも過剰に良い環境状態を維持している場合には、無害ないし低害気体の供給量を減らすようにしている。従って、高価な無害ないし低害気体の使用量を必要以上に増やすことがないため、ランニングコストの低減が可能である。

図４は、本発明に他の実施形態に係るミニエンバイロメント装置３１を示す、一部切り欠き斜視図である。図４のミニエンバイロメント装置３１には、清浄容器ＦＯＵＰ（清浄容器）１２の開口部の前面に、無害ないし低害気体をＦＯＵＰ１２内部に誘導するための整流部材３２が設けられている。整流部材３２は、ミニエンバイロメント室の壁に固定されている。この整流部材３２により、ＦＯＵＰ１２の内部の雰囲気を置換することが促進出来る。整流部材については、後程、さらに詳細に説明する。

本発明の係る薄板状物の処理は次のように行なわれる。すなわち、半導体ウエハを収納したＦＯＵＰ１２は、オペレータまたは、ＯＨＴ（Over Head Transfer）等の自動搬送機により、ロードポート１３に載置され、ロードポート１３により開かれる。ＦＯＵＰ１２に収納された半導体ウエハは、搬送機１４により、図１に示す弁体１７を開いた後に処理室１６に搬入される。なお、半導体ウエハを処理室１６に搬入する前に図示しないウエハの方位を揃えるためのノッチアライナを介しても良い。

処理室１６に半導体ウエハが搬入されると弁体１７は閉じられ、半導体ウエハの処理が開始される。処理が終了すると弁体１７が開き半導体ウエハは、搬送機１４によりＦＯＵＰに戻される。ＦＯＵＰはロードポート１３によりドアを閉じられ、オペレータまたは、ＯＨＴ等の自動搬送機により回収される。なお、ミニエンバイロメント装置１１の内部環境を維持するために、この弁体１７が開いている時間は最小限とすることが望ましい。

搬送機１４は、ＦＯＵＰまたは処理室１６に半導体ウエハを搬送する際、搬送先の高さに合わせて上下に伸縮動作を行なうことができる。上下動に伴い発生する塵埃は、搬送機の胴体カバーの開口が第２の仕切り板２３より下方に有るため、また、搬送機１４の胴体部と第２の仕切り板２３との隙間は極わずかであるため、搬送機１４から発生した発塵はミニエンバイロメント装置２１内に舞い上がることはない。

また、ＦＯＵＰ内部は、無害ないし低害気体により充填されているものであるが、処理の終了した半導体ウエハをＦＯＵＰに戻した際に、処理直後の半導体ウエハからの有害気体を発生することがある。この有害気体は、処理を行なう前の半導体ウエハに悪影響を与えることが知られている。ＦＯＵＰ１２の開口部の前面に配設された整流部材３２は、ＦＯＵＰ１２の内部にミニエンバイロメント室内の無害ないし低害気体を効率的に導入することが可能である。

このように、無害ないし低害気体をＦＯＵＰ１２内部に導入することにより、ＦＯＵＰ１２内の雰囲気は、処理済半導体ウエハから放出される有害気体とともに速やかにＦＯＵＰ１２の外に排出される。そのため、ウエハから放出される有害気体により、ウエハ処理の歩留まりを低下させることが抑制される。また、ＦＯＵＰ１２の蓋が閉じられる前に、ＦＯＵＰ内部は無害ないし低害気体に置換されるため、ＦＯＵＰ１２の底面側からパージポートを介して置換を行なう方法に比べ、大幅に置換時間を短縮することが出来る。

上記の説明において、ファンフィルタユニットには、循環する気体に蓄積される酸・アルカリ・有機物等の汚染物質を除去するための粒子状や繊維状の活性炭等で出来たケミカルフィルタを設けても良い。また、循環する気体の水分を除去するための除湿材を設けても良い。また、上記実施例では、薄板状物を直径が３００ｍｍの半導体ウエハを例にとったが、直径が３００ｍｍ以外の半導体ウエハや液晶表示用基板、レティクル、ディスク類であっても良い。

図５は、本発明の他の実施形態にかかるミニエンバイロメント装置４１の斜視図である。ミニエンバイロメント装置４１は、種類の異なる搬送機４２を備えている。搬送機４２は、第２の仕切り板２３との間に気体を通さないよう固設されている。上方にアーム体を具えた首部が、回動及び高さ方向への移動することができ、搬送機内部の発塵を含む気体が、ミニエンバイロメント装置内に流入を防止するためのシール機能が具えられている。

（整流部材について）
次に、ＦＯＵＰ（清浄容器）内の雰囲気を高速に置換するための整流部材について、より詳しく説明する。上述したように、ＦＯＵＰ（清浄容器）内での薄板状物の汚染を防ぐためには、清浄容器内の気体を清浄気体で置換することが望ましい。一方、半導体装置の製造を高速化するには、清浄容器内の気体をミニエンバイロメント装置内の気体によりできるだけ早く置換することが望ましい。

前述した通り、清浄容器内を清浄空気でおきかえるために、清浄容器の蓋を開き、ミニエンバイロメント装置の開口部のドアを開いただけでは、清浄空気は層流として下方に流れるだけで、清浄容器内には流れ込まず、効率的に置換することはできない。そこで、本発明では、エンバイロメント室の上方から下降する清浄空気を清浄容器内に案内する整流部材を設ける構成としている。尚、清浄容器内の雰囲気を清浄気体により迅速に置換するという目的を達成するために、このようにＦＯＵＰ１２の開口部の前に整流部材を設けて、ミニエンバイロメント室の上方向から下方に流れる雰囲気（清浄気体）をＦＯＵＰ内に誘導することは、排気方式又は循環方式のいずれの場合においても効果的である。

