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(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】6334716
(24)【登録日】2018年5月11日
(45)【発行日】2018年5月30日
(54)【発明の名称】前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/673 20060101AFI20180521BHJP
B65D 85/30 20060101ALI20180521BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 T
B65D85/30 Z
【請求項の数】11
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2016-548004(P2016-548004)
(86)(22)【出願日】2014年10月14日
(65)【公表番号】特表2016-538732(P2016-538732A)
(43)【公表日】2016年12月8日
(86)【国際出願番号】US2014060533
(87)【国際公開番号】WO2015057739
(87)【国際公開日】20150423
【審査請求日】2016年11月22日
(31)【優先権主張番号】61/890,611
(32)【優先日】2013年10月14日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/940,744
(32)【優先日】2014年2月17日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505307471
【氏名又は名称】インテグリス・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】スミス、マーク ブイ．
(72)【発明者】
【氏名】ベティ、クリストファー
(72)【発明者】
【氏名】バンドレッディ、ムラリ
【審査官】
鈴木 肇
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１３−５１３９５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００１−５００６６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１１−５１４０１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１７０８７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５１１０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−０１９５００（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１７５９９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００８／０２９８９３３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１０−２７０８２３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／６７−２１／６８３
Ｂ６５Ｄ ８５／３０−８５／４８
Ｂ６５Ｄ ８５／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリであって、
ベース部、一体状片寄り部および一体状上向きニップル部を有している入口継手と、
管状部およびフレア状下部を有する多孔性タワーと、
を備えおり、
前記フレア状下部が前記上向きニップル部と係合可能であるか、該上向きニップル部と係合してる、多孔性タワーディフューザアセンブリ。
ベース部、一体状片寄り部および一体状上向きニップル部を有している入口継手と、
管状部およびフレア状下部を有する多孔性タワーと、
を備えおり、
前記フレア状下部が前記上向きニップル部と係合可能であるか、該上向きニップル部と係合してる、多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項2】
パージノズルおよび逆止弁と係合するためのエラストマーグロメットをさらに備えており、前記逆止弁が前記グロメットの貫通穴に嵌入される寸法を有している、請求項１に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項3】
追加の入口継手と多孔性タワーとをさらに備えている、請求項１に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項4】
前記フレア状下部よりも先端側の部分と比較して、該フレア状下部に対してパージを増加させる手段をさらに備えている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項5】
前記タワーが、多孔率の異なる少なくとも２つの異なる部分を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項6】
多孔率のより高い部分が、多孔率のより低い部分よりも前記タワーの継手側端部に近い、請求項５に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項7】
前記タワーが、径方向流出に対する抵抗を有する少なくとも２つの異なる部分を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項8】
前記上向きニップル部が複数のかえし部を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項9】
前記上向きニップル部が穴を有し、前記多孔性タワーが前記継手に装着されたときに前記穴に隣接して環状スペースが形成され、前記穴が該環状スペースに隣接していることによって、パージガスが前記フレア状下部から拡散される、請求項８に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項10】
前記上向きニップル部が、前記多孔性タワーと締り嵌めを形成する寸法を有するねじ部または複数のかえし部を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【請求項11】
前記ニップル部に径方向穴を有し、前記ニップル部が、前面開放式ウエハ容器内において上方に延びて最も低い第１ウエハのみにほぼ到達する寸法を有している、請求項１０に記載の前面開放式ウエハ容器の多孔性タワーディフューザアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体ウエハ等の物体をクリーン環境において保管または搬送するために適した搬送可能な基板容器に関し、より詳細には、基板容器が周囲環境にさらされている間に基板容器内の環境をパージするシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0002】
前面開放式ウエハ容器等の基板容器に基板を出し入れするときには、微量の埃、気体状の不純物または湿気等が基板容器内に入り、容器内のウエハの製品歩留まりに悪影響を及ぼすおそれがある。このため、高いクリーン性を維持するために基板を扱う際に搬送容器内の環境を制御することが求められている。
【0003】
一般的に、基板容器内の局所環境（ｍｉｃｒｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）は不活性ガスを用いてパージされる。不活性ガスは、入口ポートを介して容器内に導入されて容器内の空気を出口ポートから排出させる。容器内にパージガスを導入するシステムおよび方法には、容器内環境を向上するよう設計されたものがある。例えば、Ｒｏｂｅｒｓｏｎらに付与された特許文献１は、湿気、酸素または微粒子の相対量を所望の状態にするために容器をパージする、分子状汚染を規制するシステムおよび方法を開示している。また、Ｂｕｒｎｓらに付与された特許文献２には、局所環境内にてパージガスを均等に分散させるために、流れを縦方向に分配するタワーに装着されるパージガス入口ポートが開示されている。
