JP2007221042A

JP2007221042A - インターフェースシール

Info

Publication number: JP2007221042A
Application number: JP2006042324A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Okabe; 勉岡部; Toshihiko Miyajima; 俊彦宮嶋; Hitoshi Suzuki; 仁鈴木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US8061738B2; US20070210533A1; US20090218773A1

Abstract

【課題】外部空間に対して隔置された複数の空間を接続する際に、これら空間を外部環境から良好にシールする部材を提供する。
【解決手段】シール部材を、リング形状の本体部、本体部におけるリング内周部より突出する内周リップ部、及び本体部におけるリング外周部より突出する外周リップ部を有する形状とし、内周リップ部は突出方向に変形可能なOリング形状を有し、外周リップ部は被シール領域の圧力に応じて延在方向とは異なる方向に変形可能な構造とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、半導体、フラットパネルディスプレイ用のパネル、光ディスク等、高清浄な環境下にてそのプロセスが行われる物品の製造工程において、当該物品収容のために用いられる製品収容容器、すなわちその内部の圧力がその周囲の圧力とは異なった状態にて保持される容器に対応して用いられる部材に関する。より詳細には、主として300mm径の半導体用ウエハの処理工程においてこれを被収容物として用いられるいわゆるFOUP(front-opening unified pod)を容器とし、その内部に封入された気体を置換するガス置換系と当該容器を接続する際に用いられる、いわゆるインターフェースシール(以下シール部材と称する。)に関する。

本発明に係るシール部材を用いる具体的な例としては、前述の如くFOUPおよびこれと接続されるガス置換系との接続部が挙げられる。この様な使用例において、当該シール部材に対しては、特に周囲環境との間における安定したシール特性が求められる。従って、従来技術以下、本発明の説明に際しては、特にFOUPに関連した技術を例示して述べることとする。

これまで、半導体デバイスの製造工程では、ウエハに対して各種処理を施すための工場全体をクリーンルーム化するで、求められるプロセス中の高清浄化に対応していた。しかし、ウエハの大径化に伴って、この様な対処では構成上環境を得ることがコスト等において問題となり、ここ数年、各処理装置各々に対して高清浄度に保ったミニエンバイロンメント（微小環境）空間を確保する手段がとられている。

具体的には工場全体の清浄度を高めるのではなく、製造工程内における各処理装置内およびその間の移動中における保管用容器（以下、ポッドと呼ぶ）内のみを高清浄度に保つこととしている。このポッドを、上述のごとくFOUPと総称している。この様に、わずかな空間のみを高清浄化するいわゆるミニエンバイロンメント方式を採用することで、工場全体をクリーンルーム化した場合と同じ効果を得て設備投資や維持費を削減して効率的な生産工程を実現している。

以下、実際に用いられる、いわゆるミニエンバイロンメント方式に対応した半導体処理装置等について簡単に説明する。半導体ウエハ処理装置は、主にウエハの挿脱のためにポッドが載置されてポッドの蓋の開閉等の操作が行われるロードポート部、内部にロボットが配置され該ロボットがウエハを搬送する搬送室、及び該ロボットからウエハを受け取りこれに各種処理を施す処理室から構成されている。また、それぞれの接合部分は、各々対応する仕切り及びカバーにより区画されている。半導体ウエハ処理装置における搬送室では塵を排出して高清浄度を保つ為、その上部に設けられたファンにより搬送室上方から下方に向かって空気流を発生させている。該空気流に存在により、塵は常に下側に向かって排出されることになる。

上述した、ロードポート部上には、シリコンウエハ等（以下、単にウエハと呼ぶ）被収容製品の保管用容器たるポッドが所定の載置台上に据え付けられる。先にも述べたように、搬送室の内部はウエハを処理する為に高清浄度に保たれており、更にその内部にはロボットが配置されている。このロボットのアームによって、ウエハはポッド内部と処理室の内部との間を移送される。処理室には、通常ウエハ表面等に薄膜形成、薄膜加工等の処理を施すための各種機構が内包されているが、これら構成は本発明と直接の関係を有さないためにここでの説明は省略する。

