JPH0482057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクリーンルームを使用することなく、
集積回路を外部環境にさらさないで処理する集積
回路処理装置に関する。

処理の歩どまりは長い間集積回路（IC）の製
造においての大きな関心事であつた。IC処理の
失敗の主な原因は処理環境に埃のような微粒子が
存在することである。したがつて従来のIC処理
は空気を絶えず循環し空中微粒子をろ過取除くク
リーンルーム内で行われる。更に、作業員は、作
業員がクリーンルームを動き廻るとき入り込む多
数の微粒子を減らす目的で特殊な服を着用する。
最終段階では、最も傷つき易いIC処理段階の多
くはさらに、ろ過空気の層流のもとで行われ、局
部的微粒子汚染源からも保護している。

残念ながら、このような環境には幾つかの欠点
がある。第１に、このように特別に設計した部屋
は構成および保守とにかなり費用がかかるばかり
でなく、このような環境での作業は不便である。
第２に、製品不良を起こす微粒子の大きさは通
常、製品の形体の最小の大きさの1/4から1/3以上
であるから、新しいIC製品の寸法が小さくなる
につれて、処理の歩どまりを許容範囲に維持する
ためには汚染のレベルを絶えず減らすことが必要
である。この問題は、製品形体の最小の大きさが
超大規模集積回路（VLSI）においては１ミクロ
ンより小さくなるので特にきびしくなる。

本発明は、本出願人が以前に出願した特開昭60
年227437号と同様に、ICの製造において伝統的
なクリーンルームを使用しないようにするもので
ある。かわりに、ウエーハ上にふりかかる微粒子
束を格段に減らして微粒子汚染を減らす新しい標
準化された機械的インターフエース（SMIF）シ
ステムを採用する。これは輸送、保管、およびほ
とんどの処理段階の期間中、機械的にウエーハを
取り巻く気体をウエーハに対して本質的に静止さ
せ、且つ外部の周囲環境がウエーハの環境に入り
込むことができないようにしている。実験によれ
ば、SMIFシステムのウエーハ処理では従来のク
ラス１００のクリーンルームによるウエーハ処理
方式と比較してウエーハの微粒子汚染がほとんど
10倍も減ることが示された。更に、SMIFシステ
ムの微粒子汚染のレベルは周囲の外部環境とは無
関係なので、ICの製造は清浄でない施設の中で
行うことができる。このように、高価で不便なク
リーンルームが除かれるばかりでなく、微粒子汚
染物の集中が少ないため高密度VLSIプロセスに
対して処理の歩どまりが維持できるばかりか向上
さえできる。

実験ではVLSI回路のかなりな数の処理欠陥は
粒子によつて起こり、これら粒子の多くはたとえ
無塵服を着用しても人間の操作に関係して生ずる
ことがわかつている。座つている人間が軽く手、
前腕、頭を動かすと適切な無塵服を着ていても毎
分100000個を越す粒子を発生し、その粒子の大き
さはすべて0.3ミクロンより大きい。したがつて
SMIFシステムは二つの部分から構成される。

(1)処理機器の各部のウエーハ処理器具を取囲ん
だ清浄ガスを充填した天蓋と、(2)機械から機械へ
ウエーハを運ぶ小型で、清浄な静止ガスを満たし
た箱とである。装置の各種部分は微粒子の無い独
特なドツキング可能なドアによつて、空気閉鎖す
る必要なしに機械的に連絡される。このドアは機
械の各種部分上にあつて埃つぽい外部環境により
ドアの外表面にたまつた微粒子を捕えるように取
りつけられているドアから成る。一旦結合する
と、ドアは一体となつて清浄な内部空間内に移動
し、装置の構成部品の間に微粒子の無いインター
フエースを開く。次いでウエーハは人間の侵入な
しに機械の腕とエレベータとで装置内に移動され
る。実際のウエーハの運動もロボツト式の操作機
構を使用して完全に自動化できて更に生産性が向
上できる。このようにICウエーハの人手による
取扱いを省き、ICプロセスの大部分を通じてウ
エーハを静止空気環境に維持することによつて、
微粒子を減らし、プロセスの歩どまりが向上す
る。以下図面を用いて本発明を説明する。概念的
に、SMIFシステムは次の二つの部分から構成さ
れる。

