JP3933921B2

JP3933921B2 - 半導体ウェーハ保管用クリーンボックスパージ装置

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Publication number: JP3933921B2
Application number: JP2001369715A
Authority: JP
Inventors: 英昭渡辺; 俊彦宮嶋; 新一門脇
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003168729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウェーハを内部に収納するクリーンボックスにおいて、半導体ウェーハを載せかえた際にクリーンボックス内を清浄な雰囲気でパージするための方法およびそれに使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス等に用いられるウェーハの製造は高清浄度が保証された環境下で行うことが必要であり、部屋全体が高清浄度に保たれたクリーンルーム内で行われることが一般的であった。しかし、大きな体積を占める部屋全体を高清浄度に保つには大きな設備投資と維持費を必要とし、また、一旦設備投資を行うと製造工程の変更に伴う部屋レイアウト変更の際に再度の大きな設備投資が必要となり不経済である。そこで近年では、部屋全体を高清浄度に保つことなく半導体ウェーハ処理装置の内部を微少環境空間（以下、ミニエンバイロンメント部と呼ぶ）として高清浄度に保つことで、部屋全体を高清浄度に保った時と同じ効果を得る手法が知られている（以下、このような処理装置をクリーン装置と呼ぶ）。
すなわち、前記半導体ウェーハ処理装置を製造が行われる部屋にレイアウトして、内部を高清浄度に保ったウェーハ保管容器（以下、クリーンボックスと呼ぶ）で当該クリーン装置間の搬送を行う。そして、外部から塵が侵入しないようにクリーンボックスを半導体ウェーハ処理装置に設けた所定のウェーハの出し入れ口に連結させて、このウェーハの出し入れ口を介してウェーハの受け渡しを行えば、製造が行われる部屋の清浄度を高くせずともウェーハが曝される環境をすべて高清浄度に保つことができるというものである。これにより部屋全体をクリーンルーム化した場合と同じ効果を得ることが可能となり、設備投資や維持費を削減して効率的な生産工程を実現できる。
【０００３】
図７ａを参照してクリーンボックスについて説明する。クリーンボックス１１は下方向に開口を有する本体部１１ａと、本体部１１ａの該開口に嵌入されて該開口を下方から塞ぐ開閉蓋１１ｂとを備えている。開閉蓋１１ｂは一定の厚さを有しその外面と内面はほぼ平行である。その側面は本体部１１ａの内面に嵌入されてクリーンボックス１１を密閉する。本体部１１ａは開閉蓋１１ｂに対して鉛直方向に引き抜くことで分離することができる。開閉蓋１１ｂの内面上には半導体ウェーハを格納する棚１３を有している。クリーンボックス１１は開閉蓋１１ｂの外面を下方になるようにして水平に保った状態で移動し、任意の装置で作業が行われる場合には開閉蓋１１ｂが下側になるように装置上に載置される。
開閉蓋１１ｂの外面側には開閉蓋１１ｂを本体部１１ａからの脱落を防止するためのラッチ機構が備えられている。このラッチ機構について図７ｂを参照して説明する。図７ｂは開閉蓋１１ｂの内部のラッチ機構を示した図である。
ラッチ機構は開閉蓋１１ｂのほぼ中心の位置に、開閉蓋１１ｂに垂直な方向を中心軸として該中心軸まわりに回動可能に配置された円形の回転カム板１０１を備えている。回転カム板１０１の中央には回転カム板１０１に回転カム板１０１を回転させるための開閉装置と係合し、かつ回転カム板１０１を前記中心軸回りに回転させるための係合手段たる周孔１０１ｃが形成されている。係合手段たる周孔１０１ｃは開閉蓋１１ｂの外面側に配置されている。周孔１０１ｃは回転カム板１０１の中心から所定の半径をもった円周の一部で一定の幅をもった溝状の孔である。また、さらに回転カム板１０１には２つのカム溝１０１ａおよび１０１ｂが形成されている。ラッチ機構はまたスライド式のラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４を含んでいる。ラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４はガイド部材１０７およびガイド部材１０８により、それぞれ先端１０３ａおよび先端１０４ａを開閉蓋１１ｂの側面から開閉蓋１１ｂの面方向に沿ってそれぞれ反対方向に突出するように摺動可能に開閉蓋１１ｂには配置されている。ラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４には回転カム板１０１と垂直な方向にそれぞれカムピン１０５およびカムピン１０６が取り付けられている。カムピン１０５およびカムピン１０６はカム溝１０１ａおよびカム溝１０１ｂに係合されている。これによりラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４はカム溝１０１ａおよびカム溝１０１ｂにガイドされて開閉蓋１１ｂの面方向（図の上下方向）に開閉蓋１１ｂの側面から突出しまたは引っ込むようにスライド可能である。
