JP2004273603A - シール部材およびシール構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】クリーンボックスの使用に際して、クリーンボックス−ロードポート間にて気密性の高い空間を形成可能なシール部材を提供する。
【解決手段】クリーンボックス開口周囲にフランジ状の部分４を設け、ロードポート側にこのフランジ状の部分４が嵌合可能となる円環状の突出部を設ける。シール部材１０１は気体の挿気により膨張可能な構造とし、この突出部の内周部に設けた溝部５７に収容することとし、膨張によってフランジ部外周部４ｂと密着可能となるようにする。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】クリーンボックス開口周囲にフランジ状の部分４を設け、ロードポート側にこのフランジ状の部分４が嵌合可能となる円環状の突出部を設ける。シール部材１０１は気体の挿気により膨張可能な構造とし、この突出部の内周部に設けた溝部５７に収容することとし、膨張によってフランジ部外周部４ｂと密着可能となるようにする。
【選択図】図１Ａ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧或いは高純度窒素に満たされた空間等を形成する際に用いられるシール部材に関する。より詳細には、フラットパネルディスプレイ用の基板、半導体用のウェハ等の被搬送物を収容し、移送するために用いられるクリーン搬送装置（クリーンボックス）から、被搬送物を各処理室に対して移載しあるいは取り出すため用いられるロードポート、および当該ロードポートにおいて用いられるシール部材に関する。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】特許第３１６７９７０号公報
【特許文献２】特許第３１８９２２７号公報
【特許文献３】特許第３１８４４８０号公報
【特許文献４】特許第３１８４４７９号公報
【特許文献５】特許第３１６７９７０号公報
【０００３】
例えば、半導体用ウエハを収容するクリーンボックスとして、
【特許文献１】
乃至
【特許文献５】において本出願人等が提案する構成のものが挙げられる。当該クリーンボックスは、正面に開口部を有するボックス本体と、当該開口部と対向して開口部の開閉に供せられるドア部とから構成される。また、密閉空間とされるボックス内部の排気および内部への不活性ガス等の供給等を行うポートが、このボックス本体に設けられている。
【０００４】
更に、開口部周囲にはフランジが設けられており、このフランジ部はドア部の外周部と協動して環状の吸着用空間を形成するように構成されている。この吸着用空間は、フランジ部あるいは当該フランジ部と対向するドア部周囲の内の一方に設けられた真空吸着用環状溝、当該溝と対向する他方における平坦面、およびこの環状溝の内周側と外周側とに配置された二つのシール用Ｏリングとから形成される。この吸着用空間内部を減圧することによって、大気圧によってドア部外周とフランジ部とを強固に密着させ、クリーンボックス内部の気密性を高めている。
【０００５】
クリーンボックス内に収容されているウェハは、ロードポートと呼ばれる基板搬送用の空間を介して、成膜装置等の基板処理装置へ運ばれる。また、当該装置において各種処理を施された後、再度ロードポートを経てクリーンボックスに収容される。このロードポートは通常大気開放されているが、クリーンボックスが基板移載位置におかれると、その内部を密閉空間とし、減圧後に高清浄な窒素等の雰囲気に満たされる。基板の移載等はこの窒素雰囲気下において行われる。
【０００６】
この密閉空間の形成およびその内部の減圧化を行うために、クリーンボックスとロードポートとの接合部分には通常Ｏリング、パッキン等のシール材が用いられている。具体的には、クリーンボックス側の接合部分にはフランジ部分が形成され、ロードポート側の接合部分にはこのフランジ部分と対応する壁部分が形成される。更にフランジ部分および壁部分の少なくとも一方に、環状の溝が形成され、ここにＯリング等が埋め込まれている。
【０００７】
接合時にフランジ部分と壁部分との間隔を各部で均一に保ちながら互いを接近させ、このＯリングを他方と略同時に密着させることにより、上述の密閉空間の気密性が良好に保たれる。Ｏリングの密着が部分的に為されない場合には、クリーンボックスをロードポート側に押圧し、Ｏリングを圧縮変形等させることで、Ｏリング全周での密着性を確保し、気密性を得ることとなる
【０００８】
また、現在、クリーンボックスが収容する対象物の一つである半導体用ウエハは、種々の要請からその大径化が進められている。更には、半導体用ウエハにおけるこれまでの実績から、当該ボックスを、例えばフラットパネルディスプレイ用の基板に対しても用いようとする試みが進められている。この場合、クリーンボックスは、その構成要素であるボックス本体、開口部およびドア部等、全てが大型化されて用いられることとなる。
【０００９】
この様な大型クリーンボックスにおいては、従来のボックスと同様の構成では、基板収容空間の気密性を保つことが困難となることが予想される。本出願人は、その対応策として、基板等の収容空間とは別個に、ドアをボックス本体に真空吸着させるための真空室空間を設け、当該室の真空吸着作用を利用して、大型のクリーンボックスにおいてもドア部とボックス本体との十分な密着性を得る構成を提案している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで述べた、クリーンボックスの大型化に応じて、ロードポートも大型化が図られている。その際、クリーンボックス−ロードポート間での気密性を保持するためのに用いられるＯリングは、その長さを延長することでこの大型化に対応することとなる。しかしながら、各構成の大型化に伴って、前述のクリーンボックスにおけるフランジ部分と、ロードポートにおける壁部分と正対させ、且つその間隔を均一に保ちながら互いを接近させることはより困難なものとなる。このため、通常はＯリングの径を大きなものとし、フランジ部分と壁部分との間隔が部分的に異なった場合であっても、その差をＯリングの圧縮変形によって補償することとなる。
【００１１】
Ｏリングにはゴム等の弾性体がその材料として用いられるが、常に一方向の圧縮変形が繰り返される場合、準塑性的な変形を生じ形状が復元しなくなる傾向がある。また、変形量があまり大きくなった場合、その変形に要する付加圧力も大きなものとなり、クリーンボックスの変形が生じかねない等、種々の問題を生じる恐れもある。このため、Ｏリングの径を大きくする対処法には限度が生じる。
【００１２】
更なる対策として、例えばＯリングとして変形能の比較的高い中空のチューブを用いることとし、このチューブ内部に加圧された空気等を送ることも考えられる。当該方法によれば、比較的小さな付加圧力であってもＯリングとして高い変形能が得られ、フランジ部分と壁部分との距離が相違する部分があったとしても空気の挿入により良好な密着性を得ることが可能となる。また、仮に準塑性的な変形が生じたとしても、空気の挿入によりもとの形状は容易に回復でき、Ｏリングとしての準塑性的変形の可能性も大幅に低減できる。
【００１３】
しかしながら、この様なチューブ式のＯリングを用いた場合、これを収容するいわゆるＯリング溝の幅は、通常のＯリング溝の幅と比較して相当に幅広くなると考えられる。上述のフランジ部分あるいは壁部分に、この様な幅広い尾リング溝を形成し、またこれと対向する部分を形成することは、クリーンボックス等の構成上困難となる場合も考えられる。また、特にクリーンボックスが大型化した場合、これらの形成スペースを確保することは更に困難となると思われる。
【００１４】
また、クリーンボックスが弾性変形能の大きなＯリングを介してロードポートに固定されることとなることから、ロードポートとクリーンボックスとの間隔が安定せず、クリーンボックスの位置決め精度が低下する恐れがある。十分な位置決め精度を確保しようとした場合には、フランジ部分がＯリングから受ける反力より十分以上に大きな荷重によって、クリーンボックスをロードポート側に押圧する必要がある。従って、この押圧用に従来より大型なアクチュエータ等が求められる、あるいは密着状態を更に機械的にロックする装置等を付加する等の対策が必要となる。
【００１５】
