WO2011155356A1 - 連結搬送システム - Google Patents

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WO2011155356A1
WO2011155356A1 PCT/JP2011/062332 JP2011062332W WO2011155356A1 WO 2011155356 A1 WO2011155356 A1 WO 2011155356A1 JP 2011062332 W JP2011062332 W JP 2011062332W WO 2011155356 A1 WO2011155356 A1 WO 2011155356A1
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door
transport container
container
magnetic
magnet
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PCT/JP2011/062332
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史朗 原
仁 前川
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独立行政法人産業技術総合研究所
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    • B65D2313/00—Connecting or fastening means
    • B65D2313/04—Connecting or fastening means of magnetic type

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an industrial product such as an element or a precision instrument represented by a semiconductor device or a thin film display device that requires cleaning, a manufacturing apparatus for the manufacturing method, and a cleaning technology.
  • a pre-process for manufacturing a semiconductor integrated circuit can be cited as the only example.
  • a wafer which is a product
  • a container is transported between independent manufacturing apparatuses.
  • Each device is equipped with an anterior chamber.
  • the wafer container is connected to the front chamber. In the connected state, the wafer can be exchanged between the container and the manufacturing apparatus with the performance of blocking the wafer atmosphere from the outside with a certain level of performance.
  • Containers are required to be light and small, and to have a simple mechanism in order to ensure easy transport.
  • some ideas are required for the container opening and closing method, particularly the door storage method when opening the container door.
  • the method of storing the container door in the wafer container at the time of connection with the front chamber is contrary to this requirement because a storage space for the door is required. From this, the door of the wafer container has an appropriate connection structure that is housed in the front chamber.
  • HP has obtained one patent (Patent Document 1) for a connection method that takes this point into consideration.
  • the container 1 is composed of a container body 3 and a container door 4, and the front chamber 2 is composed of a front chamber body 5 and a front chamber door 6.
  • the front chamber main body 5-the front chamber door 6 and (c) the container main body 3-the front chamber main body 5 are provided with seal portions at three locations, and the three subsystems are necessary for transporting while blocking the inside and outside.
  • the patentability of the SMIF patent lies in the sandwich trapping of fine particles on the door surface by the two doors. However, sandwiched microparticles are not excluded from the site. In addition, no measures are taken against the danger of particulates spilling from the end face of the sandwiched door and contaminating the wafer.
  • this patent structure since the structure of the front chamber and the wafer transfer container is not hermetically sealed, this patent structure has a function to completely prevent the entry of externally contaminated wafers into the front chamber and the wafer transfer container. Not done.
  • the connecting part consists of four structures: a container, a container door, a front chamber, and a front door. Then, as shown in FIG. 1 (b), of these four structures, (a) container main body 3-container door 4, (b) front chamber main body 5-front chamber door 6, (c) A seal for sealing is provided between the four structures of the container main body 3-the front chamber main body 5 and (d) the container door 4-the front chamber door 6.
  • the adverse effects include an increase in manufacturing cost, an increase in weight, generation of a new fine particle generation source, an increase in difficulty in cleaning containers, and the like.
  • gas shut-off not at a practical level, but also particulate shut-off was incomplete.
  • the need for improvements to control and eliminate the generation of fine particles found in the improved patents is that the SMIF method and the first four Asyst sealing methods themselves have incomplete particle blocking performance. This means that it is not the best hermetic connection system.
  • FIMS Front-opening Interface Interface Mechanical Standard
  • the wafers are stored in a cassette inside the container because they are vertically connected. After the two doors combined after the connection are stored in the interior, the cassette moves to the front chamber. On the other hand, in FIMS, the cassette is omitted, and after the two doors combined in the horizontal direction move into the front chamber and then move down in the vertical direction, the wafer in the container It is taken out directly into the front room using a wafer transfer robot in the room.
  • the container in order to reduce the pressure fluctuations that occur in the local environment when opening and closing the connected container door and front chamber door, and the problem of particulate generation caused by the generation of airflow, and sealing
  • the container is provided with a pressure relief hole that leads to the outside world for two reasons to prevent the container door from becoming negative pressure and difficult to open.
  • the gas molecules have a structure that cannot have a blocking performance.
  • a pressure relief hole is also installed in the FMS system container FOUP (Front Opening Unified Pod) for 300mm wafers.
  • FMS system container FOUP Front Opening Unified Pod
  • the FIMS system introduced as a global standard in all the latest 300mm wafer compatible semiconductor integrated circuit manufacturing factories has a gap, so that not only gas molecules but also fine particles can be completely blocked. do not have.
  • a clean room should be unnecessary if it is a completely local clean production system in terms of shut-off performance.
  • the SMIF system is still installed in the clean room. In other words, at present, it is necessary to double clean a clean room and a local clean. This increases the amount of capital investment, requires advanced management, and greatly increases manufacturing costs.
  • Patent Documents 7 to 9 describe devices that open a pod by bringing the pod and the device into close contact with each other so that the pod door and the port door of the device face each other, and then moving the pod door and the port door.
  • the space formed by the pod door and the device port door is merely replaced with nitrogen, and does not clean the surface of the member that defines the space. If it is a vacuum, it indicates that it does not function because of the pressure difference.
  • Patent Document 10 describes a means for holding the cap in order to open the cap of the storage box by means of magnetism or vacuum force, but this is only a holding means, and the cap surface faces the cap. It does not clean the door surface of the device.
  • the invention described in Patent Document 11 describes that the shutter and lid of the vacuum clean box and the shutter of the clean device are joined in an airtight manner, and after the sealed space is evacuated, the shutter lid and the shutter are opened separately. All such methods must be performed under vacuum, and it is assumed that the outer surfaces of all members are cleaned.
  • the space formed by the lid of the exposure mask container and the lid of the apparatus is evacuated and then these lids are opened, but this method is used only for the vacuum apparatus, Moreover, it is merely a vacuum, not a cleaning.
  • the present invention comprises a transport container body having a magnetic body and a transport container door, and a transport container having a structure for closing the transport container door and the transport container by this magnetic force, an apparatus body, and a magnet.
  • a connection system which consists of an apparatus which has an apparatus door which has a magnetic body
  • a conveyance container has the 1st seal structure which can be sealed by close connection of a conveyance container main body and a conveyance container door, and an apparatus is an apparatus main body.
  • the apparatus has a second seal structure that can be sealed by tightly connecting the apparatus door, and the transport container and the apparatus have a sealable third seal structure that is formed by tightly connecting the two and the apparatus door. Only when the container and the apparatus are tightly connected, a non-divided connection chamber is formed which is sealed by the third seal structure, and the transfer container door is separated from the transfer container and taken into the apparatus. It is obtained by the imaging system.
  • connection chamber is provided with a clean gas injection hole and an exhaust hole, and a valve having a function of controlling the pressure in the connection chamber has a structure in which either of the holes or the connection chamber is directly connected to the transfer chamber.
  • the exhaust in which the pressure in the connection chamber is made negative more than the outside and the atmosphere in the connection chamber can be replaced with an arbitrary gas is connected to the exhaust device or the negative pressure generator. You may make it have a suction hole connected with the hole and the gas supply apparatus.
  • the device door has an electromagnet or magnet (permanent magnet or other object that is magnetized at room temperature), and the magnetic container force attracts the transfer container door to the device door to open the transfer container door.
  • the main body has a magnetic body (magnetized object), and the transport container door is provided with one or more pairs in which two or more magnetic bodies are separated and connected to one magnet, and the pair magnetized by the magnets.
  • the magnetic body that constitutes the structure has a structure that closes the transport container body and the transport container door by attracting the magnetic body of the transport container body by the magnetic attractive force, and is transported by the magnetic force of the electromagnet or magnet of the device door. It is good also as a structure which weakens the magnetic force between the magnetic bodies of a conveyance container main body and a conveyance container door by attracting a container door to the apparatus door side, and opens a conveyance container door by this.
  • a V-shaped groove heading in three different directions is provided on the outer surface of the transport container door, a positioning pin is provided on the container body around the transport container door, and a slope is provided around the transport container door.
  • An apparatus door and an apparatus main body having a structure that fits into each of the transfer container, the V-shaped groove, the positioning pin, and the inclined surface may be employed.
  • it in a state where the transport container body is closed to the transport container body, it may be a transport container having a structure in which the magnet included in the transport container body and the magnetic body included in the transport container door are opposed to each other.
  • the transport container body has two or more magnetic bodies
  • the transport container door is provided with one or more pairs each having two magnetic bodies connected to both ends of one magnet, and the magnet magnetized by the magnets.
  • the two or more magnetic bodies included in the transport container body and the two or more magnetic bodies included in the transport container door face each other when the transport container body is closed to the transport container body.
  • the transport container body and the transport container door are closed by the magnetic force of the magnet of the transport container door, and the transport container body is closed to the transport container body, Connected to both ends of the magnet
  • the two magnetic bodies are close enough to exert a magnetic force necessary to bring the transport container body into a closed state with respect to the two or more magnetic bodies of the transport container body.
  • the two or more magnetic bodies included in the transport container body are connected in the transport container body, so that a magnet closed circuit is formed by the magnet and each magnetic body included in the transport container body and the transport container door. It may be formed.
  • the structure of the apparatus can be further simplified, and it corresponds to the front chamber by the close contact structure between the transfer container and the apparatus. It is possible to magnetically form a simple mechanism in which the space only seals as few as three seal portions, opening and closing of the transfer container main body and the container door, and detachment of the container door and the apparatus door.
  • the air pressure inside the container, the space constituted by the three seals, and the inside of the apparatus can be made similar, there is no need to make the inside of the container the same air pressure as the outside air, and dust, dust, particles when opening and closing And the like can be prevented from entering the inside.
  • the container door and the apparatus door are attached / detached by magnetic force, there is no sliding portion for the attachment / detachment, and fine particles are not generated. When a magnetic closed circuit is formed, magnetism does not leak to the outside.
  • the transfer container and the apparatus main body are connected in an airtight manner, and only two doors are required to move the contents between them.
  • One is the door of the container, and the other is the door of the apparatus main body.
  • These two doors have such a shape that a connection chamber can be formed only when the transfer container and the apparatus are connected in an airtight manner. Since the inner surface of the connecting chamber is originally the outer surface of the two doors, it is a surface that may have been contaminated by exposure to the external space.
  • connection chamber when a connection chamber is formed and a cleaning mechanism for the inside of the connection chamber is provided, further cleanliness can be secured, and separation between the inside of the transfer container, the inside of the apparatus, and the internal space consisting of the connection chamber and the outside can be realized.
  • the present invention is fixed to a conventional SMIF method or a device having only a very ambiguous method as to what kind of structure and cleaning method exist for a small connection chamber generated between the device and the transport container at the time of connection. This is different from the method that provides a front room.
  • a fixed front chamber is not required, there is no need to provide a door provided between the front chamber and the processing chamber in the apparatus, and the number of necessary doors is one by the amount of the door. In addition to reducing this, it also solves the incomplete internal / external blocking performance of the conventional local clean production system.
  • a connection chamber that is hermetically sealed from the outside is formed when the apparatus and the transport container are connected. For this purpose, the following three seal structures are provided.
  • the transport container has a first seal structure (seal 1) that can be sealed by tightly connecting the transport container body and the transport container door.
  • a known means such as a latch can be adopted as the mechanism used for the close connection.
  • the apparatus has a second seal structure (seal 2) that can be sealed by tightly connecting the apparatus main body and the apparatus door.
  • the transport container main body and the apparatus main body have a third seal structure (seal 3) that can be hermetically sealed by the hermetic connection between them.
  • these sealing structures can employ known sealing means such as O-rings and gaskets.
  • connection chamber generated at the time of connection forms a sealed chamber
  • the environment such as pressure, fine particle concentration and gas concentration in the connection chamber
  • the connection chamber is equipped with an input port and an output port for the purpose of gas input / output or pressure control.
  • the container door and the front chamber door need not be combined to capture and store the fine particles.
