JP4326931B2

JP4326931B2 - 内部雰囲気切替機構付密閉容器

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Publication number: JP4326931B2
Application number: JP2003416848A
Authority: JP
Inventors: 幸男皆見; 信一池田; 毅谷川; 道雄山路; 明弘森本
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-12-15
Also published as: JP2004214640A

Description

本発明は、主として半導体製造装置や光学露光装置、精密機械装置、化学品製造装置等の技術分野に於いて使用されるウエハ等の密閉容器（真空ポッド）の改良に関するものであり、密閉容器内の雰囲気を真空又は加圧の状態に迅速且つ確実に切替え保持することができると共に、密閉容器内部のパージによるパーティクルの排出を高能率で、しかも切替え操作時の外部からのパーティクルの侵入を防止しつつ行なえるようにした内部雰囲気切替機構付密閉容器に関するものである。

半導体製造装置の分野に於いては、従前から被処理物であるシリコンウエハの各処理工程間の移送に所謂真空ポッドと呼ばれる小型密閉容器が汎用されている。
上記真空ポッドを用いたハンドリングシステムはＳＭＩＦ（ＳｔａｎｄａｒｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）システムとして広く知られているものであり、（１）ウエハー等を格納して移送するための密閉容器であるポッドと、（２）半導体処理ツール上に設けられてあって小型のクリーン・スペースを与える入出力（Ｉ／Ｏ）ミニ環境（このクリーン環境内でウエハーがポッド内から処理ツール内へ、又は処理ツール内からポッド内へ移送される）と、（３）ポッドとミニ環境間でウエハを汚損することなく移送するためのインターフェース等とからシステムが構成されている（ＵＳ特許第４，５３２，９７０号等）。

ところで、前記ＳＭＩＦシステムでは、密閉容器であるポッド内部の真空引きやポッド内部のパージを前記インターフェース若しくはミニ環境の内部に設けたロードロック室を利用して行なう構成としているため、必然的に設備が大型化すると共に設備費が高騰することになる。
そのため、各種の解決策が検討されているものの、何れもロードロック室等を用いることなしに密閉容器であるポッド内部を真空又は加圧状態に迅速且つ確実に切換え保持することが困難であり、問題点を解決するまでには至っていない。

米国特許第４５３２９７０号

本発明は、従前の密閉容器である真空ポッドを利用したウエハ等の処理・搬送システムに於ける上述の如き問題、即ち真空ポッド内部の真空引きやパージのためにロードロック室等の特別な設備を必要とし、設備の小型化や設備費の引下げを図れないと云う問題を解決せんとするものであり、真空ポッドを形成する密閉容器の容器蓋体に真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構とから成る内部雰囲気切替機構を組み込み、容器蓋体の外方に設けた外部空間を大気、真空又は加圧の状態に切換えて密閉容器の内部を真空又は加圧の状態に保持する構成とすることにより、ロードロック室等の特別な設備費を用いることなしに密閉容器内の真空引きやパージ、格納したウエハの処理用チャンバへの移送及び処理用チャンバからの処理済みウエハの再格納等をできるようにした内部雰囲気切替機構付密閉容器を提供せんとするものである。

請求項１に発明は、容器本体と、容器本体に気密に且つ着脱自在に固定された容器蓋体と、容器蓋体に気密に組み込み固定され、容器本体内部と容器蓋体の外部とを連通する連通路を夫々開閉する真空保持用弁機構及び加圧保持真空破壊用弁機構を備えた内部雰囲気切替機構とから形成され、且つ前記真空保持用弁機構を、容器蓋体の外部に形成した操作空間を真空にしたときには真空圧により開弁して容器本体内を真空にすると共に、操作空間を大気に開放したときには閉弁して容器本体内を所定の真空度に保持する弁機構に、また前記加圧保持真空破壊用弁機構を、容器本体内を真空破壊して加圧状態を保持するために操作空間を大気圧より高い圧力に加圧したときには該加圧により開弁して容器本体内を加圧真空破壊すると共に、操作空間を大気圧より高い圧力状態から大気に開放したときには大気圧より高い所定の加圧度で閉弁して容器本体内を前記所定の加圧度に保持する弁機構に、夫々構成したことを発明の基本構成とするものである。

