特許 5993252 蓋体開閉装置及びこれを用いた熱処理装置、並びに蓋体開閉方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5993252

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】蓋体開閉装置及びこれを用いた熱処理装置、並びに蓋体開閉方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20160901BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 A

【請求項の数】17

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-196197(P2012-196197)

(22)【出願日】2012年9月6日

(65)【公開番号】特開2014-53417(P2014-53417A)

(43)【公開日】2014年3月20日

【審査請求日】2015年4月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小山 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】竹内 靖

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０２６５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５０６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００１５６３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１５１５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３０６９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４６３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８０６５７４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開閉ドアにより開閉する搬送口の口縁部にＦＯＵＰの基板取り出し口の口縁部を密着させ、前記開閉ドアに設けられた蓋体取り外し機構により前記ＦＯＵＰの蓋体を取り外す蓋体開閉装置であって、
前記蓋体取り外し機構は、前記ＦＯＵＰの蓋体と係合するラッチキーと、該ラッチキーを駆動する駆動機構と、該駆動機構を収容するとともに、前記ＦＯＵＰの蓋体と対向及び接触可能な収容部とを含み、
該収容部内の空間のみを独立して排気する排気手段を備えた蓋体開閉装置。

【請求項2】

前記蓋体取り外し機構は、前記収容部の外部に設けられ、前記収容部を前後に移動させる進退機構を有し、
前記排気手段は、該進退機構の内部を排気しない請求項１に記載の蓋体開閉装置。

【請求項3】

前記排気手段は、前記収容部内の空間にのみ連通する排気ポートと、
該排気ポートに接続された排気ポンプを含む請求項１又は２に記載の蓋体開閉装置。

【請求項4】

前記排気ポートを複数有する請求項３に記載の蓋体開閉装置。

【請求項5】

前記開閉ドアと、前記搬送口の口縁部に密着したＦＯＵＰとの間には閉塞空間が形成され、
該閉塞空間を排気するための閉塞空間排気口を有する請求項３又は４に記載の蓋体開閉装置。

【請求項6】

前記閉塞空間にパージガスを供給するためのパージガス吐出口を有する請求項５に記載の蓋体開閉装置。

【請求項7】

前記ラッチキーは、周辺の空間を排気するためのラッチキー排気口を有する請求項３乃至６のいずれか一項に記載の蓋体開閉装置。

【請求項8】

前記ラッチキー排気口は、前記ＦＯＵＰの前記蓋体と係合したときに前記蓋体の内部空間を排気する請求項７に記載の蓋体開閉装置。

【請求項9】

前記ラッチキー排気口は、ラッチキー用排気ポートに接続され、該ラッチキー用排気ポートは、前記排気ポンプに共通に接続された請求項８に記載の蓋体開閉装置。

【請求項10】

基板の熱処理を行う熱処理炉と、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の蓋体開閉装置と、
該蓋体開閉装置により蓋体が取り外され、取り出し可能となった基板を取り出して前記熱処理炉に搬入するための基板保持具に搬送する搬送手段と、
該基板保持具に保持された基板を前記熱処理炉内に搬入する昇降機構と、を有する熱処理装置。

【請求項11】

開閉ドアにより開閉する搬送口の口縁部にＦＯＵＰの基板取り出し口の口縁部を密着させ、前記開閉ドアに設けられた蓋体取り外し機構により前記ＦＯＵＰの蓋体を取り外す蓋体開閉方法であって、
前記ＦＯＵＰの蓋体を取り外す前に、前記蓋体取り外し機構の駆動機構を収容するとともに、前記ＦＯＵＰの蓋体と対向及び接触可能な収容部内の空間のみを独立して排気する蓋体開閉方法。

【請求項12】

前記蓋体取り外し機構による前記ＦＯＵＰの前記蓋体の取り外しは、前記蓋体取り外し機構が前進し、前記蓋体に接触してロックを解除した後、前記蓋体を保持して後退することにより行われ、
前記収容部内の空間の排気は、前記蓋体のロックを解除する前に開始される請求項１１に記載の蓋体開閉方法。

【請求項13】

前記蓋体取り外し機構の前進及び後退は進退機構により行われ、
該進退機構の内部は排気しない請求項１２に記載の蓋体開閉方法。

【請求項14】

前記蓋体取り外し機構が前記蓋体に接触した際、前記蓋体取り外し機構が前記蓋体を真空吸着し、
前記収容部内の空間の排気は、前記真空吸着と同時又は前記真空吸着後に開始される請求項１２又は１３に記載の蓋体開閉方法。

【請求項15】

前記開閉ドアと、前記搬送口の口縁部に密着したＦＯＵＰとの間には閉塞空間が形成され、
前記ＦＯＵＰの前記蓋体を取り外す前に、前記閉塞空間を排気する請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の蓋体開閉方法。

【請求項16】

前記ＦＯＵＰの前記蓋体を取り外した後は、前記閉塞空間にパージガスを供給する請求項１５に記載の蓋体開閉方法。

【請求項17】

前記蓋体取り外し機構は、前記ＦＯＵＰの前記蓋体と係合するラッチキーを有し、前記蓋体を取り外すために前記蓋体と係合した際に、前記蓋体の内部空間を排気する請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の蓋体開閉方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓋体開閉装置及びこれを用いた熱処理装置、並びに蓋体開閉方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と呼んでもよいこととする。）に対して熱処理、成膜処理、エッチング処理等の異なる複数種類の処理を繰り返し行う必要がある。このような種々のプロセスは、異なる処理装置で行われる場合が多いため、処理装置間で半導体ウエハを搬送する必要がある。よって、半導体ウエハを搬送する際、半導体ウエハの表面への異物の付着や、自然酸化膜の形成を防止するため、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる基板収納容器（ウエハキャリア）に半導体ウエハが収容され、容器内の清浄度をある程度のレベルに保った状態で搬送が行われる。ＦＯＵＰは、複数枚の半導体ウエハが水平に載置可能な容器と、容器の前面に設けられた蓋体を有し、蓋体にはロック機構が設けられ、半導体ウエハを密閉して収容可能に構成されている。

