JP6131534B2 - パージノズルユニット、ロードポート、載置台、ストッカー - Google Patents

パージノズルユニット、ロードポート、載置台、ストッカー Download PDF

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Description

本発明は、パージ対象空間を有するパージ対象容器に対してパージ処理を行うパージノズルユニット、及びそのパージノズルユニットを備えたパージ装置並びにロードポートに関するものである。
半導体の製造工程においては、歩留まりや品質の向上のため、クリーンルーム内でウェーハの処理がなされている。近年では、クリーンルーム内全体の清浄度向上に代わる方法として、ウェーハの周囲の局所的な空間についてのみ清浄度をより向上させる「ミニエンバイロメント方式」を取り入れ、ウェーハの搬送その他の処理を行う手段が採用されている。ミニエンバイロメント方式では、ウェーハを高清浄な環境で搬送・保管するためのＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる格納用容器と、ＦＯＵＰ内のウェーハを半導体製造装置との間で出し入れするとともに搬送装置との間でＦＯＵＰの受け渡しを行うインターフェース部の装置であるロードポート（Load Port）が重要な装置として利用されている。
ところで、半導体製造装置内はウェーハの処理または加工に適した所定の気体雰囲気に維持されているが、ＦＯＵＰ内から半導体製造装置内にウェーハを送り出す際にはＦＯＵＰの内部空間と半導体製造装置の内部空間とが相互に連通することになる。したがって、ＦＯＵＰ内の環境が半導体製造装置内よりも低清浄度であると、ＦＯＵＰ内の気体が半導体製造装置内に進入して半導体製造装置内の気体雰囲気に悪影響を与え得る。また、ウェーハを半導体製造装置内からＦＯＵＰ内に収納する際に、ＦＯＵＰ内の気体雰囲気中の水分、酸素或いはその他のガス等によって、ウェーハの表面に酸化膜が形成され得るという問題もある。
このような問題に対応するための技術として、特許文献１には、ＦＯＵＰの扉をロードポートのドア部で開けて、ＦＯＵＰの内部空間と半導体製造装置の内部空間とを連通させた状態で、開口部よりも半導体製造装置側に設けたパージ部（パージノズル）により所定の気体（例えば窒素や不活性ガス等）をＦＯＵＰ内に吹き込むパージ装置を備えたロードポートが開示されている。
しかしながら、このような搬出入口を介して半導体製造装置の内部空間に開放されたＦＯＵＰ内にその前面側（半導体製造装置側）から所定の気体を注入してＦＯＵＰ内を所定の気体雰囲気に置換するいわゆるフロントパージ方式のパージ装置は、ＦＯＵＰの開口部を開放して当該ＦＯＵＰの内部空間を半導体製造装置の内部空間全体に直接連通させた状態でパージ処理を行うため、ＦＯＵＰ内を高い所定気体雰囲気濃度に維持することが困難であり、所定の気体雰囲気の到達濃度が低いというデメリットがあった。
一方、特許文献２には、ウェーハが収納されているＦＯＵＰをロードポートの載置台に載置した状態で所定の気体（例えば窒素や不活性ガス等）をＦＯＵＰの底面側から内部に注入して充満させて、ＦＯＵＰ内を所定の気体雰囲気に置換するパージ装置を備えたロードポートが開示されている。このようなＦＯＵＰの底面側から窒素や乾燥空気等の気体をＦＯＵＰ内に注入してＦＯＵＰ内を所定の気体雰囲気に置換するいわゆるボトムパージ方式は、フロントパージ方式のパージ装置と比較して、所定の気体雰囲気の到達濃度が高いという利点がある。
ところで、ボトムパージ方式を採用した場合に、パージノズルが載置台の上向き面よりも常に上方に突出したものであれば、載置台上にＦＯＵＰが載置される時に、載置台上の位置決めピンによってＦＯＵＰが位置決めされる前に、パージノズルが、ＦＯＵＰの一部に当たったり、引っ掛かり易く、ＦＯＵＰを所期の位置に載置することができないという事態が生じる可能性がある。
特に、ＦＯＵＰはＯＨＴ(Overhead Hoist Transfer)などの搬送装置を介してロードポートの上方から載置台上に載置されるが、この搬送時や載置時にＦＯＵＰが揺れることによって上記不具合が発生し易くなる傾向がある他にも、ＦＯＵＰの底面に設けられる樹脂製部材であって、パージ処理時にはパージノズルと接触（密着）する注入部（パージ用ポート）が、パージ処理時よりも前の処理である載置台上へのＦＯＵＰの載置処理時にパージノズルと擦れ合って摩耗してしまう可能性もある。
そこで、特許文献２では、ＦＯＵＰの底面に設けた位置決め溝に載置台上の位置決めピンが係合した状態で、ノズルをＦＯＵＰの底面に形成したパージ用ポートに接触させるように、ノズルを駆動する駆動部を備えたパージ装置が開示されている。
特開２００９−０３８０７４号公報 特開２０１１−１８７５３９号公報
特許文献２には、駆動部の具体例として、ノズルを保持するノズルホルダの両サイドにそれぞれ取り付けられた左右一対のエアシリンダと、両端部に各エアシリンダの作用端が接続され、且つ中央部にノズルが取り付けられた共通の昇降板とを備え、各エアシリンダが同期駆動させて昇降板を昇降移動させることでノズルを昇降させる態様が開示されている。
しかしながら、このような態様であれば、ノズルホルダの両サイドにそれぞれエアシリンダを取り付けなければならず、その分だけ少なくとも平面寸法がノズルホルダの平面寸法よりも大きくなり、コンパクト化を図ることが困難であるとともに、左右一対のエアシリンダを同期駆動させなければ昇降板の昇降動作、及び昇降板の昇降動作に伴うノズルホルダ並びにノズルの昇降移動が不安定となったり、昇降不能になる事態も想定される。
なお、このような不具合は、ロードポートのパージ装置に限らず、ロードポート以外のパージ装置、例えばストッカーのパージ装置やパージステーションのパージ装置にも生じ得ることである。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、所定の気体雰囲気の到達濃度が高いパージ処理を行うことが可能なボトムパージ方式を採用しつつ、部品点数の削減及びコンパクト化を実現可能なパージノズルユニット、及びこのようなパージノズルユニットを備えたパージ装置、並びにロードポートを提供することにある。
すなわち本発明は、パージ対象容器の底面に設けたポートを通じてパージ対象容器内の気体雰囲気を窒素又は乾燥空気の何れかからなるパージ用気体に置換可能なパージノズルユニットに関するものである。ここで、本発明における「パージ対象容器」は、ＦＯＵＰなど内部にパージ対象空間を有する容器全般を包含する。
そして、本発明に係るパージノズルユニットは、パージ用気体を通過させ得る胴部、及び胴部よりも側方に張り出した鍔部を有するノズル本体と、鍔部の外向き面に添接する側壁、及び胴部の外向き面を添接させて胴部を挿通させた貫通孔を形成した底壁を有するホルダとを備え、ホルダの少なくとも一部に外部に連通する通気孔を形成し、ノズル本体とホルダとの間に形成され且つ通気孔に連通する圧力調整空間の圧力を調整することによって、ノズル本体をホルダに対して昇降移動させるように構成し、ポートの内部空間に連通し且つパージ用気体が通過可能なパージ用気体流路と、圧力調整空間が相互に隔離された空間であり、ノズル本体は、ホルダの底壁よりも下方に配置され且つ貫通孔の開口径よりも大きい幅寸法を有するノズル底部を備えたものであることを特徴としている。