請求項２の発明は、操作空間を密閉容器の容器蓋体の下方と処理用チャンバのボトムプレートの上方との間に形成し、処理用チャンバの壁体に形成した流通路を通して操作空間内を真空、大気圧又は加圧状態に保持するようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記真空保持用弁機構が、前記連通路（１９，２１）に介在された第1の弁座（２８）と、該第1の弁座（２８）に当離座可能な第1のダイヤフラム（２４）と、該第1のダイヤフラム（２４）を前記第1の弁座（２８）側へ弾性付勢する第1のスプリング（２６）とを有し、該第１のダイヤフラム（２４）の前記第1の弁座（２８）側と反対側を前記操作空間（９）に連通させて前記操作空間圧力の受圧面とし、前記第1のダイヤフラム（２４）自体の弾性力、前記第1のスプリング（２６）の弾性力、及び、前記第１のダイヤフラム（２４）における容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成され、前記加圧保持真空破壊用弁機構が、前記連通路（２０，２１）に介在された第２の弁座（２９）と、該第２の弁座（２９）に当離座可能な第２のダイヤフラム（２５）と、該第２のダイヤフラム（２５）を前記第２の弁座（２９）側へ弾性付勢する第２のスプリング（２７）と、を有し、前記第２のダイヤフラム（２５）自体の弾性力、前記第２のスプリング（２７）の弾性力、及び、前記第２のダイヤフラム（２５）における容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成されているものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の発明において、前記真空保持用弁機構が、前記連通路（１９，２１）に介在された第３の弁座（２８）と、ダイヤフラム自体の弾性力により該第３の弁座（２８）に当接する第３のダイヤフラム（２４）と、を有し、該第３のダイヤフラム（２４）の前記第３の弁座（２８）側と反対側を前記操作空間（９）に連通させて前記操作空間圧力の受圧面とし、前記第３のダイヤフラム（２４）自体の弾性力、及び、前記第３のダイヤフラム（２４）における容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成され、前記加圧保持真空破壊用弁機構が、前記連通路（２０，２１）に介在された第４の弁座（２９）と、ダイヤフラム自体の弾性力により該第４の弁座（２９）に当接する第４のダイヤフラム（２５）と、を有し、該第４のダイヤフラム（２５）自体の弾性力、及び、前記第４のダイヤフラム（２５）における容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成されているものである。

請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて、真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構を夫々別体として容器蓋体に設けるようにしたものである。また、請求項６の発明は、請求項１の発明に於いて、真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構を夫々別体として容器蓋体の外周縁部に対向状に配置すると共に、各連通路の入口端及び出口端に夫々フィルタを配設するようにしたものである。

請求項７の発明は、請求項１の発明に於いて、真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構の何れか一方又は両方に、夫々の弁機構の機能を外部から任意に妨げる手段を設けるようにしたものである。

請求項８の発明は、請求項１の発明に於いて、真空保持用弁機構及び加圧保持真空破壊用弁機構をダイヤフラム型バルブとすると共に、そのダイヤフラム弁体をステンレス製、ゴム製又は弗素ゴム製ダイヤフラム弁体としたものである。

請求項９の発明は、請求項１の発明に於いて、内部雰囲気切替機構のボディの厚みを容器蓋体の厚みとほぼ同一にすると共に、前記ボディを容器蓋体の一部へ気密状に挿着固定するようにしたものである。

本発明に係る内部雰囲気切替機構付密閉容器に於いては、容器蓋体に真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構とを備えた内部雰囲気切替機構を気密状に挿着し、密閉容器の容器蓋体側の外部に形成した操作空間を真空、大気、加圧の状態とすることにより前記両弁機構を開閉操作し、密閉容器の内部を真空又は加圧の状態に切替え保持する構成としている。
その結果、操作空間の内部圧力を真空、大気又は加圧の状態とするだけで密閉容器の内部を所定の真空度又は加圧度に保持することができると共に、前記真空状態と加圧状態を繰り返えすことによって密閉容器内部の所謂パージを行なうこともでき、従前の真空ポッドを用いたハンドリングシステムのように、複雑な機構のロードロック室等を具備しなくても、密閉容器（真空ポッド）を用いたハンドリングを高能率で行なうことが可能となり、設備費や半導体製造コストの大幅な引下げが可能となる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明に係る内部雰囲気切替機構付密閉容器（以下密閉容器と呼ぶ）の使用状態の説明図であり、図に於いてＡはウエハ、１は密閉容器、２は容器本体、３は密閉容器蓋体、４は内部雰囲気切替機構、５は処理用チャンバ、６はチャンバ本体、７は処理用チャンバのボトムプレート、８は流通路、９は操作空間、１０・１１・１２はＯリングである。

前記密閉容器１は、アルミニウムやエンジニアリングプラスチックから成る容器本体２と容器蓋体３とから形成されており、その内部には適宜数の被処理物であるウエハＡが格納されている。
また、容器蓋体３はＯリング１０を介して容器本体２の下方開口部へ着脱自在に挿着されており、Ｏリング１０により気密性が保持されている。
更に、容器蓋体３は、容器本体２へロック機構（図示省略）を介して着脱自在に固定されている。

