KR101668823B1 - 분위기 치환 장치 - Google Patents

Abstract

FOUP형 용기를 퍼지 가스로 퍼지 하는 개량된 분위기 치환 장치를 제공한다. 분위기 치환 장치는 유출면으로부터 층류의 퍼지 가스를 유출하도록 설계된 비노즐형 퍼지 플레이트를 구비한다. 퍼지 플레이트 구동 기구에 의해, 퍼지 플레이트는 대기 위치와 작동 위치와의 사이에서 이동 가능하다. 퍼지 기간 중, 퍼지 플레이트는 이 작동 위치에 위치되고, FOUP형 용기의 개방면에 대면하는 자세로, 개방면의 내부에 층류의 퍼지 가스를 유출하여 용기를 퍼지한다.

Description

분위기 치환 장치{ATMOSPHERE REPLACEMENT DEVICE}

본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정 디스플레이 패널, 유기 EL 디스플레이 패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 태양 전지용 패널 등의 박판 모양의 기판을 처리할 때의, 각 처리 공전 사이의 반송에 있어서, 외부로부터 격리된 분위기 내에서 박판 모양의 기판을 소정의 간격으로 수납하는 밀폐 용기에 대하여, 용기 내부의 분위기를 불활성 가스 등의 분위기로 치환하는 분위기 치환 장치 및 분위기 치환 방법에 관한 것이다.

종래로부터, 반도체 웨이퍼 등의 박판 모양의 기판에 성막, 에칭과 같은 다양한 처리를 행하는 처리 장치나, 옮겨싣기를 행하는 EFEM(Equipment Front End Module), 로트 번호를 판독하여 구분하는 소터로 불리는 장치에서는, 공기 중에 부유하는 파티클이 박판 모양의 기판에 부착하는 것을 방지하기 위하여, 박판 모양의 기판의 쪼여지는 장치 내부 분위기를 고청정으로 유지하는 국소 환경(mini environment) 방식으로 불리는 고도로 청정화된 매우 작은 공간으로 함으로써, 비교적 염가로 높은 청정도를 유지하는 방안이 시행되어 왔다.

그러나 최근, 반도체 회로 선폭의 디자인 룰의 미세화, 웨이퍼 직경의 대구경화가 진행하여, 종래의 국소 환경 방식에 의한 고청정화만으로는 대응할 수 없는 문제가 나타나고 있다. 처리 장치에 의해 처리되어 밀폐 용기 내부에 옮겨 들여진 박판 모양의 기판의 표면이 공기 중의 산소나 수분에 반응하여 자연 산화막 등의 각종 처리 공정상 바람직하지 않은 막이 생성하여 버린다거나, 공기 중의 산소나 수분 이외에도, 처리 장치 내에서 사용된 오염 물질이 박판 모양의 기판 상에 부착한 그대로의 상태에서 밀폐 용기 내에 옮겨 들여지고, 이 오염 물질이 밀폐 용기 내의 다른 박판 모양의 기판까지도 오염시켜 버린다거나 하여, 다음의 처리 공정에 악영향을 미치게 되어 수율의 악화를 초래하여 버린다.

그러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 밀폐 용기 내에 들여 넣어진 공기나 오염 물질을 불활성 가스로 제거하고, 밀폐 용기 내부를 불활성 가스로 채움으로써 내부에 수납된 박판 모양의 기판 표면의 산화를 방지하는 여러 가지 방법이 고안되어 왔다.

[특허 문헌 1]에서는, 밀폐 용기의 하나인 FOUP(Front Opening Unified Pod)에 얹어놓은 웨이퍼와 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 설치되고, 불활성의 퍼지 가스를 취출하는 가스 공급 노즐을 연직 방향으로 상하 이동시킴으로써, 웨이퍼 표면에 부착된 오염 물질을 제거하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 박판 모양의 기판의 일종인 웨이퍼의 표면에 부착된 오염 물질을 웨이퍼 상으로부터 불어 날리는 것은 가능하지만, 불어 날려진 오염 물질이 국소 환경 공간 내에 배출되어 버리거나, FOUP 내부나 웨이퍼 표면에 부착해 있던 먼지를 FOUP 내에 뿌려지게 하여 웨이퍼 처리 면을 손상시켜 버린다고 하는 단점이 발생할 가능성이 있다.

또한, [특허 문헌 2]에서는, 불활성 가스를 공급하는 노즐에 더하여, FOUP 내주 둘레를 따라 흘려진 불활성 가스를 흡입하는 보조 노즐을 설치하고, FOUP 내부를 불활성 가스가 주회 궤적을 그리는 것을 가능하게 하는 유로를 만들어 내고 있다. 또한, FOUP 개방면과 노즐을 덮도록 커버를 설치함으로써, 퍼지 가스의 외부로의 유출을 억제하고, 효율이 좋은 퍼지를 행하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이 방법에서도 노즐로부터 유출된 퍼지 가스가 난류로 되어 버려서, 웨이퍼 표면에 부착되어 있는 먼지를 FOUP 내에 뿌려지게 하여, 웨이퍼 처리 면을 손상시켜 버리는 단점은 충분히 해소되지 않는다. 게다가, 용기 개방부의 한쪽의 세로 측단으로부터 가스를 불어 넣어 다른 쪽의 세로 측에 배출할 때, 용기 내에서 불활성 가스가 공기와 선회 혼합함으로써 치환이 늦어지고, 결과적으로 필요하게 되는 불활성 가스량이 많아져 버려서, 효율이 좋은 퍼지를 행하기에는 불충분한 것이었다. 또한, 밀폐 공간 형성부를 부가하거나, 퍼지 가스를 유출하는 노즐에 더하여, 퍼지 가스를 유입하는 노즐을 설치하거나 하여, 부가하는 부품이 증가하는 것에 의한 비용 상승이 되어 버린다고 하는 문제가 있다.

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌]

특허 문헌 1 : 일본 특허출원공개 제2005-33118호 공보

특허 문헌 2 : 국제공개 WO 2005/124853호 공보

본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 노즐을 사용하지 않고, 효율적으로, 유효하게 FOUP형 용기의 내부 분위기를 퍼지 가스로 치환하는 것이 가능한 분위기 치환 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 의하면, FOUP형 용기를 퍼지 가스로 퍼지하는 분위기 치환 장치가 제공된다. 여기에, FOUP형 용기란 전면에 개방면을 가지고, 개방면을 커버로 밀폐가능한 수납 용기이며, 예를 들어, 반도체 프로세스 사이에서 사용되는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 포함하지만, 이것에는 한정되지 않는다. 이 분위기 치환 장치는 종래의 노즐형의 퍼지 가스 분출 기구와는 대조적으로, 유출면으로부터 층류의 퍼지 가스를 유출하도록 설계된 비노즐형 퍼지 플레이트를 사용한다. 이 신규 퍼지 가스 분출 기구(비노즐형 퍼지 플레이트)는 대기 위치와 작동 위치를 가진다. 퍼지 플레이트 구동 기구(예를 들어, 승강 기구)에 의해, 퍼지 플레이트는 대기 위치와 작동 위치와의 사이에서 이동 가능하다. 퍼지 기간 중, 퍼지 플레이트는 이 작동 위치에 놓이고, FOUP형 용기의 개방면에 대면하는 자세로, 개방면의 내부(바람직하게는, 개방면의 중앙)를 향해 층류의 퍼지 가스를 유출하여 상기 용기를 퍼지하도록 작동한다.

퍼지 플레이트는 본 발명의 핵심 구성요소이다. 이 신규 퍼지 가스 분출 기구는 종래의 노즐형에 비해, (a) 가스 흐름이 평면 유출 방식에 의한 비교적 큰 가스 단면적(총 기공 면적 환산)을 갖는 동일 모양의 층류이고, (b) 가스 흐름이 비교적 저속(바람직하게는, 퍼지 플레이트로부터 전방, 20 mm의 위치에서, 0.05 미터/초로부터 0.5 미터/초까지의 범위)이기 때문에, 종래의 노즐형 퍼지 가스 분출 기구에서 조우하고 있던 「교반 현상(FOUP형 용기 내에서, 잔류 공기와 공급 가스가 혼합하는 현상을 수반한다)」을 충분히 억제할 수 있고, 결과적으로, 유효하게 효율이 좋은 가스 치환이 가능하게 된다.

퍼지 플레이트로부터 나오는 가스 흐름은 느린 것임에도 불구하고, 종래의 노즐형으로부터 얻어지는 고속의 가스 흐름보다도 짧은 시간으로 퍼징을 실시할 가능성을 가진다. 이것은 예상 외의 효과라고 말할 수 있다. 또한, 퍼지 플레이트로부터 나오는 가스 흐름은 느린 층류이다. 따라서, 종래의 노즐형 퍼지 가스 분출 기구에서 조우하고 있던 「발진 현상(FOUP형 용기 내에서 먼지가 날아오르는 현상」을 이 느린 가스 흐름으로 충분히 억제할 수 있다. 반도체 제조 공장(FAB)에서, 먼지(파티클)는 반도체 웨이퍼 등을 오염시키고, 중대한 수율의 저하를 가져오는 점으로부터, 퍼지 플레이트에 기초한 이 발진 억제 기능은 매우 중요하다.

퍼지 플레이트의 작동 위치에 관하여 설명한다. 바람직한 형태에 있어서, 퍼지 플레이트의 작동 위치는 FOUP형 용기의 이동 경로 상에 위치한다. 따라서, 퍼지 플레이트가 대기 위치에 있을 때, FOUP형 용기는 퍼지 플레이트의 작동 위치를 점유할 수 있다. 이 점유 상태에서, FOUP형 용기의 전면은 도어에 맞닿아도 좋다. 또한, 도어는 종래의 로드 포트(load port)의 도어와 마찬가지로, 열려 있을 때, 반송 로봇의 매니퓰레이터(manipulator)가 통과 가능하게 되어 있다. 이 맞닿은 상태에서, 도어는 종래의 로봇의 도어와 마찬가지의 메카니즘으로 FOUP형 용기로부터 커버를 떼어내어(용기를 개방하여) 도어 자신에 장착하고, 혹은, 그 반대로, 커버를 도어로부터 떼어내어 FOUP형 용기의 개방면에 장착하는(용기를 밀폐하는) 것으로 된다. 퍼지 플레이트가 작동 위치에 있을 때, FOUP형 용기는 그 개방면이 퍼지 플레이트에 대면하고, 퍼지 플레이트로부터의 퍼지 가스 흐름을 직접 받는 위치(퍼지 가스 받아들이는 자세)에 있다. 이 때문에, FOUP형 용기는 퍼지에 앞서, 「점유 위치」로부터 「퍼지 가스 받아들이는 위치」로 이동한다. 이것에 의해, 퍼지 플레이트의 작업 공간이 확보된다.

작업 공간 확보 기구는 FOUP형 용기를 이동 경로에 따라 이동시키는 FOUP형 용기 이동 기구일 수 있다. 이것은 예를 들어, 종래의 로드 포트와 같이 FOUP형 용기를 실은 스테이지를 이동시키는 스테이지 이동 기구로 실현될 수 있다. 대체하여, 또는 이것과 조합하여, 도어를 FOUP형 용기로부터 떨어지는 방향으로 이동시키는 도어 이동 기구를 설치할 수 있다. 이러한 작업 공간 확보 기구에 의해, 퍼지 플레이트의 작동 위치는 FOUP형 용기(의 개방면)와 도어의 중간에 존재하게 된다.

바람직한 형태에 있어서, 퍼지 플레이트는 퍼지 가스의 분출력을 억제 또는 저해하는 분출 억제 소자를 구비한다. 바람직하게는, 분출 억제 소자는 에어 필터재 등의 다공질재로 구성된다.

바람직한 형태에 있어서, 분위기 치환 장치는 로드 포트와 호환가능하게 설계된다.

분위기 치환 장치의 도어 자체는 통상의 로드 포트의 도어로 실현하여도 좋다. 바람직한 형태에 있어서, 분위기 치환 장치에, 도어를 X 방향(예를 들어, 수평 방향)과 Y 방향(예를 들어, X 방향과 직교하는 방향, 예를 들어, 수직 방향)으로 이동하는 도어 이동 기구가 설치된다.

소정의 응용에 있어서, 분위기 치환 장치는 통상의 로드 포트가 그러한 바와 같이, 국소 환경 공간 유닛에 인접하여 배치된다. 즉, 도어의 맞은편에 국소 환경 공간이 있고, 이 도어의 개방 시에 국소 환경 공간 측으로부터 반송 로봇이 매니퓰레이터(로봇 아암)를 사용하여 FOUP형 용기에 액세스한다(웨이퍼 옮겨싣기 작업을 행하기 위함). 이 종류의 응용에서는, 분위기 치환 장치는 개구부 내에 FOUP형 용기를 세트한 상태(개방면을 포함하는 FOUP형 용기의 머리 부분만이 개구부 내에 들여 넣어진 상태)에서, 퍼징(분위기 치환)을 실시한다. 개구부는 분위기 치환 장치의 내벽에 의해 획정된다. 따라서, 일반적으로, 분위기 치환 장치의 내벽과 도어의 사이에는 간극이 있고, 개구부 내부는 이 간극을 통하여 국소 환경 공간 유닛으로부터의 고청정도의 공기와 한정적으로 연통하고 있다.

따라서, 개구부에 FOUP형 용기를 세트한 상태에서, 분위기 치환 장치는 개구부 내부가 이 간극을 통해 항상 고청정도의 공기에 쪼여지고 있다. 일반적으로, 국소 환경 공간 유닛은 외부로부터의 저청정도 공기의 침입을 회피하기 위하여, 외부보다 높은 기압(「양압」) 하에 놓인다.

이 발명의 다른 모든 특징은, 본 발명의 퍼지 플레이트를 갖는 분위기 치환 장치를 상기와 같이 간극 연통형 분위기 치환 장치(퍼지 포트)에 적용한 경우의 개량에 관련되어 있다. 따라서, 이들 특징은 「원리적으로」, 노즐형 분위기 치환 장치에도 적용될 수 있다. 그러나, 노즐형 퍼지 가스 분출 기구에 고유한 「교반 현상」, 「발진 현상」을 허용가능한 레벨로 억제할 수 없는 노즐형 분위기 치환 장치에, 이들 특징을 조합하여 넣는다고 하더라도, 기본적 성능에는 개선을 기대할 수 없기 때문에, 상승 효과는 얻을 수 없다고 생각된다. 바꾸어 말하면, 「교반 현상」,「발진 현상」을 허용가능한 레벨로 억제하는 기본 성능을 구비한 분위기 치환 장치에 적용한 경우에 유효하다.

바람직한 형태에 있어서, 상기 간극을 실효적으로 없애는 기구가 분위기 치환 장치에 설치된다. 구체적으로는, 분위기 치환 장치의 내벽에 라비린스 구조의 내벽 실드 커버를 설치한다. 또한, 상기 도어에도, 동일한 라비린스 구조의 도어 실드 커버를 설치한다. 그리고, 상기 내벽 실드 커버와 상기 도어 실드 커버에 의해, 상기 간극이 비접촉 밀봉되도록 배치, 구성한다. 이에 따라, 실효적으로, 간극이 없어지기 때문에, 고청정도 공기의 침입이 가급적으로 저감된다. 이 결과, 필요로 하는 퍼징에 필요한 시간(퍼지 타임)을 단축할 수 있다. 또한, 라비린스 밀봉 구조의 특성으로부터, 내벽과 도어의 접촉, 또는 충돌(여기에서는, 내벽 실드 커버와 도어 실드 커버의 접촉 또는 충돌)은 일어나지 않기 때문에, 접촉, 충돌에 기인하는 「발진」은 유효하게 방지된다.

