JP2019158074A - 密閉設備 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレーム部材及びカバー部材の剛性が高くなくても、筐体を密閉可能にすること。【解決手段】ＥＦＥＭにおいて、筐体の内部空間４０と外部空間７との間に所定値以下の圧力差が存在する。筐体は、開口が形成されるように組まれたフレーム部材と、開口を覆うようにフレーム部材に取り付けられたカバー部材と、フレーム部材とカバー部材との間に挟まれ、開口を囲むように延びているシール部材６１と、を有する。フレーム部材及び前記カバー部材は、板金で形成されている。シール部材６１は、その延在方向に直交する断面が中空形状を有する弾性部材である。【選択図】図７

Description

本発明は、密閉設備に関する。
特許文献１には、半導体基板（ウェハ）に所定の処理を施す処理装置と、ウェハが収容されるＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）との間でウェハの受渡しを行う、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）が開示されている。ＥＦＥＭは、ウェハの搬送が行われる搬送室が形成された筐体と、筐体の外側に並べて配置され、ＦＯＵＰがそれぞれ載置される複数のロードポートと、搬送室内に設置され、ウェハの搬送を行う搬送装置と、を備える。
従来、ウェハ上で製造される半導体回路に対する搬送室内の酸素や水分等の影響は少なかったが、近年、半導体回路のさらなる微細化に伴い、それらの影響が顕在化してきている。そこで、特許文献１に記載のＥＦＥＭは、不活性ガスである窒素で搬送室内が満たされるように構成されている。具体的には、ＥＦＥＭは、筐体の内部で窒素を循環させる、搬送室を含む循環流路と、循環流路に窒素を供給するガス供給手段と、循環流路から窒素を排出するガス排出手段とを備える。窒素は、循環流路内の酸素濃度等の変動に応じて適宜供給及び排出される。これにより、窒素を常時供給及び排出する構成と比べて窒素の供給量の増大を抑えつつ、搬送室内を窒素雰囲気に保つことが可能となる。さらに、循環流路は、筐体を囲む筐体壁（カバー部材）と、筐体壁を支える支柱（フレーム部材）とによって閉止された略密閉空間となっている。これにより、外部空間から循環流路への大気の侵入や、循環流路から外部空間への窒素の漏出が抑制される。
特開２０１５−１４６３４９号公報
特許文献１に記載のようなＥＦＥＭにおいて、実際に略密閉空間を形成するために、本願発明者は、フレーム部材とカバー部材との間にＯリングを挟んで押しつぶすことで、Ｏリングをフレーム部材及びカバー部材に密着させ、筐体を密閉することを検討した。ここで、Ｏリングを押しつぶすためには一定以上の押圧力が必要であり、フレーム部材及びカバー部材がその押圧力に耐えうる剛性を有するように、フレーム部材及びカバー部材を厚くすることが求められる。しかしながら、フレーム部材及びカバー部材を厚くすると、フレーム部材及びカバー部材の重量がかなり増大し、材料費等の製造コストが大幅に増加してしまう。また、例えばＥＦＥＭのメンテナンス時にカバー部材を着脱する場合、重いカバー部材を運ぶ必要が生じ、作業性が極めて悪くなるという問題もある。さらには、表面に高い平坦性が要求される。
本発明の目的は、フレーム部材及びカバー部材の剛性が高くなくても、筐体を密閉可能にすることである。
第１の発明の密閉設備は、筐体の内部空間と外部空間との間に所定値以下の圧力差が存在する密閉設備であって、前記筐体は、開口が形成されるように組まれたフレーム部材と、 前記開口を覆うように前記フレーム部材に取り付けられたカバー部材と、前記フレーム部材と前記カバー部材との間に挟まれ、前記開口を囲むように延びているシール部材と、を有し、前記フレーム部材及び前記カバー部材は、板金で形成されており、前記シール部材は、その延在方向に直交する断面が中空形状を有する弾性部材であることを特徴とするものである。
本発明では、シール部材が断面中空の弾性部材であるため、小さな押圧力でもたわみやすい。すなわち、フレーム部材とカバー部材とに挟まれているシール部材が圧縮されやすく、シール部材とフレーム部材及びカバー部材との接触面積が大きくなりやすい。このため、小さな押圧力で、シール部材をフレーム部材及びカバー部材に密着させることができる。これにより、剛性が高くない板金でフレーム部材及びカバー部材が形成されていても、シール部材を圧縮させるための押圧力にフレーム部材及びカバー部材が耐えることができる。ここで、中空のシール部材は、内部空間と外部空間との圧力差が大きいと、圧力の高い側から低い側へシール部材が押されることで密閉性が悪化しやすいが、本発明では、内部空間と外部空間との圧力差が小さい（例えば、１〜３０００Ｐａ（Ｇ）、好ましくは３〜５００Ｐａ（Ｇ）、より好ましくは５〜１００Ｐａ（Ｇ））ため、密閉性の悪化は抑制される。以上より、フレーム部材及びカバー部材の剛性が高くなくても、筐体を密閉することができる。
第２の発明の密閉設備は、前記第１の発明において、前記シール部材には、前記シール部材の中空部と外部とを連通させるガス抜き穴が形成されていることを特徴とするものである。
本発明では、フレーム部材にカバー部材を取り付ける際、すなわちシール部材が圧縮される際に、ガス抜き穴を介してシール部材の中空部から気体が排出される。このため、ガス抜き穴が形成されていない場合と比べて、シール部材が圧縮されたときに、中空部の圧力が上昇することを抑制し、シール部材による反発力を弱めることができる。したがって、小さな押圧力で確実にシール部材を圧縮することができる。