  • this structure the function of completely blocking the outside and the product space from each other can be obtained for both fine particles and gas molecules, so this structure is called a clean-airtight coupling (Particle-Lock Airtight Docking: PLAD) structure. To do.
  • the inner wall that forms the connection chamber formed when the apparatus and the transport container are combined is composed of a part of the transport container main body, the transport container door, the apparatus main body, and the device door.
  • the surface of the portion that becomes the inner wall is in contact with the outer space, and the contaminants and gas molecules in the outer space are adhered and contaminated.
  • the surfaces exposed to these external spaces are still contaminated, even when they form the internal walls of the connecting chamber when combined.
  • the adhesion contamination of the inner wall of the connection chamber is caused by discharging the clean gas from the clean gas introduction port provided in the connection chamber so that the fine particles adhering to the wall are desorbed from the surface by the wind of the gas, and exhausted. Can be discharged from the port.
  • gas molecules chemically adsorbed on the surface can also be desorbed from the surface by substituting with clean gas.
  • the seal 1 and the seal 2 are released, that is, the transfer container door and the apparatus door are opened toward the inside of the apparatus, so that the space in the transfer container and the apparatus is integrated. Can be conveyed between the two.
  • the seal 1 and the seal 2 are released, that is, the transfer container door and the apparatus door are opened toward the inside of the apparatus, so that the space in the transfer container and the apparatus is integrated. Can be conveyed between the two.
  • some fine particles and gas molecules are generated from the portions where the seal portion and the two doors face the conveyance container and the member of the apparatus. There is.
  • these generated contaminants enter the transfer container and the apparatus, they cause contamination of the object to be transferred. Therefore, it is necessary to devise a way for the contaminants generated in the seal portion to move to the connection chamber side.
  • the movement of the pollutant into the connection chamber can be performed by setting the pressure in the connection chamber to be lower than the pressure in both the transfer container and the apparatus. This is because the substance flows toward the lower atmospheric pressure. The contaminant sucked into the connection chamber is discharged to the outside through the exhaust hole.
  • the elimination of contaminants generated in such a connecting portion is possible only when the inside of the container is airtight and a connecting chamber is provided.
  • the pressure in the connection chamber has a certain pressure difference with respect to the pressure inside the transfer container or inside the apparatus, it may be difficult to open the transfer container door or the apparatus door against the pressure difference. There is sex.
  • the temporarily formed connecting chamber can be evacuated. Therefore, even when the apparatus main body and the inside of the transport container are at a vacuum pressure, the door can be opened with almost no pressure difference between both sides of the door by evacuating the connection chamber.
  • the vacuum device body is often kept in a vacuum at all times in order to avoid the time for returning the vacuum of the vacuum device body to the atmosphere and the resulting contamination.
  • a vacuum chamber is usually provided with a front chamber. This anterior chamber goes back and forth between atmosphere and vacuum. For this reason, this front room may be called an air-lock room.
  • the connecting chamber plays the role of this air-lock, that is, between the atmosphere and the vacuum
  • the conventional fixed front chamber is not required.
  • the front chamber itself has a door and a transport mechanism
  • the volume of the front chamber is relatively large. For this reason, it takes a considerable time to exhaust the front chamber.
  • the connecting chamber needs only a small space that can be formed when the container and the apparatus are united, it does not take much time to clean the connecting chamber itself when it is connected. Just do things.
  • provision of the anterior chamber is not excluded.
  • connection chamber When the contamination of the product with fine particles becomes a problem, it is particularly necessary to clean the connection chamber. On the other hand, if particulate contamination is not a problem and gas molecular contamination is a problem, the gas introduction and gas exhaust ports in the connection chamber may be omitted if the influence of the contamination is relatively insignificant. . Since the volume of the connection chamber is extremely small compared to the conventional front chamber, the absolute amount of pollutants inside it is also small, and if it diffuses into the volume of the transfer container and the manufacturing equipment, it is diluted For example, the density decreases by 4 digits or more. In applications where there is no problem with this dilute contamination concentration, there is no need to evacuate the connection chamber for cleaning or to install a port for introducing clean gas.
  • the door of the transport container has a structure that opens to the inside of the apparatus after combining with the apparatus. If the container door is opened to the outside of the container before uniting, another door is required to prevent the inside of the container from being exposed to the outside, which is disadvantageous in terms of space saving and mechanism efficiency. .
  • the volume used for moving the door of the transport container increases as it is pulled in the back direction, which is not desirable because the container to be transported becomes larger. Therefore, the door of the transport container is stored inside the apparatus.
  • the transport container door is separately stored in the apparatus main body.
  • the seal 1 that seals the transport container door and the transport container body is located between the transport container door and the transport container body.
  • the container door is opened and closed by a door hook mechanism provided on the apparatus door.
  • a magnetic hook mechanism is used as a mechanism for suppressing the generation of both fine particles and gas molecules.
  • a mechanical key mechanism that has many sliding parts that are generally used, a large amount of fine particles are generated by sliding that occurs during opening and closing. Therefore, it should not be used when a high degree of cleaning is required. Since the opening / closing mechanism using magnetism does not involve such a mechanical operation and does not slide, the amount of generated fine particles is remarkably small, and is suitable for advanced cleaning.
  • a magnetic body (at least one of which is a magnet) is provided on the transport container main body and the transport container door, and the transport container door and the transport container are closed by the attractive force between the magnetic bodies.
  • a magnet is built into the apparatus door, and the conveyance container door is opened by attracting the conveyance container door to the apparatus door by the magnetic force.
  • the magnetic opening / closing mechanism as in the present invention is superior to the mechanical opening / closing mechanism in terms of cleaning, the magnetic opening / closing mechanism is insufficient as an actual opening / closing mechanism of the transport container.
  • the magnetic force strongly depends on the distance between the magnetic materials, and the strength increases rapidly when the attractive force is 1mm or less. On the other hand, it rapidly weakens when the distance exceeds that, so high accuracy is required for the product structure. This is one of the reasons. In particular, when the magnetic materials are brought into contact with each other, when viewed on a micron scale, the surface of the magnetic material is uneven, and if the accuracy does not reach the micron order, the magnetic attractive force is not intended. In addition, when there are a lot of the same items such as transport containers, the individual magnetic containers have slightly different dimensions, so that the magnetic attractive force may be different among the individual containers. In order to avoid the above problems, in the present invention, a structure capable of controlling the distance between the magnetic bodies can be employed.
  • the change in attractive force at a micron-scale distance where two magnetic bodies are in contact with each other is drastic, it is an object to avoid such a proximity distance from being used practically. If the distance is designed to be several tens of microns apart, the difference in suction force with an accuracy error of 10 ⁇ m is relatively small. Furthermore, in order to compensate for this reduced difference in attractive force, the magnetic force of the opening mechanism on the apparatus side is determined based on the magnetic force expected to be the weakest attractive force.
  • the transport container in the present invention is a hermetically sealed container for transporting an object that causes some trouble such as contamination or reaction by directly touching the outside air.
  • This "thing” includes semiconductor substrates, sensor substrates, microorganisms, culture media, genes, unstable compounds, metals that are easily oxidized, toxic substances, etc.
  • Substances to be used in various applications such as substances that should be treated and substances that are highly reactive, and those that should be handled in devices such as clean rooms and glove boxes are now widely covered. Among them, widely used applications are semiconductor wafers with various diameters ranging from half-inch during processing to large diameters such as 450 mm, and transportation of semiconductor chips.
  • the material and characteristics of the main body and door of the transport container can be selected.
  • a magnetic body and a magnet are arranged at least at a location sealed with the door of the transfer container body made of these materials.
  • the size of the transfer container is determined in relation to the size of the object to be transferred, and it is also possible to provide a plurality of chambers for storing a plurality of objects in one transfer container.
  • one door is provided on each of the front and back surfaces of one transport container, and an independent chamber is provided therein, or a plurality of doors are provided adjacent to each other on the surface of the disk-shaped transport container, The door can be provided with a corresponding chamber.
  • a mechanism for locking the door so that the door does not open carelessly when the transport container is used alone as a container, such as during the transport of the transport container, and the lock is a transport container It is preferable from the viewpoint of usability to provide a mechanism that is automatically released when the apparatus is closely connected.
  • the transport container If the item stored in the transport container moves carelessly, it becomes difficult to open the door of the transport container and introduce it into the device, or the stored item itself is likely to be damaged. In the transport container, it is necessary to provide some means such as a pressing member for fixing the stored item.
  • an inclined portion extending to the side surface of the transport container is provided at the peripheral edge of the door side surface of the transport container body.
  • This inclined portion is provided at the peripheral edge portion of the port of the apparatus main body, and coincides with the inclined portion provided toward the center of the port.
  • the transport container main body around the transport container door is provided with a plurality of protrusions, and the protrusions are fitted into recesses provided in the port of the apparatus main body.
  • three tips are provided as hemispherical protrusions on the outer surface of the door of the transport container, and three V-shaped grooves are provided radially on the surface of the apparatus door corresponding to the protrusions.
  • the transport container is connected to the apparatus door with high accuracy as follows. First, the transport container approaching the apparatus main body is inserted so that the inclined portion provided at the peripheral edge portion of the door-side surface of the above-described transport container main body is aligned with the inclined portion provided at the peripheral edge portion of the port of the apparatus main body. start. Inserted halfway, the transport container is positioned to some extent with respect to the apparatus body. Next, the plurality of protrusions provided on the transfer container main body around the door of the transfer container are fitted into the corresponding recesses provided in the port of the apparatus main body.
  • the device closely connected to the transport container may be various devices that handle the “object” transported as described above.
  • the “object” is a semiconductor substrate, it may be a semiconductor manufacturing device or a sensor substrate.
  • a device for sensor production a culture device or an analysis device for microorganisms, culture media, or genes, a reaction device or an analysis device for unstable compounds or oxidizable metals, and an analysis device for harmful substances.
  • Various known devices that need to be operated with the outside air shut off, such as devices to be handled, can be selected.
  • the semiconductor manufacturing apparatus a series of various apparatuses used in the semiconductor manufacturing process can be adopted.
  • FIG. 1C is a view in which the transport container 7 and the apparatus 8 constituting the connection system of the present invention are in close contact with each other.
  • the transport container 7 is fixed to the apparatus 8 and is well known for close contact. Based on this means, the transport container 7 and the apparatus 8 are in close contact.
  • the most characteristic point of the present invention is that the transport container 7 is not in close contact with the front chamber of the apparatus 8 but can be in close contact with the apparatus 8 itself. However, this does not exclude that the transport container 7 is in close contact with the front chamber of the apparatus.
  • connection chamber 10 defined by the container door 12 of the transfer container 7 and the apparatus door 9 of the apparatus 8 serves as a front chamber in the conventional connection system. Formed as a thing.
  • the front chamber in the prior art functions to connect the inside of the apparatus and the outside air having different environments, such as the atmosphere and a reduced pressure, or the atmosphere and a specific atmosphere, in order to carry the articles stored in the transport container into the apparatus.
  • the connection chamber 10 in the present invention is as if it is the front chamber, and the environment inside the connection chamber 10 is the same as that of the outside immediately after the close connection. It moves toward the inside of the apparatus as a unit, and the same atmosphere as the inside of the apparatus via the gas supply port 15 and the gas discharge port 16 connected to the connection chamber until the two doors are opened. It can be adjusted to be an atmosphere.
  • connection system of the present invention is required for each device used in each step. If the atmosphere in the apparatus is vacuum, the gas in the connection chamber 10 is discharged from the gas discharge port 16 by a vacuum pump or the like. If necessary, an inert gas is subsequently discharged from the gas supply port 15 in the connection chamber. After the introduction, the environment in the connection chamber 10 containing fine particles and the like is made to be similar to the environment in the apparatus by performing an operation of discharging the gas from the gas discharge port 16 an arbitrary number of times. It is possible.
  • connection chamber 10 formed by the close connection includes a gas introduction port 15 and a gas discharge port.
  • the device 8 can be provided with these ports so that 16 can be connected.