このように、本発明に係るパージノズルユニットであれば、ノズル本体とホルダとの間に形成される圧力調整空間内の圧力を、ホルダに形成した通気孔を通じて調整することによって、ノズル本体をホルダに対して昇降移動させるように構成しているため、これら２つのパーツ以外にノズル本体を昇降移動させるための専用の機構を別途設ける必要がなく、構造の簡素化及びコスト削減を有効に図ることができる。
また、ノズル本体とホルダの２パーツをユニット化してなる本発明のパージノズルユニットであれば、パージノズルユニット全体のコンパクト化も実現することができるとともに、例えば複数本のシリンダを同時に伸縮させることでノズル本体を昇降移動させる態様と比較して、シリンダを同時に伸縮させる制御が不要であり、圧力調整空間内の圧力を調整する比較的簡単な制御でノズル本体を精度高く昇降移動させることができ、信頼性が向上する。
加えて、本発明に係るパージノズルユニットでは、ノズル本体のうち鍔部の外向き面がホルダのうち側壁の内向き面に添接し且つノズル本体のうち胴部の外向き面がホルダのうち底壁の貫通孔に添接した状態でノズル本体を昇降移動させることができ、ノズル本体の昇降移動をスムーズ且つ適切に行うことができる。
特に、本発明のパージノズルユニットの具体例としては、ホルダとノズル本体との間に１つの圧力調整空間を形成し、通気孔を通じて圧力調整空間に気体を供給して圧力調整空間の圧力を上げることでノズル本体が上昇し、圧力調整空間内の気体を共通の通気孔を通じて外部に排気して圧力調整空間の圧力を下げることでノズル本体が下降するように構成した態様を挙げることができる。
また、本発明のパージノズルユニットの他の具体例としては、ノズル本体とホルダの間に高さ方向に仕切られた２つの圧力調整空間を形成し、下側の圧力調整空間に連通する通気孔を通じて下側の圧力調整空間に気体を供給し且つ上側の圧力調整空間に連通する通気孔を通じて上側の圧力調整空間内の気体を外部に排気することで、下側の圧力調整空間の圧力を上側の圧力調整空間の圧力よりも高くしてノズル本体が上昇するように構成するとともに、上側の圧力調整空間に連通する通気孔を通じて上側の圧力調整空間に気体を供給し且つ下側の圧力調整空間に連通する通気孔を通じて下側の圧力調整空間内の気体を外部に排気することで、上側の圧力調整空間の圧力を下側の圧力調整空間の圧力よりも高くしてノズル本体が下降するように構成した態様を挙げることができる。
前者の態様は、後者の態様と比較して、ノズル本体とホルダとの間に１つの圧力調整空間を形成し、この唯一の圧力調整空間の圧力を調整するだけでノズル本体の昇降移動を実現できる点で有利である。
また、後者の態様は、前者の態様と比較して、ノズル本体とホルダとの間に圧力調整空間を２段形成する点で構造が異なるが、段違いの圧力調整空間同士の圧力差を調整するだけでノズル本体の昇降動作を実現できる。
また、本発明に係るパージノズルユニットでは、圧力調整空間を、ノズル本体の胴部及び鍔部と、ホルダの側壁及び底壁とによって仕切られた空間に設定したり、ノズル本体の軸心部分に、高さ方向に貫通するパージ用気体流路を形成したり、ノズル本体として、ホルダの底壁よりも下方に配置され且つ貫通孔の開口径よりも大きい幅寸法を有するノズル底部を備えたものを適用することができる。この場合、ノズル本体の一例として、胴部を主体とする本体部に対してノズル底部を組付可能に構成され、且つ、ノズル底部を組み付けていない状態でホルダの上方から当該ホルダ内に挿入された本体部のうち、底壁の貫通孔からホルダの外部に露出している部分にノズル底部を組み付けたものを挙げることができる。
また、パージ対象容器の底面に設けたポートを通じて当該パージ対象容器内の気体雰囲気を窒素又は乾燥空気の何れかからなるパージ用気体に置換可能なパージノズルユニットとして、パージ用気体を通過させ得る胴部、及び胴部よりも側方に張り出した鍔部を有するノズル本体と、鍔部の外向き面に添接する側壁を有し且つ胴部の外向き面が添接するホルダとを備え、ホルダの少なくとも一部に外部に連通する通気孔を形成し、ノズル本体とホルダとの間に形成され且つ通気孔に連通する圧力調整空間の圧力を調整することによって、ノズル本体をホルダに対して昇降移動させるように構成し、ポートの内部空間に連通し且つパージ用気体が通過可能なパージ用気体流路と圧力調整空間を相互に隔離した空間に設定した態様を挙げることができる。この場合、ホルダが、胴部を挿通させた貫通孔を形成した底壁を有するものであり、２つの空間に仕切られた圧力調整空間の圧力差を調整することによってノズル本体を昇降移動させる構成にすることが好ましい。
また、本発明の載置台は、上述したパージノズルユニットが取り付けられることを特徴としている。
また、本発明のパージ装置は、上述したパージノズルユニットを複数備え、パージ対象容器の底面に設けた複数のポートにそれぞれパージノズルユニットのノズル本体を連通させた状態で、パージ対象容器内の気体雰囲気を窒素又は乾燥空気に置換可能に構成していることを特徴としている。
また、本発明のロードポートは、クリーンルーム内において半導体製造装置に隣接して設けられ、搬送されてきたパージ対象容器であるＦＯＵＰを受け取りＦＯＵＰ内に格納されているウェーハを半導体製造装置内とＦＯＵＰ内との間でＦＯＵＰの前面に形成した搬出入口を介して出し入れするものであり、上述した構成をなすパージ装置を備えていることを特徴としている。
また、本発明のストッカーは、パージ対象容器を保管するものであって、上述したパージノズルユニットを備えていることを特徴としている。
このようなパージ装置及びロードポートであれば、パージノズルユニットにより、上述した作用効果を奏するものとなり、コンパクト化を図ることが可能な構造でありながら、所定の気体雰囲気の到達濃度が高いパージ処理を効率良く的確に行うことができる。
本発明によれば、ノズル本体とホルダとの間に形成した空間内の気圧を調整することによって、ノズル本体自体を昇降させるという斬新な技術的思想を採用したことによって、パージ対象容器に対して所定の気体雰囲気の到達濃度が高いパージ処理を行うことができるとともに、部品点数の削減及びコンパクト化を実現可能なパージノズルユニット、及びそのようなパージノズルユニットを用いて構成したパージ装置、並びにそのパージ装置を備えたロードポートを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るロードポートの全体構成図。 同実施形態に係るパージノズルユニットの平面図。 同実施形態においてノズル本体が待機位置にあるパージノズルユニットの図２のｘ方向矢視図。 同実施形態においてノズル本体がパージ位置にあるパージノズルユニットの図２のｘ方向矢視図。 同実施形態においてノズル本体が待機位置にあるパージノズルユニットの図２のｙ−ｙ線断面図。 同実施形態においてノズル本体がパージ位置にあるパージノズルユニットの図２のｙ−ｙ線断面図。 本発明の他の実施形態に係るロードポートの全体構成図。 同実施形態に係るパージノズルユニットの平面図。 同実施形態においてノズル本体が待機位置にあるパージノズルユニットの図８のｘ方向矢視図。 同実施形態においてノズル本体がパージ位置にあるパージノズルユニットの図８のｘ方向矢視図。 同実施形態においてノズル本体が待機位置にあるパージノズルユニットの図８のｙ−ｙ線断面図。 同実施形態においてノズル本体がパージ位置にあるパージノズルユニットの図８のｙ−ｙ線断面図。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るパージノズルユニット１は、例えば図１に示すロードポートＸに適用されるパージ装置Ｐに取付可能なものである。ロードポートＸは、半導体の製造工程において用いられ、クリーンルーム内において半導体製造装置（図示省略）に隣接して配置されるものであり、本発明のパージ対象容器の一例であるＦＯＵＰ１００の扉にドア部Ｄを密着させて開閉し、半導体製造装置との間でＦＯＵＰ１００内に収容された被収容体であるウェーハ（図示省略）の出し入れを行うものである。
