(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス導入孔を有していない一般の半導体ウエハー収納容器内のガスを短時間に置換するとともに、半導体ウエハー表面を清浄化する。【解決手段】蓋体２がガス置換流路内部に全て収納されるように収納容器本体１を気密に取り付けることが可能な半導体ウエハー収納容器取付け手段３と、この半導体ウエハー収納容器取付け手段３内で上記蓋体２を開けた状態で、収納容器本体１と蓋体２との隙間からガスを導入するガス導入手段６、７、８と、上記収納容器本体１のガスを排気するガス排気手段９と、化学吸着フィルター１０を介して上記収納容器本体１のガスを循環させるガス循環手段１１と、上記排気手段９と上記ガス循環手段１１との間でガス流を切り替えるガス流切り替え手段１８、１９とから構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換装置であって、
上記収納容器の蓋体を内部に収納した状態で上記容器本体に気密に取り付けられ、この気密状態を維持して上記蓋体を取り外して当該蓋体と上記容器本体との隙間から内部のガスを置換することを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記収納容器の内部にガスを導入して内部のガスを置換するガス導入手段を備え、
当該ガス導入手段が、上記収納容器の容器本体と蓋体との隙間から当該容器本体内に挿入されて当該容器本体内にガスを導入するガス導入ノズルを備えて構成されたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記ガス導入手段が、上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との隙間から出し入れするノズル移動手段を備えたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記ガス導入ノズルが伸縮する棒状の管材で構成され、
上記ノズル移動手段が、上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との隙間から出し入れするように伸縮させる機能を備えたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項５】
請求項３に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記ガス導入ノズルが棒状の管材で構成され、
上記ノズル移動手段が、上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との隙間から出し入れするように平行移動させる機能を備えたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記ガス導入ノズルが、上記容器本体内に収納物が収納されてできる隙間に応じた大きさに設定されると共に、当該隙間に応じて１又は複数本設けられたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項７】
請求項３に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記ガス導入ノズルが、回動することでその先端の吹き出し口が上記容器本体内の奥部に移動される副ノズルと、当該副ノズルに連結されて当該副ノズルを回動させると共に上記容器本体内へ出没させる主ノズルとを備えて構成され、
上記ノズル移動手段が、上記ガス導入ノズルの主ノズルを回動させると共に出没動させる機能を備えたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記副ノズルが、上記容器本体内に収納物が収納されてできる隙間に応じた大きさに設定されると共に、当該隙間に応じて１又は複数本設けられたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項９】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換装置であって、
上記容器本体を気密に取り付けてガス置換流路の一部を形成すると共に上記蓋体を内部に完全に収納する収納容器取付け手段と、
当該収納容器取付け手段内で上記容器本体から上記蓋体を脱着する蓋体脱着手段と、
当該蓋体脱着手段の動作を制御する蓋体脱着制御手段と、
上記収納容器取付け手段内で上記蓋体を上記容器本体から取り外した状態で上記蓋体と上記容器本体との隙間から当該容器本体内にガスを導入するガス導入手段と、
上記容器本体内のガスを排気するガス排気手段と、
上記容器本体内のガスを循環させて化学吸着フィルターで上記ガス中の異物を除去するガス循環手段と、
上記ガス排気手段と上記ガス循環手段との間でガス流を切り替えるガス流切り替え手段と
を備えてなることを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の収納容器のガス置換装置において、
上記ガス導入手段として、請求項２ないし８のいずれか１項に記載のガス導入手段を用いたことを特徴とする収納容器のガス置換装置。
【請求項１１】
上記ガス循環手段によって形成されるガス循環経路の一部を、上記ガス排気手段と共有してなる請求項９又は１０に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１２】
上記収納容器取付け手段は、少なくとも、
集塵壁によって囲まれてなる集塵室により構成されてガス置換工程で発生するマイクロダストを隔離する集塵手段と、
上記蓋体が上記集塵室の内部に全て含まれるようにするとともに、気密性を保って上記収納容器を上記収納容器取付け手段に取り付ける収納容器本体取付け手段とからなり、
当該収納容器取付け手段に、少なくとも、
１種類以上のガスを上記ガス導入手段に供給するガス供給手段と、
上記集塵室のガスを排気する排気手段とを備え、
上記排気手段は少なくとも排気ポンプおよび上記集塵手段で隔離したマイクロダストを捕獲収集する第一集塵フィルターを含んでおり、
上記ガス循環手段は少なくとも第二集塵フィルターと循環ポンプを含んでいることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１３】
上記蓋体脱着手段は上記集塵室内外に分離して配置され、
上記集塵室内においては、
上記容器本体と蓋体とを結合する蓋体留め構造を脱着する蓋体留め構造脱着機構と、
上記蓋体と上記蓋体留め構造脱着機構とを同時に移動させて上記収納容器と上記蓋体との間に所定の隙間を形成する脱着移動機構と、
上記蓋体と上記脱着移動機構とを結合して保持する蓋体保持機構とを備えて構成されており、
上記集塵室外においては、上記蓋体保持機構と上記蓋体留め構造脱着機構と上記脱着移動機構を各々駆動させる脱着駆動機構で構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１４】
上記容器本体と上記収納容器取付け手段との合せ面は、気密維持用のシールが設けられていることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１５】
上記ガス導入手段は、ガス導入ノズルと、上記ガス導入ノズルを移動させて上記容器本体と上記蓋体との隙間に出し入れさせるノズル移動手段とを具備してなる請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１６】
上記ガス導入ノズルは、上記容器本体と上記蓋体との隙間に、斜め方向に平行移動して出し入れ可能に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１７】
上記ガス導入ノズルは、主ノズルと上記主ノズルから分岐した１本以上の副ノズルとから構成され、
上記主ノズルは、上記ノズル移動手段によって平行移動および回転自在に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１８】
上記副ノズルは、容器本体に収納されている収納物の隙間に挿入可能に構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項１９】
上記副ノズルの先端は、上記容器本体に収納されている収納物の上端に対向した位置に近接して移動するよう構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項２０】
上記ガス導入ノズルまたは上記副ノズルの少なくとも先端部分がフッ素含有高分子材料で被覆されていることを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれか１項に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項２１】
上記蓋体留め構造脱着機構と上記脱着移動機構とは、回転自在かつ平行移動可能な同一の回転移動軸で構成され、
上記回転移動軸は、抜け留を有するフッ素含有高分子軸受けで上記ガス流路形成機構に回転自在に結合され、他のフッ素含有高分子軸受けで上記集塵壁と気密を保って回転自在かつ平行移動可能に結合されていることを特徴とする請求項１３ないし２０のいずれか1項に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項２２】
上記容器本体を取り付け可能な移動ステージと、上記移動ステージを支持するベースとを有し、
上記移動ステージは上記蓋体と結合した上記容器本体を上記ベース上で移動して上記収納容器取付け手段に自動的に密着または分離させ、
上記容器本体の密着または分離を検出する位置検出手段を具備し、
上記位置検出手段からの検出信号に従って収納容器本体取付け手段によって自動的に上記容器本体の脱着を行なうことを特徴とする請求項９ないし２１のいずれか1項に記載の収納容器のガス置換装置。
【請求項２３】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換方法であって、
ガスを置換するためのガス置換流路を上記容器本体に気密に連通して上記収納容器の蓋体を当該ガス置換流路内に収納し、当該ガス置換流路内で上記蓋体を取り外して当該蓋体と上記容器本体との隙間から上記容器本体内部のガスを置換することを特徴とする収納容器のガス置換方法。
【請求項２４】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換方法であって、以下の（ア）〜（カ）の工程からなることを特徴とする収納容器のガス置換方法。
（ア）上記収納容器をガス置換装置に取り付ける工程。
（イ）上記容器本体と上記蓋体とを分離して、これらの間に所定の隙間を設ける蓋体分離工程。
（ウ）上記ガス排気手段によって上記容器本体の空気を排気する工程。
（エ）上記ガス排気手段によって上記容器本体のガスを排気しながら、ガス導入手段によって上記容器本体にガスを導入する工程。
（オ）上記容器本体へのガスの導入と排気を停止して、上記ガス循環手段によって、上記化学吸着フィルターを介して上記容器本体のガスを循環させる工程。