第３の発明の密閉設備は、前記第１又は第２の発明において、前記フレーム部材と前記カバー部材との間に、スペーサが配置されていることを特徴とするものである。
シール部材が圧縮され過ぎて完全につぶれた状態で使用されると、シール部材が傷みやすくなる等のおそれがある。本発明では、スペーサによってフレーム部材とカバー部材との距離が開くので、シール部材の厚みが当該距離よりも小さくなることが防止される。したがって、フレーム部材とカバー部材との距離を適切に開けることで、シール部材が圧縮され過ぎることを防止できる。
第４の発明の密閉設備は、前記第１〜第３のいずれかの発明において、前記シール部材は、前記フレーム部材及び前記カバー部材のうち一方との接触部分に形成された突出部を有し、前記突出部は、前記延在方向と直交し、且つ、前記一方における前記シール部材との接触面に平行な、前記シール部材の幅方向に延びていることを特徴とするものである。
本発明では、幅方向に突出している突出部によって、シール部材と、フレーム部材及びカバー部材のうち一方との接触面積を大きくすることができる。したがって、筐体の密閉性を向上させることができる。
第５の発明の密閉設備は、前記第４の発明において、前記突出部は、前記幅方向において、前記内部空間及び前記外部空間のうち圧力が低い空間側にのみ形成されていることを特徴とするものである。
突出部が、内部空間及び外部空間のうち圧力が高い空間側に形成されていると、内部空間と外部空間との圧力差が増大した場合、圧力が高い側から低い側にシール部材が押圧されたときに、突出部の抵抗によってシール部材が動きにくくなる。つまり、圧力が高い空間から圧力が低い空間に気体が抜けにくい。すると、上記圧力差が増大し続けた場合に、中空で強度が低いシール部材が破壊等されるおそれがある。本発明では、内部空間と外部空間との圧力差が増大した場合に、圧力が高い空間から圧力が低い空間に気体が比較的抜けやすいため、シール部材が破壊等されることを抑制することができる。
第６の発明の密閉設備は、筐体の内部空間と外部空間との間に３０００Ｐａ以下の圧力差が存在する密閉設備であって、前記筐体は、開口が形成されるように組まれたフレーム部材と、前記開口を覆うように前記フレーム部材に取り付けられたカバー部材と、前記フレーム部材と前記カバー部材との間に挟まれ、前記開口を囲むように延びているシール部材と、を有し、前記フレーム部材及び前記カバー部材の少なくとも一方は、厚さ６ｍｍ以下の板金で形成されており、前記フレーム部材とカバー部材の前記シール部材と接触する接触面は、０．５ｍｍ／ｍ〜５ｍｍ／ｍの平坦度を有し、前記シール部材は、その延在方向に直交する断面が中空形状を有する弾性部材であることを特徴とするものである。
本発明では、フレーム部材やカバー部材が削り出して製造された場合と比べて表面の平坦性に劣る板金をフレーム部材又はカバー部材に使用しても、シール部材が小さい押圧力で表面に追従して変形するので、必要な密閉性を得ることができる。
第７の発明の密閉設備は、前記第１〜第６のいずれかの発明において、不活性ガスを供給可能なガス供給手段と、前記内部空間内のガスを排出するガス排出手段と、前記ガス供給手段及び前記ガス排出手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ガス供給手段により前記内部空間２００Ｌ／ｍｉｎ以下の前記不活性ガスを供給するとともに、前記ガスの供給量又は前記内部空間の圧力に応じて前記ガス排出手段により前記ガスを排出することで、前記内部空間の酸素濃度を１００ｐｐｍ未満にすることを特徴とするものである。
本発明では、筐体を密閉することができ、外部空間から内部空間にガスが侵入することを抑制できるため、不活性ガスの供給流量が２００Ｌ／ｍｉｎ以下と少ない場合でも、不活性ガス以外のガスの濃度が上昇してしまうことを抑制できる。
本実施形態に係るＥＦＥＭ及びその周辺の概略的な平面図である。 ＥＦＥＭの電気的構成を示す図である。 筐体の正面図である。 図３のIV-IV断面図である。 図３のV-V断面図である。 筐体の前面に配置されたシール部材を示す図である。 シール部材及びその周辺の構成を示す図である。
次に、本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１に示す方向を前後左右方向とする。すなわち、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）１と基板処理装置６とが並べられている方向を前後方向とする。ＥＦＥＭ１側を前方、基板処理装置６側を後方とする。前後方向と直交する、複数のロードポート４が並べられている方向を左右方向とする。また、前後方向及び左右方向の両方と直交する方向を上下方向とする。
（ＥＦＥＭ及び周辺の概略構成）
まず、ＥＦＥＭ１（本発明の密閉設備）及びその周辺の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るＥＦＥＭ１及びその周辺の概略的な平面図である。図２は、ＥＦＥＭ１の電気的構成を示す図である。図１に示すように、ＥＦＥＭ１は、筐体２と、搬送ロボット３と、複数のロードポート４と、制御装置５とを備える。ＥＦＥＭ１の後方には、半導体基板であるウェハＷに所定の処理を施す基板処理装置６が配置されている。ＥＦＥＭ１は、筐体２内に配置された搬送ロボット３によって、ロードポート４に載置されているＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）１００と基板処理装置６との間でウェハＷの受渡しを行う。ＦＯＵＰ１００は、複数のウェハＷを上下方向に並べて収容可能な容器であり、後端部（前後方向における筐体２側の端部）に蓋１０１が取り付けられている。ＦＯＵＰ１００は、例えば、ロードポート４の上方に設けられた不図示のレールに吊り下げられて走行する、不図示のＯＨＴ（天井走行式無人搬送車）によって搬送される。ＯＨＴとロードポート４との間で、ＦＯＵＰ１００の受渡しが行われる。
