JP6561700B2 - ガス注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送中のウェーハを収容する収容容器に窒素ガスを充填するガス注入装置に関する。

従来、基板としてのウェーハに対し種々の処理工程が施されることにより半導体の製造がなされてきている。近年では素子の高集積化や回路の微細化がますます進められており、ウェーハ表面へのパーティクルや水分の付着が生じないように、ウェーハ周辺を高いクリーン度に維持することが求められている。さらに、ウェーハ表面が酸化するなど表面の性状が変化することがないよう、ウェーハ周辺を不活性ガスである窒素雰囲気としたり、真空状態としたりすることも行われている。

こうしたウェーハ周辺の雰囲気を適切に維持するために、ウェーハは、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる密閉式の格納ポッドの内部に入れて管理され、この内部には窒素が充填される。さらに、ウェーハに処理を行う処理装置と、ＦＯＵＰとの間でウェーハの受け渡しを行うために、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）が利用されている。ＥＦＥＭは、筐体の内部で略閉止されたウェーハ搬送室を構成するとともに、その対向壁面の一方にＦＯＵＰとの間でのインターフェース部として機能するロードポート（Load Port）を備えるとともに、他方に処理装置の一部であるロードロック室が接続される。ウェーハ搬送室内には、ウェーハを搬送するためのウェーハ搬送装置が設けられており、このウェーハ搬送装置を用いて、ロードポートに接続されるＦＯＵＰとロードロック室との間でウェーハの出し入れが行われる。ウェーハ搬送室は、通常、搬送室上部に配置したファンフィルタユニットから清浄な大気であるダウンフローを常時流している。

さらに、近年では、ウェーハの最先端プロセスにおいては、ダウンフローとして用いられる清浄な大気に含まれる酸素、水分などですら、ウェーハの性状を変化させるおそれがある。このため特許文献１のように、ウェーハ周辺を窒素雰囲気とするように不活性ガスをＦＯＵＰ内に注入する技術の実用化が求められている。

特開２０１１―１８７５３９号公報

しかし、特許文献１に記載のガス注入装置では、依然として注入ノズル内の流路に大気やパーティクルが残存してしまう。この結果、より低酸素濃度、低湿度が求められるＦＯＵＰ内において、これらの残存する大気やパーティクルが混入していまい、ウェーハの性状が変化してしまう恐れがあるという問題がある。

そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＦＯＵＰに不活性ガスを充填する際、大気が侵入するのを防止するガス注入装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係るガス注入装置は、
不活性ガスを供給するガス供給口と、前記ガス供給口に連通するガス流路とを有するノズル本体と、
前記ガス供給口を開閉する開閉機構と、
前記開閉機構により閉止された前記ガス供給口を開放する開放手段と、
を備えた。

このガス注入装置では、ガス流路を排気した後に、開閉機構で閉止されたガス供給口を開放することで、ガス流路内に残留する大気が、不活性ガスの供給を受ける容器の内部に流入するのを防止できる。なお、ここで大気とは、容器に収容されるウェーハを酸化させるなど、酸素、水分、パーティクルのようにウェーハの性状を変化させる恐れのある物質、および、これらを含む気体を意味する。この大気が容器に流入するのを防止するので、容器に収容されたウェーハの性状変化を防止できる。また、開放手段が、開閉機構により閉止されたガス供給口を開放するので、ガス供給口から不活性ガスを容易に供給できる。

第２の発明に係るガス注入装置は、
前記ノズル本体は、
前記ガス供給口を形成する胴部と、
前記胴部の上方に形成された上方空間と、
前記胴部の下方に形成された下方空間とを有し、
前記開閉機構は、
前記上方空間に位置して外周縁部で前記ガス供給口の周縁を閉止する蓋部と、
前記蓋部から前記胴部を貫通して前記下方空間まで延びる延伸部とを有し、
前記開放手段は、
前記下方空間に、前記胴部に対して上下動可能に取り付けられ、前記延伸部の下端を上方に移動させる支持部を有する。

このガス注入装置では、開放手段を上方に移動させるだけで開閉機構も上方に移動し、蓋部によるガス供給口の閉止を解除できる。従って、ガス供給口から不活性ガスを容易に供給できる。

第３の発明に係るガス注入装置は、
前記胴部と前記開放手段との間に配設された付勢部材を有し、
前記付勢部材による付勢力に抗して、前記延伸部の下端に固定された前記開放手段が前記開閉機構を上方に移動する。

このガス注入装置では、付勢部材により開放手段が下方に付勢されているので、開放手段に固定された開閉機構の蓋部が確実にガス供給口を閉止できる。また開放手段を上方に移動させても、付勢部材が胴部を蓋部に向かって付勢するので蓋部によるガス供給口の閉止を確実に維持できる。

第４の発明に係るガス注入装置は、
前記ノズル本体は、
前記ガス供給口を形成する胴部と、
前記胴部の上方に形成された上方空間を有し、
前記開閉機構は、
前記上方空間に位置して前記ガス供給口を閉止する弾性閉止部材と、
前記弾性閉止部材を前記胴部に固定する固定部とを有し、
前記開放手段は、
前記弾性閉止部材を弾性変形させることで前記ガス供給口の閉止を解除する不活性ガスである。

このガス注入装置では、不活性ガスの圧力を所定値以上にすることで、不活性ガスが弾性閉止部材を押圧して弾性変形させ、ガス供給口の閉止を解除する。これにより、容易な構成で不活性ガスを供給できる。

第５の発明に係るガス注入装置は、
前記ガス流路に連通し、前記ガス供給口が閉止された状態で前記ガス流路内を排気する排気部を備えた。

このガス注入装置では、ノズル本体の上端を容器に当接させてガス供給口から不活性ガスを供給する前に、排気部によりガス流路内の大気を排気できる。従って、不活性ガスを供給する際にガス流路内の大気が、不活性ガスの供給を受ける容器の内部に流入するのを防止できる。