尚、前記容器蓋体３の下面側には、ボトムプレート７の突出部７ａを着脱自在に係合する係合機構（図示省略）が設けられており、処理用チャンバ５の上方開口部へ密閉容器１をセットした際に、前記ボトムプレート７の突出部７ａが係合機構（図示省略）によって容器蓋体３の下面側へ係合されると共に、蓋体３の下方とボトムプレート７の上方との間に気密状の操作空間９が形成される。

また、容器蓋体３には、本発明の要部である内部雰囲気切替機構４が気密に組込み固定されており、当該内部雰囲気切替機構４を介して後述するように密閉容器１内が真空又は微加圧状態に保持される。

前記処理用チャンバ５は、チャンバ本体６と、本体の上方開口部を気密に閉鎖するボトムプレート７と、ボトムプレート７を上下動させる昇降機構（図示省略）等から形成されており、前述の如く密閉容器１をチャンバ本体６上の所定位置にセットし、その後ボトムプレート７を上昇させることにより、ボトムプレート上方部の突出部７ａが容器蓋体３の下面側へ自動的に係合されると共に、蓋体３とボトムプレート７との間に気密の操作空間９が形成される。

前記気密の操作空間９は流通路８及び操作バルブ８ａを介して、外部の真空ポンプ装置１３と加圧ガス供給装置１４と大気へ夫々切換自在に連通されており、操作用空間９は各切換バルブ１３ａ・１４ａ・１５を操作することにより、真空又は加圧若しくは大気圧の状態に切換えされる。

前記内部雰囲気切替機構４は図３に示すように容器蓋体３へＯリング１６を介して着脱可能に且つ気密に固定されており、密閉容器１の内部と操作空間９間の連通路１９、２１を開閉する真空保持用弁機構１７と、密閉容器１の内部と操作空間９間の連通路２０、２１を開閉する加圧保持真空破壊用弁機構１８を備えている。
尚、図３に於いて２２は連通路、２３はフィルタ、２４・２５はダイヤフラム弁体、２６・２７はスプリング、２８・２９は弁座シートである。

前記真空保持用弁機構１７は、操作空間９内が真空になれば開放されて密閉容器１内を真空にし、また操作空間９内が大気圧になれば、閉鎖されて密閉容器１内を真空状態に保持するものである。
また、前記加圧保持真空破壊用弁機構１８は、操作空間９内が加圧状態になれば開放されて密閉容器１内を加圧真空破壊し、操作空間９内が大気圧になれば閉鎖され、密閉容器１内を加圧状態に保持するものである。

尚、前記密閉容器１の内容積は通常５００〜３０００ｃｃ程度を必要とし、また真空度は１〜１００Ｐａ、加圧度は７８０〜８５０ｔｏｒｒを必要とする。
具体的には、Ｎ₂による加圧パージを行なう場合には、Ｎ₂加圧後５分以内に密閉容器１内のＯ₂濃度が２０ｐｐｍとなる必要がある。
更に、各弁機構１７、１８のシートリーク量は１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以内であることが望ましく、１００〜２００Ｐａの真空度を３０日間保持できることが望ましい。
加えて、内部雰囲気切替機構４を固定する密閉容器蓋体３の厚みは、１０〜２０ｍｍ程度とするのが望ましい。

図１及び図２を参照して、ウエハＡを格納した密閉容器１は、処理用チャンバ５の上方の所定位置まで搬送され、セッティングされる。これにより、ボトムプレート７の突出部７ａが容器蓋体３へ係合すると共に容器蓋体３と容器本体２間のロックが解除され、更に、蓋体３とボトムプレート７との間に気密の操作空間９が形成される。
次に、真空ポンプ装置１３が作動されて操作空間９内が減圧される。これにより、内部雰囲気切替機構４の真空保持用弁機構１７が開放され、密閉容器１内と操作用空間９とが連通する。尚、密閉容器１内と処理用チャンバ５内は通常所定の真空度に保持されている。

操作空間９内と密閉容器１間が連通されて両空間内の真空度が設定値になると、流通路８の操作バルブ８ａが閉鎖され、ボトムプレート７が下降される。
これにより、密閉容器１内のウエハＡは処理用チャンバ５内へ移動され、ここで所定の加工処理が施される。