（整流部材を用いた実施形態について）
図６に、本発明の他の実施形態にかかるミニエンバイロメント装置５１を有する薄板状物製造システム５０を示す。ミニエンバイロメント装置５１は、筺体により低清浄領域と高清浄領域を隔離したミニエンバイロメント室５１−１及び整流部材５２を備えている。筺体内部には外気を清浄化するための清浄手段１５を具えており、ミニエンバイロメント室５１−１の内部の気圧を外部より高くすることで塵埃の流入を防ぐとともに、上部から下部へ清浄空気を流し、ミニエンバイロメント装置５１内部で発生した塵埃を外部へ排出する。

ウエハは、清浄容器１２に収納されて運搬される。その際、清浄容器（ＦＯＵＰ）の蓋を閉じることによりウエハは外気と遮断され、汚染が防止されている。清浄容器１２の運搬には、床面走行ＡＧＶや天井走行ＯＨＴといった自動運搬システムを用いても、人手によってもかまわない。このようにウエハを収納した清浄容器１２は製造工程に応じて各種処理装置の間を移動され、ロードポート１３のステージ上に位置決めされて載置される。位置決めを行なう手段として、例えばステージ上に規格のキネマティックカップリングを具えている。次にステージをドアに向けて移動させて、ロードポートのドアと清浄容器の蓋を一体化させる。ステージには水平面内を移動可能にする移動手段を具えることができる。

この後、ドアと蓋を一体固定したまま、清浄容器の蓋を開ける方向へ清浄容器に対して僅かに相対移動させることにより、清浄容器の蓋を開ける。つまり、ドアは静止したままステージ移動手段により清浄容器を後退させても、清浄容器を静止した状態で、ドア移動手段により筺体内部へ水平移動または揺動させるように構成してもよい。

また、一体化された蓋とドアは、ドアの下部に具えられたドア昇降手段５４により下方へと移動するとともに、昇降手段の側面の四方を覆うカバー内へと収納される。ウエハは蓋の開けられた清浄容器１２内から取り出され、処理装置１６に写されて加工処理される。移動させる手段としてはたとえばスカラ型ロボットのような搬送機など、公知の手法が用いられる。

本実施形態にかかるミニエンバイロメント装置５１では、清浄気流は上部から下方に供給される。一方、清浄容器１２は窪んだ位置にあるロードポート１３上に載置されている。従って、ミニエンバイロメント室５１−１内の清浄気流を清浄容器の開口部から清浄容器１２内に導く必要がある。本発明の第２の実施形態に係る整流部材５２は気流を清浄容器１２に導くための斜めに傾斜している傾斜板５３を有している。ミニエンバイロメント室５１−１内の清浄気流を清浄容器１２に導くためには、この傾斜板５３を開口部付近に配置することが望ましい。これにより清浄容器１２内全域に清浄気体を送り込むことができ、清浄容器内の雰囲気の滞留を防止することができる。

しかし、開口部前面に整流部材５２を配置すると、清浄容器１２からウエハを取り出す搬送機１４の動作の妨げになる。そこで、整流部材５２を下部に駆動手段５３により上下に昇降動作する事ができるように構成することが望ましい。または、図示しないが、搬送機１４の搬送アームの移動線を避けるように揺動するように構成してもよい。昇降動作ができるようにする場合には、上述したドアを収納する場合と同様に、下方へと移動された整流部材５２は四方を覆われたカバー内へ収納されることが望ましい。

（排気ファン）
ここで、さらに高い清浄度を得るために、排気口は塵埃の発生源となるドアの昇降手段５４、整流部材５２の駆動手段５５、または搬送機１４のいずれかに排気口を設けることができる。ミニエンバイロメント室５１−１内の気圧は清浄手段により高い状態に維持されるので、排気口に向かう内部雰囲気の流れが生じる。従って、内部雰囲気は塵埃ごと外部へと排出される。また、排気口にファンを設けることで昇降手段５４等を覆うカバー内を通って塵埃を強制的に排気するようにすることもできる。

このように昇降手段５４及び駆動手段５５のカバーの下部に排気用のファンを設けることにより、機械的摩耗及び潤滑用の有機物が揮発することにより発生する塵埃を回収して排出できる。また、このようにファンを設けると、清浄容器からの排気を回収することもできる。

図７（ａ）、（ｂ）に、ミニエンバイロメント室５１−１の境界部ドアの下部に、排気ファンを設けた実施例を示す。図中、８０は境界部ドアの第1の実施例であり、９０は清浄容器の蓋である。境界部ドア８０の上部に気体吸入口８１が設けられ、支柱下部には排気ファン８３が設けられている。気体吸入口８１から吸入された雰囲気または清浄気体は、支柱内部には空洞８２を通り、排気ファン８３により排出される。境界部ドア８０及び蓋９０は、清浄容器１２の近くの下部に設けられているので、吸入口８３から清浄容器下部付近の雰囲気を吸入することになる。従って、清浄容器の雰囲気の置換を促進する効果を有する。図７（ｂ）は、第２の実施例にかかる境界部ドア８５を示す斜視図である。第２の実施例では、複数の吸入口８６が設けられており、各吸入口８６から吸入された気体は、排気穴８７及び排気管８８を介して図示しない排出ファンを備える排出口から排出される。