ポッドは、被処理物たるウエハを内部に収めるための空間を有し、いずれか一面に開口部を有する箱状の本体部と、該開口部を密閉するための蓋とを備えている。本体部の内部にはウエハを一方向に重ねる為の複数の段を有する棚が配置されており、ここに載置されるウエハ各々はその間隔を一定としてポッド内部に収容される。なお、ここで例示するFOUPにおいては、ウエハを重ねる方向は、鉛直方向となっている。搬送室のロードポート部側には、開口部が設けられている。開口部は、ポッドが開口部に近接するようにロードポート部上で配置された際に、ポッドの開口部と対向する位置に配置されている。また、搬送室には内側における開口部付近には、オープナが設けられている。当該オープナがポッドから蓋を取り外した後に、ロボットアームによるウエハの搬出あるいは搬入の操作が為されることとなる。

ポッドの下部には、通常、凹部、給気ポートおよび排気ポートが設けられている。また、台の表面には、凹部に嵌合することによってポッドの載置位置を規制する位置決めピン、ポッド側の給気ポートと当接する台側の給気ポート、及びポッド側の排気ポートと当接する台側の排気ポートが設けられている。台側の給排気ポートの開口部には、これらポートがポッド側のポートと当接した際にこの部分の気密性を高めるためのシール部材が配置されている。ポッド側の給排気ポートの開口部近傍にはフィルタ部材が配置されており、当該ポートを介して塵埃等がポッド内部に侵入することを防止している。また、台側の給気ポート及び排気ポートは、それぞれの逆止弁、フローメータ等を介して、外部装置たる置換ガス供給源および置換ガス排気源に接続されている。

以上述べた構成は、例えば、特許文献４或いは特許文献５に、その構成が概略開示されている。通常、この様な製品収容用のポッドに対しては、塵埃等の付着を抑制したウエハが持ち込まれ、その内部雰囲気を清浄な窒素等の不活性ガスにより置換し、収容状態でのウエハ表面に対する自然酸化等の化学変化あるいは有機汚染等の発生を抑制している。この様な内部雰囲気の置換操作は、ポッドが台上に載置された状態において、上述したポッド及び台各々に設けられた給排気ポートから形成されるガス流路を介して行われる。従って、当該ガス流路は、充分な量の置換用ガスあるいは内部雰囲気を流しえる大きさと、置換用ガスあるいは内部雰囲気を汚染しないための充分な機密性を確保する必要がある。従って、これら給排気ポートに用いられるシール部材は、これら要求を満たす十分なシール特性の確保が求められる。

特表２００２−５１０１５０号公報米国特許第６１６４６６４号公報米国特許第５９８８２３３号公報特表２００２−５３１９３４号公報特開平８−２０３９９３号公報特開２００４−３４９６１９号公報

リング状の形状を有するいわゆるパッキンが、シール部材として従来より用いられている。当該パッキンを用いた場合におけるポッド側排気（給気）ポート、台側排気（給気）ポートの概略断面図を、図８Ａおよび８Ｂに示す。図８Ａは、シール部材が、上部開口に向かうに従ってその内径が小さくなる湾曲内面形状を有する、いわゆるドーム型の形状を有するシール部材１８ａを用いた場合を示す。また図８Ｂは、シール部材が、上部開口に向かうに従ってその内径が大きくなる湾曲内面形状を有する、いわゆる漏斗型の形状を有するシール部材１８ｂを用いた場合を示す。

パッキン内部すなわちガス流路側の圧力がパッキン外部の圧力より大きい場合には、図８Ａに示すシール部材１８ａに対しては、当該ドーム型形状を外側に変形させる圧力が加えられる。このような状況として、当該シール部材１８ａが給気ポート側に用いられる場合等が考えられる。この場合、シール部材１８ａのシール面が、ポッド側のポート端部に対してより密着するように変形圧力が与えられることとなり、シール特性はより強化されて安定したものとなる。しかしながら、パッキン内部の圧力が外部の圧力より小さい場合、すなわちシール部材１８ａが排気ポート側に用いられたような場合等では、この圧力差によって、図中矢印で示すようなドーム型形状が内側に変形させられる変形圧力が与えられる。その結果、シール部材１８ａのシール面とポッド側のポート端部との密着性が低下し、極端な場合には隙間等が発生することも考えられる。