  • the gas In order to clean the gas through the connection chamber 10 through these ports, it is necessary for the gas to flow through the entire connection chamber 10, and the container door 12 and the apparatus door 9 are in close contact with each other. It is also necessary for gas to circulate so that particles and the like attached to the opening 7 and the opening of the apparatus main body 8 can be removed.
  • the transport container 7 includes a transport container main body 11 and a container door 12, and the transport container main body 11 and the container door are hermetically sealed by a known sealing means.
  • the transfer container body 11 is provided with a member that supports the wafer 17 provided from the container door toward the inside of the transfer container body 11.
  • the transport container 7 is provided with a magnet 18 on the wall portion of the transport container main body 11, and at a location where the container door 12 contacts the wall portion of the transport container main body 11.
  • a magnetic material 19 such as iron can be provided.
  • the wall portion of the transport container body 11 and the location where the magnetic body 19 of the container door 12 is provided are extended, and the location of the apparatus door 9 which contacts the location where the magnetic body 19 of the container door 12 is provided.
  • the transport container main body 11 is firmly in close contact with the container door 12 by the magnetic force in the transport container 7, and the inside of the transport container main body 11 is reliably cut off from the outside air. Further, the device door 9 of the device 8 is in close contact with the device main body 13 by some means, and the device main body 13 is also in a state of being surely blocked from the outside air.
  • the transport container 7 is a device of the device 8 in which the device door 9 is provided on the upper surface with the container door 12 facing downward. It is placed so as to be superimposed on the door 9.
  • a positioning pin is provided in one of the transport container 7 and the apparatus 8 and a hole for fitting the positioning pin is provided in the other so that the transport container 7 and the apparatus 8 are accurately overlapped. It is important to.
  • the positioning mechanism is not limited to the pin, and a known positioning means can be employed.
  • the apparatus main body 13 and the apparatus door 9 are also hermetically sealed by known sealing means. After placing the transport container 7 on the apparatus 8 at an accurate position, an operation for tightly connecting the two is performed. When the tight connection is not performed, the transport container 7 and the device 8 are not hermetically sealed, and a gap is formed between them. When the door is opened in this state, outside air is transferred into the transport container 7 and the device. 8 enters and is contaminated with outside air and fine particles.
  • a known means such as a latch mechanism may be used.
  • sealing by a known sealing means such as a gasket interposed between the transport container main body 11 and the apparatus main body 13 is effective. It should be strong enough to function.
  • an airtight seal structure is formed between the transport container main body 11 and the apparatus main body 13 by known sealing means provided on either one or both.
  • a gas supply port 15 provided in the device in advance and The environment in the connection chamber 10 is adjusted using the port 16 for gas discharge.
  • the air in the connection chamber 10 having the same environment as the outside air is exhausted from the gas discharge port 16 to reduce the pressure.
  • a method including a step of introducing dry nitrogen gas from the gas supply port 15 and exhausting the gas from the gas discharge port 16 to reduce the pressure, or a method of repeating this method can be employed.
  • the connection chamber 10 which is initially in the same environment as the outside air and contains contaminants such as fine particles in addition to the reactive gas such as oxygen is removed by the air flow due to the exhaust and supply of the gas.
  • the fine particles that can be removed are removed, and the reactive gas such as oxygen is exhausted.
  • the connecting chamber 10 is also under reduced pressure, and if the inside of the apparatus 8 is under an inert gas atmosphere, the connecting chamber 10 is also inactive.
  • the gas atmosphere is adjusted.
  • the environment of the connection chamber 10 may be adjusted by other processes.
  • connection chamber 10 is not particularly different from the adjustment made in the front chamber in the conventional apparatus
  • connection chamber defined by the doors of both the transfer container 7 and the apparatus 8 is conventionally used. Since it is overwhelmingly small compared to the front chamber, a smaller apparatus is sufficient for supplying and exhausting gas, and the required time is much shorter.
  • an apparatus such as an elevator for opening and closing the apparatus door 9 is provided in the apparatus 8, and the wafer fixed to the container door of the transfer container 7 is transferred to the container door 12 and the apparatus door. 9 is transferred into the apparatus 8 and subjected to processing by the processing means in the apparatus.
  • the close contact between the container door 12 and the transport container main body 7 is released.
  • the magnetic body 19 provided on the container door 12 receives the magnetic force of the magnet 18 provided on the wall of the transport container body 7 and is magnetically attached to the magnet 18. For this reason, in order to separate the container door 12 from the transport container body 11, a force is exerted in a direction in which the container door 12 is separated from the magnetic body 19 against the magnetic force from the magnet 18 acting on the magnetic body 19. It is necessary to add.
  • connection chamber 10 composed of the device door 9 and the container door 12 communicates with the space in the device 8, but since the connection chamber 10 is already in the same environment as the environment in the device 8, it is derived from the connection chamber 10. There is no contamination inside the device.
  • this example is an example in which the gas supply port 15 and the gas discharge port 16 are provided in the apparatus 8, but these ports may not be provided. That is, when the volume of the device 8 and the volume of the connection chamber 10 are compared, the internal volume of the connection chamber 10 is overwhelmingly small, so even if fine particles or gas present in the connection chamber 10 are mixed into the atmosphere in the device, This is the case where the degree of contamination is extremely small and can be ignored.
  • connection chamber 10 and the apparatus 8 may be communicated with each other by opening the pipe line.
  • the direction of the apparatus door of the apparatus 8 of the above embodiment can be set sideways or downward, and the container door 12 of the transfer container 7 can also be set sideways or upward.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which the transport container 21 is in close contact with the apparatus 20.
  • the container door 23 faces the upper surface of the apparatus door 22, and the portion around the container door 23 of the transport container body 25 faces the apparatus body 24.
  • An electromagnet 26 is embedded in the device door, and its tip is exposed on the upper surface of the device door.
  • a magnetic body 27 is embedded so as to penetrate the opposite surface from the surface of the container door 23 so as to face the position of the tip of the electromagnet 26.
  • a plurality of the magnetic bodies 27 are embedded, and the plurality of magnetic bodies 27 are connected to both ends of the magnet 36 by a magnetic force. One or more pairs of such two magnetic bodies 27 and magnets 36 are embedded.
  • the magnetic body 28 embedded in the transport container body 25 exerts a magnetic force on the inside of the container door 23, that is, the location where the magnetic body 27 is exposed on the transport container body side, and the container door 23 is embedded inside.
  • the magnetic body 27 is fixed to the transport container body 25 by an attractive force generated by a magnetic force generated between the magnetic body 27 and the magnetic body 28 embedded in the transport container body 25. Is sealed.
  • the plurality of magnetic bodies 28 embedded in the transport container body 25 are connected by a magnetic body 29 at a location away from the portion facing the container door 23. In this state, the transport container body and the container door are magnetically coupled. Are connected to form a closed circuit.
  • An object to be processed 30 fixed to the container door 23 so as to be movable with the container door 23 between the apparatus 20 and the inside of the apparatus 20 is housed inside the transfer container body 25.
  • the transfer container 21 and the apparatus 20 are in close contact to form a connection chamber,
  • the connecting chamber needs to be airtight against the outside air.
  • a seal member 31 such as an O-ring is provided to hermetically seal between the transfer container body 25 and the container door 23, and between the apparatus body 24 and the apparatus door 22.
  • a sealing member 33 such as an O-ring for sealing is provided, and a sealing member 32 such as an O-ring for sealing the transfer container main body 25 and the apparatus main body 24 in an airtight manner is provided.
  • the inside of the container 21 and the inside of the apparatus 20 can be kept in a state of being shielded from the outside air not only when the container 21 is connected to the apparatus 20 but also when it is not.
  • the transport container main body 25 is provided.
  • a positioning pin may be provided on the apparatus side and a hole or groove may be provided on the container side.
  • a positioning pin is provided on the container side and the hole or groove is fitted to the positioning pin on the apparatus side. Is preferably formed.
  • the tip shape of the positioning pin 34 may be spherical, conical, or pyramidal, as long as it has a clear tip as a pin.
  • the hole or groove 35 may have an inner surface shape reflecting the shape of the tip of the positioning pin so as to be fitted to the positioning pin 34, but in particular, it is a V-shaped groove or a U-shaped groove. It is preferable.
  • two points near the tip of the positioning pin 34 may be in contact with two points near the bottom of the hole or groove 35.
  • the spherical portion at the tip of the positioning pin may be positioned at the center of the V-shaped groove 35, for example, when the tip of the positioning pin 34 is spherical and the hole or groove is a V-shaped groove. .
  • the container 21 can be connected to the device 20 at a predetermined position accurately and reliably.
  • the apparatus 20 is provided with a gas supply port and a gas discharge port as shown in FIG. 2, and the space between the transfer container body 25 and the apparatus body 24 is hermetically sealed by a seal member 32. Therefore, the connection chamber formed between the device door 22 and the container door 23 can be filled with an arbitrary gas so that it can be matched with the atmosphere in the device 20 or the container 21, or under an arbitrary pressure. It is also possible to do.
  • the shape of the container, the device and their doors, the shape of the electromagnet, the shape of the magnetic body, the pin, hole, and groove are not limited to those shown in the figure, and any shape can be used as long as the same function can be exhibited. Can be used. Further, a magnet can be used instead of the electromagnet 26. Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the apparatus shown in FIG. 5 is also configured such that the container door is moved into the apparatus together with the apparatus door, and predetermined processing is performed in the apparatus.
  • FIG. 6 shows the relationship between each magnetic body and the electromagnet in the state shown in FIG. 5 and the state in which the transport container is positioned away from the apparatus.
  • the transport container is located away from the electromagnet, and the electromagnet has no magnetic force.
  • the transport container there are two magnetic bodies 27 connected by a magnet 36 embedded in the container door.
  • Each of the magnetic bodies 27 is connected to a magnetic body 28 provided on the main body of the transport container, and these magnetic bodies 28 are further connected by a magnetic body 29.
  • a circuit using magnetic force is formed in the direction of the arrow by each magnetic material as shown in FIG.
  • FIG. 7 shows the relationship between the magnetic body and the electromagnet when the magnetic force is generated by the electromagnet 26 after the transport container is connected to the apparatus and the container door is not yet opened.
  • the magnetic body 27 and the electromagnet 26 have a strong attractive force.
  • the magnetic circuit constituted by the transfer container body 25 and the container door 23 has a considerably weak magnetic field line between the magnetic body 27 and the magnetic body 28 and is practically cut as a magnetic circuit. That is, the attractive force of the magnetic body 27 and the magnetic body 28 becomes extremely weak, and the magnetic lock of the transport container body 25 and the container door 23 is released.
  • the magnetic lock between the transfer container body and the container door is released and the electromagnet and the container door are magnetically locked, so that the container door can be opened.
  • the opening and closing of the container door and the opening and closing of the apparatus door can be performed simultaneously by the action of the electromagnet, so that outside air and external fine particles can be prevented from flowing into the container and the inside of the apparatus. Since a closed circuit of magnetic force is formed both before and after opening and closing, magnetic force does not leak to the outside.
  • FIG. 1 A schematic diagram of the structure seen from the inside of the transport container door is shown in FIG.
  • the transport container door is closed so as to be embedded in the opening of the transport container, and has a disk shape having an inclined surface 37 that is not perpendicular to the upper and lower surfaces of the transport container door.
  • Three claws 38 for holding the object to be conveyed are provided on the inner side. For example, a disk-shaped object to be conveyed is placed on these claws 38 or held by fitting.
  • a groove 35 is provided on the outer surface of the transfer container door.
  • a magnetic body 39 and a magnet 40 are embedded in the transport container door.
  • FIGS. 1-10 A process of closing the transport container body 25 with the transport container door 23 will be described with reference to FIGS.
  • the transport container door 23 is fitted into a transport container body 25 provided with a positioning pin for the apparatus, and the transported object is placed in the transport container.
  • the transfer container door shown in FIG. 8 is inverted, and the inclined surface 37 of the transfer container door 23 is fitted to the inclined surface 43 inside the transfer container 25.
