(57)【要約】【課題】クリーンボックスにおける真空状態を、容易且つ簡便に確認する手段を提供する。【解決手段】クリーンボックス内部の真空空間と大気圧となる空間とを連通する連通空間と、この連通空間に配置されてこれを真空側と大気側とに隔置するダイアフラムと、当該ダイアフラムに植設されの圧力差によるダイアフラムの変形の量の監視を容易とするピンとを要素とする簡易真空計を構築する。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の内部圧力に保たれる第一の空間を形成する容器と前記所定の内部圧力とは異なる圧力に保たれる第二の空間との間に配置され、前記第一の空間における前記所定の圧力をモニタする簡易真空計であって、
前記第一の空間および前記第二の空間に連通する連通空間部と、
前記連通空間部を前記第一の空間側および前記第二の空間側に隔置する変形可能なダイアフラムと、
前記ダイアフラムに取り付けられて前記ダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするピンとを有することを特徴とする簡易真空計。
【請求項２】
前記第一の空間はクリーンボックス内部において真空状態に保たれる空間であり、前記第二の空間は前記クリーンボックス周囲の空間であることを特徴とする請求項１記載の簡易真空計。
【請求項３】
更に、前記ピンとは並置され、前記ピンとは独立して固定されて前記ダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするゲージを有することを特徴とする請求項１または２記載の簡易真空計。
【請求項４】
その内部に周囲の圧力とは異なる圧力に保持される所定の空間を有する容器であって、
前記所定の空間と前記所定の空間とは異なる他の空間とを連通させる連通空間と、前記連通空間を前記所定の空間側と前記他の空間側とに隔置するダイアフラムと、前記ダイアフラムに取り付けられて前記ダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするピンとからなる簡易真空計を有することを特徴とする容器。
【請求項５】
前記所定の空間はクリーンボックス内部において真空状態に保たれる空間であり、前記他の空間は前記クリーンボックス周囲の空間であることを特徴とする請求項４記載の容器。
【請求項６】
更に、前記ピンとは並置され、前記ピンとは独立して前記容器に固定されて前記ダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするゲージを有することを特徴とする請求項４または５記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、シリコンウェハ等の清浄な環境下において保持、搬送等を行う必要性のある物品を収容する容器に関する。より詳細には、当該容器において内部を減圧し、その状態にて当該容器の搬送等を行う際に、その減圧状態を容易に把握し得る簡易型の真空計に関する。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】特公昭６３−２５５１２号公報
【特許文献２】特許第３１８９２２７号公報
【特許文献３】特許第３１８４４８０号公報
【特許分権４】特許第３１８４４７９号公報
【特許文献５】特許第３１６７９７０号公報
【０００３】
半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ用基板等は、搬送を含めたその取り扱いにおいて、不純物汚染或いはいわゆるパーティクルの付着等を極力防止する必要がある。このため、各処理装置間においてこれらウェハ等を搬送する際に、当該ウェハ等を窒素雰囲気中等に保持し且つその清浄度を変えることなく移送することを可能とするいわゆるクリーン搬送容器が用いられる。当該クリーン搬送容器、クリーンボックスとも呼ばれ、上述の
【特許文献１】乃至
【特許文献５】にその例が開示されている。
【０００４】
半導体用ウエハを収容するクリーンボックスとして、
【特許文献５】において本出願人が提案する構成について、以下に簡単に述べる。当該クリーンボックスは、正面に開口部を有するボックス本体と、当該開口部と対向して開口部の開閉に供せられるドア部とから構成される。また、密閉空間とされるボックス内部の排気および内部への不活性ガス等の供給等を行うポートが、このボックス本体に設けられている。
【０００５】
さらに、開口部周囲にはフランジが設けられており、このフランジ部はドア部の外周部と協動して環状の吸着用空間を形成するように構成されている。この吸着用空間は、フランジ部あるいはドア部周囲の内の一方に設けられた環状溝、当該溝と対向する他方における平坦面、およびこの環状溝の内周側と外周側とに配置された二つのＯリングとから形成される。