【0003】

一方、半導体ウエハに対して処理を行う各処理装置では、ＦＯＵＰに収納された半導体ウエハを搬入するための搬送口が形成されている。この搬送口は、ＦＩＭＳ（Front-Opening Interface Mechanical Standard）規格に従った開閉ドアにより開閉される。開閉ドアは、ＦＯＵＰ前面に設けられる蓋体を取り外すための取り外し機構を備えており、蓋体開閉装置として構成されている。つまり、開閉ドアには、ＦＯＵＰ内と処理装置内のウエハ搬送領域との間でウエハを受け渡すために蓋体を開閉する役割と、処理装置内のウエハ搬送領域を低酸素濃度に保つために、キャリア搬送領域から隔離する役割とが求められる。

【0004】

蓋体を取り外す工程を具体的に説明すると、ＦＯＵＰの前面が処理装置の搬送口に密着した状態で、取り外し機構が蓋体に設けられたロック機構に作用して、このロックを解除する。そして蓋体取り外し機構が、ロックが解除された蓋体を保持した状態で処理装置内のウエハ搬送領域側へ向けて移動し、キャリア内の半導体ウエハがウエハ搬送領域に開放される。ＦＯＵＰを開放する際、開閉ドアとＦＯＵＰとの間の空間に窒素ガスがパージされ、ＦＯＵＰから搬出される半導体ウエハが酸素に露出されず、また、処理装置内に酸素が入り込まないような状態にして半導体ウエハの装置内への搬入が行われる。

【0005】

なお、特許文献１には、異物を除去するために蓋体の表面にガスを吐出するノズルを備えたロードポートを備えた開閉システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−５６２９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述のような従来の蓋体開閉装置においては、開閉ドアが移動したときに、窒素ガスはパージされているものの、酸素の排気が十分ではなく、窒素への置換が十分に行われない場合があるという問題があった。

【0008】

また、酸素排気が十分でないと、ＦＯＵＰを開放する際、内部空間に滞留していた大気が装置内のウエハ搬送領域へと漏れ出してしまうことによって、ウエハ搬送領域中の窒素濃度が低下すると共に酸素濃度が上昇する。その結果としてウエハに所望の処理が行えなくなるおそれがあるという問題があった。

【0009】

また、上述の特許文献１においても、やはり酸素の排気が十分に行われていない状態でガスを吹き付けても、窒素置換が十分に行われないという問題があった。

【0010】

そこで、本発明は、ＦＯＵＰから蓋体を取り外す際、窒素置換を迅速かつ十分に行うことができる蓋体開閉装置及びこれを用いた熱処理装置、並びに蓋体開閉方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る蓋体開閉装置は、開閉ドアにより開閉する搬送口の口縁部にＦＯＵＰの基板取り出し口の口縁部を密着させ、前記開閉ドアに設けられた蓋体取り外し機構により前記ＦＯＵＰの蓋体を取り外す蓋体開閉装置であって、
前記蓋体取り外し機構は、前記ＦＯＵＰの蓋体と係合するラッチキーと、該ラッチキーを駆動する駆動機構と、該駆動機構を収容するとともに、前記ＦＯＵＰの蓋体と対向及び接触可能な収容部とを含み、
該収容部内の空間のみを独立して排気する排気手段を備える。

【0012】

本発明の他の態様に係る熱処理装置は、基板の熱処理を行う熱処理炉と、
前記蓋体開閉装置と、
該蓋体開閉装置により蓋体が取り外され、取り出し可能となった基板を取り出して前記熱処理炉に搬入するための基板保持具に搬送する搬送手段と、
該基板保持具に保持された基板を前記熱処理炉内に搬入する昇降機構と、を有する。

【0013】

本発明の更に他の態様に係る蓋体開閉方法は、開閉ドアにより開閉する搬送口の口縁部にＦＯＵＰの基板取り出し口の口縁部を密着させ、前記開閉ドアに設けられた蓋体取り外し機構により前記ＦＯＵＰの蓋体を取り外す蓋体開閉方法であって、
前記ＦＯＵＰの蓋体を取り外す前に、前記蓋体取り外し機構の駆動機構を収容するとともに、前記ＦＯＵＰの蓋体と対向及び接触可能な収容部内の空間のみを独立して排気する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、窒素置換を迅速かつ十分に行った状態でＦＯＵＰから蓋体を取り外すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態１に係る縦型熱処理装置の縦断面図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る縦型熱処理装置の平面図である。

【図3】キャリア、ウエハの搬送口及び開閉ドアの縦断面図である。

【図4】キャリア、ウエハの搬送口及び開閉ドアの横断面図である。

【図5】搬送口及びキャリアの斜視図である。

【図6】キャリアの蓋体の正面断面図である。

【図7】対向板の内部及びその排気系の一例を示した構成図である。図７（Ａ）は、対向板の一例の平面内部構成及びその排気系を示した図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ断面を示した断面構成図である。

【図8】実施形態１に係る蓋体開閉装置とキャリアとの関係を示した図である。

【図9】実施形態１に係る蓋体開閉装置とキャリアとの関係を示した図である。

【図10】実施形態１に係る蓋体開閉装置の流体回路の一例を示した図である。

【図11】キャリアが搬送口に密着した状態を示した図である。

【図12】蓋体取り外し機構の対向板が蓋体に接触した状態を示した図である。

【図13】対向板が蓋体を真空吸着し、蓋体が対向板に固定された状態を示す図である。

【図14】蓋体が取り外された状態を示した図である。

【図15】開閉ドアが下降し、ウエハが開放された状態を示した図である。

【図16】本実施形態に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法の処理フロー図である。

【図17】実施形態１に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法を実施した場合の実施結果の一例を示した図である。