また、パッキン内部の圧力がパッキン外部の圧力より小さい場合には、図８Ｂに示すシール部材１８ｂに対しては、当該漏斗型形状を内側に変形させる圧力が加えられる。このような状況として、当該シール部材１８ｂが排気ポート側に用いられる場合等が考えられる。この場合、シール部材１８ｂのシール面が、ポッド２側のポート端部に対してより密着するように変形圧力が与えられることとなり、シール特性はより強化されて安定したものとなる。しかしながら、パッキン内部の圧力が外部の圧力より大きい場合、すなわちシール部材１８ａが給気ポート側に用いられたような場合等では、この圧力差によって、図中矢印で示すような漏斗型形状が外側に変形させられる変形圧力が与えられる。その結果、シール部材１８ｂのシール面とポッド側のポート端部との密着性が低下し、極端な場合には隙間等が発生することも考えられる。

従って、ドーム型形状のシール部材と漏斗型形状のシール部材とは共用することが困難であり、各々そのシールすべき環境（以下シール内環境と述べる。）が正圧であるか負圧であるかに応じて使い分ける必要がある。さらに、これらシール部材が記すべき環境は、一般的にその圧力が変化するため、個々のシール特性が環境圧の変化に伴って変化するため、一定のシール特性を確保するためにはこれらシール部材に対してこれを押しつぶす加重を付加して一定以上の変形を与えておく必要がある。この場合、大きな加重に加えることが必要となるが、このために繰り返して変形されるうちにシール部材が塑性変形してしまい、当該シール部材の交換頻度が高くなるという問題がある、同時に、これらシール部材を均等に変形して良好なシール特性を確保するために、ポッド側、台側、さらにはシール部材のシール面の面精度を常に保つこととが求められ、これら部材の加工コストの上昇を招いていた。

特許文献１乃至特許文献３には、この様な繰り返し加重による塑性変形防止を目的とした、湾曲ドーム型のグロメット、あるいはベロータイプのシール部材が開示されている。これら形状は、この塑性変形防止という観点では好適な効果を呈しえると思われる。しかしながら、シール内環境の圧力変化によってシール特性が変化するという本発明が解決しようとする課題に対しては、特に有効な効果は示さないと考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、シール内環境の圧力の正圧、負圧等の変化にかかわらず良好なシール特性を示し得るシール部材の提供を目的とするものである。また、同時に本発明は、シール部材を過大に変形させる大きな変形加重、厳しいシール面精度を達成しなくとも良好なシール特性を示し得るシール部材の提供をも目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係るシール部材は、それぞれ周囲と隔置して内部の圧力を前記周囲の圧力とは異なる圧力に保持可能な、開口部を有する第一の空間および第二の空間を連結する際に、第一の空間の開口部形成面と第二の空間の開口部形成面との間に配置されて第一及び第二の空間を前記周囲と隔置するシール部材であって、第一の空間の開口部形成面および第二の空間の開口部形成面のうちいずれかにおいて、当該開口部の外周を囲んで固定されるリング形状からなる本体部と、本体部のリング形状の上面の内周部より、本体部が固定された側の開口部形成面とは異なる他方の開口部形成面方向に概略向かって伸びる内周リップ部と、本体部のリング形状の上面の外周部より、本体部が固定された側の開口部形成面とは異なる他方の開口部形成面方向に概略向かって伸びる外周リップ部とを有し、内周リップ部は本体部における内周部に接続されたOリング形状を有して本体部のリング形状上面と垂直な方向に変形可能であり、外周リップ部は本体部のリング形状上面と略平行な方向に変形可能であることを特徴としている。

なお、上述したシール部材において、該本体部は、内周リップ部及び外周リップ部の間に、リング形状上面から内周リップ部及び外周リップ部が形成されていないリング形状の下面に貫通する孔を有することが好ましい。また、上記シール部材において、外周リップ部は本体部から離れるに従ってその内径が大きくなる略漏斗状の形状を有することがより好ましい。