다른 바람직한 형태에 있어서, 상기 간극을 가변으로 하는 간극 조정 기구가 분위기 치환 장치에 설치된다. 구체적으로는, 분위기 치환 장치의 내벽에 라비린스 구조의 내벽 실드 커버를 설치한다. 마찬가지로, 상기 도어에도 라비린스 구조의 도어 실드 커버를 설치한다. 또한, 상기 도어를 수평 방향으로 이동하는 도어 구동 기구를 설치한다. 그리고, 상기 도어의 수평 방향의 위치에 의해, 상기 내벽 실드 커버와 상기 도어 실드 커버 사이의 밀봉의 정도가 조정가능(따라서, 상기 간극이 조정가능)으로 되도록 설계된다. 이에 따라, 실효적으로, 간극을 소망하는 크기(실드의 「깊이」에 대응한 실효적인 크기)로 조정할 수 있으므로, 퍼징 타임을 단축할 수 있다. 또한, 고청정도 공기의 개구부 내부로의 침입을 적당하게 조정할 수 있다.

국소 환경 공간의 근처에 퍼지 플레이트를 갖는 분위기 치환 장치를 배치한 형태의 경우, 간극을 통해 연통하는 고청정도 공기의 흐름(도 9의 고청정도 공기 통로(121) 참조)은, 퍼지 플레이트가 퍼지 가스 흐름을 FOUP형 용기 FOUP형 용기에 공급하는 기간(퍼지 기간)에서는, 적당하게 존재하는 쪽이 결과적으로 퍼징 타임을 단축하는 것을 본원 발명자는 발견하였다(도 9의 흐름 모식도를 참조). 퍼지 플레이트의 동작이 정지하면(퍼지 플레이트의 퍼지 동작 완료), 퍼지 가스의 스트림이 소멸하는 점으로부터, 퍼지 가스 커텐 효과가 없어지고, 이 모드(퍼지 플레이트 동작 완료 모드) 하에서의 고청정도 공기의 침입(일부는 FOUP형 용기의 안쪽으로 침입할 것이다)은 결과적으로 퍼지 타임을 길어지게 하는 원인이 된다.

이 지연 요인을 배제하기 위하여, 퍼지 플레이트의 동작 완료 후, 순간적으로(예를 들어, 밀리 초의 등급(order), 예를 들어, 100 밀리 초 정도로) FOUP형 용기에 커버를 씌워서 용기를 밀폐하는 것이 고안된다. 그러나, 커버를 도어 이외의 장소에 대기시켜 두고 장착할 필요가 있어서 실용적이지 않다. 현실적으로는, 퍼지 플레이트가 FOUP형 용기의 이동의 장해가 되지 않게 된 타이밍(예를 들어, 대기 위치로 후퇴한 타이밍)으로, 도어에까지 FOUP형 용기를 이동시키고, 도어로부터 커버를 떼어서 FOUP형 용기에 장착하게 된다. 이 방식에 의한, 퍼지 플레이트 동작 완료로부터 FOUP형 용기 밀폐까지의 시간은 어느 정도 단시간(예를 들어, 1초 정도)으로 실현 가능하다.

대체하여, 또는 조합하여, 퍼지 플레이트 동작 완료 모드 하에서, 국소 환경 유닛으로부터의 고청정도 공기의 침입을 실효적으로 저감하는 기구를 설치할 수 있다. 이에 따라, 필요로 하는 퍼징 타임을 더욱 단축할 수 있다.

일 구성예에 있어서, 이 기구는 FOUP형 용기 내부를 향해 퍼지 가스를 보급하는 보조 노즐 내벽에 설치함으로써 실현된다. 바람직하게는, 이 보조 노즐은 퍼지 플레이트 동작 완료 모드 중에 동작하도록 제어된다. 이것은 간단한 구성이지만, 결과적으로 충분히 유효하다는 것(특히, 필요로 하는 퍼징 타임을 단축하는 점에 관하여 유효하다는 것)이 판명되었다.

상기 깊이 조정 가능한 라비린스 기구(간극 가변 조정 기구)를 이 목적에 이용할 수도 있다. 구체적으로는, 퍼지 플레이트 동작 완료 시에(혹은 완료 시점에 선행하는 적당한 타이밍으로부터 개시하여), 수평 도어 구동 기구에 의해, 도어를 수평 방향으로 가장 깊은 밀봉 위치를 향해 움직이고, 퍼지 플레이트의 동작 정지 중에, 도어가 가장 깊은 밀봉 위치에 유지되도록 제어된다.

또한, 상기 깊이 조정 가능한 라비린스 기구(간극 가변 조정 기구)는 사용하는 국소 환경 공간 유닛의 내외 차압(양압)의 크기에 따라서, 간극의 크기를 제어하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 사용하는 국소 환경 공간 유닛의 내외 차압(양압)의 크기(또는 국소 환경 공간 유닛의 사용 환경)를 보상한다.

본 발명의 상기 및 그 외의 목적, 특징, 이점은 도면을 참조하여 이루어지는 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 된다. 참조하는 도면은 하기와 같다.
도 1은 일반적인 처리 장치의 개요를 나타내는 사시도이다.
도 2는 처리 장치의 단면도이다.
도 3은 웨이퍼 수납 용기의 하나인 FOUP의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 로드 포트의 개요를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 포트(분위기 치환 장치)를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 FIMS 도어 주변을 나타내는 사시도이다.
도 7은 퍼지 플레이트의 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 퍼지 플레이트의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 기초하여, 퍼지 포트에 의해 FOUP가 퍼징되는 상황을 설명하기 위하여, FOUP 내의 기류를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 기초하여, FIMS 도어를 수평 방향으로 구동하는 도어 구동 기구의 사시도이다.
도 11은 퍼지 포트의 동작 순서를 나타내는 단면도이다.
도 12는 퍼지 플레이트 내의 배관 및 신호 입출력의 계통을 나타내는 도면이다.
도 13은 FIMS 도어 구동 기구 주변을 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 기초하여, FIMS 도어에 장착된 실드 커버(67a, 67b)를 나타낸 사시도이다.
도 15는 시험 환경을 나타낸 설명도이다.
도 16은 시험용 국소 환경 공간 유닛의 내외 차압을 3.5 Pa와 2.5 Pa로 한 경우의 질소 가스(퍼지 가스) 유량과 공급 시간의 차이에 의한 산소 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 17은 질소 가스의 유량 및 공급 시간을 일정하게 한 경우의 내외 차압과 산소 농도의 추이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 18은 내외 차압을 일정하게 한 경우의 질소 가스 유량과 공급 시간의 차이에 의한 산소 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.

이하에, 본 발명을 도면에 나타낸 특정한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 도 1은 처리 장치(1)의 사시도이며, 도 2는 그 단면도이다. 처리 장치(1)는 클린룸으로 불리는, 0.5 ㎛ 더스트(dust)로 클래스 100 정도의 비교적 청정한 분위기로 관리된 공장 내에 설치되어 있다. 처리 장치(1)는 주로, 로드 포트(2), 국소 환경 공간 유닛(3), 반송 로봇(4), 팬 필터 유닛(5), 진공 챔버(6), 프로세스 챔버(7)로 구성되어 있다. 국소 환경 공간 유닛(3)은 프레임과, 그 프레임에 고정되고 외부 분위기와 분리하기 위한 벽면과, 외부로부터의 공기를 고청정 상태인 공기로 청정화한 것에 더하여 다운 플로우로서 국소 환경 공간 유닛(3)에 도입하는 고청정 공기 도입 수단인 팬 필터 유닛(5)이 설치되어 있다. 팬 필터 유닛(5)에는 국소 환경 공간 유닛(3)의 천정에 설치되어 국소 환경 공간 유닛(3) 내부를 향해 하향으로 공기를 보내는 팬(8)과, 보내져 온 공기 중에 존재하는 먼지나 유기물 등의 오염 물질을 제거하는 필터(9)가 구비되어 있다.

또한, 국소 환경 공간 유닛(3)의 바닥 면(10)(도 2)은 펀칭 플레이트 등 소정의 개방 효율을 가지는 공기 유통 가능한 부재가 이용되고 있다. 이러한 구성에 의해, 팬 필터 유닛(5)에 의해 내부로 공급된 청정 공기는 항상 국소 환경 공간 유닛(3) 내부를 하향하도록 흘러서, 바닥 면(10)으로부터 장치 외부로 배출되도록 되어, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부는 높은 청정도의 분위기로 유지되고 있다. 반송 로봇(4)은 박판 모양의 물건의 일종인 웨이퍼(15)(도 3의 (a))를 FOUP로 불리는 용기(13) 내부와 프로세스 챔버(7)와의 사이를 반송하는 것으로, 로봇(4)의 아암 가동 부분은 자성 유체 밀봉 등의 발진 방지의 밀봉 구조로 함으로써, 발진에 의한 웨이퍼(15)로의 악영향을 극력 억제하는 연구가 이루어지고 있다. 이 구성에 의해, 웨이퍼(15)는 고청정의 분위기 내에서 반송 로봇(4)에 의해 반송된다. 또, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부 기압은 외부보다도 높은 압력 「양압」으로 되어 있어서, 전형적으로는 1.5 Pa 정도의 차압을 갖도록 유지되고 있다. 이와 같이 하여, 외부로부터의 오염 물질이나 먼지의 침입을 방지함으로써, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 청정도는 0.5 ㎛ 더스트로 클래스 1 이상의 고청정도를 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.

다음으로, 로드 포트(2)에 대해 도 1 및 도 4에 의해 이하에 설명한다. 로드 포트(2)는 국소 환경 공간 유닛(3)을 형성하는 프레임(3a)의 소정의 위치에 고정되어 있어서, 밀폐 가능한 용기의 일종인 FOUP(13)를 소정의 위치에 얹어놓는 스테이지(14)와, 스테이지(14)를 지지하고, 스테이지(14)를 전진ㆍ후퇴 동작시키는 스테이지 구동 기구(29)와, 반송 로봇(4)이 FOUP(13) 내의 웨이퍼(15)의 반출ㆍ반입을 행하기 위한 포트 개구부(11)와, 포트 개구부(11)를 일정한 간극을 열어서 막는 위치에 있어서, FOUP(13)의 내부를 밀폐하기 위한 커버(17)와 일체화하는 FIMS 도어(12)와, FIMS 도어(12)를 승강 동작시키는 FIMS 도어 승강 기구(19)를 구비하고 있다.

FIMS 도어(12)의 개방 동작 및 폐쇄 동작에 대해서는, 커버(17)로 일체화한 FIMS 도어(12)를 FOUP(13)에 대해 사이를 떨어뜨린 위치까지 왕복 동작시키는 커버 개폐 수단을 설치하거나, 혹은, 스테이지 구동 기구(29)가 FOUP(13)를 얹어놓은 스테이지(14)를, 커버(17)로 일체화한 FIMS 도어(12)에 대해 서로 떨어뜨린 위치까지 왕복 동작시킴으로써 가능하게 된다. 이 경우, 스테이지 구동 기구(29)가 커버 개폐 수단의 역할도 담당하게 된다. 또한, 이러한 기구는 반도체 제조와 관련되는 규격인 SEMI 규격에 의해 규정된 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 시스템에 대응한 것으로 되어 있다.

스테이지 구동 기구(29)는 구동원인 모터(29a)와 이송 나사(29b)를 구비하고 있고, 모터(29a)의 회전이 이송 나사(29b)에 전달되어, 이송 나사(29b)에 고정된 스테이지(14)를 임의의 위치까지 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 모터(29a)와 이송 나사(29b)를 대신하여, 공기압이나 유압과 같은 유체압을 이용한 실린더를 사용하는 것으로 하여도 좋다. FOUP(13)는 스테이지(14)에 배치된 위치 결정 수단(30)으로서의 키네마틱 핀(30)에 의해 스테이지(14)의 소정의 장소에 정확하게 얹어 놓이고, 도시하지 않은 계합 수단에 의해 스테이지(14)와 계합되는 구조로 되어 있다.

FIMS 도어(12)는 FOUP(13)의 커버(17)에 대하여, 위치 결정과 흡착력에 의한 일체화를 행하기 위한 레지스트레이션 핀(23a)과, 커버(17)에 구비된 래치 키 구멍(24)에 끼워 맞추어 회전함으로써 래치 키 구멍(24)과 연동하는 로크 기구(25)와, 래치 키 구멍(24)과 계합하여, 로크 상태와 로크 해제 상태를 전환하는 래치 키(23b)를 구비하고 있다. 이러한 구성에 의해, FOUP(13)를 구성하는 커버(17)와 캐리어(16)의 로크 상태는 해제되어, 커버(17)와 FIMS 도어(12)는 일체화된다.

FIMS 도어(12)는 브라켓(31)을 통해, FIMS 도어 승강 기구(19)에 승강 가능하게 장착되어 있다. 이러한 구성에 의해, FOUP(13)의 커버(17)와 일체화될 수 있는 위치까지 상승된 FIMS 도어(12)는 상기와 같이 하여 커버(17)와 일체화한다. 하강을 위하여, FIMS 도어(12)는 커버(17)에 구비된 로크 기구(25)를 해제한 후, 임의의 위치까지의 하강 동작이 가능하게 된다. 또한, 도 4에서, FIMS 도어 승강 기구(19)는 구동원인 모터(19a)가 이송 나사(19b)를 정회전 혹은 역회전의 회전 동작시키는 것에 의해, FIMS 도어(12)를 임의의 위치까지 승강 이동시키는 것이 가능하게 되는 구성으로 하고 있지만, 이것을 대신하여, 공기압이나 유압과 같은 유체압을 이용한 실린더를 사용하는 것으로 하여도 좋다.

또한, 상기의 구성에 더하여, 로드 포트(2)에는 FOUP(13) 내부의 어느 선반(18)에 웨이퍼(15)가 얹어놓여 있는지 아닌지, 혹은 그 수를 검지하는 맵핑 센서(32)가 구비되어 있다.

도 4에 있어서, 맵핑 센서(32)는, 웨이퍼(15)의 얹어놓여지는 면과 평행한 광축을 가지는 한 쌍의 투과형 센서가 이용되고 있고, 웨이퍼(15)의 수평면 상의 주변 둘레를 둘러싸는 것처럼 간격을 뚫은 대략 コ 자형 모양의 센서 장착부(33) 상에 장착되어 있다. 센서 장착부(33)의 양단은 센서 구동 기구(34)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 센서 구동 기구(34)의 구동원으로서는 모터나 로터리 액추에이터이며, 이러한 구동원이 회전 동작하는 것에 의해, 구동원의 축을 중심으로 센서 장착부(33)가 회동하고, 상부에 장착된 맵핑 센서(32)가 캐리어(16) 내부에 진입하게 된다.

센서 구동 기구(34)는 브라켓(31)에 고정되어 있고, FIMS 도어 승강 기구(19)의 동작에 연동하여 승강 동작을 행하는 것이 가능하고, 이것에 의해 캐리어(16) 내의 전체 선반(18)에 대한 웨이퍼(15)의 유무를 검지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 각 구동 기구로의 출력 신호나 센서 등의 입력 신호는 제어부(37)에 의해 제어되고 있다.

