JP2010045138A - ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】所定の間隔を隔てて配置される容器内方に効率よく気体を導入しうるノズルの提供。
【解決手段】容器２００と非接触状態で容器２００の内方に気体を導入するためのノズル１００であって、第一流量の気体が吐出される主吐出口１０１と、主吐出口１０１を囲む環状であり、第二流量の気体が、主吐出口１０１が吐出する気体と同方向に吐出される副吐出口１０２とを備える。
【選択図】図１

Description

本願発明は、容器内方をパージするために容器に気体を導入するノズルに関し、特に、容器と非接触で気体を導入するノズルに関する。

ＬＳＩなどの半導体装置を製造する工程において、ウエハーやガラス基板、レチクル等を、劣化や変性しないように保管する必要がある。例えば、ウエハーの場合は、酸化を防止するため低酸素の状態で保管する必要があり、また、レチクルの場合は、ヘイズの成長を抑制するため水分（H₂O）を排除した雰囲気内で保管する必要がある。また、ウエハーなどにパーティクル（微小塵埃）が付着することをできるだけ回避する必要がある。従って、清浄な気体で、かつ、保管対象に対応したガス種からなる気体が充満した容器内でウエハーなどを保管する場合が多い。

しかし、特許文献１に記載されている場合のように、保管されているウエハーを複数の容器にまたがってソートしなければならない場合がある。このような場合、容器を開放する必要が生じる。そのため、開放された容器内に清浄な気体を導入し、容器内を容器外方の雰囲気より正圧にして高い清浄度を保ついわゆるパージ処理が行われる。

また、レチクルなどは比較的長期間保管されるため、密閉構造の容器で保管するよりも、常にパージ処理が施される容器で保管される方が汚染が少ないと考えられている。従って、常に清浄な気体で容器をパージし続けることのできるパージ装置などが存在している。
特開２００１−３１２１２号公報

ところが、従来のパージ装置を使用している場合においても、保管しているウエハーやレチクルがパーティクルにより汚染されることがまれに発生することが知られている。そして、本願発明者は、鋭意研究と努力の結果、まれに発生するパーティクルによる汚染がパージ装置に由来することを突きとめるに至った。さらに、パージ装置に載置される容器と、容器に対して気体を吐出するノズルとが接触しているため、容器とノズルとの摩擦や衝撃などによってパーティクルが形成され、当該パーティクルがパージ用の気体に乗って容器内を汚染することを見いだした。

本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、容器と接触することなしに容器に気体を導入しパーティクルの発生を回避しうるノズルでありながら、効率よく気体を容器に導入することのできるノズルの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明にかかるノズルは、容器と非接触状態で容器の内方に気体を導入するためのノズルであって、第一流量の気体が吐出される主吐出口と、前記主吐出口を囲む環状であり、第二流量の気体が、前記主吐出口が吐出する気体と同方向に吐出される副吐出口とを備えることを特徴とする。

これにより、副吐出口から吐出される気体により、主吐出口の周囲にエアカーテンが形成される。従って、主吐出口から吐出される気体がノズルと容器との隙間から漏れることを可及的に抑制することができ、効率よく容器内に気体を導入することが可能となる。

本願発明によれば、容器内方をパージするためにノズルに対し容器の着脱を繰り返しても容器とノズルとの接触によりパーティクルが発生することが無い。加えて、ノズルから吐出される気体を効率よく容器内方に導入することができ、無駄な気体の発生量を抑制することが可能となる。

次に本願発明に係る実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

（実施の形態１）
図１は、本願発明の実施の形態であるノズルを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。

同図に示すように、ノズル１００は、主吐出口１０１と、副吐出口１０２と、連通孔１０３と、主管体１１１と副管体１１２とを備えている。

主管体１１１は、主吐出口１０１を備える部材であり、パージ用の気体が挿通される管状の部材である。本実施の形態の場合、主管体１１１は円筒形状であり、中空の部分が主吐出口１０１として機能している。

副管体１１２は、主管体１１１を囲んだ状態で、主管体１１１との間に隙間が生じるように取り付けられる管形状の部材である。また、主管体１１１との間に形成される隙間は副吐出口１０２として機能する。本実施の形態の場合、副管体１１２は、主管体１１１と同心円状に配置される円筒であり、主管体１１１の外径よりも僅かに大きな内径を備えている。また、主管体１１１の端部には径方向に僅かに張り出したフランジ部が設けられており、副管体１１２は、前記フランジ部と嵌め合うことで主管体１１１との位置関係が固定される。従って、主管体１１１と副管体１１２との間に副吐出口１０２として機能する隙間が所定の幅を維持して主管体１１１を取り囲む状態で維持される。