【０００４】
カム溝１０１ａおよび１０１ｂは周方向位置に応じて回転カム板１０１の中心からの距離が変化するような形状に形成されている。このカム形状により、回転カム板１０１を左回りに一杯に回転して図７に示された位置としたとき、それぞれのラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４はその先端１０３ａおよび先端１０４ａが最も外側位置となるまでスライドする。開閉蓋１１ｂが本体部１１aに取り付けられている場合には、突出した先端部１０３ａと先端部１０４ａとが本体部１１ａに配置されているタブ（不図示）と重なり合うように係合して開閉蓋１１ｂを本体部１１ａにラッチする。逆にその位置から回転カム板１０１を図の右回りに９０度まで回転すると、ラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４は最内側位置にスライドし図の二点鎖線の位置となる。この状態では、ラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４のそれぞれの先端１０３ａと先端１０４ａとは開閉蓋１１ｂの周囲より引っ込んでおり、本体部のタブ（不図示）には係合しない状態となる。
【０００５】
従来、前記のようなクリーンボックス１１では、クリーンボックス１１の内部を高清浄度にするのみ、すなわち単位体積あたりの塵の量を低下させるのみでクリーンボックスの蓋を閉めて密封させ半導体ウェーハに塵のパーティクルが付着するのを防止していた。
しかし、近年の半導体の設計要求が0.25ミクロン以下になってくるとウェーハの膜厚のコントロールをオングストロームのオーダでコントロールしなければならなくなってくる。半導体ウェーハは空気に曝されるとその表面が酸化して自然酸化膜がウェーハの表面に形成される。従って、クリーンボックス内を高清浄度に保つのみではクリーンボックス１１内に充満している空気で半導体ウェーハの表面が酸化されて自然酸化膜が形成されるという問題があった。このように自然酸化膜が半導体ウェーハ上に形成されるとその後の工程において半導体ウェーハの膜圧のコントロールが困難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウェーハの膜の酸化を防止する方法としてクリーンボックス内部の空気を窒素ガスでパージする方法がある。この方法の代表的な手法ではクリーンボックスに用意された窒素ガスによるパージ用の窒素ガス導入用入口ポートと出口ポートとを準備しておき、入口ポートから窒素ガスをクリーンボックス内部に導入して出口ポートから排出させる方法でクリーンボックス内部の空気、具体的には酸素の濃度を低下させるものである。この方法では、予め半導体ウェーハをクリーンボックスに載置してクリーンボックスを蓋で密閉した後に高清浄度の窒素ガスでパージするという複数の工程を必要とする。特にこれを装置で実現するためには複数の装置、すなわち半導体ウェーハの載せ換えを行うための装置（クリーンボックスオープナ）と、クリーンボックス窒素パージ装置とが別々に必要であった。また、汎用のクリーンボックスが使用できず、窒素パージ装置にあったクリーンボックスが必要となる。
そこで、半導体ウェーハをクリーンボックス内に載置すると共に窒素パージをも同時に実施することができる方法およびそれを実現することができる装置が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、下方に開口を有する本体部と、該開口を下方から塞ぎ、内面に半導体ウェーハの棚を有する開閉蓋とを備えるクリーンボックスの内部にガスをパージするパージ装置であって、該開閉蓋に係合して該開閉蓋を載置するためのテーブルと、該開口の縁の端部と接触して該本体部を支えるフランジ台と、該フランジ台の下方に配置され、該テーブルの側面を囲み、内面にガス導入口およびガス排出口とを有する壁部とを備え、該本体部と該フランジ台と該壁面と該テーブルとで密閉空間を作ることが可能であって、該壁部は該開閉蓋の内面が該ガス導入口および該ガス排出口より上側に位置するまで下降可能であって、該壁部は該開閉蓋の内面が該ガス導入口および該ガス排出口より下側に位置するまで上昇可能であることを特徴とするパージ装置により上記問題を解決する。