バルブ機構及び基板収納容器
【課題】金属部品からイオン成分が溶出して基板の汚染等を招くのを抑制し、構成の簡素化を図ることのできるバルブ機構及び基板収納容器を提供する。
【解決手段】保持筒３１と、保持筒３１の部分的に開口した表面を被覆するフィルタ３７と、保持筒３１に内蔵される中蓋筒３８と、保持筒３１の開口裏面側に螺嵌される有底円筒形の固定筒４４と、中蓋筒３８と固定筒４４の間に介在されて気体の流通を制御する弁体５０とを備え、保持筒３１と固定筒４４を樹脂含有の成形材料により成形し、固定筒４４の底部５２に、気体流通用の通気口４５を穿孔する。また、弁体５０を、弾性材料により成形して保持筒３１と固定筒４４の螺嵌方向に伸縮可能にするとともに、弁体５０の底部５２を通気口４５に接離可能に接触させ、弁体５０を圧縮してその底部５２を通気口４５から離隔させることにより、保持筒３１と固定筒４４の間で気体をフィルタ３７を介して流通させる。
【解決手段】保持筒３１と、保持筒３１の部分的に開口した表面を被覆するフィルタ３７と、保持筒３１に内蔵される中蓋筒３８と、保持筒３１の開口裏面側に螺嵌される有底円筒形の固定筒４４と、中蓋筒３８と固定筒４４の間に介在されて気体の流通を制御する弁体５０とを備え、保持筒３１と固定筒４４を樹脂含有の成形材料により成形し、固定筒４４の底部５２に、気体流通用の通気口４５を穿孔する。また、弁体５０を、弾性材料により成形して保持筒３１と固定筒４４の螺嵌方向に伸縮可能にするとともに、弁体５０の底部５２を通気口４５に接離可能に接触させ、弁体５０を圧縮してその底部５２を通気口４５から離隔させることにより、保持筒３１と固定筒４４の間で気体をフィルタ３７を介して流通させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気や不活性ガス等からなる気体の流動を制御するバルブ機構及び基板収納容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板収納容器は、図示しないが、例えばφ３００ｍｍの半導体ウェーハを整列収納するフロントオープンボックスタイプの容器本体と、この容器本体の開口した正面部を開閉する着脱自在の蓋体とを備えて構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
容器本体の底部には複数の貫通孔がそれぞれ穿孔され、各貫通孔には、基板収納容器の内外を連通するバルブ機構が装着されており、このバルブ機構が容器本体から蓋体が取り外される際の真空吸着を防止したり、基板収納容器内の空気を不活性ガスに置換して半導体ウェーハの表面酸化等を防ぐよう機能する。バルブ機構は、通気口付きのハウジングと、このハウジングに内蔵されて空気や不活性ガスの流通を制御する弁体とを含む多数の部品から構成され、ハウジングの通気口に弁体が金属製のバネにより弾圧付勢される。
【０００４】
このような基板収納容器は、半導体ウェーハの加工処理工程で搬送、保管されたり、工場間で輸送され、一定期間使用された後、洗浄・乾燥作業が施されることにより、繰り返し使用されている。
【特許文献１】特開２００４‐１４６６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来における基板収納容器は、以上のように構成され、バルブ機構に金属製のバネが使用されているので、繰り返しの洗浄に伴いバネが腐食して半導体ウェーハを汚染させたり、バネからイオン成分が溶出して半導体ウェーハの汚染を招くおそれがある。また、バルブ機構が多数の部品から構成されているので、組み立てに時間と手間を要するという問題もある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたもので、金属部品からイオン成分が溶出して基板の汚染等を招くのを抑制し、構成の簡素化を図ることのできるバルブ機構及び基板収納容器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては上記課題を解決するため、略筒形の保持筒と、この保持筒の部分的に開口した表面を被覆するフィルタと、保持筒の開口裏面側に嵌め合わされる有底筒形の固定筒と、保持筒と固定筒との間に介在されて気体の流通を制御する弁体とを含むものであって、