【図18】本発明の実施形態２に係る蓋体開閉装置、蓋体開閉方法及び熱処理装置の対向板の一例を示した斜視図である。

【図19】実施形態２に係る蓋体開閉装置の構成の一例を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

【0017】

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る蓋体開閉装置が組み込まれた縦型熱処理装置について説明する。図１は縦型熱処理装置１の縦断面図であり、図２は縦型熱処理装置１の平面図である。なお、実施形態１に係る蓋体開閉装置は、縦型熱処理装置以外の種々の処理装置の搬入部分に適用することができるが、理解の容易のため、本発明の実施形態においては、蓋体開閉装置を、具体的な処理装置の一つである縦型熱処理装置に用いた例を挙げて説明する。

【0018】

図１及び図２において示されるように、縦型熱処理装置１は、筐体１１に収容されて構成される。筐体１１は、縦型熱処理装置１の外装体を構成し、この筐体１１内に、被処理体であるウエハＷを収納した容器であるキャリアＣが装置に対して搬入、搬出されるためのキャリア搬送領域Ｓ１と、キャリアＣ内のウエハＷを搬送して後述の熱処理炉内に搬入するための移載領域であるウエハ搬送領域Ｓ２とが形成されている。キャリアＣは既述のＦＯＵＰである。

【0019】

キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２とは、隔壁２により仕切られている。キャリア搬送領域Ｓ１は、大気雰囲気下にある領域であり、キャリアＣに収納したウエハＷを搬送する領域である。各処理装置間の領域がキャリア搬送領域Ｓ１に該当し、本実施形態においては、縦型熱処理装置１の外部のクリーンルーム内の空間がキャリア搬送領域Ｓ１に該当する。一方、ウエハ搬送領域Ｓ２は、搬入されたウエハＷに酸化膜が形成されることを防ぐために、不活性ガス雰囲気、例えば窒素（Ｎ_２）ガス雰囲気とされており、キャリア搬送領域Ｓ１よりも清浄度が高く、且つ低酸素濃度に維持されている。以降の説明では、キャリア搬送領域Ｓ１及びウエハ搬送領域Ｓ２の配列方向を縦型熱処理装置１の前後方向とする。

【0020】

キャリア搬送領域Ｓ１について説明する。キャリア搬送領域Ｓ１は、第１の搬送領域１２と、第１の搬送領域１２の後方側（ウエハ搬送領域Ｓ２側）に位置する第２の搬送領域１３とからなる。

【0021】

図２に示すように、第１の搬送領域１２の左右方向には、キャリアＣを各々載置する２つの第１の載置台１４が設けられている。各第１の載置台１４の載置面には、キャリアＣを位置決めするピン１５が例えば３個所に設けられている。

【0022】

第２の搬送領域１３には、第１の載置台１４に対して前後に並ぶように、左右に２つの第２の載置台１６が配置されている。各第２の載置台１６は前後に移動自在に構成されている。第２の載置台１６の載置面にも第１の載置台１４と同様にキャリアＣを位置決めするピン１５が、３個所に設けられている。また、前記載置面にはキャリアＣを固定するためのフック１６ａが設けられている。

【0023】

図１に示すように、第２の搬送領域１３の上部側にはキャリアＣを保管するキャリア保管部１８が設けられている。キャリア保管部１８は２段以上の棚により構成されており、各棚は左右に２つのキャリアＣを載置することができる。図１では棚が２段である例を示している。

【0024】

そして第２の搬送領域１３には、キャリアＣを第１の載置台１４と第２の載置台１６とキャリア保管部１８との間で搬送するキャリア搬送機構２１が設けられている。このキャリア搬送機構２１は左右に伸び、且つ昇降自在なガイド部２１ａと、このガイド部２１ａにガイドされながら左右に移動する移動部２１ｂと、この移動部２１ｂに設けられ、キャリアＣを保持して水平方向に搬送する関節アーム２１ｃと、を備えている。

【0025】

隔壁２には、キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２とを連通させるウエハＷの搬送口２０が設けられている。搬送口２０には、当該搬送口２０をウエハ搬送領域Ｓ２側から塞ぐ開閉ドア５が設けられている。開閉ドア５には駆動機構５０が接続されており、駆動機構５０により開閉ドア５は前後方向及び上下方向に移動自在に構成され、搬送口２０が開閉される。この開閉ドア５及び搬送口２０の周囲の構成については後に詳述する。

【0026】

ウエハ搬送領域Ｓ２には、下端が炉口として開口された縦型の熱処理炉２２が設けられ、この熱処理炉２２の下方側には、多数枚のウエハＷを棚状に保持するウエハボート２３が断熱部２４を介してキャップ２５の上に載置されている。キャップ２５は昇降機構２６の上に支持されており、この昇降機構２６によりウエハボート２３が熱処理炉２２に対して搬入あるいは搬出される。

【0027】

またウエハボート２３と隔壁２の搬送口２０との間には、ウエハ搬送機構２７が設けられている。図２に示すように、このウエハ搬送機構２７は、左右に伸びるガイド機構２７ａに沿って移動すると共に、図１に示すように、鉛直軸回りに回動する移動体２７ｂに、５枚の進退自在なアーム２７ｃを設けて構成され、ウエハボート２３と第２の載置台１６上のキャリアＣとの間でウエハＷを搬送する。

【0028】

図３、図４は夫々キャリアＣ、ウエハＷの搬送口２０及び開閉ドア５の縦断面図、横断面図であり、図５は搬送口２０及びキャリアＣの斜視図である。図３及び図４では、第２の載置台１６によりキャリアＣが、ウエハ搬送領域Ｓ２との間でウエハＷを受け渡すための受け渡し位置に移動した状態を示している。