本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、より大型なクリーンボックスの使用に際して、付随的なアクチュエータ等を用いることなく、クリーンボックス−ロードポート間にて気密性の高い空間を形成し得るシール材、およびシール材を用いた容器（クリーンボックス）および容器収容部（ロードポート）からなるシール構造を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るシール部材は、第一の面と第一の面の周囲を囲む突出部分とを有する第一の部材と、第一の面と略当接する第二の面を有する第二の部材と共に用いられて密閉空間を形成するシール部材であって、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、且つ突出部分の内周部に配置されることを特徴としている。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るシール構造は、第一の面と第一の面の周囲を囲む突出部分とを有する第一の部材、第一の面と略当接する第二の面を有する第二の部材、およびシール部材を用いて密閉空間を形成するシール構造であって、第一の面と第二の面との当接状態において、突出部分の内周領域に第二の部材は嵌合しており、且つ第二の部材は突出部分の内周面と対向する第三の面を有し、シール部材はその内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、シール部材は、突出部分の内周部あるいは第三の面の内、何れか一方に形成されており、気体の送気によって他方と密着することを特徴としている。
【００１８】
なお、上記シール構造においては、シール部材は突出部分の内周部に形成されることが好ましい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るシール部材は、被保持物を収容可能な空間、空間からの被保持物の挿脱を可能とする開口部、および開口部の周囲に設けられたフランジ部を有する容器と、フランジ部と略当接する面およびフランジ部の外周面を囲む面を有し容器と接合されて密閉空間を形成する容器収容部材との間で用いられるシール部材であって、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、フランジ部の外周面あるいはこれを囲む面の何れか一方に設けられた溝部に収容されることを特徴としている。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るシール構造は、被保持物を収容可能な空間、空間からの前記被保持物の挿脱を可能とする開口部、および開口部の周囲に設けられたフランジ部を有する容器と、フランジ部と略当接する面およびフランジ部の外周面を囲む面を有し容器と接合される容器収容部材と、シール部材とによって形成される密閉空間を形成するシール構造であって、フランジ部の外周面あるいはこれを囲む面の何れか一方に溝部が設けられ、シール部材は、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、更にシール部材は、溝部に収容されることを特徴としている。
【００２１】
なお、上述にシール構造において、溝部は、フランジ部の外周面を囲む面に設けられることが好ましい。更に、上記シール構造においては、容器はクリーンボックスであり、容器収容部材はロードポートであることが好ましい。
【００２２】
【実施例】
本発明に係るシール材の一実施例に関し、以下に図面を参照して説明する。図１Ａ乃至１Ｃは、本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、および当該シール部材と当接するクリーンボックスの一部各々の断面概略を示す図である。図１Ａはクリーンボックスとロードポートとが接続される前の状態、図１Ｂは接合状態を、図１Ｃは接合を解除する際の状態を各々示している。尚、ロードポートおよびクリーンボックスの構成については後段にて詳述する。
【００２３】
本発明に係るシール部材１０１は、内部に中空部分を有するチューブ構造からなり、所定の気体を中空部分に送るための送気管１０２が当該中空部に連通されている。本発明において、シール部材１０１は、クリーンボックスをロードポートに近づける際の進行方向とは垂直となる面、すなわち前述の壁部分５１ｂに配置されていない。クリーンボックス本体３は、当該壁部分５１ｂと対向するフランジ部４を有するが、このフランジ部４の外周面４ｂと対向するロードポート突出部５１ｃ内に、シール部材１０１は収容されている。
【００２４】
具体的には、ロードポート突出部５１ｃにおいてフランジ外周面４ｂと対向する面５１ｄに形成された溝部５７内に、当該シール部材１０１は収容されている。すなわち、本発明に係るシール部材１０１は、クリーンボックスにおけるフランジ部４の外周面４ｂの周囲を取り巻く形に配置されている。
【００２５】
次に、当該シール部材の実際の動作について述べる。図１Ａに示す様に、待機状態において、シール部材１０１に対する所定気体の送気は為されておらず、シール部材１０１は、溝部５７内から突出する部分を生じさせることなく、すなわち面５１ｄから突出する部分を生じさせることなく、あるいは極僅かな部分を突出させた状態にてその形状を維持されている。従って、クリーンボックス本体３をロードポート５１に接近させる際に、シール材１０１は何ら障害とはならない。
【００２６】
クリーンボックス本体３とロードポート５１とが接合され、クリーンボックスフランジ部４の端面４ａとロードポート壁部分５１ｂとが接触し、図１Ｂに示す状態にてクリーンボックスのロードポート５１側への移動が停止される。ここで、送気管１０２を介して所定の気体が、シール部材１０１に送気される。この送気によって、シール部材１０１は膨張変形し、フランジ部側面４ｂと対向する内周面１０１ａが側面４ｂ側に膨らみ、これと接触する。
【００２７】
その結果、この接触部分において、クリーンボックスとロードポートとによって形成される空間の密閉が為される。この状態にて、クリーンボックスにおける不図示のドア部の開閉、クリーンボックス内の基板移送等の操作が行われる。以上の操作終了後、図１Ｃに示す様に、シール部材１０１からの所定気体の排出が為され、シール状態の解除が行われる。この状態にてロードポート５１からのクリーンボックスの離間操作が行われる。
【００２８】
当該配置にて用いられることにより、シール部材１０１に対して実質的に加えられる負荷は、ほぼ気体導入に起因するもののみとなる。実際には、シール部材１０１におけるクリーンボックスの下方側のフランジに対向する部分は、クリーンボックスの重量に伴う荷重を受けることとなる。しかし、例えばロードポート側にこの荷重を受けるピン等を植設しておくことにより、実質的な荷重の負荷を無くすことが可能となる。従って、当該シール部材１０１においては、過度の負荷を受けた状態での変形が無くなり、準塑性的な変形を生じる蓋然性は格段に小さなものとなる。
【００２９】
また、本発明においては、クリーンボックスとロードポートとの接合時に、これらの間隔は、フランジ端面４ａが壁部分５１ｂと当接により規定され、ほぼ一定の値を維持することとなる。従って、クリーンボックス本体３に対して簡単な固定操作を施すことにより、クリーンボックス−ロードポートの位置関係は安定して保たれる。本実施例においては端面４ａと壁部分５１ｂとの当接により位置関係が規定されることとしている。しかしながら、例えばこれらの間隔を所定の値とする位置決め部材を配置することにより、シール部材１０１の存在に拘わらず、高い位置精度にてクリーンボックスをロードポートに接合することが可能となる。
【００３０】
更に、本発明に係るシール部材においては、当該シール部材の取付位置は、クリーンボックスのフランジ部外周と対向する部分、すなわち、クリーンボックスがロードポートに対して嵌合する際の側面にに配置されることとなる。従って、シール部材の形成スペースを小さく保つことが可能となり、装置の小型化が可能となる。なお、本実施例においては、当該シール部材をロードポート側に取り付けいることとしているが、これをクリーンボックスにおけるフランジ外周面に取り付けることとしても良い。
【００３１】
次に、本発明に係るシール部材を用いたロードポートに関して、実際にクリーンボックスをこれと接合する際の操作について詳述する。説明に際しては、まずクリーンボックスの構成について簡単に述べた後、実際の接合動作について説明する。本実施例にて用いたクリーンボックスの縦断面を側方から見た状態を示す図２を用いて、当該クリーンボックスの構成について説明する。クリーンボックス１は、ボックス本体３とドア部２０とから構成されており、ボックス本体３はドア部２０との対向面側に開口部を有している。ボックス本体は、隔壁５によって第１の空間６と、隔壁を挟んでこの第１の空間６の外周部に配置される第２の空間７とに分離されている。
【００３２】
従って、本ボックス本体３をドア部方向から見た場合、略中央に配置された第１の空間の開口部６ａ、当該開口部を規定する隔壁端面５ａ、隔壁端面を挟んで第１の空間開口部６ａを囲む第２の空間の開口部７ａ、および第２の開口部７ａの外周を規定するボックス本体の外壁３ａの順で配置されることとなる。すなわち、第１の空間６は隔壁５によってその領域が画定されているといえる。
