(57)【要約】      （修正有）【課題】内部の環境を、置換ガスで満たされた環境に効率的に置換できるＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）及びＥＦＥＭのガス置換方法を提供する。【解決手段】ＥＦＥＭ５０は、第１進行領域５４ａと前記第２進行領域６４ａとの接続位置である進行接続位置５８には、進行接続位置５８における通気を制限できる進行通気制限部７３が設けられており、第１戻り領域５４ｂと第２戻り領域６４ｂとの接続位置である戻り接続位置５９には、戻り接続位置５９における通気を制限できる戻り通気制限部７５が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
置換ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部から前記置換ガスが流入する流入口を備える第１室と、
前記第１室の下方に接続しており、ウエハを搬送する搬送ロボットが設けられる第２室と、
前記第１室と前記第２室との間で循環気流を発生させる気流形成部と、
前記第２室から前記第２室の気体を排出する気体排出部と、を有しており、
前記第２室は、前記循環気流における下降気流が生じる第２進行領域と、前記循環気流における上昇気流が生じる第２戻り領域と、を有しており、
前記第１室は、前記第２進行領域の上方に接続する第１進行領域と、前記第２戻り領域の上方に接続する第１戻り領域と、を有しており、
前記第１進行領域と前記第２進行領域との接続位置である進行接続位置には、前記進行接続位置における通気を制限できる進行通気制限部が設けられており、
前記第１戻り領域と前記第２戻り領域との接続位置である戻り接続位置には、前記戻り接続位置における通気を制限できる戻り通気制限部が設けられている
ことを特徴とするＥＦＥＭ。
【請求項２】
前記気体排出部は、前記第２戻り領域の上部から、前記第２室の前記気体を排出することを特徴とする請求項１に記載のＥＦＥＭ。
【請求項３】
前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有しており、
前記戻り通気制限部は、前記戻り接続位置における通気の遮断および連絡を切り換え可能なシャッターを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＦＥＭ。
【請求項４】
前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有しており、
前記戻り通気制限部は、第２の通気抵抗を有する第２通気抵抗部材を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＦＥＭ。
【請求項５】
前記第１の通気抵抗と、前記第２の通気抵抗とは、いずれか一方が他方より高いことを特徴とする請求項４に記載のＥＦＥＭ。
【請求項６】
前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有しており、
前記戻り通気制限部は、前記戻り接続位置の通気抵抗を可変とする可変通気抵抗部材を有する請求項１または請求項２に記載のＥＦＥＭ。
【請求項７】
前記気体排出部は、前記第２室の下部から、前記第２室の前記気体を排出することを特徴とする請求項１に記載のＥＦＥＭ。
【請求項８】
前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有しており、
前記戻り通気制限部は、第２の通気抵抗を有する第２通気抵抗部材を有することを特徴とする請求項７に記載のＥＦＥＭ。
【請求項９】
前記第１の通気抵抗と、前記第２の通気抵抗とは等しいことを特徴とする請求項８に記載のＥＦＥＭ。
【請求項１０】
ガス導入部から流入口を介して第１室に置換ガスを導入するステップと、
前記第１室の下方に接続しておりウエハを搬送する搬送ロボットが設けられる第２進行領域と、前記第１室の下方に接続しており前記第２進行領域に対して互いの下部を繋ぐ下部連通部を介して連通する第２戻り領域と、を有する第２室に、前記置換ガスを導入するガス導入ステップと、
気体排出部を介して前記第２室から前記第２室の気体を排出するステップと、
を有するＥＦＥＭのガス置換方法であって、
前記ガス導入ステップでは、前記第１室の圧力が、前記第２室の圧力より高くなることを特徴とする、ＥＦＥＭのガス置換方法。
【請求項１１】
前記ガス導入ステップでは、前記第２室の前記気体は、前記第２室における前記第２進行領域を下降して、かつ、前記第２戻り領域を上昇して、前記第２戻り領域の上部から排出されることを特徴とする請求項１０に記載のＥＦＥＭのガス置換方法。
【請求項１２】
前記ガス導入ステップでは、前記第２室の前記気体は、前記第２室における前記第２進行領域及び前記第２戻り領域を下降して、前記第２室の下部から排出されることを特徴とする請求項１０に記載のＥＦＥＭのガス置換方法。
【請求項１３】
前記ガス導入ステップは、前記第１室の圧力をＰ１、前記第２室の圧力をＰ２、ＥＦＥＭの設置環境の圧力をＰ３とした場合、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３となった状態から開始されることを特徴とする請求項１０から請求項１２までのいずれかに記載のＥＦＥＭのガス置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体工場内において、搬送容器内から処理室へウエハを搬送するＥＦＥＭ及びＥＦＥＭのガス置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程では、フープ（ＦＯＵＰ）やフォスビ（ＦＯＳＢ）等と呼ばれるウエハ搬送容器を用いて、各処理装置の間のウエハの搬送が行われる。また、このようなウエハ搬送容器から処理室へウエハを搬送する際に、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）が用いられる。