【0029】

図５を用いてキャリアＣについて説明すると、キャリアＣは容器本体であるキャリア本体３１と、蓋体４１とからなり、キャリア本体３１の左右には、ウエハＷの裏面側周縁部を支持する支持部３２が多段に設けられる。キャリア本体３１の前面にはウエハＷの取り出し口３３が形成されている。図中３４は前記取り出し口３３の開口縁部であり、開口縁部３４の内周側の左右の上下には各々係合溝３５が形成されている。

【0030】

キャリア本体３１の上部には、既述のキャリア搬送機構２１がキャリアＣを搬送する際に、キャリアＣを把持するための把持部３６が設けられる。また、図３に示すように、キャリア本体３１の下部には凹部３７と溝部３８とが設けられ、凹部３７は、第１の載置台１４及び第２の載置台１６のピン１５に嵌合する。溝部３８は、第２の載置台１６のフック１６ａに係合し、この係合によってキャリア本体３１が第２の載置台１６に固定される。

【0031】

図６は、キャリアＣの蓋体４１の正面断面図である。図６に示すように、蓋体４１には内部空間４２が形成されており、内部空間４２の左右には各々水平軸回りに回動する円板状の回動部４３が設けられている。回動部４３は、後述のラッチキー６７に係合する係合孔４４と、スリット４５とを備えている。各回動部４３の上下には直動部４６が設けられている。直動部４６の基端側には、蓋体４１の厚さ方向に伸びると共に前記スリット４５に進入するピン４６ａが設けられている。回動部４３が９０度回動することにより、スリット４５の移動に合わせて当該スリット４５内をピン４６ａが移動して直動部４６が上下に移動し、直動部４６の先端をなす係合部４７が、蓋体４１の側面側に設けられた開口部４８を介して蓋体４１の外部へ出入する。図中４６ｂは、直動部４６のガイドである。蓋体４１の外部へと突出した係合部４７が、容器本体３１の開口縁部３４の係合溝３５に係合することにより、蓋体４１が容器本体３１に固定される。なお、図６中左側の係合部４７は、固定を行うために蓋体４１の外部へ突出した状態、右側の係合部４７は、固定を解除するために内部空間４２に引き込んだ状態を示している。実際には左右の係合部４７で互いに揃って、内部空間４２への引き込み及び蓋体４１の外部への突出が行われる。例えば、キャリアＣは、このようなロック機構を備え、蓋体４１を容器本体３１にロックすることができる。

【0032】

図５に示すように、蓋体４１の前面には、回動部４３の係合孔４４（図６参照）に重なるようにラッチキー６７の差し込み口４０が開口している。ラッチキー６７が差し込み口４０に挿入され、係合孔４４まで到達し、回動部４３を回転させることにより、キャリアＣの蓋体４１のロックを解除することができる。

【0033】

更に、図５に示すように、蓋体４１の前面には、位置合わせ用の窪み４０１が形成されている。対向する支持板６１のレジストレーションピン６０１が挿入され、支持板６１と、キャリアＣとの位置合わせが行えるように構成されている。かかるレジストレーションピン６０１は、管状に構成され、窪み４０１に挿入された際に、真空吸着して蓋体４１を保持できる構成とされてもよい。

【0034】

図４を用いて、開閉ドア５及びウエハＷの搬送口２０の構成について説明する。搬送口２０におけるキャリア搬送領域Ｓ１側の口縁部には、キャリア本体３１の開口縁部３４が当接する位置にシール部材５１が設けられている。また、搬送口２０における側縁部側には、Ｎ_２ガス供給管５２が垂直に設けられている。図３及び図４に示すように、このＮ_２ガス供給管５２は、鉛直方向に延在するガス供給口５３を上下に備え、ウエハＷの受け渡し位置におけるキャリアＣと開閉ドア５とに囲まれる閉塞空間５４にＮ_２ガスを供給する。また搬送口２０の下端部には、横長の排気口５５が設けられている。図３中５５ａは横方向における排気の偏りを抑えるために排気口５５に設けられた多孔質体である。

【0035】

図３に示すように、開閉ドア５は、その周縁部がキャリア搬送領域Ｓ１側へ向けて凹状に屈曲された箱体として形成されており、この箱体の開口縁にはシール部材５６が設けられ、当該シール部材５６を介して開閉ドア５は搬送口２０の縁部に密着する。

【0036】

開閉ドア５のキャリア搬送領域Ｓ１側には、蓋体４１を取り外すための蓋体取り外し機構６が設けられている。この蓋体取り外し機構６は、蓋体４１に対向するとともに、蓋体取り外し機構６の駆動機構を収容する対向板６１を備え、対向板６１は進退機構６２により前後方向に移動自在に構成される。図中６１ａは蓋体４１に対向する対向面である。なお、対向板６１は、蓋体取り外し機構６の駆動機構を収容するため、収容部６１と呼んでもよいこととする。

【0037】

上述のように、対向板６１の内部には、蓋体取り外し機構６を駆動させるメカ部分の駆動機構が収容されるが、その内部空間に接続される排気ポート６０２が設けられている。排気ポート６０２は、真空ポンプ６０４に接続され、対向板６１の内部空間が排気可能に構成されている。図３において、排気ポート６０２は、対向板６１の下部に接続された下部排気ポート６０２ａと、対向板６１の中央部に接続された中央排気ポート６０２ｂの２つが設けられ、最終的に合流して排気ポート６０２が真空ポンプ６０４に接続された構成となっている。また、しかしながら、対向板６１の内部空間を排気できれば、排気ポート６０２は対向板６１の内部空間と連通する種々の場所に設けることができる。また、排気ポート６０２の数も、用途に応じて種々変化させてよい。

