JPWO2005101484A1

JPWO2005101484A1 - 基板収納容器の雰囲気置換ポート接続装置

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Publication number: JPWO2005101484A1
Application number: JP2006512199A
Authority: JP
Inventors: 永田　龍彦; 龍彦永田; 吉村　武彦; 武彦吉村
Original assignee: Right Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Right Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2008-03-06
Also published as: TW200534418A; EP1947679A1; US20080260498A1; WO2005101484A1; EP1947679A4

Abstract

接続装置（１００）は、ウエハ（１）を収納するウエハキャリア（１０）に設けられ、ウエハキャリア（１０）の雰囲気を置換するためのガスが流入するガス流入口（３２）を有するパージポート（３０）に接続される装置であって、例えば、基台（１０１）と、基台（１０１）に形成された連通口（１０２）と、ガス流入口（３２）と連通口（１０２）とを密着させる密着機構とを備え、密着機構は、パージポート（３０）に対向する対向面（１０３）に設けられ、連通口（１０２）の周縁に配置されているシール用リング（１０５）と、対向面（１０３）に形成された溝部（１０４）と、溝部（１０４）に連通する減圧用通路（１０７）と、減圧用通路（１０７）に接続され、空間の空気を外部に輸送する真空ポンプ等とからなり、基台（１０１）とパージポート（３０）とを接触させた位置で、溝部（１０４）とガス流入口（３２）の周縁部（３２Ａ）とから形成される空間の圧力を減圧して、ガス流入口（３２）と連通口（１０２）とを密着させる。

Description

本発明は、シリコンウエハ等の各種基板（以下、ウエハという）を収納する基板収納容器（以下、ウエハキャリアという）に、所望の気体（Ｎ_２ガス等）を導入して、ウエハキャリアの雰囲気を置換するための雰囲気置換ポートに接続される接続装置に関するものである。

