特開 2015-76480 パージ装置及びパージ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-76480(P2015-76480A)

(43)【公開日】2015年4月20日

(54)【発明の名称】パージ装置及びパージ方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/673 20060101AFI20150324BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 T

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-211253(P2013-211253)

(22)【出願日】2013年10月8日

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086830

【弁理士】

【氏名又は名称】塩入 明

(74)【代理人】

【識別番号】100096046

【弁理士】

【氏名又は名称】塩入 みか

(72)【発明者】

【氏名】村田 正直

(72)【発明者】

【氏名】山路 孝

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131CA02

5F131GA14

5F131GB02

5F131GB14

5F131GB29

5F131JA05

5F131JA14

5F131JA24

5F131JA40

5F131KA25

(57)【要約】

【課題】 パージガスの昇温を許容範囲内に抑制する。
【構成】 配管を流れるパージガスの流量を流量制御装置により制御すると共に、流量制御装置からの熱を放熱部材により放熱し、パージガスの昇温を抑制する。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管からパージガスを供給するパージ装置において、
前記配管を流れるパージガスの流量を制御する流量制御装置と、
前記流量制御装置で発生した熱を放熱する放熱部材、とを有することを特徴とする、パージ装置。

【請求項2】

前記放熱部材は、前記流量制御装置の背面と金属フレームとの間に、かつ前記背面と前記金属フレームの双方に密着するように配置されている熱伝導シートから成ることを特徴とする、請求項１のパージ装置。

【請求項3】

前記金属フレームが、前記流量制御装置を取り付けるためのフレームであることを特徴とする、請求項２のパージ装置。

【請求項4】

前記パージ装置は半導体ウェハーを収容する容器のストッカに設けられて、前記容器内へ前記配管からパージガスを供給するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかのパージ装置。

【請求項5】

配管からパージガスを供給するパージ方法において、
前記配管を流れるパージガスの流量を流量制御装置により制御すると共に、
前記流量制御装置からの熱を放熱部材により放熱し、パージガスの昇温を抑制することを特徴とする、パージ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はストッカ、ロードポート、半導体の処理装置、等で用いるパージ装置と、パージ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェハーを収容する容器を、窒素ガスあるいは清浄乾燥空気等のパージガスでパージしながら、保管することが知られている（特許文献１ 特開2013-133194）。特許文献１では、パージガスの流量を一定に保つため、パージガスを供給する間口毎に、マスフローコントローラ等の流量制御装置を設けることを記載している。

【0003】

関連する先行技術を示す。マスフローコントローラでは、メイン流路から一部のガスをセンサ流路へ分岐させ、センサ流路で流量を測定する。特許文献２（特開2009-300403）は、メイン流路とセンサ流路との分岐部に放熱体を設けることを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2013-133194

【特許文献2】特開2009-300403

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

発明者は、マスフローコントローラを経由することにより、パージガスが昇温することを見出した。パージガスが昇温すると、容器内の半導体ウェハー等も昇温し、製造した半導体の性質に影響が生じることがある。このためマスフローコントローラ等の流量制御装置により、パージガスが昇温することを、許容範囲内に抑制する必要がある。

【0006】

この発明の課題は、パージガスの昇温を許容範囲内に抑制することにより、パージ対象の物品への影響を小さくすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明は、配管からパージガスを供給するパージ装置において、
配管を流れるパージガスの流量を制御する流量制御装置と、
流量制御装置で発生した熱を放熱する放熱部材、とを有することを特徴とする。

【0008】

またこの発明は、配管からパージガスを供給するパージ方法において、
配管を流れるパージガスの流量を流量制御装置により制御すると共に、
流量制御装置からの熱を放熱部材により放熱し、パージガスの昇温を抑制することを特徴とする。

【0009】

流量制御装置は例えばマスフローコントローラであるが、種類は任意で、パージガスの流量を制御できるものであればよい。放熱部材は実施例の熱伝導シートの他に、熱伝導性のパテ、熱伝導性の接着剤、ヒートパイプ等が好ましく、流量制御装置を取り付ける金属フレーム自体は放熱部材とは見なさない。金属フレームに流量制御装置を固定しても、両者を密着させることは困難で、隙間が残る。この隙間が断熱層として作用し、流量制御装置からの放熱を妨げる。これに対して放熱部材により流量制御装置を冷却すると、パージガスの昇温を許容範囲内に制限できる。なおこの明細書において、パージ装置に関する記載はそのままパージ方法にも当てはまる。

【0010】

好ましくは、放熱部材は、流量制御装置の背面と金属フレームとの間に、かつ背面と金属フレームの双方に密着するように配置されている熱伝導シートから成る。熱伝導シートは、シリコン、アクリル等のプラスチックに、カーボン、金属粉等の熱伝導性の粒子を混和したシートで、流量制御装置の背面と金属フレームとの間に置かれて、双方に密着する。熱伝導シートは空気に比べはるかに熱伝導率が高いので、流量制御装置と金属フレームとの間に空気が残ることによる断熱効果を解消し、流量制御装置から金属フレームへの放熱を促進する。

