CN102934212B - 连结系统 - Google Patents

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Abstract

在晶圆等的搬运系统中，预先在装置中设有前室，并且使被搬运物从容器经过前室从而将被搬运物搬运至装置区域。因此，容器与前室的连结需利用复杂的机构来完成。因而，本发明在将搬运容器内的被搬运物搬运至装置内时，通过使搬运容器与装置密接而首先形成相当于前室的连结室，且通过将被搬运物与该连结室一起搬运至装置内，从而简化搬运容器和装置的结构，并且确实地将被搬运物搬运至装置内。

Description

连结系统
技术领域
本发明涉及一种需要净化的以半导体器件、薄膜显示装置等为代表的元件、精密设备等的工业制品制造方法及其制造装置以及净化技术。
背景技术
在半导体产业等的具有大型工场的各产业中，随着其大型化，设备投资额及设备运营成本不断膨胀，由此，达不到与其相称的产值而造成亏损的问题正变得严重。
由于大型化与其它产业相比尤为突出，因此除了使用无尘室(cleanroom)来作为用于净化的单元并非最适当的化学工厂（chemicalplant）以外，先前例示的产业的制造工场大多具有使用无尘室的制造工序。因此，利用局部清洁化生产方式等的方法来进行无尘室的降级（gradedown）等，由此来削减设备投资的想法开始被认为是可立即生效的手段。这种想法在一部分产业中已得到实用化且不断推进普及。局部清洁化还有削减工场的环境控制成本的效果。
作为将局部清洁化生产方式适用于工场的整体工序的制造例，如非专利文献1所述，可列举半导体集成电路制造的前工序来作为唯一的例子。在该制造系统中，作为制造物的晶圆（wafer）是被收纳于容器中而在独立的制造装置之间进行搬运。各个装置配备有前室。前室的门有两个。一个是装置本体与前室之间的门，另一个是前室与外界之间的门。通过以使任一个门始终关闭的方式来进行操作，从而可一直对装置本体内部和外界进行阻隔。晶圆容器连结于前室。在连结状态下，具有能够以一定程度的性能自外界阻隔晶圆气体环境的性能，从而可在容器和制造装置之间交接晶圆。
对于容器而言，为了确保便于搬运，要求轻便、小巧及机制简单。为了满足该要求，对于容器开闭方法，尤其是打开容器门时的门的收纳方法需要耗费工夫。具体而言，在与前室连结时将容器的门收纳至晶圆容器内的方式需要门的收纳空间，因此必须留意的是此方式有违上述要求。由此，妥当的连结结构应该是将晶圆容器的门收纳至前室内。HP公司针对考虑到此点的连结方法，取得了一项专利（专利文献1）。
在该专利中，主要特征是具有3个子系统（subsystem）：（1）前室；（2）晶圆搬运容器；（3）前室内的晶圆传送机械，并且，“使2个门合为一体并移动至洁净的内部空间”。该方式的名称，即“标准机械接（StandardMechanicalInterFace，SMIF）”随后成为此方式的标准名称。使2个门合为一体是基于以下的理由。在2个门与含有微粒的外界接触的外侧的面上，分别附着有微粒。通过使其合为一体，从而将这些微粒关入两个门之间，并收纳至前室内部，从而可防止微粒扩散至局部清洁环境内。
如图1（a）所示，容器1由容器本体3及容器门4构成，前室2由前室本体5及前室门6构成，在（a）容器本体3-容器门4、（b）前室本体5-前室门6、（c）容器本体3-前室本体5这3处设置密封部，3个子系统是一方面阻隔内外一方面进行搬运时所需的一个公认条件，因此SMIF专利的专利性的要点在于通过这2个门来包夹（sandwich）且捕捉附着于门表面的微粒。然而，被包夹的微粒并未从该部位被排除。而且，针对微粒从包夹的门的端面洒落而导致晶圆受到污染的危险，并未采取对策。而且，由于未采用对前室和晶圆搬运容器的连结进行密闭化的结构，因此在本专利结构中，并不具有完全防止外部污染晶圆物质侵入前室内、晶圆搬运容器内的功能。
继而，Asyst公司将该SMIF方式作为200mm晶圆的系统而进行了实用化。Asyst公司与该实用系统相关联地作为用于在SMIF方式的概念中附加密闭性的一种改良机构而注册了专利（专利文献2）。在该专利中，连结部分由4个结构物，即容器（box）、容器门（boxdoor）、前室（port）及前室门（portdoor）构成。并且，如图1（b）所示，其特征在于，在这4个结构彼此接触的过程中，在（a）容器本体3-容器门4、（b）前室本体5-前室门6、（c）容器本体3-前室本体5、（d）容器门4-前室门6这4个结构之间实施用于密闭化的密封。
此后，由于该密闭方式并不完全，因此又注册了针对该专利的若干个改良专利。具体而言，所述若干个改良专利是：对容器内的气体进行更换即进行净化（purge）的机构（专利文献3）；通过锁住（latch）门的机械结构来抑制微粒产生的方法（专利文献4）；以及对于因容器门自身在门内部具备复杂的机械结构而产生的微粒，在用于开闭容器门和装置门的每个移动阶段中，利用通过产生从装置内及容器内向外部流出的气流而获得的非接触密封来抑制所述微粒的方法（专利文献5）。然而，这种一系列的改良专利自身会产生使机制复杂化的如下弊病。该弊病是指制造成本的增大、重量增加、产生新的微粒产生源、容器清洗的困难性增大等。即使具备这些改良专利，气体阻隔仍未达到实用水平，不仅如此，微粒阻隔也不完全。而且，改良专利中所见的用于抑制或排除微粒产生的改良的必要性意味着，SMIF方式及Asyst公司最初的4种密封方法其自身在微粒阻隔性能不完全这一点上不能说是最佳的密闭连结系统。