【０００６】
これらＯリングはフランジ部あるいはドア部周囲の何れに固定されても良く、両者と密着することによって気密用のシールとして作用する。この吸着用空間内部を減圧することによって、大気圧によってドア部外周とフランジ部とを強固に密着させ、クリーンボックス内部の気密性を高めている。クリーンボックス内部は、高純度窒素等の清浄な不活性ガスによって満たされる場合もあるが、クリーン度を維持する観点から減圧（真空）状態にて保持される場合もある。
【０００７】
また、現在、クリーンボックスが収容する対象物の一つである半導体用ウエハは、種々の要請からその大径化が進められている。更には、半導体用ウエハにおけるこれまでの実績から、当該ボックスを、例えばフラットパネルディスプレイ用の基板に対しても用いようとする試みが進められている。この場合、クリーンボックスは、その構成要素であるボックス本体、開口部およびドア部等、全てが大型化されて用いられることとなる。
【０００８】
この様な大型クリーンボックスにおいては、従来のボックスと同様の構成では、基板収容空間の気密性を保つことが困難となることが予想される。本出願人は、その対応策として、基板等の収容空間とは別個に、ドアをボックス本体に真空吸着させるための真空室空間を設け、当該室の真空吸着作用を利用して、大型のクリーンボックスにおいてもドア部とボックス本体との十分な密着性を得る構成を提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、多くのクリーンボックスにおいては、当該ボックス内部に基板等を収容する際におけるドア部の真空吸着動作時に、内部の真空状態はその系の操作圧力として確認されるのみであった。すなわち、これらクリーンボックスにおいては、通常の搬送状態、基板の出し入れを待機する状態等においては真空状態の確認は不可能であった。従って、例えば当該ボックスにおけるシール機能の低下等によって真空状態が破壊され、ボックス周囲の非清浄の空気がその内部に進入してもこれを知ることは不可能であった。この様な状況は、本出願人が提案している上述の大型クリーンボックスに関しても同様に生じ得ると思われる。
【００１０】
また、真空状態の確認が可能なクリーンボックスも存在しているが、当該ボックスは基板収容室に市販の圧力センサを取り付け、当該センサから得られる電気信号にて圧力をモニタするものであった。この場合、圧力センサ用の電源、コントローラ等を当該ボックスに取付、当該電源等と圧力センサとを配線等によって接続することを要する。従って、これら配線によってクリーンボックスの構造が制約される、電源の充電作業や圧力センサの校正作業が必要になる等、種々の付随的な構成あるいは操作が増加すると考えられる。
【００１１】
本発明は上記状況に鑑みて為されたものであり、クリーンボックスにおける真空状態を容易且つ簡便に確認可能とする、電源等の付随的の構成を要しない、簡易真空計および当該真空系を有するクリーンボックスの提供を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る簡易真空計は、所定の内部圧力に保たれる第一の空間を形成する容器と所定の内部圧力とは異なる圧力に保たれる第二の空間との間に配置され、第一の空間における所定の圧力をモニタする簡易真空計であって、第一の空間および第二の空間に連通する連通空間部と、連通空間部を第一の空間側および第二の空間側に隔置する変形可能なダイアフラムと、ダイアフラムに取り付けられて前記ダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするピンとを有することを特徴としている。
【００１３】
なお、上記簡易真空計においては、第一の空間はクリーンボックス内部において真空状態に保たれる空間であり、第二の空間は前記クリーンボックス周囲の空間であることが好ましい。また、上記簡易真空計においては、更に、ピンとは並置され、ピンとは独立して固定されてダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするゲージを有することが好ましい。
【００１４】
更に上記課題を解決するために、本発明に係る容器は、その内部に周囲の圧力とは異なる圧力に保持される所定の空間を有する容器であって、所定の空間と所定の空間とは異なる他の空間とを連通させる連通空間と、連通空間を所定の空間側と他の空間側とに隔置するダイアフラムと、ダイアフラムに取り付けられてダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするピンとからなる簡易真空計を有することを特徴としている。
【００１５】