図８及び図９は、図６に示す実施態様にかかる搬送機１４の動きを示すミニエンバイロメント装置の斜視図である。図８に示す矢印は、搬送機１４の動作可能な方向を示している。図８に示すように、搬送機１４は上下動可能であり、搬送アーム１４−１、及び関節アーム１４−２はそれぞれ水平方向に３６０度回動可能である。従って、搬送アーム１４−１によりウエハを持ち上げて希望の位置に移送することが可能である。図９は、清浄容器１２からウエハを取り出すときの、搬送機１４のアームの位置を示している。搬送機１４の搬送アーム１４−１は、整流部材５２の開口部を通して、清浄容器１２からウエハを取り出す。

（整流部材の実施形態）
図１０（ａ）、（ｂ）に本発明の他の実施形態にかかる整流部材を示す。図１０（ａ）に示す第２の実施形態に係る整流部材６０は、図９に示す第２の実施形態の整流部材５２とは昇降用の支柱６４のみが異なるのみで他の部分は同じである。第３の実施形態にかかる整流部材６０は、斜め誘導部材６１から水平誘導部板６２を通じて清浄な気体を清浄容器１２内に案内する（斜め誘導板６１及び水平誘導板６２のように、気流を斜め方向に誘導しつつ清浄容器内に案内する部材を「斜め誘導部材」と称する。尚、斜め誘導部材は斜め誘導板６１のみで構成してもよい）。整流部材６２は、搬送機１４の搬送アーム１４−１を通過させるための開口枠部６３を有している。開口枠部６３の下部には、斜め誘導板６１、水平誘導板６２及び開口枠部６３を支持する支柱６４を備えている。図に矢印で示すように、下降する清浄雰囲気は、水平方向に誘導されて清浄容器１２内に誘導される。

支柱６４は図示しない駆動装置により上下に駆動され、整流部材６０は昇降される。整流部材６０を下降させることにより、搬送アーム１４−１が整流部材６０の上を通過して清浄容器１２の上部に収納されたウエハを取り出し又は収納することが可能となる。清浄容器１２の中央に収納されたウエハは、搬送アーム１４−１が開口枠部６３の開口６５を通過することにより取り出され、または戻される。

図１０（ｂ）は、第３の実施形態にかかる整流部材７０を示す。第３の実施形態にかかる整流部材７０は、垂直に設けられた第１の誘導板７１、Ｖ字型の第２の誘導板７２、及び開口枠部７３を備えている（第1の誘導板７１及び第２の誘導板７２のように、気流を斜め及び中方方向に誘導案内しつつ清浄容器に誘導する部材を「Ｖ字型誘導部材」と称する）。下降する清浄気体の気流は、矢印に示すように、Ｖ字型第２の誘導板７２により斜め方向及び中方に集められて、清浄容器１２内に誘導される。第１の誘導板７１を、第２の整流部材６０の斜め誘導板６１と同じように所定の角度をもって斜めに設けることもできる。これにより、より多くの下降気流を清浄容器１２内に誘導することができる。

図１１（ａ）、（ｂ）に、誘導板により清浄容器内に誘導される清浄雰囲気の流れを示す。図１１（ａ）は、斜め誘導板６１に誘導される清浄雰囲気を矢印で示す。矢印で示すように、上方から下降する清浄雰囲気は、斜め誘導板６１により清浄容器１２の方に誘導された後、一部は内部に誘導されるとともに、残りは下方に流れる。

図１１（ｂ）に示すＶ字型の誘導板８１は、清浄容器１２の方に傾斜している。これにより、図に矢印で示すように、下降する清浄雰囲気はＶ字型誘導板８１に沿って中央に集められた後に、清浄容器１２の方に誘導される。従って、清浄雰囲気の流れはより強力となり、清浄容器１２の内部方向に誘導される。

清浄容器内のウエハの形状が円盤であるため、平面上で手前（搬送機側）に突出して載置されている。このことから清浄容器の幅方向の中央から流入する気流が容器奥までとどく。従って、Ｖ字形状の整流板はウエハ用の清浄容器内へ気流を流入するには平板状の整流板を用いた時に比べより効果がある。これに対し、四角形状の基板等を収納する清浄容器への清浄気体の流入には平板形状の整流板で十分である。

（他の実施形態）
図６〜図９では、排気方式のミニエンバイロメント装置に整流板を設ける実施形態について説明したが、循環式のミニエンバイロメント装置にも整流板を設けることは可能である。図１２に、整流板を設けた循環式のミニエンバイロメント装置９１を備える薄板状物製造システム１００の内部が見える状態の側面図を示す。図６の製造システムとの違いは、層流を発生させるため多数の貫通孔を有する第1の仕切り板９２と、気体を通さない第２のし切り板９３と、内部気体の循環路２４を備える点にある。これにより、ミニエンバイロメント室９１−１内の清浄気体の流れを層流にすることができるとともに、整流板５２で、清浄容器１２の雰囲気を高速で清浄気体により置換することが可能となる。