（カ）上記収納容器を上記ガス置換装置から取り外す工程。
【請求項２５】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換方法であって、以下の（キ）〜（タ）の工程からなることを特徴とする収納容器のガス置換方法。
（キ）上記蓋体が集塵室内に入るようにして、収納容器を収納容器取付け手段に気密に取り付ける容器取付け工程。
（ク）脱着移動機構と蓋体留め構造脱着機構とを一緒に移動させて上記蓋体に近接させ、蓋体保持機構で上記蓋体を結合して保持する蓋体保持工程。
（ケ）上記蓋体留め構造脱着機構によって上記容器本体と上記蓋体とを結合している蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを分離して、上記蓋体と上記容器本体との間に所定の隙間を形成する蓋体取外し工程。
（コ）ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間に挿入するガス導入ノズル挿入工程。
（サ）排気手段によって上記集塵室内を排気して減圧する減圧工程。
（シ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルからガス導入手段を用いて上記容器本体にガスを導入するガス置換工程。
（ス）上記容器本体と集塵手段、および上記ガス導入ノズルに順にガスを循環させるガス循環工程。
（セ）上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間から取り出すガス導入ノズル取り出し工程。
（ソ）上記蓋体留め構造脱着機構と上記蓋体とを一緒に移動させて上記蓋体を上記容器本体に挿入し、上記蓋体留め構造脱着機構によって上記蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを結合させる蓋体取付け工程。
（タ）上記収納容器を上記集塵手段から取り外す容器取外し工程。
【請求項２６】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換方法であって、以下の（ナ）〜（ミ）の工程からなることを特徴とする収納容器のガス置換方法。
（ナ）上記蓋体が集塵室内に入るようにして、収納容器を収納容器取付け手段に気密に取り付ける容器取付け工程。
（ニ）脱着移動機構と蓋体留め構造脱着機構とを一緒に移動させて上記蓋体に近接させ、蓋体保持機構で上記蓋体を結合して保持する蓋体保持工程。
（ヌ）上記蓋体留め構造脱着機構によって上記容器本体と上記蓋体とを結合している蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを分離して、上記蓋体と上記容器本体との間に所定の隙間を形成する蓋体取外し工程。
（ネ）ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間に挿入するガス導入ノズル挿入工程。
（ノ）排気手段によって上記集塵室内を排気して減圧する減圧工程。
（ハ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルからガス導入手段を用いて上記容器本体にガスを導入するガス置換工程。
（ヒ）上記容器本体と上記集塵手段、および上記ガス導入ノズルに順にガスを循環させるガス循環工程。
（フ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記容器本体のガス導入孔から上記ガス導入手段を用いて上記容器本体に乾燥窒素ガスに約５％以下の反応性ガスを混合したクリーニングガスを導入するクリーニングガス置換工程。
（ヘ）上記容器本体と上記集塵手段、および上記容器本体のガス導入孔に順にクリーニングガスを循環させるクリーニングガス循環工程。
（ホ）上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間から取り出すガス導入ノズル取り出し工程。
（マ）上記蓋体留め構造脱着機構と上記蓋体とを一緒に移動させて上記蓋体を上記容器本体に挿入し、上記蓋体留め構造脱着機構によって上記蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを結合させる蓋体取付け工程。
（ミ）上記収納容器を上記集塵手段から取り外す容器取外し工程。
【請求項２７】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換方法であって、以下の（ム）〜（ロ）の工程からなることを特徴とする収納容器のガス置換方法。
（ム）上記蓋体が上記集塵室内に入るようにして、収納容器を上記収納容器取付け手段に気密に取り付ける容器取付け工程。
（メ）脱着移動機構と蓋体留め構造脱着機構とを一緒に移動させて上記蓋体に近接させ、蓋体保持機構で上記蓋体を結合して保持する蓋体保持工程。
（モ）上記蓋体留め構造脱着機構によって上記容器本体と上記蓋体とを結合している蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを分離して、上記蓋体と上記容器本体との間に所定の隙間を形成する蓋体取外し工程。
（ヤ）ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間に挿入するガス導入ノズル挿入工程。
（ユ）排気手段によって上記集塵室内を排気して減圧する減圧工程。
（ヨ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルから上記ガス導入手段を用いて上記容器本体にＡｒよりも比重の大きな希ガスまたは二酸化炭素を導入する重ガス置換工程。
（ラ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルから上記ガス導入手段を用いて上記容器本体にガスを導入するガス置換工程。
（リ）上記容器本体と上記集塵手段、および上記ガス導入ノズルに順にガスを循環させるガス循環工程。
（ル）上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間から取り出すガス導入ノズル取り出し工程。
（レ）上記蓋体留め構造脱着機構と上記蓋体とを一緒に移動させて上記蓋体を上記容器本体に挿入し、上記蓋体留め構造脱着機構によって上記蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを結合させる蓋体取付け工程。
（ロ）上記収納容器を上記集塵手段から取り外す容器取外し工程。
【請求項２８】
内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換する収納容器のガス置換方法であって、以下の（ａ）〜（ｍ）の工程からなることを特徴とする収納容器のガス置換方法。
（ａ）上記蓋体が上記集塵室内に入るようにして、上記収納容器を収納容器取付け手段に気密に取り付ける容器取付け工程。
（ｂ）脱着移動機構と蓋体留め構造脱着機構とを一緒に移動させて上記蓋体に近接させ、蓋体保持機構で上記蓋体を結合して保持する蓋体保持工程。
（ｃ）上記蓋体留め構造脱着機構によって上記容器本体と上記蓋体とを結合している蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを分離して、上記蓋体と上記容器本体との間に所定の隙間を形成する蓋体取外し工程。
（ｄ）ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間に挿入するガス導入ノズル挿入工程。
（ｅ）排気手段によって上記集塵室内を排気して減圧する減圧工程。
（ｆ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルから上記ガス導入手段を用いて上記容器本体にＡｒよりも比重の大きな希ガスまたは二酸化炭素を導入する重ガス置換工程。
（ｇ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルから上記ガス導入手段を用いて上記容器本体にガスを導入するガス置換工程。
（ｈ）上記容器本体と上記集塵手段、および上記ガス導入ノズルに順にガスを循環させるガス循環工程。
（ｉ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記容器本体のガス導入孔から上記ガス導入手段を用いて上記容器本体に乾燥窒素ガスに約５％以下の反応性ガスを混合したクリーニングガスを導入するクリーニングガス置換工程。
（ｊ）上記容器本体と上記集塵手段、および上記容器本体のガス導入孔に順にクリーニングガスを循環させるクリーニングガス循環工程。
（ｋ）上記ガス導入ノズルを上記容器本体と上記蓋体との間の隙間から取り出すガス導入ノズル取り出し工程。
（ｌ）上記蓋体留め構造脱着機構と上記蓋体とを一緒に移動させて上記蓋体を上記容器本体に挿入し、上記蓋体留め構造脱着機構によって上記蓋体留め構造を作動させ、上記容器本体と上記蓋体とを結合させる蓋体取付け工程。
（ｍ）上記収納容器を上記集塵手段から取り外す容器取外し工程。
【請求項２９】
上記ガスは、窒素ガスを９５％以上含む乾燥ガスであることを特徴とする請求項２４ないし２８のいずれか１項に記載の収納容器のガス置換方法。
【請求項３０】
上記反応性ガスは、少なくともオゾンガスまたは水素ガスまたはアンモニアガスのいずれか１つのガス成分を含む乾燥窒素ガスであることを特徴とする請求項２４ないし２８のいずれか１項に記載の収納容器のガス置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハー等の異物の付着を防止する必要のある材料を収納した状態で収納容器内部のガスを不活性ガス等に置換するとともに容器内に収納されている半導体ウエハー等の表面の清浄化を行う収納容器のガス置換装置、およびそれを用いた収納容器のガス置換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハーの大口径化が進むと共に、半導体に形成される加工パターンの微細化が急激に進展している。これに伴って、半導体ウエハーの汚染防止と表面の清浄化に関する技術的要求はますます高まってきている。
【０００３】
このような背景の中で、半導体ウエハーを収納して保管する半導体ウエハー収納容器中においてウエハー表面を清浄に保つと同時に、表面に不純物元素が吸着したり、保管容器中の水分が吸着したりすることによる劣化を防止するための技術が開発されてきている。
【０００４】
また、近年における半導体ウエハー収納容器は、無人で製造可能な高クリーン度の処理室に半導体ウエハーを自動でロード／アンロードできるように、収納容器の蓋が機械的に開閉可能な構造となっている。
【０００５】