本実施形態で適用するＦＯＵＰ１００は、内部に複数枚のウェーハを収容し、前面に形成した搬出入口を介してこれらウェーハを出し入れ可能に構成され、搬出入口を開閉可能な扉を備えた既知のものであるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においてＦＯＵＰ１００の前面とは、ロードポートＸに載置した際にロードポートＸのドア部Ｄと対面する側の面を意味する。ＦＯＵＰ１００の底面には、後述する図５に示すように、パージ用のポート１０１が所定箇所に設けられている。ポート１０１は、例えば、ＦＯＵＰ１００の底面に形成した開口部１０２に嵌め込まれた中空筒状のグロメットシールを主体としてなり、グロメットシール内に、後述する窒素や不活性ガス又は乾燥空気等の気体（本実施形態では窒素ガスを用いており、以下の説明では「パージ用気体」と称する場合がある）の注入圧または排出圧によって閉状態から開状態に切り替わる弁（図示省略）を設けている。
半導体製造装置は、例えば、相対的にロードポートＸから遠い位置に配置される半導体製造装置本体と、半導体製造装置本体とロードポートＸとの間に配置される移送室とを備えたものであり、移送室内に、例えばＦＯＵＰ１００内のウェーハを１枚ずつＦＯＵＰ１００内と移送室内との間、及び移送室内と半導体製造装置本体内との間で移送する移送機を設けている。なお、ＦＯＵＰ１００と半導体製造装置（半導体製造装置本体及び移送室）との間でウェーハを複数枚格納したカセットごと移送することも可能である。このような構成により、クリーンルームにおいて、半導体製造装置本体内、移送室内、及びＦＯＵＰ１００内は高清浄度に維持される一方、ロードポートＸを配置した空間、換言すれば半導体製造装置本体外、移送室外、及びＦＯＵＰ１００外は比較的低清浄度となる。
ロードポートＸは、図１に示すように、起立姿勢で配置されてＦＯＵＰ１００の搬出入口に連通し得る開口部を開閉可能なドア部Ｄを有するフレームＦと、フレームＦのうち半導体製造装置から遠ざかる方向に略水平姿勢で延伸する載置台Ｂと、ＦＯＵＰ１００内にパージ用気体を注入し、ＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気を窒素ガスなどのパージ用気体に置換可能なパージ装置Ｐとを備えたものである。
フレームＦに設けたドア部Ｄは、ＦＯＵＰ１００を載置台Ｂに載置した状態においてＦＯＵＰ１００の前面に設けた扉（図示省略）に密着した状態でその扉を開けて搬出入口を開放する開放位置と、搬出入口を閉止する閉止位置との間で作動可能なものである。ドア部Ｄを開放位置と閉止位置との間で少なくとも昇降移動させるドア昇降機構（図示省略）としては既知のものを適用することができる。
載置台Ｂは、フレームＦのうち高さ方向中央部からやや上方寄りの位置に略水平姿勢で配置されたものであり、上向きに突出させた複数の位置決め用突起Ｂ１（キネマティックピン）を有する。そして、これらの位置決め用突起Ｂ１をＦＯＵＰ１００の底面に形成された位置決め用凹部（図示省略）に係合させることで、載置台Ｂ上におけるＦＯＵＰ１００の位置決めを図っている。位置決め用突起Ｂ１の一例としては、対向する傾斜壁面からなる断面視下向きＶ字状の位置決め用凹部に接触する上部を曲面状にし、この上部曲面を位置決め用凹部の各傾斜壁面にバランスよく接触可能に構成した態様を挙げることができる。また、載置台Ｂには、ＦＯＵＰ１００が載置台Ｂ上に所定の位置に載置されているか否かを検出する着座センサＢ２を設けている。位置決め用突起Ｂ１及び着座センサＢ２の構造や配置箇所は規格などに応じて適宜設定・変更することができる。なお、載置台Ｂとして、載置状態にあるＦＯＵＰ１００を、その搬出入口（扉）がフレームＦの開口部（ドア部Ｄ）に最も近付く位置と開口部（ドア部Ｄ）から所定距離離間した位置との間で移動させる移動機構を備えたものを適用することもできる。
パージ装置Ｐは、載置台Ｂ上に上端部を露出させた状態で所定箇所に配置される複数のパージノズルユニット１を備え、これら複数のパージノズルユニット１を、パージ用気体を注入する注入用パージノズルユニットや、ＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気を排出する排出用パージノズルユニットとして機能させている。注入用パージノズルユニットの総数に占める注入用パージノズルユニット及び排出用パージノズルユニットの比率は、同率であってもよいし、何れか一方が他方よりも大きくてもよい。
これら複数のパージノズルユニット１は、ＦＯＵＰ１００の底面に設けたポート１０１の位置に応じて載置台Ｂ上の適宜位置に取り付けることができる。各パージノズルユニット１（注入用パージノズルユニット、排出用パージノズルユニット）は、気体の逆流を規制する弁機能を有するものであり、ＦＯＵＰ１００の底部に設けたポート１０１に接触可能なものである。なお、ＦＯＵＰ１００の底部に設けた複数のポート１０１のうち、注入用パージノズルユニットに接触するポート１０１は注入用ポートとして機能し、排出用パージノズルユニットに接触するポート１０１は排出用ポートとして機能する。
各パージノズルユニット１は、図２乃至図６（図２はパージノズルユニット１の平面図、図３及び図４は図２のｘ方向矢視図、図５及び図６は図２のｙ−ｙ線断面図である）に示すように、ノズル本体２と、ノズル本体２を昇降可能な状態で保持するホルダ３とを備えたものである。
ノズル本体２は、円筒状の胴部４１及び胴部４１よりも外径が大きい大径筒状部４２を主体とする本体部４と、本体部４の上端部に取付可能なノズル頭部５と、本体部４の下端部に取付可能なノズル底部６とを備えたものである。
本体部４の上端部（大径筒状部４２の上向き面）には、ノズル頭部５を取り付けるための凹部４３を形成している。また、大径筒状部４２の外側面には後述するホルダ３の側壁３１に接触するシール部材７を取り付けるためのリング状凹部４４を形成している。本実施形態では、胴部４１の下端部に、胴部４１よりも外径を小さく設定した小径筒状部４５を設け、この小径筒状部４５にノズル底部６を嵌合させて取付可能に構成している。本体部４の軸心部分には高さ方向に貫通するパージ用気体流路４６を形成している。本実施形態の本体部４は、これら各部を一体に有する金属製のものである。
ノズル頭部５は、本体部４の大径筒状部４２と同一の外径を有する頭部本体５１と、頭部本体５１の下端部から下方に突出して本体部４の凹部４３に嵌合（圧入）可能な嵌合突部５２と、頭部本体５１の上向き面に設けられてポート１０１（注入用ポート、排出用ポート）に接触可能なポート接触部５３とを備えたものである。本実施形態では、ポート接触部５３を、頭部本体５１の上向き面よりも上方に突出したリング状の上方突出部によって構成している。ノズル頭部５の軸心部分には、高さ方向に貫通し且つ本体部４のパージ用気体流路４６に連通する頭部側パージ用気体流路５４を形成している。本実施形態のノズル頭部５は、これら各部を一体に有する金属製のものである。
そして、ノズル頭部５の嵌合突部５２を本体部４の凹部４３に嵌合して両部材を一体的に組み付けた状態において、本体部４の大径筒状部４２と、ノズル頭部５の頭部本体５１が高さ方向に滑らかに連続する外側面（外向き面）を形成する。これら本体部４の大径筒状部４２及びノズル頭部５の頭部本体５１が、本発明の鍔部８に相当する部分である。