【0004】
上記の文献は、密閉された局所環境の制御を目的としている。つまり、基板容器の局所環境の制御を行う従来の装置および方法は、基板の出し入れを行うための開口部がアクセスドアによって密閉されていることを前提としている。これらのシステムは、基板の出し入れ時、すなわちアクセスドアが取り除かれて開口部が露出されるときに、基板容器内に周囲空気が侵入することに対処するものではない。このような周囲空気の侵入は、周囲環境がクリーンルーム内の環境であったとしても、容器内の基板の歩留まりに悪影響を与える可能性がある。
【0005】
さらに、上記の文献は、ディフューザチューブと、パージポートアセンブリの上向きの継手との間の接続に関するものではない。このような接続は強固でなければならず、また、ポートアセンブリはウエハスロットとの干渉を避けるために小型であることを必要としている。基板容器が周囲環境に開放される際の周囲環境の侵入に対処する、改良されたパージ装置およびパージ方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許第６２２１１６３号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１２／０２９７９８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記した懸案を鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の様々な実施形態は、開口部において不均一な流れ分布をもたらす不規則な流れ分布を形成している。開口部における流れ分布は、周囲空気の侵入を抑制するように調整できる。開口部が略縦方向の面を画定している一実施形態において、開口部の下半分に送られる流量が開口部の上部に送られる流量よりも多くなるように不均一な流れ分布が調整されている。本明細書に開示する流量および速度分布を実施することによって、基板容器のドアが密閉されておらず開口部から取り除かれている状態でも、基板容器内の相対湿度を目標値である１５％未満に維持できることがわかった。
【0009】
構造的には、一実施形態による基板を搬送するシステムは、基板を出し入れするための開口部と、開口部を密閉して覆うように構成されているドアとを有している基板容器を備えている。開口部は縦方向と略平行な面上に位置している。ディフューザアセンブリは基板容器内に配置されているとともに容器内に気体状作動流体を導入するように構成されている。ディフューザは、基板容器を気体状作動流体にてパージするために開口部に向かって気体状作動流体を送るように方向付けされている。一実施形態においては、ディフューザアセンブリは、開口部の上半分に向かう気体状作動流体よりも開口部の下半分に向かう気体状作動流体の速度が大きくなるように、気体状作動流体を送るように構成されている。ディフューザは基板容器の後部の近くに位置していてもよい。後部は開口の反対側に位置している。
【0010】
ディフューザは、基板容器の内部に気体状作動流体を導入するために基板容器に装着されるように構成された入口タワーを有している。入口タワーは、流入口を形成している第１端部と、第１端部とは反側側の閉端部とを有していてもよい。入口タワーは、流入口から閉端部まで延びる内部流路を形成しているとともに、内部流路と連通している多孔性外側スリーブを有している。入口タワーは、流入口と閉端部との間に内部流路に沿って配置されている少なくとも１つの流れ規制部を有していてもよい。一実施形態において、少なくとも１つの流れ規制部は流れ口である。
【0011】
実施形態による多孔性タワーディフューザアセンブリは、上方に延びるニップル部を含む片寄り部と、ニップル部に接続されたディフューザタワーとを有している。ディフューザタワーチューブは、上向きニップル部上を延びるフレア状継手を有していてもよい。いくつかの実施形態において、多孔性タワーディフューザアセンブリは、パージ性能を向上させるために前面開放式ウエハ容器に後付けするキットとして提供されてもよい。
【0012】
本開示の様々な実施形態は、アクセスドアが取り除かれた際に基板容器の床面を掃くように床面上を流れる流れ分布を形成する。床面を掃くように流れることによって、周囲空気の侵入が抑制される。
【0013】
基板容器をミニエンバイロメントの前でパージするときには、容器のドアが取り除かれて、開かれた外壁の前で湿気の高い空気の下降流が発生する。この下降流は、基板容器内の低いウエハスロットに侵入することが多いため、低いウエハスロットのパージが困難になっている。さらに、タワーディフューザが接続される既存の入口継手は、接続部において流れを抑制または阻止してしまう。パージ流がディフューザの下部からディフューザに入る場合（最も一般的な構成）、このように接続部において流れが抑制または阻止されることによって、基板容器の低いウエハスロットに侵入する空気が直接的に対抗されないため、低いウエハスロットのパージが困難になる。
【0014】
したがって、様々な実施形態において、基板容器の低いウエハスロットに侵入しようとする大流量の空気を効果的にパージするために低いウエハスロットにおける流れを強化させる、基板容器のパージ構造およびパージ方法が開示されている。
【0015】
構造的には、様々な実施形態において、基板容器にて使用される多孔性タワーディフューザアセンブリの入口継手が開示されている。入口継手は、ベース部を貫通する軸方向穴を画定しているベース部と、ベース部の第１面から延びており、ベース部の軸方向穴と連通している中心通路を画定しているとともに、壁部と、壁部を貫通する横穴を画定している構造とを有しているニップル部と、ニップル部と動作可能に連結されている多孔性媒体ディフューザとを備えている。多孔性媒体ディフューザは、開孔側壁部を有しており、ディフューザ軸線に沿って多孔性媒体ディフューザ内を延びているディフューザ通路を画定している。ディフューザ通路は多孔性媒体ディフューザの基端部に開口を形成しているとともにニップル部の中心通路と同軸状であってもよい。一実施形態において、ニップル部はディフューザ通路の開口内に延びて、多孔性媒体ディフューザが横穴を囲んでいる。
【0016】
一実施形態において、ベース部は、ベース部の第１面に対して垂直な第１軸線を中心としており、ニップル部の中心通路は第１軸線と略平行な第２軸線を画定しており、第２軸線が第１軸線から径方向にずれている。ベース部の軸方向穴は、第１軸線と略平行な第３軸線を画定しており、第３軸線は第１軸線および第２軸線から径方向にずれている。
【0017】
様々な実施形態において、ニップル部は、かえし部と、壁部のテーパー部とを有するかえし付きニップル部である。かえし部はかえし付きニップル部の大きい外径を画定しており、テーパー部はかえし部の近傍においてより小さい外径を画定している。横穴は壁部のテーパー部を貫通していてもよい。一実施形態においては、かえし部のテーパー部と多孔性媒体ディフューザのディフューザ通路の境界との間に環状プレナム部が形成されている。環状プレナム部は横穴を介してかえし付きニップル部の中心通路と連通している。
【0018】
いくつかの実施形態において、ニップル部の壁部は、壁部の外面上に形成された外側ねじ部を有している。多孔性媒体ディフューザの基端部は、基端部の内面に形成された内側ねじ部を有していてもよい。内側ねじ部はニップル部の外側ねじ部に適合している。
【0019】
本開示の様々な実施形態において、基板容器にて使用される多孔性タワーディフューザアセンブリの入口継手は、基板容器の床部に取り付けるためのパージモジュールを備えている。パージモジュールは、管状部および上部を含むハウジングを有しており、上部が上部を貫通する穴を画定する構造を有しており、穴が中心軸線を画定するとともに中心軸線と同軸状に延びている。連結具は、ハウジング内に位置しているとともに、上部の穴の中心軸線と略同軸状に延びる貫通通路を画定していてもよい。連結具は、継手のハウジングの上部によって支持されていてもよい。これらの実施形態は多孔性媒体ディフューザをさらに備えている。多孔性媒体ディフューザは、連結具に動作可能に連結されているとともにパージモジュールの上部の穴を通って延びている基端部を有している。多孔性媒体ディフューザは、開孔側壁部を有しているとともに、多孔性媒体ディフューザ内を延びているディフューザ通路を画定している。ディフューザ通路は、多孔性媒体ディフューザの基端部に開口を形成しており、開口は穴の中心軸線と略同軸状である。多孔性媒体ディフューザにおいて、穴と同一面上に位置するとともに穴のすぐ上を延びている部分は多孔性材料から形成されている。連結具は雌連結具であってもよく、ねじ切りされた雌連結具であってもよい。一実施形態においては、多孔性媒体ディフューザの基端部の外面上に外側ねじ部が設けられており、外側ねじ部はねじ切りされた雌連結具に適合している。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本開示の一実施形態における基板容器の斜視図。