此后，从2000年左右开始，在最新的晶圆尺寸达到300mm的同时，提出了与Asyst公司的密封方式不同的SMIF方式，该方式作为300mm晶圆搬运系统而成为世界标准。该标准方式通常被称作前开口接口机械标准（Front-openingInterfaceMechanicalStandard，FIMS）系统。该FIMS系统是世界统一的SEMI规格（主要是SEMIStd.E57、E47.1、E62、E63），并且注册了专利（专利文献6）。在FIMS中，采用了与容器门的水平方向的开口水平连结的方式。
这与Asyst系统中的垂直方向连结正相反。而且，在Asyst系统中，由于是垂直地连结，因此晶圆被收纳在容器内部的晶圆匣（cassette）内。在连结后合为一体的2个门被存放至内部之后，与晶圆匣一起移动至前室内。与此相对，在FIMS中，晶圆匣得以省略，在水平方向上合为一体的2个门移动至前室内，继而该门沿垂直方向下降之后，使用位于前室内的晶圆传送机器人将容器内的晶圆直接取出至前室内。
而且，在该FIMS专利中，与Asyst专利不同的是，对于各结构体的接触部的密封结构并无具体的结构定义。而且，在实际的实用FIMS系统中，采用了有意在各结构体之间设有1mm～2mm左右的间隙的结构。具体而言，在容器-前室之间、前室和前室门之间设有间隙。其理由之一是，若设置借助物理接触来实现的密封结构，则会在该密封部分产生机械摩擦，这样会引起大量微粒的产生。而且，通过不设置密封性，从而成为与Asyst专利的申请范围不同的专利。然而，由于具有这些间隙，因此产生了在原理上对于气体分子不具备密闭性的缺点。
另外，在200mm晶圆用的Asyst系统中，基于下述2个理由而在容器上设置有与外界相通的泄压孔，所述2个理由是：为了在连结后的容器门和前室门的开闭时减轻在局部环境内产生的压力变动及由此导致的气流产生所引起的微粒产生的问题；以及为了防止成为密闭容器时容器门会变为负压而难以打开的问题。由此，实际上成为尤其对于气体分子无法具备阻隔性能的结构。基于相同的理由，在300mm晶圆用的FIMS系统的容器即前开式标准晶圆盒（FrontOpeningUnifiedPod，FOUP）中也配备有泄压孔。如此，实际上现有的SMIF型系统无法实现完全密闭。
通过以上的现有专利及公知的实用事例可以理解的是，在对各部分实施密封的密闭型机构中，虽然可以构筑即使对于气体等的小分子也具备有效的内外分离性能的局部清洁化生产系统，但是另一方面，会因密封部的机械摩擦等而产生副作用，即会产生大量的微粒。相反，若采用有间隙的结构，则虽然可抑制微粒的产生，但是另一方面，对于气体分子则无法确保内外的分离性能。这是SMIF方式所具备的自相矛盾的缺陷。其结果，在实用系统中，存在不得不采用密闭性不完全的结构的问题。
实际上，由于在对应最新的300mm晶圆的所有半导体集成电路制造工场中，在作为世界标准而导入的FIMS系统中具备间隙，因此不仅对于气体分子，对于微粒也不具备完全的阻隔性能。作为其弊病，如果原本在阻隔性能方面是完全的局部清洁化生产系统，则本应不需要无尘室，但在实际的所有工场中，依然在无尘室中导入SMIF系统。也就是说，当前的现状是，需要无尘室及局部清洁化的双重清洁化。这样使得设备投资额增大，而且需要高度的管理，从而大幅提高了制造成本。
最后，除了上述气体分子及微粒的同时排除的困难性以外，更重要的是，分离装置空间与人空间需要前室这一空间。由此，需要前室的2个门及搬运容器的1个门的合计3个门，这也成为产生作为连结系统的复杂性的本质原因。
而且，在专利文献7～9中记载有一种装置，其使容器（pod）及装置以容器门（poddoor）与装置的端口门相向的方式而密接，随后使该容器门及端口门移动，由此打开容器，但是由该容器门和装置的端口门所形成的空间仅限于利用氮来进行置换，并不对规定空间的构件表面进行净化，利用氮来进行置换则表示当容器或装置内部为真空时，基于压力差的原因，该装置不起作用。
在专利文献10中记载有一种部件，其为了打开保管箱的盖，而借助磁性或真空力来作为保持该盖的手段，但这只不过是保持手段，并不对该盖表面及与该盖表面相向的装置的门表面进行净化。
专利文献11记载的发明是，使真空清洁箱的挡板兼用盖体与清洁装置的挡板气密地接合，使该密闭空间成为真空之后，分别打开该挡板盖体及挡板，这种方法必须全部在真空下进行，而且前提是已使所有构件的外表面净化。
专利文献12记载的发明是，使由曝光掩模容器的盖和装置的盖所形成的空间成为真空，随后打开这些盖，但是该方法只能用于真空装置，并且只是单纯地设为真空而并不进行净化。
专利文献1：美国专利第4532970号说明书
专利文献2：美国专利第4674939号说明书
专利文献3：美国专利第4724874号说明书
专利文献4：美国专利第4995430号说明书
专利文献5：美国专利第5169272号说明书
专利文献6：美国专利第5772386号说明书
专利文献7：日本专利特开平05-082623号公报
专利文献8：日本专利特开平06-084738号公报
专利文献9：日本专利特开平05-109863号公报
专利文献10：日本专利特开平06-037175号公报
专利文献11：日本专利特开平07-235580号公报
专利文献12：日本专利特开2004-039986号公报
非专利文献1：“局部清洁化的世界”（原史朗，工业调查会，ISBN4-7693-1260-1（2006））
如果原本有2个门，则通过不同时打开2个门，应该可以使装置空间和人作业空间分离，但是在现有技术中，由于有前室的2个门及搬运容器的1个门这3个门，因此必须设置这些门的开闭所需的机构等，从而导致装置复杂化。本发明解决了该问题，即使是更简单的结构，也能够确实地密封外部气体，而将内容物搬入至搬运装置内。