１ 処理機器の各部分のウエーハ処理機具を取り
囲む清浄空気を満たした天蓋と、 ２ ウエーハを機械から機械へ運ぶ小型の清浄空
気を満たした箱。

実際には、SMIF装置は、SMIFサブシステムを
形成する幾つかの小さな清浄空気の箱と天蓋とか
ら組立てており、そしてサブシステムはそれぞれ
３個のSMIFサブシステム構成要素から組立てら
れている。

第１図に示すとおり第１のSMIFサブシステム
構成要素は天蓋１０である。天蓋１０は処理機械
１５の各ウエーハ処理機構（たとえば、フオトレ
ジスト塗布機、マスク合わせ器、検査機械など）
を覆う取外し易いシールドである。一般に、天蓋
１０はレクサンのような透明なプラスチツクで構
成され、後に必要となる天蓋１０内部の検査ある
いは保守を行い易くなつている。他のサブシステ
ム構成要素はSMIFカセツトポート２０とSMIF
カセツト操作器３０とであつて、これらは天蓋１
０の中の動きやすい位置で天蓋１０にボルトで固
定されている。天蓋１０は処理機械１５の処理機
械を囲んでいるので、クリーンルーム内で処理機
械１５を囲む必要はない。

第２Ａ図はSMIFカセツトポート２０の詳細を
示す。ポート２０は代表的には天蓋取付板５０を
用いて天蓋１０の水平面４０に取付けられる。ポ
ート２０は更にポートドアエレベータ機構７０を
含んでいる。このエレベータ機構７０はICウエ
ーハ８２が入つているカセツト８０を天蓋１０の
内部に運び込む。ウエーハ８２は第２Ｂ図に示す
ように、ウエーハ制動器８５によつてカセツト８
０内に保持される。このウエーハ制動器８５は、
ドア１００に取りつけられ、そしてカセツト８０
の重量で付勢される。

SMIF箱９０は、カセツト８０を処理機械１５
の一つの処理機構から他へ輸送するのに使用する
が、SMIFポート２０を介して天蓋１０と連絡し
ている。SMIFポート２０と整列しておりポート
２０のドア６０と連動するドア１００が付いてい
る。ドア６０と１００とは共に、第２図に開いた
位置（下に下がつた位置）を示してあるが、微粒
子を侵入させないドツキング可能なインターフエ
ース１１０を構成している。これについての詳細
を簡潔に述べる。インターフエース１１０はポー
ト２０に箱９０をラツチする手段ともなつてお
り、したがつてエレベータ機構７０は箱９０と天
蓋１０との間でカセツト８０を自由に輸送するこ
とができる。ドア６０と１００とはこれらの外面
上の殆どの微粒子がドア６０と１００との間に捕
えられるように作られている（後述する）。この
ように、カセツト８０に保持されているウエーハ
はインターフエース１１０を開いたとき汚染され
ることはない。

一旦カセツト８０が天蓋１０の中に入ると、カ
セツト８０は必要に応じてカセツト操作器３０で
操作することができる。人手操作のカセツト操作
器３０を第３図に示す。操作器３０は一般に長さ
60〜92cmの腕１２０と、内端（清浄空気で覆われ
ている）にカセツト把持器１３０、外端（外気で
覆われている）に握り部１４０とを備えている。
軸受１５０は腕１２０に角運動および内・外運動
をさせると共にきたない外気が侵入しないように
空気を封止する。カセツト把持器１３０は把持器
スイツチ１５５で作動してカセツト８０を保持
し、次いで握り部１４０に取りつけられているつ
まみ160で垂直軸の周りに回転することができる。
操作器取付板１７０は軸受１５０と、ポート作動
スイツチ１８０とを指示している。このポート作
動スイツチ１８０は、ドア６０と１００のラツチ
とエレベータ機構７０の運動とを作動させる。機
械的ダンパ１８１が腕１２０の運動の３軸に沿つ
て設けられていて把持器１３０の運動の速さを制
限している。操作器取付板１７０は第１図に示す
とおり天蓋１０にボルト止めされている。