ここで、主吐出口１０１と副吐出口１０２とに同一の圧力の気体を導入した場合、主吐出口１０１から吐出される気体の流量である第一流量より、副吐出口１０２から吐出される気体の流量である第二流量が少なくなるように、副吐出口１０２の幅が決定される。具体的には、副吐出口１０２の幅は、主吐出口１０１の径の２．５％程度が好ましい。例えば、主吐出口１０１の径が４mmの場合、副吐出口１０２の幅は０．１mm程度とするのが好ましい。

連通孔１０３は、主吐出口１０１内を流通する気体の一部を副吐出口１０２に導くための孔である。本実施の形態の場合、連通孔１０３は、主管体１１１の周壁を貫通し、主吐出口１０１から副吐出口１０２に至る態様で設けられている。

連通孔１０３により、主吐出口１０１を通過する気体（図１（ａ）に矢印で示す）が分岐され、一部が副吐出口１０２から吐出される。従って、気体を供給する経路が１系統で良く、コストの増加を抑制しつつ本願発明の効果を奏することが可能となる。

次に、ノズル１００の使用態様を説明する。

図２は、ノズルが備えられたパージ装置を示す正面図である。

同図に示すように、パージ装置２１０は、容器２００が載置されると対応するノズル１００から清浄な気体を吐出し、容器２００内方をパージすることができる装置であり、複数個の容器２００が載置可能な棚板２１１を備えたラック状の装置である。パージ装置２１０は、容器２００が載置される位置に対応する棚板２１１の内部に、ノズル１００を備えた吐出ユニット２１２が設けられ、各吐出ユニット２１２には気体が案内される導管２１３が接続されている。また、導管２１３には各吐出ユニット２１２に供給する気体の流量を大まかに調整するメインバルブ２１４が取り付けられている。

吐出ユニット２１２は、容器２００が棚板２１１上の所定の位置に載置されたか否かを検知し、容器２００が検知された場合に、ノズル１００から気体を吐出させることができる装置である。

図３は、ノズルと容器とからなるパージ装置の接続部分を概略的に示す断面図である。

同図に示すように、パージ装置は、ノズル１００と容器２００とが接続された状態において、ノズル１００と容器２００との間には若干の隙間が形成される。当該隙間は、容器２００と棚板２１１とが接触することによって形成されている。

容器２００は、副吐出口１０２から吐出される気体が当たる部分に、テーパ状の案内部２０１を備えている。

案内部２０１は、副吐出口１０２から吐出される気体を主吐出口１０１が吐出する気体方向に案内することができる部分であり、副吐出口１０２から吐出される気体を副吐出口１０２から吐出される気体側に反射する反射板的な機能を備えている。これにより、副吐出口１０２から吐出される気体の多くが、主吐出口１０１から吐出される気体を押さえつつ、主吐出口１０１から吐出される気体と共に容器２００の内方に導入される。

ここで、吐出ユニット２１２は、容器２００が載置されたことを検出し、ノズル１００の主吐出口１０１から第一流量の気体を吐出させる。主吐出口１０１を流通する気体は、連通孔１０３を介して副吐出口１０２に導入され、副吐出口１０２からも第二流量で吐出される。副吐出口１０２から吐出される気体は、主吐出口１０１を取り囲む気体流の薄い層を形成する。当該気体流の層は、ノズル１００と容器２００との隙間に形成され、あたかもノズル１００と容器２００との隙間を封止するように存在する。従って、主吐出口１０１から吐出される気体は、ノズル１００と容器２００との隙間から漏れ出すことが抑制され、ほとんどが容器２００の内方に導入される。なお、副吐出口１０２から吐出される気体の一部は、ノズル１００と容器２００との隙間を通じて漏れ出すが、副吐出口１０２から吐出される第二流量は、主吐出口１０１から吐出される第一流量よりも少ないため、全体としては漏れ量を抑制し得て、ノズル１００と容器２００との間に隙間が存在する場合でも効率よく気体を容器に導入することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本願発明に係る他の実施の形態を説明する。