而且，在对各部分实施密封的密闭型机构中，虽然可以构筑即使对于气体等的小分子也具备有效的内外分离性能的局部清洁化生产系统，但是另一方面，会因密封部的机械摩擦等而产生副作用，即会产生大量的微粒。相反，若采用有间隙的结构，则可以抑制微粒的产生，但是另一方面，对于气体分子则无法确保内外的分离性能。即，在现有技术中，尚不存在既具备可完全排除气体分子的物理空间阻隔结构，又具备可排除微粒的功能的制造物搬运方法。本发明解决了在通过具备物理空间阻隔结构而阻隔气体分子的结构中无法排除微粒的课题。
并且，如果只是单纯地使由容器盖和装置门等形成的空间成为真空，则尚未达到能够净化的程度，除了要排除在容器和装置之间滑动摩擦的部位以外，还需要对该空间的气体环境进行置换的工序等。
发明内容
为了解决上述课题，本发明是一种连结系统，是由以搬运容器本体和搬运容器门构成的搬运容器以及具有装置本体和装置门的装置构成的连结系统，其中，具有可通过搬运容器本体与搬运容器门的密接连结而密闭的第1密封结构，具有可通过装置本体与装置门的密接连结而密闭的第2密封结构，而且，搬运容器及装置具有可通过两者的密接连结而密闭的第3密封结构，仅当搬运容器与装置合为一体时，形成通过第3密封而密闭化的1个不分割的连结室，且具有搬运容器门从搬运容器分离并被收入装置内的结构。
而且，也可以具备如下结构，即，在连结室中设有洁净气体喷入孔及排气孔，具有进行连结室内压力控制的功能的阀与任意一个孔或该连结室直接连接，且还可以具有连结有排气装置或负压产生装置的排气孔或连结有气体供给装置的吸气孔，上述排气装置或负压产生装置在搬运容器与装置合为一体时，可使连结室内的压力成为低于外部的负压，以及可利用任意气体来对连结室内的气体环境进行置换。
也可以采用如下的搬运容器以及装置门及装置本体，该搬运容器在搬运容器门外表面上设有朝向三个不同方向的V字状的槽，在该搬运容器门关在搬运容器本体上的状态下，在该搬运容器门的周围的搬运容器本体上设有定位销，而且，在该搬运容器门的周围设有斜面，且使设在搬运容器本体内部的斜面相向地进行设置，该装置门及装置本体具有分别与上述V字状的槽、定位销及斜面嵌合的结构。
根据本发明，不需要现有的连结系统中所需的装置的被固定的前室，可进一步简化装置的结构，并且通过搬运容器与装置的密接结构，相当于前室的空间可由密封部分只需对少至3处的部位进行密封的简单机构及用于净化的机构而形成。
而且，由于可使容器内部、由3个密封构成的空间及装置内部各自的气压成为相同程度，因此不需要将容器内部设为与外部气体相同的气压，开闭时可防止尘土或尘埃、微粒等侵入内部。
附图说明
图1（a）、图1（b）是现有的搬运容器与装置的前室的连接示意图，图1（c）是本发明的搬运容器和装置的连结系统的示意图。
图2是形成本发明的搬运容器与装置的连结系统的工序。
图3是形成本发明的搬运容器与装置的连结系统的工序。
图4是形成本发明的搬运容器与装置的连结系统的工序。
图5是用于通过形成磁力的闭路来开闭搬运容器门的装置。
图6是在图5所记载的装置中，在搬运容器侧形成有磁力的闭路的状态的示意图。
图7是在图5所记载的装置中，横跨搬运容器门和装置而形成有磁力的闭路的状态的示意图。
图8是本发明的搬运容器门内部侧示意图。
图9是本发明的搬运容器内侧示意图。
符号说明
1-现有的搬运容器；2-现有的装置的前室；3-现有的搬运容器的本体；4-现有的搬运容器的容器门；5-现有的装置的本体；6-现有的装置的装置门；7-本发明中的搬运容器；8-本发明中的装置；9-装置门；10-连结室；11-搬运容器本体；12-搬运容器门；13-装置本体；14-电磁铁；15-气体供给用端口；16-气体排出用端口；17-晶圆；18-永久磁铁；19-磁体；20-装置；21-容器；22-装置门；23-容器门；24-装置本体；25-搬运容器本体；26-电磁铁；27-磁体；28-磁体；29-磁体；30-被处理物；31-密封构件；32-密封构件；33-密封构件；34-定位销；35-槽；36-磁铁；37-斜面；38-爪；39-磁体；40-磁铁；41-切口部；42-磁体；43-斜面；44-突起。
具体实施方式
已明确的是，当在搬运容器和装置之间使被搬运物即内容物出入时，为了使搬运容器内部及装置内部可个别地与外界阻隔，必须在搬运容器及装置双方上设置门。
本发明中，将气密地连结搬运容器和装置本体，且用于使内容物在它们之间移动所需的门仅设为2个。一个是容器的门，另一个是装置本体的门。所述2个门具有仅在搬运容器与装置气密地连结时可形成连结室的形状。由于该连结室的内面原本是2个门的外表面，因此该内面有可能会因曝露于外部空间而受到污染。因而，当形成连结室且具备连结室内部的净化机构时，可进一步确保洁净性，从而可实现由搬运容器内部、装置内部及连结室构成的内部空间与外部的分离。
关于对在连结时形成于装置和搬运容器之间的小连结室采用何种结构及净化方法，本发明与仅为极含糊的方法的现有的SMIF方式、或在装置中设置固定化的前室的方式不同。
本发明中，由于不需要固定化的前室，因此无需设置设在前室和装置内的处理室之间的门，从而不仅可使所需的门的数量相应地减去1个该门，而且与此同时，可解决现有的局部清洁化生产系统的不完全的内外阻隔性能。在本发明中，在装置与搬运容器的连结时，形成与外部密闭阻隔的连结室。为此，设置以下的3个密封结构。
首先，搬运容器具有可通过搬运容器本体与搬运容器门的密接连结而密闭的第1个密封结构（密封1）。作为用于密接连结的机构，可采用闩锁等的公知的部件。