  • the notch 41 provided around the transfer container door 23 is engaged with the protrusion 44 provided in the transfer container.
  • an inclined surface 37 provided around the transfer container door and so as to coincide with the inclined surface 43 approaches the inclined surface 43 forming the inner surface of the transfer container body so as to gradually come into contact with the transferred container container.
  • the transfer container door is fitted to the main body, the inclined surfaces 37 and 43 come into contact with each other.
  • the magnetic body 39 of the transport container door 23 is disposed opposite to the magnetic body 42 provided in the transport container main body 25.
  • the magnetic lines of the magnet 40 are directed to the magnetic body 42 via the magnetic body 39, so that the magnetic body 42 on the transport container body 25 side is attracted by the magnetic force to the magnetic body 39 on the transport container door side. Thereby, the transport container door 23 is fixed to the transport container body 25.

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Abstract

従来ウエハ等の搬送システムにおいて、予め装置に前室を設けた上で容器から、被搬送物を前室を通じることで装置区域に被搬送物を搬送していたため、容器と前室との接続が複雑な機構によってなされていた。本発明は、搬送容器（７）は、搬送容器本体（１１）と搬送容器扉（１２）の密着連結可能なシール構造を有し、装置（８）は、装置本体（１３）と装置扉（９）の密着連結可能なシール構造を有し、さらに、搬送容器と装置は、両者が密着連結可能なシール構造を有し、搬送容器と装置が密着連結したときだけ、密閉化された連結室を形成し、搬送容器扉が搬送容器から分離し装置内に取り込まれる構造を有し、搬送容器本体と搬送容器扉は磁石及び／又は磁性体（２８）、（２７）を有して、これらの間の磁気力により搬送容器扉と搬送容器を閉じる構造を有する搬送容器を構成し、装置本体と磁石（２６）を有する装置扉を有する装置からなる連結システム。

Description

連結搬送システム
　清浄化を必要としている半導体デバイスや薄膜表示装置等に代表される、素子や精密機器等の工業製品製造方法とその製造装置、及び清浄化技術に関する。
　半導体産業等の巨大工場を有する諸産業においては、その巨大化に伴い設備投資額と設備運営コストが肥大化することによって、それに見合う生産額に到達せず、ビジネスとして成立しなくなる問題が深刻になっている。
　巨大化が他産業に比較して特に進んでいることが理由で、清浄化のための手段としてクリーンルームを用いることが最適でないケミカルプラントを除き、先に例示した産業の製造工場の大半は、クリーンルームを用いた製造工程を有する。そこで、局所クリーン化生産方式等の手法によるクリーンルームのグレードダウン等によって、設備投資を削減する考え方が、即効的な手段として認識され始めた。一部の産業では実用化され普及が進みつつある。局所クリーン化には、工場の環境制御コストを削減する効果もある。
　局所クリーン化生産方式を、工場の工程全体に適用した製造例としては、非特許文献１で述べられているように、半導体集積回路製造の前工程を唯一の例として挙げることができる。この製造システムでは、製造物であるウェハは、独立した製造装置間を、容器に収納されて搬送される。それぞれの装置には前室が装備されている。前室の扉は二つある。一つは、装置本体と前室間のもので、もう一つは、前室と外界の間のものである。常にどちらかの扉が閉まっているように操作することで、装置本体内部と外界を常時遮断できる。ウェハ容器は、前室に連結される。連結状態では、ウェハ雰囲気を外界からある程度の性能で遮断する性能を持って、容器と製造装置との間でウェハをやり取りすることができる。
　容器には、搬送の容易さを確保するために、軽さと小ささ、及びメカニズムのシンプルさが要請される。この要請に叶うためには、容器開閉方法、特に、容器扉を開く際の扉の収納方法に工夫を要する。具体的には、前室との連結時に、容器の扉をウェハ容器内に収納する方式は、扉の収納スペースが必要となることから、この要請に反してしまうことに留意しなければならない。このことから、ウェハ容器の扉は、前室内へ収納されるのが妥当な連結構造であるということになる。HP社は、この点を考慮した連結方法について、一つの特許（特許文献１）を取得している。
　この特許では、３つのサブシステム：（１）前室、（２）ウェハ搬送容器、（３）前室内のウェハ転送メカがあること、そして、「２つの扉を合体して、清浄な内部空間へ移動する」ことを主な特徴としている。この方式の名称である、"Standard Mechanical InterFace: SMIF(スミフ)"は、その後、この方式の標準名称となった。２つの扉を合体するのは、以下の理由による。２つの扉が微粒子を含む外界に接する外側の面には、それぞれ微粒子が付着してくる。それを合体することで、それらの微粒子を両扉の間に閉じこめて、前室内部へ収納し、微粒子の局所クリーン環境への拡散を防ぐことができる。
　図１（ａ）に示すように、容器１は容器本体３と容器扉４から、前室２は前室本体５と前室扉６からなり、（ａ） 容器本体３-容器扉４、（ｂ） 前室本体５-前室扉６、（ｃ） 容器本体３-前室本体５、の３箇所にシール部を設け、３つのサブシステムは内外を遮断しながら搬送する際に必要な一つの公理であるから、SMIF特許の特許性の要点は、この２つの扉による扉表面付着微粒子のサンドイッチ捕捉にある。ただし、サンドイッチされた微粒子は、その部位から排除されるわけではない。また、サンドイッチされた扉の端面から微粒子がこぼれ落ち、ウェハ汚染される危険に対しては、対策を講じていない。さらに、前室とウェハ搬送容器の連結を密閉化する構造にはなっていないので、本特許構造においては、前室内、ウェハ搬送容器内への外部汚染ウェハ質の侵入を完全に防ぐ機能を有していない。
　次いで、Asyst社は、このSMIF方式を、200mmウェハのシステムとして実用化した。Asyst社は、この実用システムに関連して、SMIF方式の概念に密閉性を付加するための一つの改良機構として特許化した（特許文献２）。この特許においては、連結部分は４つの構造物、すなわち容器(box)、容器扉(box door)、前室(port)、及び前室扉(port door)からなっている。そして、図１（ｂ）に示すように、これらの４つの構造同士の接触の内、（ａ） 容器本体３－容器扉４、（ｂ） 前室本体５－前室扉６、（ｃ） 容器本体３－前室本体５、（ｄ）容器扉４－前室扉６の４つの構造間に、密閉化のためのシールを施すことを特徴としている。
　その後、この密閉方式が完全なものではないことから、この特許に対するいくつかの改良特許が登録されている。具体的には、容器内のガスを入れ替える、すなわちパージする機構(特許文献３)、扉をラッチする機械的構造から微粒子が発生するのを抑制する方法(特許文献４)、容器扉自体が扉内部に複雑な機械的構造を持っていることから発生する微粒子を、容器扉と装置扉の開閉のための移動段階毎に、装置内及び容器内から外部へ流出させる気流を発生させることにより得られる非接触シールを用いて抑制する方法(特許文献５)である。ただし、このような一連の改良特許自体が、メカニズムを複雑化させる次のような弊害を生むこととなった。その弊害とは、製造コストの増大、重量増加、新たな微粒子発生源の発生、容器洗浄の困難さ増大等である。これらの改良特許を持ってしても、ガス遮断が実用レベルにないだけでなく、微粒子遮断も不完全であった。さらに、改良特許に見られる微粒子発生の抑制や排除のための改良が必要であったことは、SMIF方式と最初のAsyst社の４つのシール方法そのものが、微粒子遮断性能が不完全であるという点で、最良の密閉連結システムとは言えないことを意味している。
　その後、2000年頃から、最新のウェハサイズが300mmになると同時に、Asyst社のシール方式とは別のSMIF方式が提案され、それは300mmウェハ搬送システムとして、世界標準となった。この標準方式は、通常FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard: フィムス)システムと呼ばれている。これは世界統一のSEMI規格(主に、SEMI Std. E57, E47.1, E62, E63)でありながら、特許化されている（特許文献６）。FIMSでは、容器扉の水平方向の開口と水平連結方式をとっている。
　これは、Asystシステムでの垂直方向連結とは対照的である。また、Asystシステムでは、垂直に連結することから、ウェハは容器内部のカセットに収納されている。連結後に合体した２つの扉が内部へ格納されてからはカセットごと前室内へ移動する。これに対して、FIMSでは、カセットは省略されており、水平方向に合体した２つの扉が前室内へ移動し、続けて垂直方向にその扉が下降したのちは、容器内のウェハは、前室内にあるウェハ転送ロボットを用いて直接前室内へ取り出される。
　さらに、このFIMS特許においては、Asyst特許と異なり、各構造体の接触部のシール構造については具体的な構造定義がない。また、実際の実用FIMSシステムにおいては、意図的に1～2mmほどの隙間を各構造体間に設けた構造としている。具体的には、容器－前室間、前室と前室扉間には隙間を設けている。その理由の一つは、物理的な接触によるシール構造を設けると、そのシール部分で機械的な擦れが発生し、これが、大量の微粒子発生を引き起こすからである。また、シールを設けないことで、Asyst特許の請求範囲と異なる特許となっている。しかし、これらの隙間があることから、ガス分子に対しては、原理的に密閉性を持たない欠点が生じている。
　なお、200mmウェハ用のAsystシステムにおいても、連結後の容器扉と前室扉の開閉時に局所環境内で発生する圧力変動とそれによる気流発生が引き起こす微粒子発生の問題を軽減するため、及び、密閉容器であると容器扉が負圧になって開きにくくなることを防ぐための２つの理由から、容器に、外界に通ずる圧力抜き孔が設置されている。このことで、実際には特にガス分子に対しては遮断性能を持つことができない構造になっている。圧力抜き孔は、同じ理由で、300mmウェハ用のFIMSシステムの容器FOUP(Front Opening Unified Pod: フープ)にも装備されている。このように、実際には、従来のSMIF型システムでは、完全密閉を実現できていない。
　以上の従来特許と公知の実用事例で理解されることは、シールを各部に施す密閉型機構においては、ガス等の小さな分子に対しても有効な内外分離性能を持つ局所クリーン化生産システムを構築することは可能であるが、その反面、シール部の機械的擦れ等により、多量の微粒子発生という副作用を生じるということである。逆に、隙間のある構造をとると、微粒子の発生を抑制できる反面、ガス分子に対しては内外の分離性能を確保することができない。これは、SMIF方式の持つ自己矛盾としての欠陥である。この結果、実用システムでは、密閉性の不完全な構造とならざるを得ない問題点があった。