上述したグロメット或いはベロータイプのシール部材と比較して、単純な所謂Oリング形状のシール部材を用いることも考えられる。該シール部材は、大きな変形がなくとも十分なシール特性を示し、且つシール内環境の圧力変化に対しても耐性が高いという利点を有している。しかしながら、実際の使用時においては、両ポート間でOリングを挟持した際に、ポッド下面或いは台上面において該Oリングと対向するシール面（以下対向面と述べる。）が該Oリングの全周域において密着し且つ可能であれば所定値以上の負荷荷重で該Oリングを変形することを要する。この点において、ポッドは樹脂等によって製造されている関係上、上述した全周密着及び荷重負荷という条件を満たすことが困難な場合が考えられる。本発明においては、外周部分において対向面と密着容易な形状、具体的には薄肉且つ対向面方向に延在する形状からなるリップ部を設け、該リップ部を対向面に密着させることによってある程度の気密性を確保することとしている。また、内周部分にはOリング形状のリップ部を設け、シール内環境の圧力が大きく或いは外周リップ部が追随し辛い条件で変化した場合に対しても、当該リップ部によって安定したシール特性を得ることとしている。従って、本発明に係るシール部材を用いることによって、Oリング形状のシール部材の優位性と、従来技術にて示したシール部材（以下従来リップと述べる。）の有為性と、を両立しつつ得ることが可能となる。

例えば、本発明に係るシール部材をガス供給側ポートに対して用いた場合の効果を、以下に述べる。通常のパージ操作においては、シール内環境の圧力は周囲環境の圧力（通常は大気圧）より高くなる。この場合、内周リップ部であるOリング形状の全周が対向面に密着していなくとも、差圧の関係から基本的に周囲環境からの気体流入は生じない。また、外周リップ部も存在することから、シール内環境から周囲環境へ通ずる経路のコンダクタンスは非常に小さなものとなり、パージガスの周囲環境への流入も僅かに抑えられる。従って、ポッド内部へのパージガスの導入は効率的且つ有効に行われる。

なお、ポッド内部へのパージガスの急激な導入は、ポッド内部に乱流を発生させてウエハを振動させ、塵等を発生させる恐れがある。このため、パージ操作時においては、パージガスの導入量を僅かに保って当該操作を行うことが好ましい場合も存在する。また、半導体の配線幅が微細化するにつれて、今後このような要求が高まることも十分に考えられる。この場合、例えば内周リップ部を薄肉形状とし且つシール内環境の圧力が周囲環境の圧力よりも高い場合にシール作用を呈する特許文献２或いは特許文献６に示す形状とした場合、これら両環境下の圧力の差が僅かなものとなり、十分なシール作用が得られない場合も考えられる。即ち、圧力差が僅かであることから、シール内環境の圧力によって変形されるはずの薄肉のリップ部分が変形せず、対向面と十分に密着した状態が得られない場合も起こり得る。本発明のように、内周リップ部をOリング形状とすることにより、シール内環境と周囲環境との圧力差が僅かであっても、常に良好なシール作用が得られる。

また、パージ操作時において、ポッド内部に存在する気体が真空ポンプ等を介して排気ポート側から強制的に排気される場合も考えられる。この場合、パージガスの導入量を僅かとした場合、供給‐排気のバランスにより、シール内環境の圧力が周囲環境の圧力より低下する自体が生ずる可能性もある。この場合、Oリング形状からなる内周リップ部はポッド載置時の該リップ部と対向面との密着の程度に応じたシール特性しか提供し得ない。しかし、外周リップ部を周囲環境の圧力が高い場合にシール内側に撓み対向面との密着性を高める形状、具体的には対向面側に近づくにつれて内径が拡大するようなホーン状の形状とすることにより、外周リップ部によって十分なシール特性を得ることが可能となる。パージガスの導入に際して導入量を制御する場合、ガス供給源から導かれるガスの流量を所謂マスフローコントローラにより制御する方法が一般的に用いられる。しかし、ガス供給源側の異常、マスフローコントローラの異常等が生じた場合、ガス供給が滞ってシール内環境の圧力が周囲環境の圧力より低下する事態も考えられる。本発明に係るシール部材を用いることにより、このような場合であっても、外周リップ部によって周囲環境からシール内環境への気体流入を防止することが可能となる。

また、例えば、本発明に係るシール部材をガス排気側ポートに対して用いた場合には、シール内環境の圧力は常に周囲環境の圧力よりも低くなる。この場合、Oリング形状の内周リップ部によって主たるシール効果は得られる。また、仮に内周リップ部と対向面と密着状態が良好で無い場合であっても、上述したように外周リップ部が変形することによって確実なシール効果を得ることが可能となる。従って、本発明に係るシール部材を用いることによって、シール内環境と周囲環境とを空間的に確実に分離することが可能となる。