従来、この種のウエハキャリアは、ロードポートによりキャリアドアが開けられる。その後、ウエハは、基板処理装置により、クリーン度の高い基板処理装置の内部に搬送され、ウエハに必要な処理が行われる。
図４は、ウエハキャリアを示す概略図である。なお、図４Ａは、ウエハキャリアがロードポートに載置されている状態を示しており、図４Ｂは、後述するパージポートを示している。なお、ウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）と、ＦＯＳＢ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＳｈｉｐｐｉｎｇＢｏｘ）とが知られている。
ウエハキャリア１０は、その内部に所定間隔でウエハ１を収納しており、一面に開放面１２を有するキャリアシェル１１と、キャリアシェル１１に係合するキャリアドア１３とを備えている。キャリアシェル１１は、その上部に、不図示の自動搬送装置により把持されるためのロボットフランジ１７が設けられている。キャリアシェル１１は、その下部に、Ｖ字溝が形成されたベースプレート１６が設けられている。
ここで、ウエハキャリア１０は、高機能プラスチックで成型されているが、プラスチックには水分等を吸収する性質があり、そのために、水分等がウエハキャリア１０内に浸入してしまう場合があった。
さらに、キャリアドア１３は、ウエハキャリア１０の密閉性を保つためのパッキン（不図示）が設けられているが、パッキンによる密閉性が完全ではなく、ウエハキャリア１０の雰囲気が外部に漏れてしまう場合もあった。
したがって、ウエハキャリア１０内の湿度、酸素濃度等は、次第に上昇してしまう可能性があった。
また、ウエハ１の表面にフォトレジストが塗布されている場合には、ウエハキャリア１０は、その内部に、フォトレジストから気化した有機溶剤が拡散し、雰囲気が有機汚染されてしまうことがあった。
このウエハキャリア１０内の湿度、酸素濃度の上昇、有機汚染を防止するために、ウエハキャリア１０は、その底部に、ウエハキャリア１０にＮ_２ガスやドライエアを導入して、ウエハキャリア１０の雰囲気を置換（パージ）するための雰囲気置換ポート（以下、パージポートいう）３０が設けられている。
ロードポート２０は、搬送されたウエハキャリア１０を載置する載置台２１と、載置台２１に設けられ、ウエハキャリア１０の位置決めを行うキネマティックピン２２と、ロードポートドア２５と、ロードポートドア２５を開閉するためのロードポートドア開閉機構２４と、壁面２３等とを備えている。キネマティックピン２２は、上述したベースプレート１６に形成されたＶ字溝と係合する。
また、ロードポートドア２５は、キャリアドア１３の位置決めを行うレジストレーションピン２６と、回転することによりキャリアドア１３の開閉を可能とするラッチキー２７とを備えている。また、キャリアドア１３は、レジストレーションピン穴１４とラッチキー穴１５とを備えている。レジストレーションピン穴１４は、レジストレーションピン２６が挿入されて、位置決めを行うためのものである。ラッチキー穴１５は、ラッチキー２７が挿入されて、キャリアドア１３を開閉するために用いられる。
つぎに、パージポート３０を用いて、ウエハキャリア１０の雰囲気を置換する、いわゆるパージについて説明する。
パージポート３０は、例えば、図４Ｂに示すように、基台３１と、基台３１に設けられ、Ｎ_２ガス等（以下、パージガスという）が流入されるガス流入口３２と、チェック弁３４と、チェック弁３４を可動できるように収納する弁室３３と、チェック弁３４をガス流入口３２側に付勢する圧縮バネ３５と、連通口３７と、圧縮バネ３５を支持する支持板３６と、フィルター３８等とを備えている。
パージガスは、不図示のガス供給装置よりガス流入口３２に流入する。パージガスの流量に伴う力は、圧縮バネ３５を圧縮し、チェック弁３４と基台３１との間に隙間を生じさせる。パージガスは、この隙間から弁室３３と連通口３７とを経て、フィルター３８を通過することにより、ウエハキャリア１０の内部に導入される。
ここで、パージガスの流量とパージに要する時間（以下、パージ時間という）とについて説明する。
図５は、パージガスの流量とパージ時間との関係を示す図である。
ウエハキャリア１０内の酸素濃度は、例えば、１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここで、グラフＡは、パージガスの流量が５Ｌ／ｍｉｎである場合の酸素濃度と、この酸素濃度に至るパージ時間を示している。同様に、グラフＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、それぞれ流量が１０Ｌ／ｍｉｎ、１５Ｌ／ｍｉｎ、２０Ｌ／ｍｉｎ、３０Ｌ／ｍｉｎ、４０Ｌ／ｍｉｎである場合を示している。グラフＡ〜Ｆは、パージガスの流量が小さい場合には、パージ時間が長いことを示している。
一方、基板処理装置では、ウエハキャリア１０内の雰囲気を短時間で置換したいという要望があり、そのために、パージガスの流量を大きくする必要があった。例えば、ウエハキャリア１０内の雰囲気を５分程度で酸素濃度１０ｐｐｍ以下にするためには、パージガスの流量は、グラフＦに示されるように、４０Ｌ／ｍｉｎ程度必要となる。
しかし、パージガスがパージポート３０に設けられたチェック弁３４やフィルター３８を通過するときに、フィルター３８は、パージガスの流量に伴う圧力を受けることになる。
図６は、パージガスの流量とフィルター３８にかかる圧力との関係を示す図である。
パージ時間を５分程度にするためには、上述したように、パージガスの流量を４０Ｌ／ｍｉｎ位にする必要があり、この場合には、フィルター３８にかかる圧力Ｐは、図示のように、約３．３ｋｇｆ／ｃｍ^２となる。
パージポート３０は、例えば、不図示の接続装置を介してガス供給装置に接続されている。このとき、パージポート３０と既存の接続装置とのシール部の断面積Ｓ（例えば、２．０ｃｍ^２）に発生する力Ｆは、Ｆ＝Ｐ・Ｓの関係にあるので、Ｆ＝３．３×２＝６．６ｋｇｆとなる。
この力Ｆは、ウエハキャリア１０の底部から上部に向かう方向に作用するために、パージポート３０と既存の接続装置とを引き離す力となってしまう。このため、ウエハキャリア１０がキネマティックピン２２から浮き上がってしまう可能性がある。
これにより、ウエハキャリア１０に設けられたキャリアドア１３は、その位置が上下にずれてしまい、開閉時に動かない等の問題が生じることがある。
一方、特許文献１には、ウエハキャリアの底部に設けられたガス流入口と、このガス流入口にかぶさるように設けられ、一方向に開口を有する蓋と、ガス流入口に接続されたガス供給手段とを備えたウエハキャリアが開示されている。しかし、特許文献１のウエハキャリアは、既存のパージポートを用いないために、ウエハキャリアの構成を変更することになり、コストが高くなる可能性があった。さらに、このウエハキャリアは、ガス流入口に設けられた蓋に、パージガスの流量に伴う圧力がかかり、下方から上方に押し上げることになってしまい、位置が安定しない可能性があった。
特開２００３−１７５５３号公報（第５図）