第６の発明に係るガス注入装置は、
前記排気部により排気を行い、
収容物を収容した容器に前記ノズル本体の上端が接触した後、
前記開放手段が、前記開閉機構により閉止された前記ガス供給口を開放し、
前記容器へのガス注入を開始する。

このガス注入装置では、排気部によりガス流路内の大気を排気し、ノズル本体の上端が容器に接触した後、ガス供給口を開放して容器への不活性ガス注入を開始する。従って、容器への不活性ガス注入を開始する際に、ガス流路内の大気が容器の内部に流入するのを防止できる。これにより、容器に収容されたウェーハの性状変化を防止できる。

第７の発明に係るガス注入装置は、
前記容器への不活性ガス注入が終了した後、
前記開閉機構が、前記ガス供給口を閉止する。

このガス注入装置では、容器への不活性ガス注入が終了した後、開閉機構がガス供給口を閉止する。従って、ガス注入の終了後にガス供給口から不活性ガスが漏出するのを防止できる。

第１の発明では、ガス流路を排気した後に、開閉機構で閉止されたガス供給口を開放することで、ガス流路内に残留する大気が、不活性ガスの供給を受ける容器の内部に流入するのを防止できる。なお、ここで大気とは、容器に収容されるウェーハを酸化させるなど、ウェーハの性状を変化させる恐れのある酸素、水分、パーティクルなどを含む。この大気が容器に流入するのを防止するので、容器に収容されたウェーハの性状変化を防止できる。また、開放手段が、開閉機構により閉止されたガス供給口を開放するので、ガス供給口から不活性ガスを容易に供給できる。

第２の発明では、開放手段を上方に移動させるだけで開閉機構も上方に移動し、蓋部によるガス供給口の閉止を解除できる。従って、ガス供給口から不活性ガスを容易に供給できる。

第３の発明では、付勢部材により開放手段が下方に付勢されているので、開放手段に固定された開閉機構の蓋部が確実にガス供給口を閉止できる。また開放手段を上方に移動させても、付勢部材が胴部を蓋部に向かって付勢するので蓋部によるガス供給口の閉止を確実に維持できる。

第４の発明では、不活性ガスの圧力を所定値以上にすることで、不活性ガスが弾性閉止部材を押圧して弾性変形させ、ガス供給口の閉止を解除する。これにより、容易な構成で不活性ガスを供給できる。

第５の発明では、ノノズル本体の上端を容器に当接させてガス供給口から不活性ガスを供給する前に、排気部によりガス流路内の大気を排気できる。従って、不活性ガスを供給する際にガス流路内の大気が、不活性ガスの供給を受ける容器の内部に流入するのを防止できる。

第６の発明では、排気部によりガス流路内の大気を排気し、ノズル本体の上端が容器に接触した後、ガス供給口を開放して容器への不活性ガス注入を開始する。従って、容器への不活性ガス注入を開始する際に、ガス流路内の大気が容器の内部に流入するのを防止できる。これにより、容器に収容されたウェーハの性状変化を防止できる。

第７の発明では、容器への不活性ガス注入が終了した後、開閉機構がガス供給口を閉止する。従って、不活性ガス注入の終了後にガス供給口から不活性ガスが漏出するのを防止できる。

ＥＦＥＭの側面壁を取り外した状態を示す側面図。 図１に示すロードポートの斜視図。 ＦＯＵＰとロードポートを示す側面断面図。 ＥＦＥＭを構成するウインドウユニットとドア部を拡大して示す要部拡大斜視図。 位置決めセンサの部分拡大斜視図。 本実施形態に係るガス注入装置の断面図。 図６のガス注入装置をＦＯＵＰに向かって移動させた断面図。 図６のガス注入装置をＦＯＵＰに向かって更に移動させた断面図。 図６のガス注入装置をＦＯＵＰに装着した状態を示す断面図。 制御部の接続状態を示すブロック図。 ＦＯＵＰへのガス注入動作を示すフローチャート。 ガス注入装置の変形例を示す断面図。 図１２の変形例に係る弾性閉止部材を用いたガス注入装置をＦＯＵＰに装着した状態を示す断面図。 図１２の変形例に係るガス注入装置をＦＯＵＰに装着し不活性ガスを注入する状態を示す断面図。 図１３と異なる弾性閉止部材を用いたガス注入装置の断面図。 図１５の弾性閉止部材が開放した状態を示す断面図。 ばねに代えて圧力室を採用した変形例に係るガス注入装置の断面図。 ガス供給口を開閉するレギュレータを採用した変形例に係るガス注入装置の断面図。 開閉機構として逆止弁を用いた変形例の断面図。 ガス置換機構を昇降させずに固定した変形例に係る載置台周辺の断面図。 位置決めセンサとして加圧センサを用いた変形例に係る載置台周辺の断面図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１は、ＥＦＥＭ１の側面の壁を取り除くことで内部が見えるようにした側面図である。図１に示すように、ＥＦＥＭ１は、所定の受け渡し位置間でウェーハＷの搬送を行うウェーハ搬送装置２と、このウェーハ搬送装置２を囲むように設けられた箱型の筐体３と、筐体３の前面側の壁の外側に接続されるロードポート４と、制御手段５とから構成されている。ここで、本願においては筐体３より見てロードポート４が接続される側の向きを前方、筐体３より見てロードポート４が接続される側と反対側の向きを後方と定義する。

制御手段５がウェーハ搬送装置２の動作を制御することによって、ロードポート４に載置されたＦＯＵＰ（容器）７に収容されているウェーハ（収容物）Ｗを筐体３内部の搬送空間９へ搬送すること及び、各処理が行われた後のウェーハＷをＦＯＵＰ７内へ再び搬送することが可能となっている。

ロードポート４はドア部５１（図２参照）を備えており、このドア部５１がＦＯＵＰ７に設けられた蓋体３２と連結してともに移動することで、ＦＯＵＰ７が搬送空間９に対して開放されるようになっている。ＦＯＵＰ７内には載置部が上下方向に多数設けられており、これによって多数のウェーハＷを収容することができる。また、ＦＯＵＰ７内には通常窒素が充填されるとともに、制御手段５の制御によってロードポート４を介してＦＯＵＰ７内の雰囲気を窒素置換することも可能となっている。