また、本発明に係るシール部材は、本体部、内周リップ、外周リップ部、およびこれらと対向する部材のシール面（対向面）との間に空間を形成する構造を有し、且つ当該空間内部の排気を行うための吸気孔を有している。当該構成を有することにより、前述の空間内部を排気してシール部材をこれと対向するシール面により強固に密着させ、優れたシール性を得ることが可能となる。このように、シール部材のシール面と対抗する部材のシール面とが物理的な吸着作用によって密着することからも、これらシール面に求められる面精度が、従来のシール面に求められる面精度よりも低いレベルであっても許容することが可能となる。さらに、前述の空間の内部圧力をモニタすることにより、シール状態を確認することも可能となる。

この場合、物理的な吸着作用によって内周リップ部、外周リップ部共に対向面強制的に密着させられることとなり、ある程度以上のシール効果が確実に得られる。しかし、前述したように、パージガスを僅かな流量でポッド内部に導入しようとした場合、シール内空間の圧力も低下して、当該空間とシール内空間との差圧が十分に得られない場合も考えられる。特許文献２或いは特許文献６に開示するリップ部の構造の場合、当該差圧が所定値以上となった状態においてのみ該リップ部によるシール効果が得られる。従って、当該構造からなるシール部材では十分なシール効果が得られなくなる恐れがある。なお、外周リップ部は、当該空間の内部圧力と周囲環境の圧力との差が常に十分に生じていることから安定したシール効果を提供することとなる。しかし、内周リップ部がシール効果を呈さないことによって、シール内から当該空間にパージガスが流入することも十分に起こり得る。このような事態が生じた場合、パージ効果の低減、圧力差低下による外周リップ部のシール作用の低下等も生じる恐れがある。本発明に係るシール部材によれば、内周リップ部にOリング形状からなるリップ部を用いていることから、当該空間の内部圧力とシール内環境の圧力との間の差圧が殆ど内場合であっても、常に所望のレベルに近いシール効果を安定的に得ることが可能である。従って、上述したパージ効果の低減、シール部材のシール効果の低減といった事態を未然に防止することが可能となる。

また、例えば、当該空間を排気可能とした本発明に係るシール部材をガス排気側ポートに対して用いた場合には、シール内環境の圧力は常に周囲環境の圧力よりも低くなる。この場合、Oリング形状の内周リップ部によって主たるシール効果は得られ、且つシール部材が対向面により好適に密着することから該シール効果を更に高めることも可能となる。また、仮に内周リップ部と対向面と密着状態が良好で無い場合であっても、上述したように外周リップ部が変形することによって確実なシール効果を得ることが可能となる。従って、本発明に係るシール部材を用いることによって、シール内環境と周囲環境とを空間的に確実に分離することが可能となる。

本発明の一実施の形態に関して、図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明に係るシール部材の部分断面図を含む斜視図に関するものであり、図２は、図１に示すシール部材の線２−２における断面図を示したものである。本発明に係るシール部材２０は、二重シール構造を有しており、略リング形状からなる本体部２０ａ、本体部２０ａの上面側の内周部に形成された内周リップ部２０ｂ、本体部２０ａにおける内周リップ部２０ｂが形成された面側の外周部に更に形成された外周リップ２０ｃとから構成されている。また、本体部２０ａにおける内周リップ２０ｂと外周リップ２０ｃの間には、本体部２０ａの上面から下面に抜ける吸引孔２０ｄが複数個設けられている。本実施形態においては、本体部２０ａのリング形状の内周及び外周に突起部２０ｆが形成されている。本シール部材２０を例えば台側の表面に固定する場合、シール部材２０の本体部のリング形状の下方領域を台に設けられた溝に埋設し、且つ当該突起部２０ｆを用いることでシール部材２０の台への固定を行うこととしている。