【図2A】基板を収容していない開放された基板容器に入る周囲空気を視覚化した図。
【図2B】５枚の基板が配置されている開放された基板容器に入る周囲空気を視覚化した図。
【図3A】パージガスとして乾燥クリーンエアーを用いる従来のディフューザにおける、周囲空気と開放された基板容器内部との相互作用を示す概略断面図。
【図3B】パージガスとして窒素を用いる従来のディフューザにおける、周囲空気と開放された基板容器内部との相互作用を示す概略断面図。
【図4】従来のディフューザを用いた窒素パージにおける、基板容器に収容された基板の異なる位置において測定された相対湿度データを示す図。
【図5】従来例の第１タワーディフューザアセンブリを示す概略図。
【図6】本開示の一実施形態による、上側領域よりも下側領域において流速が大きい流速分布をもたらすタワーディフューザアセンブリを示す概略図。
【図7】本開示の一実施形態による、内部流れ規制部として流れ口を有するディフューザの断面斜視図。
【図8A】本開示の一実施形態による、窒素ガスパージにおける開いた基板容器内の湿度の経時低下を示すグラフ。
【図8B】本開示の一実施形態による、乾燥クリーンエアーパージにおける開いた基板容器内の湿度の経時低下を示すグラフ。
【図9A】本開示の一実施形態による、内部流れ規制部として中心ディスクを有するディフューザの断面斜視図。
【図10】本開示の一実施形態による、外側供給ラインを用いた逆流ディフューザを示す斜視図。
【図11A】本開示の一実施形態による、外側供給ラインを用いた逆流ディフューザを示す断面斜視図。
【図12】プレナム式ディフューザ部を形成するタワーディフューザアセンブリを示す概略図。
【図13】本開示の一実施形態による複合ディフューザを示す斜視図。
【図14A】本開示の一実施形態によるディフューザを示す断面図。
【図14B】本開示の一実施形態によるディフューザを示す断面図。
【図14C】本開示の一実施形態によるディフューザを示す断面図。
【図15A】本開示の一実施形態による、並列に機能する複数のディフューザを示す斜視図。
【図16A】本開示の一実施形態による入口コネクタを示す斜視図。
【図17A】本開示の一実施形態によるニップル部構造を示す立面図。
【図17B】本開示の一実施形態によるニップル部構造を示す立面図。
【図17C】本開示の一実施形態によるニップル部構造を示す立面図。
【図17D】本開示の一実施形態によるニップル部構造を示す立面図。
【図18A】本開示の一実施形態による入口継手の分解斜視図。
【図19】本開示の一実施形態による入口継手の断面図。
【図20A】前面開放式ウエハ容器の容器部を、容器部の内壁面の突出部に装着されたブラケットにより前面開放式ウエハ容器に取り付けられたディフューザタワーとともに、一部が取り除かれた状態にて示す斜視図。
【図20B】容器部にディフューザタワーを装着するために適したブラケットを示す図。
【図20C】突出部もしくはボス部とディフューザタワーを固定するブラケットとともに内壁面を示す詳細図。
【図21A】本開示の一実施形態による、例示的寸法を有する多孔性ディフューザを示す断面図。
【図21B】本開示の一実施形態による、例示的寸法を有する多孔性ディフューザを示す断面図。
【図22】ディフューザタワーを含む後付けキットを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図１に、本開示の一実施形態による、基板３２を収容する基板容器３０を示す。基板容器３０は対向する２つの側部３４、上部３６、下部３８および後部４２を有する。下部３８は内面または床面４０を形成している。基板容器３０の前部４４は開口部４８を画定するドアフレーム４６を有している。ドア５２は、開口部４８を覆って密閉するように構成されている。基板容器３０の開口部４８は、縦方向５４と略平行な面上に位置している。基板容器３０は局所環境６４を有している。
【0022】
基板容器３０内には２つのスロット付側壁６６が配置されている。各側壁６６は、対応する側部３４に近傍している。スロット付側壁６６は、スロット同士が対向して複数のスロット位置６８を形成するように整合している。また、スロット付側壁６６は、スロット付側壁６６の間において基板３２が支持されるように間隔を空けて配置されている。本開示において、最も低いスロット位置６８（下部３８に最も近いスロット）を第１スロットと称し、スロットの番号は位置が上がるにつれて増える（図１５Ｂ）。
【0023】
基板容器３０は、少なくとも１つのディフューザアセンブリ７０も有している。ディフューザアセンブリ７０は基板容器３０内に配置され、気体状の作動流体を基板容器３０に導入するためにガス源（図示しない）に動作可能に連結されている。いくつかの実施形態においては、１つまたは複数のディフューザアセンブリ７０が、基板容器３０をパージするために開口部４８に向かって気体状作動流体を送るように方向付けされている。
【0024】
図２Ａおよび２Ｂに、ドア５２が取り除かれたときに基板容器３０ａ内に入る周囲空気７６の流れを示す流れ視覚化図７２および７４を示す。基板容器３０ａは基板容器３０と同じ要素を多く有しているが、流れ視覚化図７２および７４を取得する際にはディフューザ７０を作動させなかった。流れ視覚化図７２は基板容器３０ａが空である状態（基板を収容していない状態）を示し、流れ視覚化図７４は、基板容器３０ａ内に５枚の基板が最下スロット（第１スロット）から最上スロットまで均等に配置された状態を示す。流れ視覚化図７２および７４を生成するために、密閉された透明の基板容器３０ａに煙媒体７８を導入して基板容器３０ａ内にて略均等に分散させた。次いで、基板容器３０ａの透明な壁を介して煙媒体７８を照明した。基板容器３０ａからドア５２を取り除くと、煙媒体８２の移動によって周囲空気の侵入が視認された。煙媒体７８は局所環境６４内の調整された気体（例えば、浄化された、不活性の、および／または低湿度の気体）を表し、煙媒体８２が存在しない領域は、侵入した、調整されていない周囲空気７６を表している。
【0025】
流れ視覚化図７２および７４に示されるように、周囲空気７６は下部３８の近くにおいて基板容器７８に侵入している。この傾向は、空の基板容器と基板が入った基板容器との両方で確認された。
【0026】
図３Ａおよび３Ｂは、乾燥クリーンエアー８２（図３Ａ）および窒素８４（図３Ｂ）の２種類の異なるパージガスを用いて開放している基板容器３０ｂをパージした場合の定常的結果を示す。基板容器３０ｂは基板容器３０と同じ要素を多く備えており、これらの要素には類似の符号が付されている。基板容器３０ｂのディフューザアセンブリ７０ｂは、ディフューザアセンブリ７０ｂの基端部もしくは下部よりも先端部もしくは上部において気体の速度が速い縦方向流れ分布を形成している（図５参照）。図３Ａおよび３Ｂの描写は煙／霧の視覚化（図２Ａおよび２Ｂと類似の方法）によって観察したが、明瞭にするため模式図として示す。これらの実験において、周囲空気７６の相対湿度は約４５％であった。一方、乾燥クリーンエアー８２および窒素ガス８４の相対湿度は略０％であった。気体７６，８２，８４の温度は約２２度であった。図１に示すようなタワーディフューザ７０ｂが２つ用いられ、各ディフューザの流量は毎分１００リットル（ｌｐｍ）に設定された。
【0027】
図３Ａに示すように、前述の条件において乾燥クリーンエアー８２を用いて基板容器３０ｂをパージした場合、周囲空気７６を実質的に阻止した。乾燥クリーンエアー８２の密度は周囲空気７６の密度と略同一であるか、水蒸気を含まないため全体的には周囲空気７６よりも若干高い（水蒸気の分子量は標準空気組成の分子量よりも小さい）。このため、基板容器３０ｂの下部３８に沿って導入された乾燥クリーンエアー８２が下部３８の表面近くに留まり、周囲空気７６の侵入を阻止していたと思われる。
【0028】
