JP3331693B2 - ガスパージ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハ、液晶
表示板、レチクル、ディスク類の製造システムにおい
て、これらを可搬式密閉容器に収納して搬送する場合の
当該可搬式密閉容器のガスパージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ、液晶表示板、レチク
ル、ディスク類の製造は、内部雰囲気を清浄化したクリ
ーンルームにおいて行なわれるが、半導体ウェーハ等の
搬送・保管を、塵埃の付着を防止するために、可搬式密
閉容器（以下、コンテナという）に収納して行なう場合
がある。

【０００３】また、半導体集積回路の高密度化が進むに
伴い、空気中の酸素によるウエハ表面の自然酸化膜や空
気中の有機ガスの影響が問題となり始め、この自然酸化
膜の成長や有機ガス汚染を防止するため、ウエハＷの移
動、搬送、処理等を特定の雰囲気例えばＯ₂またはＨ₂Ｏ
あるいは必要な場合両方の濃度が１．０ｐｐｍ以下であ
るガス雰囲気中で行なうことが、要求されるようにな
り、この要求に応えるために、クリーンルーム内の表面
処理装置等の処理装置あるいはウェーハ保管庫等に、図
７に示すようなガスパージ機構（ガスパージユニット）
を設けるようにしている。

【０００４】図７において、１はウェーハ、２はウェー
ハ１を収納したウェーハカセット、１０は底蓋型の可搬
式密閉コンテナである。１１は可搬式密閉コンテナ１０
のコンテナ本体であって、開口１２にフランジ１３が形
成されている。２０は中空の底蓋であって、上面はカセ
ット載置部２１となっており、内部には、図８に示すよ
うな施錠・解錠機構を内蔵し、この施錠・解錠機構は側
壁２２のラッチ棒進退用窓２３からロッド（ラッチ棒）
２４をコンテナ本体１１のフランジ１３の内周面に形成
された凹部１４へ進退させて施錠・解錠する。底蓋２０
は上記施錠時、フランジ１３の底にシール材１５を介し
て圧接し、コンテナ本体１０内を外気に対して気密に遮
断する。１６は把手である。

【０００５】図８において、板状のラッチ棒２４は転動
子２４ａを有し、長手方向進退可能かつ傾動可能に片持
ち支持されている。２５は転動子２４ａが転動するカム
面を有するカム、２６は支点部材、２７はばねである。
カム軸２８は後述する昇降台３３の上壁中央から底蓋２
０内に伸び、昇降台３３上に底蓋２０が同心に載置され
た時に、カム２５とスプライン係合する。昇降台３３は
カム軸２８を所定角度だけ回動するカム軸駆動機構２９
を内蔵している。

【０００６】図７において、３０はガスパージユニット
であり、その本体ケース３１の上壁（ポートプレート）
３１ａにはポート（開口部）３１Ａが設けられている。
３２は昇降装置、３３は昇降装置３２の昇降台であっ
て、ポート３１Ａを気密に閉鎖するポートドアを兼ねて
いる。３４はシール材である。３５はポートプレート３
１ａに形成された給気路であって、一端はポート３１Ａ
の内周面に開口し、他端（給気口）は管路３６を介し不
活性ガスボンベ３９に接続されている。３７はポートプ
レート３１ａに形成された排気路であって、一端はポー
ト３１Ａの内周面に開口し、他端（排気口）は本体ケー
ス３１外へ伸びる管路３８に接続されている。４０はＯ
Ｎ／ＯＦＦ給気弁、４１はＯＮ／ＯＦＦ排気弁である。

【０００７】ウェーハカセット２を収納した可搬式密閉
コンテナ１０が図示しない移載装置によりポートプレー
ト３１ａ上へ移載され、底蓋２０が昇降台３３上に位置
決めされると、図示しない自動ロック機構により、コン
テナ本体１１がポートプレート３１ａ上に固定される。
次いで、前記施錠・解錠機構が作動して、底蓋２０は解
錠される。この解錠が終わると、昇降台３３が下降し、
コンテナ本体１１内部と本体ケース３１内部が連通す
る。この状態で、ＯＮ／ＯＦＦ給気弁４０、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ排気弁４１が開弁し、ガスパージが行なわれる。すな
わち、不活性ガスボンベ３９からの不活性ガス（この例
では、Ｎ₂ガス）が管路３６、ＯＮ／ＯＦＦ給気弁４
０、給気路３５、を通って、例えば、７０リットル／分
の流量で、本体ケース３１内に流入し、可搬式密閉コン
テナ１０内および本体ケース３１内の空気を排気路３
７、排気弁４１、管路３８を通して追い出し、コンテナ
本体１１内および本体ケース３１内に充満する。