第３Ｂ図および第３Ｃ図はカセツト操作器３０
の他の実施例を示しており、１８２は握り棒、１
８３はウエーハ把持器である。握り棒１８２は把
持器１３０が無いカセツト操作器３０であつて目
的物を天蓋１０の内部に押込むのに使用する。ウ
エーハ把持器１８３はカセツト把持器１３０の変
わりに三つ股爪１８４または同様な機構を備えた
カセツト操作器３０であつてウエーハを必要に応
じ直接把持することができる。

前記の天蓋１０とSMIF箱９０とは全体として
人間の介在が不要でしかもICウエーハの表面に
たまる微粒子を減らすために常時ろ過した空気を
流動させてはいないことに注目すべきである。そ
のかわり、ICの静浄さは静止空気の内部環境を
維持することにより得られる。天蓋１０と箱９０
とにはそれぞれ粒子をろ過できる開口１１および
９１を設けることができ（第４図を参照）、内部
および外部（周囲）の空気圧を連続的に等しくす
ることができる。このようなろ過圧力等化開口１
１と９１とにより、インターフエース１１０を開
きウエーハを箱９０から天蓋１０に移動させると
き天蓋１０と箱９０との間の圧力差と空気流とを
最小限にすることができる。更に、天蓋１０と箱
９０の内部に接近するには、囲みの内部で本質的
に体積が一定でありしたがつてICウエーハが動
き回つたとき内部体積がそれほどかわらないよう
になつている機械の腕を用いて行う。したがつ
て、処理中に内部空気圧の変化がほとんどまたは
全く無いから、天蓋１０または箱９０には気密封
止の必要が無く、ICウエーハ面上の微粒子は空
気の流動が禁止されることにより更に減少する。
第４図はSMIFカセツトポート２０を天蓋１０に
取りつけた場合の断面図で、垂直に開く機種を示
す。水平に開く機種も、垂直に開く機種にわずか
な機械的変更を加えることにより達成できる。す
なわち、ドアを保持するのに重力を利用すること
ができないから、ドア６０と１００との間に第５
図に示すように正のばね負荷ラツチ１８５と解放
ケーブル１８７とを設けるようにすればよい。カ
セツト箱９０は１個のカセツト８０を入れるよう
になつていて複数個のICウエーハを保持するカ
セツト８０そのものよりわずかに大きいだけであ
る。カセツト箱９０は一般に側面が透明になつて
いて必要になる場合人間がたやすく観察できる。
先に述べた微粒子のないドツキング可能なインタ
ーフエース１１０によつて、天蓋１０および
SMIF箱９０のような独立した二つの清浄環境装
置を清浄に微粒子の存在なしに結合できる。イン
ターフエース１１０は風媒微粒子、特に大きさの
範囲が0.1ないし0.2ミクロンのものが、きれいな
機械容器内に入つて来ないようにしている。

第４図は天蓋１０と箱９０とが接触域１９０に
沿つて結合された状態を示す。カセツト８０、ド
ア１００および箱９０はラツチ９７、案内リツプ
２７５等により一体化されている。本発明におい
ては、空間１０′および９０′を、外部環境にまた
は天蓋１０および９０のドア６０および１００の
外表面に露出させずに接触域１９０を開く必要が
ある。特に、ドア６０および１００を開くとき、
接触開口１９５の中にある接触域１９０の外表面
の部分は互いに接触しており、それによりドア６
０と１００の間の外面上に存在する微粒子を捕え
る。そして接触域１９０はドア６０と１００とが
一体となつて空間１０′の内部に移動している間
接触しつづける。