상기의 구성에 더하여, 로드 포트(2)의 내부에 구비된 각 구동원이나 가동부로부터 발생하는 먼지나 외부로부터의 먼지가 국소 환경 공간 유닛(3)에 침입하는 것을 막기 위하여, 벽면(35)을 설치하는 것이나, 외부로부터의 저청정 공기의 진입을 막기 위하여 외부에 접한 부분을 커버(36)로 가릴 수도 있다. 또한, 로드 포트(2) 내에서 발생한 먼지를 외부에 배출하기 위한 배기 팬(37)을 구비하는 것도 가능하다. 이것에 의해, 국소 환경 공간 유닛(3) 내에 먼지가 유출하는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 국소 환경 공간 유닛(3) 내를 흐르고 있는 고청정 공기의 다운 플로우가 벽면(35)의 상부 개구 부분으로부터 침입하고, 로드 포트(2)의 저면에 설치된 개구부를 지나서, 장치 외부로 배출되게 되어, FIMS 도어(12)와 일체화된 상태에서 하강 위치에 있는 커버(17)에 먼지 등의 오염 물질이 부착하는 것도 방지할 수 있다.

다음으로, 밀폐 가능한 용기의 일종인 FOUP(13)에 대해 설명한다. FOUP(13)는 내부를 고청정의 분위기로 유지함으로써, 피수납물인 웨이퍼(15)를 저청정의 외부 분위기로부터 격리하고, 각 공정 간의 반송을 행하기 위한 밀폐 가능한 용기이다. 도 3은 반도체의 웨이퍼 수납 용기의 일종인 FOUP(13)의 구조를 나타내는 사시도이다. FOUP(13)는 내부에 웨이퍼(15)를 수용하는 캐리어(16)와, 캐리어(16)로부터 웨이퍼(15)를 출입하기 위하여 전면에 설치된 개방면(161)을 가지는 플랜지부(26)와, 개방면(161)을 밀폐하여, 캐리어(16) 내부를 밀폐하기 위한 커버(17)를 구비하고 있다. 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 캐리어(16)의 내부 벽면에는 웨이퍼를 복수 매 얹어놓기 위한 선반(18)이 수직 방향으로 소정의 간격을 두어서 설치되어 있다.

또한, FOUP(13)의 상부에는 OHT(Overhead Hoist Transport)로 대표되는 FOUP 반송 로봇에 의해 자동 반송될 때의 FOUP 반송 로봇과의 계합부인 톱 플랜지(20)가 구비되어 있다. 또한, 캐리어(16)의 측부에는 FOUP(13)를 수동으로 반송할 때에 손잡이가 되는 핸들(21)(도 1)이 구비되어 있다. 이것에 의해, FOUP(13)는 내부에 웨이퍼(15)를 수납한 상태로 밀폐되어, 자동 또는 수동으로 처리 장치 사이를 반송되는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 3의 (b)는 커버(17)의 FIMS 도어(12)에 대향하는 면을 나타낸 도면이고, 도 3의 (c)는 커버(17)의 캐리어(16)와 맞닿는 면을 나타낸 도면으로서, 커버(17)는 캐리어(16)의 개방면(161)에서 캐리어(16)와 끼워 맞추어지고, FOUP(13) 내부를 밀폐 공간으로 하는 것이다.

FOUP 커버(17)의 외측의 면, 즉, FIMS 도어(12)와 대향하는 면에는, FIMS 도어(12)에 대한 커버(17)의 위치 결정을 위한 위치 결정 구멍(22)과, 로드 포트(2)에 구비된 래치 키(23)에 의해 커버(17)를 캐리어(16)에 계합/분리하기 위한 래치 키 구멍(24)이 구비되어 있다. 또한, 커버(17)의 상하의 둘레에는 로크 기구(25)가 구비되어 있지만, 이것은 커버(17)를 캐리어(16)의 개방면(161) 주변 둘레에 설치된 플랜지 부분(26)에 계합하기 위한 것이다. 이 로크 기구(25)는 래치 키 구멍(24)과 연동하고 있고, 래치 키 구멍(24)을 FIMS 도어(12)에 구비된 래치 키(23)로 좌우로 회전시키는 것에 의해, 로크 기구(25)를 로크 상태와 개방 상태로 조작 가능하게 되어 있다.

FOUP 커버(17)의 내측의 면, 즉, 캐리어(16)의 개방면과 접촉하는 면에는, FOUP(13) 내의 밀폐성을 유지하기 위한 밀봉재(27)와, FOUP(13) 내부에 수납된 웨이퍼(15)의 둘레를 수평 방향으로 눌러 붙여서 고정하기 위한 보관 유지 부재(28)가 구비되어 있다. 이 보관 유지 부재(28)에 의해, 캐리어(16) 내부의 웨이퍼(15)는 선반(18) 상에 얹어놓여진 상태로 캐리어(16) 내벽과 보관 유지 부재(28)에 의해 고정되어, 수동 혹은 FOUP 반송 로봇에 의한 반송 시에, FOUP 내부에서의 꿈틀거림이 억제된다. 이들 상세한 치수 등의 정보는 반도체 제조와 관련되는 규격인 SEMI 규격에 의해 규정되어 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, FOUP의 분위기(내부 가스)를 치환하는 분위기 치환 장치(「퍼지 포트」)는 로드 포트(예를 들어, 도 4에 예시한 로드 포트(2))에 조립 가능하게 설계되어 있다. 이러한 퍼지 포트를 도면에 40으로 나타내고 있다. 도 5는 FOUP(13) 내부를 퍼지 가스(불활성 가스)로 퍼지하는 퍼지 포트(40)를 측면으로부터 본 단면도이며, 도 6은 퍼지 포트(40)의 핵심 구성요소인 퍼지 플레이트(41)가 왕복운동 가능(출몰 가능)하게 배치되는 FIMS 도어(12) 주변에 대한 사시도이다.

본 발명의 실시예의 특징에 의하면, 퍼지 포트(40)는 FOUP(13)에 퍼지 가스(불활성 가스)를 공급하기 위한 퍼지 플레이트(41)를 구비한다. 퍼지 플레이트(41)는 비동작시에는, 하방의 후퇴 위치(도 5에 나타내는 상태)에 수납된다. 퍼지 동작을 위하여, 퍼지 플레이트(41)는 삽통공(66)(도 6)을 지나서 후퇴 위치의 상방인 분위기 치환 위치로 진출한다. 본 발명의 실시예의 특징에 의하면, 이 진출 위치에서, 퍼지 플레이트(41)는 도 9에 예시하는 바와 같이, FIMS 도어(12)(이것에는, 미리 FOUP(13)의 커버(17)가 장착되고, 일체화되어 있다)와 FOUP(13)의 개방면(161)과의 사이에 위치한다. 바람직하게는, 이 진출 위치에서, 퍼지 플레이트(41)의 면(퍼지 가스가 분출하는 면)은 퍼지 플레이트(41)의 면개방면(161)과 평행 또는 대략 평행(기울기 각도 플러스 마이너스 20도 이하일 수 있다)하게 되어(도 9), 퍼지 플레이트(41)는 개방면(161)의 내부(비주변둘레부, 바람직하게는, 개방면(161)의 중앙부)와 면하는 자세(오리엔테이션)에 놓인다. 이 대면 자세에서, 퍼지 플레이트(41)는 퍼지 동작을 행한다. 즉, 퍼지 플레이트(41)의 면으로부터, 거의 한결같고, 저속의 퍼지 가스가 분출하고, 층류(도 9의 검은 색의 화살표 참조)를 형성하여 용기(13) 내부에 유입하고, 용기(13)의 분위기가 퍼지된다. 퍼지 플레이트(41)의 유출면은 캐리어(16)의 개방면(161)의 내부(바람직하게는 중앙부)에 대응하는 형상을 가져도 좋다. 예를 들어, 도시한 실시예에서, 퍼지 플레이트(41)는 대략 직사각형이다. 이 퍼지 플레이트(41)의 종횡의 치수는 유체(퍼지 가스) 확산을 고려하여, 캐리어(16)의 개방면(161)의 종횡 각각보다 작은 것이 바람직하고, 한편, 퍼지 플레이트(41)로부터의 불활성 가스가 캐리어 개방면(161)의 중앙부에 층류로서 유입하는 것이 바람직하다(도 9 참조).

이러한 구조, 배치를 가지는 퍼지 플레이트(14)에 의해, 효율이 좋은 분위기 가스 치환이 실현된다. 즉, 퍼지 플레이트(41)의 유출면으로부터 나와서 캐리어(16)의 중앙부를 흐르는 층류의 불활성 가스(도 9의 캐리어(16) 내에 나타내는 검은 색의 화살표 참조)는, 캐리어 내의 공기(도 9의 캐리어(16) 내에 나타내는 흰색 화살표 참조)를 퍼지 플레이트(41)의 주변 둘레와 캐리어(16)의 개방면(161)의 주변 둘레와의 사이를 지나서 층류 상태로 밀어내고, 캐리어(16) 내에서의 퍼지 가스(불활성 가스)와 공기와의 혼합, 교반을 가능한 한 작아지게 할 수가 있는 것이다. 또한, 여기서 말하는 퍼지 가스(불활성 가스)란, 질소, 아르곤, 네온, 크립톤 외에, 건조 공기도 포함할 수 있다. 게다가, 퍼지 포트(40)는 퍼지 플레이트(41)를 작동 위치(분위기 치환 위치)와 대기 위치(수납 위치)와의 사이에서 상하로 왕복이동(승강 이동)시키는 퍼지 플레이트 승강 기구(42)와, FIMS 도어(12)를 전진ㆍ후퇴시키는 FIMS 도어 구동 기구(43)와, 퍼지 포트(40)의 각 구성요소를 제어하는 제어부(46)를 구비하고 있다.

바람직한 실시예의 퍼지 포트(40)에서, 퍼지 포트 개구부(44)는, 퍼지 플레이트(41)에 의해 FOUP(13)의 퍼징(분위기 치환 동작)이 행해지는 장소를 제공한다. 또한, 퍼지 포트 개구부(44)는 반송 로봇(4)이 FOUP(13) 내의 웨이퍼(15)를 반출ㆍ반입하는 장소로서도 사용된다. 이 퍼지 포트 개구부(44)는 통상의 로드 포트(예를 들어, 도 4에 나타내는 로드 포트(2))의 포트 개구부와 마찬가지로, 스테이지(14)에 얹어놓여진 FOUP(13)의 플랜지 부분(26)이 통과 가능한 개구 면적을 가지고 있다. 로딩 순서의 하나의 동작 스텝에서, 스테이지(14)에 얹어놓은 FOUP(13)는 퍼지 포트 개구부(44)의 입구를 지나서, 개구부(44)의 소정의 위치에 대기하고 있는 FIMS 도어(12)와 만나고, 그 위치, 커버(16)가 FOUP(13)로부터 떼어 내어져서, FIMS 도어(12)에 장착된다(즉, FIMS 도어(12)에 일체화된다). 또한, 인접한 국소 환경 공간 유닛(3)과 퍼지 포트 개구부(44)와의 사이의 직접적인 유체 연통을 방지 또는 억제하기 위하여, 국소 환경 공간은 퍼지 포트 개구부(44)의 상하 좌우의 내벽(45)(도 6에 나타내는 45a, 45b, 45c, 45d)이 구성하는 격벽에 의해 퍼지 포트(40)의 내부 공간과는 격리되어 있다(즉, 유체 연통은 간극을 통해 억제되고 있다).

퍼지 포트 개구부(44)의 하측 내벽(45d)에는 퍼지 플레이트(41)가 통과하기에 충분한 면적을 가지는 삽통공(66)이 형성되어 있고, 이 삽통공(66)을 지나서, 퍼지 플레이트(41)는 작동 위치(분위기 치환 위치)와 대기 위치(수납 위치)와의 사이를 승강 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 도시한 실시예(도 5, 도 6 참조)에서, 삽통공(66)의 상방은 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 고청정 공기가 FIMS 도어(12)의 주변 둘레(FIMS 도어(12)와 내벽(45a, 45b, 45c, 45d)과의 간극)를 지나서 외부로 유출하고 있다. 이 고청정 공기의 흐름이, 「에어 커튼」내지 「에어 도어」로 되어, 프로세스 장치 외부의 저청정인 공기가 삽통공(66)을 지나서 대기 위치(수납 위치)에 있는 퍼지 플레이트(41)에까지 도달하는 것을 막고 있으므로, 삽통공(66)을 덮는 뚜껑 부재를 설치할 필요는 없지만, 소망한다면, 삽통공(66)을 개폐 가능하게 덮는 뚜껑 부재를 설치함으로써 삽통공(66)으로부터 내부로의 저청정 공기의 침입을 확실하게 방지할 수가 있다.

또한, 내벽(45a, 45b, 45c)과 FIMS 도어(12) 주변 둘레 부분과의 사이의 간극이 너무 크면, 국소 환경 공간 유닛(3) 내의 고청정 공기가 대량으로 그 간극을 지나서 외부로 흘러나가 버려서, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 내압이 오르지 않고, 청정도가 유지될 수 없는 경우도 있으므로, 고청정 공기의 국소 환경 공간 유닛(3) 외부로의 유출을 제한하기 위하여, 내벽에는 플랜지 패널(65)이 설치되어 있다. 이 플랜지 패널(65)은 FOUP(13)에 대향하는 FIMS 도어(12)의 면과 대략 동일한 면 상에 설치되고(도 9 참조), 내벽(45a, 45b, 45c)과 대응하는 각 플랜지 패널 경계는 밀접되어 있다. 또한, 도 6, 도 9의 구체적인 예에 있어서, FIMS 도어(12)와 플랜지 패널(65)은 수 mm 정도의 간극을 갖고 배치되어 있고, 이 간극에 의해 고청정 공기유출 조정 기능이 실현된다. 즉, 이 간극으로부터, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 적당한 양의 고청정 공기가 외부로 유출되게 되어, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 내압을 유지한 다음, 외부로부터의 저청정 공기의 침입도 유효하게 방지된다.

다음으로, 퍼지 플레이트의 구체적인 예에 대하여, 도 7 및 도 8을 참조하여 상세하게 설명해 간다. 퍼지 플레이트(41)는 상기 퍼지 플레이트 승강 기구(42)의 이동자에 장착된 브라켓(52)(도 5)에 고정된 지주(47)에 의해 지지되어 있어서, 퍼지 플레이트 승강 기구(42)의 승강 동작에 연동하여 승강 가능하게 되어 있다. 지주(47)는 중공의 파이프 모양으로 되어 있어서, 내부에는 불활성 가스를 유통시키는 배관 경로(39)가 삽통하고 있다. 이 배관 경로(39)(도 7)가 퍼지 플레이트(41)의 내부 배관(48)으로 연결되어 있어서, 퍼지 플레이트(41)에 불활성 가스의 공급이 가능하게 되어 있다.

퍼지 플레이트(41)의 형상, 사이즈는, 바람직하게는, 퍼지 플레이트(41)와 대면하는 FOUP(13)의 개방면(161)의 형상, 사이즈에 기초하여 설계된다. 구체적인 예로서, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 퍼지 플레이트(41)는 얇은 직방체 형상을 가지고 있고, 내부에는 일단으로부터 도입되어 온 불활성 가스를, 2 차원 배치된(예를 들어, 2 차원 매트릭스 배치된) 다수의 분출단에 분산시키기 위한 분기 형상을 가지는 배관(48)과, 배관(48)의 각 분출단(배관 출구)에 설치되고, 보내져 온 불활성 가스의 유속을 저감하고, 동시에, 불활성 가스를 광범위하게 방산시키는 분출 억제 소자(49)의 2 차원 어레이를 가지고 있다. 배관(48)을 다수의 분기 형상으로 함으로써, 배관(48)의 일단으로부터 도입된 불활성 가스의 분출력은 분기한 각 분출단에 분산되는 것에 의해, 각 분출단으로부터 분출되는 불활성 가스의 기세를 저하시키는 활동이 있다.

