JP2009239006A - 密閉容器の蓋開閉装置及び該開閉装置を用いたガス置換装置 - Google Patents

密閉容器の蓋開閉装置及び該開閉装置を用いたガス置換装置 Download PDF

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Abstract

【課題】FOUP内部をパージする際のパージ効率の高いパージ装置及び当該装置向けのFOPU蓋の開閉装置を提供する。
【解決手段】FOUPの蓋が通過可能な開口部を有する筐体と、当該開口部を閉鎖可能であると共に該蓋を保持可能なドアと、該筐体内に配置されるガス供給ノズルとを有するパージ装置において、ドア表面に配置されて蓋のラッチ機構を動作させる構成の周囲を囲むようにシール部材を配置し、該ドアが該蓋を保持した状態で該シール部材がラッチ機構を動作させる構成を外部空間に対して空間的に分離することとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造プロセス等において、シリコンウエハ等を半導体処理装置間にて移送する際に用いられる密閉容器の蓋開閉装置及び方法に関する。より詳細には、該密閉容器はシリコンウエハを収容して当該装置間での該ウエハの搬送に供せられる容器であって、本発明は当該容器の蓋の開閉を行うための装置、当該開閉装置を用いた該容器内部のガスを置換するガス置換装置、及び当該容器からウエハを取り出すために該容器から蓋を取り外し且つ該容器内部に対するシリコンウエハの搬入搬出を可能とする、ロードポート装置たる所謂FIMS（Front-Opening Interface Mechanical Standard）システムに関する。
以前、半導体製造プロセスは、半導体ウエハを取り扱う部屋内部を高清浄化した所謂クリーンルーム内において行われていた。しかしウエハサイズの大型化への対処とクリーンルームの管理に要するコスト削減の観点から、近年では処理装置内部、ポッド（ウエハ収容用の密閉可能な容器）、及び当該ポッドから処理装置への基板受け渡しを行う微小空間のみを高清浄状態に保つ手法が採用されるに至っている。
密閉容器たるポッドは、その内部に複数のウエハを平行且つ隔置した状態で保持可能な棚と、外面を構成する面の一つにウエハ出し入れに用いられる開口とを有する略立方体形状を有する本体と、その開口を閉鎖する蓋とから構成される。この開口が形成されている面がポッドの底面ではなく一側面（前述した微小空間に対して正対する面）に位置するポッドは、FOUP（front-opening unified pod）と総称され、本発明はこのFOUPを用いる構成を主たる対象としている。
ウエハ収容状態にあるポッドの内部は、通常塵等の存在を極力抑えた所謂クリーンエアによって満たされ、ウエハの保管時に塵等がウエハに付着することを防止している。ところが、昨今の半導体素子の小型化及び高性能化に伴って、ウエハ保管時にウエハの表面或いはウエハ上に形成された各種層の表面が酸化性雰囲気によって酸化されることが問題視され始めてきている。このため、ポッド内部を清浄な窒素等の不活性ガスによって満たす、より好適にはポッドの内部空間に対して周囲環境の気圧より高めの圧力を維持した状態で不活性ガスを封入しておくことが望まれてきている。
一般的に、ポッドの内部を不活性ガスで満たすためには、特許文献１に開示されるようなロードポート装置（ポッドの蓋を開閉してポッド内部に対するウエハの挿脱を可能な状態とする装置）を用い、ポッド内部に所定のウエハを全て挿入した後に当該内部に不活性ガスを供給しながら蓋を閉鎖し、これにより所望の封入状態を得ることとしている。しかしながら、封入状態にあるポッドは、時間の経過と共に内部圧力を低下させ、好適な封入条件からその状態が劣化していることが知られている。このため、例えば特許文献２に開示するガスパージシステムを用い、適当なタイミングにてポッド内部を新鮮且つ清浄な不活性ガスにて再度パージする操作が行われる。当該システムにおいては、ポッド下面に設けられた不活性ガスの供給ポート及び排気ポートの両者を用いて、ポッド内部への不活性ガスの供給と、これまで容器内部に存在した気体の排出と、を同時に行ってポッド内のガスパージを行っている。また、特許文献３には、ポッドを密閉可能な室内部に保持し、当該室内部で蓋の開放、室内及びポッド内部の空間の減圧、室内及びポッド内部への不活性ガスの供給、という一連の手順を経てポッド内部の不活性ガスを新鮮且つ清浄なものと置換する方法が示されている。
特開２００４−２３５５１６号公報 特開２００６−００５１９３号公報 特開２００３−１６８７２７号公報