即ち、これにより従来のクリーンボックスオープナとクリーンボックス窒素パージ装置とを一体化して一連の工程で処理をすることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本願発明のクリーンボックスパージ装置１の実施の形態について説明する。図１は本願発明のクリーンボックスパージ装置１を示している。クリーンボックスパージ装置１は、昇降機構部２１と、台座部２２とで構成されている。昇降機構部２１にはボールネジ２４がその軸方向が鉛直方向となるように配置されていて、スライドブッシュ２３が螺嵌されている。ボールネジ２４の一端はサーボモータ２５に連結されていてボールネジ２４をボールネジ２４の軸方向まわりに回転させることができる。スライドブッシュ２３にはフランジ台２が昇降機構部１のボールネジ２４の軸方向と垂直な方向に突出するようにほぼ水平に取り付けられている。
【０００９】
台座部２２は昇降機構部２１から垂直に水平方向に張り出して装置全体を支持する構造である。台座部２２の上面２２ａには四本の脚２６が鉛直方向に取り付けられている。脚２６の上端部にはテーブル受容部３が取り付けられている。フランジ台２の下面は通常の状態でテーブル受容部３の壁部３ａの上端に当接する。そして、昇降機後部２１によりフランジ台２の上面とテーブル４のほぼ上面が同一の高さとなるまでバネ２７の付勢力に抗してテーブル受容部３を下降して移動させることが可能である。フランジ台２はフランジ台２の上面とテーブル４の上面がほぼ同一の高さとなっている位置を最下降点として設定されている。一方、フランジ台２は半導体ウェーハの取り替え作業を行うため開閉蓋１１ｂを大きく持ち上げるため、本体部１１の最も下側が前記半導体ウェーハの棚１３の最上部より高い位置になるまで少なくとも上昇して移動することが可能であって、その上昇した移動が可能となる位置を最上昇点として設定している。クリーンボックス１１はクリーンボックス２の開口が下側となるような状態でフランジ台２とテーブル４の上に載置される。
【００１０】
次に、図２を参照して、フランジ台２とテーブル受容部３との構造について詳細に説明する。図２は図１の断面ＡＡを示した図である。台座部２２の上面２２ａにはテーブル支持脚２９によりテーブル４が水平になるように固定されている。テーブル４はクリーンボックス１１の開閉蓋１１ｂとほぼ同じ形状で、かつほぼ大きさを有しており、テーブル４と開閉蓋１１ｂの側面と壁部３ａの内面とは形状および大きさともにほぼ合致している。そしてテーブル受容部３はテーブル受容部３の壁部３ａの内面がテーブル４の側面と僅かな隙間のみをもってほぼ接するような状態で上昇または下降による移動をすることが可能である。従って、テーブル受容部３の壁部３ａとテーブル４とでは少なくとも内部をガスでパージするために必要な程度の密閉状態を作ることが可能である。テーブル４の中央部にはクリーンボックス１１の開閉蓋１１ｂのラッチ機構の作動を喚起するための開閉機構３０が配置されている。開閉機構３０は鉛直方向を中心軸として回動可能なようにテーブル４内に取り付けられている。
図３を参照して開閉機構３０について説明する。開閉機構はテーブル４と垂直な鉛直方向を中心軸として回転可能であって、テーブル４の下方に延びるロッド３０ａを備えている。テーブル４にはロッド３０ａの中心軸と同心であって円筒形状の開閉機構支持構造３６が下方に向って取付いている。開閉機構支持構造３６内にはロッド３０ａを回転可能に支持するためのベアリング３７ａおよび３７ｂが配置されている。これにより、開閉機構３０がロッド３０ａの軸回りに回転する。ロッド３０ａの下方の端部はロッド３０ａと同一の中心軸を回転軸とするラッチギア４１に連結されている。開閉機構３０の上面には係合手段と係合するためのピン３１ａとピン３１ｂとがテーブル４から垂直に伸びるようにテーブル中心に対して点対称に配置されている。ピン３１ａとピン３１ｂの間隔は開閉蓋１１ｂの周孔１０１ｃの直径とほぼ合致し、開閉機構３０を回転させるとピン３１ａとピン３１ｂとが係合手段たる周孔１０１ c の壁面に当接して開閉蓋１１ｂの回転カム板１０１を回転させる。続いて、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照してこの開閉機構の駆動部分について説明する。
【００１１】