　実際、最新の300mmウェハ対応の全ての半導体集積回路製造工場に、世界標準として導入されたFIMSシステムでは、隙間を持っているために、ガス分子だけでなく、微粒子についても、完全な遮断性能を持っていない。その弊害として、本来遮断性能の点で完全な局所クリーン化生産システムであれば、クリーンルームは不要になるはずであるが、実際の全工場においては、依然としてクリーンルーム中でSMIFシステムが導入されている。つまり、現状では、クリーンルームと局所クリーン化の２重のクリーン化が必要となっているのである。このことが、設備投資額を増大させ、また高度な管理が必要となり、製造コストを大きく押し上げている。
　最後に、上述のガス分子と微粒子の同時排除の困難さに加え、さらに重要なことは、装置空間と人空間を分離するのに、前室という空間が必要であった。このことで、前室の２つの扉と搬送容器の１つの扉の合計３つの扉が必要であり、連結システムとしての複雑さを生む本質的な原因ともなっていた。
　また、特許文献７～９には、ポッドと装置をポッドドアと装置のポートドアが対向するように密着させて、その後該ポッドドアとポートドアを移動させることによってポッドを開く装置が記載されているが、そのポッドドアと装置のポートドアにより形成される空間は単に窒素で置換するに留まるのであって、空間を規定する部材表面を清浄化するものではないし、窒素で置換することはポッドまたは装置内部が真空である場合には圧力差を理由に機能しないことを示す。
　特許文献１０には保管箱のキャップを開けるために、該キャップを保持する手段として磁気や真空力による手段が記載されているが、これはあくまで保持手段に過ぎず、該キャップ表面とそれに対向する装置の扉表面を清浄化させるものではない。
　特許文献１１記載の発明は真空クリーンボックスのシャッター兼用蓋体とクリーン装置のシャッターを気密に接合し、その密閉空間を真空にした後に該シャッター蓋体とシャッターを別々に開けることが記載されており、このような方法は全て真空下で行わなくてはならないし、全ての部材の外面を清浄化させておくことを前提としている。
　特許文献１２記載の発明は露光マスク容器の蓋と装置の蓋により形成される空間を真空にして、その後にこれらの蓋を開けるものであるが、この方法は真空装置にのみ使用されるし、しかも単に真空にするのみであって清浄化を行うものではない。
米国特許第４５３２９７０号明細書 米国特許第４６７４９３９号明細書 米国特許第４７２４８７４号明細書 米国特許第４９９５４３０号明細書 米国特許第５１６９２７２号明細書 米国特許第５７７２３８６号明細書 特開平０５－０８２６２３号公報 特開平０６－０８４７３８号公報 特開平０５－１０９８６３号公報 特開平０６－０３７１７５号公報 特開平０７－２３５５８０号公報 特開２００４－０３９９８６号公報
「局所クリーン化の世界」（原史朗、工業調査会、ISBN 4-7693-1260-1(2006)）
　本来２つ扉があれば、２つの扉を同時に開けないことで、装置空間と人作業空間を分離できるはずであるが、従来技術では、前室の２つの扉と搬送容器の１つの扉の３つがあるため、それらの開閉に要する機構等を設ける必要があり、装置が複雑化していた。本発明は、この問題を解決し、より簡単な構造であっても、確実に外気とシールして、内容物を搬送・装置内に搬入させるものである。
　また、シールを各部に施す密閉型機構においては、ガス等の小さな分子に対しても有効な内外分離性能を持つ局所クリーン化生産システムを構築することは可能であるが、その反面、シール部の機械的擦れ等により、多量の微粒子発生という副作用を生じる。逆に、隙間のある構造をとると、微粒子の発生を抑制できる反面、ガス分子に対しては内外の分離性能を確保することができない。すなわち、従来技術では、ガス分子を完全排除できる物理的な空間遮断構造を持ちながら、微粒子を排除できる機能を持った製造物搬送方法が存在しなかった。さらに、従来において使用されている搬送容器は外気のガス分子が流入可能なフィルター部等を有するために、完全に遮断されたものではなかったのが現実である。
　本発明は、物理的な空間遮断構造を持つことでガス分子を遮断する構造において、微粒子を排除できなかった課題を解決する。
　本発明は上記の課題を解決するため、磁性体を有する搬送容器本体と搬送容器扉で構成されて、この磁気力により搬送容器扉と搬送容器を閉じる構造を有する搬送容器と、装置本体と磁石または磁性体を有する装置扉を有する装置からなる連結システムであって、搬送容器は、搬送容器本体と搬送容器扉の密着連結により密閉可能な第１のシール構造を有し、装置は、装置本体と装置扉の密着連結により密閉可能な第２のシール構造を有し、さらに、搬送容器と装置は、両者が密着連結することにより形成される密閉可能な第３のシール構造を有し、搬送容器と装置が密着連結したときだけ、第３のシール構造によって密閉化された１つの分割されない連結室を形成し、搬送容器扉が搬送容器から分離し装置内に取り込まれる構造を有する連結システムとしたものである。
　さらに、連結室には清浄気体噴入孔及び排気孔を設け、連結室内の圧力制御を行う機能を有する弁がどちらかの孔またはその連結室に直接接続されている構造を持たせて、搬送容器と装置の合体時には、連結室内の圧力を外部よりも負圧にすること、及び任意のガスにより連結室内の雰囲気を置換することが可能な、排気装置または負圧発生装置が連結された排気孔や気体の供給装置が連結した吸気孔を有するようにしてもよい。
　また、装置扉に電磁石または磁石（永久磁石等室温で磁性を帯びている物体）を有してその磁気力によって搬送容器扉を装置扉に吸引することで搬送容器扉を開く構造や、搬送容器本体に磁性体（磁化される物体）を有し、搬送容器扉には２つ以上の磁性体が離れて１つの磁石に接続してなる組を１つ以上設け、磁石により磁化されたその組を構成する磁性体が搬送容器本体が有する磁性体と磁気引力により引き合うことで、搬送容器本体と搬送容器扉を閉じる構造を有し、かつ、装置扉が有する電磁石または磁石の磁気力によって、搬送容器扉を装置扉側に吸引することで、搬送容器本体と搬送容器扉の磁性体間の磁気力を弱め、これによって搬送容器扉を開く構造としてもよい。
　搬送容器扉外面には異なる３方向に向かうＶ字状の溝を設け、該搬送容器扉の周囲の容器本体には位置決めピンを設け、さらに、該搬送容器扉の周囲には斜面を設けてなる該搬送容器と、これらのＶ字状の溝、位置決めピン及び斜面のそれぞれに嵌合する構造を有する装置扉及び装置本体を採用することもできる。
　加えて、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該搬送容器本体が有する磁石と該搬送容器扉が有する磁性体が対向するように配置されてなる構造を有する搬送容器としてもよく、また、搬送容器本体に２つ以上の磁性体を有し、搬送容器扉には１つの磁石の両端に２つの磁性体が接続してなる組を１つ以上設け、磁石により磁化されたその組を構成する磁性体が、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該搬送容器本体が有する該２つ以上の磁性体と該搬送容器扉が有する該２つ以上の磁性体が対向するように配置され、該搬送容器扉が有する該磁石の磁気力により搬送容器本体と搬送容器扉を閉じる構造を有する搬送容器としてもよく、さらに、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該磁石の両端に接続した該２つの磁性体それぞれが、該搬送容器本体が有する該２つ以上の磁性体に対して、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態とするために必要な磁気力を及ぼす程度に近接し、かつ該搬送容器本体が有する該２つ以上の磁性体は搬送容器本体内にて接続されることにより、搬送容器本体と搬送容器扉が有する磁石及び各磁性体によって、磁気の閉回路を形成してもよい。
　本発明によれば、従来の連結システムで必要であった装置の固定された前室が不要となり、装置の構造がより簡素化できると共に、搬送容器と装置との密着構造により前室に相当する空間が、シール部分が３つと少ない箇所をシールするのみという簡単な機構と、搬送容器本体と容器扉の開閉、容器扉と装置扉の脱着を磁気により形成することが可能である。
　また、容器内部、３つのシールにより構成される空間及び装置内部のそれぞれの気圧を同程度とすることができるので、容器内部を外気と同じ気圧にする必要がなく、開閉時に塵や埃、パーティクル等が内部に侵入することを防止できる。
　しかも、磁気力により容器扉と装置扉の脱着を行うので、脱着にあたっての摺動部がなく、微粒子を発生させることもない。磁気の閉回路を形成する場合には、磁気が外部に漏れることがない。
従来の搬送容器と装置の前室との接続の模式図（ａ）（ｂ）　　 　　　　 本発明の搬送容器と装置の連結システムの模式図（ｃ） 本発明の搬送容器と装置との連結システムが形成される工程 本発明の搬送容器と装置との連結システムが形成される工程 本発明の搬送容器と装置との連結システムが形成される工程 磁気力の閉回路を形成することにより搬送容器扉を開閉するための装置 図５に記載された装置において搬送容器側に磁気力の閉回路が形成され　　 た状態の模式図 図５に記載された装置において搬送容器扉と装置にまたがって磁気力の　　 閉回路が形成された状態の模式図 本発明における搬送容器扉内部側模式図 本発明における搬送容器内側模式図
　１・・・従来の搬送容器
　２・・・従来の装置の前室
　３・・・従来の搬送容器の本体
　４・・・従来の搬送容器の容器扉
　５・・・従来の装置の本体
　６・・・従来の装置の装置扉
　７・・・本発明における搬送容器
　８・・・本発明における装置
　９・・・装置扉
　１０・・連結室
　１１・・搬送容器本体
　１２・・容器扉
　１３・・装置本体
　１４・・電磁石
　１５・・気体供給用ポート
　１６・・気体排出用ポート
　１７・・ウェハ
　１８・・磁石
　１９・・磁性体
　２０・・装置
　２１・・容器
　２２・・装置扉
　２３・・容器扉
　２４・・装置本体
　２５・・搬送容器本体
　２６・・電磁石
　２７・・磁性体
　２８・・磁性体
　２９・・磁性体
　３０・・被処理物
　３１・・シール部材
　３２・・シール部材
　３３・・シール部材
　３４・・位置決めピン
　３５・・溝
　３６・・磁石
　３７・・斜面
　３８・・爪
　３９・・磁性体
　４０・・磁石
　４１・・切り欠き部
　４２・・磁性体
　４３・・斜面
　４４・・突起
　搬送容器と装置の間で被搬送物である内容物を出し入れする際に、搬送容器内部と装置内部が個別に外界と遮断可能にするために、搬送容器と装置の両方に扉を設ける必要があることは明らかである。
　本発明では、搬送容器と装置本体を気密に連結し、これらの間で内容物を移動させるために必要な扉を２つだけとする。一つは容器の扉であり、もう一つは、装置本体の扉である。これらの２つの扉は、搬送容器と装置が気密に連結した時だけ連結室を形成できるような形状を有する。元々その連結室の内面は２つの扉の外面であるから、外部空間にさらされることで汚染された可能性がある表面である。従って、連結室を形成して連結室内部の清浄化機構を具備する場合には、さらに清浄性を確保でき、搬送容器内部、装置内部及び連結室からなる内部空間と外部との分離を実現できる。
　本発明は連結時に装置と搬送容器との間に発生する小さな連結室について、どのような構造と清浄化手法があるのかについて、極めて曖昧な手法しかない従来のSMIF方式、あるいは装置に固定化された前室を設けてなる方式とは異なる。
　本発明では、固定化された前室を要しないため、前室と装置内の処理室との間に設けられた扉を設ける必要はなく、その扉の分だけ、必要な扉の数を１つ減らすだけでなく、それと同時に従来の局所クリーン化生産システムの不完全な内外遮断性能を解決する。本発明においては、装置と搬送容器の連結時に、外部から密閉遮断される連結室を形成させる。そのために、以下の３つのシール構造を設ける。
　まず、搬送容器は、搬送容器本体と搬送容器扉の密着連結により密閉可能な第１番目のシール構造（シール１）を有する。密着連結に使用する機構としてはラッチ等の公知の手段を採用することができる。