ＥＦＥＭは、ミニエンバイロメント等と呼ばれる、工場内の環境より清浄な空間を形成し、この空間を介して、ウエハ搬送容器と処理室との間でウエハを搬送する。したがって、ウエハが露出する環境は、ウエハ搬送容器から処理室までの搬送中においても清浄に維持され、酸化等からウエハを保護することができる（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３４０８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、ＥＦＥＭの内部の清浄度を更に向上させるため、ＥＦＥＭに窒素等の不活性ガスを導入するものが提案されている。このようなＥＦＥＭでは、ミニエンバイロメント内が窒素等の不活性ガス雰囲気となるため、酸化等からウエハを効果的に保護することができる。
【０００５】
しかしながら、窒素を導入するＥＦＥＭは、メンテナンス等で内部を大気環境にする必要が生じた場合、再度内部を窒素ガスで置換する必要がある。このようなＥＦＥＭでは、メンテナンスから復帰する際に、ＥＦＥＭの内部を窒素に置換するための時間を要するが、半導体工場における装置の休止時間を短縮し、生産効率を向上させるために、ガス置換に要する時間を短縮することが求められている。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、内部の環境を、ガスで満たされた環境に効率的に置換できるＥＦＥＭ及びＥＦＥＭのガス置換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＥＦＥＭは、
置換ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部から前記置換ガスが流入する流入口を備える第１室と、
前記第１室の下方に接続しており、ウエハを搬送する搬送ロボットが設けられる第２室と、
前記第１室と前記第２室との間で循環気流を発生させる気流形成部と、
前記第２室から前記第２室の気体を排出する気体排出部と、を有しており、
前記第２室は、前記循環気流における下降気流が生じる第２進行領域と、前記循環気流における上昇気流が生じる第２戻り領域と、を有しており、
前記第１室は、前記第２進行領域の上方に接続する第１進行領域と、前記第２戻り領域の上方に接続する第１戻り領域と、を有しており、
前記第１進行領域と前記第２進行領域との接続位置である進行接続位置には、前記進行接続位置における通気を制限できる進行通気制限部が設けられており、
前記第１戻り領域と前記第２戻り領域との接続位置である戻り接続位置には、前記戻り接続位置における通気を制限できる戻り通気制限部が設けられている。
【０００８】
本発明に係るＥＦＥＭでは、循環型のＥＦＥＭにおいて、第１室と第２室とを接続する２つの接続部である進行接続位置と戻り接続位置のいずれにも、通気を制限できる進行通気制限部と戻り通気制限部が設けられているため、置換ガスを導入する際に、第１室と第２室との間に圧力差を発生させ、第１室の圧力を第２室の圧力より高くすることができる。このようなＥＦＥＭでは、従来のＥＦＥＭに比べて、短時間で第２室を置換ガスに置換することができる。
【０００９】
また、例えば、前記気体排出部は、前記第２戻り領域の上部から、前記第２室の前記気体を排出してもよい。
【００１０】
このようなＥＦＥＭでは、第２室の気体が、第２室における第２進行領域を下降して、かつ、第２戻り領域を上昇して、第２戻り領域の上部から排出されることにより、第２室を置換ガスに置換することができる。
【００１１】
また、例えば、前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有してもよく、
前記戻り通気制限部は、前記戻り接続位置における通気の遮断および連絡を切り換え可能なシャッターを有してもよい。
【００１２】
このようなＥＦＥＭは、第２室の気体を置換ガスに置換する際、戻り接続位置ではシャッターが通気を遮断し、進行接続位置では第１通気抵抗部材を置換ガスが通過して第１室から第２室へ流入するため、第１室の圧力が第２室の圧力より高くなる。また、第２室を置換ガスに置換したのち、戻り通気制限部のシャッターを開いて通気を連絡することにより、第１室と第２室の間で置換ガスを循環させることができる。
【００１３】
また、例えば、前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有してもよく、
前記戻り通気制限部は、第２の通気抵抗を有する第２通気抵抗部材を有してもよい。
【００１４】
このようなＥＦＥＭは、第２室の気体を置換ガスに置換する際、戻り接続位置では第２通気抵抗部材が通気を制限し、進行接続位置では置換ガスが第１通気抵抗部材を通過して第１室から第２室へ流入することにより、第１室の圧力が第２室の圧力より高くなる。また、第２室を置換ガスに置換したのち、気体排出部による気体の排出を停止または減少させることにより、第１室と第２室の間で置換ガスを循環させることができる。
【００１５】
また、例えば、前記第１の通気抵抗と、前記第２の通気抵抗とは、いずれか一方が他方より高くてもよい。
【００１６】
第１の通気抵抗と第２の通気抵抗とが異なることにより、第２室の気体を効率的に気体排出部へ導くように調整し、第２室を置換ガスに置換することができる。また、ガス置換中に、第２室の気体が第１室へ流入することを制限することができる。
【００１７】
また、たとえば、前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有してもよく
前記戻り通気制限部は、前記戻り接続位置の通気抵抗を可変とする可変通気抵抗部材を有してもよい。
【００１８】