しかしながら、上述した従来方法では、以下に述べる点で実施上の問題が存在する可能性、或いは将来的に問題が生じる可能性がある。具体的には、特許文献１に開示する方法の場合、ポッドの蓋を保持する構成の駆動系を配置する上で、前述した所謂微小空間を密閉状態とすることが困難であり、従ってポッド内部に供給する不活性ガスの純度をある程度レベル以上に高めることが困難となる。また、微小空間内に駆動する構成が多く存在し、微小空間内に形成されるダウンフローによりこれら構成から発生した塵等が舞ってしまい、ポッド内にこれが進入する恐れもある。この可能性を低減するにはダウンフローの流量を増加させれば良いが、このような対処法とした場合用いる不活性ガスの量が多くなりすぎ、半導体の製造コストの点で難点が生じる。
また、特許文献２に開示する方法の場合、用いる不活性ガス量は必要最小限とできる可能性があり、特許文献１に示す方法に対してコスト面ではメリットがあると考えられる。また、装置構成自体も簡素なものであり、ガス供給に際しての塵等の発生及びポッド内部への進入の可能性が低く、且つ設置面積も小さく抑えられるというメリットもある。しかし、実際には、不活性ガスの供給及び排出の際のガスの流れ方向がポッド内に収容されるウエハの延在面に対して垂直となることから、ウエハ同士に挟まれる領域でのガス置換効率が低く、パージにある程度の時間を掛けたとしても十分な効果が得られない恐れがある。また、このような問題は、昨今のウエハ径の拡大に伴ってより顕在化すると考えられる。
更に、特許文献３に開示する方法の場合、ポッド全体を収容可能な室を設ける必要があり、且つ当該室内部をある程度まで減圧する構成を付加する必要もある。従って、装置構成の複雑化、構成の大型化等の点で大きなデメリットを有する。また、通常ポッドは、清浄度の点でポッド内部、室内部、或いは前述した微小空間内部と比較して格段に劣ったレベルにある環境下において、保管、搬送等為されている。従って、ポッドの外周面には塵等或いは不純物ガス等が付着しており、当該室内にポッドを持ち込んだ場合、室内部の環境はこれら付着物によって汚染される恐れがある。ポッドから蓋を開放する以前にポッド外周の雰囲気を高純度ガスと置換等することによりこのような汚染の可能性を無くすることは可能である。しかし、当該置換操作に要する時間が必須となることから、処理時間が長くなってしまうという難点があった。また、このような難点は、ウエハサイズの大口径化に伴うポッドサイズの大型化によってより顕在化する可能性がある。
本発明はこのような背景に鑑みて為されたものであり、迅速且つ効率的にポッド内部のガスを置換することを可能とするガス置換装置の提供を目的とする。また、本発明は、ガス置換操作にともなって、今後ウエハの大口径化に伴って生産効率を高める上で考慮すべきとなるであろうポッド及び周辺の可動部材から発生した塵等のポッド内部等への侵入の可能性の抑制をも可能とするガス置換装置の提供を目的とする。また、更に、本発明は、当該ガス置換装置において好適に用いられる、密閉容器たるポッドの蓋開閉装置及び開閉方法、及び該開閉装置を用いたロードポート装置の提供も目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る蓋開閉装置は、被収容物を内部に収容可能であって一面に開口を有する略箱状の本体と、該本体から分離可能であって開口を塞いで本体と共に密閉空間を形成する平板状の蓋と、蓋の外側面から操作可能であって蓋を本体に固定可能なラッチ機構と、を有する密閉容器の蓋を開閉する蓋開閉装置であって、該蓋と平行であって、平行状態に保持される蓋が保持状態を維持して通過可能な大きさを有する開口部を有する外壁と、該開口部を略閉鎖可能であって蓋の外側面と近接してラッチ機構と協働して蓋の本体に対しての固定及び非固定の状態を選択可能とするラッチ機構駆動部材と、蓋の外側面に作用して蓋を保持する保持部材と、を蓋と正対する面に有するドアと、ラッチ機構駆動部材及び保持部材の少なくとも何れかである可動する部材を囲むようにドアにおける蓋との正対面に配置されて、ドアが蓋を保持した状態において該可動する部材を周囲空間から空間的に分離するシール部材と、を有することを特徴としている。
また、上記課題を解決するために、本発明に係るガス置換装置は、前述した蓋開閉装置と、外壁を含む壁により室を構成する筐体と、室の外部に配置されてドアを蓋に対して接近及び離間させることが可能なドア駆動機構と、ドア駆動機構の前記ドアとの接続部位を室から空間的に分離するベローズと、ラッチ機構駆動部材に接続されて前記ラッチ機構駆動部材を駆動するラッチ部材駆動機構と、室内部に不活性ガスを供給可能なガスノズルと、室に対して供給される不活性ガスの過剰分を排出して室内部の圧力を室外部の圧力よりも高く維持可能な排気口と、を有することを特徴としている。
また、上記課題を解決するために、本発明に係るロードポート装置は、前述した蓋開閉装置と、外壁における開口部の正面に配置されて密閉容器が載置可能であり、且つ密閉容器を開口部に対して接近及び離間させることが可能な載置テーブルと、ドアを開口部に対して略閉鎖位置と開放位置との間で駆動可能なドア駆動機構と、を有することを特徴としている。