筐体２は、複数のロードポート４と基板処理装置６とを接続するためのものである。筐体２の内部には、外部空間７に対して略密閉された、ウェハＷが搬送される搬送室４１が形成されている。ＥＦＥＭ１が稼動しているとき、搬送室４１は、窒素等の不活性ガスで満たされている。筐体２は、搬送室４１を含む内部空間４０を窒素が循環するように構成されている（詳細については後述する）。また、筐体２の後端部にはドア２ａが取り付けられ、搬送室４１は、ドア２ａを隔てて基板処理装置６と接続されている。
搬送ロボット３は、搬送室４１内に配置され、ウェハＷの搬送を行う。搬送ロボット３は、位置が固定された基台部３ａ（図３参照）と、基台部３ａの上方に配置され、ウェハＷを保持して搬送するアーム機構３ｂ（図３参照）と、ロボット制御部１１（図２参照）とを有する。搬送ロボット３は、主に、ＦＯＵＰ１００内のウェハＷを取り出して基板処理装置６に渡す動作や、基板処理装置６によって処理されたウェハＷを受け取ってＦＯＵＰ１００に戻す動作を行う。
ロードポート４は、ＦＯＵＰ１００を載置する（図５参照）ためのものである。複数のロードポート４は、それぞれの後端部が筐体２の前側の隔壁に沿うように、左右方向に並べて配置されている。ロードポート４は、ＦＯＵＰ１００内の雰囲気を窒素等の不活性ガスに置換可能に構成されている。ロードポート４の後端部には、ドア４ａが設けられている。ドア４ａは、不図示のドア開閉機構によって開閉される。ドア４ａは、ＦＯＵＰ１００の蓋１０１のロックを解除可能、且つ、蓋１０１を保持可能に構成されている。ロックが解除された蓋１０１をドア４ａが保持している状態で、ドア移動機構がドア４ａを開けることで、蓋１０１が開けられる。これにより、ＦＯＵＰ１００内のウェハＷが、搬送ロボット３によって取出可能になる。
図２に示すように、制御装置５（本発明の制御部）は、搬送ロボット３のロボット制御部１１、ロードポート４の制御部（不図示）、基板処理装置６の制御部（不図示）と電気的に接続されており、これらの制御部との通信を行う。また、制御装置５は、筐体２内に設置された酸素濃度計５５、圧力計５６、湿度計５７等と電気的に接続されており、これらの計測機器の計測結果を受信して、筐体２内の雰囲気に関する情報を把握する。また、制御装置５は、供給バルブ１１２及び排出バルブ１１３（後述）と電気的に接続されており、これらのバルブの開度を調節することで、筐体２内の雰囲気を適宜調節する。例えば、窒素を循環させるタイプのＥＦＥＭ１においては、内部空間４０から外部空間７への窒素の漏出を抑制しつつ、外部から内部空間４０への大気の侵入を確実に抑制するために、内部空間４０の圧力を外部空間７の圧力よりもわずかに高く保つ必要がある。具体的には、１Ｐａ（Ｇ）〜３０００Ｐａ（Ｇ）の範囲内であり、好ましくは、３Ｐａ（Ｇ）〜５００Ｐａ（Ｇ）、より好ましくは、５Ｐａ（Ｇ）〜１００Ｐａ（Ｇ）である。このため、制御装置５は、内部空間４０の圧力が所定の範囲から外れると、排出バルブ１１３の開度を変更することで窒素の排出流量を変更し、圧力が所定の目標圧力になるように調節する。このように、酸素濃度に基づいて窒素の供給流量が調節され、圧力に基づいて窒素の排出流量が調節されることで、酸素濃度及び圧力が制御される。本実施形態では、１０Ｐａ（Ｇ）の差圧となるよう調整している。
図１に示すように、基板処理装置６は、例えば、ロードロック室６ａと、処理室６ｂとを有する。ロードロック室６ａは、筐体２のドア２ａを隔てて搬送室４１と接続された、ウェハＷを一時的に待機させるための部屋である。処理室６ｂは、ドア６ｃを隔ててロードロック室６ａと接続されている。処理室６ｂでは、不図示の処理機構によって、ウェハＷに対して所定の処理が施される。
（筐体及びその内部の構成）
次に、筐体２及びその内部の構成について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、筐体２の正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ断面図である。図６は、筐体２の前面に配置された後述のシール部材６１を示す図である。なお、図３においては、隔壁の図示を省略している。また、図５においては、搬送ロボット３等の図示を省略している。
筐体２は、全体として直方体状である。図３〜図６に示すように、筐体２は、柱２１〜２６と、隔壁３１〜３６とを有する。上下方向に延びる柱２１〜２６に隔壁３１〜３６が取り付けられており、筐体２の内部空間４０が外部空間７に対して略密閉されている。
より具体的には、図４に示すように、筐体２の前端部において、柱２１〜２４が左方から右方にかけて順番に並べて立設配置されている。柱２１と柱２４との間に配置された柱２２、２３は、柱２１及び柱２４よりも短い。筐体２の後端部の左右両側に、柱２５、２６が立設配置されている。柱２１〜２６は、例えばＳＰＣＣ材等の炭素鋼からなる一般的な板金（圧延された厚さ６ｍｍ以下の金属板）で形成されている。
図３に示すように、筐体２の底部に隔壁３１が、天井部に隔壁３２が配置されている。図４に示すように、前端部に隔壁３３が、後端部に隔壁３４が、左端部に隔壁３５が、右端部に隔壁３６が、それぞれ配置されている。筐体２の右端部には、後述するアライナ５４が載置される載置部５３（図３参照）が設けられている。アライナ５４及び載置部５３も、筐体２の内側に収容されている（図４参照）。