インターフエイス１１０を開く以前に、第４図
に示すようにSMIF箱９０は天蓋１０上のリツプ
９５に整列され、汚い外部空気の侵入が阻止され
る。第６図はインターロツクラツチ機構９７の詳
細を示した断面図であり、この機構は不適当な時
刻にドア６０が開くのを防止する。ラツチスプリ
ング６０３とラツチ台６０５とはネジ６０７によ
つて角付けナツト６０９に、SMIF箱９０の側壁
６１０内に取りつけられる。ラツチ台６０５の第
１の目的は、ラツチスプリング６０３の力によつ
てSMIF箱９０の座部を形成するドア１００を支
持することである。天蓋１０のドア６０は、ドア
６０中に入り込む凸部６１４を有するポートラツ
チ６１３によつて、天蓋１０の正しい位置に支持
される。支持体６１８に装着された空気ラツチシ
リンダ６１５は、合くぎ６１９によつて引手６１
７に結合される。そして全体としての引手機構６
１５，６１７，６１８，６１９はポートラツチ６
１３上で天蓋１０上に装置される。ラツチシリン
ダ６１５は双方向に動作する空気シリンダ（引手
６１７を開閉するために空気が供給されねばなら
ない）、または復帰スプリング（引手６１７を閉
状態に保ように右側に押しつける）を併なつた単
方向動作空気シリンダであつてよい。天蓋１０へ
のSMIF箱９０の装着は、SMIF箱９０を整列リ
ツプ９５内で整列させ、且つラツチ台６０５を凸
部６２０，６２３（ポートラツチ６１３と引手１
６７の各部である）のすぐ上に置くように、
SMIF箱９０を置くことにより行われる。ドア６
０と１００を開放するための空気制御信号によ
り、ラツチシリンダ６１５は左側へ引つぱられ
る。引手６１７が移動するときSMIF箱９０が正
しい位置にない場合には、スプリング６２４によ
りポートラツチ６１３は移動せず、ドア６０は開
状態のままにラツチされる。したがつて、天蓋１
０内の清浄空気が汚い外部空気で汚染されるのを
防止する。第６図に示すようにSMIF箱９０が正
しい位置にある場合には、引手６１７はラツチ台
６０５の凸部６２５，６２７を引つ張り、ドア１
００を解除する。同時に、ボートラツチ６１３の
凸部６２０は凸部６２７を介して引つ張られ凸部
６１４をドア６０から離す。その結果、ドア６０
と１００の対は一体的に開放できる。加えてドア
６０と１００とが解除されるとき、ラツチ台６０
５は整列リツプ９５中の溝６３０中に入り込み、
SMIF箱９０が天蓋１０から離れて上方向に掲げ
られるのが防止される。

第７Ａ〜７Ｃ図にラツチ台６０５の詳細が、第
８Ａ〜８Ｃ図にラツチスプリングが、第９Ａ図，
９Ｂ図にラツチスプリング６０３とラツチ台６０
５との組立体とがそれれぞれ示されている。また
第１０Ａ〜１０Ｃ図には角付ナツト６０９が、第
１１図にはラツチシリンダ６１５の詳細が、第１
２Ａ〜１２Ｃ図には支持体６１８の詳細が、第１
３Ａ〜１３Ｃ図には整列リツプ９５の詳細が、第
１４Ａ〜１４Ｃ図には引手６１７の詳細が、第１
５Ａ１５Ｃ図にはポートラツチ６１３の詳細がそ
れぞれ示されている。なおこれらの図中の数字は
cm表示である。

第４図の実施例においてエレベータ７０のピス
トン２３０は、空間１０′，９０′のスペースを保
つために、空間１０′，９０′の外部に置かれる。
ピストン２３０は腕２４０と棒２５０とによつて
ドア６０に結合される。棒２５０はベローズ２６
０によつてスペース１０′の壁を通過する。ベロ
ーズ２６０は汚い外部空気の侵入を阻止する。通
気孔２７０により、エレベータ７０が移動しそし
てベローズ２６０が伸縮するとき、ベローズ２６
０の内部空気圧が等しくされる。通気孔２７０を
通過する空気は汚い外部空気である。しかしなが
ら、ベローズ２６０はスペース１０′に対してシ
ールドされているので、スペース１０′を汚染す
ることはない。インターフエイス１１０を開放す
る場合には、ピストン２３０が伸ばされ、エレベ
ータ７０がドア６０と１００を一体として移動さ
せる。それによりカセツト８０はガイドビン２７
５に沿つて空間１０′中に運ばれる。この間ドア
６０と１００間の表面粒子は捕獲されたままであ
り、汚い外部空気で汚染されることはない。