　次に、装置は、装置本体と装置扉の密着連結により密閉可能な第２番目のシール構造（シール２）を有する。最後に、搬送容器本体と装置本体は、両者の密閉連結により密閉可能な第３番目のシール構造（シール３）を有する。搬送容器と装置が連結する際には、最初の２つのシールに加えて、３番目のシールが成立するので、これらの３つのシールにより、分割されない１つの密閉化された連結室が形成される。
　ここで、これらのシール構造は、Ｏリングやガスケット等の公知のシール手段を採用することが可能である。
　連結時に発生した連結室が密閉の室を構成するために、この連結室の圧力や微粒子濃度、ガス濃度等の環境は制御可能となる。環境を制御するため、連結室に対しては、ガスの入出力または圧力制御を目的とした入力ポートと出力ポートが装備される。この構造においては、容器扉と前室扉を合体して微粒子を捕捉し収納する必要はない。この構造では、微粒子とガス分子の両方に対して、外界と製造物空間を相互に完全に遮断する機能が得られるので、この構造を、清浄気密連結(Particle-Lock Airtight Docking: PLAD)構造とする。
　装置と搬送容器の合体時に形成される連結室を形成する内部壁は、搬送容器本体、搬送容器扉、装置本体、装置扉のそれぞれの一部分で構成されている。装置と搬送容器が合体していない状態においては、その内部壁になる部分の表面は、外部空間に接しており、外部空間の汚染物質やガス分子が付着して汚染されている。これらの外部空間へさらされた表面は、合体時において連結室の内部壁を形成しても、依然として汚染されている。この連結室内部壁の付着汚染は、連結室に設けられている清浄気体導入用ポートから、清浄気体を噴出することで、壁に付着した微粒子をその気体の風力によって表面から脱離させ、排気用ポートから排出することができる。また、清浄気体の導入により、化学的に表面に吸着しているガス分子も、清浄気体と置換することで、表面から脱離させることができる。
　重要なことは、清浄気体の導入によって排除できない固着物質や強い結合力で表面に残存する分子類は、搬送容器と装置を一体化するため、搬送容器扉と装置扉を開けた後も、表面から離脱することはないので、無視できることである。さらに、合体時に搬送容器と装置が物理的に接触することで、摩擦等により、発生する微粒子とガス分子も、２つの扉を開ける前に、清浄気体の導入によって、連結室から排除できる。このように、シール３の形成によって発生する連結室内の汚染は、本方法によって排除可能である。
　また、連結室内の雰囲気を装置内部の雰囲気と同じ雰囲気に制御すると、搬送装置扉と装置扉を開ける前後において、装置内の雰囲気の組成が変化することがない。
　連結室を清浄気体によって清浄化した後、シール１とシール２を解放する、すなわち、搬送容器扉と装置扉を装置内部に向けて開けることで、搬送容器と装置内の空間が一体化し、物体の両者間の搬送が可能になる。シール１とシール２のシールを物理的に引き離す際に、これらのシール部や２つの扉それぞれが搬送容器や装置の部材と面していた箇所から、多少の微粒子やガス分子が発生する可能性がある。これらの発生した汚染物が、搬送容器内と装置内へ侵入すると、搬送する物体への汚染の原因になる。従って、このシール部で発生した汚染物は、連結室側へ移動するような工夫が必要である。汚染物質の連結室内への移動は、連結室の気圧を搬送容器内部及び装置内部の両方の気圧よりも低く設定することで可能になる。物質は気圧の低い方へ流れるからである。連結室へ吸引された汚染物質は、排気孔から外部へ排出される。このような連結部分で発生した汚染物質の排除は、容器内部が気密であり、かつ連結室を設けることで初めて可能になる。
　ただし、連結室の気圧が、搬送容器内部または装置内部の気圧に対してある程度の気圧差を有する場合には、その圧力差に抗して搬送容器扉や装置扉を開けることが困難になる可能性がある。
　以上の構造と操作から明らかなように、一時的に形成する連結室は真空排気が可能である。従って、装置本体や搬送容器内部が真空圧の場合でも、連結室を真空にすることで、扉を扉の両側の圧力差がほとんど無い状態で開くことができる。一般に、真空装置では、真空装置本体の真空を大気に戻す時間とそれにより生ずる汚染を避けるため、真空装置本体は常に真空に保持する場合が多い。そのため、普通は真空装置に前室を設ける。この前室が大気と真空を行き来する。このため、この前室をair-lock室と呼ぶ場合がある。本発明では、連結室がこのair-lockの役割を果たすために、つまり大気と真空を行き来するために、従来型の固定された前室は不要となる。普通、前室自体が扉や搬送メカニズムを持つため、前室の容積は、比較的大きなものとなっている。このため、前室を排気するにも相当の時間を要する。一方、本発明では、連結室は、容器と装置の合体時にできるわずかな小空間で済むため、連結室自体の連結時の清浄化には、たいして時間がかからないし、それに要する装置は小規模なもので済む。ただし、本発明においても、前室を設けることを排除するものではない。
　微粒子による製造物への汚染が問題となる場合においては、とりわけ、連結室の清浄化操作が必要である。一方、微粒子汚染が問題とならず、ガス分子汚染が問題となる場合においては、その汚染の影響が比較的重大でない場合には、連結室のガス導入とガス排気ポートは省略できる可能性がある。連結室の容積は従来の前室と比較して極めて小さなものであるから、その内部の汚染物質の絶対量も少なく、それが搬送容器と製造装置の容積内に拡散して希薄化されると、たとえば４桁以上濃度が低下する。この希薄汚染濃度で問題のない用途では、連結室の清浄化のための真空化、あるいは清浄気体を導入するためにポートを設置等を行う必要がない。
　次に搬送容器の開閉方法について述べる。
　搬送容器の扉は装置との合体の後に装置内部に開かれる構造を有する。仮に、容器扉が容器の外へ合体前に開く方法では、容器内部が外部にさらされないよう、もう一つ扉が必要になってしまうので、省スペースとメカニズムの効率の点で、不利である。容器の内部へ搬送容器の扉が格納される方法では、奥方向へ引き込まれると、それだけ搬送容器の扉の移動に使う容積が増えてしまい、搬送する容器が大型化して望ましくない。従って、搬送容器の扉は装置内部へ格納される。
　搬送容器の扉の内部格納構造においては、扉に蝶番がついて開閉する、住居用ドアに採用される方式をとる可能性がある。しかし、蝶番の摺動部から大量の微粒子が発生するのでこれも適切な方法ではない。本発明では、搬送容器扉は、装置本体へ分離格納される。搬送容器扉と搬送容器本体を密閉しているシール１は、搬送容器扉と搬送容器本体の間に位置する。搬送容器扉が装置本体へ垂直に格納移動されると、シールに対して横ずれがないため、扉と本体の擦れは最小限に留まる。
　容器扉は、装置扉に具備される扉のフック機構等によって開閉される。本発明においては、微粒子もガス分子もその発生を抑制する機構として磁気フック機構を用いる。一般的に用いられる摺動する部分が沢山ある機械的な鍵の機構では、開閉時に発生する摺動によって、多量の微粒子が発生する。従って、高度な清浄化が要求される場合に用いるべきではない。磁気を用いる開閉機構は、そのような機械的動作を伴わず、摺動が発生しないので、微粒子の発生量が格段に少なく、高度な清浄化に適している。
　本発明では、搬送容器本体と搬送容器扉に磁性体（少なくとも一方が磁石）を設けて、この磁性体間の引力によって搬送容器扉と搬送容器を閉じる。また、装置扉に磁石を組み込み、その磁気力によって搬送容器扉を装置扉に吸引することで、搬送容器扉を開くものである。このとき、作用する磁気力を調整するために、場合により電磁石や磁性体等を密着させないことも必要である。
　本発明のような磁気開閉機構が機械開閉機構よりも清浄化の点で優れているが、磁気開閉機構は実際の搬送容器の開閉機構としては不十分な点がある。それは、磁気力が磁性体間の距離に強く依存しており、吸引力が1mm以下で急速に強くなって、逆にそれ以上の距離になると急速に弱くなるので、製品構造に高い精度を要求されることが理由の一つである。特に磁性体同士を接触させた場合、ミクロンスケールでみれば、磁性体表面は凹凸があり、精度もミクロンオーダに達していなければ、磁気吸引力は、意図したものにならない。また、搬送容器のように同じものがたくさんある場合、個々の容器で僅かに寸法が違うので、磁気吸引力が個々の容器で違う可能性がある。
　以上の問題を回避するため、本発明においては、磁性体間の距離を制御できる構造を採用できる。２つの磁性体が接触しているミクロンスケールの距離での吸引力の変化が激しいので、そのような近接距離を、実用に用いないように回避することが目的である。数十ミクロン程度距離を離しておく設計とすると、10μmの精度誤差での吸引力の差は比較的小さくなる。さらに、この小さくなった吸引力の差を補うため、もっとも吸引力の弱くなると予想される磁気力を基準に、装置側の開放機構の磁気力を定める。
[搬送容器]
　本発明における搬送容器は、外気に直接触れることにより汚染や反応等の何らかの支障を生じる物を搬送するための密閉容器である。この「物」としては、半導体用基板、センサ用基板、微生物、培地、遺伝子、不安定な化合物、酸化されやすい金属、有害物質等、化合物や菌等による汚染を避けるべき物質、拡散を防止すべき物質、反応性が高い物質等、各種用途に使用され、現在において、クリーンルームやグローブボックス等の装置内にて取り扱うべきものが広く対象となる。中でも広く使用される用途としては加工途中のハーフインチから450mm等の大口径に至る各種口径の半導体ウェハ、半導体チップの搬送等である。
　このような搬送される物の特性に応じて、搬送容器の本体と扉の材料や特性を選択することができ、例えば、ポリ（メタ）アクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、石英、ガラス等の耐湿性及び寸法安定性に優れた材料を使用することが好ましい。搬送容器扉の開閉を上記のように磁気力により行うためには、少なくともこれら材料による搬送容器本体の扉と密閉する箇所に磁性体及び磁石を配置する。
　もちろん、搬送容器の大きさは搬送されるものの大きさに関連して決定され、また１つの搬送容器に複数の物を収納するための複数の室を設けることも可能である。例えば、１つの搬送容器の表裏面にそれぞれ１つずつの扉を設け、その内部に独立した室を設けることや、円盤状の搬送容器の表面に複数の扉を互いに隣接させて設けて、各扉には対応する室を設けること等が可能である。
　搬送容器が搬送されている途中等、搬送容器が単独で容器として使用されているときに、不用意に扉が開かないように扉をロックするための機構を備えること、及びそのロックは搬送容器と装置が密着連結したときに自動的に解除されるような機構も設けることが利用性の点から好ましい。
　搬送容器内に収納された物が不用意に移動すると、搬送容器の扉を開けて装置内に導入することが困難になったり、収納されている物自体が破損する可能性が高くなるので、搬送容器内においては、収納された物を固定するための押圧部材等の何らかの手段を設けることが必要である。
[搬送容器と装置のインターフェイス]
　搬送容器の扉側の面が装置扉に接続されるが、ここで搬送容器の扉が装置扉に対してずれることなく高精度に位置決めされることが必要である。この点は、搬送容器を手で装置扉に接続する場合であっても、あるいは搬送装置にて接続する場合であっても同じである。
　しかも、搬送容器と装置扉との間で摺擦する部分があれば、その部分からはパーティクルを発生することになり、その後、装置内を汚染したり搬送容器内の物品を汚染することになりかねない。このため、搬送容器の扉側には特定の構造を持たせる必要がある。
　まず、搬送容器の扉は、搬送容器本体に埋め込まれるようにして設置される。そして搬送容器本体の扉側の面の周縁部には搬送容器側面にかけての傾斜部を設ける。この傾斜部は装置本体のポートの周縁部に設け、ポート中心部に向けて設けられた傾斜部と一致するようにされている。
　さらに搬送容器の扉の周囲の搬送容器本体部には、複数の突起部を設けてなり、該突起部は装置本体のポートに設けられた凹部に嵌合するようにされている。
　さらに、搬送容器の扉の外面には３つの先端が半球状の突起として設けられ、この突起に対応して装置扉表面には３つのＶ字状の溝が放射状に設けられている。
　このような構造の搬送容器本体、搬送容器扉、装置本体及び装置扉を使用して以下の通りに搬送容器は装置扉に高精度に接続される。