図４（ａ）はテーブル４の下側において、台座部２２の上面２２ａを上側から見た図である。また、図４（ｂ）は図２の右側からフランジ台２と台座部２２を見た図である。台座部２２にはテーブル４にクリーンボックス１１を載置した場合にその一辺と平行となる方向に沿ってレール４８が取り付けられている。レール４８上にはラッチ用ラック４２がレールに沿って摺動可能に取り付けられている。ラッチ用ラック４２はラッチギア４１と係合してラックアンドピニオン機構を形成している。台座部２２にはモータ４７が配置されていてモータ４７はモータギア４３を回転させる。モータギア４３にはモータラック４４が係合されていてラックアンドピニオン機構を形成している。台座部２２上にはレール４８と平行にフレームガイドレール４９ａとフレームガイドレール４９ｂとが配置されいて、フレーム４５は台座部２２と平行に、かつフレームガイドレール４９ａとフレームガイドレール４９ｂとに対し垂直方向に台座部２２の上面２２ａからフランジ台２の高さ超えるまで長く延びた形状をしていて、フレームガイドレール４９ｂにそって摺動可能に取り付けられている。モータラック４４はフレーム４５に取り付けられている。フレーム４５の一の端部にはクリーンボックス押さえプッシャー４６が台座部２２の上面２２ａに対して鉛直方向上方向に延びるように取り付けられている。フレーム４５にはラッチ用ラック４２に当接し、ラッチ用ラック４２をレールに沿って押すことが可能なラックプッシャー４５ａが取り付けられている。フランジ台２には、フランジ台２を貫通し、かつクリーンボックス押さえプッシャー４６をフランジ台２と干渉すること無くフランジ台２の面方向に移動可能とするための長穴３５が配置されている。
フランジ台２の上面にはクリーンボックス押え２８が配置されている。クリーンボックス押さえ２８はフランジ台２のテーブル４の対向する一辺であって長穴３５が配置されている辺の周部にそれぞれ１個づつ計２個がクリーンボックス１１の開口部が包絡する範囲外に配置されている。クリーンボックス押さえ２８は、水平方向にテーブル４のレール４８と同一の方向に沿って延在するように配置されたシャフト２８ｂと、中空部を有し該中空部にシャフト２８ｂを摺動可能に支持するシャフトガイド２８ｃと、シャフト２８ｂの一端に固定された中空部を有する円筒状のブラケット２８ｈと、ブラケット２８ｈの内部に格納されたバネ２８ｆとを備えている。バネ２８ｆはブラケット２８ｈの中空部内にシャフト２８ｂを軸方向に沿って配置されている。シャフトガイド２８ｄの内面には螺旋状のガイド溝２８ｅが穿設されている。ガイド溝２８ｅはシャフト２８ｂの中心軸方向と垂直方向に伸びる突起状のガイドピン２８ｄと係合していて、シャフト２８ｂが摺動してガイドピン２８ｄがガイド溝２８ｅに導かれることによりシャフト２８ｂがガイド溝２８ｅの螺旋形状に伴ってフランジ台２の外側から内側に向って回転する動作を行う。シャフト２８ｂにはアーム２８ａが固定されていて、アーム２８ａはシャフト２８ｂと共に回転する。アーム２８ａはバネが縮んでシャフト２８ｂがシャフトガイド２８ｃ内に所定の長さだけ押し込まれた際に直立するように取り付けられている。ガイド溝２８ｅの前記螺旋形状はシャフト２８ｂが前記所定の長さだけ押し込まれ艇る状態からバネの力でシャフトガイド２８ｃから外に向って伸び出すように移動する際に、直立していたアーム２８ａがほぼ水平となる転倒位置まで徐々にフランジ台２の外側から内側に回転しながら点灯するような形状である。これにより、アーム２８ａが該直立位置にある際にはクリーンボックス１１がその開口部をフランジ台２の上面に当接させるまで鉛直方向に移動可能となる。クリーンボックス１１がフランジ台２の上面に載置された際にはアーム２８ａが該転倒位置まで回転し、アーム２８ａの先端がクリーンボックス１１の本体部１１ａの縁部を鉛直方向下方に向かって押さえつけてクリーンボックス１１を固定する。
【００１２】
初期状態では、フレーム４５はクリーンボックス押さえプッシャー４６がシャフト２８ｂに当接してシャフト２８ｂがシャフトガイド２８ｃ内に完全に押し込まれている。この状態ではラックプッシャー４５ａはラッチ用ラック４２に当接していない状態であって、フレーム４５が移動してクリーンボックス押さえプッシャー４６がシャフト２８ｂの前記初期状態からシャフトガイド２８ｃ外へ徐々に伸び出すような移動を喚起せしめる。そして、所定の時間経過後（フレーム４５が所定の距離だけ移動した後）にラックプッシャー４５ａはラッチ用ラック４２に当接するようにラックプッシャー４５ａの位置が設定されている。ラッチ用ラック４２はバネによりレール４８の端部とつながっていて、シャフト２８ｂがシャフトガイド２８ｃから伸び出す方向と反対方向（シャフト２８ｃが押し込まれる方向）に引っ張られるように付勢されている。