其次，装置具有可通过装置本体与装置门的密接连结而密闭的第2个密封结构（密封2）。最后，搬运容器本体和装置本体具有可通过两者的密闭连结而密闭的第3个密封结构（密封3）。当搬运容器与装置连结时，由于除最初的2个密封以外，第3个密封得以实现，因此通过所述3个密封而形成不分割的1个密闭化的连结室。
此处，这些密封结构可采用O形环或垫圈等的公知的密封部件。
为了使连结时形成的连结室构成密室，该连结室的压力或微粒浓度、气体浓度等的环境为可进行控制。为了控制环境，对于连结室配备有以气体的输入输出或压力控制为目的的输入端口及输出端口。在该结构中，不需要使容器门和前室门合为一体来捕捉并收纳微粒。在该结构中，对于微粒及气体分子双方，可获得使外界和制造物空间相互完全阻隔的功能，因此，将该结构设为洁净气密连结（Particle-LockAirtightDocking：PLAD）结构。
形成当装置与搬运容器合为一体时所形成的连结室的壁由搬运容器本体、搬运容器门、装置本体、装置门各自的一部分构成。在装置与搬运容器未合为一体的状态下，成为该内部壁的部分的表面会与外部空间接触，从而附着有外部空间的污染物质或气体分子而受到污染。曝露于这些外部空间的表面即使在合为一体时形成连结室的内部壁，也依然被污染。该连结室内部壁的附着污染可通过从设在连结室内的洁净气体导入用端口喷出洁净气体，而使附着在壁上的微粒利用该气体的风力而从表面脱离，并从排气用端口排出。而且，通过导入洁净气体，化学性地吸附于表面的气体分子也能通过与洁净气体进行置换而从表面脱离。
重点在于，无法通过导入洁净气体而排除的粘附物质或以强结合力而残存于表面的分子类与搬运容器及装置一体化，因此，即使在打开搬运容器门和装置门之后也不会从表面脱离，因此可以忽略。而且，由于在合为一体时搬运容器与装置发生物理接触而因摩擦等产生的微粒及气体分子，也可在打开2个门之前，通过导入洁净气体而从连结室排除。如此，因形成密封3而产生的连结室内的污染可通过本方法而排除。
而且，当将连结室内的气体环境控制为与装置内部的气体环境相同的气体环境时，在打开搬运装置门和装置门的前后，装置内的气体环境的组成不会发生变化。
通过洁净气体对连结室进行净化之后，使密封1及密封2开放，即，将搬运容器门与装置门朝向装置内部打开，由此，搬运容器与装置内的空间一体化，从而可进行物体在两者间的搬运。当使密封1及密封2的密封物理性地分离时，有可能从这些密封部或2个门分别与搬运容器或装置的构件相对的部位产生少许的微粒或气体分子。若这些产生的污染物侵入搬运容器内及装置内，则会成为所搬运的物体的污染原因。因而，需要耗费工夫以使因该密封部而产生的污染物移动至连结室侧。污染物质向连结室内的移动可通过将连结室的压力设定为低于搬运容器内部及装置内部双方的压力而实现。其原因在于，物质会流向压力较低的一侧。被抽吸至连结室的污染物质从排气孔排出至外部。这种连结部分产生的污染物质的排除通过设置连结室而第一次得以实现。
然而，当连结室的气压相对于搬运容器内或装置内部的气压而具有一定程度的气压差时，有可能难以克服该压力差来打开搬运容器门或装置门。
由以上的结构及操作可知，临时形成的连结室可进行真空排气。因而，即使在装置本体或搬运容器内部为真空压力的情况下，也可通过使连结室成为真空而在门的两侧几乎没有压力差的状态下打开门。通常，在真空装置中，为了避免使真空装置本体的真空恢复为大气的时间及因此而产生的污染，真空装置本体多数情况下始终保持为真空。因此，一般在真空装置中设置前室。该前室在大气与真空之间进行切换。因此，有时将该前室称为锁气（air-lock）室。本发明中，由于连结室发挥该锁气的作用，也就是说，在大气与真空之间切换，因此，不需要现有型式的固定的前室。一般，前室自身具备门或搬运机制，因此前室的容积相对较大。因此，对前室进行排气也需要相当的时间。另一方面，在本发明中，由于连结室在容器与装置合为一体时为尽可能小的小空间即可，因此对于连结室自身在连结时的净化无需过多地耗费时间，所需的装置为小规模即可。然而，在本发明中，也并未排除设置前室。
在微粒对制造物的污染成为问题的情况下，尤其需要连结室的净化操作。另一方面，在微粒污染不成问题，但气体分子污染成为问题的情况下，若该污染的影响并非比较重大，则有可能可省略连结室的气体导入及气体排气端口。由于连结室的容积与现有的前室相比极小，因此其内部的污染物质的绝对量也少，当其扩散至搬运容器和制造装置的容积内并受到稀薄化时，则例如浓度将降低4位数以上。在该稀薄污染浓度没有问题的用途中，不需要用于净化连结室的真空化、或设置用来导入洁净气体的端口等。
其次，对搬运容器的开闭方法进行叙述。
搬运容器的门具有在与装置合为一体之后向装置内部打开的结构。假设是容器门在合为一体前向容器之外打开的方法，则还需要一个门以避免容器内部曝露于外部，因此在省空间及机制的效率方面不利。而在搬运容器的门被存放于容器内部的方法中，当向纵深方向拉入时，会相应地增加搬运容器的门的移动所用的容积，进行搬运的容器将会大型化而不理想。因而，将搬运容器的门存放至装置内部。
在搬运容器的门的内部存放结构中，可采用在门上附加铰链来进行开闭的住宅用门所采用的方式。然而，由于从铰链的滑动部产生大量的微粒，因此这也不是适当的方法。在本发明中，搬运容器门被分离存放于装置本体中。对搬运容器门和搬运容器本体进行密闭的密封1位于搬运容器门和搬运容器本体之间。由于当搬运容器门垂直地存放且移动至装置本体时，相对于密封无横向偏移，因此门与本体的摩擦限于最小限度。