ノズル底部６は、本体部４の小径筒状部４５に嵌合可能な嵌合凹部６１を上向き面に形成した有底角筒状をなすものであり、図示しないパージ用気体供給源に接続されたフレキシブルな配管が取付可能な配管取付用凹部６２と、この配管取付用凹部６２に取り付けた配管の内部空間に連通し且つ本体部４のパージ用気体流路４６に連通する底部側パージ用気体流路６３を有する。そして、ノズル底部６の嵌合凹部６１を本体部４の小径筒状部４５に嵌合して両部材を一体的に組み付けた状態において、ノズル底部６の幅寸法が本体部４の胴部４１の外径よりも大きくなるように設定している。
ホルダ３は、ノズル本体２の鍔部８の外向き面（外周面）が添接する側壁３１と、側壁３１の下端部から内方（中心側）に突出してノズル本体２のうち胴部４１のみが挿通可能な貫通孔３２を中央部に形成した底壁３３とを有するホルダ本体３４を主体としてなり、ホルダ本体３４から側方に突出し且つ所定箇所にネジ挿入孔３５を形成した固定部３６を備えている。本実施形態では、側壁３１のうち上方側領域を円筒状に設定し、他の領域を四角筒状に設定している。このようなホルダ３のうち側壁３１の一部には、外部に連通する通気孔３０を形成している。また、底壁３３に形成した貫通孔３２の開口径は、ノズル本体２のうち胴部４１の外向き面が添接する大きさに設定されている。この貫通孔３２の内向き面には、ノズル本体２の胴部４１に接触するシール部材７を取り付けるためのリング状凹部３７を形成している。
このようなホルダ３にノズル本体２を分離不能に保持させるには、本体部４の小径筒状部４５にノズル底部６を組み付けていない状態で本体部４をホルダ３の上方からホルダ３内に挿入し、小径筒状部４５を底壁３３の貫通孔３２からホルダ３の外部に露出させ、この小径筒状部４５にノズル底部６の嵌合凹部６１を圧入すればよい。この組付状態では、ノズル本体２の鍔部８またはノズル底部６がホルダ３の底壁３３に当たることによってノズル本体２がホルダ３の下方または上方へ抜け外れる事態を防止することができる。なお、ノズル本体２の本体部４にノズル頭部５を組み付ける作業は、本体部４をホルダ３内に収容する前の時点であってもよいし、収容した後の時点の何れであってもよい。本体部４の上向き面（大径筒状部４２の上向き面）及び頭部本体５１の下向き面をそれぞれフラットな水平面に設定しているため、これらの水平面を相互に当接させた取付状態において、ノズル頭部５のポート接触部５３（ノズル頭部５の上端）もフラットな水平面となる。
本実施形態では、相互に組み付けたノズル本体２及びホルダ３によってパージノズルユニット１を構成している。
また、本実施形態に係るパージノズルユニット１は、ノズル本体２をホルダ３に対して昇降移動させる駆動源として気体（加圧空気）を適用している。そして、ホルダ３とノズル本体２との間に形成される空間であって且つホルダ３の側壁３１に形成した通気孔３０を通じて気体が流通可能な空間である圧力調整空間Ｓ内に気体を供給したり、または圧力調整空間Ｓ内の気体を圧力調整空間Ｓ外に排出することで圧力調整空間Ｓの圧力を調整し、ノズル本体２をホルダ３に対して昇降移動させるように構成している。
具体的に、圧力調整空間Ｓは、ノズル本体２の胴部４１及び鍔部８とホルダ３の側壁３１及び底壁３３とによって仕切られた空間である。本実施形態では、鍔部８と側壁３１との間、及び胴部４１と底壁３３との間にそれぞれシール部材７を介在させることで、圧力調整空間Ｓの高い気密性を確保している。
そして、本実施形態では、ホルダ３の側壁３１に形成した通気孔３０に配管Ｈを接続し、この配管Ｈ及び通気孔３０を通じて気体を圧力調整空間Ｓ内に注入して圧力調整空間Ｓの圧力を上げる加圧状態と、圧力調整空間Ｓ内を真空引きして圧力調整空間Ｓの圧力を下げる負圧状態とに切替可能な切替部Ｖ（例えば電磁弁（ソレノイドバルブ））の作動を制御することによって、ノズル本体２がホルダ３に対して昇降移動するように構成している。なお、切替部Ｖには、気体供給源Ｖ２及びバキューム源Ｖ１をパラレルで接続している。
本実施形態では、圧力調整空間Ｓ内の圧力を調整することによって、ノズル本体２を、図３及び図５に示す位置、すなわちノズル本体２の上向き面（ノズル頭部５の上向き面）とホルダ３の上向き面（側壁３１の上向き面）がほぼ同じ高さ位置にあり、且つポート接触部５３がＦＯＵＰ１００のポート１０１に接触しない待機位置（ａ）と、図４及び図６に示す位置、すなわちノズル本体２の上向き面（ノズル頭部５の上向き面）がホルダ３の上向き面（側壁３１の上向き面）よりも高い位置にあり、且つノズル本体２のポート接触部５３がＦＯＵＰ１００のポート１０１に接触可能なパージ位置（ｂ）との間で昇降移動させることができる。ノズル本体２の昇降移動時には、ノズル本体２のうち鍔部８の外向き面がホルダ本体３４のうち側壁３１の内向き面に摺接するとともに、ノズル本体２のうち胴部４１の外向き面が底壁３３に形成した貫通孔３２の内向き面に摺接するように構成し、ノズル本体２の昇降移動をスムーズ且つ適切に行えるようにしている。
以上に詳述した本実施形態に係るパージノズルユニット１は、ユニット化した状態でロードポートＸの載置台Ｂにおける複数の所定箇所（本実施形態では載置台Ｂの四隅近傍）に取り付けることで、載置台Ｂ上に載置されるＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気をパージ用気体に置換可能なパージ装置Ｐとして機能する。なお、載置台Ｂに対する各パージノズルユニット１の取付処理は、ホルダ３の固定部３６に形成したネジ挿入孔３５に挿入した図示しないネジを用いて載置台Ｂの適宜箇所に固定することで実現できる。この固定状態において、ホルダ３の上向き面が載置台Ｂの上向き面とほぼ同じレベルとなるように設定している。
次に、このような構成をなすパージノズルユニット１を載置台Ｂに実装したロードポートＸの使用方法及び作用について説明する。
先ず、図示しないＯＨＴ等の搬送装置によりＦＯＵＰ１００がロードポートＸに搬送され、載置台Ｂ上に載置される。この際、切替部Ｖを負圧状態に設定しておくことで、ノズル本体２を待機位置（ａ）に位置付けることができ、位置決め用突起Ｂ１がＦＯＵＰ１００の位置決め用凹部に嵌まって接触することによってＦＯＵＰ１００を載置台Ｂ上の所定の正規位置に載置することができる。また、着座センサＢ２によりＦＯＵＰ１００が載置台Ｂ上の正規位置に載置されたことを検出する。この時点では、ノズル本体２は待機位置（ａ）にあるため、ポート１０１に接触することはない。すなわち、ノズル本体２の待機位置（ａ）は、位置決め用凹部に位置決め用突起Ｂ１が係合してＦＯＵＰ１００が載置台Ｂ上に載置された状態において、ノズル本体２の上端（ポート接触部５３）がＦＯＵＰ１００に設けたポート１０１の下端よりも低くなる位置である。
そして、本実施形態のロードポートＸは、着座センサＢ２によりＦＯＵＰ１００の正規の着座状態を検出した後、切替部Ｖを負圧状態から加圧状態に切り替えて、ノズル本体２を待機位置（ａ）からパージ位置（ｂ）へ上昇移動させる。すなわち、ホルダ３の側壁３１に形成した通気孔３０及びこの通気孔３０に接続している配管Ｈを通じて圧力調整空間Ｓ内に気体を注入して圧力調整空間Ｓの圧力を上げ、ノズル本体２をホルダ３に対して上昇移動させる。