【0038】

図７は、対向板６１の内部及びその排気系の一例を示した構成図である。図７（Ａ）は、対向板６１の一例の平面内部構成及びその排気系を示した図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＡ−Ａ断面を示した断面構成図である。図７を用いて、対向板６１の構成についてより詳細に説明する。

【0039】

図７（Ａ）において、対向板６１は、ラッチキー６７と、レジストレーションピン６０１と、排気ポート６０２ａ、６０２ｂ、６０２と、排気口６０３ａ、６０３ｂと、真空ポンプ６０４と、シリンダ６１１と、ピストン６１２と、回転軸部材６１３と、連結部材６１４と、回動円板６１５とを有する。

【0040】

ラッチキー６７は、キャリアＣの蓋体４１の差し込み口４０と係合し、回転することにより、キャリアＣの蓋体４１のロックを解除するためのキーである。シリンダ６１１に挿入されたピストン６１２が矢印Ｄの方向に移動することにより、回転軸部材６１３が回転し、連結部材６１４を介して回動円板６１５を回動させ、回動円板６１５に固定されたラッチキー６７が回動する動作を行う。なお、ピストン６１２の移動は、シリンダ６１１にエア等の流体が供給され、その供給量を増減させることにより行ってよい。かかる機構によりラッチキー６７は回動し、縦から横に９０℃回転することにより、キャリアＣの蓋体４１のロックを解除することができる。このように、対向板６１には蓋体取り外し機構６が搭載され、対向板６１の内部空間にその駆動機構が収容されている。また、ラッチキー６７の駆動機構は対向板６１の内部に収容されているが、ラッチキー６７は、対向面６１ａから回動可能に突出して露出している。よって、対向板６１は、ラッチキー６７の突出部において、必ずしも完全な密閉構造ではない。

【0041】

レジストレーションピン６０１は、キャリアＣの蓋体４１の窪み４０１と係合することにより、キャリアＣの位置決めを行うためのピンである。図７（Ａ）においては、左側上部と右側下部に、合計２つのレジストレーションピン６０１が設けられている。レジストレーションピン６０１は、管状に構成されるとともに、真空ポンプ等の排気系に接続され、真空吸着が可能に構成されてよい。つまり、レジストレーションピン６０１は、キャリアＣの蓋体４０の窪み４０１と係合した際に真空排気を行い、蓋体４１を真空吸着して保持できるように構成されてよい。なお、レジストレーションピン６０１に接続される排気系及び真空ポンプは図示されていないが、排気ポート６０２及び真空ポンプ６０４とは異なる排気系及び真空ポンプを用いてもよいし、排気ポート６０２及び真空ポンプ６０４と併用するようにしてもよい。なお、レジストレーションピン６０１も、対向板６１の対向面６１ａから突出して露出している。但し、レジストレーションピン６０１は可動とする必要は無いため、この接合部において密閉構造とすることは可能である。

【0042】

排気ポート６０２、排気口６０３ａ、６０３ｂ及び真空ポンプ６０４は、対向板６１の内部空間を排気するための排気手段である。一般に、対向板６１の容積は１リットル程度であるが、この空間に酸素が残っていると、酸素が漏れ出し、酸素濃度を十分に低くすることができない。つまり、上述のように、対向板６１は完全な密閉構造では無いため、内部空間に酸素が残っていると、これが漏れ出し、ウエハ搬送領域Ｓ２に入り込むおそれがある。従来、対向板６１の内部を排気することは行われていなかったが、本実施形態に係る蓋体開閉装置においては、対向板６１の内部空間を排気する。これにより、蓋体４１を取り外す際に、酸素濃度を十分低下させ、窒素置換を迅速かつ確実に行うことができる。

【0043】

なお、排気口６０３ａは対向板６１の下部、排気口６０３ｂは対向板６１の中央部に設けられるとともに、それぞれ排気ポート６０２ａ、６０２ｂに接続され、排気ポート６０２で合流して真空ポンプ６０４に接続されている。かかる構成により、真空ポンプ６０４の真空排気により、排気口６０３ａ、６０３ｂの各々の場所から対向板６１の内部空間の排気を行うことができる。しかしながら、これら排気口６０３ａ、６０３ｂ及び排気ポート６０２ａ、６０２ｂの設置位置及び設置数は用途に応じて自由に設定することができる。また、図７（Ａ）においては、１つの真空ポンプ６０４で排気口６０３ａ、６０３ｂ及び排気ポート６０２ａ、６０２ｂの双方の排気を行っているが、各々別な真空ポンプに接続して排気を行うようにしてもよい。このように、排気口６０３ａ、６０３ｂ、排気ポート６０２ａ、６０２ｂ、６０２及び真空ポンプ６０４の配置構成は、用途に応じて種々のものとすることができる。

【0044】

また、真空ポンプ６０４は、対向板６１の内部空間の排気を行うことができる限り、種々の排気量のものを排気ポンプとして用いることができる。例えば、吐出空気量が１Ｌ／ｍｉｎ以上の真空ポンプ６０４を用いることができ、好ましくは３Ｌ／ｍｉｎ以上、より好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ以上の真空ポンプ６０４を用いることができる。具体的な一例としては、吐出空気量が７Ｌ／ｍｉｎ程度の真空ポンプ６０４を用いてもよい。なお、吐出空気量は、多い分には問題無いので、最大空気吐出流量というのは特に存在しない。

【0045】

図７（Ｂ）は、対向板６１のＡ−Ａ断面図であり、ラッチキー６７が突出した部分が示されている。回動円板６１５上にラッチキー６７が固定された構成が示されている。

【0046】

このように、対向板６１の内部空間を排気する排気手段６０２ａ、６０２ｂ、６０２、６０３ａ、６０３ｂ、６０４を設けたことにより、対向板６１から漏れる酸素を大幅に低減することができ、キャリアＣの蓋体４１を取り外す際の窒素置換を迅速かつ確実に行うことができる。