なお、上記容器においては、所定の空間はクリーンボックス内部において真空状態に保たれる空間であり、他の空間はクリーンボックス周囲の空間であることが好ましい。また、上記容器においては、更に、ピンとは並置され、ピンとは独立して容器に固定されてダイアフラムの変形量の確認を容易なものとするゲージを有することが好ましい。
【００１６】
【実施例】
本発明に係る簡易真空計の構成について、図面を参照して以下に述べる。図１Ａおよび１Ｂは、各々異なる状況下における当該簡易真空計の断面概略を示している。簡易真空計１００は、本体部１０３、ダイアフラム１０５およびピン１０７とから構成されている。
【００１７】
本体部１０３は、内部に連通空間を有する略円筒形状を有し、当該空間の一方の端部開口１０３ａが不図示のクリーンボックス本体内部の真空室等と連通し、他方の端部開口１０３ｂにはダイアフラム１０５が固定されている。ダイアフラム１０５は、その周囲が本体部１０３に固定され、本体部１０３における他方の端部開口１０３ｂをその一面１０５ｂにて閉止している。ダイアフラム１０５の他の面１０５ａにおける略中央には、本体部１０３の軸方向に延在するピン１０７が植設されている。上記真空室は、第一の空間あるいは所定の空間として作用する。またクリーンボックス外部の空間は、第二の空間あるいは他の空間として作用する。
【００１８】
ダイアフラム１０５における他の面１０５ｂ側は、通常大気側となり、当該面１０５ｂには大気圧が負荷される。ダイアフラム１０５および本体部１０３により形成される閉鎖空間は、不図示のクリーンボックス本体内部の真空室等と連通している。従ってダイアフラム１０５における一面１０５ｂには、クリーンボックス内部の圧力が付加される。
【００１９】
従って、クリーンボックス内部が大気圧となる状態において、ダイアフラム１０５は、図１Ａに示す平坦な状態となる。また、クリーンボックス内部が真空状態にあるときには、他方の面１０５ａ側に負荷される圧力が大きくなり、図１Ｂに示す様に、ダイアフラム１０５が本体部１０３内部に押し込まれる状態となる。ピン１０７によりこのダイアフラム１０５の変形の程度をモニタすることにより、クリーンボックス内部の真空状態を把握することが可能となる。
【００２０】
なお、本実施例においては、ピン１０７を構成要素の一つとして示しているが、本発明はこれに限定されず、ピン１０７を除くこととし、単にダイアフラム１０５の変形量を目視等によってモニタすることとしても良い。また、図２に示す様に、ピン１０７に目盛１０７ａ等を付加させ、更にダイアフラム１０５とは別個に本体部１０３に比較用のゲージ１０９を固定し、目盛１０７ａとゲージ１０９との相関からダイアフラム１０５の変形量を求めることとしても良い。図２に示す例では、ゲージ１０９に設けられた穴１０９ａからピン１０７が突出する構成となっており、ピン１０７の突出量をメモリ１０７ａにより確認することにより、ダイアフラム１０５の変形量を容易に知ることができる。
【００２１】
また、本実施例においては、ダイアフラム１０５の材質について特に規定するものではないが、弾性、耐久性、クリーン度等を考慮するといわゆるゴム材料が好適と考えられる。具体的には、クロロプレーンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等が、その材料として好適と考えられる。
【００２２】
また、本体部１０３の形状は略円筒としているが、本発明はこれに限定されず、当該真空計の取付状態、取付位置等を考慮して種々の形状とすることが可能である。なお、その際は、ダイアフラム１０５の変形を容易とし、且つ変形によりダイアフラム１０５にかかる負荷の部分的集中を軽減する必要がある。従って、ダイアフラム１０５の取付部分の開口形状は略円形とし、ダイアフラム１０５の形状も略円板形状とすることが望ましい。
【００２３】
次に、本発明に係る簡易真空計を実際に取り付けたクリーンボックスについて、当該クリーンボックス縦断面を側方から見た状態を示す図３および当該クリーンボックスを正面から見た状態を示す図４を用いて、その構成を簡単に説明する。当該クリーンボックス１は、ボックス本体３とドア部２０とから構成されており、ボックス本体３はドア部２０との対向面側に開口部を有している。しかし、ボックス本体は、隔壁５によって第１の空間６と、隔壁を挟んでこの第１の空間６の外周部に配置される第２の空間７とに分離されている。本発明に係る簡易真空計１００は、ボックス本体３に設けられた穴３ｂを介して第２の空間７に連通するように、当該クリーンボックスに取り付けられている。
【００２４】
従って、本ボックス本体３を開口部方向から見た場合、略中央に配置された第１の空間の開口部６ａ、当該開口部を規定する隔壁端面５ａ、隔壁端面を挟んで第１の空間開口部６ａを囲む第２の空間の開口部７ａ、および第２の開口部７ａの外周を規定するボックス本体の外壁３ａの順で配置されることとなる。すなわち、第１の空間６は隔壁５によってその領域が画定されているといえる。