モータ４７によりモータギア４３を回転させると、フレーム４５はモータラック４４によりフレームガイドレール４９ａとフレームガイドレール４９ｂにそってシャフト２８ｂから離れる方向に摺動する。クリーンボックス押さえプッシャー４６の移動に伴って、シャフト２８ｂがバネの力で伸びながら回転を行い、このシャフト２８ｂの回転と共にアーム２８ａが回転して転倒状態まで移動する。転倒状態まで移動したアーム２８ａはクリーンボックス１１を固定する。その後フレーム４５がさらに移動を続けると、ラックプッシャー４５ａがラッチ用ラック４２に当接してラッチ用ラック４２を押す。ラッチ用ラック４２はバネ５１に抗してレール４８に沿って移動し、ラッチギア４１とともに開閉機構３０を回転させる。これにより回転カム板１０１の周孔１０１ａと周孔１０１ｂに嵌入しているピン３１ａとピン３１ｂが回転し、周孔１０１ａと周孔１０１ｂの端部の壁面に当接して開閉蓋１１ｂの回転カム板１０１を回転させる。回転カム板１０１の回転によってラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４のそれぞれの先端１０３ａと先端１０４ａとは開閉蓋１１ｂの周囲より引っ込んで本体部１１ａとの係合が解除されて開閉蓋１１ｂが開放可能となる。
【００１３】
台座部２２の上面２２ａに取り付けられた脚２６にはバネ２７が脚２６の周面に取り付けられていて、テーブル受容部３を鉛直方向上方に向って付勢している。テーブル受容部３はテーブル４の外面の外周部に当接可能な底面部３ｂと、底面部３ｂから鉛直方向に延びる壁部３ａとを備えている。テーブル受容部３は壁部３ａの内面がテーブル４の側面と開閉蓋１１ｂの側面とほぼ接していて、テーブル４の側面と開閉蓋１１ｂの側面とに沿って上昇または下降を行う。
底面部３ｂの上面にはその上面の外周部を囲むように溝が配置されている。この溝にはシール部材３１が嵌めこまれている。シール部材３１は任意の位置においてその断面の一部が底面部の上面より上側に位置するように嵌め込まれていて、底面部３ｂがテーブル４の外面に押し付けられることによりシール部材３１が潰れてテーブル受容部３とテーブル４とで少なくとも内部を窒素ガスでパージするために必要な程度の密閉状態を作ることが可能である。
【００１４】
フランジ台２はその下面を壁部３ａの上側の端面に当接するように配置されている。フランジ台２の下面と壁部３ａの上側の端面との間にはシール部材３３が配置されていて、フランジ台２が下降してテーブル受容部３の壁部３ａの上側の端面に押し付けられることによりフランジ台２とテーブル受容部３の壁部３ａとで少なくとも内部を窒素ガスでパージするために必要な程度の密閉状態を作ることが可能である。
クリーンボックス１１の本体部１１ａの開口部全周が密閉状態でフランジ台２に取付け可能なように、フランジ台２の上面には本体部１１ａの形状に合せて全周にわたってシール部材３４が取り付けられている。そして、前記のクリーンボックス押え２８が本体部１１ａをクリーンボックス１１の本体部１１ａの開口部がシール部材３４に当接した状態で本体部１１ａをフランジ台２に押し付けて固定する。これにより本体部１１ａとフランジ台２と少なくとも内部を窒素ガスでパージするために必要な程度の密閉状態を作ることが可能である。
そして最終的には、クリーンボックス１１の本体部１１ａとフランジ台２とテーブル受容部３の壁部３ａとテーブル４との間で少なくとも内部を窒素ガスでパージするために必要な程度の密閉空間が作られる。
【００１５】
テーブル受容部３の下側には導入管９と排出管１０とが対向するように辺の周部に連結されている。テーブル受容部３の壁部３ａ内には導入流路７と排出流路８とを備えていて、導入管９と排出管１０はそれぞれ導入流路７と排出流路８につながっている。テーブル受容部３の互いに対向する内面にはパージ用のガスを導入するためのガス導入口５とガス排出口６とを備えていて、それぞれ導入流路７と排出流路８からテーブル受容部３の内部へのガスの導入または排出を行う。
【００１６】
次に、図５を参照して、クリーンボックスパージ装置１の動作について説明する。図５（ａ），図５（ｂ）および図５（ｃ）はクリーンボックスパージ装置１の動作シーケンスを示した図である。