前記ウエハＡに対する加工処理が完了すれば、ボトムプレート７が上方へ移動され、これにより、ウエハＡは密閉容器１内へ戻される。
また、ボトムプレート７の上昇により操作空間９が形成されると、流通路８の操作バルブ８ａが開放され、操作空間９が大気へ連通される。これにより、前記真空保持用弁機構１７が閉鎖される。その後、容器蓋体３のロックや蓋体３からのボトムプレート突出部７ａの解離が行なわれ、ウエハＡを格納した真空状態下の密閉容器１は、次工程へ移送されて行く。

また、密閉容器１内をＮ₂等で微加圧することが必要な場合や容器本体２内をパージする場合には、操作空間９内へ流通路８を通してＮ₂ガスを供給し、操作空間９内を所定圧に加圧する。これにより、通路２０を通して加圧保持真空破壊用弁機構１８のダイヤフラム２５がバネ２７に抗して押し下げられ、弁機構１８が開放されることにより密閉容器１内が所定圧に加圧される。
一方、真空保持用弁機構１７の方は、ダイヤフラム２４にかかる下方からの閉弁力（バネ２６の押圧力＋下面側受圧力）と上方からの開弁力（上面側受圧力）との差により、常時閉弁状態に保持されている。

密閉容器１内を所定圧に加圧したあと、操作空間９内の加圧を止めて操作空間９内を大気圧に戻すと、加圧保持真空破壊用弁機構１８のダイヤフラム２５はバネ２７によって押し上げられ、閉弁状態に保持される。
また、真空保持用弁機構１７の方は、バネ２６によってダイヤフラム２４が上方へ押圧された状態に保持され続けており、閉弁状態に保持されている。
その結果、密閉容器１内は所定圧に加圧された状態に保持されることになる。尚、上記真空引き操作と加圧操作を繰り返すことにより、容器本体２内がパージされることになり、内部に残存するパーティクルが外部へ排出されることになる。

図４及び図５は、本発明で使用する内部雰囲気切替機構４の第１実施例の底面図及び平面図のＡ−Ａ視断面図である。
図４及び図５に於いて、３０はアルマイト製のボディであり、容器蓋体３の厚みに合わせて厚さ１０〜１８ｍｍ位いに選定されている。

当該ボディ３０には、厚み方向寸法の約半分の深さを有する円形孔がその裏面側（即ち、処理用チャンバ５と対向する側）に設けられており、また、当該円形孔の天井部には、更に真空保持用弁機構１７と加圧保持真空破壊用弁機構１８の弁室を形成する二つの小円孔が夫々形成されている。

更に、ボディ３０の厚み方向の上方部（即ち、容器本体２と対向する側）には、連通路１９、２０、２１が形成されており、各連通路１９、２０の端部にはフィルター３６及びフィルタボディ３７がフィルタボディ押えリング３７ａにより固着されている。更に、連通路２１の端部にはフィルタ２３、フィルタボディ３４及びフィルタ押えリング３５が設けられており、押えリング３５をボディ３０へ固定することによりフィルタ２３が挿着固定されている。
尚、前記フィルタ２３、３６は密閉容器１や処理用チャンバ５内へパーティクルが侵入するのを防止するためのものであり、本実施例では０．１５μｍ以上のパーティクルの侵入を皆無にするために、０．１μｍ径のフィルタが設けられている。

前記弁室を形成する各小円孔の内部には、弗素ゴム系の弁座シート２８・２９、フッ素ゴム系のダイヤフラム２４・２５、ＰＣＴＦＥ製のスプリング受け３１ａ・３１ｂ、スプリング２６・２７が夫々挿着され、更にその下面側から押えフランジ３２ａ・３２ｂ及びダイヤフラム押え３３を挿着し、ダイヤフラム押えねじ４０によってダイヤフラム押え３３をボディ３０へ固定することにより、前記各部材が夫々組立て固着されている。

即ち、前記真空保持用弁機構１７は弁座シート２８、ダイヤフラム２４、スプリング２６、スプリング受け３１ａ、押えフランジ３２ａ等から形成されており、必要に応じて連通路２２内にフィルタ３８が設けられている。
又、前記加圧保持真空破壊用弁機構１８は弁座シート２９、ダイヤフラム２５、スプリング２７、スプリング受け３１ｂ、押えフランジ３２ｂ等から形成されている。そして、前記両スプリング２６、２７等の弾性力やダイヤフラム２４、２５の受圧面積比を調整することにより、密閉容器１内の真空引き（即ち、操作空間９内の真空引き）に際しては真空保持用弁機構１７が先きに開弁され、また逆に、密閉容器１内の加圧に際しては加圧保持真空破壊用弁機構１８が先きに開弁されることになる。