本発明によれば、ポッドの開口を介してポッド内部のガス置換を行うことが可能であり、迅速且つ効果的なガス置換操作を行うことが可能となる。また、本発明によれば、パージ用室内部を大気圧よりやや高い圧力に設定した状態にてパージ操作を行うことが可能であることから、蓋の開閉に要する空間のみを確保することでガス置換装置を構築することが可能である。従って、ガス置換に用いる密閉空間としての室の内容積を必要最小限とすることが可能であることから、置換操作に要する不活性ガスの量をより少なく抑えることも可能となる。
また、本発明によれば、当該室に持ち込むポッドの構成を蓋のみとすることが可能となることから、室或いはポッド内部と比較して清浄度で劣る環境下にあった構成物の室内部への侵入を最小限に止めることとなり、当該構成物起因のウエハ等の汚染を極力抑えることも可能となる。また、この場合、当該構成物の可動部分をシールによって室内部から分離することによって当該可動部分から発生する塵等に関しても、その室内部への侵入を防止できる。さらに、蓋の開閉を行う構成からの外気の侵入を防止することにより当該室内部の不活性ガス濃度を更に高純度として維持することが可能となる。また、外気に曝した状態で保管されていたポッドの蓋についても、ある程度以上の領域をパージ時構成される清浄空間に露出させること無くパージ操作を行えることから、当該蓋表面に起因した汚染物質の当該室内への拡散を抑止することが可能となる。
本発明の一実施形態について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るポッドの蓋開閉装置を有するガス置換装置、及び該ガス置換装置に所謂ロードされた状態にあるポッド、についてこれらの断面を模式的に示す図である。図１において、ポッド１は、一側面に開口２ａを有する略方形状からなるポッド本体２と、該開口２ａを閉鎖する蓋３とを有する。
ここで、図２、３Ａ及び３Ｂを参照し、本発明が対象とするポッド１の構成について簡単に説明する。尚、図２はポッドの概略斜視図を、図３Ａ及び３Ｂはラッチ機構の正面拡大図であって各々ラッチ状態及びラッチ解除状態での位置を示している。蓋３は平板形状を有し、その外側面（蓋開閉装置と向かい合う面）には被吸着領域５、及びラッチ機構１０の矩形孔３ｃ（後述、図３Ａ参照）に連通する受容孔１１が配置される。なお、ラッチ機構１０は蓋３の平板形状の内部に収容され、該矩形孔３ｃが所定配置にある際にこれに連通するように受容孔１１は配置される。被吸着領域５は、蓋開閉装置側に配置される後述する吸着パッドによって吸着される領域であり、該吸着パッドが容易且つ確実蓋が吸着保持されるように平滑な領域とされている。ラッチ機構１０は蓋３に対して一対配置されており、各々の機構はラッチバー１３及び円板１５から構成され、これら構成は蓋３の内部に配置される。ラッチバー１３は、一方向に延在する板状の部材からなり、一方の端部（先端部）においてラッチ爪１３ａとして作用する領域を有し、他方の端部（後端部）には延在面に対して垂直に起立する連結ピン１３ｂを有する。ラッチ爪１３ａは、蓋３の外周面３ａに設けられた突き出し孔３ｂから突き出し可能な幅及び厚さを有しする。また、ラッチバー１３は、個々の突き出し孔３ｂに対応して配置される。外周面３ａの上面及び下面には各々２つの突き出し孔３ｂが配置され、当該突き出し孔３ｂは、対辺同士では各々平行且つ向かい合って配置される。ラッチバー１３は、各々軸線方向にスライドすることで突き出し可能となるように、対抗する突き出し孔３ｂに対応する一対が延在方向に整列して配置される。
円板１５は、延在方向に整列して配置されるラッチバー１３の間の中心にその中心が位置するよう配置され、蓋３に対して回動可能に支持される。円板１５は、回転中心を中心として対称に配置される溝カム１５ａ、及び中心部を円板と一致させた一方向に長い矩形状キー受容孔１５ｂを有する。該溝カム１５ａは中心から９０°の領域に延在し、一方の端部の溝幅の中心と円板中心との距離Ｒ１と、他方の端部の溝幅の中心と円板中心との距離Ｒ２とが異なるように構成される。前述した連結ピン１３ｂは当該溝カム１５ａに挿貫される。以上の構成より、キー受容孔１５ｂに後述するラッチキーが挿貫され円板１５が回転されると、キー溝１５ａに沿って連結ピン１３ｂの円板中心からの距離が変化し、当該変化に従ってラッチバー１３が延在方向に沿ったスライド動作を行う。ラッチバー１３の長さを適当な長さとすることにより、円板１５を図３Ａに示す状態（ラッチバー１３の伸延状態）と図３Ｂに示す状態（ラッチバーの収縮状態）で、ラッチ爪１３ａの蓋３ａ外周面からの突き出し及び収容の状態を各々作ることが可能となる。
なお、ラッチ機構１０を蓋３内部に収容するに際して、図３Ａに示す状態にあるキー受容孔１５ｂと整列するように蓋３の外側面には矩形孔３ｃが設けられている。後述するラッチキーはＴ字形状を有し、拡径部分がキー受容孔１５ｂの奥行きと同等或いはそれ以下の厚さとされている。従って、ラッチキーを矩形孔３ｃに完全に挿入した状態において、蓋外側面はラッチキー及び円板１５の回転に対して何ら障害とならなくなる。以上の構成からなるラッチ機構を動作させることにより、ポッド本体２に設けられた爪受容孔２ｂに対するラッチ爪１３ａへの突き出し及び退避の動作を実施することが可能となり、ポッド本体２に対する蓋３の固定或いは取り外しの動作を行うことが可能となる。