制御手段５は、筐体３の上部空間に設けられたコントローラユニットとして構成されている。また制御手段５は、ウェーハ搬送装置２の駆動制御、ロードポート４によるＦＯＵＰ７の窒素置換制御、ドア部５１の開閉制御及び、筐体３内における窒素循環制御等を行っている。制御手段５は、ＣＰＵ、メモリ及びインターフェースを備えた通常のマイクロプロセッサ等により構成されるもので、メモリには予め処理に必要なプログラムが格納してあり、ＣＰＵは逐次必要なプログラムを取り出して実行し、周辺ハードリソースと協働して所期の機能を実現するものとなっている。なお、窒素循環制御については後述する。

筐体３の内部空間は、仕切り部材８によってウェーハ搬送装置２が駆動する空間である搬送空間９と、ガス帰還路１０とに仕切られている。搬送空間９とガス帰還路１０とは、搬送空間９の上部に幅方向に延在して設けられたガス送出口１１と搬送空間９の下部に幅方向に延在して設けられたガス吸引口１２とにおいてのみ連通している。そして、ガス送出口１１とガス吸引口１２とが搬送空間９内に下降気流を生じさせ、ガス帰還路１０内に上昇気流を生じさせることで、不活性ガスが循環するようになっている。なお、本実施形態においては、不活性ガスとして窒素を用いることとするが、循環させるガスはこれに限られるものではなく、他のガスを用いることもできる。

帰還路１０の背面側上部には筐体３内に窒素を導入するガス供給手段１６が接続されている。ガス供給手段１６は、制御手段５からの命令に基づいて窒素の供給と供給の停止を制御することが可能となっている。そのため、窒素の一部が筐体３の外部に流出した場合には、ガス供給手段１６が流出分の窒素を供給することによって、筐体３内の窒素雰囲気を一定に保つことができる。また、背面側下部には筐体３内の窒素ガスを排出するガス排出手段１７が接続されている。ガス排出手段１７は、制御手段５からの命令に基づいて動作して、図示しないシャッタを開放することによって筐体３の内部と外部に設けられた窒素ガス排出先とを連通させることが可能となっている。そして、上述したガス供給手段１６による窒素の供給と併用することにより、筐体３内を窒素雰囲気に置換したり筐体３内の圧力を制御することが可能となっている。なお、本実施形態においては、循環させるガスを窒素とするため、ガス供給手段１６は窒素を供給するが、他のガスを循環させる場合は、ガス供給手段１６はその循環させるガスを供給する。

また、ガス送出口１１には第１の送風手段としてのファン１３ａとフィルタ１３ｂとから構成されるファンフィルタユニット１３（ＦＦＵ１３）が設けられている。ファンフィルタユニット１３は、筐体３内を循環する窒素ガス内に含まれるパーティクルを除去するとともに、搬送空間９内へ下方に向けて送風することによって搬送空間９内に下降気流を生じさせている。なお、ＦＦＵ１３は、仕切り部材８に連結され水平方向に延びる支持部材１８によって支持されている。

そして、上述したＦＦＵ１３のファン１３ａ及びファン１５によって、筐体３内の窒素ガスは搬送空間９内を下降し、ガス帰還路１０内を上昇することで循環するようになっている。ガス送出口１１は下方に向かって開口されていることから、ＦＦＵ１３によって窒素ガスが下方に向かって送り出される。ガス吸引口１２は上方に向かって開口されていることから、ＦＦＵ１３によって生じさせた下降気流を乱すことなくそのまま下方に向かって窒素ガスを吸引させることができ、これらによって円滑な窒素ガスの流れを作り出すことができる。なお、搬送空間９内に下降気流が生じていることで、ウェーハＷ上部に付着したパーティクルや処理済みウェーハから一時的に放出される放出ガスを除去するとともに、搬送空間９内のウェーハ搬送装置２などの装置が移動することにより、それらの放出ガスやパーティクルが浮遊することを防止している。

図２は、ロードポート４の斜視図を示す。以下、ロードポート４の構成を説明する。

ロードポート４は、キャスタ及び設置脚の取り付けられる脚部２５の後方よりベース２１を垂直に起立させ、このベース２１の約６０％程度の高さ位置より前方に向けて水平基部２３が設けられている。さらに、この水平基部２３の上部には、ＦＯＵＰ７を載置するための載置台２４が設けられている。

ＦＯＵＰ７は、図３に模式的に示すように、ウェーハＷ（図１参照）を収容するための内部空間Ｓｆを備えた本体３１と、ウェーハＷの搬出入口となるべく本体３１の一面に設けられた開口３１ａを開閉する蓋体３２とから構成されている。ＦＯＵＰ７は、載置台２４に正しく載置された場合には蓋体３２がベース２１と対向するようになっている。

図２に戻って、載置台２４上には、ＦＯＵＰ７の位置決めを行うための位置決めピン２４ａが設けられるとともに、載置台２４に対してＦＯＵＰ７の固定を行うためのロック爪２４ｂが設けられている。ロック爪２４ｂは、載置台２４上にＦＯＵＰ７が適切に位置決めされた後、ロック動作を行うことでＦＯＵＰ７を固定することができ、アンロック動作を行うことでＦＯＵＰ７を載置台２４より離間可能な状態とすることができる。なお、載置台２４はＦＯＵＰ７を載置した状態で、載置台駆動部（図示せず）により前後方向に移動することが可能となっている。ここで、適切に位置決めされるとは、載置台２４に対するＦＯＵＰ７の底面の高さが、載置台２４の上面から所定範囲内にあることを意味する。

ＦＯＵＰ７が適正な位置に位置決めされたか否かは、位置決めピン２４ａの近傍に配設された位置決めセンサ６０（図５参照）により検知される。位置決めセンサ６０は、板ばねによって形成されたセンサ６１と、センサ６１に下向きに突設されたフラグ６２と、フラグ６２の下方に配置された透過型のフォトセンサ６３と、フォトセンサ６３に接続されたセンサケーブル６４と、を備えている。この位置決めセンサ６０は、各位置決めピン２４ａの近傍に、それぞれ配置することが好ましい。