【０００８】このガスパージが終わると、昇降台３３が
元の位置まで上昇し、底蓋２０が開口１２を気密に閉鎖
し、施錠・解錠機構が作動して底蓋２０はコンテナ本体
１１に固定される。コンテナ本体１１を底蓋２０で閉蓋
し終わると、上記図示しない自動ロック機構が外れ、可
搬式密閉コンテナ１０は移載装置により所定の場所へ移
載される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、可搬式密
閉コンテナ１０内を特定のガスでパージし、コンテナ内
部雰囲気を例えばＯ₂またはＨ₂Ｏあるいは必要な場合両
方の濃度が１ｐｐｍ以下であるガス雰囲気にして、搬送
・保管するが、従来は、上記濃度までガスパージするの
に、かなり長い時間を必要とし、その結果、高価である
不活性ガスの消費量も多く、また、場合によっては目標
値まで濃度が下がらないという問題があった。本発明は
この種の問題を解消するためになされたもので、簡便な
手段を用いるだけで、濃度をより低濃度の目標値まで下
げることができ、かつパージに要する時間を大幅に短縮
することができ、パージガスの消費量も低減することが
できる経済的なガスパージ装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１では、不活性ガス源から密閉空間内
部に不活性ガスを流入させることによって、該密閉空間
内部をガスパージするガスパージ装置において、前記密
閉空間内部を前記不活性ガス源と連絡し、前記密閉空間
の一方側に配置されたガス供給管路と、前記密閉空間内
部を外部と連絡し、前記密閉空間の他方側に配置された
排気管路と、前記不活性ガスによるガスパージを開始し
てから終了するまでの全期間にわたって、該不活性ガス
により前記密閉空間内部の圧力を大気圧よりも高い設定
圧力に維持するように前記排気管路の排気抵抗を調整し
て加圧する加圧手段とを有しており、前記加圧手段は、
前記ガス排気管路に設けられ、弁開度の可変な流量調整
弁と、前記密閉空間内部の圧力を検出する圧力センサ
と、前記圧力センサによる検出値が前記設定圧力となる
ように前記流量調整弁の弁開度を制御する制御装置とを
有することを特徴としている。

【００１１】

【００１２】請求項２では、不活性ガス源から密閉空間
内部に不活性ガスを流入させることによって、該密閉空
間内部をガスパージするガスパージ装置において、前記
密閉空間内部を前記不活性ガス源と連絡し、前記密閉空
間の一方側に配置されたガス供給管路と、前記密閉空間
内部を外部と連絡し、前記密閉空間の他方側に配置され
た排気管路と、前記不活性ガスによるガスパージを開始
してから終了するまでの全期間にわたって、該不活性ガ
スにより前記密閉空間内部の圧力を大気圧よりも高い設
定圧力に維持するように前記排気管路の排気抵抗を調整
して加圧する加圧手段とを有しており、前記加圧手段
は、前記ガス排気管路の配管長を可変にすることによっ
て排気抵抗を変えるように、該ガス排気管路の複数箇所
に設けられた分岐管路と、前記分岐管路の各々に設けら
れたＯＮ／ＯＦＦ弁と、前記圧力センサによる検出値が
前記設定圧力となるように前記ＯＮ／ＯＦＦ弁の開閉を
制御する制御装置とを有することを特徴としている。

【００１３】請求項３では、不活性ガス源から密閉空間
内部に不活性ガスを流入させることによって、該密閉空
間内部をガスパージするガスパージ装置において、前記
密閉空間内部を前記不活性ガス源と連絡し、前記密閉空
間の一方側に配置されたガス供給管路と、前記密閉空間
内部を外部と連絡し、前記密閉空間の他方側に配置され
た排気管路と、前記不活性ガスによるガスパージを開始
してから終了するまでの全期間にわたって、該不活性ガ
スにより前記密閉空間内部の圧力を大気圧よりも高い設
定圧力に維持するように前記排気管路の排気抵抗を調整
して加圧する加圧手段とを有しており、前記加圧手段
は、前記ガス排気管路の配管径を可変にすることによっ
て排気抵抗を変えるように、該ガス排気管路の一箇所か
ら複数に分岐して設けられた分岐管路と、前記分岐管路
の各々に設けられたＯＮ／ＯＦＦ弁と、前記圧力センサ
による検出値が前記設定圧力となるように前記ＯＮ／Ｏ
ＦＦ弁の開閉を制御する制御装置とを有することを特徴
としている。