本発明の一実施形態に係るガス置換装置２０は、前述したポッド１に対して、蓋３を取り外すと共に当該ポッド内部に封入された気体を新鮮且つ清浄な窒素に置き換える装置である。図１に示すように、ガス置換装置２０は、ポッド本体２ａを支持するポッドテーブル２２、パージ用室２１を構成する筐体２３、パージ用室２１内部に配置される第一のガスノズル２５及び第二のガスノズル２７、及び筐体２３に設けられた筐体開口２３ａを閉鎖可能なチャンバープレート２９を含んで該プレート２９を駆動するプレート駆動機構３７を有している。ポッドテーブル２２は、実際にポッド本体２ａが載せられる載置テーブル、該載置テーブル上に配置されてポッド本体２ａの載置位置を規定する位置決め機構、位置決めされたポッド本体２ａを載置テーブル上に固定する固定機構、固定されたポッド本体２ａをパージ用室２１方向に移動させ蓋３をチャンバープレート２９に当接する位置まで載置テーブルと共に該ポッド１を移動させる載置テーブル駆動機構を有する。なお、これらポッドテーブル２２に含まれる各種構成は、例えば特許文献１等に開示される公知の要素から構成されることから当該明細書での詳細説明は省略する。
第一のガスノズル２５はパージ用室２１の天井部分に配置され、当該室の上面から下面に対してパージ用の不活性ガスである窒素ガスの流れを形成可能となるように構成される。また筐体２３は、パージ用室２１の下面に排気口２１ａを有する。当該排気口２１ａは不図示の排気系と接続されており、当該室２１内部の気体、及び第一のガスノズル２５から供給される不活性ガスを排出可能としている。筐体開口２３ａは、ポッドテーブル２２上に載置されるポッド本体２の開口２ａと正対する位置に設けられており、当該開口を含む平面と蓋３を含む平面とを平行に維持した状態において、該蓋３が通過可能な大きさを有している。第二のガスノズル２７は、当該筐体開口２３ａに近接し、本形態において鉛直方向に延在する該筐体開口２３ａの両側辺と平行に配置され、パージ用室２１とポッド２本体内部とが連通した状態においてポッド本体２内部に対して直接的に不活性ガスを供給可能となるようにガス供給方向が設定されている。
次に、図４を参照してチャンバープレート２９及びこれに付随する構成について説明する。図４は、チャンバープレート２９及びこれに付随する機構について、プレート駆動軸及び鉛直軸を含む平面にてこれら構成を部分的に切断した状態を示す概略図である。なお、筐体２３における室外部側の外壁の筐体開口２３ａの周囲には、当該開口２３ａを囲んでポッド本体２の対向面と当接してポッド１の内部空間側とパージ用室２１及びポッド２の外部空間とを隔絶する筐体壁シール部材２３ｂが配置されている。チャンバープレート２９は、蓋３側の面であって筐体２３の室内部側の内壁の筐体開口２３ａの周囲と対向する領域に、当該開口２３ａの周囲を囲んで該内壁と当接して筐体開口２３ａを密閉するためのプレートシール部材２９ａが配置されている。チャンバープレート２９は、蓋３側の面に吸着パッド３１及びラッチキー３３を有する。
吸着パッド３１は円板状の弾性部材からなり、蓋３の表面に設けられた位置決め孔に嵌合して吸着パッド３１が蓋３表面の被吸着領域と正対することを目的としてレジストレーションピン３１ａを円板形状の中央部に有する。吸着パッド３１はチャンバープレート２９の裏面に配置される吸引ライン３１ｂと連通し、当該吸着ライン３１ｂは吸気ポート３１ｃを介して不図示の吸引系に接続される。吸着ライン３１ｂは、チャンバープレート２９の後述する軸方向の移動に伴ってパージ用室２１内部での長さが伸縮する必要がある。このため、当該室２１内部に存在する吸着ライン３１ｂは吸着ライン用ベローズ３１ｄに包含され、当該室２１内部と空間的に分離される。吸着ライン用ベローズ３１ｄの外部に延出する吸着ライン３１ｂは中空パイプ３１ｅ内部に包含され、当該包含領域は吸気ポート３１ｃまで及ぶ。中空パイプ３１ｅはチャンバープレート２９の軸方向移動の際に当該プレートと一体で軸ブレを行わずに移動するように、後述するスライドプレート３５に固定される。