【0047】

また、図７で説明したように、対向板６１の内部には、ラッチキー６７を駆動するための駆動機構として、種々の機械要素が収容されている。これらは、機械動作をすると、塵等の異物を発生する蓋然性が高い。本実施形態に係る蓋開閉装置によれば、対向板６１の内部空間を排気する際、これらの異物も含めて排気し、内部を清浄化することができるので、蓋体４１の取り外しの際の清浄度も高めることができる。

【0048】

図８は、対向板６１が、蓋体４１を取り外すために蓋体４１に密着固定した状態の一例を示した側断面図である。図８に示すように、レジストレーションピン６０１が蓋体４１の窪み４０１に挿入されるともに、ラッチキー６７が蓋体４１の差し込み口４０と係合し、蓋体４１の内部に挿入された状態となっている。このとき、対向板６１の内部空間が十分に排気された状態となっていることにより、対向板６１から外部に漏洩する酸素量は極めて少なくなり、低酸素の状態で蓋体４１を開放することが可能となる。

【0049】

図９は、実施形態１に係る蓋体開閉装置とキャリアＣ（ＦＯＵＰ）との関係を示した図である。図９に示すように、ＦＯＵＰの蓋体４１を取り外す際、Ｎ_２置換が行われるべき箇所は、キャリア本体３１の内部空間（ＦＯＵＰ内部）と、蓋体４１の内部空間と、蓋体４１の蓋体取り外し機構６の駆動機構を収容している対向板６１の内部空間と、開閉ドア５とＦＯＵＰとの間の内部空間との４つがある。例えば、４つの空間の容量は、キャリア本体３１の内部空間が約４０リットル、蓋体４１の内部空間が約１リットル、対向板６１の内部空間が約１リットル、開閉ドア５とＦＯＵＰとの間の内部空間が約４〜５リットル程度と考えられる。

【0050】

ここで、最も大きい容量（約４０リットル）のキャリア本体３１内の内部空間は従来からＮ_２置換が行われており、また、次に容量の大きい（約４〜５リットル）開閉ドア５とＦＯＵＰとの間の内部空間も、図３で説明したように、排気口５５から排気され、酸素排気が行われている。

【0051】

しかしながら、少容量（約１リットル）のため大きな問題とされなかった蓋体取り外し機構６の対向板６１の内部空間、蓋体４１の内部空間については、従来は排気が行われていなかった。本実施形態では、排気ポート６０２を設けて対向板６１の内部空間を排気することにより、効率的に酸素を排気し、次にＮ_２が供給されたときに迅速にＮ_２置換を行うことができる。

【0052】

なお、蓋体４１の内部も排気を行うことで、酸素低減の効果を高めることができるが、この点については、実施形態２において説明する。

【0053】

図１０は、実施形態１に係る蓋体開閉装置の流体回路の一例を示した図である。図１０において、蓋体取り外し機構６の対向板６１の内部空間に、排気口６０３ａ、排気ポート６０２ａから排気ポート６０２を経て真空ポンプ６０４に接続される排気系と、排気口６０３ｂ、排気ポート６０２ｂから排気ポート６０２に合流して真空ポンプ６０４に接続される排気系が示されている。図１０に示すように、対向板６１の内部は比較的小容量であるため、１つの真空ポンプ６０４で共通に真空排気することができている。なお、図１０において、ラッチキー６７の駆動機構と、蓋体取り外し機構６の前後移動の駆動機構とが模式的に示されているが、これは、排気口６０３ａ、６０３ｂを、駆動用のエアを吸引するための排気系と兼ねることができるからである。つまり、図７において、シリンダ６１１とピストン６１２からなる駆動機構を示したが、このようなエアで動作する駆動機構付近に、駆動に用いたエアが漏れないように排気口６０３ａ、６０３ｂを配置するとともに、これを利用して対向板６１の内部空間も排気する構成とすることができる。

【0054】

その他、図１０には、対向板６１の対向面６１ａに設けられたレジストレーションピン６０１の真空吸着用の排気系や、開閉ドア５の上下動による開閉を行う駆動系のエア配管が示されている。このように、駆動用のエア配管、真空吸着用の排気配管等とのバランスを考慮して、排気口６０３ａ、６０３ｂ、排気ポート６０２ａ、６０２ｂ、６０２及び真空ポンプ６０４からなる排気系を構成してもよい。

【0055】

なお、図１に示すように、この縦型熱処理装置１には、例えばコンピュータからなる制御部１Ａが設けられている。制御部１Ａはプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、プログラムには、制御部１Ａから縦型熱処理装置１の各部に制御信号を送り、既述の各処理工程を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。その制御信号によりキャリアＣの搬送、ウエハＷの搬送、蓋体４１の開閉、開閉ドア５の開閉、蓋体４１へのＮ_２ガスの供給などの動作が制御され、後述のようにウエハＷの搬送及び処理が行われる。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）及びメモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部１Ａにインストールされる。

【0056】

次に、図１、２及び図１１〜１５を用いて、実施形態１に係る蓋体開閉装置の動作の一例について説明する。なお、今まで説明したのと同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

【0057】

図１及び図２において、先ずクリーンルームの天井部に沿って移動する図示しない自動搬送ロボットによりキャリアＣが第１の載置台１４に載置される。続いてキャリア搬送機構２１により前記キャリアＣが第２の載置台１６に搬送され、フック１６ａにより第２の載置台１６に固定され、第２の載置台１６が隔壁２へ向けて移動する。

【0058】

図１１は、キャリアＣが搬送口２０に密着した状態を示した図である。図１１に示すように、第２の載置台１６が隔壁２に向けて移動することにより、まず、キャリアＣの開口縁部３４が隔壁２の搬送口２０の周りの口縁部にあるシール部材５１に気密に当接する。

