(57)【要約】【課題】ミニエンバイロメント装置の筺体の内部における局所的な気流の流速の制御性を向上させ、カセットの内部に保持された処理ワークへの微小異物の付着を抑制する。【解決手段】内部を清浄な雰囲気に保つ筐体６１と、ファン２及びフィルタ３を含みダウンフロー８を発生させるファンフィルタユニットと、ダウンフロー８を排出するための開口部９と、処理ワーク６を保持するためのカセット４の接続部６２と、ダウンフロー８を局所的に加速するための駆動部を筐体６１の内部に設置した気流発生装置１２とを備えたミニエンバイロメント装置を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を清浄な雰囲気に保つ筐体と、ファン及びフィルタを含みダウンフローを発生させるファンフィルタユニットと、前記ダウンフローを排出するための開口部と、処理ワークを保持するためのカセットの接続部と、前記ダウンフローを局所的に加速するための駆動部を前記筐体の内部に設置した気流発生装置とを備えたことを特徴とするミニエンバイロメント装置。
【請求項２】
前記気流発生装置は、前記接続部に設置された前記カセットの内部における気流の流速を大きくすることを特徴とする請求項１記載のミニエンバイロメント装置。
【請求項３】
前記気流発生装置を用いて加速する気流の流量を制御するための制御部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のミニエンバイロメント装置。
【請求項４】
前記気流発生装置は、放電用電極及び対向電極を備えイオン風を発生するイオン風発生装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のミニエンバイロメント装置。
【請求項５】
前記気流発生装置は、前記筐体の壁面に設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のミニエンバイロメント装置。
【請求項６】
前記気流発生装置は、前記壁面の凹部を設けた部位に設置したことを特徴とする請求項５記載のミニエンバイロメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミニエンバイロメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品などの超微細加工が必要な製造装置／検査装置などにおいては、微小粒子異物が処理ワークに付着することを防止するために、半導体ウェーハなどの処理対象ワークを微小粒子が非常に少ない雰囲気下で処理する必要がある。
【０００３】
一般には、特許文献１及び特許文献２に示されるようなミニエンバイロメント装置（以下、ミニエンとも呼ぶ。）と称される局所的に雰囲気を清浄化する装置を製造装置及び検査装置に装備することで対処している。
【０００４】
ミニエンは、一般に、ミニエン上部に設置したファンとフィルタとを含むファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵとも呼ぶ。）からのクリーンな空気をダウンフローで送り込むことにより、内部を陽圧に保持し、ミニエンの外部から微小粒子の異物が流入することを防止する。また、ミニエンの内部にある装置から発生した微小粒子（塵埃）をＦＦＵからのダウンフローの動圧を用いてミニエンの下部に移動させることにより、発塵微小粒子が処理ワークに付着することを防止している。つまり、ミニエンの内部清浄度を高く保つためには、陽圧とダウンフローとをバランス良く制御する必要がある。
【０００５】
陽圧については、ＦＦＵからの風量と排気量とのバランスを保つことにより制御するが、特に、動的にバランスを維持する必要がある場合には、特許文献３に示されるように、ＦＦＵ風量を可変制御するものや、特許文献４及び特許文献５に示されるように、排気量を可変制御するものなどが提案されている。
【０００６】
特許文献６には、ウエハの位置する領域よりも上方位置に領域を挟んで対称に配置され、各々ダウンフローに対して正または負の一方に帯電した気体を供給する複数のイオナイザーと、イオナイザーの電極に印加されている電圧と同符号の直流電圧をウエハに印加する電源とを備えた雰囲気清浄化装置が開示されている。
【０００７】
特許文献７には、半導体基板を収納した密閉収納容器の蓋を開閉する開閉手段の外側で密閉収納容器の蓋周辺に、清浄な気体をダウンフローにより供給する供給手段から清浄な気体を分流して供給する半導体基板の搬送方法が開示されている。
【０００８】
特許文献８には、ＦＯＵＰが載置される載置台に隣接して開口部の上方に配置されて、ＦＯＵＰの内部に収容された被収容物に向けて所定の気体を給気可能な給気ユニットを有する蓋開閉システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−８８１５５号公報
【特許文献２】特開２０００−８２７３１号公報
【特許文献３】特開２００２−２３１７８２号公報
【特許文献４】特開２００３−２６４２１９号公報
【特許文献５】特開２００７−２２０７７３号公報
【特許文献６】特開２００９−２５９９１８号公報