배관(48)을 분기 형상으로 하는 것은 여러 가지의 방법으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄이나 PTFE(폴리 테트라 플루오르 에틸렌) 수지 등으로 이루어진 튜브재에 이음새를 개입시켜 분기시키는 것으로 하여도 좋고, 스테인레스 스틸재 등으로 이루어진 파이프를 접합함으로써 분기 형상을 형성하여도 좋다.

배관(48)의 각 분출단에 장착되는 분출 억제 소자(49)는 사용하는 퍼지 가스에 대하여 필요한 분출 억제 기능을 가지는 여러 가지의 소재로 실현될 수 있고, 바람직하게는, 다공질의 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, PTFE 미립자 결합 복합 부재나 소결 금속, 소결 유리, 연속 기포 유리, 적층 여재, 또는 중공사막을 여재로서 구비하는 에어 필터 부재로 실현될 수 있다. 다공질의 분출 억제 소자(49)의 경우, 분출 억제 소자(49) 내의 좁은 간극, 내지 가는 구멍을 불활성 가스가 빠져나감으로써 불활성 가스의 유속이 저감되고, 불활성 가스의 분출 방향이 광범위하게 넓어지고, 불활성 가스가 퍼지 플레이트(41) 내에 균일하게 공급되게 된다. 게다가, 배관을 유통할 때에 불활성 가스에 혼입한 먼지의 제거도 다공질의 분출 억제 소자(49)에 의해 가능하게 된다. 다공성 분출 억제 소자(49)의 경우, 분출 억제에 다공질이라고 하는 미세 구조를 이용하므로, 필요한 분출 억제 능력을 갖는 분출 억제 소자를 간결하게 실현할 수 있다.

바람직하게는, 퍼지 플레이트(41)의 캐리어 개방부에 대향하는 면에는, 퍼지 가스(불활성 가스)의 유출면을 가지는 정류판(50)이 장착된다. 정류판(50)은 퍼지 플레이트(41)의 보호 커버를 구성하고, 그 유출면에는, 퍼지 플레이트(41)의 외부에 퍼지 가스를 방출하기 위하여, 종횡으로 다수의 개구 또는 구멍을 배치한 2 차원 구멍 어레이 내지 구멍 메쉬가 형성되어 있다. 구멍 메쉬의 각 구멍은 퍼지 가스의 흐름의 방향을 규제하는 정류 기능을 가진다. 구체적인 예로서, 정류판(50)은 타발 구멍이 2차원적으로 한결같게 배치된 펀칭 플레이트로 구성될 수 있다. 퍼지 플레이트(41)나 지주(47) 및 보호 커버(50)의 재질은 물성이나 비용의 면으로부터 스테인리스재로 하는 것이 바람직하지만, PTFE재 등의 수지재를 사용하는 것으로 하여도 좋다. 이 구성에 의해, 퍼지 플레이트(41)에 보내져 온 불활성 가스는 분출 억제 소자(49)에 의해 퍼지 플레이트(41) 내부에 충만하고, 정류판(50)의 구멍 메쉬를 통해 광범위하고 균등하게 캐리어(16) 내부에 층류로서 유입시키는 것으로 된다.

또한, 분출 억제 소자(49)로서는, 상기한 에어 필터 부재 이외에도 연속 기포 발포 수지나 스테인리스 와이어 메쉬, 소결 금속이나 세라믹 다공체라는 다공질 재료로서, 소재 자체에 오염 물질이 없고, 티끌을 발생하지 않는 소재가 사용 가능하다. 도 7에서는, 분출 억제 소자(49)는 배관(48)의 각 분출단에 개별적으로 장착되는 다공질 소자로 구성하였다. 대체 형태로서, 도 8에 있는 바와 같이, 퍼지 플레이트(41)와 정류판(50)(보호 커버)의 사이에 장착되는 평판 모양의 다공질 분출 억제 소자(49)(즉, 다공질 시트)로 구성하여도 좋다(이 경우, 배관(48)의 각 분출단에는 개별 분출 억제 소자(49)를 설치할 필요는 없다). 평판 모양의 다공질 분출 억제 소자(49)에 더하여, 퍼지 플레이트(41) 내부로부터 분출되는 불활성 가스의 분출 방향을 메쉬 모양의 가는 구멍으로 규제(정류)하고, 층류로서 캐리어(16) 내부에 유입시키기 위한 보강 정류판(79)을 분출 억제 소자(49)(다공질 시트)와 퍼지 플레이트(41)의 사이에 배치해 두면, 정류뿐만 아니라 다공질 분출 억제 소자(49)의 보강으로서의 효과도 있다.

다음으로, 퍼지 플레이트(41)를 승강 이동시키는 퍼지 플레이트 승강 기구(42)에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. 퍼지 플레이트 승강 기구(42)는 구동원인 모터(51)와, 모터(51)의 회전에 연동하여 회전하고, 지주(47)가 장착되어 있는 브라켓(52)을 상하 방향으로 이동시키는 이송 나사(53), 및 브라켓(52)의 승강 동작을 안내하는 가이드 레일(54)을 구비하고 있다. 모터(51)의 회전에 연동하여 이송 나사(53)가 회전하고, 그 회전에 의해 이송 나사(53)의 이동자에 장착된 브라켓(52)이 모터(51)의 회전 각도에 따라 소정량 승강 동작한다.

이것에 의해, 상기 작동 위치(분위기 치환 위치)와 상기 대기 위치(수납 위치)와의 사이에서, 퍼지 플레이트(41)를 왕복이동(승강)시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에서는 승강 기구로서 모터(51)와 이송 나사(53)를 이용하고 있지만, 이것을 대신하여, 임의의 적당한 기계적 왕복이동 기구 예를 들어, 에어 실린더나 유압 실린더, 혹은 캠 링크 기구를 이용하는 것이 가능하다. 게다가, 본 실시예에서는, 퍼지 플레이트(41)를 비동작시에는 퍼지 포트 개구부(44)의 하부에 수납하고, 퍼지 동작에 즈음하여 분위기 치환 위치까지 상승시키도록 하여, 퍼지 플레이트(41)를 상하로 왕복이동시키도록 설계하고 있다. 이것은, 더 작은 공간으로 실현될 수 있고, 기존의 로드 포트와의 호환성을 확보하기 쉬운 점에서 바람직한 형태이지만, 소망한다면, 이것을 대신하여, 퍼지 포트 개구부(44)의 상부 또는 측부에 수납하는 것으로 하고, 구동 기구에 의해 퍼지 플레이트(41)를 진출 위치와 후퇴 위치와의 사이에서 왕복이동시키는 형태를 채택하는 것으로 하여도 좋다.

퍼지 동작에 필요한 제어(각 구동 기구의 왕복이동 동작이나 불활성 가스의 유량이나 공급 시간, 공급 타이밍의 제어를 포함한다)를 행하는 제어부(46)는 퍼지 포트(40)의 본체 내부의 제어 박스(70)(도 12) 내에 구비되어 있다. 불활성 가스는 도 12에 나타낸 바와 같이 퍼지 포트(40) 외부로부터 제어부 내에 공급 경로를 통해 공급되고, 퍼지 플레이트(41)로 도입된다.

퍼지 플레이트(41)에 도입되는 불활성 가스는 분위기 치환 장치인 퍼지 포트(40)가 설치되어 있는 공장 설비로부터 공급되는 것으로 하여도 좋고, 퍼지 포트(40) 내에 불활성 가스를 저류한 용기를 구비하는 것으로 하여도 좋다. 공장 설비 혹은 저류한 용기를 공급원(69)으로 하는 퍼지 가스(불활성 가스)는 공급 경로를 거쳐 제어 박스(70) 내에 도입되고, 제어 박스(70) 내에 구비된 압력 조절기(71), 압력 센서(72), 전자기 밸브(73)를 개입시킨 후, 퍼지 플레이트(41)로 도입되는 구성으로 되어 있다. 압력 조절기(71)는 공급원의 변동하는 압력에 대하여, 출구측의 압력을 일정하게 조절하는 것이며, 압력 센서(72)는 압력 조절기(71)의 출구측으로부터 보내져 오는 불활성 가스의 압력을 측정하여 두고, 미리 설정된 상한과 하한의 문턱값에 대하여 고압 혹은 저압 상태로 되었을 경우, 알람 신호를 제어부(46)에 송신하는 기능을 하고 있다.

전자기 밸브(73)는 제어부(46)로부터 보내져 오는 입력 신호에 의해 불활성 가스의 유통하는 밸브의 개폐를 행하는 것으로, 제어부(46) 내에 구비된 기억 장치에 미리 기억시킨 순서에 따라, 소정의 타이밍에서 소정의 시간만큼 불활성 가스의 공급을 행하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 전자기 밸브(73)로부터 퍼지 플레이트(41)로의 각각의 공급 경로에는 니들 밸브(74)가 구비되어 두고, 불활성 가스의 유량의 정확한 조정이 가능하다. 이 구성에 의해, 공급 경로를 거쳐 제어 박스(70) 내에 도입된 불활성 가스는 소정의 압력과 유량으로 제어된 후, 소정의 타이밍에서 소정의 시간만큼 불활성 가스의 퍼지 플레이트(41)에 공급된다.

또한, 불활성 가스의 공급 시간은 시험에 의해 미리 바람직한 시간을 나누어내어 두고, 제어부(46)에 구비된 타이머에 의해 공급 개시와 공급 정지의 제어를 행하는 것(타이머 방식)으로 하여도 좋고, 대안으로서, 퍼지 포트(40)의 바람직한 장소에 불활성 가스 농도를 검지하는 센서를 설치하여 두고, FOUP(13) 내의 불활성 가스 농도가 규정 수치에 이르면 공급을 정지하는 것(센서 방식)으로 하여도 좋다. 게다가, 센서는 퍼지 가스로서 사용하는 불활성 가스의 농도를 측정하는 것으로 하여도 좋지만, 대안으로서, 비교적 염가의 산소 농도를 측정하는 센서를 사용하는 것도 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다. 또한, 산소 농도 센서를 사용할 경우에는, FOUP(13) 내의 산소 농도가 규정 수치 이하로 되면, 퍼지 가스의 공급을 정지하도록 제어한다.

캐리어(16) 내부에 불활성 가스를 유입시키기 위하여, 배관(48)으로부터 바로 캐리어(16) 내에 불활성 가스를 공급하는 분위기 치환 장치의 경우, 불활성 가스의 유속을 올리면, 캐리어(16) 내부에 유입하는 불활성 가스의 양도 증가하고, 단시간에서의 분위기 치환이 가능하다고 기대되고 있었다. 그러나, 실제로는, 캐리어(16) 내에 수납한 웨이퍼(15)의 이면에 부착되어 있는 먼지, 캐리어(16) 내에 퇴적되어 있는 먼지가 불활성 가스의 분사력에 의해 불어 날려져 버리고, 그 불어 날려진 먼지의 입자가 웨이퍼(15)의 처리 면에 충돌하여, 처리 면을 손상시켜 버리는 현상(교반 현상)이 본원 발명자에 의해 확인되었다.

또한, 유속이 큰 불활성 가스 흐름이 캐리어(16) 내의 벽면에 충돌한 후 외부에 유출하여 버리거나, 외부로부터의 공기를 감아넣어 버리거나 하여, 캐리어(16) 내의 불활성 가스 농도가 오르지 않는다고 하는 문제를 일으킬 가능성도 있다. 반대로, 불활성 가스의 유속을 내리면, 먼지의 비산이나 불활성 가스의 유출이라고 하는 문제는 저감되지만, 유량도 감소하여 버리는 것으로 되어, 그 결과 분위기 치환에 많은 시간을 필요로 하여 버리는 것으로 되어, 분위기 치환이 종료할 때까지 웨이퍼(16) 표면의 산화가 진행하여 수율의 저하를 초래하여 버리는 것(산화 현상)도 본원 발명자에 의해 확인되었다. 게다가, 상기한 교반 현상, 산화 현상은 불활성 가스의 유속을 고속화하여 불어내는 유체 소자인 노즐을 이용하여, 불활성 가스를 캐리어(16) 내에 불어넣는 종래의 분위기 치환 장치에서 현저하다는 것이 확인되었다. 본원 발명에 의하면, 퍼지 포트(분위기 치환 장치)에 비노즐형의 퍼지 플레이트를 설치하고, 이 퍼지 플레이트에 의해, 층류이며 느린 퍼지 가스 플로우를 실현하고 있다. 이러한 신규의 퍼지 플레이트를 갖는 분위기 치환 장치에 의하면, 상기 교반 현상, 산화 현상은 충분히 억제될 수 있다는 것이 본원 발명자에 의해 발견되었다.

예를 들어, 바람직한 실시예에 따른 퍼지 플레이트(41)에서, 퍼지 가스 배관(48)은 다수의 분기 배관으로 구성하여, 하나의 도입단(배관 입구)으로부터 도입된 불활성 가스가 복수의 분출단(배관 출구)으로 분산시킨다. 그리고, 각 분출단의 선단에 불연속적인 다공질 분출 억제 소자(49)를 설치하거나(도 7), 혹은, 복수의 분출단을 모두 피복하는 시트 모양의 다공질 분출 억제 소자(49)를 배치한다(도 8). 게다가, 구멍 메쉬가 형성된 정류판(50)을 통하여, 불활성 가스를 캐리어(16)의 개방면(161)을 향해 흘려 넣고 있다. 이와 같이 하여, 퍼지 플레이트(41)에 의해, 교반 현상을 억지하여 캐리어(16) 내에 체류하는 먼지의 비산을 방지한다. 또한, 소정 시간 내에서 분위기 치환에 필요한 양의 불활성 가스를 한결같은 평면형 층류 가스 발생 플레이트인 퍼지 플레이트(41)로부터 캐리어 내에 공급함으로써 단시간의 퍼징(분위기 치환)을 실현하고, 기판 표면(웨이퍼 표면)의 산화 현상을 억제하고 있다.

바람직한 실시예의 퍼징 동작에 있어서, 퍼지 플레이트(41) 내부에 방산시켜진 불활성 가스는 메쉬 구멍 내지 2차원 어레이 구멍을 가지는 정류판(50)에 의해 정류되고, 캐리어(16)의 개구 면(161)에 대하여 대략 균등한 유속을 가지는 층류로 되어 캐리어(16) 내부로 공급되는 것으로 된다. 캐리어(16) 내부로 공급된 불활성 가스는 내부에 수납된 웨이퍼(15)의 간극을 지나서 서서히 캐리어(16) 내부로 유입하고, 그것에 의해 웨이퍼(15)의 표면에 체류하고 있던 오염 물질이나 내부에 충만하여 있던 청정 공기는 불활성 가스에 밀어내어지도록 캐리어(16)의 플랜지 부분(26) 주변 둘레로부터 외부로 배출되는 것으로 되어, 캐리어(16) 내부의 분위기 치환이 진행하여 간다(도 9 참조).

또한, 분위기 치환 위치에서, 퍼지 플레이트(41)는 퍼지 포트 개구부(44)에 대하여 중앙에 배치되는 것(따라서, 캐리어(16)의 개방면(161)의 세로 중심선이 퍼지 플레이트(41)의 세로 중심선과 일치하는 배치 관계)이 불활성 가스에 밀어내어진 캐리어(16) 내부의 청정 공기가 균등하게 퍼지 포트 개구부(44) 주변 둘레로부터 외부로 배출되는 것으로 되어 바람직하다. 그러나, 퍼지 플레이트(41)를 퍼지 포트 개구부(44)의 비중앙부에 배치하였다고 하더라도, 유량, 유속을 조정함으로써, 마찬가지로 교반이 억제되어, 불활성 가스 밀어내기 효과가 얻어진다.