一方、図３Ｂに示すように、下部３８に近傍するディフューザアセンブリ７０ｂを通って導入された窒素ガス８４は開口部４８に近づくにつれて侵入してきた周囲空気７６の上側に上昇する傾向があるため、周囲空気７６を略完全に阻止するのではなく部分的のみに阻止する。周囲空気７６は窒素よりも分子量の大きい成分（酸素等）を有している。このため、基板容器３０ｂの下部３８に沿って導入されたより密度の高い周囲空気７６が下部３８の表面の近くに留まったため、図３Ｂの実験条件では周囲空気７６の侵入を効果的に阻止できなかったと思われる。
【0029】
図４に、気体状作動流体として窒素ガス８４を用いた際の基板容器３０ｂへの湿気の侵入を定量化した図表９０および９２を示す。標準的な基板の大きさに設定された複数の空ディスク９４ａ〜９４ｆのそれぞれには、中心、前端、後端および側端において相対湿度表示器が装着された。基板９４ａ〜９４ｆは、スロット１〜３（スロット１は最も低いスロットであり、スロット２および３は最も低いスロットの上の２つのスロットである）、スロット６（スロット付側壁６６の高さの約４分の１の高さに位置する）、スロット１３（スロット付側壁６６の高さの約２分の１の高さに位置する）およびスロット２５（基板容器３０ｂの最も高いスロット）に配置された。ディスクをこのように配置した状態で、気体状作動流体として窒素ガス８４を用いて実験を行った（すなわち、図３Ｂに示した実験条件を再現した）。結果の再現性を証明するために、実験は繰り返し行われた。図４に両方のデータを示す。
【0030】
図４に示されるように、スロット１〜３および６に配置されたディスク９４ａ〜９４ｄにおいて、スロット１３および２５のディスクよりも大幅に高い相対湿度が検知された。ディスク９４ａ〜９４ｄでは相対湿度表示が常に２０％を超え、３０％を超えている場合もあった。一方、ディスク９４ｅおよび９４ｆの相対湿度表示は常に２０％未満であり、１つの表示を除けば１５％未満であった。
【0031】
したがって、従来のディフューザの速度分布や、図４に示す結果をもたらす他のパージ処理条件は、基板容器３０ｂの相対湿度を１５％未満の湿度レベルに維持するためには適していないことがわかった。
【0032】
図５を参照して、従来例の標準的タワーディフューザアセンブリ１００の力学について説明する。ディフューザアセンブリ１００は、一定の内部流れ断面１０２、ディフューザアセンブリ１００の流れ長さ１０６に沿って均一な排出流構造１０４（例えば均一的な多孔率および厚さ）、および流れ断面１０２を終端させる閉端１０８を有している。ディフューザアセンブリ１００に入って通過するパージガス１１２は圧縮不可能である（つまり、総圧が比較的低い）とともに断熱的であると想定され、流れは下記のベルヌーイの式によって表される。
【0033】
Ｐｔｏｔａｌ＝Ｐ１＋Ｑ１＝Ｐ１＋1/2□□□Ｖ１２ 式（１）Ｐｔｏｔａｌ＝Ｐ２＋Ｑ２＝Ｐ２＋1/2□□□Ｖ２２ 式（２）
上記の式において、Ｐｔｏｔａｌは総圧（ディフューザアセンブリ１００全体において略一定）、Ｐ１はディフューザアセンブリ１００の位置１における静圧、Ｑ１は位置１における動圧、□は内在気体の密度（ディフューザアセンブリ１００全体において略一定）、Ｖ１は位置１における内部流速、Ｐ２はディフューザアセンブリ１００の位置２における静圧、Ｑ２は位置２における動圧、Ｖ２は位置２における内部流速であり、位置２は位置１の下流側に位置している。図５には、排出速度Ｖ１’およびＶ２’（各位置１および２からディフューザを出る気体の速度）およびディフューザアセンブリ１００を包囲する周囲圧力Ｐｏも示されている。
【0034】
ディフューザアセンブリ１００の別の特徴は、排出流構造１０４を通過する際の圧力降下□Ｐが静圧Ｐ１およびＰ２に対してそれほど大きくならないように排出流構造１０４が構成されていることである。
【0035】
ディフューザアセンブリ１００において、排出速度Ｖ２’は排出速度Ｖ１’よりも大きかった。パージガス１１２の流れが閉端１０８に近づくにつれて流れの内部流速が遅くなるため内部流速Ｖ２よりも内部流速Ｖ１の方が大きく、その結果、動圧Ｑ１が動圧Ｑ２よりも大きくなると思われる。Ｐｔｏｔａｌは一定であるため、動圧Ｑ２に対して動圧Ｑ１が増加すると、静圧Ｐ２に対して静圧Ｐ１が低下する。排出速度Ｖ１’およびＶ２’は、静圧Ｐ１およびＰ２にそれぞれ依存するため、排出速度Ｖ１’が排出速度Ｖ２’よりも小さくなる。よって、従来のディフューザアセンブリ１００の速度分布は、流れ長さ１０６に沿って増加する非均一的な排出速度分布１１４を形成している（閉端付近の上端部もしくは先端部の速度が、基板容器３０の下部３８付近の下端部もしくは基端部の速度よりも大きい）。
【0036】
図６に、本開示の特定の実施形態の特徴を備えたディフューザアセンブリ１４０を示す。このディフューザアセンブリ１４０の誘導原理は、Ｖ２がＶ１よりも速くなるように内部流れ特性を逆にするものであり、Ｖ１’がＶ２’よりも大きくなる速度分布１４２を形成している。このため、気体状作動流体において、基板容器３０の開口部４８の上半分５６を通る流体よりも、下部３８上を掃いて開口部４８の下半分５８を通る流体の方が力および勢いが大きい。この力学状態を達成するように構成された実施形態をいくつか以下に示す。
【0037】
図７に、本開示の一実施形態による、内部流れ規制部１６２を有するディフューザアセンブリ１６０を示す。ディフューザアセンブリ１６０は、内部流れ規制部１６２によって隔てられた基端側セグメント１６４および先端側セグメント１６６を有する。各セグメントは、壁１７２を含むディフューザ部１６８を有している。壁１７２は排出流構造１７４（開孔構造または複数の孔等）を有し、気体状作動流体は、この排出流構造１７４を通ってディフューザ部１６８から径方向に排出される。
【0038】
一実施形態において、ディフューザ部１６８は、Ｐｏｒｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国ジョージア州フェアバーン）のＰＯＲＥＸ（登録商標）多孔性ポリエステル材料からなる製品ＴＵＢ−５３６１から形成されている。この製品は、１．２７ｃｍ（０．５インチ）の公称外径、０．７３７ｃｍ（０．２９インチ）の公称内径を有し、排出流構造１７４の平均孔径は１５〜３０□ｍであり、多孔率は３０〜４０％である。本明細書に記載する様々な研究および実験結果においてはこのディフューザ部が使用されるが、使用されるＰＯＲＥＸ（登録商標）チューブの特定の構造は例示的なものであり、これに限定されない。
【0039】
排出流構造１７４はセグメント１６４またはセグメント１６６の全長にわたって均一でもよいし、両方のセグメント１６４およびセグメント１６６の全長にわたって均一であってもよい。ディフューザ部１６８は、セグメント１６４またはセグメント１６６の全長にわたって均一であるか、両方のセグメント１６４およびセグメント１６６の全長にわたって均一である流れ断面１７５を画定していてもよい。先端側セグメント１６６は先端部１７６において閉端１７８によって閉塞されている。閉端１７８は堅固で不浸透性を有していてもよいが、これに限定されない。一実施形態においては、図７に示すように、内部流れ規制部１６２が流れ口１８２を有している。
【0040】
機能的には、流れ口１８２はディフューザアセンブリ１６０の基端側セグメント１６４と先端側セグメント１６６との間において圧力損失をもたらしている。この圧力損失によって基端側セグメント１６４の総圧ＰＴ１に対して先端側セグメント１６６の総圧ＰＴ２が小さくなる。総圧ＰＴ２の低下により、基端側セグメント１６４内における静圧ＰＳ１に対して先端側セグメント１６６の静圧ＰＳ２が小さくなる。したがって、前述したように、先端側セグメント１６６の静圧の低下によって、先端側セグメント１６６を出る流れの排出速度Ｖ２’が基端側セグメント１６４の排出速度Ｖ１’よりも小さくなる。このように、基板容器３０の下部３８近傍の排出速度Ｖ１’が、基板容器３０上部の流れの排出速度Ｖ２’よりも大きくなる。
【0041】