【００１４】請求項４では、請求項１ないし３の何れか
１項に記載のガスパージ装置であって、前記設定圧力
は、１．０３〜１．０５気圧であることを特徴としてい
る。

【００１５】

【作用】本発明では、コンテナ内を加圧しながら、ガス
パージを行なう。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図面を参照して説
明する。

【００１７】図１において、５０はガスパージユニット
３０における本体ケース３１の排気路３７の出口に設け
られた流量調整弁であって、排気路３７は流量調整弁５
０を介し、管路３８に接続されている。６０は排気抵抗
自動制御装置（弁開度制御装置）である。６１は圧力セ
ンサであり、弁開度制御装置６０は、圧力センサ６１の
検出値が設定圧力（例えば、１．０３〜１．０５気圧）
になるように、流量調整弁５０の弁開度を絞る。他の構
成は、図７のものと同じであるので、同一符号を付して
示してある。

【００１８】本実施例によるコンテナ本体のガスパージ
について、以下に説明する。

【００１９】ウェーハカセット２を収納した可搬式密閉
コンテナ１０が図示しない移載装置によりポートプレー
ト３１ａ上へ移載され、底蓋２０が昇降台３３上に位置
決めされると、図示しない自動ロック機構により、コン
テナ本体１１がポートプレート３１ａ上に固定される。
次いで、前記施錠・解錠機構が作動して、底蓋２０は解
錠される。この解錠が終わると、昇降台３３が下降し、
コンテナ本体１１内部と本体ケース３１内部が連通す
る。

【００２０】この状態で、ＯＮ／ＯＦＦ給気弁４０と流
量調整弁５０が開弁されるが、流量調整弁５０の弁開度
は、弁開度制御装置６０により、圧力センサ６１の検出
値が設定圧力になるように制御される。

【００２１】不活性ガスボンベ３９からの不活性ガス
（この例では、Ｎ₂ガス）は給気路３５、ＯＮ／ＯＦＦ
給気弁４０を通って（例えば、７０リットル／分の流
量）、本体ケース３１内に流入し、可搬式密閉コンテナ
１０内および本体ケース３１内の空気を排気路３７、流
量調整弁５０を通して追い出すが、流量調整弁５０が上
記のように絞られているので、コンテナ本体１１と本体
ケース３１が区画する密閉空間内が、前記図７の場合よ
りも、高く加圧される。

【００２２】図４および図５は、ガスパージ時における
上記密閉空間内の圧力の大きさと酸素濃度の低減割合
（時間）との関係を示す線図である。

【００２３】図４は上記密閉空間内の圧力がほぼ大気圧
に等しい場合、図５は本実施例の場合であり、上記密閉
空間内の圧力が１．０３〜１．０５気圧である。

【００２４】本実施例の場合、ガスパージ開始後、短時
間Ｔ１で、残留酸素濃度が１．０ｐｐｍまで低減してい
るが、図４の場合は、時間Ｔ１が経過しても、残留酸素
濃度は１０ｐｐｍ以上である。

【００２５】このように、本実施例では、ガスパージの
間、上記密閉空間内を大気圧よりも高い圧力に加圧する
ので、ガスパージに要する時間（ウェーハに好ましくな
い成分の濃度が規定値以下に低下するまでの時間）が大
幅に低減する。この結果、不活性ガスを長時間にわた
り、上記密閉空間内に供給する必要がないので、不活性
ガスの使用量も少なくて済む。

【００２６】ガスパージに要する時間（ウェーハに好ま
しくない成分の濃度が規定値以下に低下するまでの時
間）が大幅に低減するのは、内部加圧により、排気系を
含む容器内部への外部からの洩れや拡散作用による空気
の侵入を妨げる加圧シール作用が働くためであると考え
られる。

【００２７】本実施例では、この加圧を、複雑な加圧手
段を用いるのではなく、排気側に設けた弁５０を絞り、
上記密閉空間への給気側からの給気量に比し、排気量を
制限することにより行なうから、簡便に行なえる利点が
ある。