【００３３】
隔壁５のドア部２０に面した端面５ａには第１のＯリング１１が配置されており、ドア部２０におけるボックス本体との対向面がこの第１のＯリング１１と密着することにより、第１の空間６の気密性が確保される。第２の空間７の外壁ともなるクリーンボックス外壁におけるドア部２０との対向端面３ａには第２のＯリング１２が配置されており、ドア部２０におけるボックス本体３との対向面が第１および第２のＯリング１１、１２と密着することにより、第２の空間７の気密性が確保される。
【００３４】
第１の空間６は、ガラス基板１５等を収容するための収容室として用いられる。また、第２の空間７は、開閉バルブ１６および真空吸引路１７を介して後述するポートエリアに連通可能となっており、真空室として用いられる。この真空吸引路１７は、第２の空間７に対して第２のＯリングの外側に設けられており、通常大気と連通している。なお、本実施例においては、第１の空間６の内部に基板支持用の突起１５ａが設けられており、ガラス基板１５等は当該突起によって略一定の間隔を空けて当該空間内部に保持されることとなる。
【００３５】
なお、ドア部２０には、ボックス本体に対する対向面とは逆の面（ドア部表面）２０ａ上に、当該ドア部２０の開閉に用いられるラッチ機構２５が設けられている。図２においては、クリーンボックス自体の説明を容易なものとするために省いているが、ドア部２０の表面２０ａおよび当該ラッチ機構２５を正面から見た図を図３に示し、これについて簡単に説明する。
【００３６】
第１および第２の空間の位置関係についての理解を容易なものとするために、図中第１の空間６、隔壁５、第２の空間７各々の境界に対応する部分を点線によって示している。ラッチ機構２５は同一軸上において一直線に配置された上部ラッチ２５ａおよび下部ラッチ２５ｂの一対から構成されており、その配置および駆動方向が各々対称となるだけでその形状は同一となっている。各々のラッチの外側端部には、ボックス本体の開口部周囲に設けられたラッチ受け部１８と係合する係合爪２７が設けられている。
【００３７】
上部および下部のラッチ２５ａ、２５ｂの間には、外部操作機構としてのラッチ駆動軸４０が配置され、当該ラッチ駆動軸４０には各ラッチをロックおよびアンロックの二位置に駆動するためのここのラッチに対応した駆動用ピン４１が二つ設けられている。各々のラッチ２５ａ、２５ｂの内側端部には、ラッチを駆動する際に駆動用ピン４１と係合する鈎爪２８が設けられている。また、各々のラッチの略中央部にバネ２９が配置されており、各ラッチは、これらバネ２９によって係合爪２７がラッチ受け部１８と係合する方向に付勢されている。
【００３８】
駆動軸４０が回転し、図示の状態となることによって駆動用ピン４１は鈎爪２８と係合する。駆動軸４０が図中矢印Ａの方向に更に回転することによって、各ラッチ駆動用ピン４１がバネによる付勢方向とは略逆となる方向にラッチ２５ａ、２５ｂを引っ張り、係合爪２７がラッチ受け部１８から隔置される。
【００３９】
また、駆動軸４０が矢印Ａとは逆の方向に回転することによって、鈎爪２８が駆動用ピン４１によって引っ張られた状態から解放され、バネ２９の付勢力によって係合爪２７がラッチ受け部１８と係合することとなる。この係合爪２７とラッチ受け部１８とが係合状態にある場合には、ドア部２０がラッチ機構２５を介してボックス本体３の開口部に押し付けられている。当該係合状態が解除されることによって、ボックス本体３とドア部２０とが隔置可能な状態となる。
【００４０】
次に、図４Ａ乃至４Ｃを参照して、クリーンボックスとドア部との隔置操作すなわちドア部の開操作について述べる。本発明に係るシール部材１０１は、ロードポート突起部５１ｃに配置されており、送気管１０２は、供給バルブ６４を介して不図示の気体供給系に接続され、排気バルブ６６を介して不図示の排気系に接続されている。なお、ここでは空のクリーンボックスに対して基板を収容させる場合について述べる。図は、ドア部開閉機構５０と当該機構におけるドア部の開閉位置に配置されるクリーンボックス本体３およびドア部２０を側面から見た場合の概略構成に関し、クリーンボックス１のロードポートへの接続前、ドア部２０の開閉動作時、開口部の開放状態をそれぞれ示すものである。
【００４１】
ドア部開閉機構５０は、ロード用開口部５１ａを有する略閉鎖空間であるロードポート５１と、ロード用開口部５１ａと連続するポートエリア６１とを有している。ロード用開口部５１ａは、ドア部２０が通過可能な大きさを有している。ロードポート５１内部には、ロード用開口部５１ａを閉鎖可能な大きさのポートドア５２およびポートドア５２を開口部５１ａに対して接近、隔置するためにポートドア５２と接続されたポートドア移動用のシリンダ５３が配置されている。
【００４２】
ポートドア５２の略中央部には、前述のラッチ機構２５の駆動に用いられるラッチ駆動軸４０がロードポート５１の外部、すなわちクリーンボックス１の配置方向に向けて突出するように配置されている。当該駆動軸４０には不図示の回転機構が接続されている。また、ポートドア５２は、ロードポート５１内部側のロード開口部５１ａ外周と接触可能となる大きさを有しており、この接触部分に第３および第４のＯリング５４、５５が配置されている。
【００４３】
ポートエリア６１は、ロード用開口部５１ａとは逆側にポート開口部６１ａが形成されており、当該ポート開口部６１ａもロード用開口部５１ａと同様にドア部２０が通過可能な大きさを有している。また、ポートエリア６１に対しては、不図示の窒素供給バルブを介して窒素供給系が、また排気バルブ６３を介して不図示の排気系が接続されている。
【００４４】
クリーンボックス１は、位置調整機構７０によって、ドア部２０がロードポート５１側に向かい、且つドア部２０に設けられたラッチ機構２５の中央部とラッチ駆動軸４０の先端が一致するようにその保持位置が調整される。この状態を図４Ａに示す。
【００４５】
保持位置調整後、クリーンボックス１の背後に配置されているクリーンボックス移動用のシリンダ７１によって、クリーンボックス１はロードポート５１側に移動される。クリーンボックス１の移動は、クリーンボックスのドア部２０の外周に配置されたフランジ部４の端面４ａが、ポート開口部６１ａの位置調整機構側の外周に形成された壁部分５１ｂに対して略当接状態となったときに停止される。この状態を図４Ｂに示す。ここで、供給バルブ６４および送気管１０２を介して窒素ガスがシール部材内部に送気され、シール部材１０１を膨張させて、クリーンボックス本体３とロードポート５１との間をシールする操作が行われる。
【００４６】
図４Ｂの状態において、ドア部２０、ドア部外周に位置するボックス本体のフランジ部４、シール部材１０１、第３のＯリング５４、およびポートドア５２によって、ポートエリア６１は密閉空間とされる。なお、この状態において、クリーンボックス１に設けられた真空吸引路１７は、ポートエリア６１と連通している。また、ラッチ駆動軸４０の先端はラッチ機構２５の略中心であって、ラッチ機構２５を駆動可能な位置に存在することとなる。この状態においてラッチ駆動軸４０が回転することによって、駆動用ピン４１が鈎爪２８と係合する。ラッチ駆動軸４０が更に回転することによって、各ラッチ２５ａ、２５ｂはラッチ機構２５の略中央部に引っ張られ、係合爪２７がラッチ受け部１８から隔置される。
【００４７】
なお、この状態では、ポートエリア６１には大気圧の空気が存在しているため、この空気にから受ける圧力によって、ドア部２０はクリーンボックス本体３に密着している。続いて、排気バルブ６３を介してポートエリア６１内の排気を行う。この排気操作は、ポートエリア６１内部の圧力が第２の空間７内部の所定圧力値と略一致する、第１の所定圧力までは続けられることが好ましい。
【００４８】
また、この時、クリーンボックス本体３に設けられた真空吸引路１７内部もポートエリア６１と共に排気されることとなる。ポートエリア６１内部の排気が終了した後、不図示の窒素供給バルブを開き、当該バルブを介して窒素供給系よりポートエリア６１内部に窒素が導入される。本実施例において所定の気体として選択された窒素は、ポートエリア６１内部が第２の圧力となるまで導入される。
【００４９】
更に、クリーンボックス本体３に設けられた開閉バルブ１６を開くことにより、第２の空間７は真空吸引路１７を介してポートエリア６１と連通し、第２の空間７内部にも窒素が導入されることとなる。第２の空間７内部が窒素によって満たされ、その内部圧力がポートエリア６１内部の圧力とほぼ同一の第２の圧力となることにより、ドア部２０に対して周囲の気体より受ける圧力はほぼゼロとなる。その結果、ドア部２０をクリーンボックス本体３に対して保持する力はラッチ駆動軸４０からによるもののみとなる。
【００５０】