ＦＯＵＰ７が載置台２４に載置されると、ＦＯＵＰ７の位置決め溝（図示せず）が位置決めピン２４ａに挿入され、ＦＯＵＰ７の底部がセンサ６１に接触する。するとＦＯＵＰ７の重みでフラグ６２が下がってフォトセンサ６３を遮光するため、ＦＯＵＰ７を認識（検出）することができる。検出結果はセンサケーブル６４によってコントローラに送信される。このように、フラグ６２がフォトセンサ６３を遮光した時に、ＦＯＵＰ７が載置台２４に適切に位置決めされていることを検出できる。具体的にＦＯＵＰ７が適切に位置決めされた状態であるかを検出するために、ＦＯＵＰ７が適切に位置決めされた状態にあるときに、フラグ６２がフォトセンサ６３を遮光するように設計しておけばよい。この他、フォトセンサ６３が検知するフラグ６２の遮光量と、所定の閾値とを比較して検知しておいても良い。

また、載置台２４には、ＦＯＵＰ７内に窒素ガスを供給するガス注入装置７０と、ＦＯＵＰ７内より窒素ガスを排出する第２排気ノズル１０４がそれぞれ２箇所に設けられている。ガス注入装置７０と第２排気ノズル１０４とは通常、適切に位置決めされた状態にあるＦＯＵＰ７の底面より下方に位置し、使用の際に上方に進出してＦＯＵＰ７の備えるガス供給弁３３（図３参照）とガス排出弁３４にそれぞれ連結するようになっている。

使用時には、ガス注入装置７０の上端がＦＯＵＰ７のガス供給弁３３に接触し、同様に、第２排気ノズル１０４の上端がＦＯＵＰ７のガス排気弁３４に接触する。そして、ガス供給弁３３を介してガス注入装置７０よりＦＯＵＰ７の内部空間Ｓｆに乾燥窒素ガス等のガスを供給し、ガス排出弁３４を介して第２排気ノズル１０４より内部空間Ｓｆの窒素ガスを排出可能となっている。また、窒素ガス供給量を窒素ガス排出量よりも多くすることで、外部や筐体３の搬送空間９の圧力に対して内部空間Ｓｆの圧力を高めた陽圧設定とすることもできる。

ここで、通常、ロードポート４に載置されるＦＯＵＰ７のガス供給弁３３が、いわゆるグロメットタイプと呼ばれる弾性部材である場合、対応するガス注入装置７０の上端は、ガス供給弁３３よりも剛性の高い、例えば、金属やプラスチックのような物質、あるいは、グロメットタイプと同様の弾性部材で構成される。本実施形態ではガス注入装置７０の上端をプラスチックで構成している。

ロードポート４を構成するベース２１は、搬送空間９を外部空間から隔離する前面壁の一部を構成している。図２に示すようにベース２１は、両側方に起立させた支柱２１a，２１ａと、これらにより支持されたベース本体２１ｂと、このベース本体２１ｂに略矩形状に開放された窓部２１ｃに取り付けられたウインドウユニット４０とから構成されている。ここで、本願でいう略矩形とは、四辺を備える長方形を基本形状としながら四隅を円弧によって滑らかにつないだ形状をいう。

ウインドウユニット４０は、上述したＦＯＵＰ７の蓋体３２（図３参照）と対向する位置に設けられている。ウインドウユニット４０は、後に詳述するように略矩形状の開口部４２（図４参照）が設けられていることから、この開口部４２を介して筐体３の搬送空間９を開放することができる。

ウインドウユニット４０は、窓枠部４１と、これに取り付けられる弾性材としての第１Ｏリング４３，第２Ｏリング４４と、第１Ｏリング４３を介してＦＯＵＰ７を窓枠部４１に対して密着させるための引き込み手段としてのクランプユニット４５とから構成されている。

窓枠部４１は、内側に略矩形状の開口部４２が形成された枠形状をなしている。窓枠部４１は、ウインドウユニット４０の構成要素として上述したベース２１（図２参照）の一部を構成するものであることから、開口部４２は筐体３の前面壁を開放するものということができる。窓枠部４１の前面には、開口部４２の周縁近傍を周回するように第１Ｏリング４３が配設されている。窓枠部４１の後面には、開口部４２の周縁近傍を周回するように第２Ｏリング４４が配設されている。

開口部４２はＦＯＵＰ７の蓋体３２の外周よりも僅かに大きく、この開口部４２を通って蓋体３２は移動可能となっている。また、ＦＯＵＰ７を載置台２４に載置させた状態において、蓋体３２の周囲をなす本体３１の前面は当接面３１ｂとして、第１Ｏリング４３を介して窓枠部４１の前面に当接する。これにより、ＦＯＵＰ７がウインドウユニット４０に取付けられた際に、第１Ｏリング４３は開口部４２（ベース２１）の周縁とＦＯＵＰ７との間をシール（閉止）する。

また、窓枠部４１の後面には、上述したドア部５１が第２Ｏリング４４を介して当接するようになっている。これにより、第２Ｏリング４４が開口部４２の周縁とドア部５１との間をシールする。

クランプユニット４５は、窓枠部４１の両側部において上下方向に離間して配された合計４箇所に設けられている。各クランプユニット４５は、概ね係合片４６とこれを動作させるシリンダ４７とから構成され、ＦＯＵＰ７がウインドウユニット４０に取付けられた状態で、ＦＯＵＰ７をベース２１側に押圧する。

そして、係合片４６が前方に飛び出した場合にはその先端が上方向を向き、後方に引き込まれた状態となった場合には先端が内側のＦＯＵＰ７に向かう方向となる。クランプ操作により、係合片４６は先端が内側を向くことで、ＦＯＵＰ７より側方に張り出した鍔部に係合することが可能となっている。