図３及び図５に示すように、筐体２内の上側部分（柱２２、２３の上方）には、水平方向に延びる支持板３７が配置されている。これにより、筐体２の内部は、下側に形成された前述の搬送室４１と、上側に形成されたＦＦＵ設置室４２とに分かれている。ＦＦＵ設置室４２内には、後述するＦＦＵ（ファンフィルタユニット）４４が配置されている。支持板３７の前後方向における中央部には、搬送室４１とＦＦＵ設置室４２とを連通させる開口３７ａが形成されている。なお、筐体２の隔壁３３〜３６は、搬送室４１用の下部壁とＦＦＵ設置室４２用の上部壁とに分けられている（例えば、図５における前端部の隔壁３３ａ、３３ｂ及び後端部の隔壁３４ａ、３４ｂを参照）。隔壁３１〜３６及び支持板３７も、柱２１〜２６と同様の板金で形成されている。
筐体２について、もう少し詳しく説明する。筐体２においては、柱２１〜２６、隔壁３１、３２及び支持板３７が組み立てられていることで（図３、図４参照）、図６に示すように、複数の開口３８が形成されている。例えば、筐体２の前端部の下部には、柱２１、柱２４、隔壁３１及び支持板３７によって、開口３８ａが形成されている。筐体２の前端部の上部には、柱２１、柱２４、隔壁３２及び支持板３７によって、開口３８ｂが形成されている。隔壁３３〜３６（図４参照）は、開口３８を覆うように柱２１〜２６、隔壁３１、３２及び支持板３７に取り付けられている。柱２１〜２６、隔壁３１、３２及び支持板３７（以下、柱２１等とする）が、本発明のフレーム部材に相当する。隔壁３３〜３６（以下、隔壁３３等とする）が、本発明のカバー部材に相当する。柱２１等と隔壁３３等との間には、図６に示すように、開口３８を密閉するためのシール部材６１が挟まれている。例えば、開口３８ａを覆うように取り付けられた隔壁３３（隔壁３３ａ。図６の二点鎖線参照）と柱２１等との間には、シール部材６２（図６のハッチング部分参照）が挟まれている。開口３８ｂを覆うように取り付けられた隔壁３３（隔壁３３ｂ。図６の二点鎖線参照）と柱２１等との間には、シール部材６３（図６のハッチング部分参照）が挟まれている。シール部材６１は、開口３８を囲むように延びている。シール部材６１のさらなる詳細については後述する。
次に、筐体２の内部の構成について説明する。具体的には、筐体２内で窒素を循環させるための構成及びその周辺構成、並びに、搬送室４１内に配置された機器等について説明する。
筐体２内で窒素を循環させるための構成及びその周辺構成について、図３〜図５を用いて説明する。図５に示すように、筐体２の内部空間４０には、窒素を循環させるための循環路が形成されている。循環路は、搬送室４１と、ＦＦＵ設置室４２と、帰還路４３とによって構成されている。概要としては、内部空間４０においては、ＦＦＵ設置室４２から清浄な窒素が下方へ送り出され、搬送室４１の下端部まで到達した後、帰還路４３を通って上昇し、ＦＦＵ設置室４２に戻るようになっている（図５の矢印参照）。
ＦＦＵ設置室４２には、支持板３７上に配置されたＦＦＵ４４と、ＦＦＵ４４上に配置されたケミカルフィルタ４５とが設けられている。ＦＦＵ４４は、ファン４４ａとフィルタ４４ｂとを有する。ＦＦＵ４４は、ファン４４ａによってＦＦＵ設置室４２内の窒素を下方に送出しつつ、窒素に含まれるパーティクル（不図示）をフィルタ４４ｂによって除去する。ケミカルフィルタ４５は、例えば基板処理装置６から内部空間４０に持ち込まれた活性ガス等を除去するためのものである。ＦＦＵ４４及びケミカルフィルタ４５によって清浄化された窒素は、ＦＦＵ設置室４２から、支持板３７に形成された開口３７ａを介して搬送室４１に送り出される。搬送室４１に送り出された窒素は、層流を形成し、下方へ流れる。
帰還路４３は、筐体２の前端部に配置された柱２１〜２４（図５においては柱２３）及び支持板３７に形成されている。すなわち、柱２１〜２４は中空になっており、窒素が通れる空間２１ａ〜２４ａがそれぞれ形成されている（図４参照）。つまり、空間２１ａ〜２４ａが、それぞれ帰還路４３を構成している。帰還路４３は、支持板３７の前端部に形成された開口３７ｂによってＦＦＵ設置室４２と連通している（図５参照）。
帰還路４３について、図５を参照しつつ、より具体的に説明する。なお、図５には柱２３が示されているが、他の柱２１、２２、２４についても同様である。柱２３の下端部には、搬送室４１内の窒素を帰還路４３（空間２３ａ）に流入させやすくするための導入ダクト２７が取り付けられている。導入ダクト２７には開口２７ａが形成され、搬送室４１の下端部に到達した窒素が帰還路４３に流入可能となっている。導入ダクト２７の上部には、下方へ向かうほど後方に広がる拡大部２７ｂが形成されている。拡大部２７ｂの下方には、ファン４６が配置されている。ファン４６は、不図示のモータによって駆動され、搬送室４１の下端部に到達した窒素を帰還路４３（図５においては空間２３ａ）に吸い込んで上方に送り出し、窒素をＦＦＵ設置室４２に戻す。ＦＦＵ設置室４２に戻された窒素は、ＦＦＵ４４やケミカルフィルタ４５によって清浄化され、再び搬送室４１へ送り出される。以上のようにして、窒素が循環路内を循環可能になっている。