より具体的には、真空保持用弁機構１７のダイヤフラム２４にかかる真空−大気圧間の圧力差（約１．０３３ｋｇｆ／ｃｍ²）を用いて当該弁機構１７の開閉作動を行ない、また、加圧保持用真空破壊弁機構１８の方は、加圧−大気圧間の圧力差（約１００ｔｏｒｒ程度）を利用して加圧保持真空破壊用弁機構１８の開閉作動を行なうようにしている。

尚、真空保持用弁機構１７及び加圧保持真空破壊用弁機構１８等を備えた内部雰囲気切替機構４は、そのボディ３０をボディ固定ねじ３９によって容器蓋体３へ固定することにより容器蓋体３と一体化されており、密閉容器１と共に各処理工程へ移行して行く。

図６及び図７は、内部雰囲気切替機構４の他の実施例を示すものであり、ボディ３０がフランジ型に形成されている点が第１実施例との相違点であり、その他の内部雰囲気切替機構４の構成は第１実施例の場合と略同一である。
即ち、当該第２実施例では、容器蓋体３側にボディ３０のフランジ部３０ａを受け入れするためのフランジ受け部（図示省略）が形成されており、当該フランジ受け部へボディ３０のフランジ部３０ａを接当させた状態でボディ固定ねじ３９を締め付けすることにより、ボディ３０が固定されている。

尚、前記第１及び第２実施例では、ボディ固定ねじ３９によって容器蓋体３へボディ３０を固定する構成としているが、ボディ固定ねじ３９の使用に代えて、ボディ３０の外周面にねじを形成し、これを容器蓋体３へねじ込み固定する構成としてもよい。

（第３実施例）
図８及び図９は本発明の第３実施例の一部（加圧保持真空破壊用弁機構１８）を示す底面図及び断面図である。
当該第３実施例では、内部雰囲気切替機構４の真空保持用弁機構１７と加圧保持真空破壊用弁機構１８とが分割され、夫々別体として形成されている。
尚、真空保持用弁機構１７及び加圧保持真空破壊用弁機構１８の構成は前記第１及び第２実施例の場合と略同一であるため、ここではその説明を省略する。

この第３実施例に係る真空保持用弁機構１７と加圧保持真空破壊用弁機構１８とは、通常容器蓋体３の直径（円形密閉容器１の場合）又は対角線（角形密閉容器の場合）の両端部近傍位置に取り付けされる。容器蓋体３の両縁部に対向状に配置することにより、密閉容器１内に存在するパーティクルの排出が容易となるからである。
即ち、操作空間９の圧力を真空−大気−加圧と順次切り換えし、密閉容器１内を真空−加圧の状態に繰り返し切替えすることにより、密閉容器１内のパーティクルは容器１外方へ排出される。このとき、両弁機構１７、１８が対向状に配置されていると、密閉容器１内のパージ流体の流れがバイパス流にならずに内部空間の全域に亘って流通するため、パーティクルの排出効率が大幅に向上することになる。
［作動試験］

図１０は本発明に係る内部雰囲気切替機構の作動試験装置の構成説明図であり、図１０に於いて、Ｃは密閉容器部（内容積５１２ｃｃ）、Ｄは操作空間部（内容積４６３ｃｃ）、ＰＴ₁は圧力計（−１．０３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）、ＰＴ₂はバラトロン計（１０００ｔｏｒｒＦ・Ｓ）、ＰＴ₃は真空計（１０^-3〜７６０ｔｏｒｒ）、ＰＴ₄はバラトロン計（１０００ｔｏｒｒＦ・Ｓ）、ＲＧは調整器（０．２ＭＰａＧ）、ＭＦＣは流量制御器（５ＳＬＭＦ・Ｓ）、ＦＩＬはフィルタ（０．０１μｍ）、ＤＰは真空ポンプ（１８０Ｌ／ｍｉｎ）、Ｖ₁はベント用弁、Ｖ₂はＮ₂ガス供給弁、Ｖ₃は真空引き弁、Ｖ₄は大気開放弁、Ｖ₅は真空排気速度調整弁、Ｐ₁は操作空間部Ｄの圧力、Ｐ₂は密閉空間部Ｃの圧力である。

図１１は、内部雰囲気切替機構４の作動試験結果を示すものであり、内部雰囲気切替機構４としては、前記図６及び図７に示した構成のものを使用している。即ち、ボディ３０はＡ５０５２（アルマイト７μｍ）を用いて作成し、そのポート内径は２ｍｍφである。また、ダイヤフラム２４、２５には弗素ゴム（硬度７０）を用い、スプリング（真空側）２６は０．０５（ｋｇｆ）及びスプリング（加圧側）２７は０．０２ｋｇｆに夫々設定した。尚、前記両スプリング２６，２７の弾力性の調整により到達真空圧力及び真空破壊圧力が調整できる。