図４Ｃに示す様に、ポートドア移動用のシリンダ５３を用いてポートドア５２を後退させ、更に不図示の駆動機構によりポートドア５２を下方に移動させる。当該操作により、ラッチ駆動軸４０に保持されたドア部２０はポートドア５２と共に移動し、クリーンボックス内部に対する基板等の挿脱が容易に行える状態となる。なお、当然のことながら、ポートドア５２の移動に際しては、ロードポート５１内部の空間もポートエリア６１内部の空間と同様に窒素によってほぼ同一圧力とされていることを要する。
【００５１】
以上の操作によって、クリーンボックス１のドア部２０が取り除かれ、クリーンボックス本体３内部への基板１５の挿入が可能となる。基板１５等の挿入は、ロードポート５１内に配置された不図示の基板搬送機構によってなされる。その際、ロードポート５１内部およびポートエリア６１内部が高純度の窒素ガスによって満たされていることにより、基板収容室である第１の空間６も高純度の窒素により満たされることとなる。
【００５２】
基板１５の挿入が終了した後、ドア部２０を保持したポートドア５２が駆動され、ドア部２０が第１および第２のＯリング１１、１２と接触したところで、その駆動が停止される。駆動停止後、ラッチ駆動軸４０が回転し、鈎爪２８が駆動用ピン４１から解放され、バネ２９の付勢力によって係合爪２７がラッチ受け部１８に填り、ドア部２０はクリーンボックス本体３に対して固定される。
【００５３】
この状態で、ポートエリア６１に設けられた排気バルブ６３を開き、ポートエリア６１およびこれと連通状態にある第２の空間７内部の排気を行う。この排気操作は、ポートエリア６１内部等が第３の所定圧力となるまで続けられる。なお、その際第１の空間６内部には窒素が満たされているため、これによりドア部２０はポートエリア６１側に向け圧力を受ける。従って、ラッチ機構２５は、この圧力に抗し得るだけの強度を有する必要がある。
【００５４】
所定の圧力値までポートエリア６１等の排気が為された後、排気バルブ６３およびクリーンボックス１側の開閉バルブ１６が閉じられる。その後、ポートエリア６１に設けられた不図示の窒素供給バルブを開き、ポートエリア６１内が大気圧と略等しい圧力となるまで、窒素を導入する。更に、排気バルブ６６を開放し、シール部材１０１内部の窒素を排気して、当該シール部材によるクリーンボックス−ロードポート間の密閉状態を解除する。
【００５５】
以上の操作によって、ドア部２０はクリーンボックス本体３の開口部３ａを完全に閉鎖し、第２の空間７がドア部２０を真空吸着することによって、充分な強度を伴って第１および第２の空間６、７を密閉状態とする。また、ポートエリア６１が大気圧となることによって、クリーンボックス１はポートエリア６１から容易に隔置することが可能となる。なお、基板１５の取り出しに際しては、以上に述べた手順を逆に行うことで可能であるため、ここで改めの述べることは省略する。
【００５６】
なお、本発明は、いわゆるクリーンボックスとロードポートとを接合する際に用いられるシール部材あるいはシール構造として、その実施例を述べている。しかしながら、本発明の用途は上述の事項に限られない。具体的には、基板等の被保持物を収容する空間、当該空間からの被保持物挿脱を可能とする開口部、および当該開口部周囲に設けられたフランジ部あるいはこれと等価の部分を有する容器と、当該フランジ部端面と略当接する面および前記フランジ部の外周面を囲む面を有して容器と接合される容器収容部材とによって形成される空間を密閉化するシール部材およびこれらからなるシール空間に適応することも可能である。この場合、容器がクリーンボックスに、容器収容委部材がロードポートに対応している。また、前述の実施例においては、シール部材はここで述べた容器収容部材側に設けられているが、フランジ部外周部に溝部を設け、ここにシール部材を収用することとしても良い。
【００５７】
また、上述の容器収容部材を第一の部材とし、上述のフランジ部端面と当接する容器収容部材側の面を第一の面とし、この面の周囲に設けられた上述の実施例におけるロードポート突起部を突出部分とし、容器を第二の部材とし、容器におけるフランジ部端面を第二の面とした場合、これらの構成を有するものであれば、本発明におけるシール部材およびシール構造を適応することが可能である。なお、この場合、第一の面と第二の面とが略当接することとなり、シール部材を収容する溝部は、上述の突出部分の内周部あるいは突出部分との内周部と対向する面の何れか一方に形成されることとなる。
【００５８】
【本発明の効果】
以上述べた如く、本発明に係るシール部材が、クリーンボックスフランジ部とロードポート突起部との嵌合部分に位置することにより、当該シール部材を用いることで、装置としての小型化を図ることが可能となる。また、本実施例に係るシール部材を用いることにより、従来技術とは異なり、クリーンボックスとロードポートとの当接面に弾性体を介在させる必要が無くなる。従って、これら当接面を基準面として個々の位置を保持することが可能となり、高い位置精度を保ちながら、クリーンボックスに対する基板等の挿脱操作を行うことが可能となる。また、弾性体を押圧するための大型のアクチュエータ等も不要となる。
【００５９】
また、本発明に係るシール部材においては、その中空部分に気体を送気してこれを膨張させて、シール機能を生じせしめることから、シール材に対して従来加えられてきた圧縮変形のための負荷が無くなる。従って、シール部材としての効果もより長時間保つことが可能となる。更に、シール部材に対する気体の挿排気によって、シール部材自身によるクリーンボックスフランジ部の把持および解放の効果も得られる。
【００６０】
以上の効果により、本発明の実施により、より大型なクリーンボックスの使用に際して、付随的なアクチュエータ等を用いることなく、クリーンボックス−ロードポート間にて気密性の高い空間を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、およびロードポートと接合されるクリーンボックスの一部各々の断面を示す図である。
【図１Ｂ】本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、およびロードポートと接合されるクリーンボックスの一部各々の断面を示す図である。
【図１Ｃ】本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、およびロードポートと接合されるクリーンボックスの一部各々の断面を示す図である。
【図２】本発明に係るシール部材を用いたロードポートに接合されるクリーンボックスの断面形状について、これを側方より見た場合の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示すクリーンボックスについて、ドア部をその正面から見た状態の構成を示す図である。
【図４Ａ】図２および３に示したクリーンボックスに対して基板を収納する場合の手順を示す図である。
【図４Ｂ】図２および３に示したクリーンボックスに対して基板を収納する場合の手順を示す図である。
【図４Ｃ】図２および３に示したクリーンボックスに対して基板を収納する場合の手順を示す図である。
【符号の説明】
１：クリーンボックス
３：ボックス本体
４：フランジ部分
５：隔壁
６：第１の空間（基板収容室）
７：第２の空間（真空室）
１１：第１のＯリング
１２：第２のＯリング
１５：基板
１６：開閉バルブ
１７：真空吸引路
１８：ラッチ受け部
２０：ドア部
２５：ラッチ機構
２７：係合爪
２８：鈎爪
２９：バネ
４０：ラッチ駆動軸
４１：駆動用ピン
５０：ドア部開閉機構
５１：ロードポート
５２：ポートドア
５３：ポートドア用シリンダ
５４：第３のＯリング
５５：第４のＯリング
５７：環状溝
６１：ポートエリア
６２：窒素供給バルブ
６３：窒素供給系
６４：排気バルブ
７０：位置調整機構
７１：シリンダ
１０１：シール部材
１０２：送気管
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧或いは高純度窒素に満たされた空間等を形成する際に用いられるシール部材に関する。より詳細には、フラットパネルディスプレイ用の基板、半導体用のウェハ等の被搬送物を収容し、移送するために用いられるクリーン搬送装置（クリーンボックス）から、被搬送物を各処理室に対して移載しあるいは取り出すため用いられるロードポート、および当該ロードポートにおいて用いられるシール部材に関する。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】特許第３１６７９７０号公報
【特許文献２】特許第３１８９２２７号公報
【特許文献３】特許第３１８４４８０号公報
【特許文献４】特許第３１８４４７９号公報
【特許文献５】特許第３１６７９７０号公報
【０００３】