このようなＥＦＥＭは、ガス置換時には、可変通気抵抗部が、戻り接続位置の通気抵抗を高くすることにより、第１室の圧力を効率的に上昇させることができる。また、第２室を置換ガスに置換したのちは、可変通気抵抗部が、戻り接続位置の通気抵抗を低くすることにより、第１室と第２室の間で置換ガスを効率的に循環させることができる。また、ガス置換時において、進行接続位置では置換ガスが第１通気抵抗部材を通過して第１室から第２室へ流入することにより、第１室の圧力が第２室の圧力より高くなる。
【００１９】
また、例えば、前記気体排出部は、前記第２室の下部から、前記第２室の前記気体を排出してもよい。
【００２０】
このようなＥＦＥＭでは、第２室の気体が、第２室における第２進行領域及び第２戻り領域を下降して、前記第２室の下部から排出されることにより、第２室を置換ガスに置換することができる。
【００２１】
また、例えば、前記進行通気制限部は、第１の通気抵抗を有する第１通気抵抗部材を有していてもよく
前記戻り通気制限部は、第２の通気抵抗を有する第２通気抵抗部材を有していてもよく、
前記第１の通気抵抗と、前記第２の通気抵抗とは等しくてもよい。
【００２２】
このようなＥＦＥＭは、第２室の気体を置換ガスに置換する際、進行接続位置及び戻り接続位置で、置換ガスが第１通気抵抗部材及び第２通気抵抗部材を通過して第１室から第２室へ流入することにより、第１室の圧力が第２室の圧力より高くなる。また、第２室を置換ガスに置換したのち、気体排出部による気体の排出を停止または減少させることにより、第１室と第２室の間で置換ガスを循環させることができる。
【００２３】
また、本発明に係るＥＦＥＭのガス置換方法では、
ガス導入部から流入口を介して第１室に置換ガスを導入するステップと、
前記第１室の下方に接続しておりウエハを搬送する搬送ロボットが設けられる第２進行領域と、前記第１室の下方に接続しており前記第２進行領域に対して互いの下部を繋ぐ下部連通部を介して連通する第２戻り領域と、を有する第２室に、前記置換ガスを導入するガス導入ステップと、
気体排出部を介して前記第２室から前記第２室の気体を排出するステップと、
を有するＥＦＥＭのガス置換方法であって、
前記ガス導入ステップでは、前記第１室の圧力が、前記第２室の圧力より高くなることを特徴とする。
【００２４】
このようなＥＦＥＭのガス置換方法によれば、従来のＥＦＥＭに比べて、短時間で第２室を置換ガスに置換することができる。
【００２５】
また、たとえば、前記ガス導入ステップでは、前記第２室の前記気体は、前記第２室における前記第２進行領域を下降して、かつ、前記第２戻り領域を上昇して、前記第２戻り領域の上部から排出されてもよい。
また、たとえば、前記ガス導入ステップでは、前記第２室の前記気体は、前記第２室における第２進行領域及び第２戻り領域を下降して、前記第２室の下部から排出されてもよい。
【００２６】
このようなガス置換方法により、第２室の気体の全体を効率的に置換ガスに置換することができる。
【００２７】
また、例えば、前記ガス導入ステップは、前記第１室の圧力をＰ１、前記第２室の圧力をＰ２、ＥＦＥＭの設置環境の圧力をＰ３とした場合、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３となった状態から開始されてもよい。
【００２８】
このようなガス導入ステップを有するＥＦＥＭのガス置換方法では、従来のＥＦＥＭに比べて、短時間で第２室を置換ガスに置換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭの循環気流の形成状態を表す概略図である。
【図２】図２は、図１に示すＥＦＥＭの置換時における気流形成状態を表す概念図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係るＥＦＥＭの置換時における気流形成状態を表す概念図である。
【図４】図４は、第３実施形態に係るＥＦＥＭの置換時における気流形成状態を表す概念図である。
【図５】図５は、ＥＦＥＭのガス置換方法の一例を表すフローチャートである。
【図６】図６は、実施例１、２および参考例から得られた、第１室と第２室との間に形成された差圧と、置換時間との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭ５０の概略図であり、ＥＦＥＭ５０（イーフェム、Equipment Front End Module）は、半導体工場において、ウエハ１２を搬送するウエハ搬送容器であるフープ２０と、ウエハ１２に対して処理を行う処理室（不図示）との間で、ウエハ１２を搬送するために用いられる装置である。図１に示すように、ＥＦＥＭ５０は、ミニエンバイロメントと呼ばれる清浄空間を内部に形成する第２室６４を有しており、フープ２０に収納されたウエハ１２は、第２室６４を通って処理室に搬送される。
【００３１】
図１における矢印は、ＥＦＥＭ５０の循環気流の形成状態を表したものである。本実施形態に係るＥＦＥＭ５０では、第２室６４の上方（第２室６４を１階部分とすれば２階部分）に設けられた第１室５４を介して、第２室６４に置換ガスとしての窒素ガスが導入され、第１室５４及び第２室６４内の空気が窒素ガスに置換される。第１室５４及び第２室６４に導入された窒素ガスは、図１において矢印で示されるように、第１室５４と第２室６４との間を循環する循環気流を形成する。フープ２０と処理室との間のウエハ１２の搬送は、第１室５４及び第２室６４を窒素ガスで置換し、第１室５４と第２室６４とを循環する窒素ガスの循環気流を形成した状態で行われる。なお、ＥＦＥＭ５０における窒素ガスの置換および循環気流の形成については、後ほど詳述する。
【００３２】
ＥＦＥＭ５０は、第１室５４及び第２室６４の他に、ガス導入部５２、気流形成部６０、気体排出部６８、第１通気抵抗部材７３、シャッター７５、ロードポート装置８０、搬送ロボット９０等を有する。
【００３３】
ロードポート装置８０は、第２室６４の壁部に設けられている。ロードポート装置８０は、フープ２０の内部とＥＦＥＭ５０の第２室６４とを接続するための装置であり、フープ２０を載置する載置台８４や、第２室６４の壁部に形成された開口を開閉するドア８６等を有している。