【特許文献７】特開２００５−２７７２９１号公報
【特許文献８】特開２００６−１２８１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、ミニエンバイロメント装置の筺体の内部における局所的な気流の流速の制御性を向上し、カセットの内部に保持された処理ワークへの微小異物の付着を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のミニエンバイロメント装置は、内部を清浄な雰囲気に保つ筐体と、ファン及びフィルタを含みダウンフローを発生させるファンフィルタユニットと、前記ダウンフローを排出するための開口部と、処理ワークを保持するためのカセットの接続部と、前記ダウンフローを局所的に加速するための駆動部を前記筐体の内部に設置した気流発生装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ミニエンバイロメント装置の筺体の内部における局所的な気流の流速の制御性を向上し、ダウンフローを局所的に加速することができる。そして、カセットの内部における気流の流速を大きくし、カセットの内部に保持された処理ワークへの微小異物の付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例のミニエンバイロメント装置を示す概略構成図である。
【図２】ミニエンの陽圧と流速の関係を示すグラフである。
【図３】ミニエンの内部における流速分布の一例を示す概略断面図である。
【図４】従来のミニエンの内部における気流を示す概略断面図である。
【図５】従来のミニエンの内部における気流を示す概略断面図である。
【図６】気流発生装置の一例であるイオン風発生装置を示す概略構成図である。
【図７】イオン風発生装置の変形例を示す概略斜視図である。
【図８】イオン風発生装置の変形例を示す概略斜視図である。
【図９】図１のミニエンバイロメント装置の変形例を示す部分構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、半導体製造装置及び半導体検査装置に使用される小規模かつクリーンな環境を実現するミニエンバイロメント装置（以下、ミニエンとも呼ぶ。）並びにそれを用いたクリーンルーム設備に関する。
【００１５】
ミニエンの内部におけるダウンフローの流速及び流速分布については、ＦＦＵ風量と排気量又は排気位置との関係に基づいて設定されている。
【００１６】
排気量及び排気位置を制御することにより、ダウンフローの流速分布をある程度制御することは可能である。しかしながら、例えば、ダウンフロー流速を上げるために排出量を大きくすると、ミニエンの内部の圧力が低下し、ミニエンの外部に対する陽圧を保つことができなくなる。このため、排出量には自ずと制限があり、ダウンフロー制御の自由度は大きくない。このため、ミニエン内部に処理ワークを搬入する過程など、流速分布が一時的に著しく乱れた場合には対応しきれず、処理ワークへ微小粒子を付着させてしまうという問題点も抱えることも少なくない。
【００１７】
また、半導体製造装置及び検査装置においては、処理ワークの表面の静電気帯電が問題となっている。これを除電（中和）し、処理ワーク表面の帯電量を出来る限り少なくすることも製造／検査過程で非常に重要となってきている。
【００１８】
この対策として、イオンを発生させる装置（イオナイザとも呼ぶ。）をミニエンの内部に設置し、イオンによる電気的中和作用により処理ワーク表面帯電量を下げることが一般に行われている。
【００１９】
ミニエンの内部の空気清浄度を高く保つには、ミニエン内部の圧力をミニエン外部の圧力に対して陽圧に保ち、ミニエンの外部からの微小粒子の流入を防止し、かつ、ミニエンの内部にある装置から発生する微小粒子（塵埃）をＦＦＵからのダウンフローによる動圧によってミニエン下部に速やかに移動させ、ミニエン下部に設けた開口部から排出させることが必要である。
【００２０】
図２は、ダウンフローの流速とミニエン内部の圧力（陽圧）との関係を示したものである。
【００２１】
本図に示すように、陽圧は、ダウンフロー流速の増加関数となっている。すなわち、流速を大きくすると陽圧が低下し、流速を小さくすると陽圧が高くなる。
【００２２】
ミニエンの内部にある装置から発生する微小粒子をミニエン下部に設けた開口部から排出させるためには、流速を大きくする必要がある。この場合、陽圧は低くなる。一方、ミニエンの外部からの微小粒子流入を防止するためには、陽圧を高くする必要がある。この場合、流速は低くする必要がある。
【００２３】
このため、陽圧を適正範囲内に保持しようとすると、ダウンフロー流速も自ずと制限が出てくる。
【００２４】
なお、微小粒子を下方に移動させるための動圧は、ダウンフロー流速の２乗に比例する。
【００２５】
図３は、ミニエン内部のダウンフローの流速分布の一例を図示したものである。
【００２６】
ミニエン１の筺体６１の中央部付近と比較して、筺体６１の壁面付近は概ね流速が小さくなっている。一方、接続部１１（開口部）付近は流速が高くなっているなど、流速分布が一様では無いことが分かる。特に、流速が小さい部位では、微小粒子への動圧（下方へ移動させる力）が小さくなるため、微小粒子の速やかな排出を阻害する要因となる。