（誘導部材の形状及び配置）
次に、整流部材の誘導部材の形状と配置の関係について説明する。本発明の出願人は、整流部材を設けることが清浄容器１２の雰囲気を迅速に置換することに効果があるかどうか、及び効果がある場合、清浄雰囲気を効率的に清浄容器内に誘導する誘導部材の形状と配置とを探索するために、種々の実験及び実験結果に基づくシミュレーションによる解析を行なった。

図１３乃至図１５に、実験及びシミュレーションに用いた各種誘導部材の形状を示す。図１３から図１５に示す各誘導部材については、その誘導部材が使用される各実験またはシミュレーションに応じてそれぞれ説明する。

（開口部風量解析結果について）
まず、図１６から図１９を用いて、清浄容器開口部（入口）における風速測定結果を、実測値と、シミュレーションによる解析結果とを用いて説明する。以下のシミュレーション解析には、気流解析ソフトとして市販されているＦＬＵＥＮＴ社製のソフトウェアである商品名「Airpak」のバージョン2.1.10を使用した。

まずシミュレーション解析結果について、図１６から図１８を用いて説明する。図１６〜図１８において、図（ａ）は解析モデルを示し、図（ｂ）は、ミニエンバイロメント装置の天井に設けられた清浄手段から下向きに吹き出される清浄気体のＦＦＵ風量が０．３ｍ／ｓｅｃの場合における清浄容器開口部の風量の解析結果を示し、図（ｃ）はＦＦＵ風量を０．５ｍ／ｓｅｃにした場合における同様の解析結果を示している。

図１６は、誘導部材を使用しない場合の解析モデル及び開口部の風量解析結果を示す図である。図１６（ｂ）に示す風量０．３ｍ／ｓｅｃの解析モデルにおいては、気体は清浄容器内へほとんど流入せず、図１６（ｃ）の風量０．５ｍ／ｓｅｃの解析モデルの場合に清浄容器の開口部上段部分に僅かに気体が流入するだけであることがわかる。

図１７は、２つの斜め誘導部材１１０、１１１を使用した場合の解析結果を示す図である。図１７（ａ）は解析モデルを示し、図１７（ｂ）は開口部の風量解析結果を示している。この解析に使用される誘導部材は、上段の誘導部材１１０として図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形状の誘導部材を使用し、下段の誘導部材１１１として図１３の（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す誘導部材を使用している。図１３の（ａ）及び（ｄ）、（ｂ）及び（ｅ）、（ｃ）及び（ｆ）は、それぞれ、各誘導部材の正面図、左側面図、及び斜視図を示している。

上段の斜め誘導部材１１０は２５段目のウエハ収納位置の高さに配置され、下段の斜め誘導部材１１１は１７段目の高さに設置されるものとして解析した。図１７（ｂ）に示す解析結果からわかるように、斜め誘導部材を用いた場合には、風量０．３ｍ／ｓｅｃの解析モデルにおいても清浄容器の開口部上段及び中段に、気体が流入して下側から流出していることが確認できる。図１７（ｃ）の風量０．５ｍ／ｓｅｃの解析モデルでは、かなり強い風量で清浄容器に気体が流れ込んでいることがわかる。

図１８はＶ字型の誘導部材を使用した場合の解析結果を示す図である。図１８（ａ）は、Ｖ字型の誘導部材１２０を一枚使用した解析モデルを示している。Ｖ字型の誘導部材として１２０は、図１５（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す形状の誘導部材を使用し、２５段目のウエハ収納位置の高さに配置した場合について解析した。図１８（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、ＦＦＵの風量０．３ｍ／ｓｅｃの場合と、風量０．５ｍ／ｓｅｃの場合の解析結果を示す図である。図１８（ｂ）の解析結果からわかるように、Ｖ字型の誘導部材１２０を1枚用いただけで、風量０．３ｍ／ｓｅｃの場合であっても気体が清浄容器内に流入していることが確認できる。図１８（ｃ）に示す風量０．５ｍ／ｓｅｃの解析モデルでは、より多くの風量が効果的に流入していることがわかる。

以上の解析に使用した解析モデル（図１６〜図１８における図（ａ））と同様の装置を用いて実測を行った。実測位置は、図１９（ａ）に示すように、清浄容器の開口部（入口部）を縦横に３分割した９箇所の位置９５である。

以上の開口部の風量解析結果と、清浄容器の開口部における９箇所の実測位置９５の実測値とを、図１９（ｂ）のグラフに示す。このグラフからわかるように、実測値と解析結果とは、ほぼ規則正しい相関関係を示し、解析値は実測値の７０％程度の比例関係としてあらわれ、解析モデルにより、実測とほぼ同様の評価を行うことが可能であることがわかる。

（気流観察実験及び解析結果）
次に第１の仕切り板と第２の仕切り板の間隔とミニエンバイロメント室内の気体の流れの変化の関係及び、斜め誘導部材とＶ字型の誘導部材が清浄容器内部への気体の誘導効果を、気流観察実験及び気流解析シミュレーションの結果に基づいて説明する。

図２０（ａ）は、実験に用いた装置及び解析に用いた装置モデルを模式化して示す図であり、図２０（ｂ）は実験及び解析の清浄容器内部の観測ポイント位置ａ〜ｉを示す清浄容器の側面図である。図中、１３０は誘導部材を示し、１３１は清浄容器の近くに設けられた排気ファン、及び１３２は第1の仕切り板、１３３は第２の仕切り板を示す。第1の仕切り板１３２は、開口率２０％のものを使用し、清浄手段のＦＦＵ風量は風速０．５ｍ／ｓｅｃ、両端ダクトは風速５．1ｍ／ｓｅｃで排気する（ＦＦＵ供給量と排気流量は同じにした）構成とした。