本発明の目的は、ウエハキャリアの位置を安定させると共に、パージを短時間で行うことができる接続装置を提供することである。
第１の発明は、基板を収納する基板収納容器に設けられ、前記基板収納容器の雰囲気を置換するためのガスが流入するガス流入口を有する雰囲気置換ポートに接続される接続装置であって、基台と、前記基台に形成された連通口と、前記ガス流入口と前記連通口とを密着させる密着機構と、を含む接続装置である。
第２の発明は、前記密着機構は、前記雰囲気置換ポートに対向する対向面に設けられたシール部と、前記対向面に形成された溝部と、前記基台と前記雰囲気置換ポートとを接触させた位置で、前記溝部と前記ガス流入口の周縁部とから形成される空間の圧力を減圧する減圧部と、を含むことを特徴とする。
第３の発明は、前記減圧部は、前記溝部に連通する減圧用通路と、前記減圧用通路に接続され、前記空間の空気を外部に輸送する輸送部と、を含むことを特徴とする。
第４の発明は、前記シール部は、前記連通口の周縁に配置されているシール用リングであることを特徴とする。
第５の発明は、前記密着機構は、前記雰囲気置換ポートに対向する対向面に設けられたシール部と、前記雰囲気置換ポートを保持する保持部と、前記保持部により保持された前記雰囲気置換ポートに、前記対向面を押付ける押付け部と、を含むことを特徴とする。
第６の発明は、前記保持部は、前記雰囲気置換ポートに形成されたフランジ部と係合する係合部と、前記係合部を駆動するための第１カム部と、前記カム部に当接する第１当接部と、を含み、前記第１当接部が前記第１カム部に当接した状態で変位することにより、前記係合部は、前記フランジ部と係合することを特徴とする。
第７の発明は、前記押付け部は、前記基台を移動させる移動部と、前記移動部を駆動するための第２カム部と、前記第２カム部に当接する第２当接部と、を含み、前記第２当接部が前記第２カム部に当接した状態で変位することにより、前記移動部は、前記雰囲気置換ポートと前記対向面とが密着するまで、前記基台を前記雰囲気置換ポートに押付けることを特徴とする。
第８の発明は、前記第１カム部と前記第２カム部とは、同軸に設けられ、前記保持部を駆動した後に、前記押付け部を駆動するように、位相がずれていることを特徴とする。
第９の発明は、前記シール部は、前記連通口の周縁に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、基板収納容器の雰囲気を置換するための雰囲気置換ポートに設けられたガス流入口と、基台に形成された連通口とを密着機構により密着させるようにしたので、基板収納容器に、ガスの流量に伴う引き離し力が発生したとしても、接続装置と基板収納容器とが引き離されることなく、基板収納容器の位置を安定させると共に、ガスの流量を大きくして、基板収納容器の雰囲気を置換するために要する時間を短縮することができる。