図８Ａおよび８Ｂに、本開示の一実施形態におけるディフューザアセンブリ１６０の効果を示す実験データのグラフ２０２およびグラフ２０４を示す。グラフ２０２およびグラフ２０４の両方が、基板容器３０に類似する基板容器内の時間に対する相対湿度を示している。この基板容器においては、ドア５４が取り除かれた状態にてディフューザアセンブリ１６０を用いることにより基板容器がパージされるとともに、相対湿度が１５％未満に維持されている。グラフ２０２に示す結果は窒素ガスを用いたパージに関し、グラフ２０４に示す結果は乾燥クリーンエアーを用いたパージに関する。これらのデータは２つのディフューザ（図１に示すようなディフューザ）を用いて行った実験の結果を示し、各ディフューザは毎分１００リットルの気体状作動流体を基板容器内に導入する。これらのグラフ２０２およびグラフ２０４は、ウエハ容器のスロット３およびスロット６に位置する、測定器の取り付けられたディスクの前側位置から取得したデータも示している。このようなディスク位置および基板容器スロット位置が選択されたのは、今回の課題を確認するために行われた様々な他の試験での霧の視覚化および相対湿度試験において、低いウエハスロット位置における前側位置が最もパージが困難であると判断されたためである。
【0042】
各実験において、ウエハキャリア３０のドア５２は開放されて、相対湿度が４５％（基板製造における一般的なクリーンルームの相対湿度）である周囲空気７６が局所環境内に流れ込めるようになっている。２つのグラフ２０２およびグラフ２０４において、気体状作動流体はディフューザ１６０を介して約３００秒でウエハキャリア３０に導入された。スロット６のディスクについては、使用された気体状作動流体のいずれに関わらず、相対湿度がほぼ安定して単調に低下した。スロット３のディスクについても、気体状作動流体として乾燥クリーンエアーが使用されている場合（図８Ｂ）は単調に低下した。これらのデータは６００秒の時点（つまり気体状作動流体が導入されてから約３００秒後）においてすべて０％の相対湿度に近づいた。
【0043】
窒素ガスを用いたパージにおけるスロット３のディスクは単調には低下せず、相対湿度が０％に近づくことがなかった。その代わりに、スロット３前側の相対湿度レベルは若干不安定であり、開放された基板容器内に周囲空気が断続的に侵入したことを示している。
【0044】
それでも、結果に示されるように、ディフューザアセンブリ１６０は好適に機能した。相対湿度は１０秒を経ずに目標相対湿度である１５％未満になってパージサイクルに入り、その後１５％の相対湿度指標を超えなかった。このため、グラフ２０２およびグラフ２０４のデータの両方によって、気体状作動流体として窒素または乾燥クリーンエアーのいずれが使用されてもディフューザアセンブリ１６０が効果的に機能することが証明された。
【0045】
図９Ａおよび９Ｂに、本開示の一実施形態による流れ規制原理を実行するディフューザアセンブリ１９０を示す。ディフューザアセンブリ１９０は単一のディフューザ部１９２を有し、ディフューザ部１９２には，入口軸アセンブリ１９６に支持された中心ディスク１９４が挿入されている。ディフューザ部１９２は、ディフューザアセンブリ１６０の基端側セグメント１６４および先端側セグメント１６６と同様の要素（排出流構造を形成する壁、均一な流れ断面を有する内部流路、および閉端等）を多く備えている。中心ディスク１９４および入口軸アセンブリ１９６がディフューザ部１９２と協働することによって、流れを規制して圧力損失をもたらす半円環状通路１９８を形成している。このため、ディフューザアセンブリ１９０はディフューザアセンブリ１６０と同じ原理に基づいて機能し、排出速度分布において同じ「段階変化」を実現している。
【0046】
ディフューザアセンブリ１６０およびディフューザアセンブリ１９０のどちらにおいても、内部流れ規制部は１つでなくてもよい。つまり、複数の流れ規制部（図示しない）を用いて、ディフューザアセンブリ１６０および１８０の長さ方向において連続的に圧力を減少させて、複数の段階を含む排出速度分布を形成してもよい。
【0047】
図１０に、本開示の一実施形態による逆流ディフューザアセンブリ２２０を示す。逆流ディフューザアセンブリ２２０は、基端部２２４および先端部２２６を有するディフューザ部２２２を備え、排出流構造２３２（開孔構造または複数の孔等）を形成する壁２２８を有している。気体状作動流体は、この排出流構造２３２を介してディフューザ部２２２から径方向に出る。非限定的な例示的実施形態において、ディフューザ部２２２は前述したようにＰＯＲＥＸ（登録商標）多孔性ポリエチレン材料により形成されているか、または類似の特性を有している。
【0048】
基端部２３６および先端部２３８を有する供給ライン２３４が、ディフューザ部２２２の近傍をディフューザ部２２２と略平行に延びている。ディフューザ部２２２と異なり、供給ライン２３４は供給ライン２３４を介した径方向の流れを許容するようには構成されておらず、供給ライン２３４の壁は堅固である。このため、基端部２３６から入った流れ２４０は先端部２３８から出る。
【0049】
ディフューザ部２２２の先端部２２６と供給ライン２３４の先端部２３８とは、例えばＵ字状継手２４２を介して連通している。ディフューザ部２２２の基端部２２４および供給ライン２３４の基端部２３６は入口継手２４４に連結されていてもよい。図に示す実施形態においては、入口継手２４４は、供給ライン２３４の基端部２３６とは連通しているが、ディフューザ部２２２の基端部２２４においては閉端２４６を形成している。継手２４４は、基板容器３０の下部３８に形成されたポート（図示しない）内に連結されるように構成されていてもよい。
【0050】
動作時には、パージガス２４６が入口継手２４４内に導入されて、入口継手２４４から供給ライン２３４に送られる。パージガスは供給ライン２３４を流れ、Ｕ字状継手２４２において反転してディフューザ部２２２の先端部２２６に入る。次いで、パージガス２４６は、排出流構造２３２を介して壁２２８を径方向に通過してディフューザ部２２２から出る。
【0051】
機能的には、前述のＰＯＲＥＸ（登録商標）多孔性ポリエチレン材料と同様の特性を有するディフューザ部２２２において、閉端２４６に対するディフューザ部２２２の速度分布は、図５に示した閉端１０８に対する速度分布１１４に類似している。しかしながら、流れ２４０が逆であることから、ディフューザアセンブリ２２０の入口に対する速度分布が逆になっている。つまり、逆流ディフューザアセンブリ２２０においては、基板容器３０の下部３８に近いディフューザ部２２２の閉端２４６（つまり基端部２２４）付近の速度が、上部３６付近の速度よりも大きい。このため、基板容器３０の開口部４８の下半分５６から出る気体状作動流体が、開口部４８の上半分５８を通る気体状作動流体よりも力および勢いが大きい。
【0052】
図１１Ａおよび１１Ｂに示す本開示の一実施形態による逆流ディフューザアセンブリ２６０は、逆流ディフューザアセンブリ２２０と同じ属性を多く有し、これらの属性には類似の符号が付されている。構造的には、逆流ディフューザアセンブリ２６０は、供給ライン２３４がディフューザ部２２２内にて中心軸線２６２を中心としてディフューザ部２２２と同軸状に位置し、供給ライン２３４とディフューザ部２２２との間に環状流路２６４が形成されている点において、逆流ディフューザアセンブリ２２０とは異なっている。また、ディフューザ部２２２の基端部２２４は、環状流路２６４を終端させるプラグ２６６を有し、ディフューザ部２２２の先端部２２６は閉端２６８を有している。供給ライン２３４の先端部２３８は閉端２６６から軸方向にずれている。
【0053】
機能的には、閉端２６８は供給ライン２３４を出る流れ２４０を反転させ、環状流路２６４に向かって軸方向に方向転換させる（図１１Ｂ）。プラグ２６６が環状流路２６４の閉端として機能しているため、環状流路２６４に入るパージガスは、排出流構造２３２を介して径方向にディフューザ部２２２から出る。流れ２４０の反転と、ディフューザ部２２２の基端部２２４においてプラグ２６６がもたらす遮断とにより、ディフューザ部２２２を出る速度分布が、逆流ディフューザアセンブリ２２０の速度分布に類似の特性を有している。
【0054】
開示された実施形態は、ディフューザ部の長さに沿って静圧が変化する原理に基づく非均一速度分布を形成する。しかしながら、このような力学状態を変更することによって、「プレナム充填作用」と称される別の原理に基づいた所望の流れ分布を形成するようにディフューザアセンブリを調整することができる。これについて以下に記載する。
【0055】
図１２に、プレナム式ディフューザ部２８２を有するタワーディフューザアセンブリ２８０を示す。ディフューザ部２８２とディフューザ部１６８，１９２，２２２との相違点の一つは、プレナム式のディフューザ部２８２の排出流構造２８４は、排出流構造２８４を通る際の圧力降下□Ｐが静圧Ｐ１およびＰ２よりも大幅に大きくなるように構成されていることである。このため、ディフューザアセンブリ２８０は、内部の軸方向速度Ｖ１およびＶ２が小さいため総圧Ｐｔｏｔａｌと静圧Ｐ１およびＰ２とが略同じになる、プレナム部として機能する。このように、「プレナム充填作用」は、内部流れに沿った静圧の変化がわずかである場合に達成される。
