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(より具体的には、ノズル本体2を構成する本体部(第一流路形成部材)4を保持)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(第一流路形成部材)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(第二流路形成部材)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(第一流路)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(第二流路)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Pb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。
これまで述べたとおり、上記実施形態に係るパージノズルユニットは、以下のような特徴を有する。まず、第一流路形成部材(本体部)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、第一流路形成部材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、第一流路形成部材を昇降移動させるための専用の機構(一対のエアシリンダ等)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、このような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、このようなパージノズルユニットでは、第一流路形成部材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第一流路形成部材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第一流路形成部材を昇降移動させることができ、昇降移動をスムーズ且つ適切に行うことができる。
具体例としては、ホルダと第一流路形成部材との間に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第一流路形成部材が上昇し、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第一流路形成部材が下降するように構成した態様を挙げることができる。
他の具体例としては、第一流路形成部材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第一流路形成部材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第一流路形成部材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、第一流路形成部材とホルダとの間に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、第一流路形成部材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第一流路形成部材の昇降動作を実現できる。
また、圧力調整空間を、第一流路形成部材の胴部及び鍔部と、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、第一流路形成部材の軸心部分に、高さ方向に貫通する第一流路(パージ用気体流路)を形成し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第一流路形成部材と、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、第一流路形成部材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、第一流路形成部材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昇降移動させる構成にすることが好ましい。
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。