図１は、本発明の実施例１による接続装置が設けられたロードポートにウエハキャリアを載置した状態を示す図である。
図２は、本発明の実施例１による接続装置を示す説明図である。
図３は、本発明の実施例２による接続装置２００を示す説明図である。
図４は、ウエハキャリアを示す概略図である。
図５は、パージガスの流量とパージ時間との関係を示す図である。
図６は、パージガスの流量とフィルター３８にかかる圧力との関係を示す図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明の実施例１による接続装置が設けられたロードポートにウエハキャリアを載置した状態を示す図である。
図２は、本発明の実施例１による接続装置を示す説明図である。
接続装置１００は、図１に示すように、不図示の自動搬送装置により搬送されてきたウエハキャリア１０のパージポート３０の位置に設けられている。
接続装置１００は、ウエハキャリア１０の雰囲気を置換するためのパージガスが流入するガス流入口３２を有するパージポート３０に接続される装置である。
接続装置１００は、図２に示すように、連通口１０２が形成された基台１０１と、パージポート３０に対向する対向面１０３に設けられたシール用リング１０５，１０６と、この対向面１０３に形成された溝部１０４等とを備えている。
また、接続装置１００は、基台１０１とパージポート３０とを接触させた位置で、溝部１０４とガス流入口３２の周縁部３２Ａとから形成される空間の圧力を減圧する減圧部を有する。減圧部は、溝部１０４に連通する減圧用通路１０７と、減圧用通路１０７に接続され、上述した空間の空気を外部に輸送する不図示の真空ポンプ等とを備えている。
シール用リング１０５，１０６は、例えば、ＯリングやＸリングであって、シール用リング１０５は、連通口１０２の周縁に配置され、シール用リング１０６は、溝部１０４の外側に配置されている。
溝部１０４は、基台１０１の対向面１０３に環状に形成されている。また、溝部１０４は、上述した空間を真空ポンプ等で減圧することにより、ガス流入口３２と連通口１０２とを密着させる。
したがって、接続装置１００によれば、パージポート３０と、連通口１０２が形成された基台１０１とを接触させた位置で、対向面１０３に設けられた溝部１０４と、ガス流入口３２の周縁部３２Ａとから形成される空間の圧力を減圧することにより、ガス流入口３２と連通口１０２とを密着させるようにしたので、ウエハキャリア１０に、パージガスの流量に伴う引き離し力（例えば、数ｋｇｆ以上の上向きの力）が発生したとしても、接続装置１００とウエハキャリア１０とが引き離されることなく、ウエハキャリア１０の位置を安定させると共に、パージガスの流量を大きくして、ウエハキャリア１０の雰囲気を置換するために要するパージ時間を短縮することができる。
図３は、本発明の実施例２による接続装置２００を示す説明図である。なお、図３Ａは、接続装置２００の正面図であり、図３Ｂは、接続装置２００を下側から見た図であり、図３Ｃは、接続装置２００の側面図である。
接続装置２００は、連通口２０２が形成された基台２０１と、パージポート３０に対向する対向面２０３に設けられたシール用リング２０４と、保持部２１０と、押し付け部２２０と、保持部２１０及び押し付け部２２０を駆動するカム部２３０等とを備えている。シール用リング２０４は、例えば、Ｏリングであって、連通口２０２の周縁に配置されている。
接続装置２００は、保持部２０によってパージポート３０を保持した状態で、押付け部２２０によって基台２０１をパージポート３０に押付ける機構を有する。
以下、具体的に説明する。カム部２３０は、保持部２１０と押付け部２２０との間に設けられ、保持用カム２３１と、押付け用カム２３３等とを備えている。この保持用カム２３１と押付け用カム２３３は、同軸のシャフト２３２に設けられている。また、この保持用カム２３１と押付け用カム２３３は、保持部２１０を駆動した後に、押付け部２２０を駆動するように、位相がずれている。
保持部２１０は、軸２１３に回転可能に支持された係合片２１１を有している。係合片２１１は、その一端には、パージポート３０に形成されたフランジ部３９と係合する爪部２１２が設けられ、他端には、保持用カム２３１と当接する保持用当接部２１４が設けられている。係合片２１１は、シャフト２３２の回転に伴い、保持用カム２３１に当接する保持用当接部２１４が変位することにより、爪部２１２とフランジ部３９とが係合して、パージポート３０を保持する。
押付け部２２０は、軸２２３に回転可能に支持された押付け片２２１を有している。押付け片２２１は、その一端には、基台２０１をパージポート３０側に移動させる接触部２２２が設けられ、他端には、押付け用カム２３３に当接する押付け用当接部２２４が設けられている。押付け片２２１は、シャフト２３２の回転に伴い、押付け用カム２３３に当接する押付け用当接部２２４が変位することにより、パージポート３０と対向面２０３とが密着するまで、基台２０１をパージポート３０側に押付ける。
つぎに、接続装置２００の動作について説明する。なお、図３Ａは、左側には、パージポート３０と基台２０１とを密着させた状態を示し、右側には、この密着させた状態を解除した状態を示している。
まず、接続装置２００による密着動作について説明する。
接続装置２００は、シャフト２３２の回転に伴い、保持用カム２３１に当接する保持用当接部２１４が変位する。これにより、係合片２１１が反時計方向に回転し（図３Ａ右側）、保持部２１０の爪部２１２は、フランジ部３９と係合する。爪部２１２とフランジ部３９とが係合することにより、パージポート３０は保持され、その位置が安定する。
その後、接続装置２００は、シャフト２３２の回転に伴い、押付け用カム２３３に当接する押付け用当接部２２４が変位する。これにより、押付け片２２１が時計方向に回転し（図３Ａ右側）、押付け部２２０の接触部２２２は、基台２０１と接触する。さらに、接触部２２２は、シャフト２３２の回転に伴い、パージポート３０と対向面２０３とが密着するまで、基台２０１をパージポート３０側に押付ける。
つぎに、接続装置２００による密着状態を解除する動作について説明する。
接続装置２００は、シャフト２３２の回転に伴い、押付け用カム２３３と当接する押付け用当接部２２４が変位する。これにより、押付け片２２１が時計方向に回転し（図３Ａ左側）、押付け部２２０の接触部２２２は、基台２０１から離れる。
その後、接続装置２００は、シャフト２３２の回転に伴い、保持用カム２３１に当接する保持用当接部２１４が変位する。これにより、係合片２１１が反時計方向に回転し（図３Ａ左側）、保持部２１０の爪部２１２は、フランジ部３９と離れる。
したがって、接続装置２００によれば、位相の異なる保持用カム２３１と押付け用カム２３３との回転に従い、係合片２１１の爪部２１２と、パージポート３０のフランジ部３９とを係合させ、さらに、押付け片２２１の接触部２２２により、基台２０１をパージポート３０側に移動させるようにしたので、パージガスの流量を大きくした場合であっても、パージポート３０を確実に位置決めできるので、ウエハキャリア１０に、パージガスの流量に伴う引き離し力が発生したとしても、接続装置２００とウエハキャリア１０とが引き離されることなく、ウエハキャリア１０の位置を安定させると共に、パージガスの流量を大きくして、パージ時間を短縮することができる。
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
上述した溝部１０４は、対向面１０３に環状に形成されているが、これに限られず、空間を真空ポンプ等で減圧することにより、ガス流入口３２と連通口１０２とを密着させることができるのであれば、環状に形成しなくてもよい。
上述した係合片２１１は、保持用カム２３１により駆動され、同じく、押付け片２２１は、押付け用カム２３３により駆動されているが、これに限られず、ソレノイド、エアシリンダ等を用いて、係合片２１１を駆動させて、爪部２１２とフランジ部３９とを係合させ、さらに、押付け片２２１を駆動させて、接触部２２２で基台２０１を押付けるようにしてもよい。
上述した接続装置２００は、押付け部２２０の代わりにエアシリンダを用いてもよい。すなわち、接続装置２００は、エアシリンダの圧力を適宜調整し、このエアシリンダの圧力に伴う押付け力により、基台２０１をエアシリンダで直接押付けるようにしてもよい。
上述した接続装置２００は、押付け片２２１の接触部２２２等に適宜の緩衝バネを設けてもよい。すなわち、接続装置２００は、この緩衝バネを用いて、押付け片２２１が基台２０１を押付ける力を、適宜調整できるようにしてもよい。これにより、接続装置２００は、その耐久性を高めることができ、長期的な使用に耐えることができる。