さらに、半導体ウエハー収納容器内部に不活性ガスを充填して、内部の半導体ウエハー表面に形成した電極の腐食を防止できるようにした収納容器も用いられるようになってきた。例えば、特許文献１に示すように、半導体ウエハー収納容器に対して、ガス設定装置に接続可能な気密維持型カプラを取り付け、このカプラを介して乾燥した清浄な空気、窒素ガス、不活性ガス等の充填を可能とする収納容器内のガス置換に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−７４９２１号公報（第４−５頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される従来のガス置換装置や方法は、半導体ウエハー収納容器にガス導入孔を有したものを用いなければならず、一般に用いられているガス導入孔を有していない半導体ウエハー収納容器に対しては、そのガス置換を行なうことができないという課題を有していた。
【０００７】
また、半導体ウエハー上に既に吸着されている水分や不純物を取り除くためには、収納容器内に設けられた加熱装置で収納容器内部を加熱しなければならないために、プラスティック製容器が使用できなくなる上に処理時間が長くかかるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法は、容器本体と蓋体とが蓋体留め構造等で結合可能な一般の半導体ウエハー等の収納容器内にガスを置換することを目的としてなされたものである。即ち、本発明の収納容器のガス置換装置及び方法は、内部を清浄に保つ必要のある容器本体及び当該容器本体内を密封する蓋体からなる収納容器内のガスを置換するためのガス置換装置及びガス置換方法である。本発明のガス置換装置及び方法では、上記収納容器の蓋体を内部に収納した状態で上記容器本体に気密に取り付けてガス置換流路と連通し、この気密状態を維持して上記蓋体を取り外して当該蓋体と上記容器本体との隙間から内部のガスを置換する。上記蓋体と上記容器本体との隙間から内部のガスを置換する手段として、ガス導入手段を用いる。このガス導入手段は、上記収納容器の容器本体と蓋体との隙間から当該容器本体内に挿入されて当該容器本体内にガスを導入するガス導入ノズルを備えて構成した。これにより、容器本体内のガスを効率的に置換することができる。
【０００９】
また、本発明の収納容器のガス置換装置は、上記蓋体がガス置換流路内部に全て収納されるように上記収納容器本体を気密に取り付けることが可能な収納容器取付け手段と、上記収納容器本体から上記蓋体を上記収納容器取付け手段の内部で脱着する蓋体脱着手段と、上記蓋体脱着手段の動作を制御する蓋体脱着制御手段と、上記収納容器取付け手段内で上記蓋体を開けた状態で、上記収納容器本体と上記蓋体との隙間からガスを導入するガス導入手段と、上記収納容器本体のガスを排気するガス排気手段と、化学吸着フィルターを介して上記収納容器本体のガスを循環させるガス循環手段と、上記排気手段と上記ガス循環手段との間でガス流を切り替えるガス流切り替え手段とからなる構成とした。
【００１０】
このような構成とすることによって、ガス導入孔を有していない収納容器に対しても、蓋を開けた状態でガス置換が可能となり、上記課題を解決することができた。
【００１１】
また、このような構成とすることによって開放系のガス置換装置とすることができ、その結果、収納容器内のガスの排気と導入を同時に行なうことによって短時間で高純度のガス置換が可能となり上記課題を解決することができた。
【００１２】
さらに、化学吸着フィルターを介して、収納容器内のガスを循環させることによって常温で短時間に表面の清浄化を可能とし上記課題を解決することができた。特に、この循環ガスとして、窒素ガスまたは５％程度以下の反応性ガスを含む窒素ガスを用いることによって、ウエハー表面に吸着した不純物元素や官能基を短時間で効率良く除去することが可能となった。
【００１３】
そして、上記ガス循環手段によって形成されるガス循環経路の一部を、上記ガス排気手段と共有した構造とすることによって、装置構成を簡素化することができた。
【００１４】
さらに、上記収納容器取付け手段の構成として、少なくとも集塵壁によって囲まれてなる集塵室により構成されガス置換工程で発生するマイクロダストを隔離する集塵手段と、上記蓋体が上記集塵室の内部に全て含まれるようにするとともに、気密性を保って上記収納容器を上記収納容器取付け手段に取り付ける収納容器本体取付け手段とから構成し、少なくとも１種類以上のガスを上記ガス導入手段に供給するガス供給手段と、上記集塵室のガスを排気する排気手段とから構成され、上記排気手段は少なくとも排気ポンプおよび上記集塵手段で隔離したマイクロダストを捕獲収集する第一集塵フィルターを含んでおり、上記ガス循環手段は少なくとも第二集塵フィルターと循環ポンプを含んでいる収納容器のガス置換装置とした。
【００１５】
このようにすることによって、半導体ウエハー等の収納容器の蓋体周辺に付着しているホコリなどを効果的に除去することができ、より清浄なガス置換を可能として上記課題を解決した。
【００１６】
上記蓋体脱着手段は上記集塵室内外に分離して配置され、上記集塵室内においては、上記収納容器本体と蓋体とを結合する蓋体留め構造を脱着する蓋体留め構造脱着機構と、上記蓋体と、上記蓋体留め構造脱着機構とを同時に移動させて、上記収納容器と上記蓋体との間に所定の隙間を形成する脱着移動機構と、上記蓋体と上記脱着移動機構とを結合して保持する蓋体保持機構で構成されており、上記集塵室外においては、上記蓋体保持機構と上記蓋体留め構造脱着機構と上記脱着移動機構を各々駆動させる脱着駆動機構で構成された収納容器のガス置換装置とした。
【００１７】
このような構成とすることで、収納装置のガス置換を機械的に自動化でき、クリーンルーム内の汚染を最小にすると共に、半導体処理工程におけるロード／アンロードの処理にも対応できるようになり上記課題を解決することができた。
【００１８】
さらに、上記収納容器本体と上記収納容器取付け手段との合せ面に、気密維持用のシールを設け、ガスが外部環境に漏れ出すことを防ぎ、純度の高いガス置換を可能とした。
【００１９】
また、上記ガス導入手段として、ガス導入ノズルと、上記ガス導入ノズルを移動させて上記収納容器本体と上記蓋体との隙間に出し入れさせるノズル移動手段とからなる構成とし、上記ガス導入ノズルは、上記収納容器本体と上記蓋体との隙間に、斜方向に平行移動して出し入れ可能に構成されている構造とした。または、上記ガス導入ノズルは、主ノズルと上記主ノズルから分岐した１本以上の副ノズルとから構成され、上記主ノズルは、上記ノズル移動手段によって平行移動および回転自在に構成されている構造とした。
【００２０】
このような構成とすることによって、収納容器本体と蓋体との隙間から容易にガス導入が可能となり上記課題を解決することができた。そして、上記ガス導入ノズルを半導体ウエハー等の収納物の隙間に挿入することによって、短時間でガス置換が可能となった。また、上記ガス導入ノズルを半導体ウエハー等の収納物に対向近接して配することによって、半導体ウエハー等の収納物の表面に置換ガスの層流を形成でき、半導体ウエハー等の収納物の清浄化の効果を高めることを可能とし、上記課題を解決することができた。
【００２１】
さらに、上記蓋体留め構造脱着機構と上記脱着移動機構とを、回転自在かつ平行移動可能な同一の回転移動軸で構成し、上記回転移動軸を抜け留を有するフッ素含有高分子軸受けで上記ガス流路形成機構に回転自在に結合し、他のフッ素含有高分子軸受けで上記集塵壁と気密を保って回転自在かつ平行移動可能に結合することによって、装置構成を簡素化すると同時にマイクロダストが発生しない装置構成とすることができ、ガス置換純度を向上させることができた。
【００２２】
一方、本発明の収納容器のガス置換装置を用いて行なうガス置換方法として、以下の（ア）〜（カ）の工程からなることを特徴とする収納容器のガス置換方法を実現した。
【００２３】
（ア）上記収納容器を上記ガス置換装置に取り付ける工程。
【００２４】
（イ）上記収納容器本体と上記蓋体とを分離して、これらの間に所定の隙間を設ける蓋体分離工程。
【００２５】
（ウ）上記ガス排気手段によって上記収納容器本体の空気を排気する工程。
【００２６】
（エ）上記ガス排気手段によって上記収納容器本体のガスを排気しながら、上記ガス導入手段によって上記収納容器本体にガスを導入する工程。
【００２７】
（オ）上記収納容器本体へのガスの導入と排気を停止して、上記ガス循環手段によって、上記化学吸着フィルターを介して上記収納容器本体のガスを循環させる工程。
【００２８】
（カ）上記収納容器を上記ガス置換装置から取り外す工程。
【００２９】
このようなガス置換方法を用いることによって、短時間でガス置換と半導体ウエハー等の収納物の清浄化が可能となり、上記課題を解決することができた。
【００３０】
さらに、本発明の収納容器のガス置換装置を用いて行なうガス置換方法として、以下の（キ）〜（タ）の工程からなるガス置換方法を開示した。
【００３１】
（キ）上記蓋体が上記集塵室内に入るようにして、収納容器を上記収納容器取付け手段に気密に取り付ける容器取付け工程。
【００３２】
（ク）上記脱着移動機構と上記蓋体留め構造脱着機構とを一緒に移動させて上記蓋体に近接させ、上記蓋体保持機構で上記蓋体を結合して保持する蓋体保持工程。
【００３３】
（ケ）上記蓋体留め構造脱着機構によって上記収納容器本体と上記蓋体とを結合している蓋体留め構造を作動させ、上記収納容器本体と上記蓋体とを分離して、上記蓋体と上記収納容器本体との間に所定の隙間を形成する蓋体取外し工程。
【００３４】
（コ）上記ガス導入ノズルを上記収納容器本体と上記蓋体との間の隙間に挿入するガス導入ノズル挿入工程。
【００３５】
（サ）上記排気手段によって上記集塵室内を排気して減圧する減圧工程。
【００３６】
（シ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルから上記ガス導入手段を用いて上記収納容器本体にガスを導入するガス置換工程。
【００３７】
（ス）上記収納容器本体と上記集塵手段、および上記ガス導入ノズルに順にガスを循環させるガス循環工程。
【００３８】
（セ）上記ガス導入ノズルを上記収納容器本体と上記蓋体との間の隙間から取り出すガス導入ノズル取り出し工程。
【００３９】
（ソ）上記蓋体留め構造脱着機構と上記蓋体とを一緒に移動させて上記蓋体を上記収納容器本体に挿入し、上記蓋体留め構造脱着機構によって上記蓋体留め構造を作動させ、上記収納容器本体と上記蓋体とを結合させる蓋体取付け工程。
【００４０】
（タ）収納容器を上記集塵手段から取り外す容器取外し工程。
【００４１】
このようなガス置換方法を用いることによって、自動的または半自動的に収納容器のガス置換を可能とし、短時間で純度の高いガス置換と半導体ウエハー等の収納物の清浄化を行うことができるようになり上記課題を解決することができた。
【００４２】
さらに、上記工程（シ）の前に、以下の（フ）および（ヘ）工程を付け加えることによって、半導体ウエハー等の収納物の清浄化をより短時間で効果的に行なうことができるようになった。
【００４３】
（フ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記収納容器本体のガス導入孔から上記ガス導入手段を用いて上記収納容器本体に乾燥窒素ガスに約５％以下の反応性ガスを混合したクリーニングガスを導入するクリーニングガス置換工程。
【００４４】