【0011】

より好ましくは、金属フレームは流量制御装置を取り付けるためのフレームで、中間の金属フレーム（取り付け金具）等を介さずに、流量制御装置を熱伝導シートを介して直接に金属フレームに固定する。従って、流量制御装置から効率的に放熱できる。このような例を図３，図４に示す。

【0012】

パージ装置の用途は、ロードポート、半導体の処理装置等、任意で、パージ対象も医薬品、レチクル等、任意である。しかし好ましくはパージ装置は半導体ウェハーを収容する容器のストッカに設けられて、容器内へ配管からパージガスを供給するように構成されている。半導体工場でストッカに保管される仕掛品の半導体ウェハーは温度に敏感で、流量制御装置による僅かな昇温にも影響を受ける。そこでストッカでのパージガスの昇温を防止すると、製造した半導体の特性のバラツキを小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施例のパージ装置のブロック図

【図2】実施例で用いるマスフローコントローラの構造を示す図

【図3】実施例でのマスフローコントローラの取付を示す正面図

【図4】実施例でのマスフローコントローラの取付を示す側面図

【図5】実施例でのストッカの要部側面図

【図6】変形例でのマスフローコントローラの取付を示す側面図

【図7】第２の変形例でのマスフローコントローラの取付を示す側面図

【図8】第３の変形例でのマスフローコントローラの取付を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。

【実施例】

【0015】

図１〜図８に、実施例のパージ装置１とその変形とを示す。図１において、２はマスフローコントローラで、流量制御装置の例で、放熱部材９が取り付けられている。窒素ガス、清浄乾燥空気等のパージガスは配管３から送られ、手動弁４を経て、レギュレータ５で下流側の圧力を安定にし、制御弁６を経由して、配管７へ送られる。マスフローコントローラ２は、クリーンルーム内におかれた半導体ウェハー用のストッカの間口毎に設けられ、ノズル８から半導体ウェハーを収容するFOUP等の容器へパージガスを導入する。ストッカで半導体ウェハーを収容する容器はFOUPに限らず、可搬な容器に限らず、固定容器でも良い。

【0016】

図２はマスフローコントローラ２の構造を示し、１０はプラスチック、金属等のケース、１１はガス入口、１２はガス出口である。ガス入口１１から入ったパージガスを、一定の割合で分岐させ、流量センサ１３で分岐させたパージガスの流量を測定する。この測定値に基づき、制御弁１４で流量を制御し、ガス出口１２から排気する。なお分岐させたパージガスはガス出口１２の手前で合流させる。１５は基板で、制御回路等を搭載し、端子１６から外部と通信すると共に電源の供給を受ける。１７，１８は入口側と出口側の配管で、前記の配管７の一部である。流量センサ１３では僅かな発熱があるが、発熱量は僅かで、パージガスの昇温への影響は無視できる。

【0017】

マスフローコントローラ２での発熱の多くは、基板１５と制御弁１４とによるもので、そのときの流量にもよるが、対策を施さないと、マスフローコントローラ２により、パージガスは例えば１〜２℃程度昇温する場合がある。そしてこの程度の昇温でも、半導体の製造品質のバラツキ要因となることがある。

【0018】

図３，図４に、熱伝導シート２５，２６を放熱部材とする、マスフローコントローラ２の取り付けを示す。２０は例えばアルミニウム製の金属フレームで、マスフローコントローラ２をストッカの棚の金属板３０へ取り付ける役割を果たす。金属フレーム２０は放熱用のフィン２１を備えることが好ましい。クリーンルーム用の通常の材料であるステンレスは熱伝導度が低いので、熱伝導度が高く、かつクリーンルーム内での使用が許されるアルミニウムを、金属フレーム２０の材料とすることが好ましい。金属フレーム２０の上部を折り曲げて庇２２とし、ビス２８等により、マスフローコントローラ２を固定する。そして金属フレーム２０とマスフローコントローラ２の背面の間に、両者間に隙間が残らないように、熱伝導シート２６を配置し、同様に庇２２とマスフローコントローラ２の上面との間に、隙間が残らないように、熱伝導シート２５を配置する。また金属フレーム２０は、ナット２９等により、金属板３０に固定する。好ましくは金属板３０を、ステンレス製ではなく、アルミニウム製とする。