例えば、半導体用ウエハを収容するクリーンボックスとして、
【特許文献１】
乃至
【特許文献５】において本出願人等が提案する構成のものが挙げられる。当該クリーンボックスは、正面に開口部を有するボックス本体と、当該開口部と対向して開口部の開閉に供せられるドア部とから構成される。また、密閉空間とされるボックス内部の排気および内部への不活性ガス等の供給等を行うポートが、このボックス本体に設けられている。
【０００４】
更に、開口部周囲にはフランジが設けられており、このフランジ部はドア部の外周部と協動して環状の吸着用空間を形成するように構成されている。この吸着用空間は、フランジ部あるいは当該フランジ部と対向するドア部周囲の内の一方に設けられた真空吸着用環状溝、当該溝と対向する他方における平坦面、およびこの環状溝の内周側と外周側とに配置された二つのシール用Ｏリングとから形成される。この吸着用空間内部を減圧することによって、大気圧によってドア部外周とフランジ部とを強固に密着させ、クリーンボックス内部の気密性を高めている。
【０００５】
クリーンボックス内に収容されているウェハは、ロードポートと呼ばれる基板搬送用の空間を介して、成膜装置等の基板処理装置へ運ばれる。また、当該装置において各種処理を施された後、再度ロードポートを経てクリーンボックスに収容される。このロードポートは通常大気開放されているが、クリーンボックスが基板移載位置におかれると、その内部を密閉空間とし、減圧後に高清浄な窒素等の雰囲気に満たされる。基板の移載等はこの窒素雰囲気下において行われる。
【０００６】
この密閉空間の形成およびその内部の減圧化を行うために、クリーンボックスとロードポートとの接合部分には通常Ｏリング、パッキン等のシール材が用いられている。具体的には、クリーンボックス側の接合部分にはフランジ部分が形成され、ロードポート側の接合部分にはこのフランジ部分と対応する壁部分が形成される。更にフランジ部分および壁部分の少なくとも一方に、環状の溝が形成され、ここにＯリング等が埋め込まれている。
【０００７】
接合時にフランジ部分と壁部分との間隔を各部で均一に保ちながら互いを接近させ、このＯリングを他方と略同時に密着させることにより、上述の密閉空間の気密性が良好に保たれる。Ｏリングの密着が部分的に為されない場合には、クリーンボックスをロードポート側に押圧し、Ｏリングを圧縮変形等させることで、Ｏリング全周での密着性を確保し、気密性を得ることとなる
【０００８】
また、現在、クリーンボックスが収容する対象物の一つである半導体用ウエハは、種々の要請からその大径化が進められている。更には、半導体用ウエハにおけるこれまでの実績から、当該ボックスを、例えばフラットパネルディスプレイ用の基板に対しても用いようとする試みが進められている。この場合、クリーンボックスは、その構成要素であるボックス本体、開口部およびドア部等、全てが大型化されて用いられることとなる。
【０００９】
この様な大型クリーンボックスにおいては、従来のボックスと同様の構成では、基板収容空間の気密性を保つことが困難となることが予想される。本出願人は、その対応策として、基板等の収容空間とは別個に、ドアをボックス本体に真空吸着させるための真空室空間を設け、当該室の真空吸着作用を利用して、大型のクリーンボックスにおいてもドア部とボックス本体との十分な密着性を得る構成を提案している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで述べた、クリーンボックスの大型化に応じて、ロードポートも大型化が図られている。その際、クリーンボックス−ロードポート間での気密性を保持するためのに用いられるＯリングは、その長さを延長することでこの大型化に対応することとなる。しかしながら、各構成の大型化に伴って、前述のクリーンボックスにおけるフランジ部分と、ロードポートにおける壁部分と正対させ、且つその間隔を均一に保ちながら互いを接近させることはより困難なものとなる。このため、通常はＯリングの径を大きなものとし、フランジ部分と壁部分との間隔が部分的に異なった場合であっても、その差をＯリングの圧縮変形によって補償することとなる。
【００１１】
Ｏリングにはゴム等の弾性体がその材料として用いられるが、常に一方向の圧縮変形が繰り返される場合、準塑性的な変形を生じ形状が復元しなくなる傾向がある。また、変形量があまり大きくなった場合、その変形に要する付加圧力も大きなものとなり、クリーンボックスの変形が生じかねない等、種々の問題を生じる恐れもある。このため、Ｏリングの径を大きくする対処法には限度が生じる。
【００１２】
更なる対策として、例えばＯリングとして変形能の比較的高い中空のチューブを用いることとし、このチューブ内部に加圧された空気等を送ることも考えられる。当該方法によれば、比較的小さな付加圧力であってもＯリングとして高い変形能が得られ、フランジ部分と壁部分との距離が相違する部分があったとしても空気の挿入により良好な密着性を得ることが可能となる。また、仮に準塑性的な変形が生じたとしても、空気の挿入によりもとの形状は容易に回復でき、Ｏリングとしての準塑性的変形の可能性も大幅に低減できる。
【００１３】
しかしながら、この様なチューブ式のＯリングを用いた場合、これを収容するいわゆるＯリング溝の幅は、通常のＯリング溝の幅と比較して相当に幅広くなると考えられる。上述のフランジ部分あるいは壁部分に、この様な幅広い尾リング溝を形成し、またこれと対向する部分を形成することは、クリーンボックス等の構成上困難となる場合も考えられる。また、特にクリーンボックスが大型化した場合、これらの形成スペースを確保することは更に困難となると思われる。
【００１４】
また、クリーンボックスが弾性変形能の大きなＯリングを介してロードポートに固定されることとなることから、ロードポートとクリーンボックスとの間隔が安定せず、クリーンボックスの位置決め精度が低下する恐れがある。十分な位置決め精度を確保しようとした場合には、フランジ部分がＯリングから受ける反力より十分以上に大きな荷重によって、クリーンボックスをロードポート側に押圧する必要がある。従って、この押圧用に従来より大型なアクチュエータ等が求められる、あるいは密着状態を更に機械的にロックする装置等を付加する等の対策が必要となる。
【００１５】
本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、より大型なクリーンボックスの使用に際して、付随的なアクチュエータ等を用いることなく、クリーンボックス−ロードポート間にて気密性の高い空間を形成し得るシール材、およびシール材を用いた容器（クリーンボックス）および容器収容部（ロードポート）からなるシール構造を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るシール部材は、第一の面と第一の面の周囲を囲む突出部分とを有する第一の部材と、第一の面と略当接する第二の面を有する第二の部材と共に用いられて密閉空間を形成するシール部材であって、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、且つ突出部分の内周部に配置されることを特徴としている。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るシール構造は、第一の面と第一の面の周囲を囲む突出部分とを有する第一の部材、第一の面と略当接する第二の面を有する第二の部材、およびシール部材を用いて密閉空間を形成するシール構造であって、第一の面と第二の面との当接状態において、突出部分の内周領域に第二の部材は嵌合しており、且つ第二の部材は突出部分の内周面と対向する第三の面を有し、シール部材はその内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、シール部材は、突出部分の内周部あるいは第三の面の内、何れか一方に形成されており、気体の送気によって他方と密着することを特徴としている。
【００１８】
なお、上記シール構造においては、シール部材は突出部分の内周部に形成されることが好ましい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るシール部材は、被保持物を収容可能な空間、空間からの被保持物の挿脱を可能とする開口部、および開口部の周囲に設けられたフランジ部を有する容器と、フランジ部と略当接する面およびフランジ部の外周面を囲む面を有し容器と接合されて密閉空間を形成する容器収容部材との間で用いられるシール部材であって、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、フランジ部の外周面あるいはこれを囲む面の何れか一方に設けられた溝部に収容されることを特徴としている。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るシール構造は、被保持物を収容可能な空間、空間からの前記被保持物の挿脱を可能とする開口部、および開口部の周囲に設けられたフランジ部を有する容器と、フランジ部と略当接する面およびフランジ部の外周面を囲む面を有し容器と接合される容器収容部材と、シール部材とによって形成される密閉空間を形成するシール構造であって、フランジ部の外周面あるいはこれを囲む面の何れか一方に溝部が設けられ、シール部材は、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、更にシール部材は、溝部に収容されることを特徴としている。