図５（ａ）は待機状態におけるクリーンボックスパージ装置１にクリーンボックス１１を載置した直後の状態を示している。待機状態におけるクリーンボックスパージ装置１ではフランジ台２が昇降機構部２１により最下降位置にある。この状態では、フランジ台２がテーブル受容部３を鉛直方向下方に押し付けていてバネ２７が縮み、フランジ台２とテーブル４がほぼ同一の高さとなっている。半導体ウェーハの載せ換え作業を行う場合には、この状態で図５（ａ）のように、開閉蓋１１ｂの回転カム板１０１ｃにピン３１ａとピン３１ｂとが嵌入するようにテーブル４上に開閉蓋１１ｂを下側にしてクリーンボックス１１を載置する。このようにクリーンボックス１１をテーブル４上に載置すると本体部１１ａの開口の縁部がシール部材３４にちょうど当接してクリーンボックス１１の内部を外界から遮断する準備ができる。
【００１７】
続いて、図４に示したモータギア４３を回転させてフレーム４５を移動させクリーンボックス押さえプッシャー４６がクリーンボックス押え２８のシャフト２８ｂを押して直立状態にあるアーム２８ａを転倒状態になるまで倒してクリーンボックス１１の本体部１１ａを図５（ｂ）のように固定する。さらにモータギア４３が回転させるとラッチ用ギア４１を所定角度たる回動可能角度（本実施例の場合には９０度）分だけ回転するとピン３１ａおよびピン３１ｂとが周孔１０１ｃの壁面に押して回転カム板１０１を回転させる。ラッチ部材１０３およびラッチ部材１０４のそれぞれの先端１０３ａと先端１０４ａとは開閉蓋１１ｂの周囲より引っ込んで、本体部１１ａから解放される。ここからさらに、ラッチ用ギア４１を回転カム板１０１の回動可能角度以上に回転させるように駆動すると、回転カム板１０１は周孔１０１ｃの内壁に阻まれて回転できないため、ピン３１ａとピン３１ｂが周孔１０１ｃの内壁に押し付けられて固定される。これにより、開閉蓋１１ｂがテーブル４に固定できる。
そしてこの状態から、フランジ台２を昇降機構部２１により最上昇位置まで上昇して移動させる。するとフランジ台２の上昇による移動に伴って、バネ２７が伸びてテーブル受容部３が徐々に上昇し移動する。やがて図５（ｃ）に示すようにフランジ台２がテーブル受容部３と離れて上昇する。クリーンボックス１１の本体部１１ａはクリーンボックス押え２８により固定されているのでフランジ台２と共に上昇して移動し、最上昇位置まで移動した後に待機する。そして、半導体ウェーハの載せ換え作業を実施する。
【００１８】
半導体ウェーハの載せ換え作業が終わった後に、図５（ｃ）の状態から前記手順と逆の手順を行う、すなわちフランジ台２を下降して移動させる。フランジ台２がテーブル受容部３の壁部３ａの上側の端面に接触するまで下降すると図２に示した状態となる。ここである程度フランジ台２をテーブル受容部３の上側の端面に押し付けるとフランジ台２とテーブル受容部３との間の密閉状態が確保され、クリーンボックス１１の本体部１１ａとフランジ台２とテーブル受容部３と開閉蓋１１ｂとの間で少なくとも内部を窒素ガスでパージするために必要な密閉空間が形成される。この状態では、ガス導入口５とガス排出口６よりも開閉蓋１１ｂが下方向に位置し、ガス導入口５とガス排出口６が前記密閉空間と連通する状態（ガス導入口５とガス排出口６とが開いた状態）となる。ここで導入管９からパージすべきガス（たとえば、窒素ガスまたは乾燥空気）を導入し、排出管１０から排気する。クリーンボックス１１内に充満していた大気は所定の時間経過後に窒素ガスに置換される。置換後のガスの圧力は、外部からクリーンボックス１１の内部への塵の侵入を防ぐために大気圧より高い０．０５ＭＰａ〜０．１５ＭＰａとすることが望ましい。
所定量の窒素ガスに置き換わったことが確認された後に、フランジ台２をさらに下降させると、ガス導入口５とガス排出口６が開閉蓋１１とテーブル４に遮られる。さらにフランジ台２を下降させると、ガス導入口５とガス排出口６が密閉空間との連通を断って密閉空間外に位置（ガス導入口５とガス排出口６とが閉じた状態）する。そして、開閉蓋１１ｂが本体部１１ａの開口部に嵌入される。そこで、モータギア４３を回転させて開閉蓋１１ｂを本体部１１ａに固定し、クリーンボックス押さえ２８を解放する。クリーンボックス１１はテーブル４から取り外され次の工程に移ることができる。
【００１９】
なお、ガス導入口５とガス排出口６は図６（ａ）のように長穴とすることができる。この場合には、密閉空間に窒素ガスを効率的に導入するために、導入管９から導入されたガスを一端衝突させるブロッケージ５０を内部に配置するとよい。このようにすることにより、導入管９から導入されたガスは図６（ａ）に二点鎖線で示したように一旦ブロッケージ５０でガス導入口５の穴の長手方向に拡散した上でガス導入口５から密閉空間内に導入されるので効率的である。
なお、ガス導入口５は図６（ｂ）のように多数の穴の集合とすることもできる。この場合にはブロッケージを配置しなくても、各穴間の壁部にガスが衝突するので効率の良い拡散の効果が期待できる。
【００２０】
