(57)【要約】【課題】真空容器に栓開閉装置を設ける必要がなく、気体制御ポートが収納容器のどの箇所に配置されていても確実な気体置換操作を容易に且つ効率的に実施可能な気体置換装置および気体置換方法を提供する。【解決手段】内部と外部の間の気体の移動を内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポート３ａ，３ｂを備えた収納容器２、収納容器２を収納可能な密封式の置換操作容器７、置換操作容器７内部を減圧する減圧装置１５、置換操作容器７内部に不活性ガスを供給するガス供給装置１６を設け、減圧装置１５による置換操作容器７内部の減圧によって収納容器２内が気体制御ポート３ａを介して減圧化され、ガス供給装置１６による不活性ガス供給によって、気体制御ポート３ｂを介して収納容器２に不活性ガスが満たされる構成にした。【選択図】図１
2011114319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えた収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための置換装置であって、
前記収納容器を収納可能な密封式の置換操作容器と、
前記置換操作容器の内部を減圧状態にする減圧装置と、
前記置換操作容器の内部に不活性ガスを供給するガス供給装置と、を有し、
前記減圧装置による前記置換操作容器内部の減圧操作によって、前記収納容器の内部が前記気体制御ポートを介して減圧化され、
前記ガス供給装置による前記置換操作容器内部への不活性ガス供給操作によって、前記気体制御ポートを介して前記収納容器の内部に不活性ガスが満たされることを特徴とする気体置換装置。
【請求項２】
前記置換操作容器と前記減圧装置とを結ぶ気体流路に第１開閉弁が設けられ、前記置換操作容器と前記ガス供給装置とを結ぶ気体流路に第２開閉弁が設けられ、さらに、前記減圧装置の駆動中に前記第１開閉弁のみを所定期間に亙って開放状態にし、引き続き、前記第２開閉弁のみを所定期間に亙って開放状態にする制御装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体置換装置。
【請求項３】
前記置換操作容器の内部圧力を検出する圧力センサが設けられており、前記制御装置は前記圧力センサによる検出結果に基づいて、前記第１開閉弁または前記第２開閉弁を開放状態にする前記所定期間を判定することを特徴とする請求項２に記載の気体置換装置。
【請求項４】
内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えた収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための気体置換方法であって、
前記収納容器を密封式の置換操作容器に収納する第１工程と、
前記気体制御ポートを介して前記収納容器の内部が減圧化されるように、前記置換操作容器の内部を減圧状態にする第２工程と、
前記気体制御ポートを介して前記収納容器の内部に不活性ガスが満たされるように、前記置換操作容器の内部に不活性ガスを供給する第３工程と、を有することを特徴とする気体置換方法。
【請求項５】
第２工程または第３工程の継続期間が、前記置換操作容器の内部圧力の検出結果に基づいて判定されることを特徴とする請求項４に記載の気体置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路などの基板として用いられるシリコンウエーハ処理用のＦＯＵＰなどの密閉式の収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための気体置換装置、および、同収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための気体置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の気体置換装置や気体置換方法に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された技術は、通常は封止栓で塞がれたパージポートを底面に備えたＦＯＵＰ（収納容器）と、このＦＯＵＰを収納可能な真空容器（置換操作容器）とを用い、真空容器の底部付近にはパージポートの封止栓を開閉操作する栓開閉装置が設けられている。