【００２５】
隔壁５のドア部２０に面した端面５ａには第１のＯリング１１が配置されており、ドア部２０におけるボックス本体との対向面がこの第１のＯリング１１と密着することにより、第１の空間６の気密性が確保される。第２の空間７の外壁ともなるクリーンボックス外壁におけるドア部２０との対向端面３ａには第２のＯリング１２が配置されており、ドア部２０におけるボックス本体３との対向面が第１および第２のＯリング１１、１２と密着することにより、第２の空間７の気密性が確保される。
【００２６】
第１の空間６は、ガラス基板１５等を収容するための収容室として用いられる。また、第２の空間７は、開閉バルブ１６および真空吸引路１７を介して後述するポートエリアに連通可能となっており、真空室として用いられる。この真空吸引路１７は、第２の空間７に対して第２のＯリングの外側に設けられており、通常大気と連通している。なお、本実施例においては、第１の空間６の内部に基板支持用の突起１５ａが設けられており、ガラス基板１５等は当該突起によって略一定の間隔を空けて当該空間内部に保持されることとなる。
【００２７】
上述の如く、第２の空間７を真空室として用いることによって、非常に大きな密着力によりドア部２０を第１のＯリング１１に対して押し付けることが可能となり、高いシール状態で第１の空間６を密閉することが可能となる。従って、より大きな基板に対応した収容量の大きなクリーンボックスにおいても、確実な気密性を提供することが可能となる。また、排気効率の高い第２の空間７を用いて密着力を得る構成としたことにより、第１の空間の開口部６ａ外周についてほぼ均等な密着力によって、収容室（第１の空間６）を密閉状態とすることが可能となる。
【００２８】
また、本構成においては、収納室６は、大気との間に、体積の大きな真空室７をバッファ層として配置することとなる。このため、仮に第１あるいは第２のＯリング１１、１２にきず等に起因したリーグが生じた場合であって、従来と比較してより長い時間基板等の周囲が清浄な状態に保たれるといった副次的な効果も得られる。本発明に係る簡易真空計１００は、この第２の空間７の真空状態をモニタするために用いられる。
【００２９】
なお、ドア部２０には、ボックス本体に対する対向面とは逆の面（ドア部表面）２０ａ上に、当該ドア部２０の開閉に用いられるラッチ機構２５が設けられている。図３においては、クリーンボックス自体の説明を容易なものとするために省いているが、ドア部２０の表面２０ａおよび当該ラッチ機構２５を正面から見た状態を図４に示し、これについて簡単に説明する。
【００３０】
第１および第２の空間の位置関係についての理解を容易なものとするために。図中第１の空間６、隔壁５、第２の空間７各々の境界に対応する部分を点線によって示している。ラッチ機構２５は同一軸上において一直線に配置された上部ラッチ２５ａおよび下部ラッチ２５ｂの一対から構成されており、その配置および駆動方向が各々対称となるだけでその形状は同一となっている。各々のラッチの外側端部には、ボックス本体の開口部周囲に設けられたラッチ受け部１８と係合する係合爪２７が設けられている。
【００３１】
上部および下部のラッチ２５ａ、２５ｂの間には、外部操作機構としてのラッチ駆動軸４０が配置され、当該ラッチ駆動軸４０には各ラッチをロックおよびアンロックの二位置に駆動するためのここのラッチに対応した駆動用ピン４１が二つ設けられている。各々のラッチ２５ａ、２５ｂの内側端部には、ラッチを駆動する際に駆動用ピン４１と係合する鈎爪２８が設けられている。また、各々のラッチの略中央部にバネ２９が配置されており、各ラッチは、これらバネ２９によって係合爪２７がラッチ受け部１８と係合する方向に付勢されている。
【００３２】
駆動軸４０が回転し、図示の状態となることによって駆動用ピン４１は鈎爪２８と係合する。駆動軸４０が図中矢印Ａの方向にさらに回転することによって、各ラッチ駆動用ピン４１がバネによる付勢方向とは略逆となる方向にラッチ２５ａ、２５ｂを引っ張り、係合爪２７がラッチ受け部１８から隔置される。
【００３３】
また、駆動軸４０が矢印Ａとは逆の方向に回転することによって、鈎爪２８が駆動用ピン４１によって引っ張られた状態から解放され、バネ２９の付勢力によって係合爪２７がラッチ受け部１８と係合することとなる。この係合爪２７とラッチ受け部１８とが係合状態にある場合には、ドア部２０がラッチ機構２５を介してボックス本体３の開口部に押し付けられている。当該係合状態が解除されることによって、ボックス本体３とドア部２０とが隔置可能な状態となる。
【００３４】