また、ロードポート４は、ＦＯＵＰ７を取り付け可能に構成されたウインドウユニット４０を開閉するための開閉機構５０を備えている。

図３に示すように開閉機構５０は、開口部４２を開閉するためのドア部５１と、これを支持するための支持フレーム５２と、この支持フレーム５２がスライド支持手段５３を介して前後方向に移動可能に支持する可動ブロック５４と、この可動ブロック５４をベース本体２１ｂに対して上下方向に移動可能に支持するスライドレール５５を備えている。

さらに、ドア部５１の前後方向への移動及び上下方向への移動を行わせるためのアクチュエータ（図示せず）が、各方向毎に設けられており、これらに制御部Ｃｐからの駆動指令を与えることで、ドア部５１を前後方向及び上下方向に移動させることができるようになっている。このようにロードポート４は制御部Ｃｐによって、各部に駆動指令が与えられることで動作するようになっている。

ドア部５１は、ＦＯＵＰ７の蓋体３２を吸着する吸着部５６（図４参照）と、ＦＯＵＰ７の蓋体３２を開閉するためのラッチ操作や、蓋体３２の保持を行うための連結手段５７とを備えている。ドア部５１は蓋体３２の固定および固定の解除を行って、ＦＯＵＰ７から蓋体３２の取り外し、および取り付けが可能となっている。連結手段５７では、蓋体３２のアンラッチ動作を行うことで蓋体３２を開放可能な状態とするとともに、蓋体３２をドア部５１に連結して一体化した状態とすることができる。また、これとは逆に、蓋体３２とドア部５１との連結を解除するとともに、蓋体３２を本体３１に取付けて閉止状態とすることもできる。

図６を参照しながら、本発明のガス注入装置７０について説明する。ガス注入装置７０は、不活性ガスをＦＯＵＰ７に供給するガス供給口７２を有するノズル本体７１と、ガス供給口７２をシールする開閉機構９２と、開閉機構９２によりシールされたガス供給口７２を開放する開放手段９６とを備えている。

ノズル本体７１は、ガス供給口７２を形成する胴部７３と、胴部７３の上端面の外周縁から上方に立ち上がる第１周壁７４と、胴部７３の下端面の外周縁から下方に垂下する第２周壁７５とを有する。

胴部７３は、ノズル本体７１の軸方向に沿って延びる円柱形状である。胴部７３は、ガス供給口７２に連通するガス流路７７と、ガス供給口７２の上側縁部に設けられた第１シール部８５と、胴部７３の外周面から径方向外方に向かって突出する円環状の係止部８６とを包含する。

ガス流路７７は、ノズル本体７１の軸方向と直交する水平方向に胴部７３の内部を直線状に延び、中央部でガス供給口７２に連通している。ガス流路７７の一方の開口が供給ノズル７８と接続され、供給流路７９を形成している。供給ノズル７８は、供給バルブ８０（図３参照）を介して図示しない窒素供給源に接続され、ＦＯＵＰ７に窒素ガスを供給する。ガス流路７７の他方の開口が、排気部である第１排気ノズル８１に接続され、排気流路８２を形成している。第１排気ノズル８１は、排気バルブ８３を介して図示しない真空ポンプに接続され、ガス供給口７２がシールされた状態でガス流路７７内の大気を排気する。

第１周壁７４と、胴部７３の上端面との間には、胴部７３より上方の上方空間８７が形成されている。第１周壁７４の先端部には、ＦＯＵＰ７に向かって突出する突出壁８８が形成されている。

第２周壁７５と、胴部７３の下端面との間には、胴部７３より下方の下方空間８９が形成されている。第２周壁７５の下端が、載置台２４に固定された台座９０に支持されている。なお、本実施形態では第２周壁７５を採用したが、第２周壁７５に代えて胴部７３の下端面の外周縁から下方に垂下するピンを採用してもよい。

開閉機構９２は断面Ｔ字形状であり、円板状の蓋部９３と、蓋部９３の下面中央部から下方に延びる円柱形状の延伸部９４とを有する。蓋部９３は上方空間８７に位置し、下面の外周縁部が第１シール部８５と当接してガス供給口７２の周縁をシールする。延伸部９４は、蓋部９３から胴部７３を貫通して下方空間８９まで延びている。延伸部９４と胴部７３との間は、胴部７３の下端に配設された第２シール部９５によりシールされている。

開放手段９６は、延伸部９４の下端に接続され、延伸部９４を上方に押圧して開閉機構９２を上方に移動させる。開放手段９６は、円板状の支持部材（支持部）９７と、支持部材９７の上面から上方に立ち上がる円環状の立壁９８とを有する。支持部材９７の立壁９８の内側には、支持部材９７を厚さ方向に貫通する貫通孔９９が形成されている。第２周壁７５が貫通孔９９に挿通することで、開放手段９６が下方空間８９に、胴部７３に対して上下動可能に取り付けられている。

支持部材９７の径方向外側は、載置台２４に配設されたエアシリンダ１０１の下端に接続されている。これにより、エアシリンダ１０１が支持部材９７を昇降駆動させることで、ばね１０２を介してノズル本体７１を昇降させるように駆動する。

胴部７３と支持部材９７との間には付勢部材であるばね１０２が配設されている。開放手段９６は、ばね１０２による弾性力に抗して開閉機構９２を上方に押圧する。なお、開放手段９６と開閉機構９２とは一体に形成されている。

また図１０に示すように、制御部Ｃｔの入力側は、ＦＯＵＰ７が適切に位置決めされたことを検知する位置決めセンサ６０と、ＦＯＵＰ７とノズル本体７１とが接触したことを検知する接触検知センサとに接続されている。制御部Ｃｔの出力側は、供給バルブ８０と排気バルブ８３とエアシリンダ１０１とに接続されている。制御部ＣｔはＥＦＥＭ１に設置され、各種メモリや、ユーザによる操作入力を受け付けるコントローラが内蔵されている。