【００２１】
なお、上述にシール構造において、溝部は、フランジ部の外周面を囲む面に設けられることが好ましい。更に、上記シール構造においては、容器はクリーンボックスであり、容器収容部材はロードポートであることが好ましい。
【００２２】
【実施例】
本発明に係るシール材の一実施例に関し、以下に図面を参照して説明する。図１Ａ乃至１Ｃは、本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、および当該シール部材と当接するクリーンボックスの一部各々の断面概略を示す図である。図１Ａはクリーンボックスとロードポートとが接続される前の状態、図１Ｂは接合状態を、図１Ｃは接合を解除する際の状態を各々示している。尚、ロードポートおよびクリーンボックスの構成については後段にて詳述する。
【００２３】
本発明に係るシール部材１０１は、内部に中空部分を有するチューブ構造からなり、所定の気体を中空部分に送るための送気管１０２が当該中空部に連通されている。本発明において、シール部材１０１は、クリーンボックスをロードポートに近づける際の進行方向とは垂直となる面、すなわち前述の壁部分５１ｂに配置されていない。クリーンボックス本体３は、当該壁部分５１ｂと対向するフランジ部４を有するが、このフランジ部４の外周面４ｂと対向するロードポート突出部５１ｃ内に、シール部材１０１は収容されている。
【００２４】
具体的には、ロードポート突出部５１ｃにおいてフランジ外周面４ｂと対向する面５１ｄに形成された溝部５７内に、当該シール部材１０１は収容されている。すなわち、本発明に係るシール部材１０１は、クリーンボックスにおけるフランジ部４の外周面４ｂの周囲を取り巻く形に配置されている。
【００２５】
次に、当該シール部材の実際の動作について述べる。図１Ａに示す様に、待機状態において、シール部材１０１に対する所定気体の送気は為されておらず、シール部材１０１は、溝部５７内から突出する部分を生じさせることなく、すなわち面５１ｄから突出する部分を生じさせることなく、あるいは極僅かな部分を突出させた状態にてその形状を維持されている。従って、クリーンボックス本体３をロードポート５１に接近させる際に、シール材１０１は何ら障害とはならない。
【００２６】
クリーンボックス本体３とロードポート５１とが接合され、クリーンボックスフランジ部４の端面４ａとロードポート壁部分５１ｂとが接触し、図１Ｂに示す状態にてクリーンボックスのロードポート５１側への移動が停止される。ここで、送気管１０２を介して所定の気体が、シール部材１０１に送気される。この送気によって、シール部材１０１は膨張変形し、フランジ部側面４ｂと対向する内周面１０１ａが側面４ｂ側に膨らみ、これと接触する。
【００２７】
その結果、この接触部分において、クリーンボックスとロードポートとによって形成される空間の密閉が為される。この状態にて、クリーンボックスにおける不図示のドア部の開閉、クリーンボックス内の基板移送等の操作が行われる。以上の操作終了後、図１Ｃに示す様に、シール部材１０１からの所定気体の排出が為され、シール状態の解除が行われる。この状態にてロードポート５１からのクリーンボックスの離間操作が行われる。
【００２８】
当該配置にて用いられることにより、シール部材１０１に対して実質的に加えられる負荷は、ほぼ気体導入に起因するもののみとなる。実際には、シール部材１０１におけるクリーンボックスの下方側のフランジに対向する部分は、クリーンボックスの重量に伴う荷重を受けることとなる。しかし、例えばロードポート側にこの荷重を受けるピン等を植設しておくことにより、実質的な荷重の負荷を無くすことが可能となる。従って、当該シール部材１０１においては、過度の負荷を受けた状態での変形が無くなり、準塑性的な変形を生じる蓋然性は格段に小さなものとなる。
【００２９】
また、本発明においては、クリーンボックスとロードポートとの接合時に、これらの間隔は、フランジ端面４ａが壁部分５１ｂと当接により規定され、ほぼ一定の値を維持することとなる。従って、クリーンボックス本体３に対して簡単な固定操作を施すことにより、クリーンボックス−ロードポートの位置関係は安定して保たれる。本実施例においては端面４ａと壁部分５１ｂとの当接により位置関係が規定されることとしている。しかしながら、例えばこれらの間隔を所定の値とする位置決め部材を配置することにより、シール部材１０１の存在に拘わらず、高い位置精度にてクリーンボックスをロードポートに接合することが可能となる。
【００３０】
更に、本発明に係るシール部材においては、当該シール部材の取付位置は、クリーンボックスのフランジ部外周と対向する部分、すなわち、クリーンボックスがロードポートに対して嵌合する際の側面にに配置されることとなる。従って、シール部材の形成スペースを小さく保つことが可能となり、装置の小型化が可能となる。なお、本実施例においては、当該シール部材をロードポート側に取り付けいることとしているが、これをクリーンボックスにおけるフランジ外周面に取り付けることとしても良い。
【００３１】
次に、本発明に係るシール部材を用いたロードポートに関して、実際にクリーンボックスをこれと接合する際の操作について詳述する。説明に際しては、まずクリーンボックスの構成について簡単に述べた後、実際の接合動作について説明する。本実施例にて用いたクリーンボックスの縦断面を側方から見た状態を示す図２を用いて、当該クリーンボックスの構成について説明する。クリーンボックス１は、ボックス本体３とドア部２０とから構成されており、ボックス本体３はドア部２０との対向面側に開口部を有している。ボックス本体は、隔壁５によって第１の空間６と、隔壁を挟んでこの第１の空間６の外周部に配置される第２の空間７とに分離されている。
【００３２】
従って、本ボックス本体３をドア部方向から見た場合、略中央に配置された第１の空間の開口部６ａ、当該開口部を規定する隔壁端面５ａ、隔壁端面を挟んで第１の空間開口部６ａを囲む第２の空間の開口部７ａ、および第２の開口部７ａの外周を規定するボックス本体の外壁３ａの順で配置されることとなる。すなわち、第１の空間６は隔壁５によってその領域が画定されているといえる。
【００３３】
隔壁５のドア部２０に面した端面５ａには第１のＯリング１１が配置されており、ドア部２０におけるボックス本体との対向面がこの第１のＯリング１１と密着することにより、第１の空間６の気密性が確保される。第２の空間７の外壁ともなるクリーンボックス外壁におけるドア部２０との対向端面３ａには第２のＯリング１２が配置されており、ドア部２０におけるボックス本体３との対向面が第１および第２のＯリング１１、１２と密着することにより、第２の空間７の気密性が確保される。
【００３４】
第１の空間６は、ガラス基板１５等を収容するための収容室として用いられる。また、第２の空間７は、開閉バルブ１６および真空吸引路１７を介して後述するポートエリアに連通可能となっており、真空室として用いられる。この真空吸引路１７は、第２の空間７に対して第２のＯリングの外側に設けられており、通常大気と連通している。なお、本実施例においては、第１の空間６の内部に基板支持用の突起１５ａが設けられており、ガラス基板１５等は当該突起によって略一定の間隔を空けて当該空間内部に保持されることとなる。
【００３５】
なお、ドア部２０には、ボックス本体に対する対向面とは逆の面（ドア部表面）２０ａ上に、当該ドア部２０の開閉に用いられるラッチ機構２５が設けられている。図２においては、クリーンボックス自体の説明を容易なものとするために省いているが、ドア部２０の表面２０ａおよび当該ラッチ機構２５を正面から見た図を図３に示し、これについて簡単に説明する。
【００３６】
第１および第２の空間の位置関係についての理解を容易なものとするために、図中第１の空間６、隔壁５、第２の空間７各々の境界に対応する部分を点線によって示している。ラッチ機構２５は同一軸上において一直線に配置された上部ラッチ２５ａおよび下部ラッチ２５ｂの一対から構成されており、その配置および駆動方向が各々対称となるだけでその形状は同一となっている。各々のラッチの外側端部には、ボックス本体の開口部周囲に設けられたラッチ受け部１８と係合する係合爪２７が設けられている。