【００２８】上記密閉空間内の圧力の調整は、図２に示
すように、主管である管路３８のコンダクタンスを可変
にする構成にしてもよい。図２において、３８ａ〜３８
ｃは分岐管であり、各々に、ＯＮ／ＯＦＦ弁３８Ｖ１〜
３８Ｖ３が設けられている。この場合も、必要に応じ、
弁３８Ｖ１〜３８Ｖ３で所望の配管長を選ぶことによ
り、排気系の所要抵抗を得る。圧力センサ６１の検出値
と設定圧力とにより、ＯＮ／ＯＦＦ弁３８Ｖ１〜３８Ｖ
３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御装置を設ければよい。

【００２９】また、図３に示す如く、本体ケース３１に
複数の排気路３７Ａ〜３７Ｃを形成し、各排気路３７Ａ
〜３７Ｃと管路３８Ａ〜３８Ｃとの間に、ＯＮ／ＯＦＦ
弁３７Ｖ１〜３７Ｖ３を介装し、このＯＮ／ＯＦＦ弁３
７Ｖ１〜３７Ｖ３のＯＮ／ＯＦＦの組合わせにより、上
記密閉空間内の圧力の調整を行なうようにしてもよい。
本例では、排気路３７Ａ〜３７Ｃの径を異ならせること
により、上記密閉空間内の圧力を７段階に調整すること
ができる。

【００３０】前記したように、パージユニットは、コン
テナ本体１１をポートプレート３１ａ上に固定するため
の自動ロック機構を備えているが、本発明例では、上記
したように、上記密閉空間内を加圧するので、コンテナ
本体１１を傷めないで、この圧力によりコンテナ１０が
ポートプレート３１ａから浮き上がらないよう充分大き
なロック力を発揮する自動ロック機構を用いる必要があ
る。

【００３１】前記したガスパージユニット３０は、ユニ
ットとして独立しているが、例えば表面処理装置の一部
を構成している場合には、可搬式密閉コンテナ１０から
取り出したカセット２を表面処理装置の処理炉へ移送
し、また処理済みのウェーハをいれたカセット２を可搬
式コンテナ１０に戻す必要から、図６に示すような構成
を採る場合がある。

【００３２】すなわち、図６の場合、本体ケース３１は
表面処理装置の本体ケース１００の一部として形成す
る。本体ケース１００の鎖線で示す部分は、表面処理炉
や移載機等を収納している。本体ケース３１となる分に
は、仕切り７０を設け、この仕切り７０と、可搬式密閉
コンテナ１０、昇降台３３で囲まれる密閉空間内でガス
パージを行なう。この仕切り７０は、本例では、筒状を
なす本体部分７０Ａとその底を塞ぐ底部分７０Ｂ部分か
らなり、この底部分７０Ｂ部分は蛇腹で構成されてお
り、この底部分７０Ｂ部分を昇降台３３の昇降軸３３ａ
が気密に貫通している。仕切り７０の上開口部７１Ｕは
ポートプレート３１ａ下面のポート３１Ａの周部に、ば
ね７５のばね力により圧接し、下開口部７１Ｄは昇降台
３３で閉鎖可能になっている。７３ａ、７３ｂはガイド
杆である。ばね７５は昇降台３３の内部から仕切り７０
の下部の内向きフランジまで伸びているガスパージに際
しては、昇降台３３を若干下降させ、仕切り７０とポー
ト３１Ａとコンテナ１０が作る密閉空間内をガスパージ
する。

【００３３】なお、上記仕切り７０は、本体部分７０Ａ
とその底を塞ぐ底部分７０Ｂ部分からなるが、本体部分
７０Ａだけであっても、ガスパージに際して、昇降台３
３を下降して下開口部７１Ｄを閉鎖し、仕切り７０と、
可搬式コンテナ１０および昇降台３３で囲まれる密閉空
間内を作るようにすれはよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、コンテナ内
を加圧しながら、ガスパージを行なうことにより、ガス
パージに要する時間を大幅に短縮するもので、排気路側
の管路抵抗を調整するだけの手段で上記加圧を行なうか
ら、簡便な手段で、上記効果を得ることができ、パージ
ガスの消費量も従来に比し大幅に低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す要部の平面図であ
る。