図１１は、図１０に於けるＰＴ₂、ＰＴ₄のレコーダ出力をデータロガーに記録したものである。
図１１を参照して、先ずＰ1a点から真空ポンプＤＰを作動させ、操作空間部Ｄの真空排気を行なった（１８０ｓｅｃ、Ｐ₁＝１Ｔｏｒｒ以下）。その結果、密閉容器部Ｃの真空度Ｐ₂は２３．４ｔｏｒｒに保持されており、密閉空間部Ｄを大気に開放してもその真空度は同じ値に保持されている（Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ）。
次に、操作空間部Ｄの圧力をＮ₂の供給（１００ＳＣＣＭ）により上昇させ、１０３１ｔｏｒｒの点Ｐ_1eでＰ₂の真空保持がなくなり（真空破壊）、密閉用器Ｃの圧力は真空から大気圧に昇圧される。その後、Ｐ₁が９２０ｔｏｒｒの点Ｐ_1fで、操作空間部Ｄの加圧を止めて同空間部Ｄを大気へ開放した。その時の密閉空間部Ｃの加圧保持圧力は７８３ｔｏｒｒ（Ｐ２ｄ点）となり、密閉空間部Ｃ内の圧力Ｐ₂が微加圧状態に保持されていることが判る。
尚、図１１に於いて、Ｐ_1cは空間部Ｄの大気開放点、Ｐ_1bは空間部Ｄの真空排気停止点、Ｐ_1dは空間部Ｄの加圧開始点である。また、Ｐ_2cのときのＰ_1eは空間部Ｃの真空Ｐ₂の破壊開始点である。なお、真空排気のときのＰ₂の到達圧力及びＰ₁の真空破壊圧力は、真空側及び加圧側のスプリングを変更することで調整可能である。

上記図１１の作動試験の結果からも明らかなように、本発明に係る内部雰囲気切替機構４に於いては、操作空間部Ｄを真空状態とすることにより、加圧保持真空破壊用弁機構１８を閉弁状態に保持した状態で真空保持用弁機構１７を開弁させ、密閉容器部Ｃ内を真空にすることができ、且つ操作空間部Ｄを大気状態に戻せば、真空保持用弁機構１７が閉弁して、密閉容器部Ｃ内は真空状態に保持される。
また、逆に、前記操作空間部Ｄ内を加圧することにより、真空保持用弁機構１７を閉弁状態に保持した状態で加圧保持真空破壊用弁機構１８を開弁させ、密閉容器Ｃ内を加圧することが出来、且つ操作空間部Ｄを大気に戻せば、加圧保持真空破壊用弁機構１８が閉弁して、密閉容器部Ｃ内は加圧状態に保持される。

図１２及び図１３は、真空保持用弁機構１７の更に他の実施例を示す拡大断面図と底面図であり、加圧保持真空破壊用弁機構１８と分離せしめて単独で、密閉容器蓋体３の適宜個所へ取り付けるようにしたものである。

当該実施例の真空保持用弁機構１７に於いては、前記図３や図５等に示した実施例の真空保持用弁機構１７に於けるダイヤフラム２４の押え用スプリング２６及びスプリング受け３１ａが設けられておらず、ダイヤフラム２４自体の弾性力と両側受圧面の面積差でもって、前記真空保持用弁機構１７としての作動を行うように構成されている。

尚、図１２及び図１３に於いて、１６はＯリング、１９・２０・２１は連通路、２４はダイヤフラム、２８は弁座シート、３０はボディ（厚さ１０ｍｍ）、３３はダイヤフラム押え、３９はボディ固定ねじ、４０はダイヤフラム押えねじである。
また、本実施例では図示されていないが、真空保持用弁機構１７の外部からだ２４を強制的に開放する機構を設け、密閉容器１内を大気圧に開放するためのオープナーとしての機能を具備するようにしてもよい。

また、図１４及び図１５は、加圧保持真空破壊用弁機構１８の更に他の実施例を示す拡大断面図と底面図であり、真空保持用弁機構１７と分離せしめて単独で、密閉容器本体１の容器蓋体３の適宜個所へ取り付けるようにしたものである。