【００３７】
上部および下部のラッチ２５ａ、２５ｂの間には、外部操作機構としてのラッチ駆動軸４０が配置され、当該ラッチ駆動軸４０には各ラッチをロックおよびアンロックの二位置に駆動するためのここのラッチに対応した駆動用ピン４１が二つ設けられている。各々のラッチ２５ａ、２５ｂの内側端部には、ラッチを駆動する際に駆動用ピン４１と係合する鈎爪２８が設けられている。また、各々のラッチの略中央部にバネ２９が配置されており、各ラッチは、これらバネ２９によって係合爪２７がラッチ受け部１８と係合する方向に付勢されている。
【００３８】
駆動軸４０が回転し、図示の状態となることによって駆動用ピン４１は鈎爪２８と係合する。駆動軸４０が図中矢印Ａの方向に更に回転することによって、各ラッチ駆動用ピン４１がバネによる付勢方向とは略逆となる方向にラッチ２５ａ、２５ｂを引っ張り、係合爪２７がラッチ受け部１８から隔置される。
【００３９】
また、駆動軸４０が矢印Ａとは逆の方向に回転することによって、鈎爪２８が駆動用ピン４１によって引っ張られた状態から解放され、バネ２９の付勢力によって係合爪２７がラッチ受け部１８と係合することとなる。この係合爪２７とラッチ受け部１８とが係合状態にある場合には、ドア部２０がラッチ機構２５を介してボックス本体３の開口部に押し付けられている。当該係合状態が解除されることによって、ボックス本体３とドア部２０とが隔置可能な状態となる。
【００４０】
次に、図４Ａ乃至４Ｃを参照して、クリーンボックスとドア部との隔置操作すなわちドア部の開操作について述べる。本発明に係るシール部材１０１は、ロードポート突起部５１ｃに配置されており、送気管１０２は、供給バルブ６４を介して不図示の気体供給系に接続され、排気バルブ６６を介して不図示の排気系に接続されている。なお、ここでは空のクリーンボックスに対して基板を収容させる場合について述べる。図は、ドア部開閉機構５０と当該機構におけるドア部の開閉位置に配置されるクリーンボックス本体３およびドア部２０を側面から見た場合の概略構成に関し、クリーンボックス１のロードポートへの接続前、ドア部２０の開閉動作時、開口部の開放状態をそれぞれ示すものである。
【００４１】
ドア部開閉機構５０は、ロード用開口部５１ａを有する略閉鎖空間であるロードポート５１と、ロード用開口部５１ａと連続するポートエリア６１とを有している。ロード用開口部５１ａは、ドア部２０が通過可能な大きさを有している。ロードポート５１内部には、ロード用開口部５１ａを閉鎖可能な大きさのポートドア５２およびポートドア５２を開口部５１ａに対して接近、隔置するためにポートドア５２と接続されたポートドア移動用のシリンダ５３が配置されている。
【００４２】
ポートドア５２の略中央部には、前述のラッチ機構２５の駆動に用いられるラッチ駆動軸４０がロードポート５１の外部、すなわちクリーンボックス１の配置方向に向けて突出するように配置されている。当該駆動軸４０には不図示の回転機構が接続されている。また、ポートドア５２は、ロードポート５１内部側のロード開口部５１ａ外周と接触可能となる大きさを有しており、この接触部分に第３および第４のＯリング５４、５５が配置されている。
【００４３】
ポートエリア６１は、ロード用開口部５１ａとは逆側にポート開口部６１ａが形成されており、当該ポート開口部６１ａもロード用開口部５１ａと同様にドア部２０が通過可能な大きさを有している。また、ポートエリア６１に対しては、不図示の窒素供給バルブを介して窒素供給系が、また排気バルブ６３を介して不図示の排気系が接続されている。
【００４４】
クリーンボックス１は、位置調整機構７０によって、ドア部２０がロードポート５１側に向かい、且つドア部２０に設けられたラッチ機構２５の中央部とラッチ駆動軸４０の先端が一致するようにその保持位置が調整される。この状態を図４Ａに示す。
【００４５】
保持位置調整後、クリーンボックス１の背後に配置されているクリーンボックス移動用のシリンダ７１によって、クリーンボックス１はロードポート５１側に移動される。クリーンボックス１の移動は、クリーンボックスのドア部２０の外周に配置されたフランジ部４の端面４ａが、ポート開口部６１ａの位置調整機構側の外周に形成された壁部分５１ｂに対して略当接状態となったときに停止される。この状態を図４Ｂに示す。ここで、供給バルブ６４および送気管１０２を介して窒素ガスがシール部材内部に送気され、シール部材１０１を膨張させて、クリーンボックス本体３とロードポート５１との間をシールする操作が行われる。
【００４６】
図４Ｂの状態において、ドア部２０、ドア部外周に位置するボックス本体のフランジ部４、シール部材１０１、第３のＯリング５４、およびポートドア５２によって、ポートエリア６１は密閉空間とされる。なお、この状態において、クリーンボックス１に設けられた真空吸引路１７は、ポートエリア６１と連通している。また、ラッチ駆動軸４０の先端はラッチ機構２５の略中心であって、ラッチ機構２５を駆動可能な位置に存在することとなる。この状態においてラッチ駆動軸４０が回転することによって、駆動用ピン４１が鈎爪２８と係合する。ラッチ駆動軸４０が更に回転することによって、各ラッチ２５ａ、２５ｂはラッチ機構２５の略中央部に引っ張られ、係合爪２７がラッチ受け部１８から隔置される。
【００４７】
なお、この状態では、ポートエリア６１には大気圧の空気が存在しているため、この空気にから受ける圧力によって、ドア部２０はクリーンボックス本体３に密着している。続いて、排気バルブ６３を介してポートエリア６１内の排気を行う。この排気操作は、ポートエリア６１内部の圧力が第２の空間７内部の所定圧力値と略一致する、第１の所定圧力までは続けられることが好ましい。
【００４８】
また、この時、クリーンボックス本体３に設けられた真空吸引路１７内部もポートエリア６１と共に排気されることとなる。ポートエリア６１内部の排気が終了した後、不図示の窒素供給バルブを開き、当該バルブを介して窒素供給系よりポートエリア６１内部に窒素が導入される。本実施例において所定の気体として選択された窒素は、ポートエリア６１内部が第２の圧力となるまで導入される。
【００４９】
更に、クリーンボックス本体３に設けられた開閉バルブ１６を開くことにより、第２の空間７は真空吸引路１７を介してポートエリア６１と連通し、第２の空間７内部にも窒素が導入されることとなる。第２の空間７内部が窒素によって満たされ、その内部圧力がポートエリア６１内部の圧力とほぼ同一の第２の圧力となることにより、ドア部２０に対して周囲の気体より受ける圧力はほぼゼロとなる。その結果、ドア部２０をクリーンボックス本体３に対して保持する力はラッチ駆動軸４０からによるもののみとなる。
【００５０】
図４Ｃに示す様に、ポートドア移動用のシリンダ５３を用いてポートドア５２を後退させ、更に不図示の駆動機構によりポートドア５２を下方に移動させる。当該操作により、ラッチ駆動軸４０に保持されたドア部２０はポートドア５２と共に移動し、クリーンボックス内部に対する基板等の挿脱が容易に行える状態となる。なお、当然のことながら、ポートドア５２の移動に際しては、ロードポート５１内部の空間もポートエリア６１内部の空間と同様に窒素によってほぼ同一圧力とされていることを要する。
【００５１】
以上の操作によって、クリーンボックス１のドア部２０が取り除かれ、クリーンボックス本体３内部への基板１５の挿入が可能となる。基板１５等の挿入は、ロードポート５１内に配置された不図示の基板搬送機構によってなされる。その際、ロードポート５１内部およびポートエリア６１内部が高純度の窒素ガスによって満たされていることにより、基板収容室である第１の空間６も高純度の窒素により満たされることとなる。
【００５２】
基板１５の挿入が終了した後、ドア部２０を保持したポートドア５２が駆動され、ドア部２０が第１および第２のＯリング１１、１２と接触したところで、その駆動が停止される。駆動停止後、ラッチ駆動軸４０が回転し、鈎爪２８が駆動用ピン４１から解放され、バネ２９の付勢力によって係合爪２７がラッチ受け部１８に填り、ドア部２０はクリーンボックス本体３に対して固定される。
【００５３】
この状態で、ポートエリア６１に設けられた排気バルブ６３を開き、ポートエリア６１およびこれと連通状態にある第２の空間７内部の排気を行う。この排気操作は、ポートエリア６１内部等が第３の所定圧力となるまで続けられる。なお、その際第１の空間６内部には窒素が満たされているため、これによりドア部２０はポートエリア６１側に向け圧力を受ける。従って、ラッチ機構２５は、この圧力に抗し得るだけの強度を有する必要がある。
【００５４】