【００３４】
ロードポート装置８０の載置台８４には、工場内に備えられるＯＨＴ（Overhead Hoist Transfer）等を介して、内部にウエハ１２を収納したフープ２０が運ばれる。ロードポート装置８０は、フープ２０の主開口２０ａを、第２室６４に形成された開口に接続し、フープ２０の主開口２０ａを塞ぐ蓋２４とドア８６とを連結した後、蓋２４とドア８６とを第２室６４内に移動させる。このようにして、ロードポート装置８０は、フープ２０の主開口２０ａを開放し、フープ２０と第２室６４とを連通させることができる。
【００３５】
ＥＦＥＭ５０のガス導入部５２は、第１室５４の天井部に設けられている。図２に示すように、ガス導入部５２は、置換ガスである窒素ガスを、第１室５４に導入する。ガス導入部５２には、導入流路５１を介して、不図示の窒素ガスタンク等から、窒素ガスが供給される。なお、置換ガスは、窒素ガス以外の他の不活性ガスであってもよい。また、図２では、図１に示すロードポート装置８０や搬送ロボット９０については、図示を省略している。
【００３６】
図２に示すように、第１室５４は、第２室６４の上部に接続しており、第１室５４は、第２室６４の直上に配置されている。第１室５４は、ガス導入部５２から窒素ガスが流入する流入口５６を備えており、第１室５４には、ガス導入部５２から窒素ガスが導入される。
【００３７】
第１室５４の広さは、特に限定されないが、たとえば、図２に示す例では、第１室５４の高さ方向の長さは、下方にある第２室６４より短く、第１室５４の上方からの投影面積は、下方にある第２室６４と同じである。第１室５４の空間を第２室６４の空間より狭くすることで、効率的に第１室５４の圧力を上昇させることができるとともに、ＥＦＥＭ５０のサイズが大きくなることを防止できる。
【００３８】
第１室５４は、第１室５４の圧力を測定する第１圧力計５５を備える。第１圧力計５５の測定値は、図示しない制御部に伝えられる。
【００３９】
図２に示すように、第２室６４は、第１室５４の下方に接続している。図１に示すように、第２室６４には、ウエハ１２を搬送する搬送ロボット９０が設けられている。搬送ロボット９０は、ウエハ１２を搬送する可動アームを有している。搬送ロボット９０は、可動アームを用いて、第２室６４と連通したフープ２０の主開口２０ａからウエハ１２を取り出し、処理室へ搬送する。また、搬送ロボット９０は、可動アームを用いて、処理の完了したウエハ１２を、処理室からフープ２０へ搬送する。
【００４０】
第２室６４は、第２室６４の圧力を測定する第２圧力計６５と、第２室６４の酸素濃度を測定する酸素濃度計６６とを備える。また、第２室６４の外壁には、ＥＦＥＭ５０の設置環境の圧力Ｐ３を測定するための第３圧力計７８が設けられている。第２圧力計６５、酸素濃度計６６及び第３圧力計７８の測定値は、図示しない制御部に伝えられる。
【００４１】
図１及び図２に示すように、第２室６４は、第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂとを有する。第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂとは、水平方向に並べて配置されており、いずれも第１室５４の下方に接続している。第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂとは、第２室６４の天井部分から下方に延びる中間壁６９によって仕切られている。中間壁６９の下方には、第２進行領域６４ａと第２戻り領域６４ｂの互いの下部を繋ぐ下部連通部６７が形成されており、第２戻り領域６４ｂは、第２進行領域６４ａに対して、下部連通部６７を介して連通している。
【００４２】
図１に示すように、ＥＦＥＭ５０内に循環気流が形成される置換後の状態においては、第２進行領域６４ａには下降気流が生じ、第２戻り領域６４ｂには上昇気流が生じる。また、第１室５４は、第２進行領域６４ａの上方に接続する第１進行領域５４ａと、第２戻り領域６４ｂの上方に接続する第１戻り領域５４ｂを有している。図１において矢印で示されるように、循環気流は、第１進行領域５４ａ、第２進行領域６４ａ、第２戻り領域６４ｂ、第１戻り領域５４ｂ、第１進行領域５４ａ・・・の順番で、第１室５４と第２室６４とを循環する。なお、搬送ロボット９０は、第２室６４における第２進行領域６４ａに設けられ、第２室６４を介してウエハ１２の搬送が行われる。
【００４３】
図２に示すように、気体排出部６８は、第２室６４における戻り領域６４ｂの上部に接続している。気体排出部６８は、第２戻り領域６４ｂの上部から、第２室６４の気体（第１室５４から第２室６４に流入した気体を含む）を排出することができる。気体排出部６８から排出される第２室６４内の気体には、置換ガスである窒素ガスと、空気との両方が含まれる。本実施形態に係る気体排出部６８は、ファンのような送風手段を有しない自然排気機構であるが、気体排出部６８としては、送風手段を有する強制排出機構であってもよい。
【００４４】
気体排出部６８は、所定の通気抵抗を有する排出部通気抵抗部材を有していてもよい。この場合、第２室６４の気体は、排出部通気抵抗部材を通過して排出される。排出部通気抵抗部材の通気抵抗は、後述する第１通気抵抗部材７３の通気抵抗である第１の通気抵抗より低いことが好ましい。気体排出部６８の排出部通気抵抗部材としては、例えば、繊維質素材フィルタのような繊維質の部材や、焼結体フィルタ、スポンジのような多孔質の部材等が挙げられるが、通気抵抗を生じる他の部材、構造であってもよい。
【００４５】