　まず、装置本体に接近してきた搬送容器は、上記の搬送容器本体の扉側の面の周縁部に設けた傾斜部を装置本体のポートの周縁部に設けた傾斜部に合わせるようにして挿入され始める。途中まで挿入されて、搬送容器は装置本体に対して多少の遊びがある程度に位置決めされる。
　次いで、上記の搬送容器の扉の周囲の搬送容器本体部に設けた複数の突起部が、対応する該装置本体のポートに設けられた凹部に嵌合する。この際に上記の多少の遊びは相当削減されて、搬送容器の垂直軸に対する回転がある程度抑制される。
　その状態でさらに搬送容器本体が装置扉に接近すると、搬送容器の扉に設けた３つの先端の半球状の突起が、装置本体の扉に設けた上記の３つのＶ字の溝に入ることになる。このときには、１つのＶ字の溝を構成する対向した２つの斜面それぞれが、該半球状の突起と接触し、該半球状の突起は２箇所において該対向した２つの斜面それぞれと接触する。
　この結果、搬送容器は垂直軸に対する回転方向へのぶれがなくなり、かつ水平方向へのぶれも放射状の３つのＶ字の溝により解消する。
　このような機構によって、搬送容器は装置本体に対して垂直方向への移動以外は不可能となり固定される。
[装置]
　上記搬送容器と密着連結される装置としては、上記のように搬送される「物」が取り扱われる各種装置でよく、「物」が半導体用基板であれば半導体製造用装置、センサ用基板であればセンサ製造用装置、微生物や培地、あるいは遺伝子であれば培養装置や分析装置、不安定な化合物や酸化されやすい金属であれば反応装置や分析装置、有害物質であれば分析装置等のそれを取り扱う装置等、外気を遮断して操作することが必要な公知の各種の装置を選択し得る。
　なかでも半導体製造装置としては、半導体製造工程にて使用される一連の各種装置を採用することができる。
　以下図面に基づいて実施例を説明する。
　図１（ｃ）は本発明の連結システムを構成する搬送容器７と装置８が密着連結している図であり、図示はしないが搬送容器７を装置８に固定し、密着連結させるための公知の手段に基づいて、搬送容器７と装置８が密着している。ここで、本発明の最も特徴的な点は、搬送容器７は装置８の前室に密着しているのではなく、装置８そのものに密着させることができる点である。ただし、これは搬送容器７が装置前室に密着することを排除するものではない。
　前記のように、搬送容器７と装置８が密着連結した結果、搬送容器７の容器扉１２と装置８の装置扉９で規定される連結室１０が従来の連結システムにおける前室の役目を果たすものとして形成される。
　従来技術における前室は、搬送容器に収納された物品を装置内に搬入させるために、大気と減圧下、あるいは大気と特定の雰囲気下という環境が異なる外気と装置内を接続するために機能するものである。これに対して、本発明における上記連結室１０はあたかも該前室であるかのように、連結室１０内部の環境が、密着連結直後の外界と同じ環境から、容器扉１２と装置扉９が一体となって装置内に向けて移動し、２つの扉が開くまでの間に、連結室に接続された気体供給用ポート１５及び気体排出用のポート１６を介して装置内の雰囲気と同様の雰囲気となるように調整され得る。
　半導体のように真空下において処理する工程に付すものは、特にこのような清浄用気体の供給と排出が要求される。この場合、複数の工程毎に異なる装置を用いる製造設備においては、各工程に使用する装置それぞれに本発明の連結システムを必要とする。
　装置内の雰囲気が真空であれば、気体排出用ポート１６から連結室１０内の気体を真空ポンプ等により排出し、必要であれば、続いて気体供給用ポート１５から不活性の気体を連結室内に導入後、さらに気体排出用ポート１６からその気体を排出する操作を任意の回数行う等により、微粒子等を含有している連結室１０内の環境を装置内の環境と同程度のものとすることが可能である。
　もちろん、目的とする装置内の清浄度や雰囲気に応じて、必要であれば、連結室１０内の環境を装置内の環境と近づけることができる。
　このように、本発明は搬送容器を前室ではなく直接装置８に密着連結できるものであり、そのために密着連結により形成された連結室１０には、気体導入用ポート１５及び気体排出用のポート１６が接続されるように、装置８にはこれらのポートを設けることができる。
　これらのポートにより連結室１０内を気体が流通して清浄化するにあたっては、気体が連結室１０内全てにわたって流通することが必要であるし、容器扉１２と装置扉９が密着していた容器７の開口部及び装置本体８の開口部に付着している、粒子等も除去可能なように気体が流通することも必要である。
　本発明の連結システムを用いた搬送容器７と装置８の密着連結の詳細を、搬送容器内部のウェハを装置内に導入する例を挙げて次に示す。この例に限らず、他に例えば、微生物の培地、不安定な化合物を導入することも可能である。
　図２には、搬送容器７が搬送容器本体１１と容器扉１２からなり、搬送容器本体１１と容器扉は公知のシール手段により気密にシールされている。そして搬送容器本体１１には容器扉から搬送容器本体１１の内部に向けて設けられたウェハ１７を支持する部材を設けてなる。
　容器７と装置８を密着連結させた後を考慮して、搬送容器７は搬送容器本体１１の壁部に磁石１８を設け、容器扉１２の搬送容器本体１１の壁部に当接する箇所には鉄等の磁性体１９を設けてなることができる。その際には、該搬送容器本体１１の壁部及び該容器扉１２の磁性体１９を設けた箇所を延長し、容器扉１２の磁性体１９を設けた箇所と当接する装置扉９の箇所には電磁石１４を配置しておく。
　図２の状態では、搬送容器７は搬送容器本体１１が容器扉１２と磁気力によって強力に密着し、搬送容器本体１１の内部は外気とは確実に遮断されている。また、装置８の装置扉９は何らかの手段により装置本体１３に確実に密着しており、装置本体１３もまた外気とは確実に遮断された状態である。
　このような図２の状態から、次には図３に示されているように、搬送容器７は容器扉１２を下方に向けた状態で、上面に装置扉９を設けてなる装置８の装置扉９に重ね合わされるようにして載置される。このとき、搬送容器７と装置８の一方に位置決め用のピンを設け、他方にその位置決め用ピンを嵌合する穴を設ける等して、搬送容器７と装置８が正確に重ね合わされるようにすることが重要である。その位置決めのための機構としてはピンに限定されるものではなく、公知の位置決め手段を採用することも可能である。
　装置本体１３と装置扉９も、公知のシール手段により気密にシールされている。
　搬送容器７を装置８の上に正確な位置で載置した後には、両者を密着連結させるための操作を行う。密着連結をしない場合には、搬送容器７と装置８が気密にシールされず、それらの間には隙間が形成されることになり、その状態で扉を開くと外気が搬送容器７内や装置８内に侵入し、これらの内部が外気と微粒子等で汚染されることになる。
　この密着連結するための手段としては、ラッチ機構等の公知の手段でよく、その密着強度としては搬送容器本体１１と装置本体１３の間に介在するガスケット等の公知のシール手段によるシールが有効に機能する程度の強度でよい。
　搬送容器７を装置８に密着した後に、搬送容器本体１１と装置本体１３との間に、どちらか一方または両方に設けられていた公知のシール手段により気密なシール構造が形成される。そしてそのシール手段により区画された容器扉１２と装置扉９との間に形成された連結室１０を装置内の環境と同じ環境にすべく、予め装置に設けられている気体供給用ポート１５及び気体排出用のポート１６を用いて、連結室１０内の環境を調整する。
　具体的な調整方法としては、当初は外気と同じ環境の連結室１０内の空気を気体排出用ポート１６から排気して減圧とする。次いで気体供給用ポート１５から例えば乾燥した窒素ガスを導入し、さらに気体排出用ポート１６から排気して減圧とする工程からなる方法、またはこの方法を繰り返す方法を採用できる。
　このような方法によれば、当初は外気と同じ環境であって、酸素等の反応性ガスの他に微粒子等の汚染物質が存在した連結室１０は、気体の排気と供給による気流により、除去が可能な微粒子等が除去されると共に、酸素等の反応性ガスも排気される。その後に、装置８内の環境と同じ環境、つまり、装置８内が減圧下であれば、連結室１０も減圧下、装置８内が不活性ガス雰囲気下であれば、連結室１０も不活性ガス雰囲気下に調整される。もちろん連結室１０の環境の調整はその他の工程によってもよい。
　このような連結室１０の環境の調整は、従来の装置において前室においてなされていた調整と特に変わるところはないが、搬送容器７と装置８の双方の扉等により規定される連結室は従来の前室と比較して圧倒的に小さいので、気体の供給や排気に要する装置もより小規模な装置で十分であり、また所要時間も遙かに短時間で済むものである。
　引き続き、搬送容器７内に収納されているウェハを装置８内に移動させる方法を説明する。
　いずれにも図示していないが、装置扉９を開閉するためのエレベータ等の装置が装置８内に設けられており、搬送容器７の容器扉に固定されたウェハを、容器扉１２及び装置扉９ごと装置８内に移送して装置内の処理手段による処理に付すことになる。
　一体化した容器扉１２と装置扉９を共に装置８内に移動させるに際して、容器扉１２と搬送容器本体７との密着を解除する。
　その解除するための手段の一例として、以下の手段が挙げられる。
　容器扉１２に設けられた磁性体１９は、搬送容器本体７の壁に設けられた磁石１８の磁気力を受けて、該磁石１８と磁着している。
　このため、容器扉１２を搬送容器本体１１から離すためには、磁性体１９に作用する磁石１８からの磁気力に抗して、磁性体１９に対して容器扉１２を離す方向へと力を加えることが必要である。
　図３においては、装置扉９に設けられている電磁石１４に電流を通して、磁性体１９に対して磁気力を加えることにより、磁性体１９にかかる磁気力が磁石１８によるものよりも電磁石１４によるものを強くすることにより、磁気力の閉回路が形成されて装置扉９に容器扉１２が磁着する結果となる。
　このように、装置扉９に容器扉１２を磁着させた状態で、装置扉９を下方に移動させることにより、図４に示すように装置内に装置扉９と容器扉１２が共に導入される。電磁石への通電は磁石１８から容器扉１２への磁気力がある程度弱くなった時点で停止してもよい。
　この状態において、装置扉９と容器扉１２からなる連結室１０は装置８内の空間と連通するが、既に連結室１０は装置８内の環境と同環境であるので、連結室１０に由来する装置内の汚染はみられない。
　なお、この例は装置８に気体供給用ポート１５及び気体排出用のポート１６を設けてなる例であるが、これらのポートを設けなくても良い場合がある。それは、装置８の容積と連結室１０の容積を比較すると、連結室１０の内容積が圧倒的に小さいので、仮に連結室１０に存在する微粒子やガスが装置内の雰囲気に混入しても、それによる汚染の程度が極めて小さく無視可能である場合である。
　この際、形成された連結室１０と装置８内の気圧等の環境を同じとするために、例えば装置扉９に装置８内と連結室１０内を連通する開閉可能な管路を設け、搬送容器７と装置８が密着して、連結室１０が形成された後において、該管路を開として連結室１０と装置８内を連通させるようにしてもよい。
　さらに、上記の実施例の装置８の装置扉の向きを横向き、あるいは下向きとし、搬送容器７の容器扉１２も横向き、あるいは上向きとすることも可能である。
　磁気力により容器扉と装置扉を開閉する別の機構について図５を基に説明する。
　図５は搬送容器２１が装置２０に密着した状態の図であり、装置扉２２の上面に容器扉２３が対向し、搬送容器本体２５の容器扉２３の周囲の部分が装置本体２４に対向している。
　装置扉には、電磁石２６が埋め込まれ、その先端が装置扉の上面に露出している。
　該電磁石２６の先端の位置に対向するように、磁性体２７が容器扉２３の表面から反対面を貫通するように埋め込まれている。この磁性体２７は複数埋め込まれており、その複数の磁性体２７は磁石３６の両端に磁気力にて接続されている。そして、このような２つの磁性体２７と磁石３６からなる組が１つ以上埋め込まれている。
　また、容器扉２３の内側、つまり搬送容器本体側に磁性体２７が露出した箇所には、搬送容器本体２５に埋め込まれた磁性体２８が磁気力を及ぼしており、容器扉２３は内部に埋め込まれた磁性体２７と搬送容器本体２５に埋め込まれた磁性体２８との間に発生する磁気力による引力により、搬送容器本体２５に固定され、このため、容器扉２３により搬送容器本体２５の内部が密閉される。