２個のドア６０と１００間で表面粒子を捕獲す
るためには、ドア６０と１００とがそれらの外周
２８０，２８５の周りで均一且つ密に互いに接触
していればよい。ドア６０と１００はインターフ
エース１１０の全域にわたつて互いに同一平面で
ぴつたり合つている必要はない。実際には、外周
２８０，２８５の内側でドア６０と１００ととの
間に空気ギヤツプ２９０が存在している。空気ギ
ヤツプ２９０はドア６０と１００との間のスペー
スに圧縮空気を提供する。その結果ドア６０と１
００が一緒に移動されるとき、ドア６０と１００
間に捕獲された汚染空気が軸２００に垂直な面中
に高速で突入しないようにする。これが発生する
と、捕獲された汚染空気の一部がスペース１０′，
９０′中に吹き飛ぶ可能性がある。空気ギヤツプ
２９０はまた、ドア６０と１００が空気圧によつ
ていつしよにくつついてしまうのを防止する（も
し接触域１９０が大きな、密に接合した表面であ
ると、このようなことが起こる可能性がある）。
代表的には、空気ギヤツプ２９０は接触開口１９
５の80％以上を占めている。

理想的には、ドア６０と１００は外周２８０と
２８５とが一つの連続した表面となるように固定
されるべきである。したがつて、外周２８０と２
８５とが接触するジヨグル２９５は可能なかぎり
小さく（たとえば、約2.5〜5.1ミリより小さい）
しておくべきである。なぜならジヨグル２９５の
上にある粒子はインターフエース１１０を開いた
とき清浄な空気１０および９０の中に持ち込まれ
るからである。外周２８０にはいくらかの微粒子
が存在するであろうから、ドア６０に微粒子受側
構２９７を設けてインターフエース１１０を開い
たとき外周２８０および２８５をころがり落ちる
微粒子を捕える。かわりに、外周２８０と２８５
からの微粒子を始終天蓋１０に落着かせれば微粒
子受側構２９７を省略することができる 第１６図はSMIF箱保管ユニツト３００を示
す。箱保管ユニツト３００は基本的にはカセツト
箱９０を貯える開いたラツクである。

第１７図はICウエーハを保持するカセツト８
０を保管するカセツト保管ユニツト３２０を示し
ている。このユニツト３２０は天蓋１０、ポート
２０、およびそれに付属する操作器３０を備える
デシケータ箱である。カセツト保管ユニツト３２
０は典型的にはカセツト処理バツフアとして働
く。

最初カセツトは第１８図に示すようにシステム
インターロツク３３０を介してSMIFシステムに
入る。これは代表的には一端に出入室３４０を他
端にSMIFポート２０を有する幅約120cmのグロ
ーブ・ボツクスである。新しいウエーハ・パツケ
ージ３４５からカセツト（図示せず）にウエーハ
を移すために必要な複雑な運動には機構よりは手
袋３５０を使用する必要がある。カセツト８０と
ウエーハとは出入室３４０を通つてSMIF装置に
入つたり出たりする。システムインターロツク３
３０の内圧は人間の手が手袋３５０に出入りする
とき急激に変化することがあるから、システムイ
ンターロツク３３０は緊密に構成して外部のろ過
しない空気が侵入しないようにすること、および
システムインターロツク３３０に空気ろ過ユニツ
ト３５５を使用する必要があることに注意すべき
である。空気ろ過ユニツト３５５には従来の強制
空気フイルタまたは静電集塵器のような微粒子収
集器を一緒に入れてもよい。一般に微粒子汚染の
観点からは第１図に示すように天蓋１０に機械的
操作器３０を使用するよりは、あまり望ましくな
いが、天蓋１０の内部で更に運動に弾力性を持た
せるために手袋３５０を使用することができる。
このような手袋３５０の使用は、手袋３５０を使
用することによつて引き起される外部のろ過しな
い空気の侵入により汚染される可能性のあるIC
ウエーハが存在しない期間に、天蓋１０の内部を
保守するには特に有用である。