図４は、他の実施の形態であるノズルを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。

同図に示すように、ノズル１００は、前記実施の形態と同様、主吐出口１０１と、副吐出口１０２と、連通孔１０３と、主管体１１１と副管体１１２とを備えている。

主管体１１１は、外形が円錐台形状となっており、主管体１１１の中心軸に沿って主吐出口１０１が設けられている。

副管体１１２は、主管体１１１の外形に対応した円錐台形状の孔を備えた管形状の部材である。また、主管体１１１との間に形成される隙間は副吐出口１０２として機能する。

副吐出口１０２は、主吐出口１０１側へ向けて気体を吐出できるように、先端が主吐出口１０１に近づくようなテーパ形状となっている。すなわち、副吐出口１０２は、先端に向かって徐々に縮径する形状となっている。

副吐出口１０２の形状が上記のような形状となっていると、副吐出口１０２から吐出される気体がノズル１００と容器２００との隙間を通して漏れ出す量を抑制することができる。従って、全体的により効率よく気体を容器２００に導入することが可能となる。

なお、気体とは、容器２００をパージする為に使用される気体であり、気体の種類は特に限定されない。例えばパージの対象の容器２００がレチクルを保持する容器２００の場合、用いられる気体としては清浄な乾燥空気が好適である。レチクルは空気による酸化の危険性が低いからである。また、パージの対象の容器２００がウエハーを保持する容器２００の場合、用いられる気体としては、窒素などの不活性ガスが好適である。ウエハーは、酸化の危険性が高いからである。また、清浄な気体とは、気体内に含まれる単位体積当たりのパーティクルの数が０または少ない状態の気体である。気体は、複数種類のガスが混合された空気のような気体でも良く、単数種類のガスからなるものでもかまわない。

なお、特許請求の範囲、及び、明細書において、主吐出口１０１や副吐出口１０２と記載する「吐出口」とは、吐出する気体の方向を決定することができる部分を示している。つまり、「吐出口」とは二次元的な概念ではなく、三次元的な概念で用いている。従って、「吐出口がテーパ形状」とは、徐々に縮径する三次元の環状空間、及び、当該環状空間を形成する主管体１１１と副管体１１２との部分を示している。

本願発明は、レチクル、ウエハー、表示装置用ガラス基板など、パーティクルによる汚染を回避しなければならないものを収容する容器に清浄な気体を導入するノズルに利用可能である。

本願発明の実施の形態であるノズルを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。 ノズルが備えられたパージ装置を示す正面図である。 ノズルと容器との接続部分を概略的に示す断面図である。 他の実施の形態であるノズルを示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。

符号の説明

１００ ノズル
１０１ 主吐出口
１０２ 副吐出口
１０３ 連通孔
１１１ 主管体
１１２ 副管体
２００ 容器
２１０ パージ装置
２１１ 棚板
２１２ 吐出ユニット
２１３ 導管
２１４ メインバルブ

Claims (5)

1. 容器と非接触状態で容器の内方に気体を導入するためのノズルであって、
   第一流量の気体が吐出される主吐出口と、
   前記主吐出口を囲む環状であり、第二流量の気体が、前記主吐出口が吐出する気体と同方向に吐出される副吐出口と
   を備えるノズル。
2. 前記副吐出口は、前記主吐出口が吐出する気体に向かって気体が吐出されるように傾いて設けられる請求項１に記載のノズル。
3. さらに、
   前記主吐出口内を流通する気体の一部を副吐出口に導く連通孔を備える請求項１に記載のノズル。
4. さらに、
   前記主吐出口が設けられる主管体と、
   前記主管体を囲んだ状態で、前記主管体との間に隙間が生じるように取り付けられる副管体とを備え、
   前記隙間が前記副吐出口となされる
   請求項１に記載のノズル。
5. パージ対象物を収容する容器と、
   前記容器と非接触状態で前記容器の内方に気体を導入するためのノズルとを備えるパージ装置であって、
   前記ノズルは、
   第一流量の気体が吐出される主吐出口と、
   前記主吐出口を囲む環状であり、第二流量の気体が、前記主吐出口が吐出する気体と同方向に吐出される副吐出口と
   を備え、
   前記容器は、
   前記副吐出口から吐出される気体を前記主吐出口が吐出する気体方向に案内する案内部を備える
   パージ装置。

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