所定の圧力値までポートエリア６１等の排気が為された後、排気バルブ６３およびクリーンボックス１側の開閉バルブ１６が閉じられる。その後、ポートエリア６１に設けられた不図示の窒素供給バルブを開き、ポートエリア６１内が大気圧と略等しい圧力となるまで、窒素を導入する。更に、排気バルブ６６を開放し、シール部材１０１内部の窒素を排気して、当該シール部材によるクリーンボックス−ロードポート間の密閉状態を解除する。
【００５５】
以上の操作によって、ドア部２０はクリーンボックス本体３の開口部３ａを完全に閉鎖し、第２の空間７がドア部２０を真空吸着することによって、充分な強度を伴って第１および第２の空間６、７を密閉状態とする。また、ポートエリア６１が大気圧となることによって、クリーンボックス１はポートエリア６１から容易に隔置することが可能となる。なお、基板１５の取り出しに際しては、以上に述べた手順を逆に行うことで可能であるため、ここで改めの述べることは省略する。
【００５６】
なお、本発明は、いわゆるクリーンボックスとロードポートとを接合する際に用いられるシール部材あるいはシール構造として、その実施例を述べている。しかしながら、本発明の用途は上述の事項に限られない。具体的には、基板等の被保持物を収容する空間、当該空間からの被保持物挿脱を可能とする開口部、および当該開口部周囲に設けられたフランジ部あるいはこれと等価の部分を有する容器と、当該フランジ部端面と略当接する面および前記フランジ部の外周面を囲む面を有して容器と接合される容器収容部材とによって形成される空間を密閉化するシール部材およびこれらからなるシール空間に適応することも可能である。この場合、容器がクリーンボックスに、容器収容委部材がロードポートに対応している。また、前述の実施例においては、シール部材はここで述べた容器収容部材側に設けられているが、フランジ部外周部に溝部を設け、ここにシール部材を収用することとしても良い。
【００５７】
また、上述の容器収容部材を第一の部材とし、上述のフランジ部端面と当接する容器収容部材側の面を第一の面とし、この面の周囲に設けられた上述の実施例におけるロードポート突起部を突出部分とし、容器を第二の部材とし、容器におけるフランジ部端面を第二の面とした場合、これらの構成を有するものであれば、本発明におけるシール部材およびシール構造を適応することが可能である。なお、この場合、第一の面と第二の面とが略当接することとなり、シール部材を収容する溝部は、上述の突出部分の内周部あるいは突出部分との内周部と対向する面の何れか一方に形成されることとなる。
【００５８】
【本発明の効果】
以上述べた如く、本発明に係るシール部材が、クリーンボックスフランジ部とロードポート突起部との嵌合部分に位置することにより、当該シール部材を用いることで、装置としての小型化を図ることが可能となる。また、本実施例に係るシール部材を用いることにより、従来技術とは異なり、クリーンボックスとロードポートとの当接面に弾性体を介在させる必要が無くなる。従って、これら当接面を基準面として個々の位置を保持することが可能となり、高い位置精度を保ちながら、クリーンボックスに対する基板等の挿脱操作を行うことが可能となる。また、弾性体を押圧するための大型のアクチュエータ等も不要となる。
【００５９】
また、本発明に係るシール部材においては、その中空部分に気体を送気してこれを膨張させて、シール機能を生じせしめることから、シール材に対して従来加えられてきた圧縮変形のための負荷が無くなる。従って、シール部材としての効果もより長時間保つことが可能となる。更に、シール部材に対する気体の挿排気によって、シール部材自身によるクリーンボックスフランジ部の把持および解放の効果も得られる。
【００６０】
以上の効果により、本発明の実施により、より大型なクリーンボックスの使用に際して、付随的なアクチュエータ等を用いることなく、クリーンボックス−ロードポート間にて気密性の高い空間を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、およびロードポートと接合されるクリーンボックスの一部各々の断面を示す図である。
【図１Ｂ】本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、およびロードポートと接合されるクリーンボックスの一部各々の断面を示す図である。
【図１Ｃ】本発明に係るシール部材、当該シール部材が取り付けられたロードポートの一部、およびロードポートと接合されるクリーンボックスの一部各々の断面を示す図である。
【図２】本発明に係るシール部材を用いたロードポートに接合されるクリーンボックスの断面形状について、これを側方より見た場合の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示すクリーンボックスについて、ドア部をその正面から見た状態の構成を示す図である。
【図４Ａ】図２および３に示したクリーンボックスに対して基板を収納する場合の手順を示す図である。
【図４Ｂ】図２および３に示したクリーンボックスに対して基板を収納する場合の手順を示す図である。
【図４Ｃ】図２および３に示したクリーンボックスに対して基板を収納する場合の手順を示す図である。
【符号の説明】
１：クリーンボックス
３：ボックス本体
４：フランジ部分
５：隔壁
６：第１の空間（基板収容室）
７：第２の空間（真空室）
１１：第１のＯリング
１２：第２のＯリング
１５：基板
１６：開閉バルブ
１７：真空吸引路
１８：ラッチ受け部
２０：ドア部
２５：ラッチ機構
２７：係合爪
２８：鈎爪
２９：バネ
４０：ラッチ駆動軸
４１：駆動用ピン
５０：ドア部開閉機構
５１：ロードポート
５２：ポートドア
５３：ポートドア用シリンダ
５４：第３のＯリング
５５：第４のＯリング
５７：環状溝
６１：ポートエリア
６２：窒素供給バルブ
６３：窒素供給系
６４：排気バルブ
７０：位置調整機構
７１：シリンダ
１０１：シール部材
１０２：送気管
Claims (7)
- 第一の面と前記第一の面の周囲を囲む突出部分とを有する第一の部材と、前記第一の面と略当接する第二の面を有する第二の部材と共に用いられて密閉空間を形成するシール部材であって、
その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、且つ前記突出部分の内周部に配置されることを特徴とするシール部材。 - 第一の面と前記第一の面の周囲を囲む突出部分とを有する第一の部材、前記第一の面と略当接する第二の面を有する第二の部材、およびシール部材を用いて密閉空間を形成するシール構造であって、
前記第一の面と第二の面との当接状態において、前記突出部分の内周領域に前記第二の部材は嵌合しており、且つ前記第二の部材は前記突出部分の内周面と対向する第三の面を有し、
前記シール部材はその内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、
前記シール部材は、前記突出部分の内周部あるいは前記第三の面の内、何れか一方に形成されており、前記気体の送気によって他方と密着することを特徴とするシール構造。 - 前記シール部材は前記突出部分の内周部に形成されることを特徴とする請求項２記載のシール構造。
- 被保持物を収容可能な空間、前記空間からの前記被保持物の挿脱を可能とする開口部、および前記開口部の周囲に設けられたフランジ部を有する容器と、前記フランジ部と略当接する面および前記フランジ部の外周面を囲む面を有し前記容器と接合されて密閉空間を形成する容器収容部材との間で用いられるシール部材であって、
その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、前記フランジ部の外周面あるいはこれを囲む面の何れか一方に設けられた溝部に収容されることを特徴とするシール部材。 - 被保持物を収容可能な空間、前記空間からの前記被保持物の挿脱を可能とする開口部、および前記開口部の周囲に設けられたフランジ部を有する容器と、前記フランジ部と略当接する面および前記フランジ部の外周面を囲む面を有し前記容器と接合される容器収容部材と、シール部材とによって形成される密閉空間を形成するシール構造であって、
前記フランジ部の外周面あるいはこれを囲む面の何れか一方に溝部が設けられ、
前記シール部材は、その内部に気体を送気あるいは内部から気体を排気することにより膨張あるいは収縮可能な構造を有し、
前記シール部材は、前記溝部に収容されることを特徴とするシール構造。 - 前記溝部は、前記フランジ部の外周面を囲む面に設けられることを特徴とする請求項５記載のシール構造。
- 前記容器はクリーンボックスであり、前記容器収容部材はロードポートであることを特徴とする請求項５あるいは６何れかに記載のシール構造。
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2003
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