また、図３に示すように、ＦＦＵ設置室４２の側部には、内部空間４０に窒素を供給するための供給管４７が接続されている。供給管４７は、窒素の供給源１１１に接続されている。供給管４７の途中部には、窒素の単位時間あたりの供給量を変更可能な供給バルブ１１２（本発明のガス供給手段）が設けられている。供給バルブ１１２の開度を調節することで、供給源１１１から内部空間４０に供給される窒素の流量を０〜５００Ｌ／ｍｉｎで調整することが可能である。また、図５に示すように、搬送室４１の前端部には、循環路内の気体を排出するための排出管４８が接続されている。排出管４８は、例えば不図示の排気ポートにつながっている。排出管４８の途中部には、循環路内の気体の単位時間あたりの排出量を変更可能な排出バルブ１１３（本発明のガス排出手段）が設けられている。供給バルブ１１２及び排出バルブ１１３は、制御装置５と電気的に接続されている（図２参照）。これにより、内部空間４０に窒素を適宜供給及び排出することが可能となっている。例えば、内部空間４０における酸素濃度の上昇が酸素濃度計５５によって検出された場合に、制御装置５は、供給バルブ１１３の開度を一時的に大きくして、供給源１１１から供給管４７を介して内部空間４０に窒素を一時的に多く供給する。また、制御装置５は、上述したように、内部空間４０の圧力に応じて排出バルブ１１３の開度を変更（フィードバック制御）し、排出管４８を介して窒素と共に酸素を排出する。このようにして、制御装置５は、内部空間４０の酸素濃度を例えば１００ｐｐｍ未満にする。或いは、制御装置５は、供給バルブ１１３の開度（すなわち、窒素の供給量）に応じて排出バルブ１１３の開度を変更しても良い。つまり、例えば、制御装置５は、供給バルブ１１３の開度の変更と同時に排出バルブ１１３の開度を変更し、所定時間が経過した後にフィードバック制御を再開しても良い。
また、制御装置５は、圧力計５６（図２参照）の値に基づき、供給バルブ１１２及び排出バルブ１１３を制御する。これにより、内部空間４０の圧力は、外部空間７の圧力よりもわずかに（例えば、約１０Ｐａ）高く保たれている。
次に、搬送室４１内に配置された機器等について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４に示すように、搬送室４１内には、上述した搬送ロボット３と、制御部収容箱５１と、計測機器収容箱５２と、アライナ５４とが配置されている。制御部収容箱５１は、例えば搬送ロボット３の基台部３ａ（図３参照）の左方に設置され、アーム機構３ｂ（図３参照）と干渉しないように配置されている。制御部収容箱５１には、上述したロボット制御部１１が収容されている。計測機器収容箱５２は、例えば基台部３ａの右方に設置され、アーム機構３ｂと干渉しないように配置されている。計測機器収容箱５２には、上述した酸素濃度計５５、圧力計５６、湿度計５７等の計測機器（図２参照）が収容可能となっている。
アライナ５４は、搬送ロボット３のアーム機構３ｂ（図３参照）に保持されているウェハＷの保持位置が、目標保持位置からどれだけずれているか検出するためのものである。例えば、上述したＯＨＴ（不図示）によって搬送されるＦＯＵＰ１００（図１参照）の内部では、ウェハＷが微妙に動くおそれがある。そこで、搬送ロボット３は、ＦＯＵＰ１００から取り出した処理前のウェハＷを、いったんアライナ５４に載置する。アライナ５４は、ウェハＷが搬送ロボット３によって目標保持位置からどれだけずれた位置で保持されていたか計測し、計測結果をロボット制御部１１に送信する。ロボット制御部１１は、上記計測結果に基づいて、アーム機構３ｂによる保持位置を補正し、アーム機構３ｂを制御して目標保持位置でウェハＷを保持させ、基板処理装置６のロードロック室６ａまで搬送させる。これにより、基板処理装置６によるウェハＷの処理を正常に行うことができる。
以上の構成を備えるＥＦＥＭ１において、開口３８（図６参照）を密閉するためのシール部材６１として、本願発明者は、当初、一般的なＯリングを用いることを検討していた。ここで、Ｏリングを押しつぶすためには一定以上の押圧力が必要であり、柱２１等及び隔壁３３等がその押圧力に耐えうる剛性を有することが求められる。しかしながら、これらの部材の剛性を上げようとすると、板金の代わりに厚板を削り出した部材で柱２１等及び隔壁３３等を製造する必要が生じ、材料費や加工費等の製造コストが大幅に上昇する。また、例えばＥＦＥＭのメンテナンス時に隔壁３３等を着脱する場合、重い部材を運ぶ必要が生じ、作業性が極めて悪くなるという問題もある。そこで、ＥＦＥＭ１においては、柱２１等及び隔壁３３等の剛性が高くなくても筐体２を密閉可能にするために、シール部材６１及びその周辺の構成が、以下のようになっている。
（シール部材及びその周辺の詳細構成）
シール部材６１及びその周辺の詳細構成について、図６及び図７を用いて説明する。図７（ａ）は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図であり、隔壁３３が柱２１に取り付けられる前の状態を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示された隔壁３３が、柱２１に取り付けられた後の状態を示す図である。以下の説明では、シール部材６１の延びる方向を延在方向（図６参照）とする。延在方向と直交し、且つ、柱２１の、シール部材６１と接触する接触面２１ｂ（図７参照）と平行な方向を、シール部材６１の幅方向とする。幅方向において、図７の紙面左方を外部空間７側とし、図７の紙面右方を内部空間４０側とする。延在方向及び幅方向の両方と直交する方向を、シール部材６１の厚み方向とする。なお、以下の説明では、例として、シール部材６１の、柱２１と隔壁３３との間に挟まれた部分について説明するが、他の柱と隔壁との間に挟まれた部分も同様の構成を有する。