気体排出部６８は、気体を排出するための排気流路７１に接続している。排気流路７１内の圧力は、例えば大気圧と同等程度とすることができるが、第２室６４より低圧であればよく、負圧であってもよい。また、気体排出部６８は、気体排出部６８における通気の遮断及び連絡を切り換え可能な排出部シャッター６８ａを有している。図２に示すように、ガス置換時には、排出部シャッター６８ａが開放され、第２室６４の第２戻り領域６４ｂと排気流路７１とが連通し、気体排出部６８から気体が排出される。これに対して、ガス置換後において、第１室５４及び第２室６４に循環気流を形成している状態では、図１に示すように、排出部シャッター６８ａが閉じられ、第２室６４の戻り領域６４ｂと排気流路７１との連通が遮断され、気体排出部６８からは気体が排出されない。ただし、ＥＦＥＭ５０は、第１室５４及び第２室６４に循環気流を形成している状態であっても、部分的なガス置換や、第２室６４の圧力調整等のために、排出部シャッター６８ａを開放し、気体排出部６８から気体を排出することができる。
【００４６】
図１に示すように、気流形成部６０は、第１進行領域５４ａと第２進行領域６４ａとの接続位置である進行接続位置５８に設けられている。気流形成部６０は、送風ファン６１を有しており、第１室５４と第２室６４との間で循環気流を発生させる。また、気流形成部６０は、図２に示すように、ガス置換時において、第１室５４及び第２室６４の気体を、気体排出部６８から排出させる気流を発生させる。図２の矢印は、ガス導入部５２から導入され、第１進行領域５４ａ、進行接続位置５８、第２進行領域６４ａ、第２戻り領域６４ｂを通り、気体排出部６８から排出される第１室５４及び第２室６４の気体並びに置換ガスの流れを表したものである。図２の矢印が示すように、ガス置換時において、送風ファン６１は、第２室６４の第２進行領域６４ａに窒素ガスの下降気流を形成し、第２室６４の第２戻り領域６４ｂに窒素ガスの上昇気流を形成することができる。
【００４７】
気流形成部６０は、送風ファン６１単独であってもよく、送風ファン６１と他のフィルタとが一体となったファンフィルタユニット（ＦＦＵ）であってもよい。送風ファン６１としては、回転方向に対して傾斜したはねおよびはねを回転するモータを有するものが挙げられるが、特に限定されない。また、送風ファン６１とともにファンフィルタユニットを構成するフィルタとしては、たとえばパーティクル除去フィルタとケミカルフィルタとを組み合わせたものが挙げられるが、特に限定されない。
【００４８】
なお、実施形態に係るＥＦＥＭ５０において、気流形成部６０は、第１室５４と第２室６４の間の進行接続位置５８に配置されているが、気流形成部６０の配置はこれのみに限定されず、たとえば第１室５４の天井等に配置されていてもよい。
【００４９】
図１及び図２に示すように、ＥＦＥＭ５０は、進行接続位置５８の通気を制限できる進行通気制限部としての第１通気抵抗部材７３を有する。第１通気抵抗部材７３と気流形成部６０とは、進行接続位置５８に上下に並んで設けられている。図２に示すように、本実施形態のＥＦＥＭ５０では、第１通気抵抗部材７３は、気流形成部６０の上に配置されているが、第１通気抵抗部材７３は、気流形成部６０の下に配置されていてもよい。
【００５０】
第１通気抵抗部材７３は、窒素ガス及び空気を通過させにくくする通気抵抗（第１の通気抵抗）を有する。また、併設される気流形成部６０がフィルタのような通気抵抗部材を有する場合は、第１通気抵抗部材７３の通気抵抗は、気流形成部６０が有する通気抵抗部材の通気抵抗より高いことが好ましい。第１通気抵抗部材７３としては、例えば、繊維質素材フィルタのような繊維質の部材や、焼結体フィルタ、スポンジのような多孔質の部材等が挙げられるが、通気抵抗を生じる他の部材、構造であってもよい。
【００５１】
本実施形態では、第１通気抵抗部材７３は、第１進行領域５４ａと第２進行領域６４ａとを接続する接続通路と同様の面積を有するフィルタ状の部材であり、気流形成部６０の吸引口を覆うように設けられている。したがって、気流形成部６０の送風ファン６１が回転することにより、第１室５４に導入された窒素ガスは、第１通気抵抗部材７３および気流形成部６０を通過して、第１進行領域５４ａから第２進行領域６４ａへ流入する。
【００５２】
図１及び図２に示すように、ＥＦＥＭ５０は、戻り接続位置５９の通気を制限できる戻り通気制限部としてのシャッター７５を有する。シャッター７５は、戻り接続位置５９の通気の遮断および連絡を切り換え可能である。図２に示すように、ガス置換時においては、シャッター７５は閉じられており、戻り接続位置５９の通気はシャッター７５によって遮断される。したがって、ガス置換時は、第１室５４に導入された窒素ガスは、進行接続位置５８のみを通過して第１室５４から第２室６４へ移動する。また、戻り接続位置５９の通気がシャッター７５により遮断されていることにより、排出すべき気体が戻り接続位置５９を通過して第１室５４に流入する問題も防止することができる。
【００５３】
これに対して、図１に示すように、ガス置換後において循環気流を形成する際には、シャッター７５は開放されており、戻り接続位置５９の通気は連絡される。これにより、進行接続位置５８を介して第１室５４から第２室６４へ流入した窒素ガスは、戻り接続位置５９を介して、第２室６４から第１室５４へ戻ることができ、循環気流が形成される。
【００５４】
このような第１通気抵抗部材７３とシャッター７５とを有するＥＦＥＭ５０は、図２に示すガス置換時において、第１通気抵抗部材７３の通気抵抗により、第１室５４と第２室６４との間に所定の圧力差を形成する。また、図２に示すように、窒素ガスは第１室５４へ導入され、第１室５４から第２室６４へと送られたのち排出されるため、第１室５４の圧力が、第２室６４の圧力より高くなる。このようなＥＦＥＭ５０は、従来のＥＦＥＭに比べて、短時間で第２室６４の気体を、空気から窒素ガスへ、置換することができる。
【００５５】
図５は、図２に示すＥＦＥＭ５０のガス置換方法の一例を表すフローチャートである。ＥＦＥＭ５０のガス置換は、例えばＥＦＥＭ５０のメンテナンスの終了後に行われる。図２に示すＥＦＥＭ５０のガス置換方法が始まる前、ＥＦＥＭ５０の第１室５４及び第２室６４は、空気で満たされた状態である。
【００５６】