Claims

基板を収納する基板収納容器に設けられ、前記基板収納容器の雰囲気を置換するためのガスが流入するガス流入口を有する雰囲気置換ポートに接続される接続装置であって、
基台と、
前記基台に形成された連通口と、
前記ガス流入口と前記連通口とを密着させる密着機構と、
を含む接続装置。
請求の範囲１に記載の接続装置において、
前記密着機構は、
前記雰囲気置換ポートに対向する対向面に設けられたシール部と、
前記対向面に形成された溝部と、
前記基台と前記雰囲気置換ポートとを接触させた位置で、前記溝部と前記ガス流入口の周縁部とから形成される空間の圧力を減圧する減圧部と、
を含むことを特徴とする接続装置。
請求の範囲２に記載の接続装置において、
前記減圧部は、
前記溝部に連通する減圧用通路と、
前記減圧用通路に接続され、前記空間の空気を外部に輸送する輸送部と、
を含むことを特徴とする接続装置。
請求の範囲２に記載の接続装置において、
前記シール部は、前記連通口の周縁に配置されているシール用リングであること、
を特徴とする接続装置。
請求の範囲１に記載の接続装置において、
前記密着機構は、
前記雰囲気置換ポートに対向する対向面に設けられたシール部と、
前記雰囲気置換ポートを保持する保持部と、
前記保持部により保持された前記雰囲気置換ポートに、前記対向面を押付ける押付け部と、
を含むことを特徴とする接続装置。
請求の範囲５に記載の接続装置において、
前記保持部は、
前記雰囲気置換ポートに形成されたフランジ部と係合する係合部と、
前記係合部を駆動するための第１カム部と、
前記カム部に当接する第１当接部と、
を含み、
前記第１当接部が前記第１カム部に当接した状態で変位することにより、前記係合部は、前記フランジ部と係合すること、
を特徴とする接続装置。
請求の範囲６に記載の接続装置において、
前記押付け部は、
前記基台を移動させる移動部と、
前記移動部を駆動するための第２カム部と、
前記第２カム部に当接する第２当接部と、
を含み、
前記第２当接部が前記第２カム部に当接した状態で変位することにより、前記移動部は、前記雰囲気置換ポートと前記対向面とが密着するまで、前記基台を前記雰囲気置換ポートに押付けること、
を特徴とする接続装置。
請求の範囲６に記載の接続装置において、
前記第１カム部と前記第２カム部とは、同軸に設けられ、
前記保持部を駆動した後に、前記押付け部を駆動するように、位相がずれていること、
を特徴とする接続装置。
請求の範囲５に記載の接続装置において、
前記シール部は、前記連通口の周縁に配置されていること、
を特徴とする接続装置。