テーブル４の上面に配置した開閉機構３０のピン３１ａおよびピン３１ｂの外周にはゴムライニングを施すことが望ましい。これにより、ゴムの摩擦によりピン３１ａおよびピン３１ｂが開閉蓋１１ｂの係合手段に強固に固定可能となる。たとえば、図２に示すように、クリーンボックス１１の開閉蓋１１ｂのシール部材１１ｃがクリーンボックス１１の本体部１１ａに余りに強固に張り付いてしまったような場合には、回転カム板１０１の回動可能角度以上に開閉機構３０を回転させることによるピンの押圧力のみで開閉蓋１１ｂを取り外すのが困難な場合があるが、ゴムライニングを施すことで開閉蓋１１ｂを自然に取り外すことができる点で有利である。なお、本実施例では係合手段は周孔とし、ピンがこの係合手段に取付けられる形態としているが、回転カム板１０１と係合して回転カム板１０１を回転可能とし、かつ開閉蓋１１ｂを固定することができる限り、形状は周孔とピンには限られない。たとえば単なる丸穴とピン形状とすることもできる。
【００２１】
また前記実施の形態において、本明細書中における内部を窒素パージできる程度の密閉空間とはたとえば、窒素ガスをガス導入口５から内部に導入しガス排出口６から外部にガスを排出する工程において、開閉蓋１１ｂを閉じる作業の間に内部の圧力を外部の圧力より高めに維持することができる程度の密閉状態をも意味する。従って、所定の時間だけ内部を真空に保つ程の高い密閉空間の状態を必ずしも意味するものではない。すなわち、ある程度の時間内において、内部の圧力が外部の圧力より高い状態を維持することができる程度の密閉状態をも含む概念である。内部の圧力が外部の圧力より高い状態を維持することができる程度の状態とは、空間の内部をパージ用のガスにより充満させている状態において、外部の圧力と同じになるまでは一定の時間を必要とする程度を保証することを意味する。少なくともこの程度の密閉性が確保されることにより、パージに必要となるガス量が減りまたパージに必要となる時間も削減される。
【００２２】
なお、前記実施の形態においては、テーブル４が台座部２２に固定され、テーブル受容部３の壁部３ａが開閉蓋１１ｂの内面が該ガス導入口および該ガス排出口より上側に位置するまで下降し、または壁部３ａが開閉蓋１１ｂの内面がガス導入口５およびガス排出口６より下側に位置するまで上昇することによりガス導入口５とガス排出口６とをそれぞれ密閉空間と連通を断つ（閉じる）または密閉空間と連通する（開く）ことを特徴としている。
しかし、テーブル４を台座部２２に固定するのではなくモータなどによりテーブル４の昇降を可能とした上でテーブル受容部３とフランジ台２とを台座部２２に固定し、テーブル４が開閉蓋１１ｂの内面が該ガス導入口５および該ガス排出口６より上側に位置するまで上昇し、またはテーブル４が開閉蓋１１ｂの内面がガス導入口５およびガス排出口６より下側に位置するまで下降することによりガス導入口５とガス排出口６とをそれぞれ密閉空間と連通を断つ（閉じる）または密閉空間と連通する（開く）ことにしても同様の効果を奏する。すなわち、テーブル受容部３の壁部３ａまたはテーブル４が開閉蓋１１ｂの内面がガス導入口５およびガス排出口６より上側に位置するまでそれぞれ相対的に移動可能であって、壁部３ａまたはテーブル４が開閉蓋１１ａの内面がガス導入口５およびガス排出口６より下側に位置するまで相対的に移動可能であれば同様の効果を奏する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果がある。
（１）クリーンボックスの開閉作業と窒素パージを一連で処理できるので高清浄度の確保をした上で、窒素パージをすることができる。特に、パージ作業中はパージ用のガスの導入口とガス排出口が開閉用蓋の上側に位置するので開閉蓋に付着した塵を半導体ウェーハ側に巻き上げることを防止することができる。
（２）クリーンボックスの開閉作業と窒素パージを一連で処理できるので、作業時間の短縮を図ることができる。
（３）クリーンボックスの開閉作業と窒素パージを一連で処理できるため、プログラム化が可能となる。また、これにより、フランジ台が下降して密閉空間をつくりあげてからの時間の管理が容易となる。
（４）従来の手法ではクリーンボックスの開閉装置と窒素パージ装置と２つの装置が必要であっとところ、本発明により同一の機械により両者の過程を処理することが可能となり、装置を単一化することができる、さらには設置面積の縮小化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーンボックスパージ装置の全体を示した図である。
【図２】本発明のクリーンボックスパージ装置におけるクリーンボックスが細緻された状態の断面を示した図である。