容器门是通过装置门所具备的门的钩挂（hook）机构等来进行开闭。在本发明中，作为既能抑制微粒又能抑制气体分子的产生的机构，也可以使用磁性钩挂机构。在通常使用的具有多个滑动部分的机械式锁的机构中，会因开闭时产生的滑动而产生大量微粒。因而，不应该使用于要求高度净化的情况。不具有滑动机构的本发明适合于高度净化，而使用磁性的开闭机构不会伴随此种机械动作，因而不会产生滑动，因此，适合于高度净化。
本发明中，也可以在搬运容器本体和搬运容器门上设置磁体（至少一方为磁铁），通过该磁体间的引力来关闭搬运容器门和搬运容器。而且，也可将磁铁装入装置门中，并通过其磁力来将搬运容器门吸引至装置门，由此打开搬运容器门。此时，为了调节发生作用的磁力，需要根据情况而不使电磁铁或磁体等密接。
这种磁性开闭机构在净化方面优于机械开闭机构，但是磁性开闭机构存在作为实际的搬运容器的开闭机构而不够充分的方面。亦即，磁力非常依赖于磁体间的距离，距离为1mm以下则吸引力急速变强，相反，若距离为1mm以上则磁力急速变弱，因此，对制品结构要求高精度是理由之一。尤其当使磁体彼此接触时，若以微米尺寸（micronscale）来看，如果磁体表面存在凹凸，且精度也达不到微米级（order），则磁性吸引力将变得不可控。而且，当如搬运容器这样存在多个相同的容器时，各个容器的尺寸会存在少许不同，因此，磁性吸引力在各个容器中有可能不同。
为了避免以上问题，可采用能够控制磁体间的距离的结构。由于2个磁体接触的微米尺寸的距离内的吸引力的变化剧烈，因此目的是避免将此种接近距离用于实用。若设计成隔开数十微米左右的距离，则在10μm的精度误差内的吸引力的差异将相对较小。而且，为了弥补该变小的吸引力的差异，以预计吸引力将变得最弱的磁力为基准来规定装置侧的开放机构的磁力。
[搬运容器]
本发明中的搬运容器是用于对会因与外部气体直接接触而产生污染或反应等某些问题的物体进行搬运的密闭容器。作为该“物体”，是以用于各种用途且在当前应在无尘室或球形箱等的装置内进行处理的广泛物体为对象，例如半导体用基板、传感器用基板、微生物、培养基、基因、不稳定的化合物、易氧化的金属、有害物质等、应避免因化合物或菌等引起的污染的物质、应防止扩散的物质、反应性高的物质等。其中，作为广泛使用的用途，尤其是加工中途的半英寸至450mm等大口径的各种口径的半导体晶圆、半导体芯片（chip）的搬运等。
可根据这种被搬运的物体的特性来选择搬运容器的本体及门的材料或特性，例如优选使用聚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、石英、玻璃等的耐湿性及尺寸稳定性优异的材料。当如上那样借助磁力来实现搬运容器门的开闭时，可至少在由这些材料构成的搬运容器本体的与门密闭的部位配置具有磁体及磁铁的构件。
当然，搬运容器的大小可关联于搬运物体的大小来决定，而且，也可在1个搬运容器内设置用于收纳多个物体的多个室。例如，可在1个搬运容器的正反面分别各设置1个门，并在其内部设置独立的室，或者可在圆盘状的搬运容器的表面使多个门彼此邻接地设置，并在各门内设置对应的室等。
就利用性方面而言，优选具备用于对门进行锁定的机构，以便在搬运容器进行搬运的中途等搬运容器被单独用作容器时门不会不慎打开，并且还设置使该锁定在搬运容器与装置密接连结时自动解除的机构。
当收纳于搬运容器内的物体不慎移动时，将难以打开搬运容器的门并导入装置内，或者收纳的物体自身发生破损的可能性变高，因此，在搬运容器内，需要设置用于对收纳的物体进行固定的按压构件等的某些部件。
[搬运容器和装置的接口]
搬运容器的门侧的面连接于装置门，但在此处，需要高精度地进行定位而不使搬运容器的门相对于装置门发生偏移。此点即使在用手将搬运容器连接于装置门的情况下，或者在利用搬运装置来连接的情况下也相同。
并且，若在搬运容器和装置门之间存在滑动摩擦的部分，则会从该部分产生颗粒，随后，可能污染装置内或污染搬运容器内的物品。因此，需要使搬运容器的门侧具备特定的结构。
首先，以嵌入搬运容器本体内的方式设置搬运容器的门。并且，在搬运容器本体的门侧的面的周缘部设置直至搬运容器侧面的倾斜部。该倾斜部与设在装置本体的端口的周缘部且朝向端口中心部而设的倾斜部一致。
而且，在搬运容器的门的周围的搬运容器本体部上设置多个突起部，该突起部嵌合于设在装置本体的端口上的凹部。
而且，在搬运容器的门的外表面，设有3个顶端为半球状的突起，且对应于该突起而在装置门表面上呈放射状地设有3个V字状的槽。
使用这种结构的搬运容器本体、搬运容器门、装置本体及装置门，以下述方式将搬运容器高精度地连接于装置门。
首先，接近至装置本体的搬运容器将上述搬运容器本体的门侧的面的周缘部上所设的倾斜部以对准装置本体的端口的周缘部上所设的倾斜部的方式而开始插入。插入至中途为止，搬运容器相对于装置本体而定位至具有少许游隙的程度。
之后，上述搬运容器的门的周围的搬运容器本体部上所设的多个突起部嵌合于对应的该装置本体的端口上所设的凹部。此时，上述少许的游隙得到相当程度的削减，搬运容器相对于垂直轴的旋转受到某种程度的抑制。
当在该状态下搬运容器本体进一步接近装置门时，搬运容器的门上所设的3个顶端为半球状的突起进入装置本体的门上所设的上述3个V字状的槽。此时，构成1个V字状的槽的相向的2个斜面分别与该半球状的突起接触，该半球状的突起在2处与该相向的2个斜面分别接触。
其结果，搬运容器不存在相对于垂直轴的旋转方向上的晃动，且水平方向上的晃动也通过放射状的3个V字状的槽而消除。
通过这种机构，搬运容器除了相对于装置本体朝向垂直方向移动以外，无法向其它方向移动而被固定。