（仕切り板の間隔の解析について）
図２１（ａ）は、第1の仕切り板１３２及び第２の仕切り板１３３の間隔を１００ｍｍにしたときのミニエンバイロメント装置の気流解析結果を示し、図２１（ｂ）は、間隔を２００ｍｍにしたときの気体流解析結果を示す。図（ｂ）の方が気体の流れがスムーズであり間隔が広い方が望ましいことがわかる。各種解析の結果、第１の仕切り板１３２と第２の仕切り板の間隔は、１５０ｍｍ以上あることが望ましく、ＦＦＵ供給量及び風速にも依存するが、１５０ｍｍから２５０ｍｍの範囲内が効果的であり、特に２００ｍｍ前後が最も効果的であることがわかった。

（気流観測実験結果について）
次に、図２０（ａ）の装置を用い、ＦＦＵ風量の風速０．５ｍ／ｓｅｃ、第１の仕切り板の開口率２０％にし、誘導板が無い場合、上下２段に誘導版を設けた場合、１枚のＶ字型誘導板を設けた場合について、ウエハの収納状態を変えて観測実験を行った。整流板は、斜め整流板は上下２段とも図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形状のものを使用し、Ｖ字型整流板は図（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す形状のものを用いた。上段の斜め誘導部材を２５段目のウエハ収納位置の高さに配置し、下段の斜め誘導部材を１７段目の高さに設置し、Ｖ字型誘導部材は、１７段目の高さに設置した。観測実験は、清浄容器内にウエハを０枚、１５枚、２５枚収納した場合のそれぞれについて行った。

図２８は、観測実験の結果を示す表である。表中のａ〜ｉは、図２０（ｂ）に示す清浄装置内を縦及び横方向に３等分したマトリクスの位置を示す。各位置の置換状態は○△×で示す。○は十分置換されており、△はほぼ置換された状態、×は置換されていない状態を示す。

観測実験の結果、清浄容器内にウエハ０枚を収納したケースでは、清浄容器内気体は上から下へ舞い上がり、上段には流れ難い傾向があった。それでも、Ｖ字型誘導部材は比較的効果的であることがわかる。ウエハを２５枚収納したときも全体として、気体が流れ難い傾向があるが、ここでもＶ字型誘導部材の効果が優れていることがわかった。下詰め１５枚のケースでは、気体が上部空間で舞い上がり、下段には流れ難い傾向があり、Ｖ字型誘導部材を用いても、領域ｂ、ｃ、ｈ、ｉでは気体が流入されないことがわかった。上詰め１５枚では、ウエハが誘導部材の役目をして、上段にも流れやすい。特にＶ字型誘導部材が効果的であることがわかる。

（シミュレーションに基づく気流解析結果について）
次にシミュレーションによる解析結果について説明する。図２２は、ウエハを２５枚収納可能な清浄容器１２内に、ウエハを収納していない状態での気体の流れの解析結果である。（ａ）は誘導部材、排気ファンの何れも設けない場合の解析結果を示し、（ｂ）は、排気ファン１３１及び、２つのＶ字型誘導部材１３５及び１３６を使用した場合の解析結果を示す図である。２つのＶ字型誘導部材１３５、１３６として、上段に図１４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す形状の誘導部材を使用し、下段に図１３の（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）に示す形状の誘導部材を使用するものとして解析を行った。また、上段のＶ字型誘導部材１３５の配置は、２５段目のウエハ収納位置の高さであり、下段誘導部材１３６の位置は１７段目の高さに設置するものとした。図（ａ）からわかるように、誘導部材及び排気ファンが無い場合には、清浄容器１２の内部には、気体はほとんど流入していないことがわかる。一方誘導部材１３５、１３５を備える場合には、大量の気体が流入し、誘導部材が効果的であることを示している。

図２３は、排気ファンの有無による効果の解析結果を示す図である。解析装置のモデルは、図２０（ｃ）に示している。この解析では、清浄容器１２に等間隔で５枚のウエハを収納し、斜め誘導部材１３０を使用したモデルを用いて解析している。斜め誘導部材１３０として、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の形状の誘導部材を用い、誘導部材の最下部がウエハ２５段目の高さになるようなモデルによる解析結果である。図２３（ａ）、（ｂ）の解析結果の図からわかるように、排気ファン１３１を使用した方が僅かではあるが、流入量が多いことがわかる。また、流体の流れも早くなる。

図２４は、ウエハ１５枚を上に１０枚、下に５枚分割した収納した状態において、斜め誘導部材１３４による効果を解析している。図２４（ａ）は、ウエハ１７段目の位置に配置した場合の解析結果を示している。斜め誘導部材１３４は、図１３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示す形状のものを用いて、解析している。図２４（ｂ）は、図２４（ａ）と同様の斜め誘導部材１３４を、同じ高さではあるが、より清浄容器１２に近づけた場合の解析結果を示している。図２４（ｃ）は、図２４（ａ）の状態に加えてさらに、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形状の斜め誘導部材１３０を２５段目の高さに設置した場合の解析結果を示している。図２４（ａ）及び（ｂ）を比較するとわかるように、斜め誘導部材１３４を近づけた方が良いことがわかる。また、図２４（ｃ）から、斜め誘導部材１３０を追加すると、下降気流をより効果的に清浄容器１２内に誘導することができることがわかる。