전술한 바와 같이, 퍼지 플레이트(41)로부터 캐리어(16)의 개방면(161)을 향해 불활성 가스가 층류로 흐르도록 하기 위해서는, 퍼지 가스 출력 플레이트인 정류판(50)은 개방면(161)에 대하여 일정한 비율의 불활성 가스 유출면을 가지는 것이 바람직하다. 도 7은 다수의 원형 구멍을 가지는 판재(환혈형 펀칭 플레이트)에 의한 유출면, 도 8은 망판재(각혈형 펀칭 플레이트)에 의한 유출면이다. 퍼지 플레이트에 의해 차지되는 유출면의 면적 비율은 적당한 크기를 가지는 것이 바람직하다. 정류판(50)의 가로 방향의 치수를 A, 세로 방향의 치수를 B로 하고, 퍼지 플레이트의 유출면의 가로 방향의 치수를 a, 세로 방향의 치수를 b로 하면, ab/AB 비(정류판 면적에 대한 유출면 면적의 비)는 50% 이상, 100% 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 정류판(50)의 면적은 캐리어(16)의 개방면(161)의 면적에 대하여 10% 이상 60% 이하가 바람직하고, 또한, 정류판(50)의 유출면 면적은 캐리어(16) 개구 면의 면적에 대하여 5% 이상, 50% 이하가 바람직하다.

또한, FIMS 도어(12)는 분위기 치환 시에, 국소 환경 공간 유닛(3)의 팬 필터 유닛(5)으로부터 공급되는 고청정 공기가 캐리어(16) 내부에 유입하는 것을 유효하게 조정, 억지하는 위치에 배치되는 것이 바람직하고, 고청정 공기 유입 조정/억지 기능에 의해, 퍼징에 의한 캐리어(16) 내의 불활성 가스 농도를 효율적으로 상승시킬 수가 있다.

퍼지 포트(40)는 플랜지 패널(65)을 이용하여 조정된 유량의 고청정 공기가 FIMS 도어(12)와 내벽(45)과의 간극을 통해 퍼지 포트(40)를 경유하여, 외부에 유출하도록 구성될 수 있다. 도 9는 이러한 실시 형태에서, 분위기 치환을 행한 경우의 불활성 가스, 고청정 공기, 및 캐리어(16) 내의 공기의 흐름을 나타낸 것으로, (a)는 측면으로부터 본 단면도이며 (b)는 상면으로부터 본 단면도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 퍼지 포트(40)에는 고청정 공기 통로(121)가 존재한다. 즉, 도 9에서, 우측 근처에 있는 국소 환경 공간 유닛(3)(도시하지 않음)으로부터 적당량의 고청정 공기가 FIMS 도어(12)와 플랜지 패널(65)과의 사이에 설치된 간극을 지나서 장치 외부로 유출된다. 이 때문에, 불활성 가스의 유입에 의해 밀어내어진 캐리어(16) 내부의 공기가 이 고청정 공기 통로(121)의 고청정 공기 흐름에 유인 또는 흡인되어 장치 외부로 배기된다. 따라서, 분위기 치환 중에 캐리어(16) 내부에 잔류하고 있는 공기를 흡인(배기)하기 위한 전용의 장치를 부가할 필요는 없다. 이와 같이, 간극에 의해 형성되는 고청정 공기 통로(121)는 캐리어 내부의 분위기 치환을 촉진하는 기능을 가지고 있다.

이 분위기 치환 시에, 약간의 양의 불활성 가스가 고청정 공기와 함께 장치 외부로 유출하는 일도 있지만, 장치 외부에 배출된 불활성 가스를 포함하는 고청정 공기는 공장 내에 설치된 다운 플로우에 의해 즉석에서 마루의 펀칭 구멍을 통해 공장 외부로 유출되는 것으로 되어 인체나 다른 설비에 악영향을 미치는 일은 없다.

또한, 상기 퍼지 포트(40)의 고청정 공기 통로(121)에 의해 완수되는 공기 유량 조정 기능은 웨이퍼(15)의 반입출 시에 캐리어(16)의 플랜지 부분(26)과 퍼지 포트 개구부(44) 주변 둘레를 거의 간극 없이 근접시키고 있는 기존의 로드 포트에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, 스테이지(14)에 얹어놓여 있는 캐리어(16)를 매우 작게 후퇴시킴으로써(국소 환경 공간 유닛(3)으로부터 멀어지는 방향으로 소정 거리 이동시킨다) 플랜지 부분(26)과 퍼지 포트 개구부(44) 주변 둘레 간극을 형성시키는(이것에 의해, 고청정 공기 통로(121)가 형성된다) 기구를 설치하고, 형성한 간극으로부터 캐리어(16) 내부의 공기를 고청정 공기와 함께 장치 외부로 유출시키는 것으로 하면 좋다(도 9 참조).

소망한다면, 불활성 가스를 공급하는 퍼지 플레이트(41)에 더하여, 캐리어(16) 내부의 분위기를 흡인하는 흡인 기구를 설치하여도 좋다. 흡인 기구는 예를 들면, 캐리어(16)의 개방면(161)에 면하는 위치에서 중앙부의 퍼지 플레이트(41)의 주위에, 또는 퍼지 플레이트(41)를 캐리어(16) 개방면(161)에 면하고, 동시에, 중앙부로부터 어긋난 위치에 배치하고, 그 근처에 퍼지 플레이트(41)와 마찬가지의 형상을 가지는 것이어도 좋고, 캐리어(16) 저부에 SEMI 규격의 규정에 의해 구비되어 있는 흡입구로부터 흡인하는 형태이어도 좋다.

다음으로, 퍼지 포트(40)의 동작에 대해 도 11을 참조하면서 상세하게 설명해 간다.

처리 장치(1) 내에서 처리가 종료한 웨이퍼(15)는 처리 종료 후, 국소 환경 공간 유닛(3) 내에 구비된 반송 로봇(4)에 의해 로드 포트의 기능을 겸비한 퍼지 포트(40)에 옮겨진다. 즉, 반송 로봇(4)에 의해, 퍼지 포트(40)(로드 포트)에 배치한 캐리어(16) 내의 소정의 선반(18)에 반입된다. 도 11의 (a) 참조. 이 웨이퍼 옮겨싣기 모드에서는, 퍼지 플레이트(41)는 후퇴 위치(수납 위치)에 있어서, 진출 위치로 이동하기 위하여 퍼지 플레이트(41)가 통과하는 삽통공(66)의 상방은 웨이퍼 옮겨싣기를 위하여 캐리어(16)에 점유되고 있다(따라서, 퍼지 플레이트(41)는 상승 동작할 수 없다). 또한, 항상, 「양압」(주변보다 높은 기압)의 국소 환경 공간 유닛(3)으로부터 퍼지 포트(40)의 간극(플랜지 부분(26)과 플랜지 패널(65)의 사이)을 지나서, 장치(1) 외부로 적당량의 고청정 공기가 유출하고 있으므로, 장치(1) 내부 및 캐리어(16) 내부가 장치(1) 외부의 저청정 공기에 의해 오염되게 하는 일은 없다. 또한, 도 11의 (a)에 나타내는 FOUP로의 웨이퍼 옮겨싣기 모드에서, FIMS 도어(17)는 FOUP 커버(17)를 장착한 일체화 형태로 되어 있고, 퍼지 포트 개구부(44)의 하방 위치(후퇴 위치)로 대피하고 있다.

반송 로봇(4)에 의한 웨이퍼 반송이 종료하면, 스테이지 구동 기구(29)가 캐리어(16)를 얹어놓은 스테이지(14)를 퍼지 포트 개구부(44)로부터 멀어지는 방향(즉, 국소 환경 공간 유닛(3)으로부터 멀어지는 방향)으로 아주 조금 후퇴시킨다. 이 스테이지(14)의 후퇴 동작에 연동하여, FIMS 도어(12)(이때, FOUP 커버(17)를 장착한 일체화 상태에 있음)가 FIMS 도어 승강 기구(55)에 의해, 캐리어(16)의 개방면(161)에 대응한 높이(진출 위치)까지 상승한다. 이와 같이 하여 캐리어(16)의 개방면(161)과 (FIMS 도어(12)에 장착된) FOUP 커버(17)와의 사이에 스페이스(퍼지 플레이트(41)의 작동 에어리어)가 확보된다. 도 11의 (b) 참조. 또한, 이 퍼지 포트(40)의 스테이지(14)가 행하는 아주 작은 후퇴 동작에 의한 이동은 퍼지 포트(40)에 의한 분위기 치환이 효율적으로 행해지는 위치까지 캐리어(16)를 이동시킨다고 하는 목적을 겸하고 있다.

또한, 스테이지(14)는 매우 작은 이동으로 후퇴하는 것으로 되지만, 캐리어(16) 주변 둘레에 설치된 플랜지 부분(26)과 퍼지 포트 개구부(44)의 주변 둘레에 설치된 내벽(45)과의 사이에는 5 mm 정도의 간극이 있고, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 고청정 공기가 그 간극을 지나서 처리 장치 외부로 유출함으로써, 장치 외부로부터의 국소 환경 공간 유닛(3) 내부로의 저청정 공기의 유입을 막고 있다.

그 다음으로, 퍼지 플레이트(41)가 퍼지 플레이트 승강 기구(42)에 의해 캐리어(16)의 개방면에 대한 소정의 위치(작동 위치)까지 상승하고, 캐리어(16) 내부로의 불활성 가스의 공급이 가능하게 된다. 도 11의 (c) 참조. 작동 위치에서, 퍼지 플레이트(41)는 FOUP 캐리어(16)와 FIMS 도어(12)의 사이에 위치하고, 상술한 바와 같이(도 9 참조), FOUP 캐리어(16)를 향해 느린 층류의 퍼지 가스를 발생하여 보내어 넣고, FOUP 퍼징(분위기 치환 조작)을 실시한다.

작동 위치에서의 FOUP 퍼징이 완료되면(예를 들어, 캐리어(16) 내부로의 불활성 가스의 공급이 소정의 시간 행해지면), 퍼지 플레이트(41)는 퍼지 플레이트 승강 기구(42)에 의해 원래의 대기 위치까지 이동된다. 도 11의 (d) 참조. 또한, 퍼지 플레이트(41)가 소정의 대기 위치(후퇴 위치)까지 하강하게 되는 동안에도 불활성 가스를 계속 공급하는 것으로 하여 두면, FOUP(13)의 퍼징에 필요한 전체 시간을 단축할 수 있고, 또한, 캐리어(16) 내의 불활성 가스의 농도 저하를 억제할 수 있어서 바람직하다. 이 목적을 위하여, 대체 또는 조합으로서, 후술하는 보조 노즐(68)(도 5)을 이용하여, 그곳으로부터 이 퍼지 플레이트 하강 모드의 사이에서, 불활성 가스를 보급하도록 하여도 좋다.

퍼지 플레이트(41)가 하강을 종료하면, 스테이지(14) 상의 캐리어(16)가 FOUP 커버(17)와 도킹하는 위치까지 스테이지(14)를 전진시킨다. 도 11의 (e) 참조. 이 도킹 위치에서, FIMS 도어(12)는 장착하고 있던 FOUP 커버(17)를 이탈시키고, 내부에 구비된 래치 키(23b)에 의해 캐리어(16)를 커버(17)로 로크하여 FOUP(13)를 밀폐 상태로 한다. 그 후, 스테이지(14)는 FOUP 반송 로봇, 또는 OHT와의 주고받는 위치까지 후퇴 동작을 행함으로써, 퍼지 포트(40)의 모든 동작(로딩 및 퍼징의 순서)이 완료된다. 도 11의 (f) 참조.

또한, 처리 장치(1)의 종류나 프로세스의 종류에 따라서는 팬 필터 유닛(5)에 구비된 팬(8)의 회전수를 높임으로써, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 내압을 높게 하고, 청정도를 높이도록 하는 일도 있다. 그러한 처리 장치의 환경하에서 퍼지 포트(40)를 사용하는 경우, 분위기 치환 시에 FIMS 도어(12) 캐리어(16) 단부의 플랜지 부분(26)의 간극으로부터 강풍(고속)의 고청정 공기가 퍼지 플레이트(41) 주변으로 흘러들어가 버리고, 그 고청정 공기의 흐름에 영향을 받아 불활성 가스의 층류가 어지럽혀져서, 분위기 치환이 충분히 행해지지 않을 가능성이 있다. 이것은 분위기 치환 장치의 상기 간극을 작게 조정하여 그곳으로부터 유입하는 고청정 공기의 양을 적당량으로 조정하는 기구를 설치함으로써 방지할 수 있다. 혹은, 상기의 간극 조정형의 고청정 공기량 조정 기구를 대신하여, 국소 환경 공간 유닛(3)과의 유체 차폐성을 높인 이하의 밀봉 기구를 사용할 수가 있다.

구체적으로는, FIMS 도어(12) 주변 둘레의 국소 환경 공간 유닛(3)에 접하는 측에, FIMS 도어(12)와 플랜지 패널(65)과의 사이의 간극을 비접촉으로 차폐하도록 형성된, 라비린스 밀봉 구조를 가지는 쉴드(shield) 커버(67a) 혹은 쉴드(shield) 커버(67b)를 장착함으로써 가능하게 된다. 도 14의 (a)는, FIMS 도어(12)에 쉴드(shield) 커버(67a)를 장착한 구체적인 예를 나타낸 사시도이며, FIMS 도어(12)의 캐리어(16) 측으로부터 보아서 좌상방 부분을 누락한 일부 절결도이다.

쉴드 커버(67a)의 캐리어(16)에 접한 단부는 U자 형의 라비린스 구조를 형성하고 있고, 플랜지 패널(65)의 개방면측 주변 둘레부와 비접촉으로 끼워 맞춤으로써, 분위기 치환 시의 캐리어(16) 내부로의 국소 환경 공간 유닛(3) 내부로부터의 고청정 공기의 침입을 차단하고 있다. 또한, FIMS 도어(12)의 주변 둘레에 맵핑 센서(32)가 장착되는 구성 형태에서는, 통상, 캐리어(16) 내부를 향해 전진 후퇴 동작을 시키기 위한 센서 장착부(33)가 배치되어 있으므로, 쉴드 커버(67a)를 설치하는 경우에는 센서 장착부(33)의 동작을 간섭하지 않는 형상으로 하기 위해 67a에 센서 출몰 구멍을 설치하지만, 이것은 가능한 한 작은 구멍으로 하거나, 센싱하지 않는 경우에는 뚜껑을 하는 등의 설계가 바람직하다.

또한, 쉴드 커버(67a)를 장착하는 FIMS 도어(12)는 FIMS 도어 승강 기구(55)에 의해 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있으므로, FIMS 도어(12)에 장착되어 있는 쉴드 커버(67a)와 내벽의 플랜지 커버(65)가 대면하는 단부에 대해서는, 한쪽의 단부를 오목부로 하고, 대응하는 또 다른 한쪽의 단부를 볼록부로 하는 서로 비접촉의 라비린스 구조로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, FIMS 도어(12)와 쉴드 커버(67a)는 동작가능하게 되어 있다. 또한, 오목부와 볼록부를 서로 비접촉으로 한 라비린스 밀봉 구조로 함으로써 먼지가 발생할 가능성이 전혀 없고, 캐리어(16) 내부의 청정도도 유지할 수 있게 된다.