以下、本実施形態のガス注入装置７０を用いた場合の動作例を、図６〜図１１を用いて説明する。

図１１に示すようにステップＳ１では、開閉機構９２がガス供給口７２をシールする（図６参照）。このとき、供給バルブ８０および排気バルブ８３は閉じられている。

ステップＳ２では供給バルブ８０と排気バルブ８３とを開き、ガス流路７７内の大気を窒素に置換する。窒素への置換が終了後、供給バルブ８０および排気バルブ８３を閉じる。ただし、このステップＳ２では、供給バルブ８０を閉じたまま排気バルブ８３を開き、ガス流路７７内から大気を排気して真空状態にしておくだけでもよい。あるいは、真空状態にした後で供給バルブ８０を開き、ガス流路７７内に窒素ガスを充填しておいても良い。さらに、ガス流路７７内の大気を窒素ガスに置換する際、供給バルブ８０による窒素ガス充填と排気バルブ８３による排気を交互に繰り返し行うことで、より一層、ガス流路７７内の大気を排気できる。

ステップＳ３では位置決めセンサ６０が、ＦＯＵＰ７が載置台２４に適切に位置決めされたことを検知し、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＦＯＵＰ７が載置台２４に位置決めした後、エアシリンダ１０１が支持部材９７を介してガス注入装置７０をＦＯＵＰ７に向かって上昇させる（図７参照）。このとき、ばね１０２が、胴部７３に負荷する重力よりも大きい力で胴部７３の下端面を上方に付勢しているため、第１シール部材８５が蓋部９３に向かって押圧される。従って、開閉機構９２によるガス供給口７２のシール状態が維持される。なお、第２周壁７５の下端は台座９０から離間する。

ステップＳ５では、ＦＯＵＰ７とノズル本体７１の突出壁８８とが接触したことを接触検知センサで検知する。なお、接触検知センサを用いない場合、載置台２４に適切に位置決めされた状態にあるＦＯＵＰ７の底面を基準に、ノズル本体７１の上昇位置を設定しておけばよい。これにより、エアシリンダ１０１のストローク量や、エアシリンダ１０１の圧力を検出することで間接的に、ＦＯＵＰ７とノズル本体７１の突出壁８８との接触を検知できる。

エアシリンダ１０１が更に、ばね１０２の付勢力に抗して支持部材９７を上方に移動させると、開閉機構９２は上方に向かって移動する。このとき、ノズル本体７１はＦＯＵＰ７のガス供給弁３３に接触して移動できないため、ばね１０２が圧縮され、ステップＳ６に示すように開閉機構９２によるガス供給口７２のシールが解除される（図９参照）。なお、開閉機構９２の上昇は、立壁９８の上端が係止部８６に係止することで停止する。

続くステップＳ７では供給バルブ８０を開き、窒素ガス供給源から吐出された窒素ガスが供給ノズル７８、供給流路７９、ガス供給口７２、および上方空間８７を順に流動して、ＦＯＵＰ７に供給される。これによりＦＯＵＰ７内が窒素ガスで充填される。

ステップＳ８では、ロードポート４が窒素ガスの停止命令を受けると供給バルブ８０を閉じ、ＦＯＵＰ７への窒素ガスの供給を停止する。この後、ステップＳ９では、開閉機構９２がガス供給口７２をシールする。具体的には、エアシリンダ１０１により支持部材９７が下方に移動されると、開閉機構９２も下方に移動してガス供給口７２がシールされる（図８参照）。

ステップＳ１０では、更に支持部材９７が下方に移動されると、ガス注入装置７０が下方に移動してＦＯＵＰ７から離間する（図７参照）。このとき、ばね１０２が伸長しているので、支持部材９７に対してノズル本体７１が蓋部９３に向かって付勢され、ガス供給口７２のシール状態が維持される。そして、第２周壁７５の下端が台座９０に当接すると、ガス注入装置７０の下降が終了する（図６参照）。

[本実施形態のガス供給装置の特徴]
本実施形態のガス注入装置７０には以下の特徴がある。

本実施形態のガス注入装置７０では、ガス流路７７を排気した後に、開閉機構８２でシールされたガス供給口７２を開放する。従って、ガス流路７７内の大気が、窒素ガスの供給を受けるＦＯＵＰ７の内部に流入するのを防止し、ＦＯＵＰ７に収容されたウェーハの性状変化を防止できる。また、開放手段９６が、開閉機構９２によりシールされたガス供給口７２を開放するので、ガス供給口７２から窒素ガスを容易に供給できる。

本実施形態のガス注入装置７０では、開放手段９６を上方に移動させるだけで開閉機構９２も上方に移動し、蓋部９３によるガス供給口７２のシールを解除できる。従って、ガス供給口７２から窒素ガスを容易に供給できる。

本実施形態のガス注入装置７０では、ばね１０２により開放手段９６が、ノズル本体７１に対して下方に付勢されているので、開放手段９６に接続された開閉機構９２の蓋部９３が確実にガス供給口７２をシールできる。また開放手段９６を上方に移動させても、ばね１０２が胴部７３を蓋部９３に向かって付勢するので蓋部９３によるガス供給口７２のシールを確実に維持できる。

本実施形態のガス注入装置７０では、ノズル本体７１の上端をＦＯＵＰ７に当接させてガス供給口７２から窒素ガスを供給する前に、第１排気ノズル８１によりガス流路７７内の大気を排気できる。従って、窒素ガスを供給する際にガス流路７７内の大気が、窒素ガスの供給を受けるＦＯＵＰ７内部に流入するのを防止できる。

本実施形態のガス注入装置７０では、第１排気ノズル８１によりガス流路７７内の大気を排気し、ノズル本体７１の上端がＦＯＵＰ７に接触した後、ガス供給口７２を開放してＦＯＵＰ７へのガス注入を開始する。従って、ＦＯＵＰ７への窒素ガス注入を開始する際に、ガス流路７７内の大気がＦＯＵＰ７の内部に流入するのを防止できる。これにより、ＦＯＵＰ７に収容されたウェーハの性状変化を防止できる。ここで、ノズル本体７１の上端がＦＯＵＰ７に接触した後、ガス供給口７２を開放する際にノズル内を排気しながら開放手段９６を上方に移動させることで、上方空間８７内の大気を排気することが好ましい。また、ＦＯＵＰ７への窒素ガス注入は、上述した上方空間８７内の大気を排気した後に行なうことが好ましい。このようにすれば、上方空間８７内の大気がＦＯＵＰ７内に入ることを防止することができる。