[装置]
作为与上述搬运容器密接连结的装置，可以是对以上述方式搬运的「物体」进行处理的各种装置，可选择需要阻隔外部气体而进行操作的公知的各种装置，例如，若「物体」为半导体用基板，则可选择半导体制造用装置，若为传感器用基板，则可选择传感器制造用装置，若为微生物或培养基或者基因，则可选择培养装置或分析装置，若为不稳定的化合物或易氧化的金属，则可选择反应装置或分析装置，若为有害物质，则可选择分析装置等的对其进行处理的装置。
其中，作为半导体制造装置，可以采用在半导体制造工序中使用的一系列的各种装置。
[实施例]
以下，根据附图来说明实施例。
图1（c）是构成本发明的连结系统的搬运容器7和装置8密接连结的图，虽未图示，但根据用于使搬运容器7固定于装置8并密接连结的公知的部件，搬运容器7与装置8密接。在此，本发明的最具特征的方面是，搬运容器7并非密接于装置8的前室，而是密接于装置8其自身。但是，这并不排除将搬运容器7密接于装置前室。
如上所述，搬运容器7与装置8密接连结的结果为，由搬运容器7的容器门12和装置8的装置门9规定的连结室10形成为发挥现有的连结系统中的前室的作用的部分。
现有技术中的前室发挥以下作用，即，为使收纳在搬运容器内的物品搬入装置内，而对环境不同的外部气体和装置内进行连接，上述环境不同的外部气体是指大气和减压下或者大气和特定的气体环境下。对此，本发明中的上述连结室10恰如该前室那样，连结室10内部的环境从与刚刚密接连结之后的外界相同的环境开始，在容器门12与装置门9成为一体并朝向装置内移动，直至2个门打开为止的期间，可经由与连结室连接的气体供给用端口15及气体排出用端口16而调节成与装置内的气体环境同样的气体环境。
如半导体那样在真空下进行处理的工序尤其要求这种洁净用气体的供给及排出。此时，在对多个工序中的每个工序使用不同的装置的制造设备中，各工序中所用的装置分别需要本发明的连结系统。
若装置内的气体环境为真空，则可通过真空泵等而从气体排出用端口16排出连结室10内的气体，若有需要，则可将下述操作进行任意次数，即，接着从气体供给用端口15将惰性气体导入连结室内后，而且从气体排出用端口16排出该气体等，由此可使含有微粒等的连结室10内的环境变为与装置内的环境相同的程度。
当然，若有必要，可根据作为目标的装置内的洁净度或气体环境来使连结室10内的环境接近装置内的环境。
如此，本发明可将搬运容器直接密接连结于装置8而非前室，因此，可在装置8上设置这些端口，以使气体导入用端口15及气体排出用端口16连接于通过密接连结而形成的连结室10。
当通过这些端口使气体在连结室10内流通而进行净化时，需要使气体遍及整个连结室10内而流通，还需要以附着在容器门12与装置门9密接的容器7的开口部及装置本体8的开口部上的粒子等也能被去除的方式而使气体流通。
以下，列举将搬运容器内部的晶圆导入装置内的例子，示出使用本发明的连结系统的搬运容器7与装置8的密接连结的详细情况。但是并不限于该例，另外例如也可导入微生物的培养基、不稳定的化合物。
在图2中，搬运容器7由搬运容器本体11及容器门12构成，搬运容器本体11和容器门通过公知的密封部件而被气密地密封。并且，在搬运容器本体11中设有从容器门朝向搬运容器本体11的内部而设置的支持晶圆17的构件。
考虑到使容器7与装置8密接连结之后，搬运容器7可在搬运容器本体11的壁部上设置磁铁18，并在容器门12的与搬运容器本体11的壁部抵接的部位上设置铁等的磁体19。此时，使该搬运容器本体11的壁部及该容器门12的设有磁体19的部位延长，并在与容器门12的设有磁体19的部位抵接的装置门9的部位上配置电磁铁14。
在图2的状态下，搬运容器7的搬运容器本体11通过磁力而与容器门12强力地密接，搬运容器本体11的内部与外部气体被确实地阻隔。而且，装置8的装置门9通过某些部件而确实地密接于装置本体13，装置本体13也处于与外部气体被确实地阻隔的状态。
依据上述图2的状态，继而如图3所示，搬运容器7在使容器门12朝向下方的状态下，重合地载放在装置8的装置门9上，该装置8在上表面上设有装置门9。此时，重要的是，在搬运容器7和装置8的一个上设置定位用的销，在另一个上设置使该定位用的销嵌合的孔等，以使搬运容器7与装置8准确地重合。作为用于该定位的机构，并不限定于销，也可以采用公知的定位部件。
装置本体13和装置门9也通过公知的密封部件而被气密地密封。
在将搬运容器7以准确的位置载放在装置8上之后，进行用于使两者密接连结的操作。若不进行密接连结，则搬运容器7和装置8不会被气密地密封，从而会在它们之间形成间隙，若在该状态下打开门，则外部气体会侵入搬运容器7内或装置8内，它们的内部将会被外部气体及微粒等污染。
作为用于进行该密接连结的部件，可以是闩锁机构等的公知部件，作为其密接强度，可以是利用介在于搬运容器本体11和装置本体13之间的垫圈等的公知的密封部件而实现的密封可有效地发挥功能的程度的强度。
在使搬运容器7密接于装置8之后，在搬运容器本体11和装置本体13之间，通过设置在任意一个或两个上的公知的密封部件而形成气密的密封结构。并且，为使由该密封部件所划分的形成在容器门12和装置门9之间的连结室10成为与装置内的环境相同的环境，使用预先设在装置内的气体供给用端口15及气体排出用端口16来调节连结室10内的环境。
作为具体的调节方法，可采用由下述工序构成的方法，即，最初从气体排出用端口16排出与外部气体相同的环境的连结室10内的空气从而减压；之后，从气体供给用端口15导入例如干燥的氮气，而且从气体排出用端口16排出从而减压。