その結果、図６に示すように、ノズル本体２のポート接触部５３がポート１０１の下端に接触し、ポート１０１の内部空間１０３とノズル本体２の頭部側パージ用気体流路５４、パージ用気体流路４６、底部側パージ用気体流路６３が連通する。この状態で、本実施形態のロードポートＸは、図示しない供給源から供給されるパージ用気体を、配管の内部空間、底部側パージ用気体流路６３、パージ用気体流路４６、頭部側パージ用気体流路５４及びポート１０１の内部空間１０３を通じてＦＯＵＰ１００内に注入し、ＦＯＵＰ１００内に充満していた気体を排出用ポート及び排出用パージノズルユニットを通じてＦＯＵＰ１００外へ排出する。なお、排出処理を注入処理よりも先に開始してＦＯＵＰ１００内のエアをある程度ＦＯＵＰ１００外へ排出してＦＯＵＰ１００内を減圧した状態で注入処理を行うようにしてもよい。
以上のようなパージ処理を行った後、あるいはパージ処理中に、本実施形態のロードポートＸは、フレームＦの開口部に連通するＦＯＵＰ１００の搬出入口を通じて、ＦＯＵＰ１００内のウェーハを半導体製造装置内に順次払い出す。半導体製造装置内に移送されたウェーハは引き続いて半導体製造装置本体による半導体製造処理工程に供される。半導体製造装置本体により半導体製造処理工程を終えたウェーハはＦＯＵＰ１００内に順次格納される。
本実施形態のロードポートＸでは、ウェーハの出し入れ時においてもパージ装置Ｐによるボトムパージ処理を継続して行うことが可能であり、ウェーハを出し入れする間もＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気を窒素ガスなどのパージ用気体に置換し続けて、高濃度に保つことができる。
全てのウェーハが半導体製造処理工程を終えてＦＯＵＰ１００内に収納されると、ドア部ＤをＦＯＵＰ１００の扉に密着させた状態で開放位置から閉止位置に移動させる。これにより、ロードポートＸの開口部及びＦＯＵＰ１００の搬出入口は閉止される。引き続き、載置台Ｂに載置されているＦＯＵＰ１００は図示しない搬送機構により次工程へと運び出される。なお、必要であれば、半導体製造処理工程を終えたウェーハを収納したＦＯＵＰ１００に対して再度ボトムパージ処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、半導体製造処理工程を終えたウェーハを収納したＦＯＵＰ１００に対して直ぐにパージ処理を開始することができ、処理済みのウェーハの酸化防止を図ることができる。
以上に詳述したように、本実施形態に係るロードポートＸは、パージ装置Ｐによるボトムパージ処理により、ＦＯＵＰ１００内におけるパージ用気体の充填度（置換度）を高い値に維持することができる。
また、共通のＦＯＵＰ１００内に収容される複数のウェーハのうち、最初に半導体製造処理工程を終えてＦＯＵＰ１００内に収容されたウェーハは、最後に半導体製造処理工程を経るウェーハがＦＯＵＰ１００内に収容されるまで、通常であればＦＯＵＰ１００内においてウェーハの出し入れ作業時間の経過とともにパージ用気体の充填度（置換度）が低下する気体雰囲気に晒されることにより僅かながらも悪影響を受け得るが、パージ装置Ｐによりパージ用気体をＦＯＵＰ１００内に注入することにより、ＦＯＵＰ１００内におけるパージ用気体充填度（置換度）の低下を効果的に抑制することができ、ウェーハを良好な状態でＦＯＵＰ１００内に収納しておくことができる。
また、半導体製造処理工程を終えたウェーハが収納されているＦＯＵＰ１００を搬送機構に受け渡す際、または受け渡した後の所定のタイミングで、切替部Ｖを加圧状態から負圧状態に切り替えて、ノズル本体２をパージ位置（ｂ）から待機位置（ａ）へ下降移動させる。すなわち、ホルダ３の側壁３１に形成した通気孔３０及びこの通気孔３０に接続している配管Ｈを通じて圧力調整空間Ｓ内を真空引きして圧力調整空間Ｓの圧力を下げ、ノズル本体２をホルダ３に対して下降移動させる。その結果、未処理のウェーハが収納されているＦＯＵＰ１００を搬送機構から載置台Ｂ上に受け取る際に、ノズル本体２がＦＯＵＰ１００の下向き面に干渉する事態を防止することができる。
このように、ノズル本体２及びホルダ３の２パーツをユニット化してなる本実施形態のパージノズルユニット１は、ノズル本体２とホルダ３との間に形成される圧力調整空間Ｓ内の圧力を、ホルダ３の側壁３１に形成した通気孔３０を通じて調整することによって、ノズル本体２をホルダ３に対して昇降移動させるように構成している。すなわち、本実施形態のパージノズルユニット１は、ホルダ３をシリンダとみなした場合に、ノズル本体２をピストン（シリンダシャフト）として作動させることによって、ノズル本体２の昇降動作を実現しているため、これら２パーツ以外にノズル本体２を昇降移動させるための機構を別途設ける必要がなく、部品点数の削減及びコスト削減を図ることができるのみならず、パージノズルユニット１全体のコンパクト化も実現することができる。
さらに、本実施形態に係るパージノズルユニット１は、ノズル本体２のうち鍔部８の外向き面がホルダ３のうち側壁３１の内向き面に添接し且つノズル本体２のうち胴部４１の外向き面がホルダ３のうち底壁３３の貫通孔３２の内向き面に添接した状態でノズル本体２を昇降移動させるように構成しているため、ノズル本体２の昇降移動をスムーズ且つ適切に行うことができる。
加えて、本実施形態のパージノズルユニット１は、ホルダ３にノズル本体２を保持させてユニット化する組立作業も簡単に行うことができるとともに、例えば複数本のシリンダを同時に伸縮させることでノズル本体２を昇降移動させる態様と比較して、シリンダを同時に伸縮させる制御が不要であり、圧力調整空間Ｓ内の圧力を調整する簡単な制御でノズル本体２の精度の高い昇降移動を実現でき、高い信頼性が得られる。
特に、本実施形態に係るパージノズルユニット１は、ホルダ３とノズル本体２との間に１つの圧力調整空間Ｓを形成し、通気孔３０を通じて唯一の圧力調整空間Ｓ内を加圧状態にすることでノズル本体２が上昇し、圧力調整空間Ｓ内を負圧状態にすることでノズル本体２が下降するように構成しているため、簡単な構造でありながらノズル本体２の適切な昇降動作を確保することができる。
次に、上述の実施形態とは異なる実施形態（以下、第２実施形態とし、上述の実施形態を第１実施形態とする）に係るパージノズルユニットＡ１について、図７乃至図１２（図８はパージノズルユニットＡ１の平面図、図９及び図１０は図８のｘ方向矢視図、図１１及び図１２は図８のｙ−ｙ線断面図である）を参照しながら説明する。
第２実施形態に係る各パージノズルユニットＡ１は、図８乃至図１２に示すように、ノズル本体Ａ２と、ノズル本体Ａ２を昇降可能な状態で保持するホルダＡ３とを備えたものである。ここで、本実施形態のパージノズルユニットＡ１は、図１１及び図１２に示すように、ノズル本体Ａ２とホルダＡ３との間に、高さ方向に仕切られた２つの圧力調整空間（下側の圧力調整空間Ｓ１、上側の圧力調整空間Ｓ２）を有する点で第１実施形態に係るパージノズルユニット１とは異なるが、図７に示すように、パージ装置Ｐを構成するものである点及びロードポートＸに適用可能な点は第１実施形態に係るパージノズルユニット１と同様である。
ノズル本体Ａ２は、円筒状の胴部Ａ４１及び胴部Ａ４１よりも外径が大きい大径筒状部Ａ４２を主体とする本体部Ａ４と、本体部Ａ４の上端部に取付可能なノズル頭部Ａ５と、本体部Ａ４の下端部に取付可能なノズル底部Ａ６とを備えたものである。
本体部Ａ４の上端部（大径筒状部Ａ４２の上向き面）には、ノズル頭部Ａ５を取り付けるための凹部Ａ４３を形成している。また、大径筒状部Ａ４２の外側面には後述するホルダＡ３の側壁Ａ３１に接触するシール部材Ａ７を取り付けるためのリング状凹部Ａ４４を形成している。本実施形態では、胴部Ａ４１の下端部に、胴部Ａ４１よりも外径を小さく設定した小径筒状部Ａ４５を設け、この小径筒状部Ａ４５にノズル底部Ａ６を嵌合させて取付可能に構成している。本体部Ａ４の軸心部分には高さ方向に貫通するパージ用気体流路Ａ４６を形成している。また、本実施形態のパージノズルユニットＡ１では、図１１及び図１２に示すように、ノズル本体Ａ２の胴部Ａ４１における所定高さ位置から側方に突出する側方突出部Ａ４９を設けている。側方突出部Ａ４９の外側面には後述するホルダＡ３の側壁Ａ３１に接触するシール部材Ａ７を取り付けるためのリング状凹部を形成している。本実施形態の本体部Ａ４は、これら各部を一体に有する金属製のものである。