内周リップ部２０ｂは、本体部２０ａの上面から略垂直方向に所定高さ起立する円筒形状を有している。本実施形態においては、円筒形状の上端において、円筒形状を縦方向に切断した際に上部が半円形状となることとしている。また、本明細書においては当該形状をOリング形状として説明を簡略化している。即ち、内周リップ部２０ｂを本体部２０ａのリング形状部分から連続するOリング形状とし、該リップ部をリング形状の上面とは垂直な方向に変形可能とする。外周リップ部２０ｃは、薄肉であって本体部２０ａの上面から上方に延在する略円筒形状を有し、上方に伸びるに従って内径が大きくなる、中心軸に対しての漏斗型形状を有している。これら構成とすることにより、シール内環境の圧力が周囲環境の圧力より高く保たれる場合には、Oリング形状を有する内周リップ部２０ｂが、また、シール内環境の圧力が周囲環境の圧力より低く保たれる場合には漏斗型形状を有する外周リップ部２０ｃが、各々好適にシール作用をしめすため、シール内環境の圧力によらず良好なシール特性が得られることとなる。また、２種類のリップが各々異なる動作を示すことからシール面精度が低い場合、あるいはシール部材を押しつぶすための加重がわずかな場合であっても、良好なシール特性を得ることが可能となる。

また、上述の如く、本実施の形態に示すシール部材２０には、吸気孔２０ｄが設けられている。当該給気孔２０ｄは、リップ部が連続する本体部２０ａのリング形状部の上面から下面に貫通している。当該吸気孔２０を介することによって、シール部材２０における内周リップ部２０ｂおよび外周リップ部２０ｃが各々ポッド側ポート端部と当接した際に、内周リップ２０ｂ、外周リップ２０ｃおよびポート端部によって形成される空間内部を排気することが可能である。この排気操作によって、シール部材２０はポッド側ポート端部とより強力に密着することとなり、シール特性を更に改善することが可能となる。また、当該操作を行うことにより、シール面の精度が低い場合、あるいはシール部材を押しつぶすための加重がわずかな場合であっても、シール部材自身が能動的にシール作用を呈することで、良好なシール特性を得ることが可能となる。なお、本実施の形態においては、シール部材に吸気孔を設けることとしているが、

なお、本発明に係るシール部材を用いる実際の系について図面を参照して以下に簡単に述べる。図３は、当該系を示すものであって、当該系は、周囲の空間とは各々隔置された第一の空間３１および第二の空間４１により構成されている。第一の空間３１には、その内部圧力を高める際に用いられる第一のガス導入系３２、および内部圧力を下げる際に用いられる第一の排気系３３が接続されている。また、第二の空間４１にも、同様に、その内部圧力を高める際に用いられる第二のガス導入系４２、および内部圧力を下げる際に用いられる第二の排気系４３が接続されている。第一の空間３１は開口部３５を開口部形成面３１ａ上に有しており、第二の空間４１は開口部４５を開口部形成面４１ａ上に有している。

本発明に係るシール部材２０は、この二つの開口部３５、４５の間に配置され、当該系を周囲に対して隔置する際に好適に用いられる。なお、図中省略されているが、第一および第二の空間に付随するガス導入系および排気系とは別個に、本発明に係るシール部材２０における吸気孔２０ｄと繋がる系を有することとしても良い。また、例えば第一の空間がガス導入系および排気系を有さず、第二の空間が排気系のみを有するような構成等、第一および第二の空間を種々変形した場合においても本発明に係るシール部材は好適に用いることが可能である。

次に、本発明に係るシール部材を、現在用いられているFOUPに関するシステムに対して適用した場合について、以下に図面を参照して説明する。図４は、ミニエンバイロンメント方式に対応した半導体ウエハ処理装置５０の全体を示している。半導体ウエハ処理装置５０は、主にロードポート部５１、搬送室５２、及び処理室５９から構成されている。それぞれの接合部分は、ロードポート側の仕切り５５ａおよびカバー５８ａと、処理室側の仕切り５５ｂおよびカバー５８ｂとにより区画されている。半導体ウエハ処理装置５０における搬送室５２では塵を排出して高清浄度を保つ為、その上部に設けられたファン（不図示）により搬送室５２の上方から下方に向かって空気流を発生させている。当該空気流によって塵は常に下側に向かって送られ、且つ排出されることになる。

ロードポート部５１上には、シリコンウエハ等（以下、単にウエハと呼ぶ）被収容製品の保管用容器たるポッド２が台５３上に据え付けられる。先にも述べたように、搬送室５２の内部はウエハ１を処理する為に高清浄度に保たれており、更にその内部にはロボット５４が設けられている。このロボット５４のアームによって、ウエハはポッド２内部と処理室５９の内部との間を移送される。処理室５９には、通常ウエハ表面等に薄膜形成、薄膜加工等の処理を施すための各種機構が内包されているが、これら構成は本発明と直接の関係を有さないためにここでの説明は省略する。