（へ）上記収納容器本体と上記集塵手段、および上記収納容器本体のガス導入孔に順にクリーニングガスを循環させるクリーニングガス循環工程。
【００４５】
そして、上記反応性ガスとして、少なくともオゾンガスまたは水素ガスまたはアンモニアガスのいずれか１つのガス成分を含む乾燥窒素ガスを用いた。
【００４６】
また、上記置換に用いるガスとして、窒素ガスを９５％以上含む乾燥ガスを用いることによって、半導体ウエハー等の収納物の清浄化の効果を高めることができた。
【００４７】
さらにまた、上記工程（シ）の前に、工程（ｆ）を入れることによって、より高純度のガス置換を可能として、上記課題を解決することができた。
【００４８】
（ｆ）上記排気手段によって上記集塵室内の排気を行ないながら、上記ガス導入ノズルから上記ガス導入手段を用いて上記収納容器本体にＡｒよりも比重の大きな希ガスまたは二酸化炭素を導入する重ガス置換工程。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法は、ガス導入孔を有していない一般の半導体ウエハー等の収納容器を用いることが可能であるため、収納容器に対する費用を削減できると共に、収納容器の管理も容易にするという効果を有する。また、ガス導入孔を有する収納容器に半導体ウエハー等の収納物を移し替える必要もなくなり、半導体等の製造プロセスを簡素化できるという効果をも有する。
【００５０】
また、本発明の収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法は、短時間で半導体ウエハー等の収納容器内部を目的とするガスに置換することが可能となるために、半導体ウエハー等の汚染や腐食を防止するためのガス置換工程の短縮化を図ることができ、安価で高品質な半導体部品の製造を可能ならしめる効果を有する。
【００５１】
さらに、本発明の収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法は、常温で短時間に半導体ウエハー等の表面の清浄化を実現できるために、微細な加工を施した高品質の半導体部品の製造時間を短縮化できるという効果を有する。
【００５２】
さらに、半導体等の収納容器の蓋やその周辺に付着しているマイクロダストを同時に除去することができるために、半導体等の製造プロセスのクリーン化を極限化できるという効果を有する。
【００５３】
さらに、本発明の収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法は、自動化されたロードおよびアンロードに対応したガス置換をも可能とし、クリーンルームの汚染を最小限に抑えることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下に本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。本実施形態では、内部を清浄に保つ必要のある収納容器として、半導体ウエハーを収納する半導体ウエハー収納容器を例に説明する。なお、本発明は、半導体ウエハーに限らず、保管空間内を清浄に保つ必要のあるＩＣ等の精密部品等の収納容器に対しても用いることができる。
【００５５】
［第１実施形態］
以下に、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明による半導体ウエハー収納容器のガス置換装置に関する実施形態の基本構成を示す構成図である。半導体ウエハー収納容器は、内部を清浄に保つ必要のある収納容器本体１と、収納容器本体１内を密封する蓋体２とで構成され、容器内に大気中の水分や塵埃などが入らないようにシールによって密閉された密閉構造となっている。そして、この密閉された半導体ウエハー収納容器の収納容器本体１中には、溝板（図示せず）によって半導体ウエハーが互いに離間した一定の距離を保って平行に収納されている。
【００５６】
図１中の半導体ウエハー収納容器取付け手段３は、収納容器本体１内のガスの置換を行うための装置である。半導体ウエハー収納容器取付け手段３は、蓋体２全体を覆って収納容器本体１に取り付けられた状態で、蓋体２を取り外してガスの出し入れを行う。半導体ウエハー収納容器取付け手段３と収納容器本体１との互いの当接部分には図示しないシールが施されており、このシールによって収納容器本体１が半導体ウエハー収納容器取付け手段３に気密に取り付けられている。これにより、収納容器本体１が半導体ウエハー収納容器取付け手段３に取り付けられた状態で、半導体ウエハー収納容器取付け手段３の内部に形成されるガス置換流路中に蓋体２が気密を保った状態で全て納まるようにして取り付けられており、その結果、蓋体２を収納容器本体１から取り外すことによって、気密を保ったまま収納容器本体１の内部を上記ガス置換流路に接続することができる。半導体ウエハー収納容器取付け手段３には、収納容器本体１を把持して固定するための機構（後述する収納容器本体取付け手段１０７等）が設けられている。
【００５７】
一方、ガス供給手段８からのガス配管は半導体ウエハー収納容器取付け手段３に結合されており、第一バルブ１７を開閉することによって半導体ウエハー収納容器取付け手段３にガスの導入と停止を制御できるようになっている。すなわち、このガス供給手段８とガス供給手段８に接続されているガス配管と第一バルブ１７は、ガス導入手段となっている。
【００５８】
また、半導体ウエハー取付け手段３にはガス配管によって排気ポンプ９が接続されており、収納容器本体１内のガスを排気するガス排気手段を形成している。このガス排気手段には集塵フィルター１３と、開閉弁としての第四バルブ１９および第五バルブ２０が含まれている。第五バルブ２０を閉じた状態で排気ポンプ９を作動させ、第四バルブ１９を開くことによって、直接的に半導体ウエハー取付け手段３内部のガスを、間接的に収納容器本体１内のガスを排気することができる。この排気されるガスに含まれるマイクロダストは集塵フィルター１３によって除去される。また、集塵フィルター１３は、排気ポンプ９側から半導体ウエハー取付け手段３に逆流するマイクロダストを阻止する機能をも有している。
【００５９】
排気ポンプ９としては、油回転ポンプを用いることができる。この場合、油回転ポンプから発生するオイルミストは、図示していない排気ダクトからオイルミストトラップ等で濾過されて外部環境に排出される。
【００６０】
油回転ポンプなどオイルミスト等が発生するタイプの排気ポンプを使用する場合は、第四バルブ１９を閉じてから第五バルブ２０を開き排気ポンプ９の直前のガス配管の中を大気圧に戻すと共に、オイルミストが半導体ウエハー取付け手段３側に逆流しないようにして、排気ポンプ９を停止する。
【００６１】
さらに、半導体ウエハー収納容器取付け手段３には、循環ポンプ１１によってガスを循環させるガス循環手段が取り付けられている。このガス循環手段により形成されるガス循環経路には化学吸着フィルター１０と集塵フィルター１２と第二バルブ１８と第三バルブ２１とが挿入されている。化学吸着フィルター１０は、循環ガス中に含まれている不純物ガス成分を吸着濾過する作用をしている。この化学吸着フィルター１０は、ステンレス鋼製の容器内に封入した化学吸着剤にガスを通すことによってガス中の水分や不純物の除去を行なう。この化学吸着剤としては、表面を活性化させたステンレスやニッケルなどの金属材料メッシュや、多孔質ガラス繊維や、多孔質アルミナなどのセラミック材料が良く知られている。ガス導入中やガス排気中においては、第二バルブ１８と第三バルブ２１とは閉じた状態となっている。第二バルブ１８と第三バルブ２１とを開くことによってガス循環経路が形成される。また、集塵フィルター１２は、微細なメッシュ構造によってマイクロダストを除去する作用をする。
【００６２】
収納容器本体１は、移動手段に取り付けられている。この移動手段は、移動ステージ１４とベース１６とから構成されている。移動ステージ１４は、収納容器本体１に直接取り付けられて収納容器本体１を支持するための部材である。移動ステージ１４と収納容器本体１とはメカニカルピンなどの取付け手段１５によって取り付けられている。ベース１６は、移動ステージ１４を支持するための部材である。移動ステージ１４は、ベース１６に支持された状態で、その上を平行移動することができるようになっている。ベース１６には、図示しない位置検出手段が設けられている。この位置検出手段は、光センサやマイクロメカニカルスイッチなどで構成され、移動ステージ１４に取り付けられた収納容器本体１の正確な位置（半導体ウエハー収納容器取付け手段３に対する正確な位置）を検出できるようになっている。これにより、収納容器本体１が移動ステージ１４によって移動して半導体ウエハー収納容器取付け手段３に密着すると、位置検出手段が半導体ウエハー収納容器取付け手段３に密着した収納容器本体１の位置を検出する。さらに、位置検出手段は、収納容器本体１を固定する上記機構に接続されて、収納容器本体１の位置を示す検出信号を送信するようになっている。その検出信号に従って半導体ウエハー収納容器取付け手段３が作動して収納容器本体１を気密に固定する。もちろん、人の手で半導体ウエハー収納容器を取り付ける場合は、移動ステージ１４やそれを支持するベース１６は不要となる。収納容器本体１と半導体ウエハー収納容器取付け手段３との合わせ面に気密維持用のシールを配し、これらを機械的に押し付けて取り付けられている。
【００６３】
半導体ウエハー収納容器取付け手段３内には、収納容器本体１と連結した状態で蓋体２が自由に移動して開閉可能なだけの空間を有しており、この空間は環境から密閉されたガス置換流路の一部を構成している。
【００６４】
さらに、半導体ウエハー収納容器取付け手段３には、半導体ウエハー収納容器取付け手段３内で収納容器本体１から蓋体２を脱着する蓋体脱着手段４と、蓋体脱着手段４の動作を制御する蓋体脱着制御手段５が設けられている。蓋体脱着手段４は、蓋体２に連結してこの蓋体２の収納容器本体１に対する固定及び固定解除を操作すると共に、固定解除した蓋体２を収納容器本体１から引き離す。蓋体脱着制御手段５は、蓋体脱着手段４の上記動作を制御する。
【００６５】
また、上記第三バルブ１８と第四バルブ１９とでガス流路切り替え手段が構成されている。これらのバルブは、自動又は手動で処理手順に従って切り替えられる。
【００６６】
次に、図１に示した構成のガス置換装置を用いたガス置換方法について説明する。
【００６７】
まず、第一工程として、半導体ウエハー収納容器１を移動ステージ１４に取り付けて移動させ半導体ウエハー収納容器取付け手段３に取り付ける。
【００６８】
その後、第二工程として、蓋体脱着手段４によって蓋体２を収納容器本体１から取外してこれらの間に所定の隙間を形成し、収納容器本体１の内部と半導体ウエハー収納容器取付け手段３内のガス置換流路とを接続する。この蓋体脱着手段４は、蓋体脱着制御手段５によって制御される。
【００６９】
次の第三工程では、排気手段を動作させて半導体ウエハー収納容器の内部にある空気の排気を開始する。排気手段の動作においては、まず第四バルブ１９と第五バルブ２０を閉じて排気ポンプ９を稼動させてから第四バルブ１９を開き半導体ウエハー収納容器取付け手段３の内部のガスを排気する。この工程で、同時に収納容器本体１内部も排気される。
【００７０】