ＥＦＥＭ１に適用されるシール部材６１は、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）と呼ばれるゴムからなる。シール部材６１は、例えば押出成形によって直線状に形成された後、加硫接合によって環状に接合されている。これにより、通常のシロキサン等を含む接着剤によってシール部材６１の延在方向における端部同士を接着させる場合と比べて、半導体基板であるウェハＷの汚染が抑制される。なお、シール部材６１は、半導体基板であるウェハＷを汚染しないものであれば良く、フッ素系ゴムやニトリルゴム等、他の弾性部材によって形成されていても良い。
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、シール部材６１は、土台部６５と、本体部６６と、突出部６７とを有する。シール部材６１は、柱２１と隔壁３３との間に挟まれて圧縮されることで、隔壁３３によって開口３８（図６参照）を密閉し、内部空間４０と外部空間７とを隔てる。図７（ａ）、（ｂ）においては、紙面左方が外部空間７側であり、紙面右方が内部空間４０側である。隔壁３３に固定された土台部６５から、中空の本体部６６が柱２１側へ延びており、厚み方向における本体部６６の先端部及び突出部６７が、柱２１の接触面２１ｂに接触する。隔壁３３の土台部６５に接触する面及び接触面２１ｂの平坦度は、例えば０．５ｍｍ／ｍ〜５ｍｍ／ｍである。
土台部６５は、シール部材６１を隔壁３３に固定するための部分である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、土台部６５は、平板状の部分であり、シール部材６１の、厚み方向における隔壁側の端部に形成されている。土台部６５は、幅方向に延びている。土台部６５の幅方向における両側には、土台部６５と同等の厚みを有する（或いは、土台部６５よりもやや薄い）土台板７１、７２が配置されている。土台部６５及び土台板７１、７２の厚み方向における柱２１側には、土台部６５と土台板７１とにまたがる取付板７３と、土台部６５と土台板７２とにまたがる取付板７４とが配置されている。土台板７１と取付板７３は、例えばねじ７５によって隔壁３３にねじ止めされている。土台板７２と取付板７４は、ねじ７６によって隔壁３３にねじ止めされている。これにより、土台部６５の幅方向における両側部分が取付板７３、７４によって隔壁３３側に押圧され、シール部材６１が隔壁３３に固定されている。これにより、シール部材６１が固定されていない場合と比べて、隔壁３３を着脱する際にシール部材６１の取扱いが容易化される。
本体部６６は、延在方向に直交する断面が中空形状を有する部分である。本体部６６は、中実であるＯリングと比べて圧縮されやすい。本体部６６は、圧縮されていない状態では断面円形であるが、断面形状はこれに限られるものではない。本体部６６の内側には、中空部６６ａが形成されている。また、本体部６６の延在方向における一部に、中空部６６ａと本体部６６の外部とを連通させるガス抜き穴６６ｂが形成されている。ガス抜き穴６６ｂは、本体部６６の幅方向における外部空間７側（紙面左方）に形成されている。これにより、本体部６６が圧縮されたときに（図７（ｂ）参照）、中空部６６ａ内の気体が外部空間７へ抜け出ることが可能となっている。このため、ガス抜き穴６６ｂが形成されていない場合と比べて、本体部６６が圧縮されたときの反発力が弱まるので、本体部６６は、より圧縮されやすい。なお、ガス抜き穴６６ｂは、延在方向において１つだけ形成されていれば良いが、ガス抜き穴６６ｂの数はこれに限られるものではない。
シール部材６１は、本体部６６が中空であり圧縮されやすい一方で、断面中実のＯリング等と比べると、密閉力はあまり高くない。シール部材６１は、例えば、内部空間４０と外部空間７との圧力差が３０００Ｐａ（Ｇ）以下であれば、密閉性を保てるように構成されている。言い換えると、上記圧力差が３０００Ｐａ（Ｇ）を超えると、圧力が高い空間から低い空間へ気体が漏れ出る可能性がある。但し、上述したように、内部空間４０と外部空間７との圧力差はわずか（１０Ｐａ程度）であるため、この程度の密閉力でも、筐体２を密閉することは可能である。
突出部６７は、シール部材６１の、柱２１（本発明の、フレーム部材とカバー部材のうち一方）との接触部分に形成されている。別の言い方をすると、突出部６７は、本体部６６の厚み方向における柱２１側の端部から突出している。突出部６７は、幅方向において、外部空間７側（つまり、内部空間４０と比べて圧力が低い空間側）に突出している。これにより、本体部６６が圧縮されたときに（図７（ｂ）参照）、柱２１の接触面２１ｂとの接触面積が大きくなる（図７（ｂ）の太線参照）。本体部６６の幅方向における突出部６７の反対側の部分は、外部空間７側に湾曲している。つまり、突出部６７は、圧力が低い外部空間７側にのみ形成されている。このため、万一、内部空間４０の圧力が外部空間７に対してかなり高くなった場合（前述した３０００Ｐａ（Ｇ）を超えた場合）、突出部６７による抵抗がないため、循環路内の窒素が外部空間７へ抜けやすい。このため、圧力差が増大した場合に、シール部材６１が破壊等されることが抑制される。
また、厚み方向において、柱２１と隔壁３３との間には、スペーサ７７が配置されている。スペーサ７７は、隔壁３３が柱２１に取り付けられたとき、柱２１と隔壁３３との間に所定の距離を生じさせるための柱状部材である。本実施形態においては、スペーサ７７は、柱２１に設けられている。これにより、隔壁３３の構成を単純にし、且つ、隔壁３３の重量の増大を抑制できる（つまり、隔壁３３の取り扱いを容易化できる）。隔壁３３が柱２１に取り付けられたとき、柱２１と隔壁３３との距離は、スペーサ７７の厚み以下になることが防止される。これにより、シール部材６１が圧縮され過ぎることが防止される。図示は省略するが、スペーサ７７は、シール部材６１の延在方向において複数設けられている。なお、スペーサ７７は、隔壁３３に設けられていても良い。或いは、スペーサ７７は、隔壁３３と柱２１の両方に設けられていても良い。