【0019】

熱伝導シート２５，２６はアクリル、シリコン等のプラスチックに、カーボン、金属粉等の熱伝導材料を混和したシートで、厚さは0.01mm〜3mm程度である。熱伝導シート２５，２６は非粘着性のシートとし、ビス２８でマスフローコントローラ２を固定する。しかし例えば両面が粘着性の熱伝導シートを用いると、ビス２８は不要である。熱伝導シート２５，２６は、マスフローコントローラ２を、金属フレーム２０及び庇２２に、空気等の隙間無しに密着させ、マスフローコントローラ２から金属フレーム２０への放熱を促進する。なおプラスチックに熱伝導材料を混和したパテ、接着剤、あるいはヒートパイプ等を用いても良いが、熱伝導シート２５，２６は施工が容易で、かつ不要なアウトガスが少ないため、好適である。

【0020】

図５は、図３，図４の金属フレーム２０を、金属板３０に取り付けた状態を示す。金属板３０は例えばストッカの棚の背面側の板で、マスフローコントローラ２、図示しない間口毎の弁、等のパージ装置の要素が固定されている。３８は支柱で、棚受３２が取り付けられ、棚受３２上のスペースが間口で、FOUP等の物品３４がカップリングピン３６により位置決めされて載置され、ノズル８から物品３４内へパージガスが供給される。

【0021】

図５の鎖線で示すように、マスフローコントローラ２をストッカの外板４０に取り付けても良い。４２は金属板３０と外板４０との隙間で、隙間４２にクリーンエアのダウンフローを設けると、マスフローコントローラ２をより効率的に冷却できる。４４はマスフローコントローラ２を取り付けるための両面粘着性の熱伝導シートであるが、図３，図４のように金属フレーム２０とビス２８等を用い、非粘着性の熱伝導シートを用いても良い。またマスフローコントローラ２を取り付ける外板４０は、ステンレス製ではなく、アルミニウム製が好ましい。

【0022】

図６は、変形例でのマスフローコントローラ２の取り付けを示す。アルミニウム製の取り付け金具５０に、熱伝導シート２５，２６を介して、マスフローコントローラ２をビス止めし、取り付け金具５０を、熱伝導シート５２を介して、アルミニウム製の金属フレーム５４にビス５１等で取り付ける。図６の変形例は、マスフローコントローラ２からの放熱が、図３，図４の実施例よりも少ない。

【0023】

図７は第２の変形例を示し、両面粘着性の熱伝導シート４４を介して、マスフローコントローラ２が金属板３０もしくは外板４０に、金属フレーム２０等を介さずに、取り付けられている。この場合、金属板３０もしくは外板４０をアルミニウム製とすることが好ましい。

【0024】

図８は第３の変形例を示し、分流板７０を金属板３０の上部に設けて、クリーンエアのダウンフローを、金属板３０と外板４０との隙間４２へ導く。この気流により、マスフローコントローラ２，金属板３０，外板４０等を冷却する。マスフローコントローラ２は金属板３０に取り付けても、外板４０に取り付けても良く、マスフローコントローラ２を取り付けた側をアルミニウム製とすることが好ましい。なお７２は複数の間口から成る棚で、例えば棚７２を左右一対設けて、その間をスタッカークレーン等の搬送装置の走行スペース７４とし、全体を外板４０で囲むと、ストッカ７６となる。なお図８では、一方の棚７２のみを示す。

【0025】

実施例には以下の特徴がある。
1) マスフローコントローラ２によるパージガスの昇温を、例えば１℃未満、特に０.５℃未満にできる。
2) マスフローコントローラ２の既存の取り付け方法に比べ、熱伝導シート２５，２６を追加するだけでよいので、施工が容易である。
3) 金属フレーム２０，金属板３０，外板４０等をアルミニウム製とすることにより、放熱がより容易になる。
4) 金属フレーム２０にフィン２１を設けても、放熱がより容易になる。

【0026】

なおパージガスを外部から導入する配管３側に冷却装置を設けると、ストッカ７６の構造が大形化する。従って、実施例のように熱伝導シート２５，２６等を用い、マスフローコントローラ２を放熱する方が実施が容易である。

【符号の説明】

【0027】

１ パージ装置
２ マスフローコントローラ
３，７ 配管
４ 手動弁
５ レギュレータ
６ 制御弁
８ ノズル
９ 放熱部材
１０ ケース
１１ ガス入口
１２ ガス出口
１３ 流量センサ
１４ 制御弁
１５ 基板
１６ 端子
１７，１８ 配管
２０ 金属フレーム
２１ フィン
２２ 庇
２５，２６ 熱伝導シート
２８ ビス
２９ ナット
３０ 金属板
３２ 棚受
３４ 物品
３６ カップリングピン
３８ 支柱
４０ 外板
４２ 隙間
４４ 熱伝導シート
５０ 取り付け金具
５１ ビス
５２ 熱伝導シート
５４ 金属フレーム
７０ 分流板
７２ 棚
７４ 走行スペース
７６ ストッカ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】