気体置換操作に際しては、パージポートを塞いだ封止栓を栓開閉装置によって開閉操作できる真空容器内の所定位置にＦＯＵＰを設置し、真空容器の蓋を密閉し、栓開閉装置によってＦＯＵＰの封止栓を除去した後、先ず真空容器を介してＦＯＵＰの内部を一旦減圧し、引き続き真空容器を介して不活性ガスを導入し、再び栓開閉装置によってＦＯＵＰのパージポートを封止栓で塞ぐ。したがって、大きな気圧変化に耐えられないＦＯＵＰを用いながらもＦＯＵＰ内を一旦減圧することができ、旧来の方法に比して短時間で効率的な気体置換操作が可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２８４２８号公報（００１１段落、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記された気体置換装置や気体置換方法では、収納容器（ＦＯＵＰ）のパージポートを塞いでいる封止栓を真空容器に設けた栓開閉装置によって開閉操作する必要がある一方、実際の半導体製造プラントなどには、パージポートの配置や封止栓の形状が異なる多数の種類のＦＯＵＰが存在するため、気体置換対象とする収納容器（ＦＯＵＰ）の種類毎に、各ＦＯＵＰのパージポートの配置や封止栓の形状に適合した栓開閉装置を備えた異なる気体置換装置を用意する必要があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術が与える課題に鑑み、真空容器（置換操作容器）に栓開閉装置を設ける必要がなく、また、ＦＯＵＰなどの収納容器に、内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えていれば、その気体制御ポートが収納容器のどの箇所に配置されていても確実な気体置換操作を容易に且つ効率的に、また、比較的安価な設備投資で実施可能な気体置換装置および気体置換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による気体置換装置の第１の特徴構成は、
内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えた収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための置換装置であって、
前記収納容器を収納可能な密封式の置換操作容器と、
前記置換操作容器の内部を減圧状態にする減圧装置と、
前記置換操作容器の内部に不活性ガスを供給するガス供給装置と、を有し、
前記減圧装置による前記置換操作容器内部の減圧操作によって、前記収納容器の内部が前記気体制御ポートを介して減圧化され、
前記ガス供給装置による前記置換操作容器内部への不活性ガス供給操作によって、前記気体制御ポートを介して前記収納容器の内部に不活性ガスが満たされる点にある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成による気体置換装置では、内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えた収納容器を用いさえすれば、収納容器を収納した置換操作容器の内部を一旦減圧し、引き続き不活性ガスを供給するだけの操作で、自動的に収納容器の内部の気体が一旦抜き取られて最終的に不活性ガスに置換される。したがって、気体置換対象とする収納容器の気体制御ポート（封止栓または逆止弁付きパージポートなど）に合わせて、互いに異なる栓開閉装置やパージバルブを備えた置換操作容器を何種類も用意する必要がない、収納容器を置換操作容器の内部に設置する際に収納容器の気体制御ポートの位置に合わせて設置する必要がない、実在する互いに逆止弁の位置が異なる任意の種類の収納容器を気体置換操作の対象とすることができる、などの効果が得られることになった。また、二次的な効果として、収納容器のどの位置に気体制御ポートが配置されていても正しい気体置換操作を実施できるので、新たな収納容器を設計する際に、側面、背面、上面など任意の位置に自由に気体制御ポートを配置することが可能となった。
【０００８】
本発明の他の特徴構成は、前記置換操作容器と前記減圧装置とを結ぶ気体流路に第１開閉弁が設けられ、前記置換操作容器と前記ガス供給装置とを結ぶ気体流路に第２開閉弁が設けられ、さらに、前記減圧装置の駆動中に前記第１開閉弁のみを所定期間に亙って開放状態にし、引き続き、前記第２開閉弁のみを所定期間に亙って開放状態にする制御装置が設けられている点にある。
【０００９】
本構成であれば、置換操作の対象とする収納容器を置換操作容器に収納した後は、置換操作容器を介しての収納容器の減圧操作と置換操作容器を介しての収納容器への不活性ガスの供給が制御装置によって自動的に進められる利便性のよい気体置換装置が提供される。