その後、第四工程として、ガス排気手段でガスを排気しながら、ガス導入手段から半導体ウエハー収納容器の内部にガスを導入する。具体的には、第一バルブ１７を開いてガス供給手段８から半導体ウエハー収納容器取付け手段３の内部にガスを導入する。このとき、第三バルブ２１側から半導体ウエハー収納容器取付け手段３内に流入したガスは、大きく開いた蓋体２と収納容器本体１との間を通過して第二バルブ１８側へ循環する際に収納容器本体１内と半導体ウエハー収納容器取付け手段３内のガスが出入りして、収納容器本体１内のガス全体が置換される。
【００７１】
第四工程で用いるガスとしては、高純度の乾燥窒素ガスを用いる。また、容器内の半導体ウエハーの処理状態によっては、乾燥アルゴンガスなどを用いる場合もある。また、低コスト化を図って高純度乾燥窒素ガスに乾燥空気などを混合させたものを用いる場合もあるが、窒素ガスは９５％以上含まれていることが望ましい。
【００７２】
上記第四工程を開始する時点で、半導体ウエハー収納容器の内部は高真空になっている必要はなく、減圧状態で十分である。従来のガス置換装置の多くはガス導入孔とガス排出孔とが共通になった閉鎖系の構造となっており、上記第四工程前に半導体ウエハー収納容器内部のガスが残存しているとそれが置換ガス純度に影響を与えた。そのため、ガス置換に対しては、少なくとも３０〜６０分以上の時間を必要とした。これに対して、本実施形態によるガス置換装置は開放系の構造を持っており、ガス導入とガス排気を同時に行なうことによって効率良く半導体ウエハー収納容器内部のガスが置換される。
【００７３】
第四工程で所定時間に渡って上記ガス導入とガス排気を行なった後、第五工程として、ガス導入手段からの半導体ウエハー収納容器へのガス導入と、半導体ウエハー収納容器からのガス排気手段によるガスの排気を停止する。具体的には、第一バルブ１７を閉じてガス供給手段８からのガス供給を停止すると同時に、第四バルブ１９を閉じる。そして、第五バルブ２０を開いてから排気ポンプ９を停止する。第四工程に要する時間は、半導体ウエハー収納容器の容積や半導体ウエハーの処理状態に依存するが、６０リットル程度の容器であれば少なくとも１０〜３０分程度必要である。
【００７４】
次に、第六工程として、ガス循環手段を用いて半導体ウエハー収納容器内部のガスを循環する。具体的には、第二バルブ１８と第三バルブ２１とを開いて循環ポンプ１１を作動させて第五工程で置換したガスを循環させる。このとき、循環ガスは半導体ウエハー表面の不純物や官能基を取り除く作用を行なう。この循環ガスは化学吸着フィルター７によって水分や不純物元素を吸着されて清浄化される。このとき、半導体ウエハー収納容器内部は、蓋体２が取り外されて収納容器本体１内と連通されているため、収納容器本体１内のガスが置換される。このガス循環の時間は５〜３０分程度必要である。
【００７５】
第四工程において導入するガスとして純度９９．５〜９９．９９９％程度の高純度乾燥窒素ガスを用いることによって、この第六工程によって半導体ウエハー表面に吸着している水分や不純物を効果的に除去することができる。
【００７６】
さらにまた、第四工程において導入するガスとして、純度９９％以上の高純度乾燥窒素ガスに、純度９９％以上のオゾンガスまたは水素ガスまたはアンモニアガスまたはこれらの混合ガスからなる反応性ガスをおよそ５％程度以下混合することによって、第六工程による半導体ウエハー表面に吸着している水分や不純物の除去効果が高くなり、５〜１０分程度で表面清浄化の効果が得られる。
【００７７】
このように第四工程で反応性ガスを混合した乾燥窒素ガスを用いる場合は、その反応性ガスが半導体ウエハー収納容器内部に残留するのを防ぐために、反応性ガスが含まれていない高純度乾燥窒素ガスを用いて上記第四工程から第六工程までの工程を繰り返す。
【００７８】
第六工程が終了すると、第七工程として、第二バルブ１８と第三バルブ２１とを閉じてガス循環を停止した後、蓋体脱着手段４によって蓋体２を収納容器本体１に取り付けて手収納容器本体１の内部に気密にガスを封入してから、半導体ウエハー収納容器を半導体ウエハー収納容器取付け手段３から取り外し、ガス置換工程を終了する。半導体ウエハー収納容器取付け手段３からの取外しは、手動で行なっても良いし、移動ステージ１４を用いて自動的に行なっても良い。自動で行なう場合は、あらかじめ条件出しによって決めておいた各工程の時間に従った時間制御に従って行なう。
【００７９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２に本発明のガス置換装置に関する第２実施形態の構成図を示す。図２において、図１と同様の作用をする要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。図２の構成において図１と異なっている点は、ガス導入手段に、ガス導入ノズル６とノズル移動手段７とが設けられている点である。
【００８０】
ガス導入ノズル６は、収納容器本体１と蓋体２との隙間から収納容器本体１内の奥にガスを導入するためのノズルである。ガス導入ノズル６は、ノズル移動手段７を介してガス供給手段８からのガス配管と、ガス循環手段からのガス配管が接続されており、先端から導入ガスまたは循環ガスを噴出させることができるようになっている。具体的には、このガス導入ノズル６は、ガス供給手段８及び化学吸着フィルター１０に、第一バルブ１７及び第三バルブ２１を介して接続されている。これにより、ガス導入ノズル６は、第一バルブ１７及び第三バルブ２１を適宜切り替えることにより、ガス供給手段８からの新しいガスや、化学吸着フィルター１０で浄化された循環ガスを収納容器本体１内の奥に導入するようになっている。ガス導入ノズル６は伸縮する棒状の管材で構成されている。
【００８１】
ガス導入ノズル６は、収納容器本体１内に多数の半導体ウエハーが収納されてできる隙間に応じた大きさに設定されている。即ち、収納容器本体１内に収納された各半導体ウエハーの間の寸法よりも小さい外径になるように設定されている。さらに、収納された各半導体ウエハーによってできる隙間の数に応じた本数が設けられている。なお、このガス導入ノズル６の外径と本数は適宜設定する。即ち、このガス導入ノズル６の外径と本数は、各半導体ウエハーによってできるすべての隙間に対応した外径及び本数にするのが置換効率の面では望ましいが、製造コストの面等も考慮して適宜本数を設定する。
【００８２】
ノズル移動手段７は、ガス導入ノズル６を収納容器本体１と蓋体２との隙間から出し入れするように伸縮させる機能を備えている。これにより、ガス導入ノズル６は、ノズル移動手段７によって伸縮自在に移動されて、収納容器本体１と蓋体２との隙間に挿入したり取り出したりすることができる。さらに、ノズル移動手段７は、必要に応じてガス導入ノズル６の角度を調整できるように角度調整機構を設けてもよい。ガス導入ノズル６の伸縮量と角度とを調整して、収納容器本体１の形状等に応じた最適位置（最も効率的に収納容器本体１内のガスを置換できる位置）にガスを噴き出すことができるようにする。ガス導入ノズル６の伸縮機構は、既存の技術を用いる。たとえば、アンテナを伸縮させる技術等を用いる。角度調整も同様である。
【００８３】
次に、図２に示したガス置換装置を用いた半導体ウエハー収納容器のガス置換方法について説明する。このガス置換方法で図１の場合に説明したのと異なる点は、図１を用いて説明したガス置換工程における第三工程の前にガス導入ノズルを挿入する工程が入ることである。すなわち、この工程では、第二工程で形成された収納容器本体１と蓋体２との隙間にガス導入ノズル６の挿入を行なう。このガス導入ノズル６は、後述するように収納容器本体１の底部まで挿入することもできるし、収納容器本体１の入り口まで挿入することもできる。すなわち、収納容器本体１の構造に応じて、任意の位置までガス導入ノズル６の先端を挿入することができる。さらに細かく制御したい場合は、角度調整機構によってガス導入ノズル６の角度も同時に調整する。これにより、最適な位置にあるガス導入ノズル６の先端からガスが噴き出して、収納容器本体１内に存在するガスを半導体ウエハー収納容器取付け手段３内に押し出し、収納容器本体１内のガスを置換する。
【００８４】
ガス置換以降の工程は、図１を用いて説明した第三工程から第五工程までと同様であるため説明を省略する。ただし、第七工程において、蓋体脱着機構４を用いて蓋体２を収納容器本体１と結合する前に、ガス導入ノズル６を収納容器本体１から取り出す。
【００８５】
これにより、第１実施形態の場合よりもさらに短い時間で効率的にガスの置換作業を行うことができる。
【００８６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３に本発明による半導体ウエハー収納容器のガス置換装置に関する第３の実施形態を示す構成図を示す。図３に示す実施形態が図２に示した実施形態と異なっている点は、ガス循環手段の一部がガス排気手段の一部と共有されている点である。すなわち、集塵フィルター１２を含め、これを接続するガス配管がガス循環手段とガス排気手段によって供給されている。このような構造とすることによって、１つの集塵フィルター１２を用いて、ガス循環手段とガス排気手段の両方のガスの集塵作用を行なうことができ、ガス置換装置の構造を簡素化することができる。図３に示したガス置換装置によるガス置換方法は、図２に示した実施形態の場合と同様であるためその説明を省略する。
【００８７】
これにより、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について説明する。図４に本発明のガス置換装置の第４実施形態を示す。図４に示す実施形態が、図２や図３に示す実施形態と異なっている点は、半導体ウエハー収納容器の取り付け姿勢が異なっている点である。図４においては、半導体ウエハー収納容器は、蓋体２側を上に向けて取り付けられている。この場合、蓋体２側を真上に向けて取り付けると、内部に収納されている半導体ウエハーが安定しなくなるために、鉛直方向に対して若干傾けて取り付けられている。
【００８９】
図４に示す最良形態に対する特有の項目は、そのガス置換工程にある。すなわち、図２を用いて説明した第四工程としてのガス置換工程の前に、空気よりも比重の大きなガスを充填する重ガス置換工程を行なうことである。具体的には、Ａｒよりも比重の大きな希ガスまたは二酸化炭素ガスをガス導入ノズルから導入する。このような工程を行なうことによって、収納容器本体１の底部に導入ガスが溜まり、初期に存在していた水分等を含んだ空気を効率良く除去することができる。その結果、短時間で置換ガス純度を向上させることができる。このとき、置換ガスを効率良く収納容器本体１の底部に溜めるために、半導体ウエハー収納容器は蓋体側を上にして配置される。この半導体ウエハー収納容器の傾きは、上述したように鉛直よりも若干傾けて配置する。また、効果的にガスを溜めるために鉛直線となす傾きは４５度程度以下が望ましい。
【００９０】
［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態では、ガス置換装置に関して、より詳細な構造を含めた状態で説明する。図５は、本実施形態のガス置換装置における半導体ウエハー収納容器の脱着方法を示す部分断面図である。図５においては、半導体ウエハー収納容器は蓋体側を上にして配置してあるが、蓋体側が横になっていても良い。