図５に示すステップＳ００１では、図２に示す第１室５４へガスの導入を開始し、ＥＦＥＭ５０を第１状態とする。第１状態では、ガス導入部５２から流入口５６を介して、第１室５４に窒素ガスが導入される。第１状態では、第２室６４に窒素ガスを導入するガス導入ステップ（Ｓ００２）は開始していない。ＥＦＥＭ５０は、第１室５４と第２室６４との間に第１通気抵抗部材７３を配置しているため、第１状態では、単位時間あたりに第１室５４に導入される窒素ガスの量が、進行接続位置５８を介して単位時間あたりに第１室５４から第２室６４へ移動する気体の量を上回り、第１室５４の圧力が上昇する。戻り接続位置５９のシャッター７５は、閉じられている。また、気流形成部６０の送風ファン６１は、回転を開始する。
【００５７】
第１状態では、第１室５４から第２室６４への気体の移動に伴い、気体排出部６８を介して第２室６４の気体の排出が開始される。ただし、第１状態において第２室６４から排出される気体の流量は、後述する第２状態より少ない。図２に示すように、気体排出部６８の排出部シャッター６８ａは開放されている。ただし、第１状態では、気体排出部６８からの気体の排出は開始されてなくてもよい。
【００５８】
図５に示すステップＳ００２では、図２に示す第１室５４に窒素ガスを導入するガス導入ステップを開始し、ＥＦＥＭ５０を第２状態とする。ＥＦＥＭ５０において第１状態を継続すると、第１室５４の圧力が上昇し、第１室５４と第２室６４との間に所定の差圧が形成される。第１室５４と第２室６４との間の差圧が大きくなるのに伴い、進行接続位置５８の第１通気抵抗部材７３を通過し、第１室５４の第１進行領域５４ａから第２室６４の第２進行領域６４ａへ移動する気体の流量が増加し、ＥＦＥＭ５０は第１状態から第２状態へ移行する。なお、ガス導入ステップは、第１圧力計５５で検出される第１室５４の圧力をＰ１、第２圧力計６５で検出される第２室６４の圧力をＰ２、第３圧力計７８で検出されるＥＦＥＭ５０の設置環境の圧力をＰ３とした場合、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３となった状態から開始されることが好ましい。第２室６４の圧力Ｐ２を、ＥＦＥＭ５０の設置環境の圧力Ｐ３より高くすることにより、ＥＦＥＭ５０周辺の空気が第２室６４へ流入し、第２室６４の酸素濃度が上昇する問題を防止できる。
【００５９】
第２状態において、ガス導入部５２から第１室５４へガスを導入するステップは、継続して実施される。第２状態では、単位時間あたりに第１室５４に導入される窒素ガスの量が、単位時間あたりに第１室５４から第２室６４へ移動する気体の量と等しくなり、第１室５４の圧力が略一定となる。
【００６０】
第２状態において、気体排出部６８を介して第２室６４から気体を排出するステップが実施される。第１状態において、第２室の気体が既に始まっている場合には、第２状態においても引き続き、第２室６４からの気体の排出が継続される。図２に示すように、第２状態において第２室６４の気体は、第２進行領域６４ａを下降したのち下部連通部６７を通って第２戻り領域６４ｂに流入し、さらに第２戻り領域６４ｂを上昇して気体排出部６８から排出される。第２状態では、第１室５４から第２室６４へ移動する気体流量が第１状態より多く、また、第１室５４から第２室６４へ移動する気体は、時間の経過とともに、ほぼ窒素ガスのみとなるため、第２室６４の窒素ガスへの置換が進み、第２室６４の酸素濃度が低下する。
【００６１】
ＥＦＥＭ５０は、第２状態においても、第１状態と同様に、第１室５４の圧力が第２室６４の圧力より高い状態となる。また、第２状態では、第１室５４の圧力は一定となり、第２室６４の圧力も一定となることにより、第１室５４と第２室６４との間の差圧も一定となる。
【００６２】
図５に示すステップＳ００３では、図２に示す酸素濃度計６６を用いて、第２室６４の酸素濃度を検出する。ステップＳ００４では、ステップＳ００３で検出した酸素濃度が所定の値ｙ以下であるか否かを判断する。酸素濃度が所定の値ｙより大きい場合は、第２状態を継続し、酸素濃度が所定の値ｙ以下である場合は、ステップＳ００５へ進み置換を完了する。
【００６３】
第２室６４の窒素ガス置換が完了すると、ＥＦＥＭ５０は、図１に示すようにシャッター７５を開き、窒素ガスが戻り接続位置５９を介して、第２戻り領域６４ｂから第１戻り領域５４ａに流入できるようにする。これにより、第１室５４と第２室６４との間で循環気流が形成され、ＥＦＥＭ５０は、図１に示すロードポート装置８０を駆動し、第２室６４を介してウエハ１２を搬送することが可能となる。また、図５に示すガス置換が終了した後は、ＥＦＥＭ５０では、ガス導入部５２による第１室５４へのガスの導入を停止又は減少させ、これと併せて、気体排出部６８からの気体の排出を停止又は減少させる。ただし、ＥＦＥＭ５０は、窒素ガス置換が完了した後も、気流形成部６０の送風ファン６１の動作を継続する。
【００６４】
以上のように、ＥＦＥＭ５０は、第１室５４と第２室６４とを接続する２つの接続部である進行接続位置５８と戻り接続位置５９のいずれにも、通気を制限できる進行通気制限部（第１通気抵抗部材７３）と戻り通気制限部（シャッター７５）が設けられている。そのため、ガス置換時において、ＥＦＥＭ５０では、第１通気抵抗部材７３及びシャッター７５が、第１室５４と第２室６４との間に圧力差を発生させ、従来のＥＦＥＭに比べて、短時間で第２室６４を、空気から窒素ガスに置換することができる。また、ＥＦＥＭ５０では、気体排出部６８が、第２戻り領域６４ｂの上部（戻り接続位置５９の直下）に設けられているため、このような気体排出部６８は、第２室６４の気体を効率的に排出できる。また、ＥＦＥＭ５０は、気流形成部６０の上に第１通気抵抗部材７３が配置されているため、第１通気抵抗部材７３の着脱が行い易く、メンテナンス性が良好である。
【００６５】