当該実施例の加圧保持真空破壊用弁機構１８に於いては、前記図３や図５等に示した実施例の加圧保持真空破壊用弁機構１８に於けるダイヤフラム２５の押え用スプリング２７及びスプリング受け３１ｂが設けられておらず、ダイヤフラム２５自体の弾性力と両側受圧面の面積差でもって、前記加圧保持真空破壊用弁機構１８としての作動を行うように構成されている。

また、本実施例に於いては、図１４に示す如く連通路２０内にねじが形成されており、このねじ内へ真空破壊用押えボルト４１をねじ込みしてその先端でダイヤフラム２５を押圧することにより、ダイヤフラム２５を常時開状態に保持することが可能な構成となっている。即ち、当該真空破壊用押えボルト４１は、弁座シート２９を常に開状態に固定して密閉容器１内を大気圧に保った状態で使用する際に利用されるものである。

尚、図１４及び図１５に於いて、１６はＯリング、２０・２１は連通路、２３はフィルター、２５はダイヤフラム、２９は弁座シート、３０はボディ（厚さ１０ｍｍ）、３３はダイヤフラム押え、３９はボディ固定ねじ、４０はダイヤフラム押えねじ、４１は真空破壊用押えボルト、４２は窒素ガス封入用ポートである。

また、図１４及び図１５の実施例では、ダイヤフラム２５の開放用に押えボルト４１を使用しているが、ダイヤフラム２５の開放機構は如何なる機構であってもよく、例えば手動式のプッシュボタン（係止ロック機構付）や電気作動式のプランジャー型ボタン等であってもよい。

本発明は、半導体製造装置や光学露光装置、精密機械装置、化学品製造装置等の技術分野で主として利用されるものである。

内部雰囲気切替機構付密閉容器の使用状態説明図であり、密閉容器を処理用チャンバへセットした状態を示すものである。内部雰囲気切替機構付密閉容器の使用状態説明図であり、ボトムプレートを下降させた状態を示すものである。内部雰囲気切替機構の構成説明図である。第１実施例に係る内部雰囲気切替機構の底面図である。図４のＡ−Ａ視断面図である。第２実施例に係る内部雰囲気切替機構の底面図である。図６のＡ−Ａ視断面図である。第３実施例に係る内部雰囲気切替機構の加圧保持真空破壊用弁機構部分の底面図である。図８のＡ−Ａ視断面図である。本発明に係る内部雰囲気切替機構の作動試験装置の説明図である。作動試験の結果を示す線図である。第４実施例に係る内部雰囲気切替機構の真空保持用弁機構部分の断面図である。図１３の底面図である。第４実施例に係る内部雰囲気切替機構の加圧保持真空破壊用弁機構部分の断面図である。図１４の底面図である。

符号の説明

Ａはウエハ、１は密閉容器、２は容器本体、３は容器蓋体、４は内部雰囲気切替機構、５は処理用チャンバ、６はチャンバ本体、７はボトムプレート、７ａは突出部、８は流通路、８ａは操作バルブ、９は操作空間、１０・１１・１２はＯリング、１３は真空ポンプ装置、１３ａは真空切換弁、１４は加圧ガス供給装置、１４ａは加圧ガス切換弁、１５は大気開放弁、１６はＯリング、１７は真空保持用弁機構、１８は加圧保持真空破壊用弁機構、１９・２０・２１・２２は連通路、２３はフィルター、２４・２５はダイヤフラム弁体、２６・２７はスプリング、２８・２９は弁座シート、３０はボディ、３０ａはフランジ部、３１ａ・３１ｂはスプリング受け、３２ａ・３２ｂは押えフランジ、３３はダイヤフラム押え、３４はフィルタボディ、３５はフィルタ押えリング、３６はフィルタ、３７はフィルタボディ、３７ａはフィルタ押えリング、３８はフィルタ、３９はボディ固定ねじ、４０はダイヤフラム押えねじ、４１は真空破壊用押えボルト、４２は窒素ガス封入用ポート、Ｃは密閉容器部（作動試験装置）、Ｄは操作空間部（作動試験装置）、ＰＴ₁は圧力計ＰＴ₂はバラトロン計、ＰＴ₃は真空計、ＰＴ₄はバラトロン計、ＲＧは調整器、ＭＦＣは流量制御器、ＦＩＬはフィルタ、Ｖ₁はベント用弁、Ｖ₂はＮ₂ガス供給弁、Ｖ₃は真空引き弁、Ｖ₄は大気開放弁、Ｖ₅は真空排気速度調整弁、Ｐ₁は操作空間部Ｄの圧力、Ｐ₂は密閉空間部Ｃの圧力、Ｐ_1aは真空ポンプＤＰのスタート点、Ｐ_1bは真空排気停止点、Ｐ_1cは大気開放点、Ｐ_1dはＮ₂加圧のスタート点、Ｐ_1eは真空破壊点、Ｐ_1fは大気開放点、Ｐ_2aはＰ₂圧力保持（Ｐ₂真空時）、Ｐ_2bはＰ₂圧力保持（Ｐ₁大気圧の時）、Ｐ_1eは真空破壊点、Ｐ_2cはＰ₂真空破壊（開き始め点）、Ｐ_2dはＰ₂保持圧力（Ｐ₂加圧時）。