本実施形態のガス注入装置７０では、ＦＯＵＰ７への窒素ガス注入が終了した後、開閉機構９２がガス供給口７２をシールする。そして、ノズル本体７１をＦＯＵＰ７から切離する。従って、窒素ガス注入の終了後にガス供給口７２から窒素ガスが漏出するのを防止できる。このほか、ＦＯＵＰ７への窒素ガス注入が終了した後、ノズル本体７１を所定値以下の陽圧状態に維持する。この状態でノズル本体７１をＦＯＵＰ７から切離させた後、または切離と同時に開閉機構９２でガス供給口を閉止（シール）しても良い。なお、ここで言う所定値とは、ガス供給口７２に設けられた逆止弁のような開閉弁（図示せず）が開放しない程度の圧力を意味する。この開閉弁は閉じられた状態でガス供給口７２をシールして、ＦＯＵＰ７内のガスがＦＯＵＰ７外へ流出することを阻止するとともに、ＦＯＵＰ７外の大気がＦＯＵＰ７内へ流入することを防ぐ。しかし、この開閉弁は、所定の圧力を受けることで開放され、ガス供給口７２を介するＦＯＵＰ内７への窒素ガス流入を可能にする。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

前記実施形態では、開閉機構９２を上下に移動させることでガス供給口７２のシール、およびシールの解除を行った。しかしこれに限定されず図１２に示すように、上方空間８７に位置し、下面の外周縁部でガス供給口７２の周縁をシールする弾性閉止部材１１１と、弾性閉止部材１１１を胴部７３に固定する固定部１１２とを有する開閉機構１１０を採用してもよい。なお以下の変形例では図中、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

この開閉機構１１０では、図示しないエアシリンダが胴部７３を上方に移動させて（図１３参照）、突出壁８８をＦＯＵＰ７の切欠き３６に嵌入させる。この状態で、供給ノズル７８から上方空間８７に向かって窒素ガスを流動させると、図１４に示すように窒素ガスの圧力により弾性閉止部材１１１が弾性変形してガス供給口７２のシールを解除する。このように、窒素ガスの圧力を所定値以上にすることで、窒素ガスが弾性閉止部材１１１を押圧して弾性変形させ、ガス供給口７２のシールを解除する。ここで言う所定値とは、弾性閉止部材１１１を弾性変形させ、逆止弁によるガス供給口７２のシールを解除し得る圧力値を意味する。これにより、容易な構成で、供給流路７９から上方空間８７を介してＦＯＵＰ７に窒素ガスを供給できる。なお、この場合、上記実施形態のように排気流路８２は必ずしも必要ない。例えば、ＦＯＵＰ７からノズル本体７１を離間させる前に、窒素ガス供給を止めて弾性閉止部材１１１でガス供給口のシールを行う。これにより、ＦＯＵＰ７からノズル本体７１が離間した後でも、実質的に供給流路７９内に大気が残存するのを防ぐことができる。この弁機構１１０としては、逆止弁としての機能しており、既知の逆止弁を用いることができる。

開閉機構１１０の更なる変形例として、図１５に示すように、中央部が当接して密着することでガス供給口７２をシールする弾性閉止部材１１３と、この弾性閉止部材１１３の径方向外側に形成され、弾性閉止部材１１３を胴部７３に固定する固定部１１４とを有する開閉機構１１０を採用してもよい。

この開閉機構１１０では、供給ノズル７８から上方空間８７に向かって窒素ガスを流動させると、図１６に示すように窒素ガスの圧力により弾性閉止部材１１３が弾性変形して外方に折れ曲がり、ガス供給口７２のシールを解除する。これにより、簡単な構成でＦＯＵＰ７に窒素ガスを供給できる。

前記実施形態では、ばね１０２が支持部材９７に対してノズル本体７１を上方に付勢することで、開閉機構９２によるガス供給口７２のシールが維持された。しかしこれに限定されず、付勢部材としてばね１０２に代えて圧力室１１５を用いることで、ガス供給口７２のシールまたはシールの解除を行ってもよい。図１７に示すように、圧力室１１５は、ノズル本体７１に一体化された支持部材９７と胴部７３との間に形成されている。また圧力室１１５は、気体を供給または排気する圧力調整ノズル１１６に接続されている。

圧力調整ノズル１１６は、圧力室１１５に気体を供給することで圧力を高くし、開閉機構９２の下端部１１７を下方に押圧して開閉機構９２を下方に付勢する。これにより、蓋部９３がガス供給口７２をシールする。一方、圧力調整ノズル１１６が圧力室１１５から気体を排気することで圧力を低くし、負圧により下端部１１７を上方に引き上げて開閉機構９２を上方に移動させる。これにより、蓋部９３によるガス供給口７２のシールを解除する。

前記実施形態では、ＦＯＵＰ７のガス供給弁３３としてグロメットタイプと呼ばれる弾性部材を採用した。しかしガス供給弁３３として、いわゆるリップタイプと呼ばれる、例えば、金属やプラスチックのような剛性の高い素材を採用してもよい。この場合、対応するガス注入装置７０の上端は、グロメットタイプのような弾性部材３７で構成される。このように、ガス供給弁３３とガス注入装置８０の上端とを、弾性部材と剛性部材、または弾性部材同士の関係に設定する。これにより、ガス供給弁３３にガス注入装置７０の上端が接触したとき、ガス供給弁３３の突起３３ａと弾性部材３７とが接触して密閉性をもたせることができる。従って，ＦＯＵＰ７内に供給される窒素ガスが外部に漏洩することを防ぐことができる。