또한, FIMS 도어 구동 기구(43)에 의해, FIMS 도어(12)를 가이드 레일(62)을 따라 가이드 하고, 캐리어(16)에 대해, 가이드 레일(62)의 규정 범위 내에서 떨어뜨릴 방향과 접근할 방향으로, 이동 가능한 구성(도 10 참조)으로 하는 경우에는, 도 13 및 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같은 쉴드 커버(67b)를 설치함으로써 도 14의 (a)에 나타낸 구체적인 예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

여기서, FIMS 도어 구동 기구(43)에 대해 도 10을 참조하여 설명한다. FIMS 도어 구동 기구(43)는 FIMS 도어 승강 기구(55)에 구비된 이송 나사 기구(56)의 이동자(57)에 고정되고, FIMS 도어 승강 기구(55)에 의해 승강 이동되는 베이스 부재(58)와, 베이스 부재(58)에 장착되어, FIMS 도어(12)를 전진 후퇴시키는 구동원인 모터(60), 모터(60)의 회전에 연동하여 회전하고, 이동자(63)에 고정된 FIMS 도어(12)를 전진 후퇴시키는 이송 나사(61), FIMS 도어(12)의 이동을 안내하는 가이드 레일(62)로 이루어져 있다.

또한, 가이드 레일(62)은 베이스 부재(58)의 좌우 양단에 고정된 브라켓(64)에 장착되어 있다. 그 외에도, 브라켓(64)에는 센서 장착부(33)가 회동 가능하게 장착되어 있고, 센서 구동 기구(34)의 동작에 의해, 맵핑 센서(32)의 캐리어(16) 내부로의 이동을 가능하게 하고 있다. 또한, 도 10의 구체적인 예에서는, FIMS 도어의 구동 기구(43)로서 모터(60) 이송 나사(61)를 이용하고 있지만, 이것을 대신하여 다른 종류의 구동 기구, 예를 들어, 에어 실린더나 유압 실린더, 혹은 캠 링크 기구를 이용하는 것으로 하여도 좋다.

도 13은 쉴드 구조를 가지는 FIMS 도어(12) 주변을 국소 환경 공간 유닛(3) 측으로부터 본 사시도이고, 도 14의 (b)는 그 쉴드 구조를 나타낸 사시도이며, FIMS 도어(12)의 캐리어(16) 측으로부터 본 정면시(正面視) 좌상방 부분을 누락한 일부 절결도이다. 쉴드 커버(67b)는 FIMS 도어(12)의 양단에 구비되어 있는 브라켓(64)에 고정되어 있고, 플랜지 패널(65)의 개방면에 대응한 문(門)형의 개구 형상을 가지고 있고, 그 개방면 내부는 FIMS 도어(12) 및 웨이퍼 반송 로봇(4)에 의해 반송되는 웨이퍼(15)가 충분히 통행 가능한 면적을 가지고 있다. 또한, 브라켓(64)에는, 센서 장착부(33)가 회전 가능하게 배치되어 있고, 이 센서 장착부(33)에 장착된 맵핑 센서(32)가 캐리어(16) 내부를 향해 전진 후퇴하여 웨이퍼 맵핑을 수행할 수 있도록 되어 있다. 이 때문에, 쉴드 커버(67b)는 센서 장착부(33)의 회전 동작에 간섭하지 않는 장착 위치 및 형상을 가지도록 배려한다.

또한, 쉴드 커버(67b)를 장착하는 브라켓(64)은 FIMS 도어 승강 기구(55)에 의해 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있으므로, 쉴드 커버(67b)와 플랜지 커버(65)의 대면하는 단부에 대해서는, 쉴드 커버(67a)를 설치한 경우와 마찬가지로, 한쪽의 단부를 오목부(コ의 자형)로 하며 대응하는 또 다른 한쪽의 단부를 볼록부로 하는 서로 비접촉의 라비린스 구조로 함으로써, 브라켓(64)과 쉴드(shield) 커버(67b)는 동작 가능하게 되고, 또한, 오목부와 볼록부를 서로 비접촉으로 함으로써 먼지의 발생은 전혀 없고, 캐리어(16) 내부의 청정도도 유지할 수 있게 된다.

또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, FIMS 도어(12)는 FIMS 도어 구동 기구(43)에 의해 가이드 레일(62)이 안내하는 범위 내부를 이동 가능하게 되어 있으므로, FIMS 도어(12)가 캐리어(16)에 대하여 가장 떨이진 위치에 도달하였을 때, FIMS 도어(12)의 주변 둘레와 쉴드 커버(67b)의 단부가 비접촉 끼워 맞춤됨으로써, FIMS 도어(12)와 쉴드 커버(67b)와의 사이의 간극이 차폐되게 되어(가장 깊은 라비린스 밀봉 상태의 확보), 양압의 국소 환경 공간 유닛(3) 내의 고청정 공기가 장치 외부로 소량 유출함으로써 외부의 공기의 침입을 방지하고 있다.

이에 더하여, FIMS 도어(12)가 가이드 레일(62)에 의해 안내되는 동작 범위 내를 이동하는 것에 의해, FIMS 도어(12)와 쉴드 커버(67b)와의 간극의 개구량을 변화시키는(라비린스 밀봉 상태의 깊이를 바꾸는) 것이 되어, FIMS 도어(12)의 위치에 의존하여 국소 환경 공간 유닛(3) 내부로부터의 고청정 공기의 유입량을 조절할 수가 있다.

도 14의 (b)는 커버(17)와 일체화된 FIMS 도어(12)가 가이드 레일(62) 상의 중간 위치에 있는 시점을 나타낸 도면으로, 이 도면을 바탕으로 설명한다. 바깥 공기에 비해 고압으로 유지된 국소 환경 공간 유닛(3) 내의 고청정 공기는 FIMS 도어(12)와 쉴드 커버(67b)의 사이로부터, 캐리어(16) 둘레부와 플랜지 패널(65)의 사이에 설치된 간극을 지나서 장치 외부로 유출할 때에, 캐리어(16) 내에 있는 고청정 공기도 유인하여 유출하게 되어, 분위기 치환의 효율을 높이는 효과가 있다. 이 구조에 의해, 처리 장치(1)의 사정에 의해 팬 필터 유닛(5)의 회전수를 변경하여 국소 환경 공간 유닛(3) 내의 내압을 변경하는 것으로 되었다고 하여도, 최적인 고청정 공기의 유출량을 용이하게 구하는 것으로 되어, 종래에 행하고 있던, 내압의 변경에 수반하는 개조를 행할 필요가 없어진다.

또한, FIMS 도어(12)를 전후로 이동 가능하게 함으로써, 캐리어(16)와 FIMS 도어(12)의 사이에 위치하는 퍼지 플레이트(41)의 캐리어(16) 개방면에 대한 위치 설정에 자유도가 증가하고, 최적의 불활성 가스 공급량과 퍼지 플레이트 위치, 최적의 퍼지 플레이트 면적과 퍼지 플레이트 위치 등 조건을 탐색할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반도체 제조 장치 전반에 대한 표준 규격인 SEMI 규격에는, 국소 환경 공간 유닛(3)을 형성하는 벽면으로부터의 돌출 부분은 100 mm 이내로 한다고 하는 규정이 있지만, 본 실시예에서, 쉴드 커버(67a 및 67b)의 국소 환경 공간 유닛(3) 측으로의 돌출량은 100 mm 이내이며, SEMI 규격에 준거한 것으로 되어 있다.

그런데, 퍼지 플레이트(41)에 의한 불활성 가스의 공급이 완료한 후, 캐리어(16)의 개방면(161)이 커버(17)에 의해 밀폐됨으로써 모든 분위기 치환 동작은 종료가 되지만, 퍼지 플레이트(41)에 의한 불활성 가스의 공급 종료로부터 커버(17)에 의한 캐리어(16)의 개방면의 밀폐가 완료한 후, 캐리어(16) 내의 산소 농도가 증가하는 현상(캐리어(16) 내의 불활성 가스의 농도가 저하하는 것을 의미한다)이 발생한다. 이것은 퍼지 플레이트(41)로부터의 퍼지 가스 흐름 소멸에 수반하는 과도기적인 퍼지 가스 농도 저하 현상이다. 이것은 분위기 치환 종료 후, 장치 외부에 유출되지 않고 잔류하고 있던 공기가 캐리어(16) 전체에 확산하였으므로 결과적으로 내부 전체의 불활성 가스 농도를 낮추어 버리고 있는 것과, 분위기 치환 종료 후, 캐리어(16)의 개방면이 밀폐될 때까지의 근소한 시간에, 캐리어(16) 주변의 공기가 캐리어(16) 내에 들어가 버리기 때문이라고 생각된다. 퍼지 플레이트(41)에 의한 퍼징의 시간이 너무 짧은 경우에, 이 과도기적인 퍼지 가스 농도 저하 현상은 밀폐 조작 후에, (캐리어(16) 내의 불활성 가스 농도의 평균치는 실질적으로, 변동하지 않지만), 캐리어(16) 내의 중앙부에 있는 불활성 가스의 농도는 안정되기 전에 규정치 이하에까지 감소한다.

이러한 퍼지 가스 농도 저하를 억제하기 위하여, 상기 실시예의 분위기 치환 구성에, 도 5에 나타낸 바와 같은 보조 노즐(68)을 추가할 수 있다. 보조 노즐(68)은 퍼지 포트 개구부(44) 주변 둘레에 구비된 내벽(45)에 설치된다. 그리고, 퍼지 플레이트(41)가 소정의 대기 위치(수납 위치)로의 이동을 시작한 시점(하강 개시시)으로부터 캐리어(16)가 커버(17)에 의해 밀폐될 때까지의 사이, 보조 노즐(68)로부터 캐리어(16)와 커버(17)의 사이를 향해 불활성 가스를 공급한다. 보조 노즐(68)로부터의 퍼지 가스 흐름 공급은 상기 퍼지 플레이트(41)로부터의 퍼지 가스 흐름 소멸을 보상하도록 기능한다. 또한, 보조 노즐(68)로부터의 퍼지 가스 흐름 공급은 퍼지 포트(40)가 필요로 하는 분위기 치환을 달성하는데 필요한 전체 퍼징 타임을 단축하는 기능이 있다.

이와 같이 하여, 불활성 가스가 캐리어(16)와 커버(17)와 내벽(45a, 45b, 45c)으로 둘러싸인 공간 내에 충만함으로써 공기가 캐리어(16) 내부에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보조 노즐(68)로부터의 불활성 가스 보급에 의해, 캐리어(16) 주변의 불활성 가스 농도가 확보되고, 커버(17)를 닫은 후, 캐리어(16) 내부의 불활성 가스 농도가 기준치 이하로 저하하는 현상을 억제할 수가 있다.

이 보조 노즐(68)은 퍼지 포트 개구부(44) 주변 둘레의 어느 내벽(45a-d)에 설치하여도 좋다. 보조 노즐(68)로부터 방출되는 불활성 가스의 유속을 너무 빠르게 하면, 캐리어(16)가 주변의 공기를 감아 넣어버리는 충분한 불활성 가스 농도가 달성하기 곤란하게 된다. 따라서, 보조 노즐(68)로부터 보급하는 불활성 가스의 유속은 퍼지 플레이트(41)로부터 공급되는 불활성 가스의 유속과 거의 동등한 것이 바람직하다. 여기서, 보조 노즐(68) 불활성 가스 유출구의 형상은 퍼지 포트 개구부(44)의 내벽(45)의 한 변과 거의 동일한 길이의 슬릿 모양인 것이 바람직하다.

또한, 상기에 더하여, 보조 노즐(68)은 커버(17)의 개방 동작 시에 불활성 가스 혹은 고청정 공기라고 하는 무진(無塵) 가스를 공급함으로써, FOUP(13) 내부를 고청정 분위기로 유지하는 것도 가능하다. 즉, FOUP(13)가 개방된 후에 스테이지 구동 기구(29)에 의한 전진 동작이 완료할 때까지의 사이에, FIMS 도어(12)는 FIMS 도어 구동 기구(43)에 의해 캐리어(16)에 대하여 떨어지는 방향으로 이동하지만, 이때, FIMS 도어(12)가 떨어지는 방향으로 이동함에 따라, FIMS 도어(12)와 쉴드 커버(67b)와의 간극이 서서히 작아져서, 그것에 따라 장치 외부에 유출하는 고청정 공기의 유량도 작아져 간다.

그 결과, 장치 외부의 저청정 공기가 캐리어(16)의 플랜지 부분(26)과 내벽(45)과의 간극을 지나서 캐리어(16) 내부로 침입하여 버려서, 캐리어(16) 내부를 먼지로 오염시켜 버릴 가능성이 있다. 그래서, FOUP(13)가 개방된 후, 스테이지 구동 기구(29)에 의한 전진 동작이 완료할 때까지의 사이, 보조 노즐(68)로부터 캐리어(16) 개방면과 커버(17)의 사이에 무진 가스를 유출시킴으로써, 저청정 공기가 캐리어(16) 내부에 침입하는 것이 방지된다.

다음으로, 상기의 실시예를 구비한 퍼지 포트(40)에 의한 분위기 치환 시험의 결과를 개시한다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 시험은 실제의 처리 장치(1)와 동일한 국소 환경 공간 유닛(3)을 형성하는 시험용의 클린 부스(시험용 국소 환경 공간 유닛(3))에 퍼지 포트(40)를 설치하고, 그 퍼지 포트(40)에 얹어 놓은 시험용 FOUP(13) 내부의 산소 농도를 측정하였다. 산소 농도계(78)로서는, 도레이 엔지니어링 주식회사 제품의 지르코늄식 산소 농도계 LC-450A를 사용하였다. 분위기 치환에 사용하는 불활성 가스는, 일반적으로 가장 분위기 치환에 사용되고 있는 순도 99.99 퍼센트 이상의 질소 가스를 공급원(69)인 봄베(bombe)로부터 공급 경로를 통해 퍼지 포트(40)에 도입하였다.

질소 농도가 아니라 산소 농도를 측정한 이유는 질소 농도 측정기에 비해 산소 농도 측정기가 염가로 용이하게 입수할 수 있다고 하는 점과, 분위기 치환에 사용되는 불활성 가스는 질소에 한정되지 않기 때문이며, 산소 농도를 측정함으로써 시험용 FOUP(13) 내부의 분위기 치환의 진척 정도를 추량하는 것이 가능하기 때문이다. 또한, 이 산소 농도 측정기 LC-450A는 노점에서 표시되는 습도도 측정할 수 있고, 불활성 가스로서 건조 공기를 이용하는 경우에도 사용할 수 있다. 시험용 FOUP(13)는 통상 이용되는 FOUP와 마찬가지로 캐리어(16)와 커버(17)로 구성되어 있어서, 캐리어(16)에는 웨이퍼(15)를 얹어 놓는 선반이 25단 구비되어 있지만, 내부 분위기를 채취하기 위한 튜브(79)를 삽통시키기 위한 삽통 구멍이 열려 있는 것이 통상의 FOUP와는 상이한 부분이다.

시험에서는 25단의 모든 선반에 웨이퍼를 얹어 놓아서, 시험용 FOUP(13) 내부의 산소 농도 측정 위치는 분위기 치환 시의 퍼지 플레이트(41)로부터 보아 안쪽의 14단째의 선반 부근으로 하였다. 산소 농도 측정기(78)는 도 15에 있는 바와 같이, 내부에 구비된 흡인 펌프가 튜브(79)를 통해 시험용 FOUP(13) 내부의 분위기를 흡인하고, 내부에 구비된 검출 수단에 의해 그 흡인한 분위기의 산소 농도를 측정하였다.