　搬送容器本体２５に埋め込まれた複数の磁性体２８は、容器扉２３と対向する部分から離れた箇所にて、磁性体２９により接続されており、この状態において搬送容器本体と容器扉を磁気力が接続して閉回路が形成されている。
　搬送容器本体２５の内部には、装置２０内との間を容器扉２３と共に移動可能となるように容器扉２３に固定されてなる被処理物３０が収納されており、装置本体２４や搬送容器本体２５に外気の侵入や微粒子の侵入を防止しつつ、被処理物を装置内、あるいは容器内に移動可能とするためには搬送容器２１と装置２０が密着して連結室を形成し、該連結室は外気に対して気密であることが必要である。
　このため、図５においては搬送容器本体２５と容器扉２３との間を気密しシールするための、Ｏリング等のシール部材３１が設けられ、装置本体２４と装置扉２２との間を気密にシールするための、Ｏリング等のシール部材３３が設けられ、また搬送容器本体２５と装置本体２４を気密にシールするためのＯリング等のシール部材３２が設けられており、これらのシール部材により、容器２１の内部と装置２０の内部は、容器２１が装置２０に接続しているときはもちろん、そうでないときも、内部が外気から遮断された状態でいられることが可能である。
　さらに、容器２１が装置２０に正確に接続され、搬送容器本体２１内の被処理物３０が装置本体２４の内部を行き来して、正確に処理することが可能となるには、搬送容器本体２５に設けた複数の位置決めピン３４と、装置本体２４に設けた複数の穴や溝を正確に嵌合等することが必要である。もちろん、装置側に位置決めピンを設け容器側に穴や溝を設けてもよいが、操作性を考慮すると、容器側に位置決めピンを設け、装置側に該位置決めピンと嵌合するように穴や溝を形成することが好ましい。
　位置決めピン３４の先端形状は円球状でも円錐状、角錐状でもよく、ピンとして明確な先端を備えるものであればよい。また穴や溝３５はその位置決めピン３４と嵌合するように、位置決めピンの先端形状を反映した内面の形状を有してもよいが、特にＶ字状の溝、Ｕ字状の溝とすることが好ましい。このときに位置決めピン３４の先端付近の２点が穴や溝３５の底部付近の２点に接触するようにしてもよい。このときには、例えば位置決めピン３４の先端が円球状、穴や溝がＶ字の溝のときのように、位置決めピンの先端の円球状部分がＶ字の溝３５の中心部に位置させてもよい。このような位置決め手段によれば、容器２１を装置２０に正確かつ確実に、予定した位置に接続させることが可能となる。
　図５では図示しないが、装置２０に図２に示すような気体供給用ポート及び気体排出用のポートを設け、かつ搬送容器本体２５と装置本体２４との間はシール部材３２により気密にシールされるので、装置扉２２と容器扉２３の間に形成された連結室を装置２０や容器２１の内の雰囲気に合わせることができるように、任意のガスにより満たすことも、また任意の気圧下とすることも可能となる。
　図５において、容器、装置及びそれらの扉の形状、電磁石の形状、磁性体の形状、ピンや穴、溝は図示されたものに限定されず、同様の機能を発揮可能であれば任意の形状のものでよい。また、電磁石２６に代えて磁石とすることも可能である。
　また、図２～４に示したように、図５に記載の装置も容器扉が装置扉と共に装置内に移動されて、装置内にて所定の処理等がなされるものである。
　図５で示す状態及び搬送容器を装置から離した場所に位置させている状態において、各磁性体及び電磁石のみの関係を図６に示す。
　図６において、搬送容器は電磁石から離れた場所に位置し、電磁石は磁気力を持っていない状態にある。一方、搬送容器においては、容器扉に埋め込まれた磁石３６により接続された２つの磁性体２７がある。そして該磁性体２７のそれぞれには搬送容器本体に設けられた磁性体２８が接続され、さらにこれらの該磁性体２８は磁性体２９により接続されている。このように接続した結果、図６に示すようにそれぞれの磁性体により矢印方向に磁気力による回路が形成される。
　同様に、搬送容器が装置に接続された後、電磁石２６により磁気力が発生したときであり、容器扉がまだ開いていない状態での磁性体及び電磁石の関係を図７に示す。
　まず電磁石２６に電流を流して、電磁力を発生させると、その電磁力発生前に磁性体２７内部で磁性体２８へ向かっていた磁力線は、電磁石の磁力により、磁性体２８へ向かうのをやめ、その磁力線は電磁石方向へ再配置される。結果として、磁石３６-磁性体２７-電磁石２６-電磁石２６-磁性体２７という磁気回路を形成する。このことで、磁性体２７と電磁石２６は強い吸引力を持つことになる。このことで、搬送容器本体２５と容器扉２３で構成されていた磁気回路は、磁性体２７と磁性体２８の間で、磁力線がかなり弱くなり、事実上磁気回路として切断される。すなわち、磁性体２７と磁性体２８の吸引力が極めて弱くなり、搬送容器本体２５と容器扉２３は、磁気ロックが解除される。
　以上のように、電磁石で磁力を発生させると、搬送容器本体と容器扉の磁気ロックが解除され、電磁石と容器扉が磁気ロックされるので、容器扉を開くことができることになる。
　このように、電磁石の作用により容器扉の開閉と装置扉の開閉を同時に行うことができるので、外気や外部の微粒子が容器内部や装置内部に流入することを防止でき、その際には容器扉の開閉前後ともに磁気力の閉回路が形成されるので、磁気力が外部に漏れることがない。
　搬送容器扉の内部側からみた構造の模式図を図８に示す。該搬送容器扉は搬送容器の開口部に埋め込まれるようにして扉が閉まるものであり、該搬送容器扉の上下面に対して垂直でない斜面３７を全周に有する円盤状であり、その搬送容器内部側には、被搬送物を保持するための爪３８が３本設けられている。例えば円板状の被搬送物はこれらの爪３８に載置、あるいは嵌合により保持される。また、該搬送容器扉の外面には溝３５が設けられている。
　この搬送容器扉には磁性体３９及び磁石４０が埋め込まれている。
　図８と図９に基づき、搬送容器本体２５を搬送容器扉２３で閉める工程を説明する。
　該搬送容器扉２３の爪３８に被搬送物を保持した後に、装置との位置決めピンを備えた搬送容器本体２５に搬送容器扉２３を嵌合させるようにして該被搬送物を該搬送容器内に入れる。この際に、図８で示される搬送容器扉を反転し、該搬送容器扉２３の斜面３７を搬送容器２５の内部の斜面４３に合わせるようにして嵌合させる。このとき該搬送容器扉２３の周囲に設けられた切り欠き部４１が搬送容器内部に設けた突起４４にかみ合うようにされる。さらに同時に該搬送容器扉の周囲に設けられ、かつ斜面４３に一致するように設けられた斜面３７が、該搬送容器本体の内面を形成する斜面４３に徐々に接するように接近して該搬送容器本体に該搬送容器扉が嵌合されると同時に、該斜面３７と４３も接するようになる。
　さらに、上記のように、該搬送容器扉２３の磁性体３９は、搬送容器本体２５内部に設けた磁性体４２と対向配置される。このとき、磁性体３９を経由して磁石４０の磁力線が磁性体４２へ配向することで、該搬送容器扉側の磁性体３９へ該搬送容器本体２５側の磁性体４２が磁気力で吸引され、これによって該搬送容器扉２３は該搬送容器本体２５に固定される。

Claims (12)

  1. 　搬送容器は、搬送容器本体と搬送容器扉の密着連結により密閉可能な第１のシール構造を有し、装置は、装置本体と装置扉の密着連結により密閉可能な第２のシール構造を有し、さらに、搬送容器と装置は、両者が密着連結することにより形成される密閉可能な第３のシール構造を有し、搬送容器と装置が密着連結したときだけ、第３のシール構造によって密閉化された１つの分割されない連結室を形成し、搬送容器扉が搬送容器から分離し装置内に取り込まれる構造を有し、搬送容器本体と搬送容器扉は磁石及び／または磁性体を有して、これらの間の磁気力により搬送容器扉と搬送容器を閉じる構造を有する搬送容器を構成し、装置本体と磁石を有する装置扉を有する装置からなる連結システム。
  2. 　連結室には清浄気体噴入孔及び排気孔を有し、さらに連結室内の圧力制御を行う機能を有する弁がこれらの孔とその連結室のうちの１つ以上に直接接続されている構造を有する請求項１記載の連結システム。
  3. 　搬送容器と装置の連結時には、連結室内の圧力を外部よりも負圧にすることが可能な、排気装置または負圧発生装置が連結された排気孔を有する請求項２記載の連結システム。
  4. 　装置扉の磁石の磁気力によって搬送容器扉を装置扉に吸引することにより、搬送容器扉を開く構造を有する請求項１～３のいずれかに記載の連結システム。
  5. 　搬送容器扉の磁化される物体と搬送容器本体の磁性体の間に間隙を設け、かつ搬送容器扉の磁性体と装置扉の磁石間にも間隙を設けることで、搬送容器扉を開閉する請求項４記載の連結システム。
  6. 　搬送容器扉が搬送容器から分離し装置内に取り込まれる構造が、搬送容器本体と搬送容器扉が磁気力により閉じる構造を有し、かつ、装置扉に磁石を有してその磁気力によって搬送容器扉を装置扉に吸引することで、搬送容器扉を開く構造である請求項１～５のいずれかに記載の連結システム。
  7. 　搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該搬送容器本体が有する磁石と該搬送容器扉が有する磁性体が対向するように配置されている構造を有する搬送容器を用い、この搬送容器が装置本体に連結した際に、装置本体に設けられた電磁石または磁石が該搬送容器扉の磁性体と対向するように配置される構造を持ち、かつ電磁石または磁石の磁気力によって磁性体を吸引することで容器扉を開く構造である請求項１～５のいずれかに記載の連結システム。
  8. 　搬送容器扉が搬送容器から分離し装置内に取り込まれる構造が、搬送容器本体に磁性体を有し、搬送容器扉には１つの磁石の両端に２つ以上の磁性体が接続してなる組を１つ以上設け、磁石により磁化されたその組を構成する磁性体が搬送容器本体が有する別の磁性体と磁気力により引き合うことで、搬送容器本体と搬送容器扉を閉じる構造を有し、かつ、装置扉が有する磁石の磁気力によって、搬送容器扉を装置扉側に吸引することで、搬送容器本体と搬送容器扉に設けられた上記の２種の磁性体間の磁気力を弱め、これによって搬送容器扉を開く構造である請求項１～５及び７のいずれかに記載の連結システム。
  9. 　搬送容器扉外面には異なる３方向に向かうＶ字状の溝を設け、該搬送容器扉の周囲の容器本体には位置決めピンを設け、さらに、該搬送容器扉の周囲には斜面を設けてなる該搬送容器と、これらのＶ字状の溝、位置決めピン及び斜面のそれぞれに嵌合する構造を有する装置扉及び装置本体を採用する請求項１～８のいずれかに記載の連結システム。
  10. 　搬送容器本体と搬送容器扉の密着連結により密閉可能なシール構造を有し、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該搬送容器本体が有する磁石と該搬送容器扉が有する磁性体が対向するように配置されてなる構造を有する搬送容器。
  11. 　搬送容器本体と搬送容器扉の密着連結により密閉可能なシール構造を有し、搬送容器本体に２つ以上の磁性体を有し、搬送容器扉には１つの磁石の両端に２つの磁性体が接続してなる組を１つ以上設け、磁石により磁化されたその組を構成する磁性体が、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該搬送容器本体が有する該２つ以上の磁性体と該搬送容器扉が有する該２つ以上の磁性体が対向するように配置され、該搬送容器扉が有する該磁石の磁気力により搬送容器本体と搬送容器扉を閉じる構造を有する搬送容器。
  12. 　搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態において、該搬送容器扉が有する磁石の両端に接続した該２つの磁性体それぞれが、該搬送容器本体が有する該２つ以上の磁性体に対して、搬送容器本体に搬送容器扉が閉じた状態とするために必要な磁気力を及ぼす程度に近接し、かつ該搬送容器本体が有する該２つ以上の磁性体は搬送容器本体内にて接続されることにより、搬送容器本体と搬送容器扉が有する磁石及び各磁性体によって、磁気の閉回路が形成されてなる請求項１１に記載の搬送容器。
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