【図３】本発明のクリーンボックスパージ装置のテーブル部分の断面を示した図である。
【図４】本発明のクリーンボックスパージ装置のクリーンボックス開閉を開閉するための機構部を示した図である。ここで図４（ａ）はその上面を、図４（ｂ）はその側面を示している。
【図５】本発明のクリーンボックスパージ装置の動作のシーケンスの概略を示した図である。ここで、図５（ａ）はクリーンボックスを載置した状態、図５（ｂ）はクリーンボックスの本体部と開閉部とをそれぞれテーブルに固定した状態、図５（ｃ）は本体部を開閉蓋から引き離した状態を示している。
【図６】本発明のクリーンボックスパージ装置のガス導入口の例を示した図である。ここで図６（ａ）は長穴型のガス導入口であり、図６（ｂ）は多数孔型のガス導入口である。
【図７ａ】本発明のクリーンボックスを側面から見た断面を示した図である。
【図７ｂ】本発明のクリーンボックスの開閉蓋を外側（下側）から見た図である。
【符号の説明】
１クリーンボックスパージ装置
２フランジ台
３テーブル受容部
４テーブル
５ガス導入口
６ガス排出口
７導入流路
８排出流路
９導入管
１０排出管
１１クリーンボックス
１１ａ本体部
１１ｂ開閉蓋

Claims

内部に半導体ウェーハを格納可能であって、下方に開口を有する本体部と、該開口を下方から塞ぐための開閉蓋とを有するクリーンボックスの該内部にガスをパージするパージ装置であって、
該開閉蓋を載置可能なテーブルと、
内面の一部が該テーブルの側面より外側に位置するように配置され、該内面の一部にガス導入口およびガス排出口とを有し、該開口の縁と当接可能なフランジと該テーブルと共に該クリーンボックスの内部をパージするための密閉状態としうる壁部とを備え、
該壁部は、バネにより上方向に付勢され、
該壁部は、該開閉蓋の内面の高さが、該ガス導入口および該ガス排出口より上側になる位置と該ガス導入口および該ガス排出口より下側になる位置との間を、該バネの力により上昇し、該本体部の載置により該バネの力に抗して下降することが可能であることを特徴とするパージ装置。
請求項１に記載のパージ装置であって、
該フランジは、該本体部に固定可能であって、該壁部から分離可能であるとことを特徴とするパージ装置。
請求項１または２のいずれかに記載のパージ装置であって、
該パージ装置は、鉛直方向に沿って該本体部を上昇または下降させる昇降機構を備えることを特徴とするパージ装置。
請求項３に記載のパージ装置であって、
該フランジは、該昇降機構によって、上昇または下降することを特徴とするパージ装置。
請求項４に記載のパージ装置であって、前記本体部の載置は、該昇降機構が該本体部を鉛直方向に沿って下降させることにより実行されることを特徴とするパージ装置。
請求項４に記載のパージ装置であって、
該開閉蓋は、該開閉蓋の外面が該テーブルの上面と接するように該テーブルの上に載置され、
該昇降機構は、該本体部の開口の縁と当接する該フランジの面と該テーブルの上面とが同一の高さとなるまで、該本体部を下降することが可能であることを特徴とするパージ装置。
請求項４に記載のパージ装置であって、
該開閉蓋の上側には、該半導体ウェーハを格納するための棚を有し、
該昇降機構は、該本体部の開口の縁が該棚の最上部より高い位置になるまで、該本体部を上昇可能であることを特徴とするパージ装置。
請求項１から７のいずれかに記載のパージ装置であって、
該パージ装置は、ガス導入口から導入されたガスを一端衝突させて拡散させるためのブロッケージを備えることを特徴とするパージ装置。
請求項１から８のいずれかに記載のパージ装置であって、該開閉蓋は、該本体部と係合して該開口を塞ぐラッチ部材と、鉛直方向の中心軸まわりに回動可能であって、該中心軸から離れた位置に孔を有する回転カム板とを備え、
該ラッチ部材は、該回転カム板の所定角度の回転に連動して該本体部との係合を解除可能であり、
該テーブルは、該テーブルの面と垂直な方向の軸まわりに回動可能な開閉機構であって、該開閉蓋が該テーブル上の所定の位置に載置された際に該孔に挿入される位置に配置されるピンを有する開閉機構を備え、
該開閉蓋を該テーブル上の前記所定の位置に載置した状態で、該開閉機構が該所定角度だけ回転することにより、該回転カム板が該所定角度だけ回転して該ラッチ部材の該本体部との係合を解除し、さらに前記開閉機構が該回転カム板を該所定角度以上回転させるように駆動することにより、該ピンの表面が該孔の内壁面に押し付けられて該開閉蓋が該テーブルに固定されることを特徴とするパージ装置。
請求項９に記載のパージ装置であって、該ピンの表面はゴムで被覆されていることを特徴とするパージ装置。