第１実施形態に係るＥＦＥＭ５０の各部材や、ＥＦＥＭ５０の駆動方法は、課題を解決可能な限りにおいて変更することが可能であり、本発明は、他の多くの実施形態や変形例を有することは言うまでもない。たとえば、図５に示す第１状態（ステップＳ００１）から第２状態（ステップＳ００２）への移行は、差圧の形成により自動的に行われても良いが、第１室５４と第２室６４との差圧を検出し、第１室５４と第２室６４との間に所定の差圧が検出されたタイミングで、ＥＦＥＭ５０の制御を切り換えることにより行ってもよい。
【００６６】
たとえば、本発明の変形例に係るガス置換方法では、ＥＦＥＭ５０は、気流形成部６０の送風ファン６１の回転数を、第１状態より高回転とすることにより、ガス導入ステップを開始する。この場合、第１状態では、気流形成部６０の送風ファン６１は、ガス導入ステップが開始された後の第２状態より、低い回転数で回転しているか、又は停止している。
【００６７】
あるいは、本発明の別の変形例に係るガス置換方法では、第１室５４に窒素ガスを導入するガス導入ステップにおいて送風ファン６１の回転を停止することが行われる。すなわち、この別の変形例によると、第２室６４へ窒素ガスが導入される状態において送風ファンが停止していることとなる。変形例に係る窒素ガスの導入においては、ガス導入部５２から流入口５６を介して導入される導入圧力のみによる自然置換とすることにより、送風ファンを用いた強制導入よりも短時間でガス置換を行うことが可能である。これは、送風ファンの回転による置換の場合、第２室６４内部で乱流が発生し局所的に置換が達成できない領域が発生しうることに対し、自然置換による置換の場合は乱流が発生し難くなり、均質的な置換が行われるためと考えられる。
【００６８】
また、本発明の変形例に係るＥＦＥＭでは、第１進行領域５４ａと第２進行領域６４ａとの間である進行接続位置５８に、戻り接続位置５９に設けられるようなシャッターを、進行通気制限部として設けてもよい。このような変形例に係るＥＦＥＭでは、図５に示す第１状態ではシャッターが閉じられており、第１室５４と第２室６４とは非連通状態となる。さらに、第１室５４と第２室６４との間に所定の圧力差を形成したのちに進行接続位置５８に設けたシャッターを開くことにより、第１室５４と第２室６４とを連通状態とし、ガス導入ステップを開始する。
【００６９】
また、図２に示すように、ＥＦＥＭ５０では、第１通気抵抗部材７３は、気流形成部６０の吸引口を覆うように設けられているが、第１通気抵抗部材７３は、気流形成部６０の放出口を覆うように、気流形成部６０の下に配置されていてもよい。また、戻り接続位置５９に設けられる戻り通気制限部は、シャッター７５を有するものに限定されず、図３に示す第２実施形態に係るＥＦＥＭ１５０における戻り通気制限部のように、第２通気抵抗部材１７６を有するものであっても構わない。
【００７０】
図３は、本発明の第２実施形態に係るＥＦＥＭ１５０を表す概略図である。ＥＦＥＭ１５０は、戻り通気制限部としての第２通気抵抗部材１７６を有しており、戻り接続位置５９にはシャッターが備えられていない点を除き、第１実施形態に係るＥＦＥＭ５０と同様である。したがって、図３に示すＥＦＥＭ１５０については、図２に示すＥＦＥＭ５０との相違点のみ説明を行い、共通点については説明を省略する。
【００７１】
図３に示すＥＦＥＭ１５０は、戻り接続位置５９の通気を制限できる戻り通気制限部としての第２通気抵抗部材１７６を有する。第２通気抵抗部材１７６は、戻り接続位置５９の流路を塞ぐように設けられており、窒素ガス及び空気を通過させにくくする通気抵抗（第２の通気抵抗）を有する。図３において矢印で示されるように、ガス置換時において、ＥＦＥＭ１５０では、進行接続位置５８の第１通気抵抗部材７３と、戻り接続位置５９の第２通気抵抗部材１７６とが通気抵抗を生じることにより、第１室５４の圧力が第２室６４の圧力より高くなり、迅速なガス置換を行うことが可能である。
【００７２】
第２通気抵抗部材１７６としては、例えば、繊維質素材フィルタのような繊維質の部材や、焼結体フィルタ、スポンジのような多孔質の部材等が挙げられるが、通気抵抗を生じる他の部材、構造であってもよい。
【００７３】
また、ＥＦＥＭ１５０を用いたガス置換方法では、第２通気抵抗部材１７６に隣接する第２戻り領域６４ｂの上部に気体排出部６８が設けられているため、ガス置換時において第２戻り領域６４ｂを上昇した気体は気体排出部６８から排出され、第２室６４の気体が第２通気抵抗部材１７６を通過して第１室５４に戻ってくる問題を防止できる。ここで、第１通気抵抗部材７３の第１の通気抵抗と、第２通気抵抗部材１７６の第２の通気抵抗とは、任意の値に設定することができるが、たとえば、いずれか一方が他方より高くてもよい。
【００７４】
第２の通気抵抗が第１の通気抵抗より高い場合、戻り接続位置５９における通気を効果的に制限し、ガス置換時における第１室５４の圧力上昇が円滑に行われるとともに、第２室６４の気体が第１室５４に戻る問題を効果的に防止できる。第２の通気抵抗が第１の通気抵抗より低い場合、気体排出部６８の排出部シャッター６８ａを閉じて循環気流を形成するとき、戻り接続位置５９で生じる通気抵抗を少なくし、送風ファン６１への負荷を軽減することができる。
【００７５】
また、図３に示すＥＦＥＭ１５０の変形例として、戻り接続位置５９に設けられる第２通気抵抗部材１７６を、図１及び図２に示すシャッター７５のように、戻り接続位置５９の流路に対して開閉できる可動式としてもよい。このような可動式の第２通気抵抗部材１７６は、戻り接続位置５９の通気抵抗を可変とする可変通気抵抗部材として機能する。このような可変通気抵抗部材が戻り接続位置５９に設けられるＥＦＥＭでは、例えばガス置換時には戻り接続位置５９の通気抵抗が高い状態として第１室５４の圧力を効果的に上昇させることができる。また、これとは反対に、循環気流形成時には、戻り接続位置５９の通気抵抗が低い状態として、窒素ガスが循環する流路全体で合算した通気抵抗を低下させることができる。このほか、戻り接続位置５９に設けられる戻り通気制限部材としては、第１戻り領域５４ｂから第２戻り領域６４ｂへの通気抵抗が、第２戻り領域６４ｂから第１戻り領域５４ｂへの通気抵抗より高い非対称通気抵抗部材を用いてもよい。