【0059】

続いてガス供給口５３からＮ_２ガスがキャリアＣと開閉ドア５との間の閉塞空間５４に
供給され、排気口５５に流れて排気されて、閉塞空間５４が大気雰囲気から窒素雰囲気に
置換される。そして対向板６１が蓋体４１に向けて前進する。なお、Ｎ_２ガスの供給と、排気口５５からの排気は、以後の動作においても継続される。

【0060】

図１２は、蓋体取り外し機構６の対向板６１が蓋体４１に接触した状態を示した図である。対向板６１が前進して蓋体４１に接触すると、キー６７が蓋体４１の前面の差し込み口４０を介して蓋体４１の内部空間４２に進入し、回動部４３の係合孔４４に差し込まれて回動部４３と係合する。

【0061】

図１３は、対向板６１が蓋体４１を真空吸着し、蓋体４１が対向板に固定された状態を示す図である。この状態で、真空ポンプ６０４を起動させ、対向板６１の内部空間の排気を開始する。これにより、対向板６１内の酸素濃度が低減される。

【0062】

次いで、排気を継続した状態で、キー６７が９０度回動して蓋体４１の回動部４３が回動し、それによって直動部４６の先端の係合部４７が蓋体４１内に引き込まれ、当該係合部４７と容器本体３１の係合溝３５との係合が解除される。これにより、蓋体４１のキャリア本体３１に対する結合が解除され、キー６７に蓋体４１が保持される。

【0063】

図１４は、蓋体４１が取り外された状態を示した図である。蓋体４１とキャリア本体３１とのロックが解除された後は、取り外し機構６が、キー６７により蓋体４１を保持した状態で開閉ドア５へ向けて後退して、キャリア本体３１のウエハＷの取り出し口３３が開放される。なお、この間も、対向板６１内の排気は継続する。

【0064】

ここで、ガス供給口５３からＮ_２ガスは継続的に供給されており、低酸素な雰囲気が形成されているので、短時間でＮ_２置換が達成される。

【0065】

図１５は、開閉ドア５が下降し、ウエハが開放された状態を示した図である。取り外し機構６が後退し、開閉ドア５の内壁面に到達した後は、開閉ドア５も一体となって後退する。その後、開閉ドア５は下降し、搬送口２０から退避して、図１５に示すように、キャリアＣ内がウエハ搬送領域Ｓ２に開放される。

【0066】

そして、図１に示すように、ウエハ搬送機構２７によりキャリアＣ内のウエハＷが順次取り出されてウエハボート２３に移載される。キャリアＣ内のウエハＷが空になると、上述と逆の動作でキャリアＣの蓋体４１が閉じられると共にキャリア本体３１に固定される。その後、第２の載置台１６が後退してキャリアＣが隔壁２から離れ、キャリア搬送機構２１によりキャリア保管部１８に搬送されて一時的に保管される。

【0067】

一方、ウエハＷが搭載されたウエハボート２３は、熱処理炉２２内に搬入され、ウエハＷに熱処理例えばＣＶＤ、アニール処理、酸化処理などが行われる。その後、処理を終えたウエハＷをキャリアＣに戻すときも、キャリアＣからウエハＷを払い出すときと同様の手順で蓋体４１が開放される。

【0068】

このように、本実施形態に係る蓋体開閉装置、蓋体開閉方法及び熱処理装置によれば、蓋体取り外し機構６の駆動機構を収納した対向板６１の内部空間を排気することにより、酸素濃度を低減させ、Ｎ_２置換を迅速かつ確実に行うことができる。

【0069】

次に、図１６を用いて、本実施形態に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法の処理フローについて説明する。図１６は、本実施形態に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法の処理フロー図である。図１６においても、今まで説明した構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

【0070】

図１６において、ステップＳ１００では、ＦＯＵＰ（キャリアＣ）をＦＩＭＳ、つまり搬送口２０の前の所定位置に載置する。

【0071】

ステップＳ１１０では、ＦＯＵＰが前進し、搬送口２０の方に進む。

【0072】

ステップＳ１２０では、ＦＯＵＰの口縁部が、搬送口２０の口縁部にシール部材５１を介して密着し、固定される。なお、この段階で、ガス供給口５３から窒素ガスの供給が開始されることが好ましい。

【0073】

ステップＳ１３０では、蓋体取り外し機構６の対向板６１の内部空間が排気され、空間内の酸素が排気される。これにより、対向板６１から酸素が漏出することを防止することができる。

【0074】

ステップＳ１４０では、対向板６１が前進してＦＯＵＰの蓋体４１に接触し、真空吸着により蓋体４１が対向板６１に固定される。また、同時に、ラッチキー６７が、蓋体４１の差し込み口４０に挿入され、係合孔４４まで到達して係合する。

【0075】

ステップＳ１５０では、ラッチキー６７が回動し、ＦＯＵＰの蓋体４１のロックが解除される。

【0076】

ステップＳ１６０では、対向板６１が蓋体４１を保持したまま後退し、ＦＯＵＰの蓋体４１が取り外される。

【0077】

ステップＳ１７０では、ガス供給口５３から供給されているＮ_２ガスにより、Ｎ_２置換が行われ、閉塞空間５４内は窒素で満たされる。

【0078】

ステップＳ１８０では、対向板６１が開閉ドア５の内壁面まで到達したら、開閉ドア５が後退する。

【0079】

ステップＳ１９０では、開閉ドア５が下降し、ウエハＷが縦型熱処理装置１のウエハ搬送領域Ｓ２に開放される。

【0080】

ステップＳ２００では、ウエハの移載が行われ、熱処理炉２２への所定の搬入位置、つまりウエハボート２３に移載される。

【0081】

ステップＳ２１０では、酸素排気が終了され、処理フローが終了する。しかしながら、酸素排気は継続して行ってもよく、ステップＳ２１０は必ずしも実行しなくてもよい。

【0082】

このような処理フローを実行することにより、閉塞空間５４において、酸素濃度が低減されているため、速やかに窒素置換を行うことができる。

【0083】

なお、本処理フローにおいては、ＦＯＵＰが搬送口に固定された段階で蓋体取り外し機構６の対向板６１の内部空間の排気を開始したが、ステップＳ１５０、又はステップＳ１６０のＦＯＵＰの蓋体４１が開放されるまでに酸素排気が行われていればよく、もう少し遅いタイミング、例えばステップＳ１５０の段階で酸素排気を行うようにしてもよい。