【0056】
プレナム充填作用をもたらす方法のひとつは、プレナム式ディフューザ部２８２の多孔率をディフューザ部１６８，１９２，２２２よりも減少させ、これによって、径方向流出に対する抵抗を増加させることである。また、別の方法としては、プレナム式ディフューザ部２８２の壁の厚さをディフューザ部１６８，１９２，２２２の壁の厚さよりも大きくすることが挙げられるが、これによっても、径方向流出に対する抵抗が増加する。また、孔径を小さくしても同様の効果が得られる。さらに別の方法として、プレナム式ディフューザ部２８２の内部流れ断面をディフューザ部１６８，１９２，２２２よりも増大させて、所定の容積流量に対する流れ速度を減少させてもよい。これらのパラメータを個別もしくはまとめて変更することにより、所望のプレナム充填作用を達成することができる。
【0057】
プレナム式ディフューザ部２８２は、一定の内部流れ断面２８４、長さ方向に均一な排出流構造２８４（均一な多孔率および厚さ等）、および内部流れ断面２８４を終端させる閉端２８８を有していると見なすことができる。プレナム充填作用をもたらすタワーディフューザアセンブリ２８０においては、プレナム式ディフューザ部２８２から径方向に出る排出速度分布２９２が略均一になる。したがって、速度分布を不均一にするためには他の調整が必要となる。このような他の調整を伴うプレナム充填式の実施形態を以下に説明する。
【0058】
図１３に、本開示の一実施形態による区分けされたプレナム式ディフューザアセンブリ３００を示す。区分けされたプレナム式ディフューザアセンブリ３００は、基端部３０２と、閉端である先端部３０４とを有し、図に示すように、中心軸線３１２に沿って延びる中心通路３０８を介して連通している３つのセグメント３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃを有している。中心通路３０８はアセンブリ３００の長さ方向において同一の流れ断面を形成していてもよい。しかしながら、一実施形態においては、各セグメント３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃはプレナム充填作用をもたらし、それぞれが異なる排出流構造３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃを有するように構成されている。つまり、セグメント３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃはそれぞれ異なる組み合わせの孔径、孔形状および多孔率を有し、セグメント３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃにおいて径方向流出に対する抵抗がそれぞれ異なっている。
【0059】
先端部３０４よりも基端部３０２（基板容器３０の下部３８に最も近い位置）における速度が大きい排出流速度分布３１６をもたらすために、排出流構造３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃは、径方向流出に対する抵抗がセグメント３０６ｃにおいて最も大きく、セグメント３０６ａにおいて最も小さくなり、セグメント３０６ｂにおける径方向流出に対する抵抗がこれらの中間となるように調整されている。
【0060】
これらの３つのセグメント３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃの図示は非限定的であり、複数のセグメントの例示にすぎない。他の実施形態においては、セグメントの数はこれより多くてもよいし少なくてもよい。
【0061】
図１４Ａ、１４Ｂおよび１４Ｃに本開示の実施形態によるプレナム式ディフューザアセンブリ３２０，３４０，３６０をそれぞれ示す。プレナム式ディフューザアセンブリ３２０，３４０，３６０の孔径、孔形状および多孔率はそれぞれの流れ長さ３２２，３４２，３６２に沿って一定であってもよい。または、アセンブリ３２０，３４０，３６０はそれぞれの長さ３２２，３４２，３６２に沿って変化する流れ断面３２４，３４４，３６４を有していてもよい。プレナム式ディフューザアセンブリ３２０，３４０は、それぞれの長さ３２２，３４２に沿って厚さ３２６，３４６が変化している。
【0062】
機能的には、プレナム式ディフューザアセンブリ３２０において、先端部３３２よりも基端部３２８の方が流れ断面３２４が大きく、壁厚が薄い。このような形状であるため、排出速度分布３３４は、先端部３３２よりも基端部３２８において速度が大きい。基端部３４８および先端部３５２を有して排出速度分布３５４を形成するプレナム式ディフューザアセンブリ３４０は同じ原理に基づいて動作するが、流れ断面３４４は、流れ断面３２４のようにテーパー状ではなく、段階的に変化している。基端部３６８および先端部３７２を有して排出速度分布３７４を形成するプレナム式ディフューザアセンブリ３６０においては、壁厚３６６が略一定であるため、径方向流れに対する抵抗の長さ３６２に沿った変化は、流れ断面３６４の変化によって主にもたらされる。
【0063】
図１５Ａおよび１５Ｂに、本開示の一実施形態による複数ディフューザアセンブリ３８０を示す。この複数ディフューザアセンブリ３８０は、基端部３８４ａ，３８４ｂ，３８４ｃおよび閉じた先端部３８８ａ，３８８ｂ，３８８ｃをそれぞれ有する３つの個別のディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃを備え、基端部３８４ａ，３８４ｂ，３８４ｃは個別の入口チューブ３８６ａ，３８６ｂ，３８６ｃに動作可能に連結している。
【0064】
一実施形態において、各ディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃはプレナム式ディフューザ部として構成されており、各ディフューザ部が図１２に示すような均一な流速分布を形成している。しかしながら、径方向流出に対する抵抗は各ディフューザで異なる。一実施形態において、径方向流出に対する抵抗は、ディフューザ部３８２ｃにおいて大きく、ディフューザ部３８２ａにおいて小さく、ディフューザ部３８２ｂにおいてはこれらの中間である。ディフューザ部３８２ａは基板容器３０の下部３８に最も近いため、気体状作動流体は下部３８上を掃くように流れ、基板容器３０の開口部４８の下半分５６を通る流体の力および勢いが開口部４８の上半分５８を通る流体よりも大きくなる（図１）。
【0065】
別の実施形態においては、ディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃは、図５に示すような不均一な流速分布をもたらすように構成されている。このような構成は下部３８のすぐ近くにおいて最も大きい速度を必ずしももたらすとは限らないが、ディフューザ部３８２ａを、ディフューザ部３８２ｂ，３８２ｃによる公称速度よりも大きい公称速度を達成するように構成することができる。その結果、気体状作動流体が下部３８上を掃くように流れ、基板容器３０の開口部４８の下半分５６を通る流体の力および勢いが開口部４８の上半分５８を通る流体よりも大きくなる。
【0066】
別の実施形態においては、各ディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃは、図１０または１１に示した構成のように、逆流ディフューザアセンブリとして構成されている。ディフューザ部３８２ａは、ディフューザ部３８２ｂ，３８２ｃの公称速度よりも大きい公称速度を達成するように構成できる。その結果、気体状作動流体が下部３８上を掃くように流れ、基板容器３０の開口部４８の下半分５６を通る流体の力および勢いが開口部４８の上半分５８を通る流体よりも大きくなる。このような構成においても、下部３８のすぐ近くにおいて速度が最も大きくなるため、下部３８を掃くように流れる状態が達成される。
【0067】