【００１０】
本発明の他の特徴構成は、前記置換操作容器の内部圧力を検出する圧力センサが設けられており、前記制御装置は前記圧力センサによる検出結果に基づいて、前記第１開閉弁または前記第２開閉弁を開放状態にする前記所定期間を判定する点にある。
【００１１】
収納容器の内部圧力は収納容器に設けられた第１逆止弁と第２逆止弁の作用によって置換操作容器の内部圧力と略連動して変動するので、置換操作容器の内部圧力を検出する圧力センサによって収納容器の内部圧力を監視できる。したがって、本構成であれば、制御装置は置換操作容器の内部圧力を検出する圧力センサによる検出結果に基づいて、第１開閉弁や第２開閉弁を開放状態にする所定期間を適切に判定することができるので、第１逆止弁や第２逆止弁の開閉動作特性と無関係に精度の高い気体置換操作が可能となる。また、複数の収納容器を収納可能な置換操作容器を用いた場合には、収納されている収納容器の数によって、第１開閉弁や第２開閉弁を開放状態にするべき適切な所定期間が変化する傾向が予測されるが、本構成であれば、収納されている収納容器の数と無関係に精度の高い気体置換操作が可能となる。
【００１２】
本発明による気体置換方法の第１の特徴構成は、
内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えた収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための気体置換方法であって、
前記収納容器を密封式の容器に収納する第１工程と、
前記気体制御ポートを介して前記収納容器の内部が減圧化されるように、前記置換操作容器の内部を減圧状態にする第２工程と、
前記気体制御ポートを介して前記収納容器の内部に不活性ガスが満たされるように、前記置換操作容器の内部に不活性ガスを供給する第３工程と、を有する点にある。
【００１３】
本発明の第１の特徴構成による気体置換方法では、第１工程として、内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを備えた収納容器（ＦＯＵＰなど）を置換操作容器に収納すれば、後は、第２工程として置換操作容器の内部を一旦減圧し、引き続き、第２工程として不活性ガスを供給するだけで、自動的に収納容器の内部の気体が気体制御ポートを介して一旦抜き取られて不活性ガスによって置換される。したがって、気体置換対象とする収納容器の気体制御ポート（封止栓または逆止弁付きパージポートなど）に合わせて、互いに異なる栓開閉装置やパージバルブを備えた置換操作容器を何種類も用意する必要がない、収納容器を置換操作容器の内部に設置する際に置換操作容器に対する気体制御ポートの位置に注意する必要がない、実在する互いに逆止弁の位置が異なる任意の種類の収納容器を気体置換対象とすることができる、などの効果が得られることになった。
【００１４】
本発明の他の特徴構成は、第２工程または第３工程の継続期間が、前記置換操作容器の内部圧力の検出結果に基づいて判定される点にある。
【００１５】
本構成であれば、置換操作容器の内部圧力を検出する圧力センサによる検出結果に基づいて、第１開閉弁や第２開閉弁を開放状態にする所定期間が適切に判定されるので、気体制御ポートの気体通過特性と無関係に精度の高い気体置換操作が可能となる。また、複数の収納容器を収納可能な容器を用いた場合にも、収納されている収納容器の数と無関係に精度の高い気体置換操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る置換装置の一例を示す斜視図である。
【図２】気体置換対象である収納容器（ＦＯＵＰ）の要部を示す断面図である。
【図３】第２工程および第３工程における置換装置の作用を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、集積回路などの基板として用いられるシリコンウエーハＳＷなどを、シリコンウエーハＳＷにとって不都合な塵埃や気体（Ｏ２など）との接触を避けるべく、窒素などの不活性ガスで満たされた空間内に保持するための保管システム１を示す。
【００１８】
（保管システムの全体的な構成）
この保管システム１は、多数枚のシリコンウエーハＳＷを密封状に収納可能な多数のＦＯＵＰ２（収納容器の一例）と、ＦＯＵＰ２の内部を不活性ガスによって置換するための多数の気体置換装置６とを有する。気体置換装置６はクリーンルームからなる保管区域に配置されている。ＦＯＵＰ２は大気圧付近で使用されることを前提として設計されており、ＦＯＵＰ２の内部を減圧装置によって直接減圧することはできない。