【００９１】
図５（ａ）は、半導体ウエハー収納容器を移動ステージ１１０に取り付けた状態を示した部分断面図である。このとき、半導体ウエハー１００は、収納容器本体１０１の中に収納され、蓋体１０２で気密に封止されている。気密維持用シール１０３が収納容器本体１０１と蓋体１０２との気密を保っている。この気密維持用シール１０３としては、いわゆるＯリングと呼ばれるゴム系樹脂やシリコン系樹脂で形成された弾性構造体が一般に用いられている。
【００９２】
収納容器本体１０１にはメカニカルピン受け１１２が取り付けられており、移動ステージ１１０に設けられたメカニカルピン１１１をそのメカニカルピン受け１１２に嵌め込むことによって収納容器本体１０１を移動ステージ１１０に固定する。この移動ステージ１１０はベース１１３によって支持されており、ベース１１３に沿って平行移動ができるようになっている。
【００９３】
一方、半導体ウエハー収納容器取付け手段は、集塵壁１１５と収納容器本体取付け手段１０７とで構成されている。集塵壁１１５は、内部に蓋体１０２を完全に収納してガス置換流路の一部となる集塵室１１６を構成するための部材である。集塵壁１１５で構成した集塵室１１６内には、脱着移動機構１０８が収納されている。収納容器本体取付け手段１０７は、収納容器本体１０１を集塵壁１１５側に固定するための部材である。収納容器本体取付け手段１０７は、断面Ｌ字型に形成され、集塵壁１１５に回動可能に取り付けられている。この収納容器本体取付け手段１０７は、図５（ａ）に示す開いた状態から閉じることで、収納容器本体１０１のフランジ部に引っ掛けて固定するようになっている。収納容器本体取付け手段１０７は、設定に応じて手動、自動で回動する。
【００９４】
また、集塵壁１１５にはガス導入ノズル１０５とノズル移動手段１０６とからなるガス導入手段が気密に取り付けられている。また、蓋体脱着手段である脱着移動機構１０８と蓋体脱着制御手段１０４とが連結された状態で、集塵壁１１５に気密に取り付けられている。さらに、集塵壁１１５には、ガス排気手段やガス循環手段に連結するガス排気口１０９が設けられている。このとき、ガス導入ノズル１０５は収縮した状態になっており、また脱着移動機構１０８も上に収納された状態になっている。上記ガス導入手段は、そのガス導入ノズル１０５が収納容器本体１０１と蓋体１０２の隙間から収納容器本体１０１内に挿入できる角度に合わせて、集塵壁１１５に斜めに取り付けられている。
【００９５】
次に、図５（ｂ）に示すように移動ステージ１１０は、ベース１１３上を矢印１１７で示す方向に移動して、収納容器本体１０１を集塵壁１１５に設けられた気密維持用シール１１４に密着して押し付ける。その結果、集塵壁１１５と蓋体１０２との間には、蓋体１０２を開閉することが可能な空間であり、ガス置換流路ともなる空間である集塵室１１６を形成する。
【００９６】
その後、図５（ｃ）に示すように、収納容器本体取付け手段１０７が閉じて収納容器本体１０１を集塵壁１１５に固定する。この収納容器本体取付け手段１０７は、機械的なロック機構になっており、図示していない収納容器本体１０１の位置検出センサからの信号に応じて作動するようになっている。
【００９７】
図６に蓋体脱着手段の動作を表す部分断面図を示す。図６（ａ）は、図５（ｃ）の状態を半導体ウエハー１００に平行な方向から見た部分断面図であり、ガス導入手段や移動ステージは省略して描いてある。収納容器本体１０１には半導体ウエハー１００が平行に等間隔で配列されて収納されている。蓋体１０２には、蓋体留め構造１１８と蓋体保持機構１１３が取り付けられている。蓋体留め構造１１８は、収納容器本体１０１の結合孔１１６に対して着脱することで、蓋体１０２を収納容器本体１０１に対して固定、固定解除するための構造である。蓋体保持機構１１３は、蓋体留め構造脱着機構１２３に着脱するための機構である。蓋体保持機構１１３に嵌合した蓋体留め構造脱着機構１２３によって蓋体１０２が収納容器本体１０１に対して固定、固定解除されると共に着脱される。図６（ａ）では、蓋体留め構造１１８が結合孔１１６に挿入されて、蓋体１０２を収納容器本体１０１に結合した状態を示す。また、集塵壁１１５に取り付けられた脱着移動機構１０８は、蓋体１０２とは離間された状態で上部に収納されている。
【００９８】
次に、図６（ｂ）に示すように、蓋体脱着制御機構１０４によって脱着移動機構１０８は矢印１１９で示される方向に平行移動して、蓋体留め構造脱着機構１２３の先端を蓋体保持機構１１３に結合する。
【００９９】
さらに図６（ｃ）に示すように、蓋体脱着制御機構１０４によって蓋体留め構造脱着機構１２３が回転し、蓋体止め構造１１８を作動させて、連結孔１１６から取り出し、収納容器本体１０１と蓋体１０２とを分離する。この蓋体留め構造脱着機構１２３の回転によって、蓋体留め構造脱着機構１２３の先端は蓋体保持構造１１３によって保持される。これにより、蓋体留め構造脱着機構１２３と蓋体１０２とが連結される。
【０１００】
次に、図６（ｃ）に示すように、蓋体脱着制御機構１０４によって、脱着移動機構１０８は蓋体１０２を保持したまま矢印１２２の方向に平行移動して蓋体１０２と収納容器本体１０１との間に所定の隙間を形成する。このとき、図示されていないガス導入ノズル１０５を用いる場合に、ガス導入ノズル１０５が挿入できるだけの十分な隙間が形成されれば良い。また、ガス導入ノズル１０５を用いない場合は、蓋体１０２と気密維持用シール１０３との間に、ガス流路が形成されるように数ｍｍの隙間が形成されれば良い。
【０１０１】
蓋体留め構造１１８の構成に関する１例を図８に示す。図８（ａ）に示すように、蓋体留め構造は、平行移動して収納容器本体１０１に設けられた結合孔１１６に挿入されるスライド構造１３３と、外周部にスライド構造１３３と係合するピン１３２が形成され回転中心に蓋体脱着手段の取付け構造１３０を持った回転自在の円板構造１３１と、全体を覆って上記スライド板１３３の平行移動をガイドするガイド板１２８とから構成されている。ガイド板１２８は、円板構造１３１の押さえともなっている。スライド板１３３は円板構造１３１の外周部に設けられたピン１３２に回転自在な長穴１３４を介してはめ込まれている。この長穴１３４は、ピン１３２の移動量に比較して充分短い長さで形成されている。
【０１０２】
また、蓋体留め構造脱着機構１２３の先端は直方体形状の取付け部１２５が設けられており、ガイド構造に開口された直方体の支持穴１２９を通して蓋体脱着手段の取付け構造１３０に開口された直方体の穴に差し込まれるようになっている。なお、スライド板１３３に円弧状に設けられた、円板構造１３１に係止するための長穴１３４は、回転板１３１によってスライド板１３３を往復動させることができる形状であればよく、円弧状以外の形状でもよい。
【０１０３】
取付け部１２５を蓋体脱着手段の取付け部１３０に挿入した後、図８（ｂ）の矢印１３５で示す方向に蓋体留め構造脱着機構１２３を回転すると、それに伴って円板構造１３１が回転する。この円板構造１３１の回転に伴って、穴１３４に差し込まれたピンも同時に回転し、スライド構造１３３は矢印１３６の方向に平行移動する。その結果、スライド構造１３３の先端が結合孔１１６に挿入されて、収納容器本体１０１と蓋体１０２とが結合する。これと同時に、支持穴１２９と取付け部１２５とが整合して蓋体留め構造脱着機構１２３が蓋体１０２から抜き取られる。収納容器本体１０１と蓋体１０２とを分離するときは、取付け部１２５が支持穴１２９を介して取付け部１３０に挿入された状態で、蓋体留め構造脱着機構１２３を逆方向に回転させれば良い。また、蓋体留め構造脱着機構１２３の回転に伴って、その先端の取付け部１２５は、蓋体保持機構１３０とガイド構造１２８との間に支持され、蓋体留め脱着機構１２３と蓋体１０２とが結合・保持される。蓋体脱着手段の制御は蓋体脱着制御手段１０４によって行なう。
【０１０４】
蓋体脱着機構の具体的な構成例を図７に示す。この蓋体脱着機構では、蓋体脱着機構の一部を構成する蓋体留め構造脱着機構と脱着移動機構とが１本の回転移動軸１２３で兼用されている。回転移動軸１２３の先端には、蓋体止め構造脱着機構の取付け部１２５が形成されている。このような構造とすることによって、蓋体脱着機構の構造を著しく簡単にすることができる。この回転移動軸１２３は軸受け１２０と１２１とで支持されている。軸受け１２０としては、通常の玉軸受けなどを用いても良いが、ダストやオイルミストなどが発生してガス流路内を汚染する恐れがある。そこで、軸受け１２０および１２１としては、摺動性が良くダストやオイルミストの発生のないフッ素含有高分子軸受けを用いるのが好ましい。その具体的な材料としては、テフロン（商品名：デュポン社）が良く知られている。
【０１０５】
軸受け１２０は脱着移動支持機構１２２に取り付けられており回転移動軸１２３を回転自在に支持するが、抜けを防ぐために抜け留１２４が形成されている。一方、軸受け１２１は集塵壁１１５に取り付けられ、回転移動軸１２３を回転自在であり、かつ平行移動可能に支持している。この回転移動軸１２３を脱着移動支持機構１２２の２箇所以上の場所に設けることによって、脱着移動支持機構１２２を回転させることなく回転移動軸１２３のみを矢印１２６に示すように回転させることが可能となる。また、回転移動軸１２３を矢印１２７の方向に移動させることによって、回転移動軸１２３と脱着移動支持機構１２２とを集塵室１１６内部で移動させることが可能となる。
【０１０６】
次に、図９を用いてガス導入ノズル１０５の挿入に関して説明する。図９（ａ）は、収納容器本体１０１と蓋体１０２とが結合されている状態で、ガス導入ノズル１０５を伸ばす前の状態を示している。脱着移動機構１０８は集塵室１１６内を下降して、蓋体１０２と結合している。このとき、ガス導入ノズル１０５は、集塵室１１６内で脱着移動機構１０８が自由に移動可能なように、ノズル移動手段１０６の中に収納されている。そして、ガス導入ノズル１０５は、気密維持用シール１３８で気密を保って集塵壁１１５に取り付けられている。ガス導入ノズル１０５は、集塵室１１６内の気密を保った状態で、収納容器本体１０１に出没される。
【０１０７】
図９（ｂ）においては、脱着制御機構１０４によって制御された脱着移動機構１０８が作動して、蓋体１０２は収納容器本体１０１から所定の距離を開けて離間されている。ガス導入ノズル１０５はノズル移動手段１０６の内部から伸びて、収納容器本体１０１と蓋体１０２との隙間を通って、収納容器本体１０１の内部に挿入されている。図では、ガス導入ノズル１０５は、半導体ウエハー１００の側面を通って収納容器本体１０１の底部にまで挿入されている。このように、ガス導入ノズル１０５を収納容器本体１０１の底部にまで挿入することによって、置換ガスをガス導入ノズル１０５の先端から収納容器本体１０１の底部に噴き出して収納容器本体１０１内のガスを効率的に外部に押し出し、ガス置換効率が向上する。
【０１０８】