우선, 제 1 시험으로서, 분위기 치환을 행하면서 시험용 국소 환경 공간 유닛(3) 내부와 외부 환경과의 차압은 어느 정도가 바람직한 것인지를 시험해 보았다. 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내부 압력은 고청정 공기를 보내는 넣는 팬 필터 유닛(5)에 구비된 팬(8)의 회전수를 증감시킴으로써 조절하고 있다. 또한, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부를 고청정으로 유지한다고 하는 이유로부터, 일반적으로, 외부 환경에 대하여 국소 환경 공간 유닛(3) 내부는 양(陽)압으로 유지되기 때문에, 외부 환경에 대한 차압이 부(負)압인 경우의 시험은 행하지 않는다. 또한, 질소 가스의 공급은 퍼지 플레이트(41)만으로부터 행하고, 보조 노즐(68)에 의한 공급은 행하지 않는다. 시험용 FOUP(13) 내부의 산소 농도는 내부에 얹어 놓은 웨이퍼 표면의 산화를 방지한다고 하는 관점으로부터, 100 ppm(0.01%) 이하를 목표치로 하였다.

시험은 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압을 3.5 Pa와 2.5 Pa로 설정하고, 각각의 환경에 질소 가스의 유량을 매분 120 리터로 110초 공급하였을 때와, 매분 150 리터로 80초 공급하였을 때의 산소 농도의 변화를 조사하였다.

도 16이 그 시험 결과를 나타낸 그래프이다. 세로 축을 산소 농도(ppm), 가로 축을 경과 시간(초)으로 하고, 퍼지 플레이트(41)로부터 캐리어(16) 내부에 질소 가스의 공급을 개시한 시점을 0으로 하고 있다. 질소 가스의 공급이 정지되어 캐리어(16)의 내부 분위기가 커버(17)에 의해 완전하게 밀폐될 때까지의 시간은 약 1초 필요하기 때문에, 공급 개시로부터 81초, 혹은 111초 이후에는 밀폐된 시험용 FOUP(13) 내부의 산소 농도의 추이를 나타내고 있는 것으로 된다.

내외 차압 3.5 Pa의 환경에서 매분 120 리터의 유량의 질소 가스를 110초 공급하였을 경우, 질소 가스의 공급 개시로부터 111초 후의 시험용 FOUP(13)가 밀폐된 시점에서의 산소 농도는 10 ppm까지 저하하고, 공급 개시로부터 180초 후(밀폐 후 69초)의 시점에서 47.2 ppm으로 상승하고 있지만, 목표치의 100 ppm 이하를 유지하고 있어서 거의 안정되어 있다. 또한, 내외 차압 3.5 Pa로 유량이 매분 150 리터의 질소 가스를 80초 공급하였을 경우에는, 공급 개시로부터 81초 후에 산소 농도는 8.9 ppm까지 떨어지지만, 공급 개시로부터 180초 경과한 시점에서 262 ppm까지 상승하고 있다. 이 결과로부터 보면, 불활성 가스의 유량과 공급 시간을 조절하면, 내외 차압 4 Pa의 양압까지는 올리는 것이 가능하다.

질소 가스의 공급이 종료하고, 시험용 FOUP(13)의 밀폐 완료 후, 어느 조건에서도 산소 농도의 상승을 볼 수 있지만, 차압이 높을수록 산소 농도의 상승률도 큰 것을 알 수 있다. 이것은 질소 가스의 공급 종료 후, 퍼지 플레이트(41)가 대기 위치로 하강할 때, 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)으로부터 외부로 유출하는 고청정 공기의 일부가 캐리어(16) 상부로부터 캐리어(16) 내부로 유입하여, 밀폐 완료 후에도 시험용 FOUP(13) 내의 전체로 확산하고 있는 것이 원인이라고 생각된다.

또한, 질소 가스의 공급 정지 직후의 산소 농도에는 큰 차이를 볼 수 없으나, 어느 차압 환경에서도 10 ppm 정도로 목표치를 충분히 채우고 있지만, 차압 3.5 Pa의 환경에서 매분 150 리터의 질소 가스를 80초 공급한 시험에서는, 밀폐 후의 산소 농도의 상승이 크고, 질소 가스의 공급 개시부터 150초(밀폐 후 69초)의 시점에서 200 ppm, 공급 개시로부터 180초(밀폐 후 99초)의 시점에서 259 ppm이었다. 또한, 내외 차압 2.5 Pa의 환경이면, 180초 경과 시점에서의 산소 농도는 62.7 ppm과 30.8 ppm이며, 목표치를 충분히 채우는 결과가 얻어지고 있다.

다음으로, 질소 가스의 유량과 공급 시간을 일정하게 한 상태에서, 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압이 시험용 FOUP(13) 밀폐 후의 산소 농도에 어느 정도 영향을 줄 것인지의 시험을 행하였다. 시험은 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압을 0 Pa, 1.0 Pa, 2.5 Pa 및 3.5 Pa로 설정하고, 각각의 내외 차압에 대하여, 유량 매분 150 리터의 질소 가스를 110초간 공급한 후, 밀폐된 시험용 FOUP(13) 내부의 산소 농도의 추이를 측정하는 것으로 하였다. 그 결과가 도 17이다.

시험의 결과, 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압이 낮으면 낮을수록, 밀폐 후의 시험용 FOUP(13) 내부의 산소 농도 상승은 억제되는 것을 알 수 있다. 공급 개시로부터 180초 경과 시점에서의 산소 농도치는 3.5 Pa에서 152 ppm으로 되어 있고, 전술한 유량 120 리터에서의 시험과 비교하여도 산소 농도의 상승은 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 한층 더 낮은 차압 1.0 Pa에서의 산소 농도는 공급 개시로부터 180초 경과 시점에서의 산소 농도치는 28.9 ppm까지 억제되어 있다. 산소 농도의 상승량은 전술한 3.5 Pa에서의 시험의 수치와 비교하여, 차압 2.5 Pa에서 4분의 1 이하, 차압 1.0 Pa라면 10분의 1 이하에까지 억제되는 결과가 되었다.

도 17에서의 차압 0 Pa의 그래프는 팬 필터 유닛(5)을 정지하여 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압을 제로(zero)로 하였을 경우의 것이다. 질소 가스 공급 개시로부터 110초 후에는 산소 농도 4.6 ppm까지 떨어지고, 180초 후에도 9.1 ppm을 유지하고 있어서, 서서히는 상승하고 있지만 거의 안정되어 있다. 따라서, 최저의 국소 환경 내외 차압은 제로 Pa이어도 좋다는 것을 알 수 있었다.

다만, 반도체 공장 등에서 가동되는 실제의 처리 장치(1)의 경우, 국소 환경 공간 유닛(3) 내부에서는 반송 로봇(4)이 웨이퍼(15)를 반송하고 있어서 청정도를 유지할 필요가 있으므로, 팬 필터 유닛(5)으로부터의 고청정 공기의 공급은 이런 종류의 처리 장치(1)에는 필요하다. 상기와 같이, 도면에 나타낸 특정 실시예의 퍼지 포트(40)(분위기 치환 장치)는 간극을 통해 외부와 유체(기체) 연통하고 있다. 그래서, 이러한 환경에 실시예의 퍼지 포트(40)(분위기 치환 장치)를 적용하는 경우에는, 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압은 하한을 0.1 Pa로 하고, 바람직하게는, 차압 1.0 Pa 부근으로부터 상한 4 Pa 정도로 된다. 즉, 간극 유체(기체) 연통형의 퍼지 포트(40)를 실제의 처리 장치(1)에 적용하는 경우, 처리 장치(1)에서의 실용상 안정된 청정도를 유지하면서, 퍼지 포트(40)에 의한 효율이 좋은 분위기 치환이 가능하게 되는 차압(국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압)은 이 범위로 된다. 바람직하게는 차압을 0.5 Pa 이상, 2.5 pa 이하로 한 환경에서의 운용으로 함으로써, 도시한 특정 실시예에 따른 퍼지 포트(40)는 가장 길어도 180초 또는 180초 정도의 분위기 치환 조작 시간에 의해, FOUP(13) 내의 산소 농도 100 ppm 이하(웨이퍼의 산화를 충분히 억제할 수 있는 분위기 치환이 이루어진 것을 의미하는 농도 목표치)를 확실히 달성할 수 있다.

이상과 같이, 도시된 특정 실시예에 따른 퍼지 포트(40)(분위기 치환 장치)는 외부 환경과의 사이에서, 간극을 통해 기체(고청정도 공기, 저청정도 공기)가 제한된 양이지만, 연통한 구조이다. 특히, 도시한 특정 실시예에 따른 퍼지 포트(40)(분위기 치환 장치)는 고청정도 공기 유닛(3)의 상태(예를 들어, 그 양압)에 성능이 의존한다. 그렇지만, 고청정도 공기 유닛(3)이 특정의 도시 실시예에 따른 퍼지 포트(40)(분위기 치환 장치)의 구성요소를 구성하고 있지 않은 것은 분명하다. 따라서, 고청정도 공기 유닛(3) 자체는 본 발명의 일부를 구성하지 않는 것으로 해석되어야 한다.

다음으로, 시험용 국소 환경 공간 유닛(3) 내부의 차압을 2.5 Pa의 양압으로 유지한 환경에 퍼지 포트(40)를 적용하고, 퍼징 가스로서의 질소 가스에 대하여, 유량과 공급 시간의 조건을 바꾸었을 경우에 있어서, 퍼징 조작에 대한 FOUP(13) 내의 산소 농도의 시간 추이를 보는 시험을 행하였다. 이 시험에서는, 질소 가스의 유량을 매분 120 리터와 매분 150 리터로 설정하고, 각각의 유량에 대하여, 공급 시간을 80초로 하였을 경우와, 110초로 하였을 경우의 산소 농도의 추이로부터, 유량과 공급 시간의 관계를 보는 것으로 하였다. 도 18이 그 결과의 그래프이다.

또한, 유량 매분 120리터의 질소 가스를 80초 공급하였을 경우의 질소 가스 총공급량은 160리터이며, 110초 공급하였을 경우의 총공급량은 220리터가 된다. 또한, 유량 매분 150리터의 질소 가스를 80초 공급하였을 경우의 질소 가스 총공급량은 200리터이며, 110초 공급하였을 경우의 총공급량은 275리터가 된다. 질소 가스의 총공급량이 매분 160리터로 가장 적은 조건인 유량이 매분 120리터의 질소 가스를 80초 공급하였을 경우에는 산소 농도 100 ppm 이하에 일단 도달하지만, 100 ppm 이하의 목표를 유지할 수 없었다.

또한, 총공급량 275리터로 가장 많은 조건인 유량이 매분 150리터의 질소 가스를 110초 공급하였을 경우의 산소 농도는 일시 4.57 ppm까지 저하하고 있지만, 밀폐 후의 산소 농도의 상승이 크고, 매분 120리터의 유량으로 110초 공급한 시험 결과보다도 산소 농도가 상승하여 버리는 결과가 되었다.

이상의 결과로부터, 유량 매분 150리터의 질소 가스를 80초 공급하면, FOUP 밀폐 후에도 내부를 산소 농도 100 ppm 이하로 유지할 수 있는 것이 증명된 것이 된다. 또한, 유량 매분 120리터의 질소 가스를 110초 공급하였을 경우에도 목표치는 달성될 수 있어서, 산소 농도도 가장 낮은 수치가 되고 있지만, 질소 가스의 총공급량이 220리터 필요한 것과, 공급 시간에 110초도 필요로 하고 있고, 다음의 공정의 지연에 영향을 미칠 가능성도 있으므로, 최적의 공급 조건을 결정할 때에는 주의가 필요하다.

또한, 상기의 시험(도 16-도 18에 나타내는 일련의 시험)으로 질소 가스를 공급하는 퍼지 플레이트(41)로서, FOUP 개방면을 향하는 면이 보호 커버(50)가 되고 있어서, 그 사이즈는 세로 260 mm 가로 80 mm이며, 상방부에 세로 194 mm, 가로 68 mm의 질소 유출면에 직경 2 mm의 구멍을 1240개 뚫은 펀칭 플레이트(개구율 29.6%)를 구비하는 것을 이용하였다.

전술한 도 17에 나타낸 시험에서, 내외 차압을 0 Pa로서 질소 가스 공급 개시 후 180초까지의 산소 농도의 측정을 행한 것에서는, 상기 퍼지 플레이트(41)의 유출면으로부터 질소를 매분 150리터 공급하였는데, 시험용 FOUP(13)의 밀폐로부터 60초 후의 산소 농도를 100 ppm 이하로 유지하기 위하여 필요한 질소 가스의 공급 시간은 55초이며, 10 ppm 이하로 하기 위한 시간은 110초이었다. 이것으로부터, 시험용 국소 환경 공간 유닛(3) 내외의 차압은 시험용 FOUP(13)를 개방하여 캐리어(16) 내에 퍼지 플레이트(41)로부터 질소를 공급 개시할 때까지 캐리어(16) 내부로의 먼지의 침입을 막을 수가 있으면, 이후에는 시험용 국소 환경 공간 유닛(3)의 내외 차압은 제로이어도 좋은 것을 알 수 있었다. 또한, 시험용 FOUP(13)의 용적은 통상 사용되는 FOUP(13)와 마찬가지로 약 30리터이므로, 이때의 FOUP(13) 내의 질소 환기 횟수(환산치)는 5회/분이 되어, 질소의 유출 속도는 질소 유출면 중앙부로부터 캐리어(16) 내부를 향해 20 mm의 위치에서 0.19 m/분이었다.

다음으로, 질소 가스의 공급을 개시한 후, 팬 필터 유닛(5)을 멈춤으로써 클린 부스(시험용 국소 환경 공간 유닛(3)) 내외의 차압을 제로로 하여, 이 보호 커버(50)의 유출면으로부터의 최저 질소 공급 속도를 구하는 시험을 실시하였다. 그 결과, FOUP 내의 밀폐 1분 후의 산소 농도를 100 ppm 이하로 하기 위해서는, 매분 48리터의 유량으로 질소 가스를 공급하는 경우에는, 밀폐까지 6분 필요하다는 것을 알 수 있었다(도시 생략). 이것 미만의 질소 가스 유량은 질소 가스 공급 시간이 너무 걸려서, 질소 가스 소비량도 많이 실용적이지 않다. 이때, 질소 가스에 의한 FOUP 내의 환기 횟수는 1.6 회/분으로 계산된다. 이때의 유속의 측정 결과는 질소 유출면 중앙부로부터 FOUP 내부를 향해 20 mm의 위치에서 0.06 m/초이었다.

본 발명에서는, FOUP 개방면(161)의 중앙부 부근에 이동시킨 퍼지 플레이트(41)의 보호 커버(50)로부터, 질소 등 불활성 가스를 층류로 공급하고, FOUP 안쪽벽에서 좌우, 상하로 흐름이 배분되어, 퍼지 플레이트 주변 둘레와 FOUP 개방면(161)의 주변 둘레와의 사이로부터 배출된다. 본 발명에서는 불활성 가스의 흐름이 층류인 것이 요구되므로, 레이놀드 수를 계산하여 검증하였다. 일반적으로, 원형 관의 유체에서는 레이놀드 수가 2000~4000을 넘으면, 층류로부터 난류가 된다고 한다.

레이놀드 수는 Re=UL/μρ의 식으로부터 구하는 것이 가능하다.