ラッチキー３３は、チャンバープレート２９の蓋３側面に突出する部分において、軸方向に延在する縮径した円筒部分３３ａと、その先端部分接続されて該軸方向と垂直な方向に延在して円筒部分の外径より大きな長さを有する略立方形状のキー部３３ｂと、を有する。実際のラッチキー３３が前述したラッチ機構１０を動作させる際には、当該キー部３３ｂがキー受容孔１５ｂに挿貫され、キー部３３ｂが軸周りに回動することで円板１５を動かしている。円筒状部分３３ａは、後端部においてラッチ軸３３ｃの先端部分に接続される。ラッチ軸３３ｃは、一対のベアリング３３ｄを介してチャンバープレート２９により軸周りに回動可能に支持される。パージ用室２１内に配置されるラッチ軸３３ｃについても、ラッチ軸用ベローズ３３ｅにより包含されることにより、当該室２１の内部空間と空間的に分離される。ラッチ軸３３ｃにおけるパージ用室２１の外部に突出した領域において、外部ベアリング３３ｆを介してスライドプレート３５によって前述した軸周りに回動自在に支持される。ラッチ軸３３ｃは、後端部分でラッチスライダ３３ｇを介してラッチキー駆動機構３５ｈに接続される。ラッチキー駆動機構３５ｈは、公知のエアシリンダ等から成る一軸の駆動機構であり、ラッチスライダ３３ｇによって当該一軸の動作をラッチ軸３３ｃの回転動作に変換している。
スライドプレート３５は、プレート駆動機構３７と接続されている。プレート駆動機構３７は、ガス置換装置２０の本体に固定されており、プレート駆動機構３０の動作によってスライドプレート３５が筐体開口２３ｃ方向に移動する。また、当該スライドプレート３５に支持される吸気ライン３１ｂ及びラッチ軸３３ｃは、当該移動に伴って、スライドプレート３５とチャンバープレート２９とが一体となって移動し、筐体開口２３ｃ方向に延在するラッチ軸３３ｃの軸に沿って伸延或いは収縮する。スライドプレート３５の動作範囲は、当該スライドプレート３５がパージ用室２１に最も近づいた状態でチャンバープレート２９がプレートシール部材２９ａを介して筐体２３の内壁と当接する。また、当該プレート３５がパージ用室２１から最もはなれた状態で、チャンバープレート２９が蓋３を保持し且つその状態で筐体開口２３ｃから最も離れた位置となる。
ここで、吸着パッド３１は蓋３表面の平滑な被吸着領域５と密着し、当該蓋３を保持する。従って、該吸着パッド３１が蓋３を保持した状態では、レジストレーションピン３１ａや吸着パッド３１の内部等は、蓋３及び吸着パッド３１において実際に吸着作用を呈するゴム等の弾性部材によってパージ用室２１内の空間及びポッド本体２の内部空間によって構成される空間に対しては完全にシールされている。これに対し、不活性ガスの純度を維持しようとした場合、ラッチキー３３は、ベアリング３３ｄを介して、パージ用室２１内の空間及びポッド本体２の内部空間によって構成される空間を外部空間と連通されていると考えられる。また、ラッチ動作等によりこれら構成から発塵する恐れもある。本発明においては、このチャンバープレート２９の表面（蓋３と対向する面）であって、ラッチ機構１０が配置される領域を囲む位置に、リング形状のシール部材を配置することとしている。
図５Ａ及び５Ｂは、チャンバープレート２９を表面側から見た状態の概略構成であって、説明容易化のために吸着パッド３１等を省略して示す図である。図５Ａでは、当該シール部材４１は、チャンバープレート２９の外形と相似する形状であって、一対のラッチ機構１０の両者のみならず吸着パッド等チャンバープレート２９表面に露出するほぼ全ての構成を囲むように配置されている。当該シール部材４１を配することにより、チャンバープレート２９が蓋３を保持した状態において、これら構成によって挟持されて形成される空間は該シール部材４１によってその周囲の空間と分離される。当該シール部材を用いることにより、ラッチ機構１０を介して外部空間がパージ用室２１内部及びポッド本体２内部から構成される空間と連通する可能性を低減する或いは無くすることが可能となる。
なお、実際には蓋３は、ラッチ機構１０及び吸着パッド３１の蓋３の保持力、或いはポッドテーブル２２からの付勢力によってチャンバープレート２９に押し付けられ、固定される。これら構成から受けてシール部材４１を両部材によって挟み込む力はそれほど大きくないことから、シール部材４１が確実なシール作用を呈することが困難となる場合も考えられる。しかしながら、ポッド内部のパージ操作時において、基本的にはパージ用室２１等内部の圧力は周囲の所謂大気圧力よりも高めに設定されている。従って、該挟持領域とパージ用室２１等の内部空間との気体の流れをある程度のレベルまで遮断可能である、具体的には該挟持領域内部に保持された気体のパージ用室２１等の内部空間への流入がある程度防止できれば、両空間間の圧力差によって該挟持空間から内部空間側への気体流出はほぼ防止できる。また、ポッド１は清浄度に劣った空間にて保管等されることが殆どであり、蓋３の表面に塵等が付着している恐れがある。当該シール部材４１を用いることによって、これら塵等がパージ用室２１等の内部空間に侵入することも防止できる。
例えば、パージ用室２１内部等の空間に保持される不活性ガスの純度を高純度に維持しようとした場合、当該空間内部を一時的に排気して、準真空と呼ばれる状態とした後に不活性ガスを供給することも考えられる。この場合、図５Ａに示す構成の場合、シール部材４１に対する付勢力が不足する或いは不均一に変形荷重が付加されることによって、十分なシール作用が得られない場合も考えられる。この様な操作を行おうとした場合には、図５Ｂに示す態様のシール部材４１を用いることが好ましい。具体的には、外部気体の流入経路となり得る可能性のあるラッチ機構の周囲のみをシール部材４１によって囲むこととしている。当該構成によれば、蓋３表面の塵等に関してはこれを挟持空間内に止めることは困難であるが、ラッチ機構周辺をパージ用室２１の内部等の空間を外部空間に対して確実にシールすることが可能となる。