いくつかの実施形態においては、入口３８６ａ，３８６ｂ，３８６ｃがそれぞれ流れ弁（図示しない）と連通しており、流れ弁を調節することによって各ディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃの相対流量を増減可能である。流量を調節することにより、各ディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃの流出特性が同じである場合でも、複数ディフューザアセンブリ３８０の長さ方向における流出速度分布を変えることができる。
【0068】
図１５Ｂに、基板容器３０の上部３６および下部３８に対するスロット位置の順序を示す。３つのディフューザ部３８２ａ，３８２ｂ，３８２ｃは非限定的に図示するものであり、複数のディフューザ部の一例にすぎない。他の実施形態においては、ディフューザ部はこれより多くてもよいし少なくてもよい。
【0069】
上記のディフューザアセンブリはすべて「タワー型」のディフューザであるが、他の種類のディフューザを使用してもよい。例えば、基板の近傍に内壁部を有する二重壁として形成されたプレナム式ディフューザコンパートメント（図示しない）を基板容器３０の後部４２に沿って設けてもよい。内壁は多孔性であってもよいし、孔を有していてもよいし、通気スロットを有していてもよい。流れに対する抵抗が基板容器３０の上部３６付近よりも下部３８付近において小さくなるように内壁の長さ方向に沿って多孔率／孔密度を変化させてもよい。プレナム式ディフューザコンパートメントの充填は、基板容器３０の下部３８を通って延びるとともにディフューザコンパートメントと連通しているポートを介して行うことができる。
【0070】
図１６Ａ、１６Ｂおよび１６Ｃに、多孔性タワーディフューザアセンブリ３９９の一実施形態および部品を示す。本開示の一実施形態は、管状タワーとして構成された多孔性媒体ディフューザ４０２と連結する入口継手４００を有している。入口継手４００は、ベース部４０４を有し、穴軸線４０９を中心に延びる軸方向穴４０８がベース部４０４を貫通している。ベース部４０４の第１面４１０からは、基端部４１１および先端部４１３を有するニップル部４０６が延びている。ニップル部４０６内を延びる中心通路４１２はベース部４０４の軸方向穴４０８と連通している。一実施形態においては、ニップル部４０６は壁部４１４を有し、壁部４１４は、壁部４１４を通って延びる横穴４１６を形成するように構成されている。入口継手は、突出部４１９が上側ソケット４１７のスロット４２０に係合する「差し込み」型の接続を行う接続部４１８において上側ソケット４１７に接続されている。下側ソケット４２３には、パージノズルと係合する弾性部材４２１が固定されている。弾性部材は図示するようにグロメットであってよく、弾性部材の貫通穴４２５．２に位置する逆止弁４２５を有していてもよい。接続部は、前面開放式ウエハ容器の容器部と一体をなす部分であってもよい。
【0071】
いくつかの実施形態において、ニップル部４０６には多孔性媒体ディフューザ４０２が動作可能に連結されている。多孔性媒体ディフューザ４０２は、開孔構造４２４を画定する壁４２２を有しており、多孔性媒体ディフューザ４０２を通って気体状作動流体が径方向に排出される。多孔性媒体ディフューザ４０２はＰＯＲＥＸ（登録商標）多孔性ポリエチレン材料から形成されてもよいし、類似の特性を有していてもよい。
【0072】
多孔性媒体ディフューザ４０２は、ディフューザ軸線４２８に沿って多孔性媒体ディフューザ４０２内を延びるディフューザ通路４２６を有している。ディフューザ通路４２６は、多孔性媒体ディフューザ４０２の基端部４３４において開口４３２を形成しており、開口４３２はニップル部４０６の中心通路４１２と同軸をなしている。多孔性媒体ディフューザ４０２は基端部４３４にフレア部４２７を有し、フレア部４２７は、多孔性媒体ディフューザ４０２においてフレア部４２７より先端側の部分よりも大きい内径および／または外径を有している。ニップル部４０６はディフューザ通路４２６の開口４３２内に延びて、多孔性媒体ディフューザ４０２が横穴４１６を包囲している。
【0073】
いくつかの実施形態においては、管状部４３１がベース部４０４の第２面４３３によって支持されている。第２面４３３は、ベース部４０４の第１面４１０の反対面である。様々な実施形態においては、ベース部４０４は、ベース部４０４の第１面４１０に垂直をなす第１軸線４３６を中心に形成されている。管状部は第１軸線４３６を中心に形成された入口ポート４３７を有している。ニップル部４０６の中心通路４１２は、第１軸線４３６に略平行な第２軸線４３８を画定している。一実施形態において、第２軸線４３８は第１軸線４３６から径方向にずれている。
【0074】
一実施形態においては、ニップル部４０６はかえし付きニップル部４０６ａとして形成されており、ニップル部４０６ａの先端部４１３にかえし部４４２を有するとともに、壁部４１４にテーパー部４４４を有している。かえし部４４２はかえし付きニップル部４０６ａにおいて大きい外径４４６を画定しており、テーパー部４４４は、かえし部４４２の近傍において局所的に最小の外径４４８を画定している。横穴４１６は、壁部４１４のテーパー部４４４を貫通している。環状プレナム部４５２はかえし部４４２のテーパー部４４４と多孔性媒体ディフューザ４０２のディフューザ通路４２６の境界４５４との間に形成されており、横穴４１６を介してかえし付きニップル部４０６ａの中心通路４１２と連通している。様々な実施形態においては、Ｏリング等のエラストマーバンド４５６が多孔性媒体ディフューザ４０２の基端部４３４付近に装着され、ニップル部４０６に対する多孔性媒体ディフューザ４０２の固定を補助している。
【0075】
図１７Ａ〜１７Ｄに、ベース部４０４の第１面４１０から延びるニップル部４０６を有する別の実施形態を示す。以下において、符号４０６はニップル部を総称的または集合的に表し、４０６に文字が続く符号（４０６ａ等）は本開示の特定のニップル部を表す。複数のニップル部４０６に共通する要素には類似する符号が付されている。一実施形態において、ニップル部４０６ｂの壁部４１４の外面には、外側ねじ部４６２が形成されている。外側ねじ部４６２には、少なくとも１つの横穴４１６が貫通している（図１７Ａ）。別の実施形態においては、ニップル部４０６ｃが外側ねじ部４６２および少なくとも１つの横穴４１６を有し、溝部４６６が少なくとも１つの横穴４１６から延び、横穴４１６が溝部４６６を介して外側ねじ部４６２をニップル部４０６ｃの先端４４３まで横断している（図１７Ｂ）。別の実施形態においては、ニップル部４０６ｄがスロット４７２を形成する構造を有し、スロット４７２は少なくとも１つの横穴４１６からニップル部の先端４４３まで延びている（図１７Ｃ）。一実施形態におけるニップル部４０６ｅは、他のニップル部４０６よりも短く、多孔性媒体ディフューザ４０２の基端部４３４と入口継手４００との間に接着部または溶接部４７４が形成されている（図１７Ｄ）。
【0076】
様々な非限定的実施形態においては、横穴４１６の直径は３〜１２ｍｍであり、ベース部４０４の第１面４１０から垂直方向に３〜１５ｍｍ離れた点を中心に形成されている。図１７Ｄのニップル部４０６ｅについては、先端部４１３がベース部４０４の第１面４１０から垂直方向に３〜１５ｍｍ離れていてもよい。
【0077】
様々な実施形態においては、ニップル部４０６の基端部４１１にＯリング４７６が取り付けられている。図１７Ａに示すように、Ｏリング４７６はベース部４０４の第１面４１０および外面４６４の両方に接触していてもよい。いくつかの実施形態においては、図１７Ｃおよび１７Ｄに示すように、ニップル部４０６の基端部４１１に高くなった面４７８が形成または配置されている。特定の実施形態においては、多孔性媒体ディフューザ４０２のディフューザ通路４２６の境界４５４が、外側ねじ部４６２と係合するように構成された内側ねじ部４８２を形成する構造を有している。
【0078】
図１８Ａおよび１８Ｂに、本開示の一実施形態による入口継手４８６を示す。入口継手４８６は入口継手４００と同じ要素を多く有しており、これらの要素には類似の符号が付されている。入口継手４８６は、ニップル部の代わりに、軸方向穴４０８を囲むカラー部４８８を有している。カラー部４８８は、ベース部４０４の第１面４１０から軸方向に延び、基端部４９０と、多孔性媒体ディフューザ４０２を受容する開口４９４を形成している先端部４９２とを有している。一実施形態において、カラー部４８８は、１つまたは複数の穴４９５を有している。一実施形態においては、カラー部４８８の内面４９８のグランド４９７にＯリング４９６が配置されている。また、ガスケット４９９を配置することにより基板容器３０の下部３８と入口継手４８６との間を密閉してもよい。