前記実施形態では、開放手段９６と開閉機構９２とを一体に形成した。しかし、組立を容易にするため、それぞれ別体とし、例えば開放手段９６に対する開閉機構９２の相対位置を規制する雄ねじ１３３および雌ねじ１３４の関係として着脱可能に構成しても良い。これにより、組立および弁機構９２の交換が容易になる。

また、ガス流路７７内の窒素ガスの圧力を調整することで、ガス供給口７２のシールまたはシールの解除を行ってもよい。具体的には図１８に示すように、供給ノズル７８に、流量コントローラ１２０に並列接続された第１レギュレータ１２１および第２レギュレータ１２２を連結する。これにより、高圧窒素ガスを吐出する第１レギュレータ１２１を駆動することで、供給ノズル７８に高圧の窒素ガスが流れる。この窒素ガスの圧力により、開閉機構９２を上方に移動させて蓋部９３によるガス供給口７２のシールを解除する。このとき、排気バルブ８３は閉じられている。他方、低圧窒素ガスを吐出する第２レギュレータ１２２を駆動することで、供給ノズル７８に低圧の窒素ガスが流れる。この低圧窒素ガスにより、開閉機構９２を下方に移動させて蓋部９３によりガス供給口７２をシールする。

開閉機構９２として、図１９に示すように逆止弁１３６を採用してもよい。この開閉機構９２は、逆止弁１３６と、逆止弁１３６をガス供給口７２に固定する固定部１３７とを有する。逆止弁１３６は、ガス供給口７２と嵌合して窒素ガスが上方から下方に流れるのを防止するボール１３８と、ボール１３８が上方に押されて窒素ガスの経路ができるプランジャ１３９とからなる。

前記実施形態では、エアシリンダ１０１によりガス注入装置７０を昇降させた。しかしこれに限定されず、ガス注入装置７０を昇降させない構成を採用してもよい。図２０に示すように、気体置換機構１２５は、窒素ガスを充填した図示略のガス供給装置を有しており、載置台２４に配置されたＦＯＵＰ７内に窒素ガスを供給する。気体置換機構１２５には、ガス供給口１２６とガス排気口１２７とが設けられている。ガス供給口１２６は載置台２４の取入用パージポート１２８に接続されており、ガス排出口１２７は、載置台２４の取出用パージポート１２９に接続されている。これらにより、ガス供給口１２６とガス排気口１２７とは載置台２４に対して固定され、昇降しない構成となっている。

前記実施形態では、ＦＯＵＰ７が適正な位置に固定されたか否かは、位置決めセンサ６０により検知した。しかしこれに限定されず、図２１に示すように、ＦＯＵＰ７の底部に設けられた突出部１３０が載置台２４の上部に設けられた加圧センサ１３１の押圧部１３１ａを押圧したことを検出することで、ＦＯＵＰ７の適正な位置決めを検知してもよい。

前記実施形態では不活性ガスとして窒素ガスを例にしたが、これに限定されず、乾燥ガス、アルゴンガスなど所望のガスを用いることができる。

前記実施形態では、位置決めセンサは、光学式センサや圧力センサを例にしたが、これに限定されず、機械式センサや電気式センサなどを用いることができる。

前記実施形態では、ロードポートに適用したがこれらに限定されない。例えば、ＦＯＵＰ内に不活性ガスを供給するためのパージステーション（パージ装置）装置、複数の載置台を備え、複数のＦＯＵＰを保管するためのＦＯＵＰストッカ、またはＦＯＵＰを仮置きするためバッファ装置にも適用できる。

７０ ガス注入装置
７１ ノズル本体
７２ ガス供給口
７３ 胴部
７７ ガス流路
８１ 第１排気ノズル（排気部）
８７ 上方空間
８９ 下方空間
９２ 開閉機構
９３ 蓋部
９４ 延伸部
９６ 開放手段
９７ 支持部材（支持部）
１０２ ばね（付勢部材）
１１１ 弾性閉止部材
１１２ 固定部

Claims (6)

1. 不活性ガスを供給するガス供給口と、前記ガス供給口に連通するガス流路とを有するノズル本体と、
   前記ガス供給口を開閉する開閉機構と、
   前記開閉機構により閉止された前記ガス供給口を開放する開放手段と、
   前記ガス流路に連通し、前記ガス供給口が閉止された状態で前記ガス流路内を排気する排気部と、
   を備えたことを特徴とするガス注入装置。
2. 前記ノズル本体は、
   前記ガス供給口を形成する胴部と、
   前記胴部の上方に形成された上方空間と、
   前記胴部の下方に形成された下方空間とを有し、
   前記開閉機構は、
   前記上方空間に位置して外周縁部で前記ガス供給口の周縁を閉止する蓋部と、
   前記蓋部から前記胴部を貫通して前記下方空間まで延びる延伸部とを有し、
   前記開放手段は、
   前記下方空間に、前記胴部に対して上下動可能に取り付けられ、前記延伸部の下端を上方に移動させる支持部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス注入装置。
3. 前記胴部と前記開放手段との間に配設された付勢部材を有し、
   前記付勢部材による付勢力に抗して、前記延伸部の下端に固定された前記開放手段が前記開閉機構を上方に移動することを特徴とする請求項２に記載のガス注入装置。
4. 前記ノズル本体は、
   前記ガス供給口を形成する胴部と、
   前記胴部の上方に形成された上方空間を有し、
   前記開閉機構は、
   前記上方空間に位置して前記ガス供給口を閉止する弾性閉止部材と、
   前記弾性閉止部材を前記胴部に固定する固定部とを有し、
   前記開放手段は、
   前記弾性閉止部材を弾性変形させることで前記ガス供給口の閉止を解除する不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載のガス注入装置。
5. 前記排気部により排気を行い、
   収容物を収容した容器に前記ノズル本体の上端が接触した後、
   前記開放手段が、前記開閉機構により閉止された前記ガス供給口を開放し、
   前記容器へのガス注入を開始することを特徴とする請求項１に記載のガス注入装置。
6. 前記容器へのガス注入が終了した後、
   前記開閉機構が、前記ガス供給口を閉止することを特徴とする請求項５に記載のガス注入装置。
   

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