図２５は、ウエハ１５枚を分割して収納した場合と上側にまとめて収納した場合について、Ｖ字型誘導部材１３５、１３６を２段に設置したモデルにより解析した結果を示す図である。図２０（ｄ）に解析装置のモデルを示す。２つのＶ字型誘導部材１３５、１３６として、上段に図１４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す形状のＶ字型誘導部材を使用し、下段に図１３の（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）に示す形状のＶ字型誘導部材を使用するものとして解析を行った。また、上段の誘導部材１３５の配置は、２５段目のウエハ収納位置の高さであり、下段誘導部材１３６の位置は１７段目の高さに設置するものとした。Ｖ字型誘導部材１３５、１３６の２枚を用いたケースでは、図２５（ａ）、（ｂ）いずれの場合でも、気体を効果的に清浄容器内に誘導可能である。

図２６に、ウエハ１５枚を下詰めした場合における、斜め誘導部材１３４と、２段に設置したＶ字型誘導部材１３５、１３６の解析結果を示す。図（ａ）の斜め誘導部材１３４を用いた場合に比べ、図（ｂ）のＶ字型誘導部材を用いた方が、各ウエハに万遍無く気体が流入していることがわかる。

図２７は、清浄容器１２にウエハ２５枚を収納した場合において、排気ファンの排気量の差による影響の解析結果を示す図である。図２７（ａ）は排気ファンの排気量０．１ｍ／ｍｉｎの解析結果を示し、（ｂ）は排気量０．４ｍ^３／ｍｉｎの解析結果を示す。図から排気量０．１ｍ／ｍｉｎの方が、若干ではあるが清浄容器内への流入量が多い。

図２９に、シミュレーション解析結果をまとめた表を示す。表の表記は図２８の場合と同様に、ａ〜ｉは図２０（ｂ）に示す清浄装置内を縦及び横方向に３等分したマトリクスの位置を示し、各位置の置換状態を○△×で示す。○は十分置換されており、△はほぼ置換された状態、×は置換されていない状態を示す。

シミュレーションでは、清浄容器のウエハ収納枚数０枚、２５枚、１５枚について解析している。また、１５枚収納するケースでは、下側に詰めて１５枚収納した場合、上側に詰めて１５枚収納した場合、上詰めで１０枚収納して下詰めで５枚収納した場合に分けてシミュレーションした。さらに、ウエハ５枚を清浄容器内に均等に分割して収納するとともに斜め誘導部材を使用したケースで、排気ファンの有効性についても解析している。また、ウエハを２５枚収納したケースで、排気ファンの排気量による影響も解析している。

これらのシミュレーション結果は、実験結果とほぼ類似した結果を示しており、シミュレーション解析が信頼できることを示している。０枚、２５枚の場合には、何れも清浄容器（ＦＯＵＰ）内への流れ込みが少ない方が良いことを示し、下詰め１５枚は観測実験と同様に上部空間で気体が舞い上がり、下段への流れ難いことを示し、上詰め１５枚は上段にも流れやすいことを示している。また、整流板の数は多い方がよく、ＦＯＵＰに近い位置に設置した方がよいことがわかる。さらに、シミュレーションによる解析では、排気ファンを設けた方がよいが、あまり排気量が多くない方が良いことを示している。

本発明者らはさらに実験及びシミュレーションによる解析を行い、誘導部材を備える整流部材は、清浄容器の雰囲気の置換に効果があること、及び斜め誘導部材よりも、Ｖ字型の誘導部材の方が効果的であるとの確信をもった。また、斜め誘導部材は１枚では効果が少ないため、２枚設置することが望ましいことも判った。さらに、誘導部材の設置位置は、Ｖ字型誘導部材の場合には、開口部の高さの下から１７／２６〜２２／２６の位置が効果的であり、特に２５枚収納容器の場合には２０段目のウエハの高さに設置することが最も効果的である。さらに、斜め誘導部材の場合には、上の誘導部材を開口部の高さの下から２２／２６〜２５／２６の位置に配置し、下の誘導部材を下から１５／２６〜２１／２６の位置に設置するのが効果的であることが判明した。特に２５枚ウェハの場合には上の誘導部材を２５段目の位置に、下の誘導部材を下から１７段目に配置するのが最も効率的であることが判明した。

Ｖ字型誘導部材を用いた場合にほぼ全ての状況下で雰囲気を導入可能である。但し、Ｖ字型誘導部材を用いても、１５枚を下側に収納した場合に領域ｂ、ｃ、ｈ、ｉの場所の置換が不十分である。従って、１５枚の場合には、清浄容器の上側に詰めることが望ましい。

さらに、第１の仕切り板と第２の仕切り板の間隔は広い方が効果的であり、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲内が望ましく、特に２００ｍｍ前後が最も効果的であることがわかった。また、排気ファンを設けても良いが、排気量が多すぎることは良くないとの結果を得た。排気ファンの排気量は、０．０５〜０．１５の間、特に０．１ｍ^３／ｍｉｎ程度が望ましい。