ろ過ユニツト３５５はこのような保守期間に侵
入したかもしれない微粒子を除去するため天蓋上
に使用することもできる。

ICはそれ自身の閉鎖容器で輸送され取扱いは
機械の腕で行われるので、静止または可能のロボ
ツトを使用することによつてICの生産設備を完
全に自動化することも可能である。このロボツト
は各SMIF構成要素に結合されるコンピユータ制
御ロボツト操作器に接続される。処理が人手で行
われようとあるいは自動的に行われようと、
SMIF構成要素を従来のIC処理機器と組合わせる
ことによつてIC製造区域はまず第１に従来のク
リーンルーム環境を必要とせずに構成でき同時に
ICの清浄さも向上することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による集積回路処理装置の概略
斜視図、第２Ａ図は本発明による集積回路処理用
インターフエースを含むカセツトポートの斜視
図、第２Ｂ図は集積回路を収納するカセツト操作
器の斜視図、第３Ａ図乃至第３Ｃ図はカセツト操
作器の斜視図、第４図はカセツトポートと天蓋と
を結合した集積回路処理装置の断面図、第５図は
インターフエースの他の実施例を示した図、第６
図はインターロツクドアラツチの詳細断面図、第
７Ａ図乃至第７Ｃ図は第６図に示したラツチ台６
０５の詳細図、第８Ａ図乃至第８Ｃ図は第６図に
示したラツチスプリング６０３の詳細図、第９Ａ
図乃至第９Ｂ図は第６図に示したラツチスプリン
グ６０３とラツチ台６０５との組立図、第１０Ａ
図乃至第１０Ｃ図は第６図に示した角付ナツト６
０９の詳細図、第１１図は第６図に示したラツチ
シリンダ６１５の詳細図、第１２Ａ図乃至第１２
Ｃ図は第６図に示した支持体６１８の詳細図、第
１３Ａ図乃至第１３Ｃ図は第６図に示した整列リ
ツプ９５の詳細図、第１４Ａ図乃至第１４Ｃ図は
第６図に示した引手６１７の詳細図、第１５Ａ図
乃至第１５Ｃ図は第６図に示したポートラツチ６
１３の詳細図、第１６図はカセツトを内蔵するボ
ツクスの収納ユニツトの斜視図、第１７図はIC
ウエーハを内蔵するカセツトを収納するためのユ
ニツトの斜視図、第１８図はカセツトを最初にカ
セツトポートに入れるためのシステム・インター
ロツクの斜視図である。 １５……集積回路処理装置、１０……天蓋、２
０……カセツト・ポート、３０……カセツト操作
器、７０……エレベータ機構、８０……カセツ
ト、９０……ボツクス、６０，１００……ドア、
１１０……インターフエース、８０……カセツ
ト、８２……ウエーハ、８５……ダンパー、５０
……天蓋取付板、１２０……腕、１３０……カセ
ツト把持器、１５０……軸受、１８１……ダンパ
ー、１４０……握り部、６０３……ラツチスプリ
ング、６０５……ラツチ台、６０７……ネジ、６
０９……角付ナツト、６１３……シリンダ、６１
７……引手。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 清浄空気を含む第１封入体と、前記第１封入
   体を密封するための第１ドアと、清浄空気を含み
   その内部に処理用集積回路を含む第２封入体と、
   前記第２封入体を密封するための第２ドアと、前
   記第１、第２封入体を所定位置に配置する整列手
   段と、前記第１、第２ドアに結合され前記第１、
   第２封入体が前記整列手段により所定位置に配置
   されている場合を除いて前記第１ドアの開口を阻
   止するロツク手段と、前記第１ドアに結合され前
   記第１、第２ドアを一つの結合体として維持しな
   がら前記結合体を前記第１、第２封入体間を移動
   させ、前記処理用集積回路を前記第１、第２封入
   体間で移動させるエレベータ手段とより成り、前
   記第１、第２ドアは実質的に等しい外周寸法の外
   側表面を有し、前記第１、第２封入体が分離され
   ているときに各ドアの外側表面に付着した汚染物
   は、前記第１、第２封入体を整列させたとき前記
   第１、第２ドアの間に捕獲されるようにした集積
   回路処理装置。