【0084】

酸素排気の開始のタイミングは、ＦＯＵＰの蓋体４１が開放される前であれば、用途に応じて種々のタイミングに設定することができる。

【0085】

〔実施例〕
図１７は、実施形態１に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法を実施した場合の実施結果の一例を示した図である。図１７において、Ａが本実施例に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法の実施結果の特性を示し、Ｂが従来例に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法の実施結果の特性を示している。横軸は時間〔ｓ〕、縦軸は酸素濃度〔ｐｐｍ〕を示している。

【0086】

図１７に示すように、酸素濃度は時間の経過とともに減少してゆき、窒素置換が進むが、窒素濃度が３０ｐｐｍに到達した時間を比較すると、本実施例が２３３ｓであり、従来例が３６４ｓとなっている。

【0087】

つまり、蓋体取り外し機構の駆動機構の収容部の排気を行う本実施例に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法の方が、排気を行わない従来例に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法よりも短い時間で目標とする酸素濃度に到達できることが示されている。

【0088】

このように、本実施例に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法によれば、蓋体取り外し機構の駆動機構の収容部の排気を行うことにより、酸素濃度を低減させ、窒素置換を迅速かつ確実に行うことができる。

【0089】

〔実施形態２〕
図１８は、本発明の実施形態２に係る蓋体開閉装置、蓋体開閉方法及び熱処理装置の対向板の一例を示した斜視図である。実施形態２においては、ラッチキー６７にも排気機構を設け、ラッチキー６７がキャリアＣの蓋体４１に挿入された際に、ラッチキー６７から蓋体４１の内部空間の排気を行う。

【0090】

よって、図１８においては、実施形態１の変更部分である対向板６１の箇所のみを示している。その他の構成要素については、実施形態１の構成要素をそのまま適用することができる。

【0091】

図１８において、対向板６１の内部には内部空間６３が形成され、この内部空間６３には水平軸回りに回動する円形状の回動部６４と、回動部６４に接続され、当該回動部６４を回動させるためのエアシリンダ６５とが設けられている。回動部６４の回転中心から対向面６１ａを突き抜けるように横方向に棒状の接続部６６が伸びており、接続部６６の先端には例えば円い棒状のラッチキー６７が設けられている。ラッチキー６７は、蓋体４１の回動部４３の係合孔４４と係合するように形成されている。ラッチキー６７の形状としてはこの係合が行えるものであればよいので図示した円柱形状には限られず、例えば角柱形状であったり、これら円柱または角柱の角部を丸く形成したものであったりしてもよい。

【0092】

ラッチキー６７は、その長さ方向の両端と、接続部６６の延長方向と、前記延長方向から見た左右方向とに排気口６８を備えたパージガス吐出部として構成されている。各排気口６８の口径は例えば１ｍｍ〜２ｍｍである。各排気口６８の上流側は、接続部６６、回動部６４に夫々形成された排気路（図示せず）に接続されており、排気路は配管６９に連通している。配管６９の上流側は真空ポンプ６０５に接続されている。配管６９はいわゆるフレキシブル配管として構成され、回動部６４の回動を阻害しないようにこの回動に追従して撓むように構成されている。

【0093】

このように、実施形態２においては、ラッチキー６７に排気口６８を設け、これを排気路及び配管６９で真空ポンプ６０５に接続し、ラッチキー６７からも排気が可能に構成している。このような構成を有し、キャリアＣの蓋体４１の差し込み口４０及び係合孔４４とラッチキー６７が係合した際に、排気口６８から排気を行うことにより、蓋体４１の内部空間を排気することができる。

【0094】

図１９は、実施形態２に係る蓋体開閉装置の構成の一例を示した断面図である。図１９に示すように、蓋体４１の内部空間に、ラッチキー６７が挿入された状態となっている。この状態で、排気ポンプたる真空ポンプ６０５を起動させることにより、配管６９を介して蓋体４１の内部空間を排気することができる。また、実施形態１と同様に、対向板６１の内部空間は、排気ポート６０２を介して真空ポンプ６０５で排気することができ、酸素濃度を低減させることができる。

【0095】

このように、実施形態２に係る蓋体開閉装置及び蓋体開閉方法によれば、対向板６１の内部空間のみならず、蓋体４１の内部空間をも酸素排気することができ、更に酸素濃度を低減させることができ、Ｎ_２置換を更に迅速かつ確実に行うことができる。

【0096】

なお、実施形態２においては、実施形態１と異なる蓋体取り外し機構の駆動部の構成を示しているが、実施形態１と同様の駆動部の構成を有してもよく、駆動部の構成は問わない。

【0097】

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0098】

Ｗ ウエハ
Ｃ キャリア
Ｓ１ キャリア搬送領域
Ｓ２ ウエハ搬送領域
２ 隔壁
２０ 搬送口
３１ キャリア本体
３３ 取り出し口
４１ 蓋体
４２ 内部空間
４８ 側面側の開口部
４９ 前面側の開口部
５ 開閉ドア
５４ 閉塞空間
５５ 排気口
６ 取り外し機構
６１ 対向板
６７ ラッチキー
６８ 排気口
６９ 配管
６０２、６０２ａ、６０２ｂ 排気ポート
６０３ａ、６０３ｂ 排気口
６０４、６０５ 真空ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】