【００２７】
また、図４及び図５は、陽圧が適切な範囲内で、開口部９の開口面積を変更した状態を図示した例である。
【００２８】
図５の場合、図４と比較して開口面積を小さく設定しているため、ダウンフロー流速については図５の方が図４と比較して小さくなっている。
【００２９】
図４において、カセット４の内部の気流８ａに注目すると、気流８ａは、カセット４の下部から導入され、カセット４の上部に流れている。
【００３０】
これに対して、図５においては、カセット４の内部の気流８ｂは、カセット４の上部から導入され、カセット４の下部に向かって流れている。
【００３１】
ミニエン内部圧力を適切な陽圧に制御する方法としては、特許文献３に示されるように、ＦＦＵ風量を可変制御するものや、特許文献４及び特許文献５に示されるように、排気量を可変制御するものなどが提案されている。
【００３２】
しかし、図４及び図５に示すように、規定内で陽圧を適正範囲内に制御する場合であっても、特に、壁面付近などの流速が小さい部位においては、ミニエン内部の気流方向が大きく変化する可能性がある。ＦＦＵ風量制御や排気量制御だけでは十分な制御ができるとは言い難い。気流の方向が著しく変化する変化点においては、乱流が発生して微小粒子を処理ワークに付着させてしまう問題も生じている。
【００３３】
以下、本発明の一実施形態に係るミニエンバイロメント装置について説明する。
【００３４】
前記ミニエンバイロメント装置は、内部を清浄な雰囲気に保つ筐体と、ファン及びフィルタを含みダウンフローを発生させるファンフィルタユニットと、ダウンフローを排出するための開口部と、処理ワークを保持するためのカセットの接続部と、ダウンフローを局所的に加速するための駆動部を筐体の内部に設置した気流発生装置とを備える。
【００３５】
駆動部を筐体の内部に設置されていることにより、局所的な気流の流速の制御における応答性（制御性）を向上させることができる。
【００３６】
前記ミニエンバイロメント装置において、気流発生装置は、カセットの接続部に設置されたカセットの内部における気流の流速を大きくする。
【００３７】
前記ミニエンバイロメント装置は、気流発生装置を用いて加速する気流の流量を制御するための制御部を有する。
【００３８】
前記ミニエンバイロメント装置において、気流発生装置は、放電用電極及び対向電極を備えイオン風を発生するイオン風発生装置である。
【００３９】
前記ミニエンバイロメント装置は、気流発生装置を筐体の壁面に設置する。
【００４０】
前記ミニエンバイロメント装置は、気流発生装置を筐体の壁面の凹部を設けた部位に設置する。
【００４１】
以下、実施例を用いて詳しく説明する。
【実施例】
【００４２】
図１は、実施例のミニエンバイロメント装置の基本的な構成を示す概略構成図である。
【００４３】
本図において、ミニエン１は、筐体６１の上部にファン２及びフィルタ３が設置されている。そして、ファン２が発生する気流によって、清浄化されたダウンフロー８が形成される。
【００４４】
ミニエン１の下部には、ダウンフロー８を排出するための開口部９が設置されている。この開口部９からミニエン１の外部にダウンフロー８が排出されるのに伴って微小粒子も排出される。
【００４５】
ミニエン１の筺体６１の側面部には、ロードポート５が設置され、その上部にカセット４が設置されている。カセット４の内部には、処理ワーク６（ウェーハ）が格納される。カセット４は、筺体６１の側面部に接続部６２を有する。
【００４６】
一方、筺体６１の他の側面部には、本体装置１５が接続された接続部１１が設けてある。
【００４７】
ミニエン１（筺体６１）の内部には、搬送ロボット７が設置されている。搬送ロボット７は、処理ワーク６をカセット４から接続部６２を介して取り出し、接続部１１を介して本体装置１５に受け渡すようになっている。すなわち、搬送ロボット７は、カセット４と本体装置１５との間で処理ワーク６を搬送する。
【００４８】
搬送ロボット７、ロードポート５、ファン２及び開口部９は、制御装置１４（制御部）によって適切に動作制御される。
【００４９】
気流発生装置１２は、ダウンフロー８の流速が小さくなる傾向がある部位の上方に取り付けられる。気流発生装置１２から発生する気流１３により、気流発生装置１２の下方の流速を大きくすることができる。これにより、微小粒子を速やかに下方に移動させることができる。
【００５０】
なお、気流発生装置１２から発生する気流１３の流量は、制御装置１４から制御可能であり、ミニエン１の内部の状態に併せて制御することができる。
【００５１】
流速計をミニエン１内部に設置してミニエン１内部の気流（流速）を計測し、気流１３にフィードバックする制御系を形成することも可能である。
【００５２】
なお、本実施例においては、図３に示すダウンフローの流速分布を元に、ダウンフローの流速が小さく、かつ、乱流が発生し易いカセット４の壁面上部に気流発生装置１２を設置しているが、ダウンフローの流速分布は、ミニエン１の形状などにより一意的では無いため、ダウンフロー８が乱れ易い箇所に気流発生装置１２を適宜設置してもよい。また、気流発生装置１２を適切な位置に複数個設置してもよい。