【００１９】
（ＦＯＵＰの構成）
ＦＯＵＰ２は概して直方体状の筐体からなり、その正面には内部を気密状に閉鎖可能な開閉蓋２Ｃが設けられている。開閉蓋２Ｃは専用オープナー（不図示）または手動によって着脱される。また、図２に例示するように、ＦＯＵＰ２の底面には、内部の気体を排出するための排出ポート３ａと、不活性ガスを内部に受け入れるための導入ポート３ｂが設けられている。
【００２０】
排出ポート３ａには所定圧力を超える気体の排出のみを許し、気体の進入を許さないチェック弁４ａ（第１逆止弁）が介装されており、導入ポート３ｂには所定圧力を超える気体の進入のみを許し、気体の排出を許さないチェック弁４ｂ（第２逆止弁）が介装されている。排出ポート３ａと導入ポート３ｂの各チェック弁４ａ，４ｂの内側には、ＦＯＵＰ２内への塵埃の侵入を防ぎつつＦＯＵＰ２の内外の気圧差を解消するブリージングフィルタ５が配置されている。但し、ブリージングフィルタ５を省略してもよい。排出ポート３ａと導入ポート３ｂは、内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて許す気体制御ポートを構成している。
【００２１】
（気体置換装置の構成）
各気体置換装置６は同時に複数のＦＯＵＰ２を収納可能な密封式の置換操作容器７を備える。各置換操作容器７は、複数のＦＯＵＰ２を設置可能な棚状の設置空間を有する容器本体７ａと、容器本体７ａの前面を開閉する蓋部材７ｂとからなる。蓋部材７ｂはワイヤＷによって連結された昇降装置８によって、ＦＯＵＰ２を出し入れ操作可能な開放状態と、設置空間が閉じられた閉鎖状態とに切り換え可能となっている。閉鎖状態では内部が気密状態に保持されるように容器本体７ａと蓋部材７ｂの間にはシール部材（不図示）が配置されている。また、蓋部材７ｂには内部を透視可能にするためのガラス窓が気密状に設けられている。
【００２２】
尚、棚で隔てられた上下の空間どうしや、上下の各空間内の各部どうしは常に互いに気体が自由に往来可能な連通状態にある。また、容器本体７ａの内部にＦＯＵＰ２を設置したとき、ＦＯＵＰ２の排出ポート３ａと導入ポート３ｂとが容器本体７ａの床面などによって閉鎖されないように、容器本体７ａの内部に設けられた棚状の設置空間には、メッシュ状やグリル状などのＦＯＵＰ支持部材９が水平に敷設されている。
【００２３】
容器本体７ａの天井部などには、容器本体７ａの内部と外部とを連通状態にする主配管１０が設置されている。主配管１０には、置換操作容器７の内部の気体を排出するための第１枝管１１と、置換操作容器７の内部に不活性ガスを供給するための第２枝管１２と、置換操作容器７の内部を大気開放するための第３枝管１３とが並列的に接続されている。
第１枝管１１の他端には真空ポンプなどの減圧装置１５が接続されており、第２枝管１２の他端には窒素ガスボンベなどのガス供給装置１６が接続されている。
【００２４】
第１枝管１１における減圧装置１５よりも上流側、第２枝管１２におけるガス供給装置１６よりも下流側、および、第３枝管１３の開放端部付近には、各枝管の気体流路を開閉切り換え可能な第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２、第３開閉弁Ｖ３が配置されている。
図３に例示するように、容器本体７ａの天井部などには、置換操作容器７の内部圧力を検出する圧力センサとして、低圧側圧力センサＳ１と高圧側圧力センサＳ２とが設けられている。
【００２５】
また、各気体置換装置６は、低圧側圧力センサＳ１と高圧側圧力センサＳ２との圧力検出値に基づいて、３つの開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉制御を実行可能な制御装置２０を有する。制御装置２０は、蓋部材７ｂが閉鎖されており、減圧装置１５が駆動状態であるときに、第１枝管１１の第１開閉弁Ｖ１のみを所定期間に亙って開放状態にし（第２工程）、引き続き、第２開閉弁Ｖ２のみを所定期間に亙って開放状態にする（第３工程）。
【００２６】
第２工程として第１開閉弁Ｖ１のみが開放されると、図３（ａ）に示すように、減圧装置１５による置換操作容器７の内部の減圧操作によって、ＦＯＵＰ２の内部の気体（空気や酸素）がチェック弁４ａ（第１逆止弁）を介して排気されるため、ＦＯＵＰ２の内部も同様に減圧化される。