ポッド２は、被処理物たるウエハ１を内部に収めるための空間を有し、いずれか一面に開口部を有する箱状の本体部２ａと、該開口部を密閉するための蓋４とを備えている（図６或いは図７参照）。本体部２ａの内部にはウエハ１を一方向に重ねる為の複数の段を有する棚が配置されており、ここに載置されるウエハ１各々はその間隔を一定としてポッド２内部に収容される。なお、ここで示した例においては、ウエハ１を重ねる方向は、鉛直方向となっている。搬送室５２のロードポート部５１側には、開口部１０が設けられている。開口部１０は、ポッド２が開口部１０に近接するようにロードポート部５１上で配置された際に、ポッド２の開口部と対向する位置に配置されている。また、搬送室５２には内側における開口部１０付近には、不図示のオープナが設けられている。当該オープナがポッド２から蓋４を取り外した後に、ロボットアーム５４によるウエハ１の搬出あるいは搬入の操作が為されることとなる。

なお、オープナ等、ポッド２の蓋４を開閉する機等に関しても本発明と直接的な関係を有さないことから、従来技術に関しての記述を援用することとし、ここでの詳細な説明は省略する。また、本適用例においては、前述の第一の空間がポッドに対応し、台側の給気ポートおよび排気ポートは各々第二の空間に対応する個別の空間における開口部に対応すると考えられる。

図５は、台５３の概略斜視図を示している。台５３の表面には位置決めピン１２、給気ポート１４および排気ポート１６が設けられている。これら給排気ポート１４、１６の開口部には、本発明に係るシール部材２０が配置されている。図６および図７は、台５３等、およびこの上に載置されるポッド２の断面構成概略を示しており、図６はポッド２が載治される直前の状態、図７はポッド２が載置された状態をそれぞれ示している。なお、本適用例においては、シール部材２０とポッド２の給排気ポート端部との間に形成される空間の減圧を行うための吸気ライン１９が、台５３の内部に設けられている。吸気ライン１９は、吸気孔２０ｄを解して前述の空間と連通しており、吸気ライン１９は、外部装置たる不図示の真空排気系に接続されている。

以下、図面を参照して本発明を適用したFOUPシステムにおけるパージ操作等について説明する。まず、内部に半導体ウエハ１を収容し、蓋４によってその内部が密閉空間とされたポッド２が台５３上方まで運ばれる。ポッド２は、台５３上に突出する位置決めピン１２がポッド２の下部に設けられた凹部５に略嵌合した状態で、台５３上に載置される。この状態において、ポッド側の給気ポート７および排気ポート９は、各々シール部材２０を介して台５３側の給気ポート１４および排気ポート１６と当接している。

ここで、吸気ライン１９を用いて、シール部材２０とポッド２側の給排気ポート端部との間に形成される空間２０ｅ内部を排気する操作を行う。当該操作によって、空間２０ｅは減圧され、シール部材２０は、この減圧空間２０ｅの効果によって、当接するポッド２側の給排気ポート端部と強固に密着することとなる。当該操作終了後、あるいは当該操作を継続しながら、ポッド２内部のパージ操作を行う。パージ操作においては、台５３側の給気ポート１４、シール部材２０、ポッド２側吸気ポート７、フィルタ１１、ポッド２内部、フィルタ１１、ポッド２側排気ポート９、シール部材２０、台５３側の排気ポート１６の順に置換ガスを循環させることによって、ポッド２内部雰囲気の置換が行われる。

本発明に係るシール部材を上述の如くロードポートに用いることによって、給気および排気ラインが各々正圧あるいは負圧いずれに保たれているにもかかわらず、これらラインは外部環境に対して十分なシール特性を保ちながら当該状態を維持することが可能となる。従って、ポッド２内部に対して、従来と比べてより小さな流速でもって置換ガスを送ることが可能となる等、ポッド２内部に気流の乱れを生じさせない条件下にて雰囲気置換を行うことが可能となる。また、上述の減圧空間２０ｅの内部圧力を、吸気ライン１９を介してモニタすることにより、シール部材２０のシール状態をモニタすることも可能である。