ノズル頭部Ａ５は、本体部Ａ４の大径筒状部Ａ４２と同一の外径を有する頭部本体Ａ５１と、頭部本体Ａ５１の下端部から下方に突出して本体部Ａ４の凹部Ａ４３に嵌合（圧入）可能な嵌合突部Ａ５２と、頭部本体Ａ５１の上向き面に設けられてポート１０１（注入用ポート、排出用ポート）に接触可能なポート接触部Ａ５３とを備えたものである。本実施形態では、ポート接触部Ａ５３を、頭部本体Ａ５１の上向き面よりも上方に突出したリング状の上方突出部によって構成している。ノズル頭部Ａ５の軸心部分には、高さ方向に貫通し且つ本体部Ａ４のパージ用気体流路Ａ４６に連通する頭部側パージ用気体流路Ａ５４を形成している。本実施形態のノズル頭部Ａ５は、これら各部を一体に有する金属製のものである。
そして、ノズル頭部Ａ５の嵌合突部Ａ５２を本体部Ａ４の凹部Ａ４３に嵌合して両部材を一体的に組み付けた状態において、本体部Ａ４の大径筒状部Ａ４２と、ノズル頭部Ａ５の頭部本体Ａ５１が高さ方向に滑らかに連続する外側面（外向き面）を形成する。これら本体部Ａ４の大径筒状部Ａ４２及びノズル頭部Ａ５の頭部本体Ａ５１が、本発明の鍔部Ａ８に相当する部分である。
ノズル底部Ａ６は、本体部Ａ４の小径筒状部Ａ４５に嵌合可能な嵌合凹部Ａ６１を上向き面に形成した有底角筒状をなすものであり、図示しないパージ用気体供給源に接続されたフレキシブルな配管が取付可能な配管取付用凹部Ａ６２と、この配管取付用凹部Ａ６２に取り付けた配管の内部空間に連通し且つ本体部Ａ４のパージ用気体流路Ａ４６に連通する底部側パージ用気体流路Ａ６３を有する。そして、ノズル底部Ａ６の嵌合凹部Ａ６１を本体部Ａ４の小径筒状部Ａ４５に嵌合して両部材を一体的に組み付けた状態において、ノズル底部Ａ６の幅寸法が本体部Ａ４の胴部Ａ４１の外径よりも大きくなるように設定している。
ホルダＡ３は、ノズル本体Ａ２の鍔部Ａ８の外向き面（外周面）及び側方突出部Ａ４９の外向き面（外周面）が添接する側壁Ａ３１と、側壁Ａ３１の下端部から内方（中心側）に突出してノズル本体Ａ２のうち胴部Ａ４１のみが挿通可能な貫通孔Ａ３２を中央部に形成した底壁Ａ３３とを有するホルダ本体Ａ３４を主体としてなり、ホルダ本体Ａ３４から側方に突出し且つ所定箇所にネジ挿入孔Ａ３５を形成した固定部Ａ３６を備えている。本実施形態では、側壁Ａ３１のうち上方側領域を円筒状に設定し、他の領域を四角筒状に設定している。このようなホルダＡ３の側壁Ａ３１には、外部に連通する通気孔（下側の通気孔Ａ３ａ、上側の通気孔Ａ３ｂ）を形成している。本実施形態では、高さ方向に異なる位置に２つの通気孔（下側の通気孔Ａ３ａ、上側の通気孔Ａ３ｂ）を形成している。また、底壁Ａ３３に形成した貫通孔Ａ３２の開口径は、ノズル本体Ａ２のうち胴部Ａ４１の外向き面が添接する大きさに設定されている。この貫通孔Ａ３２の内向き面には、ノズル本体Ａ２の胴部Ａ４１に接触するシール部材Ａ７を取り付けるためのリング状凹部Ａ３７を形成している。
このようなホルダＡ３にノズル本体Ａ２を分離不能に保持させるには、本体部Ａ４の小径筒状部Ａ４５にノズル底部Ａ６を組み付けていない状態で本体部Ａ４をホルダＡ３の上方からホルダＡ３内に挿入し、小径筒状部Ａ４５を底壁Ａ３３の貫通孔Ａ３２からホルダＡ３の外部に露出させ、この小径筒状部Ａ４５にノズル底部Ａ６の嵌合凹部Ａ６１を圧入すればよい。この組付状態では、ノズル本体Ａ２の側方突出部Ａ４９またはノズル底部Ａ６がホルダＡ３の底壁３３に当たることによってノズル本体Ａ２がホルダＡ３の下方または上方へ抜け外れる事態を防止することができる。なお、ノズル本体Ａ２の本体部Ａ４にノズル頭部Ａ５を組み付ける作業は、本体部Ａ４をホルダＡ３内に収容する前の時点であってもよいし、収容した後の時点の何れであってもよい。本体部Ａ４の上向き面（大径筒状部Ａ４２の上向き面）及び頭部本体Ａ５１の下向き面をそれぞれフラットな水平面に設定しているため、これらの水平面を相互に当接させた取付状態において、ノズル頭部Ａ５のポート接触部Ａ５３（ノズル頭部Ａ５の上端）もフラットな水平面となる。
本実施形態では、相互に組み付けたノズル本体Ａ２及びホルダＡ３によってパージノズルユニットＡ１を構成している。そして、本実施形態に係るパージノズルユニットＡ１は、ノズル本体Ａ２をホルダＡ３に保持させた状態において、側方突出部Ａ４９の外向き面（側面）が鍔部Ａ８と同様にホルダＡ３の側壁Ａ３１に添接するように構成している。
また、本実施形態に係るパージノズルユニットＡ１は、ノズル本体Ａ２をホルダＡ３に対して昇降移動させる駆動源として気体（加圧空気）を適用している。そして、ホルダＡ３とノズル本体Ａ２との間に形成される空間であって且つホルダＡ３の側壁Ａ３１に形成した２つの通気孔（上側の通気孔Ａ３ｂ、下側の通気孔Ａ３ａ）を通じて気体が流通可能な空間である２つの圧力調整空間（下側の圧力調整空間Ｓ１、上側の圧力調整空間Ｓ２）の圧力を相対変化させることでノズル本体Ａ２をホルダＡ３に対して昇降移動させるように構成している。
具体的に、下側の圧力調整空間Ｓ１は、ノズル本体Ａ２の胴部Ａ４１及び側方突出部Ａ４９とホルダＡ３の側壁Ａ３１及び底壁３３とによって仕切られた空間であり、上側の圧力調整空間Ｓ２は、ノズル本体Ａ２の胴部Ａ４１、鍔部Ａ８及び側方突出部Ａ４９とホルダＡ３の側壁Ａ３１とによって仕切られた空間である。本実施形態では、鍔部Ａ８と側壁Ａ３１との間、側方突出部Ａ４９と側壁Ａ３１との間、及び胴部Ａ４１と底壁Ａ３３との間にそれぞれシール部材Ａ７を介在させることで、各圧力調整空間（下側の圧力調整空間Ｓ１、上側の圧力調整空間Ｓ２）の高い気密性を確保している。
そして、本実施形態に係るパージノズルユニットＡ１は、各通気孔（下側の通気孔Ａ３ａ、上側の通気孔Ａ３ｂ）にそれぞれ個別の配管（下側配管Ｈａ、上側配管Ｈｂ）を接続し、下側配管Ｈａ及び下側の通気孔Ａ３ａを通じて下側の圧力調整空間Ｓ１内に気体を圧力注入すると同時に、上側配管Ｈｂ及び上側の通気孔Ａ３ｂを通じて上側の圧力調整空間Ｓ２内の気体を外部に解放することで下側の圧力調整空間Ｓ１の圧力を上側の圧力調整空間Ｓ２の圧力よりも高くする状態（第１圧力調整状態）と、上側配管Ｈｂ及び上側の通気孔Ａ３ｂを通じて上側の圧力調整空間Ｓ２内に気体を圧力注入すると同時に、下側配管Ｈａ及び下側の通気孔Ａ３ａを通じて下側の圧力調整空間Ｓ１内の気体を外部に解放することで上側の圧力調整空間Ｓ２の圧力を下側の圧力調整空間Ｓ１の圧力よりも高くする状態（第２圧力調整状態）とに切替可能な切替部ＡＶ（例えば電磁弁（ソレノイドバルブ））の作動を制御することによって、ノズル本体Ａ２がホルダＡ３に対して昇降移動するように構成している。なお、切替部ＡＶには、気体供給源ＡＶ１を接続している。
本実施形態では、第２圧力調整状態に設定することで、ノズル本体Ａ２を図９及び図１１に示す位置、すなわちノズル本体Ａ２の上向き面（ノズル頭部Ａ５の上向き面）とホルダＡ３の上向き面（側壁Ａ３１の上向き面）がほぼ同じ高さ位置にあり、且つポート接触部Ａ５３がＦＯＵＰ１００のポート１０１に接触しない待機位置（ａ）に位置付けることができる。また、第１圧力調整状態に設定することで、ノズル本体Ａ２を図１０及び図１２に示す位置、すなわちノズル本体Ａ２の上向き面（ノズル頭部Ａ５の上向き面）がホルダＡ３の上向き面（側壁３１の上向き面）よりも高い位置にあり、且つノズル本体Ａ２のポート接触部Ａ５３がＦＯＵＰ１００のポート１０１に接触可能なパージ位置（ｂ）に位置付けることができる。