シール部材６１のサイズについて説明する。シール部材６１の延在方向における長さは、例えば１０００ｍｍ〜６０００ｍｍである。シール部材６１の幅方向におけるサイズは、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍである。シール部材６１の厚み方向におけるサイズは、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍである。また円環部の外径サイズは、例えば、８ｍｍ〜２５ｍｍ、肉厚は、例えば１〜５ｍｍである。
以上の構成を有するＥＦＥＭ１において、図７（ｂ）に示すように、隔壁３３が柱２１に取り付けられた状態では、柱２１と隔壁３３との間に作用する押圧力により、本体部６６及び６７が厚み方向に圧縮されて弾性変形する。このため、シール部材６１が隔壁３３と柱２１の両方に密着し、内部空間４０と外部空間７とが隔てられる。ここで、上述したように、柱２１等のフレーム部材及び隔壁３３等のカバー部材は板金で形成されており、厚板と比べれば剛性が高くない。このような構成であっても、断面中空のシール部材６１が小さな押圧力で圧縮可能であるため、柱２１や隔壁３３等がシール部材６１の反発力によってたわむことが抑制される。
以上のように、シール部材６１が断面中空の弾性部材であるため、小さな押圧力でもたわみやすい。すなわち、柱２１等のフレーム部材と隔壁３３等のカバー部材とに挟まれているシール部材６１が圧縮されやすく、シール部材６１とフレーム部材及びカバー部材との接触面積が大きくなりやすい。このため、小さな押圧力で、シール部材６１をフレーム部材及びカバー部材に密着させることができる。これにより、剛性が高くない板金でフレーム部材及びカバー部材が形成されていても、シール部材６１を圧縮させるための押圧力にフレーム部材及びカバー部材が耐えることができる。ここで、一般に、中空のシール部材６１は、内部空間４０と外部空間７との圧力差が大きいと密閉性が悪化しやすいが、本実施形態では、内部空間４０と外部空間７との圧力差が所定値以下であることを前提とするため、密閉性の悪化は抑制される。以上より、フレーム部材及びカバー部材の剛性が高くなくても、筐体２を密閉することができる。
また、このように、柱２１等のフレーム部材及び隔壁３３等のカバー部材が板金で形成されているため、例えば厚板を削り出してフレーム部材及びカバー部材を形成する場合と比べて、材料費や加工費等の製造コストの増大を抑制することができる。さらに、カバー部材の重量の増大を抑制できるため、例えばＥＦＥＭ１のメンテナンス時にカバー部材を着脱する必要が生じた場合、カバー部材の取扱いを容易化できる。
また、フレーム部材にカバー部材を取り付ける際、すなわちシール部材６１が圧縮される際に、ガス抜き穴６６ｂを介してシール部材６１の中空部６６ａから気体が排出される。このため、ガス抜き穴６６ｂが形成されていない場合と比べて、シール部材６１が圧縮されたときに、中空部６６ａの圧力が上昇することを抑制し、シール部材６１による反発力を弱めることができる。したがって、小さな押圧力で確実にシール部材６１を圧縮することができる。
本発明では、板金により制作されるフレーム部材やカバー部材によりＥＦＥＭ１が構成されているが、削り出して作成したフレーム部材やカバー部材に対して表面の平坦性に劣るものの、本発明のシール部材６１を含む構成によれば、小さい押圧力で表面に追従して変形するので、Ｎ２循環型のＥＦＥＭ１において必要な密閉性を得ることができる。本実施形態によれば、０．５〜５ｍｍ／ｍの表面平坦性を持つフレーム部材やカバー部材において、問題なくＮ２循環型のＥＦＥＭ１において必要な密閉性（１．５Ｌ／ｍｉｎ以下のリーク量）を得ることができた。また、窒素供給量が２００Ｌ／ｍｉｎ以下であっても、搬送室４１内は１００ｐｐｍ未満の酸素濃度を実現することができた。つまり、窒素以外のガスの濃度が上昇してしまうことを抑制できた。
なお、フレーム部材やカバー部材の平坦度は、部材の任意の２点間（例えば５００ｍｍ以上）における谷から谷（又は山から山）の間に直線を引いた時、その直線と波の山（波の谷）までの距離を測定することで計算される。例えば、接触式／非接触式三次元測定装置により測定することができる。
また、スペーサ７７によって柱２１等のフレーム部材と隔壁３３等のカバー部材との距離が開くので、シール部材６１の厚みが当該距離よりも小さくなることが防止される。したがって、フレーム部材とカバー部材との距離を適切に開けることで、シール部材６１が圧縮され過ぎることを防止できる。
また、幅方向に突出している突出部６７によって、シール部材６１と、柱２１等のフレーム部材との接触面積を大きくすることができる。したがって、筐体２の密閉性を向上させることができる。
また、突出部６７が、幅方向において、外部空間７側（すなわち、内部空間４０及び外部空間７のうち圧力が低い空間側）にのみ形成されている。このため、内部空間４０と外部空間７との圧力差が増大した場合に、外部空間７に気体が比較的抜けやすいので、シール部材６１が破壊等されることを抑制することができる。
次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
（１）前記実施形態において、突出部６７が、幅方向において、外部空間７側にのみ突出しているものとしたが、これには限られない。突出部６７は、内部空間４０側に突出していても良い。或いは、外部空間７側及び内部空間４０側の両方に突出していても良い。