なお、上述した構成において、蓋を保持する構成として吸着パッドを示しているが、当該構成は吸着パッドに限定されない。具体的には、蓋表面に突出部材を配置する等し、これをクランプするような方式からなるクランプ部材によって蓋を保持する構成としても良い。従って、本発明では当該構成を蓋を保持する保持部材として定義する。また、ラッチ機構として前述する構成を例示しているが、実際のラッチ様式は当該構成に限定されない。即ち、蓋表面からアクセス可能であって且つ蓋をポッド本体に固定する構成を動作させることが可能であれば、当該構成は本発明において定義されるラッチ部材に包含される。また、前述したシール部材は、これらラッチ部材及び保持部材について、実際の蓋開閉操作を通じて何等かの動作を為して発塵が可能な所謂可動部材として認識可能な部材、即ちこれら部材の何れかであって発塵可能性の高いもの或いは気体の通過経路として存在可能なものを囲むように配置されていれば良い。
次に、以上述べたパージ装置２０において行われる実際のパージ操作について、以下に図面を参照して説明する。図６Ａ〜６Ｆは、図１に示したパージ装置２０を用いてポッド１のパージ操作を行う工程を順次段階的に示している。なお、これら図中において、チャンバープレート２９及びこれに付随する構成に関しては、実際の動作を説明する上で図面上複雑になり且つ説明も複雑になることから、以下の説明及び図中より省略してこれを行うこととする。図６Ａにおいて、パージ装置２０に対してパージを行おうとするポッド１が固定される。その際、不活性ガスは第一のガスノズル２５のみから供給されており、余分な不活性ガスが排気口２１ａから排出されている。なお、当該パージ用室２１の内部空間はパージ装置２０を立ち上げる初動時に排気口２１ａを介して準真空状態とし、その後高純度の不活性ガスを第一のガスノズル２５から供給する操作を行う等し、不活性ガスの高純度化を図っている。初動時に高純度化を図ることにより、ポッド設置時では特に強制的な室内排気を行わなくとも、単に大気圧よりも当該室の内部空間の圧力を高く維持するのみ室内部の不活性ガスは高純度に保たれる。
続いて、ポッド１がパージ用室２１側に移動され、ポッド本体の外周部と筐体開口２３ａの周囲壁とが筐体壁シール部材２３ｂを介して密着する。同時に、チャンバープレート２９の吸着パッド３１による蓋３の保持、及びラッチキー３３のラッチ機構１０の駆動による蓋３とポッド本体２との分離が為される（図６Ｂ）。続いて、プレート駆動機構３７を動作させ、チャンバープレート２９を蓋３と共にパージ用室２１南部の奥まで移動させる(図６Ｃ)。その際、排気口２１ａは排気口閉鎖バルブ２１ｂによって一端閉鎖し、第一のガスノズル２５からの不活性ガスの供給も停止しておく。これにより、チャンバープレート２９及び蓋３の移動時にこれらに対する不活性ガスの吹き付けは行われなくなり、これら構成、特に蓋３表面に付着する塵等を不活性ガス流によって不必要に散乱させることを防止する。
チャンバープレート２９の移動が終了した後、第一のガスノズル２５からの不活性ガスの供給及び第二のガスノズル２７からの不活性ガスの供給を開始する（図６Ｄ）。その際、排気口閉鎖バルブ２１ｂを開放し、排気口２１ａからの不活性ガスの流出を可能とする。第一のガスノズル２５から供給される不活性ガスは、パージ用室２１の底面に設けられた排気口２１ａに向かって所謂ダウンフローを形成する。このダウンフローにより、チャンバープレート２９の移動に伴って室２１内部の空間に発生或いは浮遊した塵等を排気口２１ａより排出する。第二のガスノズル２７は、ポッド開口２ａの両側部に鉛直方向に配置され、ポッド１の内部に向かうようにそのノズル開口が構成されている。第二のガスノズル２７から供給された不活性ガスはポッド内部に向けて流れ、ポッド内部に存在した気体をポッド中央部分から押し出すように排出し、排出される気体は前述したダウンフローに載せられて排気口２１ａより排出される。当該操作を所定時間継続することによって、ポッド１内部の所謂新鮮且つ高純度の不活性ガスによるパージ操作が完了する。