複数収納されている半導体ウエハー１００の隙間は１０ｍｍ程度以下と狭いために、ガス導入ノズル１０５の集塵壁１１５への取り付け角度は正確に設定する。さらに、仮にガス導入ノズル１０５が半導体ウエハー１００に接触した場合でも半導体ウエハー１００の破損を防止するために、ガス導入ノズル１０５の先端部分は、フッ素含有高分子材料（例えば、テフロン：デュポン社商品名）などで被覆したものを用いるのが好ましい。また、ガス導入ノズル１０５を収納容器本体１０１の底部にまで挿入しないで、収納容器本体１０１の上部で挿入を停止させても良い。半導体ウエハー１００の枚数、半導体ウエハー１００及び収納容器本体１０１の大きさ、ガス導入ノズル１０５から噴き出すガスの風量、風速等の諸条件で、ガス置換効率も変わってくるため、諸条件に応じて最適な位置にガス導入ノズル１０５の挿入量を設定する。また、ガス導入ノズル１０５の挿入角度も、集塵壁１１５へ取り付け段階で最適角度に設定しておく。
【０１０９】
以上のように構成されたガス置換装置を用いたガス置換方法は、上記第１実施形態で説明したガス置換方法と同様である。
【０１１０】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、ガス導入ノズル１０５を改良したものである。
【０１１１】
ガス導入ノズル１０５は、図１０に示すように、主ノズルと副ノズルとから構成されている。具体的には、ガス導入ノズル１０５のうち、ノズル移動手段１０６から出没される管部が主ノズルとなり、この主ノズルから副ノズル１０５ａ，１０５ｂが分岐して設けられている。副ノズル１０５ａ，１０５ｂは、主ノズルを中心にして回動することでその先端の吹き出し口が収納容器本体１０１内の奥部に移動されるようになっている。主ノズルは、副ノズル１０５ａ，１０５ｂに連結されてこの副ノズル１０５ａ，１０５ｂを回動させると共に収納容器本体１０１内へ出没させる。
【０１１２】
集塵壁１１５にはノズル収納室１３７が一体的に設けられている。ノズル収納室１３７は、主ノズル及び副ノズル１０５ａ，１０５ｂを収納するための空間である。ノズル収納室１３７は、水平状態で並列に複数本並んだ副ノズル１０５ａ，１０５ｂが完全に収納できる大きさの四角形状の収納空間として構成されている。このノズル収納室１３７内に主ノズル及び副ノズル１０５ａ，１０５ｂが収納されることで、収納容器本体１０１に対して蓋体１０２を着脱する際に邪魔にならないようになっている。主ノズル（ガス導入ノズル１０５）はノズル収納室１３７内から外部に延出されてノズル移動手段１０６に接続されている。ノズル収納室１３７内からガス導入ノズル１０５が外部に延出される部分には、気密維持用シール１３８が設けられ、ノズル収納室１３７内及び収納容器本体１０１内が密封されている。
【０１１３】
ノズル移動手段１０６は、ガス導入ノズル１０５の主ノズルを支持して、回動させると共に出没動させる機能を備えている。
【０１１４】
図１０（ａ）は、蓋体１０２が収納容器本体１０１から分離された状態である。この図においては、ガス導入ノズル１０５の主ノズル及び副ノズル１０５ａ，１０５ｂは、ノズル収納室１３７の内部に水平に収納されている。主ノズルは、気密維持用シール１３８で気密を保ってノズル収納室１３７に収納されている。そして、蓋体１０２が第１実施形態で示した方法で収納容器本体１０１から分離されている。
【０１１５】
この状態から、図１０（ｂ）に示すように、ガス導入ノズル１０５の主ノズルはノズル移動手段１０６によって矢印１３９で示されるように水平方向に移動される。そして、副ノズル１０５ａと１０５ｂが適切な位置に達したときに停止すされ。図１０（ｂ）に示した例では、２つの副ノズル１０５ａと１０５ｂが、半導体ウエハー１００と収納容器本体１０１の側面とで形成される隙間の位置に達したときに、主ノズル１０５の移動が停止する。
【０１１６】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）をもう一つの側面から見た部分断面図である。この状態で、副ノズル１０５ａと１０５ｂとを主ノズルを回転中心として矢印１４０で示す方向に回転させる。これによって、副ノズルを収納容器本体１０１の内部の位置に移動させることができる。移動後の副ノズルを破線で示し、１０５ａ’および１０５ｂ’で示してある。ガス導入ノズル１０５を取り出すときは、上記と全く逆の動作を行なえば良い。このような構造とすることによって、複数の副ノズルを持ったガス導入ノズルに対しても、簡単な構造で無理なくガス導入ノズルの挿入を行なうことができる。
【０１１７】
なお、ここでは、副ノズル１０５ａ，１０５ｂの本数を２本としたが、この副ノズル１０５ａ，１０５ｂの本数は適宜設定する。この副ノズル１０５ａ，１０５ｂの本数の一例を図１１にしめす。図１１においては、ガス導入ノズル１０５は、半導体ウエハー１００の隙間数に対応した数に分岐した副ノズル１４１を備えている。図１１（ａ）は、副ノズル１４１を半導体ウエハー１００の各隙間の間に挿入する例が示してある。このように、副ノズル１４１を、各半導体ウエハー１００によってできるすべての隙間に挿入することによって、収納容器本体１０１の底部に直接ガスを導入し、各半導体ウエハー１００で仕切られた空間に個別にガスを導入することができるために、ガス置換効率が向上する。この場合は、半導体ウエハー１０１の作る隙間が１０ｍｍ程度と狭いために、副ノズル１４１としては、直径５ｍｍ程度以下の細いノズルとするのが好ましく、またノズル先端はテフロンなどのフッ素含有高分子で被服してウエハー表面を傷つけないようにする工夫が必要である。
【０１１８】
また、図１１（ｂ）においては、半導体ウエハー１００に対向した位置の近傍に副ノズル１４１の先端が来るように配置されている。この場合、副ノズル１４１の長さと回動角度を適宜調整して、半導体ウエハー１００の表面全域にガスを吹き付けられるように設定する。この場合、各副ノズルから噴出した導入ガスは、半導体ウエハー１００の表面を準層流となって流れる。風量等の条件によって乱流になる場合もある。これにより、特にガス循環工程におけるウエハー表面の清浄化効果が高くなる。また、半導体ウエハー１００の表面に副ノズル１４１が接触して損傷する心配もない。
【０１１９】
なおここでは、副ノズル１４１をその長さ及び回動角度を適宜調整するようにしたが、副ノズル１４１を固定せずに、左右に回動させて振ってもよい。これにより、半導体ウエハー１００の表面全域にガスを効率的に噴くことができる。
【０１２０】
またここでは、副ノズル１０５ａ，１０５ｂを主ノズルの軸方向に沿って出没するように設定したが、主ノズルが平行移動する方向に動かしてもよい。先端側に副ノズル１０５ａ，１０５ｂが設けられた主ノズルの基端部を中心にして回転させてもよい。機構が複雑になるが、副ノズル１０５ａ，１０５ｂ等の出没方向は問わない。
【０１２１】
［第７実施形態］
図３に示した本発明の半導体ウエハー収納容器のガス置換装置を用いたガス置換方法について、図１２を基に詳細に説明する。
【０１２２】
まず、最初の工程は、蓋体２が集塵室内に入るようにして、半導体ウエハー収納容器を半導体ウエハー収納容器取付け手段３に気密に取り付ける容器取付け工程２０１である。このとき図５に示すように、収納容器本体１０１と蓋体１０２とは気密維持用シール１０３で密閉されている。収納容器内部には半導体ウエハー１００が平行に並べて通常２５枚収納されている。この容器取付け工程２０１では、収納容器本体取付け手段１０７を用いて収納容器本体１０１を集塵壁１１５に設けられた気密維持用シール１１４に機械的に押し付けることによって密着固定する。即ち、収納容器本体取付け手段１０７を開いた状態で、収納容器本体１０１を気密維持用シール１１４に押し付けて収納容器本体取付け手段１０７を閉じることで、収納容器本体１０１を集塵壁１１５に密着固定する。この工程は図５に示したように、移動ステージ１１３を用いて自動的に行なっても良いし、手動で行なっても良い。
【０１２３】
次に、脱着移動機構１０８と蓋体留め構造脱着機構１２３とを一緒に移動させて蓋体１０２に近接させ、蓋体保持機構１３０等に蓋体留め構造脱着機構１２３の取付け部１２５が嵌合することで、蓋体１０２を結合して保持する蓋体保持工程２０２を行なう。具体的な動作を図６を用いて説明する。蓋体留め構造脱着機構１２３を蓋体脱着制御機構１０４によって一緒に蓋体１０２に近接して移動し、蓋体留め構造脱着機構１２３の先端を蓋体保持機構１１３に挿入して蓋体１０２を保持する。この脱着移動機構１０８は、集塵壁１１５の外部に設けられた脱着駆動機構１０４内部にあるモータなどの駆動源からの力を伝達して駆動される。
【０１２４】
次に、蓋体留め構造脱着機構１２３によって、収納容器本体１０１と蓋体１０２とを結合している蓋体留め構造１１８を作動し、収納容器本体１０１と蓋体１０２とを分離する蓋体取外し工程２０３を行なう。具体的な動作を図６に示した。この蓋体取外し工程２０３は、脱着駆動機構１０４によって蓋体留め構造脱着機構１２３を回転させて蓋体留め構造１１８を取り外した後、再び脱着駆動機構１０４を用いて脱着移動機構１０８を移動させ、これと同時に、蓋体留め構造脱着機構１２３と蓋体保持機構１１３によって脱着移動機構１０８に保持されている蓋体１０２を移動させて、収納容器本体１０１と蓋体１０２を分離する工程である。この収納容器本体１０１と蓋体１０２との分離によって、気密維持用シール１０３と蓋体１０２との間に隙間ができ、収納容器本体１０１と集塵室１１６との間がガス流路によって結合される。
【０１２５】
次に、ガス導入ノズル１０５を収納容器本体１０１と蓋体１０２との隙間に挿入するガス導入ノズル挿入工程２０４を行なう。この工程の具体的な動作は図９に示した。図９（ａ）に示す、収納容器本体１０１に蓋体１０２が取り付けられた状態から、図９（ｂ）に示すように、上記蓋体取外し工程２０３で分離された収納容器本体１０１と蓋体１０２との隙間から、ノズル移動手段１０６でガス導入ノズル１０５が収納容器本体１０１の底部まで挿入される。この工程によって、ガス導入ノズル１０５を用いて収納容器本体１０１にガスを導入することが可能となる。
【０１２６】
次に、排気手段によって集塵室内を排気して減圧する減圧工程２０５を行なう。具体的には図３において、まず第四バルブ１９と第五バルブ２０を閉じて、排気ポンプ９によって排気管の内部を脱気する。このとき、第三バルブ１８は閉じた状態になっている。その後、第四バルブ１９を開いて集塵室の空気を排気する。このとき、収納容器本体１０１と蓋体１０２とは分離されているために、収納容器本体１０１内部の空気も同時に排気されることになる。
【０１２７】
次に、排気手段によって集塵室内の排気を行ないながら、ガス導入ノズル１０５から収納容器本体１０１にガスを導入するガス置換工程２０６を行なう。このガス置換工程２０６を、具体的に図３を用いて説明する。ガス導入ノズル１０５には、ガス供給源と減圧バルブとガス供給管とならなるガス供給手段８が第一バルブ１７を介して結合されている。ガス供給源である高圧ガスボンベやクリーンルーム内のガス配管は、およそ７ｋｇ／ｃｍ2の高圧状態になっている。これを減圧バルブによって適切な供給ガス圧である、例えば１．２〜１．５ｋｇ／ｃｍ2に調節した後、第一バルブ１７を開くことによって、ガス導入ノズル６から収納容器本体１の底部にガスを導入する。このガス置換工程２０６は減圧工程２０５が始まってから直ちに開始する。減圧工程２０５によって収納容器本体１０１と集塵室の内部を高真空状態まで減圧してから、このガス置換工程２０６を行なうことが望ましいが、そのためには耐圧特性に優れた半導体ウエハー収納容器を用いる必要がある。一般の半導体ウエハー収納容器はプラスティック材料で形成されているため、減圧工程２０５で高真空状態にすることは容器の耐圧特性上好ましくない。