【００５３】
図６は、図１の気流発生装置の一例であって放電用電極（コロナ放電用電極）及び対向電極を使用したイオン風発生装置を示したものである。
【００５４】
本図において、イオン風発生装置は、針状の先端部を有する電極３１と、対極電極３２と、高電圧電源３０とを含む構成である。高電圧電源３０は、図１に示す制御装置１４と接続してある。対極電極３２は、板状であり、電極３１から見てダウンフローの下流側に２枚設けてある。電極３１及び対極電極３２は、筐体の内部のダウンフロー８を局所的に加速するための駆動部を構成する。
【００５５】
高電圧電源３０を用いて電極３１に高電圧を印加することにより、電極３１の先端部から放電によるコロナ３３が発生し、コロナ３３の近傍においては、イオン化された空気が生成する。イオン化された空気は、対極電極３２に電気的に引き付けられ、途中で空気分子と衝突することにより、イオン分子３４を含んだ空気の流れ、所謂、イオン風３５となる。
【００５６】
実施例のイオン風発生装置は、高電圧電源３０の切り替え（制御）により、イオン風３５の正・負を選択できる。すなわち、正イオンも負イオンも発生することができる。また、電圧又は電流を制御することにより、風量を制御することもできる。
【００５７】
本実施例においては、カセット４を設置してある壁面の上方に気流発生装置１２を設置しているため、この壁面近傍の気流１３の流速が大きくなる。このため、カセット４の内部にイオン化された空気（気流８ａ）が流入し、カセット４の内部に格納された処理ワーク６の表面の電荷を中和する効果も得られる。
【００５８】
図７は、イオン風発生装置の変形例を示す概略斜視図である。
【００５９】
本図において、対極電極３２は、中空の円筒形状である。電極３１の先端部で発生したイオン風は、対極電極３２の中空部分を通過して下流側に流れるようになっている。
【００６０】
図８は、イオン風発生装置の変形例を示す概略斜視図である。
本図において、対極電極３２は、中空の円錐台状である。電極３１の先端部で発生したイオン風は、対極電極３２の中空部分を通過して下流側に流れるようになっている。
【００６１】
図６〜８に示すように、電極３１と対極電極３２との距離を含む位置関係、対極電極３２の形状等を調整することにより、イオン風３５の風量及び風向を設定することができる。また、電極３１及び対極電極３２の形状等は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００６２】
イオン風発生装置は、非常に少ない流量（流速）の気流を流路の一部に発生させる点、及び、その流量の微調整が容易である点で非常に有利である。また、流速が小さいため、周囲の気流を乱さずに局所的に気流を加速することができる点で非常に優れている。
【００６３】
図９は、図１のミニエンバイロメント装置の変形例を示す部分構成図である。
【００６４】
本図において、ミニエン（筺体）の壁面５０には、凹部５１が設けてあり、気流発生装置１２は、凹部５１の壁面よりもミニエンの中央部に寄せて固定してある。図示していないが、固定するための部材は、壁面５０又は凹部５１に接続してよい。
【００６５】
ダウンフロー８には、気流発生装置１２の内部を通過して気流１３となるもの、及び、凹部５１を通過して気流５２となるものがある。気流１３及び気流５２は合流するため、壁面５０近傍の下流側の流速を大きくすることができる。
【００６６】
以上の実施例においては、気流発生装置をイオン風発生装置としたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、気流発生装置を微少の気流を発生させるファンで構成してもよい。
【００６７】
本発明によれば、気流発生装置によって、ダウンフロー流速が小さい部位や、ミニエン内部での処理ワーク搬送時に乱流が発生し易い部位に対してダウンフロー流速を補うことが可能となる。また、微小粒子に対して動圧を加え、速やかにミニエン（筺体）の下部に導くことにより、処理ワークへの微小異物の付着を効果的に抑制することが可能となる。
【００６８】
さらに、本発明によれば、気流発生源にコロナ放電用電極と対向電極とを組み合わせた、所謂イオン風発生装置を選択することにより、イオン風発生装置から放出されるイオンを用いて処理ワーク表面の除電を実施することが可能となるという相乗効果が得られる。
【符号の説明】
【００６９】
１：ミニエン、２：ファン、３：フィルタ、４：カセット、５：ロードポート、６：処理ワーク、７：搬送ロボット、８：ダウンフロー、８ａ、８ｂ：気流、９：開口部、１１：接続部、１２：気流発生装置、１３：気流、１４：制御装置、１５：本体装置、３０：高電圧電源、３１：電極、３２：対極電極、３３：コロナ、３４：イオン分子、３５：イオン風、５０：壁面、５１：凹部、６１：筐体、６２：接続部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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