また、ノズル本体Ａ２の昇降移動時には、ノズル本体Ａ２のうち鍔部Ａ８の外向き面及び側方突出部Ａ４９の外向き面がホルダ本体Ａ３４のうち側壁Ａ３１の内向き面に摺接するとともに、ノズル本体Ａ２のうち胴部Ａ４１の外向き面が底壁Ａ３３に形成した貫通孔Ａ３２の内向き面に摺接するように構成し、ノズル本体Ａ２の昇降移動をスムーズ且つ適切に行えるようにしている。
以上に詳述した本実施形態に係るパージノズルユニットＡ１は、ユニット化した状態でロードポートＸの載置台Ｂにおける複数の所定箇所（本実施形態では載置台Ｂの四隅近傍）に取り付けることで、載置台Ｂ上に載置されるＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気をパージ用気体に置換可能なパージ装置Ｐとして機能する。なお、載置台Ｂに対するパージノズルユニットＡ１の取付処理は、ホルダＡ３の固定部Ａ３６に形成したネジ挿入孔Ａ３５に挿入した図示しないネジを用いて載置台Ｂの適宜箇所に固定することで実現できる。この固定状態において、ホルダＡ３の上向き面が載置台Ｂの上向き面とほぼ同じレベルとなるように設定している。
ここで、パージ装置Ｐは、載置台Ｂ上に上端部を露出させた状態で所定箇所に配置される複数のパージノズルユニットＡ１を備え、これら複数のパージノズルユニットＡ１を、パージ用気体を注入する注入用パージノズルユニットや、ＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気を排出する排出用パージノズルユニットとして機能させている。注入用パージノズルユニットの総数に占める注入用パージノズルユニット及び排出用パージノズルユニットの比率は、同率であってもよいし、何れか一方が他方よりも大きくてもよい。
これら複数のパージノズルユニットＡ１は、ＦＯＵＰ１００の底面に設けたポート１０１の位置に応じて載置台Ｂ上の適宜位置に取り付けることができる。なお、各パージノズルユニットＡ１（注入用パージノズルユニット、排出用パージノズルユニット）は、気体の逆流を規制する弁機能を有するものである。また、ＦＯＵＰ１００の底部に設けた複数のポート１０１のうち、注入用パージノズルユニットに接触するポート１０１は注入用ポートとして機能し、排出用パージノズルユニットに接触するポート１０１は排出用ポートとして機能する。
次に、このような構成をなすパージノズルユニットＡ１を載置台Ｂに実装したロードポートＸの使用方法及び作用について説明する。
先ず、図示しないＯＨＴ等の搬送装置によりＦＯＵＰ１００がロードポートＸに搬送され、載置台Ｂ上に載置される。この際、切替部ＡＶを第２圧力調整状態に設定しておくことで、ノズル本体Ａ２を待機位置（ａ）に位置付けることができ、位置決め用突起Ｂ１がＦＯＵＰ１００の位置決め用凹部に嵌まって接触することによってＦＯＵＰ１００を載置台Ｂ上の所定の正規位置に載置することができる。また、着座センサＢ２によりＦＯＵＰ１００が載置台Ｂ上の正規位置に載置されたことを検出する。この時点では、ノズル本体Ａ２は待機位置（ａ）にあるため、ポート１０１に接触することはない。すなわち、ノズル本体Ａ２の待機位置（ａ）は、位置決め用凹部に位置決め用突起Ｂ１が係合してＦＯＵＰ１００が載置台Ｂ上に載置された状態において、ノズル本体Ａ２の上端（ポート接触部Ａ５３）がＦＯＵＰ１００に設けたポート１０１の下端よりも低くなる位置である。
そして、本実施形態のロードポートＸは、着座センサＢ２によりＦＯＵＰ１００の正規の着座状態を検出した後、切替部ＡＶを第２圧力調整状態から第１圧力調整状態に切り替えて、ノズル本体Ａ２を待機位置（ａ）からパージ位置（ｂ）へ上昇移動させる。すなわち、ホルダＡ３の側壁３１に形成した下側の通気孔Ａ３ａ及びこの下側の通気孔Ａ３ａに接続している下側配管Ｈａを通じて下側の圧力調整空間Ｓ１内に気体を注入して下側の圧力調整空間Ｓ１の圧力を上げるとともに、上側の通気孔Ａ３ｂ及びこの上側の通気孔Ａ３ｂに接続している上側配管Ｈｂを通じて上側の圧力調整空間Ｓ２内の気体を外部に排出して、下側の圧力調整空間Ｓ１の圧力を上側の圧力調整空間Ｓ２の圧力よりも高くすることによって、ノズル本体Ａ２をホルダＡ３に対して上昇移動させる。
その結果、図１２に示すように、ノズル本体Ａ２のポート接触部Ａ５３がポート１０１の下端に接触し、ポート１０１の内部空間１０３とノズル本体Ａ２の頭部側パージ用気体流路Ａ５４、パージ用気体流路Ａ４６、底部側パージ用気体流路Ａ６３が連通する。この状態で、本実施形態のロードポートＸは、図示しない供給源から供給されるパージ用気体を、配管の内部空間、底部側パージ用気体流路Ａ６３、パージ用気体流路Ａ４６、頭部側パージ用気体流路Ａ５４及びポート１０１の内部空間１０３を通じてＦＯＵＰ１００内に注入し、ＦＯＵＰ１００内に充満していた気体を排出用ポート及び排出用パージノズルユニットを通じてＦＯＵＰ１００外へ排出する。なお、排出処理を注入処理よりも先に開始してＦＯＵＰ１００内のエアをある程度ＦＯＵＰ１００外へ排出してＦＯＵＰ１００内を減圧した状態で注入処理を行うようにしてもよい。
以上のようなパージ処理を行った後、あるいはパージ処理中に、本実施形態のロードポートＸは、フレームＦの開口部に連通するＦＯＵＰ１００の搬出入口を通じて、ＦＯＵＰ１００内のウェーハを半導体製造装置内に順次払い出す。半導体製造装置内に移送されたウェーハは引き続いて半導体製造装置本体による半導体製造処理工程に供される。半導体製造装置本体により半導体製造処理工程を終えたウェーハはＦＯＵＰ１００内に順次格納される。
本実施形態のロードポートＸでは、ウェーハの出し入れ時においてもパージ装置Ｐによるボトムパージ処理を継続して行うことが可能であり、ウェーハを出し入れする間もＦＯＵＰ１００内の気体雰囲気を窒素ガスなどのパージ用気体に置換し続けて、高濃度に保つことができる。
全てのウェーハが半導体製造処理工程を終えてＦＯＵＰ１００内に収納されると、ドア部ＤをＦＯＵＰ１００の扉に密着させた状態で開放位置から閉止位置に移動させる。これにより、ロードポートＸの開口部及びＦＯＵＰ１００の搬出入口は閉止される。引き続き、載置台Ｂに載置されているＦＯＵＰ１００は図示しない搬送機構により次工程へと運び出される。なお、必要であれば、半導体製造処理工程を終えたウェーハを収納したＦＯＵＰ１００に対して再度ボトムパージ処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、半導体製造処理工程を終えたウェーハを収納したＦＯＵＰ１００に対して直ぐにパージ処理を開始することができ、処理済みのウェーハの酸化防止を図ることができる。
以上に詳述したように、本実施形態に係るロードポートＸは、パージ装置Ｐによるボトムパージ処理により、ＦＯＵＰ１００内におけるパージ用気体の充填度（置換度）を高い値に維持することができる。
また、共通のＦＯＵＰ１００内に収容される複数のウェーハのうち、最初に半導体製造処理工程を終えてＦＯＵＰ１００内に収容されたウェーハは、最後に半導体製造処理工程を経るウェーハがＦＯＵＰ１００内に収容されるまで、通常であればＦＯＵＰ１００内においてウェーハの出し入れ作業時間の経過とともにパージ用気体の充填度（置換度）が低下する気体雰囲気に晒されることにより僅かながらも悪影響を受け得るが、パージ装置Ｐによりパージ用気体をＦＯＵＰ１００内に注入することにより、ＦＯＵＰ１００内におけるパージ用気体充填度（置換度）の低下を効果的に抑制することができ、ウェーハを良好な状態でＦＯＵＰ１００内に収納しておくことができる。