（２）前記までの実施形態において、突出部６７が、シール部材６１の柱２１との接触部分に形成されているものとしたが、これには限られない。つまり、土台部６５が柱２１に固定され、突出部６７が、シール部材６１の隔壁３３との接触部分に形成されていても良い。
（３）前記までの実施形態において、柱２１と隔壁３３との間にスペーサ７７が配置されているものとしたが、これには限られない。すなわち、スペーサ７７が配置されていなくても良い。なお、この場合、隔壁３３等を柱２１等に取り付ける際にシール部材６１が圧縮され過ぎないよう、柱２１等と隔壁３３等との距離を上手く開けることが好ましい。
（４）前記までの実施形態において、シール部材６１のガス抜き穴６６ｂが、本体部６６の幅方向における外部空間７側に形成されているものとしたが、これには限られない。すなわち、ガス抜き穴６６ｂは、内部空間４０側に形成されていても良い。
（５）前記までの実施形態において、フレーム部材（柱２１〜２６、隔壁３１、３２、支持板３７）及びカバー部材（隔壁３３〜３６）がいずれも板金で形成されているものとしたが、これには限られない。例えば、カバー部材が板金で形成されており、フレーム部材が厚板の削り出しによって製造されている等の構成でも良い。
（６）前記までの実施形態において、本発明は、ＥＦＥＭ１に適用されるものとしたが、これには限られない。例えば、細胞培養を行うための作業空間が形成されたアイソレータ（特開２０１１−１６７４０５号公報を参照）にも、本発明を適用することが可能である。他にも、内部空間と外部空間との間に所定値以下の（例えば、上述した３０００Ｐａ（Ｇ）以下の）圧力差が存在する密閉設備に対して、本発明を適用することが可能である。内部空間及び外部空間のうち、いずれの圧力が高くても良い。シール部材６１の材質は、環境に応じて適宜決めれば良い。シール部材６１の延在方向における端部同士の接合の仕方についても、同様である。
１ ＥＦＥＭ（密閉設備）
２ 筐体
５ 制御装置（制御部）
７ 外部空間
２１〜２６ 柱（フレーム部材）
３１、３２ 隔壁（フレーム部材）
３３〜３６ 隔壁（カバー部材）
３７ 支持板（フレーム部材）
３８ 開口
４０ 内部空間
６１ シール部材
６６ａ 中空部
６６ｂ ガス抜き穴
６７ 突出部
７７ スペーサ
１１２ 供給バルブ（ガス供給手段）
１１３ 排出バルブ（ガス排出手段）

Claims (7)

  1. 筐体の内部空間と外部空間との間に所定値以下の圧力差が存在する密閉設備であって、
    前記筐体は、
    開口が形成されるように組まれたフレーム部材と、
    前記開口を覆うように前記フレーム部材に取り付けられたカバー部材と、
    前記フレーム部材と前記カバー部材との間に挟まれ、前記開口を囲むように延びているシール部材と、を有し、
    前記フレーム部材及び前記カバー部材は、板金で形成されており、
    前記シール部材は、その延在方向に直交する断面が中空形状を有する弾性部材であることを特徴とする密閉設備。
  2. 前記シール部材には、前記シール部材の中空部と前記外部空間とを連通させるガス抜き穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉設備。
  3. 前記フレーム部材と前記カバー部材との間に、スペーサが配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密閉設備。
  4. 前記シール部材は、
    前記フレーム部材及び前記カバー部材のうち一方との接触部分に形成された突出部を有し、
    前記突出部は、
    前記延在方向と直交し、且つ、前記一方における前記シール部材との接触面に平行な、前記シール部材の幅方向に延びていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密閉設備。
  5. 前記突出部は、前記幅方向において、前記内部空間及び前記外部空間のうち圧力が低い空間側にのみ形成されていることを特徴とする請求項４に記載の密閉設備。
  6. 筐体の内部空間と外部空間との間に３０００Ｐａ以下の圧力差が存在する密閉設備であって、
    前記筐体は、
    開口が形成されるように組まれたフレーム部材と、
    前記開口を覆うように前記フレーム部材に取り付けられたカバー部材と、
    前記フレーム部材と前記カバー部材との間に挟まれ、前記開口を囲むように延びているシール部材と、を有し、
    前記フレーム部材及び前記カバー部材の少なくとも一方は、厚さ６ｍｍ以下の板金で形成されており、
    前記フレーム部材とカバー部材の前記シール部材と接触する接触面は、０．５ｍｍ／ｍ〜５ｍｍ／ｍの平坦度を有し、
    前記シール部材は、その延在方向に直交する断面が中空形状を有する弾性部材であることを特徴とする密閉設備。
  7. 不活性ガスを供給可能なガス供給手段と、
    前記内部空間内のガスを排出するガス排出手段と、
    前記ガス供給手段及び前記ガス排出手段を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記ガス供給手段により前記内部空間２００Ｌ／ｍｉｎ以下の前記不活性ガスを供給するとともに、前記ガスの供給量又は前記内部空間の圧力に応じて前記ガス排出手段により前記ガスを排出することで、前記内部空間の酸素濃度を１００ｐｐｍ未満にすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の密閉設備。
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