さらに、図１３〜図１５に示す各種誘導部材においては、実験及び解析モデルとして形状を特定する必要があったため、各誘導部材のサイズ組合せ角度、設置角度の数値を特定しているが、これらの各部の長さ、大きさ（サイズ）、縦横の比、及び角度は、ミニエンバイロメント装置の大きさ、ＦＦＵ風量等の各種条件に合わせて自由に変更可能である。例えば、図１３（ｂ）、（ｅ）に角度１５０°として示し、図１５（ｂ）に角度１３７°として示す２枚の斜め誘導板の交差角は、自由に調整可能であり、９０°〜１８０°の間で調整することが望ましい。

また、下側板と設置角度（水平線に対する角度）も自由に調整可能であり、特に０〜６０°の間で調整することが望ましい。さらに、Ｖ字型誘導部材のＶ字を構成する２板の板の交差部の角度も、自由に調整可能である。特にＶ字を構成する２枚の板の内角が、９０°〜１７０°の範囲内で交差する形状となるのが望ましい。また、図１５（ｂ）及び（ｅ）に角度３０°として示すＶ字型誘導部材の水平線に対する取り付け角度も、自由に調整可能であり、特に０°〜６０°の範囲で調整するのが望ましい。

従来の薄板状物製造システムを示す側面図である。 本発明のミニエンバイロメント装置の一実施例を示す一部切り欠き斜視図である。 本発明の薄板状物製造システムの一実施例を示す斜視図である。 本発明のミニエンバイロメント装置の一実施例を示す一部切り欠き斜視図である。 図４とは、形状の異なる搬送機を具えた本発明のミニエンバイロメント装置を示す一部切り欠き斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる整流部材を有するミニエンバイロメント装置を用いた薄板状物製造システムを示す側面図である。 ミニエンバイロメント室の境界部ドアの下部に、排気ファンを設けた実施例を示す斜視図である。 図６に示す実施態様にかかる搬送機１４の動きを示すミニエンバイロメント装置の斜視図である。 搬送機の搬送アームにより清浄装置から薄板状部材を取り出す搬送機のアームの動きを示すミニエンバイロメント装置の斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかる整流部材を示す斜視図である。 誘導部材により清浄容器内に誘導される清浄雰囲気の流れを示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる薄板状物製造システムの内部が見える状態を示す側面図である。 シミュレーションに用いる斜め誘導部材の形状を示す図である。（ａ）及び（ｄ）は正面図、（ｂ）及び（ｅ）は左側面図、（ｃ）及び（ｆ）は斜視図を示す。 シミュレーションに用いるＶ字型誘導部材の形状を示す図である。（ａ）及び（ｄ）は正面図、（ｂ）及び（ｅ）は左側面図、（ｃ）及び（ｆ）は斜視図を示す。 実験に用いた斜め誘導部材及びＶ字型誘導部材の形状を示す図である。（ａ）及び（ｄ）は正面図、（ｂ）及び（ｅ）は左側面図、（ｃ）及び（ｆ）は斜視図を示す。 清浄容器開口部における風速の解析モデルと観測結果を示す図である。 清浄容器開口部における風速の解析モデルと観測結果を示す図である。 清浄容器開口部における風速の解析モデルと観測結果を示す図である。 （ａ）清浄容器の開口部を縦横に3分割した9箇所の観測領域を示す図であり、（ｂ）は解析結果と実測置を示すグラフである。 図２０（ａ）は、実験に用いた装置及び解析に用いた装置モデルを模式化して示す図であり、図２０（ｂ）は清浄容器内の実験及び解析の観測ポイント位置を示す清浄容器の側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は解析装置のモデルを示す斜視図である。 仕切り板の間隔をシミュレーションした解析結果を示す図である。 ウエハを収納していない場合における解析結果を示す図である。 排気ファンの有無による解析結果を示す図である。 ウエハを１５枚分割収納した場合における誘導部材の違いに基づく解析結果を示す図である。 ウエハ１５枚を分割収納した場合と上詰め収納した場合における違いの解析結果を示す図である。 ウエハを下詰め１５枚収納した場合における誘導部材の違いに基づく解析結果を示す図である。 排気ファンの排気風量の違いによる影響を解析した結果を示す図である。 観測実験の結果を示す図表である。 シミュレーションに基づく解析結果を示す図表である。

符号の説明

１０、２０、５０、１００ 薄板状物製造システム
１１、２１、３１、４１、５１、９１ ミニエンバイロメント装置
１１−１、２１−１、５１−１、９１−１ ミニエンバイロメント室
１２ ＦＯＵＰ １３ ロードポート
１４、４２ 搬送機 １５ 清浄手段（ファンフィルタユニット）
１６ 処理室 １７ 弁体
２２、９２、１３１ 第１の仕切り板
２３、９３、１３２ 第２の仕切り板
２４ 循環路 ３２ 気体導入用整流部材
２５ 内部環境測定器 ２６ 清浄気体（無害ないし低害気体）供給機構
２７ 吸気口 ３２、５２、６０、７０ 整流部材
５３、８０、１１０、１１１、１３０、１３４ 斜め誘導部材（誘導板）
５４ ドア昇降手段 ５５ 整流部材駆動手段
８０ ドア ９０ 清浄部材の蓋部
８１、１２０、１３５、１３６ Ｖ字型の誘導部材（誘導板）

Claims (20)