次に第３工程として第２開閉弁Ｖ２のみが開放されると、図３（ｂ）に示すように、ガス供給装置１６によって置換操作容器７内部へ導入されたＮ２ガスがチェック弁４ｂ（第２逆止弁）を介してＦＯＵＰ２の内部にも進入するので、ＦＯＵＰ２の内部の不活性ガス（Ｎ２）による置換操作が完了する。
【００２７】
制御装置２０は、第１開閉弁Ｖ１を開放状態に保持する継続期間を低圧側圧力センサＳ１の圧力検出値に基づいて判定し、第２開閉弁Ｖ２を開放状態に保持する継続期間を高圧側圧力センサＳ２の圧力検出値に基づいて判定する。
尚、第１工程は、気体置換操作が必要なＦＯＵＰ２を置換操作容器７に収納する操作を指すが、制御装置２０が第２、第３工程に先んじて第１工程をも実行する形態として実施してもよい。その場合、昇降装置８によって蓋部材７ｂを閉鎖状態にする操作のみを第１工程として実行する形態でもよく、或いは、上流のプロセス装置などから送られてきたＦＯＵＰ２を容器本体７ａに収納するロボット（不図示）などを設け、このロボットによるＦＯＵＰ２の収納操作を含めて制御装置２０が実行する形態として実施してもよい。
【００２８】
〔別実施形態〕
〈１〉窒素ガスボンベなどのガス供給装置１６に温調装置を設けることで、置換操作容器７が置かれた室内の気温よりも十分に高温または低温の不活性ガスがＦＯＵＰ２に供給されるようにし、置換操作容器７に収納されたＦＯＵＰ２の表面温度を検出する温度センサを置換操作容器７の内部などに設けておけば、一旦減圧されたＦＯＵＰ２の内部が十分な量の不活性ガスで満たされたか否かがこの温度センサによる温度検出結果によって判定可能となる。そこで、制御装置２０が同温度センサによる検出結果に基づいて第２開閉弁Ｖ２を閉鎖する構成としてもよい。
【００２９】
〈２〉ＦＯＵＰ２の内部気圧を検出する圧力センサと、この圧力センサの出力信号をＦＯＵＰ２のＩＤ情報と共に送信する送信手段とを個々のＦＯＵＰ２に設けておき、制御装置２０が同送信手段から受信した圧力検出結果に基づいて第１開閉弁Ｖ１および第２開閉弁Ｖ２を閉鎖する構成としてもよい。
【００３０】
〈３〉本発明による気体置換装置と気体置換方法は、ウエーハ収納容器であるＦＯＵＰ２（工程内・工程間搬送容器）に限らず、ＦＯＳＢ（工場間運搬容器）及び２００ｍｍウエーハ収納容器であるＳＭＩＦ−ＰＯＤ、また露光装置に使用されるレチクルやマスクの収納容器（ケース）などにも適用可能である。
【００３１】
〈４〉気体置換装置６は必ずしも同時に複数の収納容器（ＦＯＵＰなど）を収納可能に構成されている必要はなく、単一の収納容器のみを収納可能に構成されていてもよい。
【００３２】
〈５〉収納容器（ＦＯＵＰなど）には第１逆止弁付きの排出ポートを複数設けてもよく、同様に、第２逆止弁付きの導入ポートを複数設けてもよい。
【００３３】
〈６〉収納容器（ＦＯＵＰなど）には必ずしも逆止弁を備えたポートを設ける必要はなく、内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて初めて許す気体制御ポートが設けられた容器であればよい。例えば、全周を壁で囲まれた容器の壁の一部に単数または複数の貫通孔を設け、この貫通孔を、内部から外部への気体の移動と外部から内部への気体の移動とを内外の圧力差に基づいて初めて許す気体制御膜としてのブリージングフィルタなどで封じた構成などが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
集積回路などの基板として用いられるシリコンウエーハ処理用のＦＯＵＰ、ＳＭＩＦ−ＰＯＤなど、密閉式の収納容器の内部を不活性ガスによって置換するための気体置換装置および気体置換方法を合理的に実現する技術として利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
ＳＷ  シリコンウエーハ
Ｓ１  低圧側圧力センサ
Ｓ２  高圧側圧力センサ
Ｖ１  第１開閉弁
Ｖ２  第２開閉弁
Ｖ３  第３開閉弁
１  保管システム
２  ＦＯＵＰ（収納容器の一例）
３ａ  排出ポート（気体制御ポート）
３ｂ  導入ポート（気体制御ポート）
４ａ  チェック弁（第１逆止弁）
４ｂ  チェック弁（第２逆止弁）
６  気体置換装置
７  置換操作容器
１５  減圧装置（真空ポンプ）
１６  ガス供給装置（Ｎ２ガスボンベ）
２０  制御装置
【図１】
2011114319.tif 000003
【図２】
2011114319.tif 000004
【図３】
2011114319.tif 000005