根据这种方法，最初在与外部气体相同的环境下，除了氧等的反应性气体以外还存在微粒等的污染物质的连结室10通过气体的排出及供给所引起的气流而将可去除的微粒等予以去除，并且氧等的反应性气体也被排出。此后，调节为与装置8内的环境相同的环境，也就是说，若装置8内处于减压下，则连结室10也调节为处于减压下，若装置8内处于惰性气体环境下，则连结室10也调节为处于惰性气体环境下。当然，连结室10的环境调节也可通过其它工序来进行。
这种连结室10的环境调节与在现有的装置中在前室内进行的调节并无特别不同，但是由于由搬运容器7和装置8双方的门等所规定的连结室压倒性地小于现有的前室，因此气体的供给或排出所需的装置也为更小规模的装置便已足够，而且所需时间也为非常短的时间即可。
下面，说明使收纳在搬运容器7内的晶圆移动至装置8内的方法。
虽未图示，但是在装置8内设有用于开闭装置门9的升降机（elevator）等的装置，将固定在搬运容器7的容器门上的晶圆与容器门12及装置门9一起移送至装置8内，以供装置内的处理部件进行处理。
当使一体化的容器门12及装置门9一同移动至装置8内时，通过公知的部件来解除容器门12与容器本体7的密接。
作为用于进行该解除的部件的一个例子，列举以下的部件。
设在容器门12上的磁体19受到设在搬运容器本体7的壁上的磁铁18的磁力，从而与该磁铁18磁吸附。
因此，为使容器门12离开搬运容器本体11，需要克服作用于磁体19的来自磁铁18的磁力，而对磁体19施加朝向使容器门12离开的方向的力。
在图3中，使电流流过设在装置门9上的电磁铁14，对磁体19施加磁力，由此，对于施加在磁体19上的磁力，使电磁铁14的磁力强于磁铁18的磁力，结果，形成磁力的闭路而使容器门12磁吸附于装置门9。
如此，在使容器门12磁吸附于装置门9的状态下，使装置门9向下方移动，由此，如图4所示，装置门9和容器门12被一同导入装置内。对电磁铁的通电也可以在从磁铁18对容器门12的磁力削弱到一定程度的时刻停止。
在该状态下，由装置门9及容器门12构成的连结室10与装置8内的空间连通，但是由于连结室10已成为与装置8内的环境相同的环境，因此未看到因连结室10而引起的装置内的污染。
另外，虽然该例是在装置8上设有气体供给用端口15及气体排出用端口16的例子，但是有时也可以不设置这些端口。该情况是，若对装置8的容积和连结室10的容积进行对此，则由于连结室10的内容积压倒性地小，因此即使存在于连结室10内的微粒或气体混入装置内的气体环境中，由此造成的污染程度也极小从而可以忽略。
此时，为使所形成的连结室10与装置8内的气压等的环境相同，例如也可以在装置门9上设置对装置8内和连结室10内进行连通的可开闭的管路，在搬运容器7与装置8密接而形成连结室10之后，打开该管路而使连结室10和装置8内连通。
而且，也可将上述实施例的装置8的装置门的朝向设为横向或向下，搬运容器7的容器门12也可设为横向或向上。
根据图5，对通过磁力来开闭容器门和装置门的其它机构进行说明。
图5是搬运容器21密接于装置20的状态的图，容器门23与装置门22的上表面相向，搬运容器本体25的容器门23的周围的部分与装置本体24相向。
电磁铁26被嵌入至装置门中，其顶端露出于装置门的上表面。
以与该电磁铁26的顶端的位置相向的方式，将磁体27以从容器门23的表面贯穿相反面的方式嵌入。嵌入有多个该磁体27，该多个磁体27利用磁力而连接于磁铁36的两端。并且，将这种由2个磁体27和磁铁36构成的组嵌入1组以上。
而且，在容器门23的内侧，也就是说，在搬运容器本体侧磁体27所露出的部位上，嵌入搬运容器本体25内的磁体28产生磁力，容器门23利用嵌入内部的磁体27与嵌入搬运容器本体25内的磁体28之间产生的磁力所引起的引力而固定于搬运容器本体25，因此，通过容器门23而使搬运容器本体25的内部密闭。
嵌入搬运容器本体25内的多个磁体28在远离与容器门23相向的部分的部位上，通过磁体29而被连接，在该状态下，磁力将搬运容器本体和容器门予以连接而形成闭路。
在搬运容器本体25的内部，以可在与装置20内之间与容器门23一同移动的方式而收纳有固定于容器门23的被处理物30，为了既能防止外部气体或微粒侵入装置本体24或搬运容器本体25内，又能使被处理物在装置内或在容器内移动，搬运容器21与装置20密接而形成连结室，且该连结室需要相对于外部气体而达成气密。
因此，在图5中，设有用于对搬运容器本体25和容器门23之间气密地进行密封的O形环等的密封构件31，并设有用于对装置本体24和装置门22之间气密地进行密封的O形环等的密封构件33，还设有用于对搬运容器本体25和装置本体24气密地进行密封的O形环等的密封构件32，通过这些密封构件，容器21的内部和装置20的内部不仅在容器21连接于装置20时，而且在未连接时，也能处于内部与外部气体阻隔的状态下。
而且，要使容器21准确地连接于装置20，以使搬运容器本体21内的被处理物30可在装置本体24的内部往来而准确地进行处理，需要使设在搬运容器本体25上的多个定位销34与设在装置本体24上的多个孔或槽准确地嵌合等。当然，也可以在装置侧设置定位销而在容器侧设置孔或槽，但若考虑到操作性，则优选在容器侧设置定位销，而在装置侧形成孔或槽，以与该定位销嵌合。
定位销34的顶端形状既可以为圆球状，也可以为圆锥状、棱锥状，作为销只要具备明确的顶端即可。而且，孔或槽35也可以具有反映出定位销的顶端形状的内面形状，以与该定位销34嵌合，但是尤其优选为V字状的槽、U字状的槽。此时，也可以使定位销34的顶端附近的2点与孔或槽35的底部附近的2点接触。此时，例如也可以如定位销34的顶端为圆球状而孔或槽为V字状的槽时那样，使定位销的顶端的圆球状部分位于V字状的槽35的中心部。根据这种定位部件，可使容器21准确且确实地连接于装置20的预定位置。