Claims

容器本体と、容器本体に気密に且つ着脱自在に固定された容器蓋体と、容器蓋体に気密に組み込み固定され、容器本体内部と容器蓋体の外部とを連通する連通路を夫々開閉する真空保持用弁機構及び加圧保持真空破壊用弁機構を備えた内部雰囲気切替機構とから形成され、且つ前記真空保持用弁機構を、容器蓋体の外部に形成した操作空間を真空にしたときには真空圧により開弁して容器本体内を真空にすると共に、操作空間を大気に開放したときには閉弁して容器本体内を所定の真空度に保持する弁機構に、また前記加圧保持真空破壊用弁機構を、容器本体内を真空破壊して加圧状態を保持するために前記操作空間を大気圧より高い圧力で加圧したときには該加圧により開弁して容器本体内を加圧真空破壊すると共に、操作空間を大気圧より高い圧力状態から大気に開放したときには大気圧より高い所定の加圧度で閉弁して容器本体内を前記所定の加圧度に保持する弁機構に、夫々構成したことを特徴とする内部雰囲気切替機構付密閉容器。
操作空間を密閉容器の容器蓋体の下方と処理用チャンバのボトムプレートの上方との間に形成し、処理用チャンバの壁体に形成した流通路を通して操作空間内を真空、大気圧又は加圧状態に保持するようにした請求項１に記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
前記真空保持用弁機構は、前記連通路に介在された第1の弁座と、該第1の弁座に当離座可能な第1のダイヤフラムと、該第1のダイヤフラムを前記第1の弁座側へ弾性付勢する第1のスプリングとを有し、該第１のダイヤフラムの前記第1の弁座側と反対側を前記操作空間に連通させて前記操作空間圧力の受圧面とし、前記第1のダイヤフラム自体の弾性力、前記第1のスプリングの弾性力、及び、前記第１のダイヤフラムにおける容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成され、
前記加圧保持真空破壊用弁機構は、前記連通路に介在された第２の弁座と、該第２の弁座に当離座可能な第２のダイヤフラムと、該第２のダイヤフラムを前記第２の弁座側へ弾性付勢する第２のスプリングと、を有し、前記第２のダイヤフラム自体の弾性力、前記第２のスプリングの弾性力、及び、前記第２のダイヤフラムにおける容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
前記真空保持用弁機構は、前記連通路に介在された第３の弁座と、ダイヤフラム自体の弾性力により該第３の弁座に当接する第３のダイヤフラムと、を有し、該第３のダイヤフラムの前記第３の弁座側と反対側の面を前記操作空間に連通させて前記操作空間圧力の受圧面とし、前記第３のダイヤフラム自体の弾性力、及び、前記第３のダイヤフラムにおける容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成され、
前記加圧保持真空破壊用弁機構は、前記連通路に介在された第４の弁座と、ダイヤフラム自体の弾性力により該第４の弁座に当接する第４のダイヤフラムと、を有し、該第４のダイヤフラム自体の弾性力、及び、前記第４のダイヤフラムにおける容器本体内圧力と操作空間圧力との受圧面積差により作動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構を夫々別体として容器蓋体に設けるようにした請求項１〜４の何れかに記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構を夫々別体として容器蓋体の外周縁部に対向状に配置すると共に、各連通路の入口端及び出口端に夫々フィルタを配設するようにした請求項１〜４の何れかに記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
真空保持用弁機構と加圧保持真空破壊用弁機構の何れか一方又は両方に、夫々の弁機構の機能を外部から任意に妨げる手段を設ける構成とした請求項１〜４の何れかに記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
真空保持用弁機構及び加圧保持真空破壊用弁機構をダイヤフラム型バルブとすると共に、そのダイヤフラム弁体をステンレス製、ゴム製又は弗素ゴム製ダイヤフラム弁体とした請求項１〜４の何れかに記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。
内部雰囲気切替機構のボディの厚みを容器蓋体の厚みと同一にすると共に、前記ボディを容器蓋体の一部へ気密状に挿着固定するようにした請求項１〜４の何れかに記載の内部雰囲気切替機構付密閉容器。