所定時間経過後、排気口閉鎖バルブ２１ｂにより排気口２１ａを閉鎖すると共に、第一のガスノズル２５及び第二のガスノズル２７からのガス供給を停止する。続いて筐体開口２３ａを閉鎖する位置までチャンバープレート２９移動させる。チャンバープレート２９の移動の停止後、吸着パッド３１による蓋３の保持の解除、及びラッチキー３３の動作による蓋３のポッド本体２への固定操作が行われる（図６Ｅ）。その後、ポッド１が 当初載置された位置まで退避し、一連のパージ操作が終了する（図６Ｆ）。以上のパージ操作が行われる間、パージ用室２１の内部には不活性ガスの導入が常に為されており、当該室内の圧力が大気圧よりも高くなった分に相応する不活性ガスが排気口２１ａより流出している。ガス供給の停止と共に当該排気口２１ａは排気口閉鎖バルブ２１ｂにより閉鎖されることから、図６Ａ〜６Ｅに示す一連の工程の間においてパージ用室２１の内部は常に所謂陽圧に保たれる。前述したシール部材４１の存在とラッチ機構１０の周辺が大気圧にあることとに相まって、ラッチ機構側からパージ用室２１の内部に対する気体の流れは完全に抑止される。また、蓋３或いは特に塵等を発生させやすいラッチキー周辺がシール部材４１によってパージ用室２１内部と空間的に分離されることから、ラッチキー等の動作に伴って生じた塵等がパージ用室２１の内部に飛散することも完全に防止される。
以上述べたように、本発明に係るポッドの蓋開閉装置をパージ装置に適用することにより、ラッチキーに関連する構成からの発塵或いは不純物ガスのパージ用室内への侵入からの影響を、好適に抑制しつつポッド内部のパージ操作を行うことが可能となる。即ち、本発明の如く、ポッドの蓋の開閉に伴って可動する構成をシール部材によって囲み、蓋開閉用のチャンバープレート（所謂筐体開口のドアとなる構成）とポッドの蓋との間に挟持されて形成される空間において可動部材が存在する領域を、パージ用室内部の空間と空間的に分離することによって、該可動部材に起因する当該室内部の汚染要因を抑止することが可能となる。なお、上述した実施形態においてチャンバープレートとして例示された構成は本発明におけるドアに対応する。また、ベローズとは、特定方向について伸縮することが可能な金属管と該金属管の両端部に固着されたフランジからなり、当該フランジの金属管と連結されていない面に配置されたシール部材を介して該フランジを対象物に固定することによって金属管の内部と外部とを気密に区画することが可能な構成を示す。
なお、上述した実施形態においては、本発明に係る蓋の開閉装置を適応する上での好適な例としてパージ用の装置をその対象として述べている。しかしながら、以下に述べるように、半導体製造装置における処理室に至る直前に配置された微小空間に対してポッドの蓋を開口してこれを連通させる所謂ロードポート装置に対し、本発明に係る蓋開閉装置を適用することとしても良い。
以下に図面を参照して、当該本発明を適用したロードポート装置について述べる。図７Ａ〜７Ｂは、該ロードポート装置５０と当該ロードポートに載置されたポッド１とについて、これらの断面での構成の概略であって、ポッド１の蓋３の開閉操作における各々の段階を示している。同図において、ロードポート装置５０は、ポート開口部５１ａを有する外壁５１、当該ポート開口５１ａを略閉鎖可能なポートドア５３、ポートドアを動作させるドア駆動機構５５、及びポッド１が載置される載置テーブル５７を有する。ポートドア５３は、前述したチャンバープレート２９と同様に吸着パッド及びラッチ機構を有しており、ポートドア５３表面に露出する駆動機構たるラッチ機構を囲むようにシール部材が配置されている（詳細構成は先の実施形態と略同様であり図面の簡略化のために不図示）。
ポートドア５３は、外壁５１に対して僅かに離間して配置されており、ポート開口５１ａを完全に閉鎖するのではなく当該間隔を保持して該開口５１ａを略閉鎖する。ドア駆動機構５５は、該開口５１ａを開放するための鉛直下方への下降を可能とするようにエアシリンダ等からなる公知の駆動系を有する。なお、これら構成はポート開口５１ａの下方に配置される筐体内部に収容されており、磁性流体シール５５ａを介してポートドア５３を支持する支持アーム５３ａのみが微小空間５２内に露出して存在している。なお、図中外壁５１の左側は、実際には区画されて室として構成されており、当該室内部ダウンフロー等を配して清浄度が制御された微小空間５２として存在している。また、載置テーブル５７は、前述したポッドテーブル２２と同様に当該テーブルに対する所定位置でのポッド１の固定、及びポッド開口５１ａへのポッドの接近及び離間の動作を可能としている。
次に、同図に従って、ポッド１の蓋３開放動作の手順を説明する。載置テーブル５７上にポッド１が載置され、当該ポッド１がポート開口５１ａに向けて移動される（図７Ａ）。蓋３がポートドア５３の表面に当接すると、吸着パッド及びラッチ機構が動作し、蓋３のポッド本体２からの分離可能とする操作及び蓋３の吸着パッドによる保持が為される（図７Ｂ）。その後載置テーブル５７がポッド本体２をポートドア５３から離間させるように動作する。当該動作によって蓋３はポッド本体２から分離される。続いてドア駆動機構５５がポートドア５３を蓋３と共に降下させる（図７Ｃ）。以上の操作によって、ポッド１内部に保持されたウエハ等を搬出等行うことが可能となる。