【0079】
機能的には、図１６Ａ〜１６Ｃ、１７Ａ〜１７Ｃおよび１８Ａ〜１８Ｂに示す様々な実施形態の穴４１６および穴４９５、ならびに図１７Ｄの短いニップル部４０６ｅによって、横穴や短くされたニップル部を有していいない従来のパージタワーと比較して、ウエハ容器３０の下部３８の表面４０により近い部位において多孔性媒体ディフューザ４０２に空気が導入されることになる。
【0080】
ニップル部４０６ａ〜４０６ｄおよびカラー部４８８は、適宜の支持面４８４を有していてもよく、ディフューザ通路４２６の境界４５４が支持面４８４に対して位置合わせされることによって緩みやぐらつきを生じさせることなく多孔性媒体ディフューザ４０２を堅固に固定してもよい。他のニップル部４０６ａ〜４０６ｄよりも小さいニップル部４０６ｅの支持面は、ニップル部４０６ｅの接着部または溶接部４７４によって補うことができる。当然ながら、特定の実施形態（図示しない）においては、穴を有する長いニップル部と接着部と組み合わせてもよい。
【0081】
ニップル部４０６ｂの下部に設けられたＯリング４７６は、多孔性媒体ディフューザ４０２の基端部４３４を位置合わせするよう機能する。Ｏリング４７６は多孔性媒体ディフューザ４０２の基端部４３４と入口継手４００との間にて圧縮されていてもよく、これにより、動作時においてねじ切りされたニップル部４０６（つまりニップル部４０６ｂ，４０６ｃ，４０６ｄ）上における多孔性媒体ディフューザ４０２の回転を抑制する付勢力が内側ねじ部４８２と外側ねじ部４６２との間に発生する。圧縮されたＯリング４７６は、多孔性媒体ディフューザ４０２の基端部４３４および開口４３２から気体が軸方向に流れ出ることを防止する密閉状態をもたらすことができる。
【0082】
図１９に、本開示の一実施形態による、入口継手５０４を含むパージモジュール５０２を有する多孔性タワーディフューザアセンブリ５００を示す。パージモジュール５０２は、管状部５０８および上部５１２を含むハウジング５０６を有し、上部５１２は、上部５１２を貫通する穴５１４を画定する構造を有している。パージモジュール５０２は、上部５１２が基板容器３０の下部３８の内面４０と略同一面上に位置する状態にて下部３８に取り付けられるように構成されている。穴５１４は中心軸線５１６を画定し、この中心軸線５１６と同軸状に延びている。一実施形態においては、ハウジング５０６も穴５１４の中心軸線５１６と同軸状に延びている。パージモジュール５０２は、基板容器３０への流入は許容するが基板容器３０からの流出を抑制または防止する逆止弁５１８を有していてもよい。パージモジュール５０２は、通過する気体をろ過するフィルタアセンブリ５２０を有している。さらに、パージノズルと係合する弾性部材５２１は、弾性管状部５２１．２および一体状ダイヤフラム部５２１．４として構成されていてもよい。ダイヤフラム部５２１．４は中心穴５２１．７を有し、管状部５２１．２に結合されている。管状部はアセンブリ内にて密閉状態をもたらすように締め付けられ、ダイヤフラム部は管状部から内側に延びてパージノズルを受容する弾性面として機能している。パージノズルは、穴を有するダイヤフラム部における穴と管状部との間の部位と係合している。
【0083】
ハウジング５０６には、貫通通路５２４を画定する連結具５２２が配置されている。一実施形態において、貫通通路５２４は、上部５１２の穴５１４の中心軸線５１６と略同軸状に延びている。多孔性媒体ディフューザ５２６は、連結具５２２と動作可能に連結されてパージモジュール５０２の上部５０８の穴５１４を通って延びる基端部５２８を有している。多孔性媒体ディフューザ５２６内にはディフューザ通路５３２が延びている。ディフューザ通路５３２は多孔性媒体ディフューザ５２６の基端部５２８において開口５３４を形成している。一実施形態において、開口５３４は穴５１４の中心軸線５１６と略同軸状をなしている。
【0084】
多孔性媒体ディフューザ５２６は、開放多孔性側壁部５３６を有している（「多孔性」は、気体状作動流体が多孔性媒体ディフューザ５２６から径方向に排出されることを許容する開放多孔構造によってもたらされる）。一実施形態において、多孔性媒体ディフューザ５２６の多孔性側壁部５３６は穴５１４を通って延びていてもよいし、穴５１４のすぐ上を延びていてもよい。その結果、多孔性側壁部５３６は、基板容器３０の下部３８の内面４０のすぐ近くに配置される。
【0085】
いくつかの実施形態においては、連結具５２２は雌連結具であり内側ねじ部５３８（図参照）を有している。一実施形態においては、多孔性媒体ディフューザ５２６の基端部５２８は外面５４４に外側ねじ部５４２を有し、外側ねじ部５４２が内側ねじ部５３８に適合している。一実施形態において、連結具５２２はハウジング５０６の上部５１２によって支持されている。他の実施形態においては、連結具５２２は管状部５０８および／またはフィルタアセンブリ５２０から離れている。
【0086】
機能的には、基板容器３０の下部３８の内面４０のすぐ近くに多孔性側壁部５３６を配置することにより、内面４０からより遠い高い地点で始まるパージ流よりも効果的に内面４０上を掃くように流れる空気を多孔性側壁部５３６から出すことができる。いくつかの実施形態においては、下部３８を十分に厚くすることにより、逆止弁５１８の移動や再設計を伴うことなく入口継手５０４を配置できるようにハウジング５０６の高さを設定している。
【0087】
管状部５０８は基板容器３０の下部３８と連結するように構成でき、また、一方向のみの流れ（基板容器３０に対する流入または流出）を許容する逆止弁を収容してもよい。図２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃに、前面開放式ウエハ容器の容器部６０４に装着されたディフューザタワー６００を示す。ディフューザタワー６００は、突出部もしくはボス部６１２等の容器部構造に固定されたブラケット６０８を介して容器部６０４に装着されている。タワーブラケットはクランプ部６１４を有し、クランプ部６１４は、クランプ部６１４に対して管状ディフューザが弾性的に固定される寸法を有している。
【0088】
図２１Ａおよび２１Ｂに、本開示の一実施形態による多孔性媒体ディフューザ４０２Ａを非限定的な寸法にて示す。非限定的な寸法はインチで表示し、括弧内にミリメートルにて示す。フレア部４２７の内径４２７．１は公称９．２７ｍｍであり、外径４２７．２は公称１４．６１ｍｍである。いくつかの非限定的実施形態においては、内径４２７．１は９〜１０ｍｍであり、外径４２７．２は１４〜１６ｍｍである。いくつかの非限定的実施形態においては、内径４２７．１は５〜１５ｍｍであり、外径４２７．２は７〜２０ｍｍである。非限定的実施形態において、ディフューザの壁厚は２〜４ｍｍである。フィルタは、焼結ポリマーまたは焼結セラミックスから形成してもよい。
【0089】
いくつかの非限定的実施形態においては、内径４２７．１は５〜１５ｍｍであり、外径４２７．２は１０〜２０ｍｍである。図２２に、ディフューザ７０２、継手７０４およびパッケージ７１２を有する後付けキット７００を示す。後付けキット７００には、取り付け方法を示す指示記載表示７０６も記載されている。
【0090】
上記のディフューザアセンブリはすべて「タワー型」のディフューザであるが、他の種類のディフューザを実施してもよい。例えば、基板の近傍に内壁部を有する二重壁として形成されたプレナム式ディフューザコンパートメント（図示しない）を基板容器３０の後部４２に沿って設けてもよい。内壁は多孔性であってもよいし、孔を有していてもよいし、通気スロットを有していてもよい。流れに対する抵抗が基板容器３０の上部３６付近よりも下部３８付近において小さくなるように内壁の長さ方向に沿って多孔率／孔密度を変化させてもよい。プレナム式ディフューザコンパートメントの充填は、基板容器３０の下部３８を通って延びるとともにディフューザコンパートメントと連通しているポートを介して行うことができる。
【0091】
前述した、Ｒｏｂｅｒｓｏｎらに付与された特許文献１およびＢｕｒｎｓらに付与された特許文献２は本特許出願の出願人により所有されており、参照することにより全文が本明細書に組み込まれることとする。
【0092】
また、本明細書における「実施形態」、「本開示の実施形態」および「開示された実施形態」は従来技術であると認められていない本特許出願の記載（特許請求の範囲および図面を含む記載）を指す。