【００７６】
図４は、本発明の第３実施形態に係るＥＦＥＭ２５０を表す概略図である。ＥＦＥＭ２５０は、戻り通気制限部としての第２通気抵抗部材２７６を有しており、気体排出部２６８が第２室６４の下部に設けられている点を除き、第２実施形態に係るＥＦＥＭ１５０と同様である。したがって、図４に示すＥＦＥＭ２５０については、図３に示すＥＦＥＭ１５０との相違点のみ説明を行い、共通点については説明を省略する。
【００７７】
図４に示すＥＦＥＭ２５０は、戻り接続位置５９の通気を制限できる戻り通気制限部としての第２通気抵抗部材２７６を有する。第２通気抵抗部材２７６は、戻り接続位置５９の流路を塞ぐように設けられており、窒素ガス及び空気を通過させにくくする通気抵抗（第２の通気抵抗）を有する。図４において矢印で示されるように、ガス置換時において、ＥＦＥＭ２５０では、進行接続位置５８の第１通気抵抗部材７３と、戻り接続位置５９の第２通気抵抗部材１７６とが通気抵抗を生じることにより、第１室５４の圧力が第２室６４の圧力より高くなり、迅速なガス置換を行うことが可能である。
【００７８】
ＥＦＥＭ２５０によるガス置換では、第１室５４へ流入した窒素ガスは、第１通気抵抗部材７３を通過して第１進行領域５４ａから第２進行領域６４ａへ移動するとともに、第２通気抵抗部材２７６を通過して第１戻り領域５４ｂから第２戻り領域６４ｂへ移動する。図４において矢印で示すように、第２室６４の気体は、第２進行領域６４ａ及び第２戻り領域６４ｂを下降し、第２戻り領域６４ｂの下部に接続する気体排出部２６８から排出される。
【００７９】
第２通気抵抗部材２７６としては、例えば、繊維質素材フィルタのような繊維質の部材や、焼結体フィルタ、スポンジのような多孔質の部材等が挙げられるが、通気抵抗を生じる他の部材、構造であってもよい。また、第１通気抵抗部材７３の第１の通気抵抗と、第２通気抵抗部材２７６の第２の通気抵抗とは、任意の値に設定することができるが、たとえば、第１の通気抵抗と第２の通気抵抗とは等しくてもよい。第１の通気抵抗と第２の通気抵抗とが等しいことにより、ＥＦＥＭ２５０によるガス置換において、置換ガスは進行接続位置５８と戻り接続位置５９の両方を通って第１室５４から第２室６４へ移動し、第２室６４の気体を効率的に置換することができる。
【００８０】
以下に、実施例を挙げて本発明に係るＥＦＥＭをさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００８１】
実施例１
実施例１では、図２に示すＥＦＥＭ５０を用いて、第１室５４及び第２室６４のガス置換を実施し、ガス置換が完了するまでの所要時間を調査した。第１実施例で用いたＥＦＥＭ５０の条件は以下の通りである。
第１室５４容積：６０Ｌｉｔｔｅｒ
第２室６４容積：７５０Ｌｉｔｔｅｒ
ガス導入部５２流量：１５０ｌ／ｍｉｎ
気流形成部６０：ファンフィルタユニット
第１通気抵抗部材７３：抵抗フィルタ（厚み５ｍｍ×３層重ね（アイオン株式会社製  ベルイーターＡシリーズ））
【００８２】
実施例１では、図５に示す方法でガス置換を行い、第２状態であるガス導入ステップ開始後の第１室５４の圧力ΔＰ１、第２室６４の圧力ΔＰ２を測定し、さらに第１圧力室と第２圧力室との差圧ΔＰｘ＝ΔＰ１−ΔＰ２を算出した。第１室５４の圧力ΔＰ１は、図２に示す第１圧力計５５と第３圧力計７８との差圧の測定結果であり、第２室６４の圧力ΔＰ２は、図２に示す第２圧力計６５と第３圧力計７８との差圧の測定結果である。置換に要した置換時間Ｔは、大気で満たされている第１室５４及び第２室６４に対して、第１室５４への窒素ガスの導入を開始して、第２室６４の酸素濃度（酸素濃度計６６の測定値）が１００ｐｐｍに到達するまでの時間とした。結果を表１に示す。
【００８３】
実施例２
実施例２では、第１通気抵抗部材７３として、実施例１で用いた抵抗フィルタと同様の抵抗フィルタを４層重ねとしたものを採用したことを除き、実施例１と同様にしてガス置換を行った。結果を表１に示す。
【００８４】
参考例
参考例では、第１通気抵抗部材７３を取り除いたことを除き、第１実施例と同様にしてガス置換を行った。結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2018160544.tif 000003
【００８６】
表１および表１の結果をグラフで表した図５に示すように、実施例１及び実施例２では、第１室５４と第２室６４との間に所定の差圧が形成されているのに対して、参考例では、第１室５４と第２室６４との間にはほとんど差圧が形成されていない。実施例１及び実施例２の置換時間は、参考例に比べて、２５％程度の置換時間の短縮効果が見られた。第１室５４と第２室６４との間に形成される差圧ΔＰｘは１０Ｐａ以上とすることがさらに好ましいと考えられる。
【符号の説明】
【００８７】
１２…ウエハ
２０…フープ
２４…蓋
２０ａ…主開口
５０、１５０…ＥＦＥＭ
５１…導入流路
５２…ガス導入部
５４…第１室
５４ａ…第１進行領域
５４ｂ…第１戻り領域
５５…第１圧力計
５６…流入口
５８…進行接続位置
５９…戻り接続位置
６０…気流形成部
６１…送風ファン
６４…第２室
６４ａ…第２進行領域
６４ｂ…第２戻り領域
６５…第２圧力計
６６…酸素濃度計
６７…下部連通部
６８、２６８…気体排出部
７５…シャッター
６８ａ…排出部シャッター
６８ｂ…排気用ファン
６９…中間壁
７１…排気流路
７３…第１通気抵抗部材
１７６、２７６…第２通気抵抗部材
７８…第３圧力計
８０…ロードポート装置
８４…載置台
８６…ドア
９０…搬送ロボット
【図１】
2018160544.tif 000004
【図２】
2018160544.tif 000005
【図３】
2018160544.tif 000006
【図４】
2018160544.tif 000007
【図５】
2018160544.tif 000008
【図６】
2018160544.tif 000009