なお、本発明に係る簡易真空計の取付方法は上述の例に限定されない。当該簡易真空計は、真空状態を維持すべき室と大気圧となる空間、あるいは圧力差のある二つの室の間に設置されればよい。従って、上述クリーンボックスに対して本発明に係る簡易真空計を取り付ける場合、図５に示す様な構成としても良い。図５は取付状態における簡易真空計およびクリーンボックスの断面の要部拡大図を示している。当該構成においては、本体部１０３が第２の真空室７内部に固定され、当該本体部１０３に固定されたダイアフラム１０５は貫通穴３ｂを介して大気側に連通している。ピン１０７は、貫通穴３ｂを貫通してその先端部がクリーンボックス外部に突出しており、貫通穴３ｂの開口部にはゲージ１０９が固定されている。当該構成とすることにより、当該クリーンボックスの外周における突出部を減少させ、その取り扱いを容易なものとする効果が得られる。
【００３５】
例えば、上述のクリーンボックスにおける真空室に対して、本発明に係る簡易真空計を取り付けることにより、当該真空室の真空度を常にモニタすることが可能となる。従って、クリーンボックスに保持される基板を、より清浄な状態にて保持、管理することが可能となり、当該基板を用いる製造工程において歩留まりあるいは製品品質の向上を図ることが可能となる。また、当該真空室によってドア部とボックス本体との密着性を高める構成からなるクリーンボックスの場合には、その密着状態を容易に知ることが可能となる。従って、ドア部開平時に、ドア部−ボックス本体の密着度の低下を事前に知ることが可能となり、より確実な工程管理を行うことができる。
【００３６】
なお、上述の取付例では、真空室と基板収容室とが異なる室となるクリーンボックスにおいて、その真空室に簡易真空計を取り付ける場合を示したが、当該真空系の取付場所は上述の例に限定されない。上述のクリーンボックスの場合、例えば基板収容室も真空状態で保持される場合には、簡易真空計を基板収容室とボックス外部との間に設置することとしても良い。
【００３７】
また、本発明に係る簡易真空計は、クリーンボックス内部に高純度窒素等を満たしてその内部を正圧とする場合にも用いることが可能である。この場合、ダイアフラム１０５の変形方向が上述の場合と逆になるが、ピン１０７およびゲージ１０９とによってその変形状態を予め把握し、この変形状態をモニタすることによって内部圧をおおまかに把握することが可能となる。
【００３８】
また、上述の例では、当該簡易真空計の取付対象として、いわゆるクリーンボックスを例として説明した。しかしながら、本発明に係る真空計の取付対象は、これに限定されない。所定の容積からなる内部空間を有し且つ当該空間内部を陽圧あるいは減圧に保持する必要性がある容器であって、さらに当該容器は移送されることを要する場合、これら容器に対し当該簡易真空計を取り付けることで、これら容器における保持圧を簡易且つ常時モニタすることが可能となる。この場合、所定の圧力に保持すべき空間が第一の空間として、また他方の空間が第二の空間として作用する。
【００３９】
【本発明の効果】
本発明に係る簡易真空計を用いることにより、クリーンボックスにおける真空状態を容易且つ簡便に確認することが可能となる。また、当該真空計は電源等の付随的の構成を要しないことから、クリーンボックスの移送等も容易に行うことが可能であり且つ移送等に関係なくその真空状態を把握することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に係る簡易真空計の断面図であって、ダイアフラムが変形していない状態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明に係る簡易真空計の盤面図であって、ダイアフラムが変形した状態を示す図である。
【図２】本発明に係る簡易真空計の変形例を示す図である。
【図３】本発明に係る簡易真空計を取り付けたクリーンボックスの断面構成の概略を示す図である。
【図４】図３に示したクリーンボックスを正面から見た状態を示す図である。
【図５】本発明に係る簡易真空計をクリーンボックスに取り付ける際の他の取付方法を示す図である。
【符号の説明】
１００：簡易真空計
１０３：本体部
１０５：ダイアフラム
１０７：ピン
１０９：ゲージ
１：クリーンボックス
３：ボックス本体
５：隔壁
６：第１の空間
７：第２の空間
１１：第１のＯリング
１２：第２のＯリング
１３：第３のＯリング
１５：基板
１６：開閉バルブ、
１７：真空吸引路
１８：ラッチ受け部
２０：ドア部
２５：ラッチ機構
２７：係合爪
２８：鈎爪
２９：バネ
４０：ラッチ駆動軸
【図１Ａ】
2004264075.tif 000003
【図１Ｂ】
2004264075.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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