1. 薄板状物を気密可能に収納する清浄容器を載置し、前記清浄容器の蓋部を開閉または着脱するためのロードポートと、搬送アームにより前記清浄容器から前記薄板状物を取り出し、該薄板状物の処理を行う処理室に移載する搬送機と、気体を通過させる際に気体中の塵埃を取り除く清浄手段とを備え、内部を清浄環境状態に維持するミニエンバイロメント装置であって、
   前記循環路の前記無害または低害気体の回収口を、前記搬送機の前記搬送アームより下側に設けられた複数の貫通穴を有する第１の仕切り板と、前記第１の仕切り板より下方に１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの間隔をもって設けられた前記無害または低害気体を通さない第２の仕切り板との間に設け、
   前記ミニエンバイロメント装置内に充填されている無害または低害気体を回収して前記清浄手段に循環させる循環路を有する循環手段とを具えることを特徴とするミニエンバイロメント装置。
2. 前記無害または低害気体の供給装置と、内部の酸素濃度を計測する酸素濃度計と、前記酸素濃度計から出力される濃度情報に基づいて前記無害または低害気体の供給量を制御する制御手段とを具えたことを特徴とする請求項１に記載のミニエンバイロメント装置。
3. 内部の湿度を計測する湿度計と、前記湿度計から出力される湿度情報に基づいて前記無害または低害気体の供給量を制御する制御手段とを具えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のミニエンバイロメント装置。
4. 内部を循環する前記無害または低害気体を前記清浄容器内部に誘導する整流部材を、前記清浄容器への開口部の前面に設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置。
5. 前記無害または低害気体が、不活性ガス、乾燥空気、低酸素空気、乾燥低酸素空気からなる群から選ばれるいずれか一種であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置。
6. 薄板状物を気密可能に収納する清浄容器を載置して該清浄容器の蓋部を開閉または着脱可能なロードポートと、搬送アームを備えており、該搬送アームにより前記清浄容器から前記薄板状物を取り出し、該薄板状物を処理する処理室に移載する搬送機と、内部に送り込む気体を通過させることにより気体中の塵埃を取り除く清浄手段とを備え、内部を清浄環境状態に維持して前記薄板状物の汚染を防止するミニエンバイロメント装置であって、
   前記清浄容器の開口部前面に、前記清浄手段を介して供給される清浄気体を前記清浄容器の開口部から該清浄容器の内部に誘導する整流部材を設けたことを特徴とするミニエンバイロメント装置。
7. 前記整流部材は、前記清浄気体の流れを所定の角度をもって遮ることにより前記清浄気体を前記清浄容器内に誘導する斜め誘導部材を備えることを特徴とする請求項６に記載のミニエンバイロメント装置。
8. 前記整流部材は、前記斜め誘導部材を上下に複数段に配置したことを特徴とする請求項７に記載のミニエンバイロメント装置。
9. 前記整流部材は、上下に２段の誘導部材を備え、下段の斜め誘導部材を開口部の縦幅（開口部の縦方向の長さ）の１５／２６〜２１／２６の範囲内の高さに設置し、上段の整流部材を２２／２６〜２５／２６の範囲内の高さに設置したことを特徴とする請求項８に記載のミニエンバイロメント装置。
10. 前記整流部材は、下降する前記清浄気体を中央に集めて前記清浄容器内に誘導する中央が窪んだＶ字型の誘導部材を備えることを特徴とする請求項６に記載のミニエンバイロメント装置。
11. 前記Ｖ字型の誘導部材は、前記清浄容器の方に所定の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載のミニエンバイロメント装置。
12. 前記Ｖ字型誘導部材を、前記Ｖ字型の誘導部材を前記開口部の下から１７／２６〜２２／２６の位置に配置したことを特徴とする請求項１０または１１に記載のミニエンバイロメント装置。
13. 前記整流部材を前記開口部の所定の位置から移動させる駆動手段を備えることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置。
14. 前記駆動手段は、前記整流部材を下方に移動させることを特徴とする請求項１３に記載のミニエンバイロメント装置。
15. ミニエンバイロメント装置内の清浄環境を保つために、駆動手段をカバーで覆い、該カバー内に清浄手段が供給する清浄気体を取り入れ、取り入れた清浄気体及び前記駆動手段から発塵される塵埃を外部または循環路へ排出することを特徴とする請求項１３または１４に記載のミニエンバイロメント装置。
16. 前記清浄手段から供給される前記清浄気体を回収して前記清浄手段に送り、前記清浄手段を介して再び前記回収した清浄気体を供給させることにより前記清浄気体を循環させる循環手段を備えることを特徴とする請求項６〜１５のいずれか１項に記載のミニエンバイロメント装置。
17. 前記清浄気体の回収口を、前記搬送機の前記搬送アームより下側に設けられた複数の貫通穴を有する第１の仕切り板と、前記第１の仕切り板より下方に設けられた前記無害または低害気体を通さない第２の仕切り板との間に設けたことを特徴とする請求項１６に記載のミニエンバイロメント装置。
18. 前記第１の仕切り板と第２の仕切り板は１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの間隔をもって設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のミニエンバイロメント装置。
19. 請求項１から１８のいずれかに記載のミニエンバイロメント装置を具えたことを特徴とする薄板状物製造システム。
20. ロードポートに載置された清浄容器の開口部からミニエンバイロメント装置内の清浄気体を送りこみ、前記ミニエンバイロメント装置内の清浄気体の下降気流を、前記清浄容器の開口部方向に向かって斜めに遮ることにより、前記清浄気体の流れを前記清浄容器内に誘導し、前記清浄容器内の雰囲気を清浄気体で置換する清浄容器の雰囲気置換方法。

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