여기서, U : 속도[m/s],

L : 거리[m], 퍼지 플레이트(41)의 질소 유출구의 구멍 φ 2mm, 웨이퍼 간극 10mm

μ : 점도[Paㆍsec], 20℃질소 1.8×10^-5Paㆍsec

ρ : 밀도[kg/m³], 20℃질소 1.165이다.

우선, 퍼지 플레이트(41)의 각 구멍으로부터 유출하는 질소에 대해 계산한다.

보호 커버(50)에 뚫린 상기 φ 2mm 구멍 1240개 중에서 1개의 구멍으로부터 유출하는 질소 가스의 레이놀드 수는, 퍼지 플레이트(41)로부터 캐리어(16) 내부로 매분 150리터 공급하는 경우로 Re=61, 매분 400리터 공급하는 경우로 Re=163으로 계산되었다. 이 결과로부터, 어느 쪽의 유량이어도 충분히 층류를 유지하고 있다고 말할 수 있다. 또한, 이때 보호 커버(50)의 질소 가스 유출면으로부터 20mm 위치에서의 유속은 0.50 m/초이었다.

다음으로, FOUP 내에 흘려 넣은 질소 가스의 레이놀드 수에 대해 계산한다. FOUP 내에 수납되어 있는 웨이퍼끼리의 간극 L=10mm이며, 여기에 매분 400리터의 질소 가스를 공급하였을 경우의 레이놀드 수는 Re=24로 작고, 층류라고 말할 수가 있다. 또한, 이때의 환기 횟수는 13.3 회/분이 되지만, 질소 가스 공급량이 매분 400리터를 넘으면, 유량에 비해 치환 속도가 떨어지지 않고, 질소 가스의 총유출량이 많아지고 효율이 나빠서 바람직한 것이 아니다.

이상 기술한 이유로부터, 정류판(50)(퍼지 플레이트의 가스 유출 플레이트)으로부터 20 mm의 위치에서의 불활성 가스(질소)의 풍속은 0.05 m/초로부터 0.5 m/초의 사이가 적당하고, 바람직하게는, 0.1 m/초부터 0.3 m/초이다. 환기 횟수로 환산하면, 1.4 회/분부터 13.3 회/분이 적당하고, 바람직하게는, 2.6 회/분으로부터 7 회/분이다. 여기서 기술한 물리적 숫자는 수납 용기 FOUP(13)가 용적 30 리터의 300 mm 웨이퍼 25매 수납용 FOUP인 것으로 하여 적용하였지만, 용기의 용량이나 형상이 변하여도 충분히 적용할 수 있다.

여기까지의 시험으로 상기 실시예에 의해, 소정의 시간 내에 FOUP 내부를 소정의 불활성 가스 농도로 분위기 치환할 수 있는 것이 입증되었다. 그러나, 모처럼 FOUP 내의 분위기 치환을 할 수 있었다고 하여도 FOUP 내부에 먼지를 부유시키고, 웨이퍼 표면에 침착시키는 결과가 되어서는 의미가 없다. 그래서, 다음의 시험으로서, 시험용 국소 환경 공간 유닛(3) 내외의 차압이 2.5 Pa로 유량 매분 120리터, 150리터, 200리터의 질소 가스를 110초간 공급하였을 경우의 시험용 FOUP(13) 내의 웨이퍼 표면의 먼지 수를 측정하였다.

먼지 측정 시험은 PWP(Particles　on　Wafer　per　Pass) 법에 따라 행하는 것으로 하였다. 구체적으로는, 미리 표면에 부착한 먼지의 수를 측정하여 둔 측정용의 웨이퍼 5매를 시험용 FOUP(13) 내의 1, 7, 13, 19, 25 단째의 선반에 각각 얹어 놓고, 그 후 퍼지 포트(40)에 의한 시험용 FOUP(13)의 개방, 분위기 치환, 밀폐라고 하는 동작을 1 공정으로 하고, 이것을 5회 반복한다. 그 후 측정용 웨이퍼 표면에 부착한 먼지의 수를 측정함으로써, 분위기 치환 동작의 1 공정에 있어서의 측정용 웨이퍼 1매당 부착한 직경 0.12 마이크로 미터 이상의 먼지의 증가 갯수를 구한다고 하는 시험 방법이다.

그 결과, 웨이퍼 1매당의 평균 먼지 수는, 초기 18.8개인 바, 질소 가스를 매분 120리터(환기 횟수 4회/분, 유속 0.15 m/초)에서 18.3개, 매분 150리터(환기 횟수 5회/분, 유속 0.19 m/초)에서 19.1개, 매분 200리터(환기 횟수 6.7회/분, 유속 0.25 m/초)에서 22.6개이었다. 본 시험으로부터, 매분 150리터까지는 먼지 수의 증감은 측정 오차 범위 내이지만, 유량이 매분 200리터를 넘으면 먼지 수의 증가가 시작되고 있어서, 환기 횟수는 7회 정도 이하, 유속은 0.3 m/초 정도 이하가 바람직한 것을 알 수 있었다. 먼지 증가의 원인은, 일반적으로 웨이퍼 이면에 부착하고 있는 먼지가 많기 때문이며, 이면의 먼지가 강한 질소 기류로 불어 날려져서 웨이퍼 표면에 침착하였다고 생각된다.

<퍼징 성능>

이상의 시험 결과에 의해 지지된 특정 실시예의 퍼징 성능을 개괄한다. 이 특정 실시예에 의하면, FOUP로 대표되는 30리터 용기 내의 공기를 통상 80초, 길어도 180초 이하라고 하는 단시간에 치환할 수 있고, 동시에, 사용하는 불활성 가스량도 적어져서, 밀폐 후의 산소 농도를 10 ppm 이하, 적어도 100 ppm 이하로 유지할 수가 있었다. 퍼지 플레이트 내에 불활성 가스 분출 억제 수단을 설치하는 경우에는, 퍼지 플레이트의 유출면을 나온 가스를 층류로 유지할 수가 있어서, 소량의 불활성 가스로 분위기 치환시킬 수가 있었다. 또한, FOUP 개방면보다 작은 퍼지 플레이트를, FOUP 개방면의 중앙부에 위치시켜서 불활성 가스를 유출시키기 때문에, 퍼지 플레이트 주변 둘레의 바깥을 지나서 FOUP의 공기를 배출할 수 있고, 이것도 소량의 불활성 가스에서의 분위기 치환에 공헌하고 있다. 또한, 플랜지 패널(65)이나 쉴드 커버(67)에 라비린스 구조를 설치하는 것에 의해, FOUP 내부로의 공기 침입을 최소한으로 할 수 있었던 것이다. 게다가, 먼지의 피수용물로의 부착도 모두 없었다. 본 실시예의 원리는 용기의 용적이 변하여도 적용할 수 있다.

이상, 상기 실시예의 설명을 통하여, 커버(17)와 캐리어(16)를 분리시킬 때에, 커버(17)는 정지한 채로 캐리어(16)를 커버(17)에 대하여 후퇴 동작을 시키는 것에 의해 분리시키는 이동 기구를 이용한 로드 포트에서 불활성 가스에 의한 분위기 치환 기능을 부가하는 장치(퍼지 포트(40)), 방법을 개시하였다. 또한, 기존의 이 종류의 로드 포트와 호환인 분위기 치환 장치(퍼지 포트(40)), 방법에 대해 개시하였다. 그러나, 본 발명은 상기의 실시예에는 한정되지 않는다. 예를 들면, 당업자에게 있어서, 퍼지 포트에서 사용하는 이동 기구의 변형은 자명하다. 예를 들면, 커버(17)와 일체화된 FIMS 도어(12) 한쪽만을 캐리어(16)로부터 멀어지도록 수평 방향으로 이동시키는 것에 의해 캐리어(16)와 커버(17)를 분리시키는 기구나, 캐리어(16)와 커버(17)의 양쪽을 수평 반대 방향으로 이동시키는 기구를 이용한 로드 포트에 대해서도 본 발명의 분위기 치환 장치, 방법을 적용할 수 있고, 본 실시예와 마찬가지의 효과를 달성하는 것은 충분히 가능하다. 혹은, 간단한 구성에 있어서, 캐리어(16)와 커버(17)를 수평 방향으로 분리시키는 기구와, 캐리어(16)와 커버(17) 사이의 중앙부에 불활성 가스를 이 캐리어(16) 내에 유출시키는 면을 가지는 퍼지 플레이트(41)를 삽입시키는 기구를 구비하고, 전술한 범위의 환기 횟수를 구비한 것이면, 본 발명의 분위기 치환 장치를 구성할 수 있고, 그러한 장치를 이용하여 본 발명의 방법을 실시할 수 있다. 당업자에게는 명백한 바와 같이, 상세하게 설명한 특정 실시예의 퍼지 포트를 로드 포트와는 독립된 구조로 구성하고, 독립하여 사용되도록 변형하는 것은 본 발명의 범위 내에서 행할 수 있는 자명한 변형에 지나지 않는다.

또한, 본 실시예의 설명을 통하여, SEMI 규격에서 규정된 실리콘 웨이퍼용 FOUP와, FOUP에 적응하는 로드 포트를 대상으로 하여 개시하고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니라, 액정 디스플레이 기판이나 태양전지 패널 기판 등, 미세한 처리를 필요로 하는 기판에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 처리해야 할 기판을 수납하여 외부 분위기로부터 밀폐하는 용기와, 그 용기를 얹어 놓거나 혹은 반송하는 반송 장치 및, 그 용기 내부로부터 피처리물을 반송하고, 소정의 처리를 시행하는 구성을 가지는 처리 장치인 한, 임의의 이런 종류의 처리 장치의 이런 종류의 용기에 대하여, 본 발명의 분위기 치환 장치, 방법을 유용하게 적용할 수가 있다.

40 : 퍼지 포트(분위기 치환 장치)
41 : 퍼지 플레이트
49 : 분출 억제 소자
50 : 정류판(유출면)
51-53 : 퍼지 플레이트 승강기구(퍼지 플레이트 구동 기구)
13 : FOUP(FOUP형 용기)
161 : 개방면
15 : 웨이퍼(기판)
2 : 로드 포트
3 : 국소 환경 공간 유닛
4 : 반송 로봇
12 : FIMS 도어(도어)
43 & 56 : 도어 구동 기구
43 : 수평 방향 도어 구동 기구
56 : 수직 방향 도어 구동 기구
45 : 내벽
44 : 개구부
121 : 고청정도 공기 통로
67a, 67b : 라비린스 쉴드 커버
68 : 보조 노즐

Claims (20)

1. FOUP형 용기(13)를 퍼지 가스로 퍼지하는 분위기 치환 장치(40)에 있어서,
   유출면(50)으로부터 층류의 퍼지 가스를 유출하도록 설계된 비노즐형 퍼지 플레이트(41)와,
   대기 위치와 작동 위치와의 사이에서 상기 퍼지 플레이트(41)를 이동시키는 퍼지 플레이트 구동 기구(51, 52, 43)와,
   퍼지 기간 중, 상기 퍼지 플레이트(41)는 상기 작동 위치에 위치되고, 상기 용기(13)의 개방면(161)에 대면하는 자세로, 상기 개방면(161)의 내부를 향해, 층류의 퍼지 가스를 유출하여 상기 용기(13)를 퍼지하는 것을 구비하는, 분위기 치환 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 작동 위치에서, 상기 퍼지 플레이트(41)는 상기 개방면(161)의 중앙을 향해 층류의 퍼지 가스가 유출하도록 배치되는, 분위기 치환 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 FOUP형 용기(13)는 기판(15)을 수납하는 용기인, 분위기 치환 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 기판(15)은 웨이퍼(15)인, 분위기 치환 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   로드 포트(2)와 호환인, 분위기 치환 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 가스는 질소 가스인, 분위기 치환 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 플레이트(41)는 상기 용기(13)의 상기 개방면(161)보다 작은 면적을 가지는, 분위기 치환 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 퍼지 플레이트(41)는 상기 퍼지 가스의 분출력을 억제하는 분출 억제 소자(49)를 구비하는, 분위기 치환 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 분출 억제 소자(49)는 다공질 재료로 구성되는, 분위기 치환 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    개방 시에 반송 로봇(4)에 의한 상기 FOUP형 용기(13)로의 액세스가 가능해지도록 한, 개폐가능한 도어(12)와,
    상기 도어(12)를 X방향 및 Y방향으로 이동시키는 도어 구동 기구(60-63, 56)를 구비하는, 분위기 치환 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 X방향은 수평 방향이고, 상기 Y방향은 수직 방향인, 분위기 치환 장치.
12. 청구항 1에 있어서,
    개방 시에 반송 로봇(4)에 의한 상기 FOUP형 용기(13)로의 액세스가 가능해지도록 한, 개폐가능한 도어(12)와,
    상기 도어(12)의 주변 둘레에 배치되는 내벽(45)과,
    상기 도어(12)와 상기 내벽(45)과의 사이에 형성되는 간극을 지나는 고청정도 공기 통로(121)를 구비하는, 분위기 치환 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 내벽(45)에 설치된 라비린스 구조의 내벽 쉴드 커버(67a, 67b)와,
    상기 도어에 설치된 라비린스 구조의 도어 쉴드 커버(67a, 67b)와,
    상기 내벽 쉴드 커버(67a, 67b)와 상기 도어 쉴드 커버(67a, 67b)에 의해, 상기 간극이 비접촉 밀봉되는 것을 구비하는, 분위기 치환 장치.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 내벽(45)에 설치된 라비린스 구조의 내벽 쉴드 커버(67a, 67b)와,
    상기 도어에 설치된 라비린스 구조의 도어 실드 커버(67a, 67b)와,
    상기 도어를 수평 방향으로 이동하는 도어 구동 기구(60－63)와,
    상기 도어의 수평 방향의 위치에 의해, 상기 내벽 쉴드 커버(67a, 67b)와 상기 도어 실드 커버(67a, 67b) 사이의 밀봉의 정도에 따라서, 상기 간극이 조정 가능한 것을 구비하는, 분위기 치환 장치.
15. 청구항 1에 있어서,
    국소 환경 공간 유닛(3)에 인접하여 배치되는, 분위기 치환 장치.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 국소 환경 공간 유닛(3)으로부터의 고청정도 공기가 간극을 통해 연통하도록 구성되는, 분위기 치환 장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 FOUP형 용기(13)가 도킹되는 개구부(44)와,
    상기 개구부(44)를 확정하는 내벽(45)과,
    상기 간극이 상기 내벽(45)과 도어(12)의 주변 둘레와의 사이에 형성되는 것과,
    상기 개구부(44)의 상부에 설치되고, 상기 퍼지 가스를 상기 용기(13)를 향해 방출하는 보조 노즐(68)을 구비하는, 분위기 치환 장치.
18. 청구항 1에 있어서,
    퍼지 기간 중, 상기 퍼지 플레이트(41)로부터 유출되는 1분간마다의 퍼지 가스량은 상기 용기(13)의 용적의 1.4배로부터 13.3배까지의 범위인, 분위기 치환 장치.
19. 청구항 1에 있어서,
    상기 퍼지 플레이트(41)로부터 유출하는 상기 퍼지 가스의 속도는 상기 퍼지 플레이트로부터 20 mm 전방의 위치에서, 0.05 미터/초부터 0.5 미터/초까지의 범위인, 분위기 치환 장치.
20. 청구항 7에 있어서,
    상기 퍼지 플레이트(41)의 면적은 상기 용기(13)의 상기 개방면(161)의 면적의 10 %로부터 60 %까지의 범위인, 분위기 치환 장치.

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