なお、本実施例においては、給気ポートおよび排気ポートが各々一系統のみ形成された台５３、およびこれと対応するポッド２が示されている。しかしながら本発明が適用可能となる構成はこれらに限られず、求められるガス置換速度、ポッド２の内容量等を考慮して、適宜その数を増減させることが好ましい。また、給気ポートのみからなる構成としても良い。この場合、当該ポートを介して置換ガスをポッド内部に供給し、置換ガス等によってポッド内部の圧力を外部の大気圧より大きくし、蓋４とポッド本体２ａ都の間のシール力を低下させる。このようにして、シール力が低下して生じた蓋４とポッド本体２ａとの間からポッド２の内部雰囲気を流出させることによって、ポッド内部の排気を行うこととすれば良い。

また、本適用例においては、本発明に係るシール部材を台側に配置することとしているが、当該シール部材の配置はこれに限られず、ポッド側にこれを配置することとしても良い。この場合、シール部材には吸気孔を設けず、台側のシール面であって内周リップと外周リップとの間に形成される空間と接触する部分に、当該空間内部を排気するための排気系を接続することとしても良い。また、本適用例においては、FOUPを対象として述べているが、本発明の適用例は当該システムに限定されない。内部に複数の被保持物を収容する容器と、当該容器より被保持物を搬送して被保持物を処理する装置に搬送する搬送室とを有する系であって、当該容器内部の雰囲気をパージすることを要する系であれば、本発明に係るシール部材を適用することは可能である。

本発明の一実施の形態係るシール部材を斜めから見た状態および部分断面を示す図である。図１に示したシール部材の断面形状を示す図である。本発明に係るシール部材が好適に用いられる系を模式的に示す図である。本発明に係るシール部材を用いた半導体ウエハ処理装置の概略構成を示す全体側面図である。本発明に係るシール部材をFOUP用のロードポートにおける台に設置した際における、当該台を斜め上方から見た状態の概略構成を示す図である。図３に示す台上にFOUPを載置した状態における、各々の構成の断面概略を示す図である。図３に示す台上にFOUPを配置した状態における、各々の構成の断面概略を示す図である。従来のシール部材、これを用いた台における給排気ポート端部、および対向するポッドにおける給排気ポート端部の断面概略を示す図である。従来のシール部材、これを用いた台における給排気ポート端部、および対向するポッドにおける給排気ポート端部の断面概略を示す図である。

符号の説明

１：ウエハ、２：ポッド、３：オープナ、４：蓋、５：フレーム、７：ポッド側ガス給気ポート、９：、ポッド側ガス排気ポート、１０：搬送室開口部、１１：フィルタ、１２：位置決めピン、１４：台側ガス給気ポート、１６：台側ガス排気ポート、１８、２０：シール部材、３１：第一の空間、４１：第二の空間、５０：半導体処理装置、５１：ロードポート、５２：搬送室、５３：台

Claims

それぞれ周囲と隔置して内部の圧力を前記周囲の圧力とは異なる圧力に保持可能な、開口部を有する第一の空間および第二の空間を連結する際に、前記第一の空間の開口部形成面と前記第二の空間の開口部形成面との間に配置されて前記第一および第二の空間を前記周囲と隔置するシール部材であって、
前記第一の空間の開口部形成面および前記第二の空間の開口部形成面のうちいずれかにおいて、当該開口部の外周を囲んで固定されるリング形状からなる本体部と、
前記本体部のリング形状の上面の内周部より、前記本体部が固定された側の開口部形成面とは異なる他方の開口部形成面方向に概略向かって伸びる内周リップ部と、
前記本体部のリング形状の上面の外周部より、前記本体部が固定された側の開口部形成面とは異なる他方の開口部形成面方向に概略向かって伸びる外周リップ部とを有し、
前記内周リップ部は前記本体部における内周部に接続されたOリング形状を有して前記本体部のリング形状上面と垂直な方向に変形可能であり、前記外周リップ部は前記本体部のリング形状上面と略平行な方向に変形可能であることを特徴とするシール部材。
前記本体部は、前記内周リップ部及び前記外周リップ部の間に、前記リング形状の上面から、前記内周リップ部及び前記外周リップ部が形成されていない前記リング形状の下面に貫通する孔を有することを特徴とする請求項１記載のシール部材。
前記外周リップ部は前記本体部から離れるに従ってその内径が大きくなる略漏斗状の形状を有することを特徴とする請求項１或いは２記載のシール部材。