【０１２８】
この導入するガスは、９５％以上の純度を持った乾燥窒素ガス、望むならば純度９９．９〜９９．９９９％以上の乾燥窒素ガスを供給する。この供給された乾燥ガスは、収納容器本体１に収納された半導体ウエハー１００の間を層流となって流れ、収納容器本体１と蓋体２との隙間を通って集塵室に流入する。この工程で、収納容器本体１内のガスが乾燥窒素ガスに置換されると共に、収納容器本体１と蓋体２との隙間や表面に付着していたマイクロダストが吹き飛ばされて除去され表面が清浄化される。このとき、導入ガスは、ガス導入ノズル１０５の先端から収納容器本体１０１の底部に導入され、収納容器本体１０１の底部から集塵室側へ徐々に充填されて収納容器本体１０１内にそれまで存在したガスを集塵室に押し出す。さらに導入ガスはこれと同時に、収納容器本体１０１の底部側から半導体ウエハー１００の全面に沿って流れて、半導体ウエハー１００の表面全域のマイクロダスト等を吹き飛ばす。
【０１２９】
集塵室に流入したガスとマイクロダストは、集塵フィルター１２で濾過され、第四バルブ１９と排気管を通って排気ポンプ９によって装置外に排気される。
【０１３０】
このガス置換工程２０６は、置換ガス流路内のガス純度が十分高くなり、また、集塵室内のマイクロダストが集塵フィルター１２で十分吸着濾過されるまで行なう。十分な時間ガス置換を行なった後、第一バルブ１７と第四バルブ１９とを続けて閉じ、第五バルブ２０を開いて排気管に大気を取り込みながら、排気ポンプ９を停止させてガス置換工程２０６を終了する。
【０１３１】
半導体ウエハー収納容器内部を減圧にして保管したい場合は第一バルブ１７を先に閉じ、半導体ウエハー収納容器内部を加圧状態にして保管したい場合は、第四バルブ１９を先に閉じれば良い。また、保管ガス圧を制御したい場合は、ガス流路の適切な場所、例えば集塵壁に真空ゲージを設置し、ガス流路内部のガス圧を計測しながらバルブの開閉を行なうことができる。このようなバルブの開閉操作の自動化は、図中のバルブとして電気的に開閉動作が可能な電磁バルブなどを用いて、図示していない制御回路によってそれらの電磁バルブの開閉を制御することによって行なうことができる。
【０１３２】
次に、収納容器本体１０１と集塵手段、およびガス導入ノズル１０５の順にガスを循環させるガス循環工程２０７を行なう。このガス循環工程２０７は、図３の第三バルブ１８を開き、循環ポンプ１１を作動させてガスを循環させる工程である。この工程によって、ガス置換工程２０６で置換された乾燥ガスは、循環ポンプ１１、化学吸着フィルター１０、第二バルブ２１、ノズル移動手段７、ガス導入ノズル６、収納容器本体１、集塵室、集塵フィルター１２、第三バルブ１８を順に流れるガス循環経路を形成する。このガス循環工程２０７によって、半導体ウエハー１００の表面に吸着されていた不純物や水分が循環ガスによって除去され、化学吸着フィルター１０で濾過されるために、半導体ウエハー１００表面のクリーニングができる。
【０１３３】
このガス循環工程２０７における収納容器本体１０１内でのガスの循環経路は、その供給側がガス導入ノズル１０５の先端である収納容器本体１０１の底部であり、排出側が収納容器本体１０１と蓋体１０２との隙間であるため、収納容器本体１０１内に存在するガス全体を滞りなく効率的に循環させることができる。
【０１３４】
また、図３に示す構成では、このガス循環経路中に集塵フィルター１２が含まれているために、ガス循環中においてもマイクロダストが循環ガス中に含まれていた場合は濾過されて清浄化される。このガス循環工程２０７を所定の時間行なった後、循環ポンプ１１を停止し、第三バルブ１８を閉じてガス循環工程を終了する。
【０１３５】
次に、ガス導入ノズル１０５を収納容器本体１０１と蓋体１０２との隙間から取り出すガス導入ノズル取り出し工程２０８を行なう。これは、図９で示したガス導入ノズル挿入工程の逆の工程である。
【０１３６】
次に、蓋体留め構造脱着機構１２３と蓋体１０２を一緒に移動させて蓋体１０２を収納容器本体１０１に挿入し、蓋体留め構造脱着機構１２３によって蓋体留め構造１１８を作動して収納容器本体１０１と蓋体１０２とを結合させる蓋体取付け工程２０９を行なう。これは、蓋体取外し工程２０３および蓋体保持工程２０２に対する逆の工程である。すなわち、図３において、脱着移動機構４によって蓋体留め構造脱着機構１２３と蓋体１０２とを移動させて、蓋体１０２を収納容器本体１０１に密着させ、蓋体留め構造脱着機構１２３を回転させて蓋体留め構造１１８を結合孔１１６に挿入し、収納容器本体１と蓋体２とを気密に結合する工程である。その後、脱着移動機構４によって蓋体留め構造脱着機構１２３を移動させて蓋体保持機構１１３から蓋体留め構造脱着機構１２３を取り外す工程である。
【０１３７】
最後に、半導体ウエハー収納容器を集塵手段から取り外す容器取外し工程２１０を行い本実施形態のガス置換方法を終了する。
【０１３８】
なお、上記ガス置換方法では、ガス置換工程２６とガス循環工程２７とを１つずつ設けたが、このガスとしてクリーニングガスと窒素ガスとで置換と循環を行っても良い。即ち、半導体ウエハー表面の清浄度をより短時間で向上させるために、図１２における減圧工程２０５の後に、クリーニングガス置換工程とクリーニングガス循環工程を入れることができる。その場合における本発明の半導体ウエハー収納容器のガス置換方法の工程図を図１３に示す。この工程は既述したように、置換ガスとして乾燥窒素ガス中におよそ５％以下の反応性ガスを混合したものを用いて、図１２に示したガス置換工程２０６（図１３に示すクリーニングガス置換工程２１１）とガス循環工程２０７（図１３に示すクリーニングガス循環工程２１２）を行なう工程である。この工程を入れることによって、この工程を入れない場合に比べてより短時間で半導体ウエハー１００表面の清浄化効果が得られる。
【０１３９】
また、図１３に示すようにクリーニングガス置換工程２１１とクリーニングガス循環工程２１２を行なうことによって、半導体ウエハー収納容器内部に反応性ガスが残留し、経時的に半導体ウエハー１００の表面を損傷する場合があるため、それに続いて窒素ガス置換工程２１３と窒素ガス循環工程２１４を行なう。これは、クリーニングガス置換工程２１１とクリーニングガス循環工程２１２と同様の工程であって、使用するガスが反応性ガスを含まない純度９５％以上の乾燥窒素ガスを用いる工程である。この窒素ガス置換工程２１３と窒素ガス循環工程２１４を行なうことによって、ウエハー表面を損傷させることなく半導体ウエハー収納容器内に長時間ウエハー保管をすることができる。
【０１４０】
図１２に示した本発明の半導体ウエハー収納容器のガス置換方法を行なう場合は、ガス供給手段は反応性ガスを供給する第一ガス供給手段と窒素ガスを供給する第二ガス供給手段を用いる。第一ガス供給手段から供給される反応性ガスは、少なくともオゾンガスまたは水素ガスまたはアンモニアガスのいずれか１つのガス成分を含む反応性ガスを約５％以下の割合で窒素ガスに混合したものを用いることができる。また、第一ガス供給手段は少なくともオゾンガスまたは水素ガスまたはアンモニアガスのいずれか１つのガス成分からなる反応性ガスであって、この反応性ガスを第二ガス供給手段からの窒素ガスに所定の割合で混合させて用いても良い。第一ガス供給手段と第二ガス供給手段とを用いてガスを混合する場合は、ガス流量計を用いてガス混合比率を調節して行なう。
【０１４１】
また、クリーニングガス置換工程２１１とクリーニングガス循環工程２１２で用いる反応性ガスが微量であったり、反応性の低いものであったりする場合は、窒素ガス循環工程２１４は省略することができる。
【０１４２】
以上説明したように、本発明の半導体ウエハー収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法は、一般に用いられている半導体ウエハー収納容器に対して、短時間で収納容器内の雰囲気を目的のガスに置換することができると共に、置換ガスを循環させることによって半導体ウエハー表面を清浄にすることができるために、高集積化に適した半導体ウエハーの加工プロセスを実現することができる。また、ガス置換を自動化できるために、自動化されたロード／アンロードシステムにも対応でき、処理室内の汚染をも最小限に抑えることができる。
【０１４３】
さらに、本発明の半導体ウエハー収納容器のガス置換装置およびそれを用いたガス置換方法では、既存の半導体ウエハー収納容器をそのまま使用でき、特別な加工も必要ないため、広く一般に使用することができ、極めて有用なガス置換装置および方法である。
【０１４４】
また、半導体ウエハー以外の収納物の収納容器に用いた場合も、上記同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス置換装置に関する基本構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るガス置換装置に関する基本構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るガス置換装置に関する基本構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るガス置換装置に関する基本構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るガス導入装置に関する構成を示す部分断面図である。
【図６】本発明のガス置換装置に関する部分構成を示す断面図である。
【図７】本発明のガス置換装置に関する構成を示す部分断面図である。
【図８】本発明のガス置換装置に関する蓋留め構造の構成を示す部分断面図である。
【図９】本発明のガス置換装置のガス導入ノズルの挿入前後の構成を示す部分断面図である。
【図１０】本発明のガス置換装置のガス導入ノズルの挿入前中後の構成を示す部分断面図である。
【図１１】本発明のガス導入装置変形例に関する長短のガス導入ノズルの挿入方法を示す部分断面図である。
【図１２】本発明のガス置換方法の工程を示す工程図である。
【図１３】本発明のガス置換方法の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１  収納容器本体
２  蓋体
３  半導体ウエハー収納容器取付け手段
４  蓋体脱着手段
５  蓋体脱着制御手段
６  ガス導入ノズル
７  ノズル移動手段
８  ガス供給手段
９  排気ポンプ
１０  化学吸着フィルター
１１  循環ポンプ
１２、１３  集塵フィルター
１４  移動ステージ
１６  ベース
１７  第一バルブ
１８  第二バルブ
１９  第四バルブ
２０  第五バルブ
２１  第三バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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