图5中虽未图示，但是在装置20上设有如图2所示的气体供给用端口及气体排出用端口，并且搬运容器本体25和装置本体24之间被密封构件32气密地密封，因此，为了能够使形成在装置门22和容器门23之间的连结室与装置20或容器21内的气体环境一致，既可以通过任意的气体来充满，还可以设为任意的气压下。
在图5中，容器、装置及它们的门的形状、电磁铁的形状、磁体的形状、销或孔、槽并不限定于图示的情况，只要能够发挥同样的功能，则可以为任意形状。而且，也可以取代电磁铁26而采用磁铁。
而且，如图2～图4所示，图5中记载的装置也使容器门与装置门一同在装置内移动，从而在装置内进行规定的处理等。
图6表示在图5中所示的状态及使搬运容器位于远离装置的地点的状态下的仅各磁体及电磁铁的关系。
在图6中，搬运容器位于远离电磁铁的地点，电磁铁处于不具备磁力的状态。另一方面，在搬运容器中，存在通过嵌入容器门内的磁铁36而连接的2个磁体27。并且，设在搬运容器本体内的磁体28分别连接于各个磁体27，而且，上述该磁体28通过磁体29而被连接。以此方式连接的结果，如图6所示，由各个磁体沿箭头方向形成由磁力构成的回路。
同样，图7表示在搬运容器连接于装置之后，由电磁铁26产生磁力时，容器门尚未打开的状态下的磁体及电磁铁的关系。
首先，当使电流流经电磁铁26而产生电磁力时，在该电磁力产生之前在磁体27内部朝向磁体28的磁力线因电磁铁的磁力而不再朝向磁体28，该磁力线被再配置为朝向电磁铁方向。作为结果，形成磁铁36-磁体27-电磁铁26-电磁铁26-磁体27这一磁路。由此，磁体27及电磁铁26具备强吸引力。由此，由搬运容器本体25及容器门23构成的磁路在磁体27和磁体28之间，磁力线变得相当弱，事实上磁路被切断。即，磁体27和磁体28的吸引力变得极弱，搬运容器本体25和容器门23被解除了磁性锁定。
如上所述，当使电磁铁产生磁力时，搬运容器本体和容器门的磁性锁定被解除，而电磁铁和容器门被磁性锁定，因此可以打开容器门。
如此，可通过电磁铁的作用来同时进行容器门的开闭及装置门的开闭，因此，可防止外部气体或外部的微粒流入容器内部或装置内部，此时，在容器门的开闭前后均形成磁力的闭路，因此，磁力不会泄露至外部。
图8表示从搬运容器门的内部侧观察的结构的示意图。该搬运容器门以嵌入搬运容器的开口部内的方式而关闭门，且呈圆盘状，在整个外周上具有相对于该搬运容器门的上下面而不垂直的斜面37，在该搬运容器内部侧设有3个用于保持被搬运物的爪38。例如，圆板状的被搬运物通过载放或嵌合于这些爪38而被保持。而且，在该搬运容器门的外表面设有槽35。
在该搬运容器门上嵌入有磁体39及磁铁40。
根据图8及图9，说明利用搬运容器门23来关闭搬运容器本体25的工序。
将被搬运物保持于该搬运容器门23的爪38上之后，使搬运容器门23嵌合于具有与装置定位的定位销的搬运容器本体25，从而将该被搬运物放入该搬运容器内。此时，使图8所示的搬运容器门翻转，使该搬运容器门23的斜面37以对准搬运容器25内部的斜面43的方式进行嵌合。此时，设在该搬运容器门23周围的切口部41与设在搬运容器内部的突起44咬合。而且同时，设在该搬运容器门周围且与斜面43一致地设置的斜面37以逐渐与形成该搬运容器本体的内面的斜面43接触的方式而接近，在该搬运容器门嵌合于该搬运容器本体的同时，该斜面37与斜面43也接触在一起。
而且，如上所述，该搬运容器门23的磁体39与设在搬运容器本体25内部的磁体42相向配置。此时，磁铁40的磁力线经由磁体39而向磁体42配向，由此，该搬运容器本体25侧的磁体42通过磁力而被吸引至该搬运容器门侧的磁体39，由此，该搬运容器门23被固定于该搬运容器本体25。

Claims (3)

1.一种连结系统，是由以搬运容器本体和搬运容器门构成的搬运容器以及具有装置本体和装置门的装置构成的连结系统，其特征在于，
所述搬运容器具有可通过所述搬运容器本体与所述搬运容器门的密接连结而密闭的第1密封结构，所述装置具有可通过所述装置本体与所述装置门的密接连结而密闭的第2密封结构，而且，所述搬运容器及所述装置具有通过两者密接连结而在所述搬运容器本体和所述装置本体之间形成的可密闭的第3密封结构，仅当所述搬运容器与所述装置密接连结时，形成通过第3密封结构而密闭化的1个不分割的连结室，而且，设置对该连结室内进行净化的部件，并且具有所述搬运容器门从所述搬运容器分离并被收入所述装置内的结构，所述搬运容器在所述搬运容器门外表面上设有朝向三个不同方向的V字状的槽，在该搬运容器门关在所述搬运容器本体上的状态下，在所述搬运容器本体中的该搬运容器门的周围设有定位销，而且，在所述搬运容器门的周围设有斜面，所述装置门及装置本体具有分别与上述V字状的槽、定位销及斜面嵌合的结构。
2.根据权利要求1所述的连结系统，其特征在于，
在所述连结室上具有洁净气体喷入孔及排气孔，而且具有如下结构，具有进行所述连结室内压力控制的功能的阀与上述洁净气体喷入孔和排气孔及该连结室中的1个以上直接连接。
3.根据权利要求2所述的连结系统，其特征在于，
具有连结有排气装置或负压产生装置的排气孔，上述排气装置或负压产生装置在所述搬运容器与所述装置连结时，可使所述连结室内的压力成为低于外部的负压。
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