通常このようなロードポート装置５０においては、微小空間５２の清浄度維持の観点から常に所謂ダウンフローがその内部に形成されている。蓋３の開閉操作及びポートドア５３の移動はこのダウンフローの中で通常行われるが、従来は蓋３とポートドア５３、及びこれらに挟持される空間に存在するラッチ機構に一部等はダウンフローに曝される。このため、当該ラッチ機構等からの発塵或いは個々に発生した塵等の飛散が生じる恐れがある。本発明に係る蓋開閉装置を用いることにより、当該ラッチ機構等駆動する構成をシール部材によって微小空間から隔離することにより、このような塵等の悪影響を抑止することが可能となる。
本発明に係る蓋開閉装置の一実施形態を適用したパージ装置の概略構成を模式的に示す図である。 本発明に係る蓋開閉装置が蓋の開閉を実施するFOUP（ポッド）の概略構成を示す斜視図である。 図２に示すポッドにおけるラッチ機構の要部拡大図である。 図２に示すポッドにおけるラッチ機構の要部拡大図である。 図１に示すパージ装置における主要部の構成の概略を示す断面図である。 本発明に係る蓋開閉装置の一実施形態におけるシール部材の配置を模式的に示す図である。 本発明に係る蓋開閉装置の一実施形態におけるシール部材の配置を模式的に示す図である。 図１に示すパージ装置において実際にポッドのパージを行う工程について、当該工程の一段階を示す模式図である。 図１に示すパージ装置において実際にポッドのパージを行う工程について、当該工程の一段階を示す模式図である。 図１に示すパージ装置において実際にポッドのパージを行う工程について、当該工程の一段階を示す模式図である。 図１に示すパージ装置において実際にポッドのパージを行う工程について、当該工程の一段階を示す模式図である。 図１に示すパージ装置において実際にポッドのパージを行う工程について、当該工程の一段階を示す模式図である。 図１に示すパージ装置において実際にポッドのパージを行う工程について、当該工程の一段階を示す模式図である。 本発明に係る蓋開閉装置の一実施形態を適用したロードポート装置の概略構成を模式的に示す図である。 本発明に係る蓋開閉装置の一実施形態を適用したロードポート装置の概略構成を模式的に示す図である。 本発明に係る蓋開閉装置の一実施形態を適用したロードポート装置の概略構成を模式的に示す図である。
符号の説明
１：ポッド、 ２：ポッド本体、 ３：蓋、 ５：被吸着領域、 １０：ラッチ機構、１１：受容孔、 １３：ラッチバー、 １５：円板、 ２０：ガス置換装置、 ２１：パージ用室、 ２２：ポッドテーブル、 ２３：筐体、 ２５：第一のガスノズル、 ２７：第二のガスノズル、 ２９：チャンバープレート、 ３１：吸着パッド、 ３３：ラッチキー、 ３５：スライドプレート、 ３７：プレート駆動機構、 ４１：シール部材、 ５０：ロードポート装置、 ５１：外壁、 ５２：微小空間、 ５３：ポートドア、 ５５：ドア駆動機構、 ５７：載置テーブル

Claims (3)

  1. 被収容物を内部に収容可能であって一面に開口を有する略箱状の本体と、前記本体から分離可能であって前記開口を塞いで前記本体と共に密閉空間を形成する平板状の蓋と、前記蓋の外側面から操作可能であって前記蓋を前記本体に固定可能なラッチ機構と、を有する密閉容器の蓋を開閉する蓋開閉装置であって、
    前記蓋と平行であって、平行状態に保持される前記蓋が当該保持状態を維持して通過可能な大きさを有する開口部を有する外壁と、
    前記開口部を略閉鎖可能であって前記蓋の外側面と近接して前記ラッチ機構と協働して前記蓋の前記本体に対しての固定及び非固定の状態を選択可能とするラッチ機構駆動部材と、前記蓋の前記外側面に作用して前記蓋を保持する保持部材と、を前記蓋と正対する面に有するドアと、
    前記ラッチ機構駆動部材及び前記保持部材の少なくとも何れかである可動する部材を囲むように前記ドアにおける前記蓋との正対面に配置されて、前記ドアが前記蓋を保持した状態において前記可動する部材を周囲空間から空間的に分離するシール部材と、を有することを特徴とする蓋開閉装置。
  2. 請求項１に記載された蓋開閉装置と、
    前記外壁を含む壁により室を構成する筐体と、
    前記室の外部に配置されて前記ドアを前記蓋に対して接近及び離間させることが可能なドア駆動機構と、
    前記ドア駆動機構の前記ドアとの接続部位を前記室から空間的に分離するベローズと、
    前記ラッチ機構駆動部材に接続されて前記ラッチ機構駆動部材を駆動するラッチ部材駆動機構と、
    前記室内部に不活性ガスを供給可能なガスノズルと、
    前記室に対して供給される前記不活性ガスの過剰分を排出して前記室内部の圧力を前記室外部の圧力よりも高く維持可能な排気口と、を有することを特徴とするガス置換装置。
  3. 請求項１に記載された蓋開閉装置と、
    前記外壁における前記開口部の正面に配置されて前記密閉容器が載置可能であり、且つ前記密閉容器を前記開口部に対して接近及び離間させることが可能な載置テーブルと、
    前記ドアを前記開口部に対して略閉鎖位置と開放位置との間で駆動可能なドア駆動機構と、を有することを特徴とするロードポート装置。
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