また、半導体製造処理工程を終えたウェーハが収納されているＦＯＵＰ１００を搬送機構に受け渡す際、または受け渡した後の所定のタイミングで、切替部ＡＶを第２圧力調整状態から第１圧力調整状態に切り替えて、ノズル本体Ａ２をパージ位置（ｂ）から待機位置（ａ）へ下降移動させる。すなわち、ホルダＡ３の側壁３１に形成した上側の通気孔Ａ３ｂ及びこの上側の通気孔Ａ３ｂに接続している上側配管Ｈｂを通じて上側の圧力調整空間Ｓ２内に気体を注入して上側の圧力調整空間Ｓ２の圧力を上げるとともに、下側の通気孔Ａ３ａ及びこの下側の通気孔Ａ３ａに接続している下側配管Ｈａを通じて下側の圧力調整空間Ｓ１内の気体を外部に排出して、上側の圧力調整空間Ｓ２の圧力を下側の圧力調整空間Ｓ１の圧力よりも高くすることによって、ノズル本体Ａ２をホルダＡ３に対して下降移動させる。その結果、未処理のウェーハが収納されているＦＯＵＰ１００を搬送機構から載置台Ｂ上に受け取る際に、ノズル本体Ａ２がＦＯＵＰ１００の下向き面に干渉する事態を防止することができる。
このように、ノズル本体Ａ２及びホルダＡ３の２パーツをユニット化してなる本実施形態のパージノズルユニットＡ１は、ノズル本体Ａ２とホルダＡ３との間に形成される２つの圧力調整空間Ｓ１，Ｓ２の圧力差を、ホルダＡ３の側壁３１に形成した通気孔（下側の通気孔Ａ３ａ、上側の通気孔Ａ３ｂ）を通じて調整することによって、ノズル本体Ａ２をホルダＡ３に対して昇降移動させるように構成している。すなわち、本実施形態のパージノズルユニットＡ１は、ホルダＡ３をシリンダとみなした場合に、ノズル本体Ａ２をピストン（シリンダシャフト）として作動させることによって、ノズル本体Ａ２の昇降動作を実現しているため、これら２パーツ以外にノズル本体Ａ２を昇降移動させるための機構を別途設ける必要がなく、部品点数の削減及びコスト削減を図ることができるのみならず、パージノズルユニットＡ１全体のコンパクト化も実現することができる。
さらに、本実施形態に係るパージノズルユニットＡ１では、ノズル本体Ａ２のうち鍔部Ａ８の外向き面のみならず、２つの圧力調整空間Ｓ１，Ｓ２を高さ方向に仕切る側方突出部Ａ４９の外向き面がホルダＡ３のうち側壁Ａ３１の内向き面に添接するとともに、ノズル本体Ａ２のうち胴部Ａ４１の外向き面がホルダＡ３のうち底壁Ａ３３の貫通孔Ａ３２の内向き面に添接した状態でノズル本体Ａ２を昇降移動させるように構成しているため、ノズル本体Ａ２の昇降移動をスムーズ且つ適切に行うことができる。
加えて、本実施形態のパージノズルユニットＡ１は、ホルダＡ３にノズル本体Ａ２を保持させてユニット化する組立作業も簡単に行うことができるとともに、例えば複数本のシリンダを同時に伸縮させることでノズル本体Ａ２を昇降移動させる態様と比較して、シリンダを同時に伸縮させる制御が不要であり、２つの圧力調整空間Ｓ１，Ｓ２内の相対的な圧力差を調整する簡単な制御でノズル本体Ａ２の精度の高い昇降移動を実現でき、信頼性が向上する。
特に、本実施形態に係るパージノズルユニットＡ１は、各圧力調整空間（下側の圧力調整空間Ｓ１、上側の圧力調整空間Ｓ２）内を真空引き状態にする必要がないため、負圧源（バキューム源）が不要である点で有利である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、圧力調整空間の圧力を調整するために用いる気体として、パージ用気体を併用（流用）することもできる。
また、上述した各実施形態では、圧力調整空間と通気孔を１対１の関係で形成した態様を例示したが、１つの圧力調整空間に連通する通気孔を複数形成した構成を採用してもよい。ホルダにおける通気孔の形成箇所は、圧力調整空間に連通する箇所であれば特に限定されることはなく、例えばホルダの底壁に形成することもできる。
また、ノズル本体に対してノズル頭部やノズル底部を一体的に組み付ける態様は、圧入に代えて、または加えて、例えば螺合や係合、或いは接着などの各種態様であっても構わない。
また、上述した実施形態では、ノズル本体の本体部とノズル頭部とを別々のパーツから構成しているため、ノズル本体のうちポートと接触し得るポート接触部が、経年劣化や使用頻度に応じて摩耗損傷・変形した場合であっても、使用中のノズル頭部に替えて、新品のノズル頭部、あるいは摩耗損傷・変形していていない別のノズル頭部に交換することによって、ポートとの高い気密性を確保した良好な接触状態を確保することができる。一方で、このようなノズル頭部だけの交換や修理ができないというデメリットはあるが、ノズル頭部及び本体部を一体成形したノズル本体を適用することも可能である。
さらにまた、圧力調整空間の気密性を確保できる構成であれば、ノズル本体とホルダの間にシール部材を介在させなくてもよい。
また、上述した実施形態では、パージ対象容器としてＦＯＵＰを例示したが、他の容器（キャリア）であってもよく、パージ対象容器内に収容される被収容体も、ウェーハに限らず、表示デバイスや光電変換デバイスなどに用いられるガラス基板であっても構わない。
また、パージ装置を、ロードポート以外のもの、例えばパージ対象容器を保管するストッカーや、パージ専用ステーションに適用することもできる。
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
１，Ａ１…パージノズルユニット
２，Ａ２…ノズル本体
３，Ａ３…ホルダ
３０…通気孔
３１，Ａ３１…側壁
３２，Ａ３２…貫通孔
３３，Ａ３３…底壁
４１，Ａ４１…胴部
８，Ａ８…鍔部
１００…パージ対象容器（ＦＯＵＰ）
１０１…ポート
Ａ３ａ…下側の通気孔
Ａ３ｂ…上側の通気孔
Ｓ…圧力調整空間
Ｓ１…下側の圧力調整空間
Ｓ２…上側の圧力調整空間
Ｐ…パージ装置
Ｘ…ロードポート

Claims (5)

  1. パージ対象容器の底面に設けたポートを通じて当該パージ対象容器内の気体雰囲気を窒素又は乾燥空気の何れかからなるパージ用気体に置換可能なパージノズルユニットであり、
    前記パージ用気体を通過させ得る胴部、及び前記胴部よりも側方に張り出した鍔部を有するノズル本体と、
    前記鍔部の外向き面に添接する側壁、及び前記胴部の外向き面を添接させ且つ挿通させた貫通孔を形成した底壁を有するホルダとを備え、
    前記ホルダの少なくとも一部に外部に連通する通気孔を形成し、
    前記ノズル本体と前記ホルダとの間に形成され且つ前記通気孔に連通する圧力調整空間の圧力を調整することによって、前記ノズル本体を前記ホルダに対して昇降移動させるように構成し、
    前記ポートの内部空間に連通し且つ前記パージ用気体が通過可能なパージ用気体流路と、前記圧力調整空間が相互に隔離された空間であり、
    前記ノズル本体は、前記ホルダの前記底壁よりも下方に配置され且つ前記貫通孔の開口径よりも大きい幅寸法を有するノズル底部を備えたものであることを特徴とするパージノズルユニット。
  2. 前記圧力調整空間は、前記ノズル本体の前記胴部及び前記鍔部と、前記ホルダの前記側壁及び前記底壁とによって仕切られた空間である請求項１に記載のパージノズルユニット。
  3. 請求項１又は２に記載のパージノズルユニットが取り付けられることを特徴とする載置台。
  4. 請求項１又は２に記載のパージノズルユニットを備えていることを特徴とするロードポート。
  5. パージ対象容器を保管するストッカーであって、請求項１又は２に記載のパージノズルユニットを備えていることを特徴とするストッカー。
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