【図４】ガスパージ時における残留酸素濃度の低減割合
を示す線図である。

【図５】ガスパージ時における残留酸素濃度の低減割合
を示す線図である。

【図６】本発明の第４の実施例を示す要部の平面図であ
る。

【図７】従来の可搬式密閉コンテナのガスパージ機構を
説明するための図である。

【図８】従来の可搬式密閉コンテナの施錠／解錠機構を
説明するための図である。

【符号の説明】

１０ 可搬式密閉コンテナ １１ コンテナ本体 ２０ 底蓋 ３０ ガスパージユニット ３１ 本体ケース ３５ 給気路 ３６ 管路 ３７ 排気路 ３８ 管路 ３７Ａ〜３７Ｃ 排気路 ３７Ｖ１〜３７Ｖ３ ＯＮ／ＯＦＦ弁 ３８ａ〜３８ｃ 分岐管 ３８Ｖ１〜３８Ｖ３ ＯＮ／ＯＦＦ弁 ３９ 不活性ガスボンベ ４０ 給気弁 ５０ 流量調整弁 ６０ 弁開度制御装置 ６１ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及部 博之 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 河野 等 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 奥野 敦 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 (72)発明者 中村 昭生 三重県伊勢市竹ケ鼻町100番地 神鋼電 機株式会社伊勢製作所内 審査官 深澤 幹朗 (56)参考文献 特公 平５−37498（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4724874（ＵＳ，Ａ) 国際公開92／7759（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不活性ガス源から密閉空間内部に不活性
   ガスを流入させることによって、該密閉空間内部をガス
   パージするガスパージ装置において、 前記密閉空間内部を前記不活性ガス源と連絡し、前記密
   閉空間の一方側に配置されたガス供給管路と、 前記密閉空間内部を外部と連絡し、前記密閉空間の他方
   側に配置された排気管路と、 前記不活性ガスによるガスパージを開始してから終了す
   るまでの全期間にわたって、該不活性ガスにより前記密
   閉空間内部の圧力を大気圧よりも高い設定圧力に維持す
   るように前記排気管路の排気抵抗を調整して加圧する加
   圧手段とを有しており、 前記加圧手段は、 前記ガス排気管路に設けられ、弁開度の可変な流量調整
   弁と、 前記密閉空間内部の圧力を検出する圧力センサと、 前記圧力センサによる検出値が前記設定圧力となるよう
   に前記流量調整弁の弁開度を制御する制御装置とを 有す
   ることを特徴とするガスパージ装置。
2. 【請求項２】 不活性ガス源から密閉空間内部に不活性
   ガスを流入させることによって、該密閉空間内部をガス
   パージするガスパージ装置において、 前記密閉空間内部を前記不活性ガス源と連絡し、前記密
   閉空間の一方側に配置されたガス供給管路と、 前記密閉空間内部を外部と連絡し、前記密閉空間の他方
   側に配置された排気管路と、 前記不活性ガスによるガスパージを開始してから終了す
   るまでの全期間にわたって、該不活性ガスにより前記密
   閉空間内部の圧力を大気圧よりも高い設定圧力に維持す
   るように前記排気管路の排気抵抗を調整して加圧する加
   圧手段とを有しており、 前記加圧手段は、 前記ガス排気管路の配管長を可変にすることによって排
   気抵抗を変えるように 、該ガス排気管路の複数箇所に設
   けられた分岐管路と、 前記分岐管路の各々に設けられたＯＮ／ＯＦＦ弁と、 前記圧力センサによる検出値が前記設定圧力となるよう
   に前記ＯＮ／ＯＦＦ弁の開閉を制御する制御装置とを有
   することを特徴とする ガスパージ装置。
3. 【請求項３】 不活性ガス源から密閉空間内部に不活性
   ガスを流入させることによって、該密閉空間内部をガス
   パージするガスパージ装置において、 前記密閉空間内部を前記不活性ガス源と連絡し、前記密
   閉空間の一方側に配置されたガス供給管路と、 前記密閉空間内部を外部と連絡し、前記密閉空間の他方
   側に配置された排気管路と、 前記不活性ガスによるガスパージを開始してから終了す
   るまでの全期間にわたって、該不活性ガスにより前記密
   閉空間内部の圧力を大気圧よりも高い設定圧力に維持す
   るように前記排気管路の排気抵抗を調整して加圧する加
   圧手段とを有しており、 前記加圧手段は、 前記ガス排気管路の配管径を可変にすることによって排
   気抵抗を変えるように、該ガス排気管路の一箇所から複
   数に分岐して設けられた分岐管路と、 前記分岐管路の各々に設けられたＯＮ／ＯＦＦ弁と、 前記圧力センサによる検出値が前記設定圧力となるよう
   に前記ＯＮ／ＯＦＦ弁の開閉を制御する制御装置とを有
   することを特徴とする ガスパージ装置。
4. 【請求項４】 前記設定圧力は、１．０３〜１．０５気
   圧であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１
   項に記載のガスパージ装置。