保持筒と固定筒とをそれぞれ樹脂含有の成形材料により構成し、固定筒の底部に、気体流通用の通気口を設け、弁体を、弾性材料により形成して保持筒と固定筒との嵌め合わせ方向に伸縮可能とするとともに、この弁体の底部を固定筒の通気口に接離可能に接触させ、弁体を圧縮してその底部を固定筒の通気口から離隔（離れ隔てる）させることにより、保持筒と固定筒との間で気体をフィルタを介して流通させるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
なお、保持筒に、固定筒との間に弁体を挟む樹脂製の中蓋筒をシール部材を介して内蔵し、中蓋筒の表面を部分的に開口させ、保持筒と中蓋筒の部分的に開口した表面間にフィルタを介在することができる。
また、保持筒の内周面と中蓋筒の外周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを相互に干渉させるようにし、中蓋筒内に弁体の頂部を支持させることができる。
【０００９】
また、保持筒と固定筒の少なくともいずれか一方に突起を設けることができる。
また、固定筒の通気口の周縁部に、弁体の底部に接触するシール部材を取り付けることが可能である。
また、固定筒の通気口の周縁部と弁体の底部のいずれかに、シール部材を取り付けることが可能である。
また、弁体を有底筒形に形成してその周壁を断面略く字形に曲げ、この弁体の底部に樹脂製の保護層を積層することが可能である。
【００１０】
また、固定筒の通気口の周縁部に、保持筒方向に伸びる筒形リブを設けてその先端を傾斜面とし、弁体を有底筒形に形成してその周壁の保持筒側をベローズとし、弁体の底部を、筒形リブの傾斜面に接触する先細りに形成することが可能である。
また、筒形リブの傾斜面に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層すると良い。
また、弁体の先細りの底部に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層すると良い。
【００１１】
また、本発明においては上記課題を解決するため、基板を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を開閉する着脱自在の蓋体とを備えたものであって、
容器本体と蓋体の少なくともいずれか一方に貫通孔を設け、この貫通孔に請求項１ないし８いずれかに記載のバルブ機構を嵌め付けたことを特徴としている。
【００１２】
なお、容器本体を搭載する気体置換装置を含み、この気体置換装置には、バルブ機構の通気口を貫通して弁体を突き上げるピンを設けることができる。
また、容器本体の底部に貫通孔を穿孔し、この貫通孔を基板の容器本体底部に投影される投影領域の外側に位置させることができる。
また、貫通孔とバルブ機構との間にシール部材を介在し、バルブ機構の保持筒あるいは固定筒に、貫通孔の周縁部に引っかかるフランジを設けることができる。
【００１３】
ここで、特許請求の範囲におけるフィルタは、単数複数を特に問うものではない。また、弁体は、固定筒の通気口を貫通する各種装置（例えば半導体加工装置、蓋体開閉装置、気体置換装置等）のピンや気体の外圧等により変位して圧縮することが好ましい。基板には、少なくともφ２００ｍｍ、φ３００ｍｍ、φ４５０ｍｍの半導体ウェーハ、ガラス基板、マスクガラス等が含まれる。さらに、基板収納容器は、フロントオープンボックスタイプ、トップオープンボックスタイプ、ボトムオープンボックスタイプのいずれでも良い。
【００１４】
本発明によれば、バルブ機構を構成する保持筒、中蓋筒、固定筒を樹脂含有の成形材料製とし、弁体を弾性材料から形成するので、イオン成分を溶出させるバネ等の金属部品を省略することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属部品からイオン成分が溶出して基板の汚染等を招くのを抑制し、しかも、バルブ機構の構成の簡素化を図ることができるという効果がある。
また、保持筒に、固定筒との間に弁体を挟む樹脂製の中蓋筒をシール部材を介して内蔵すれば、保持筒と中蓋筒との間から気体が漏れるのを防ぐことができる。また、中蓋筒の表面を部分的に開口させ、保持筒と中蓋筒の部分的に開口した表面間にフィルタを介在すれば、フィルタが脱落するのを規制することができる。
【００１６】
また、保持筒の内周面と中蓋筒の外周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを相互に干渉させれば、簡易な構成で保持筒から中蓋筒が抜け落ちるのを防ぐことができる。また、中蓋筒内に弁体の頂部を支持させれば、バルブ機構の内部で弁体がふらつくのを抑制することが可能となる。
また、保持筒と固定筒の少なくともいずれか一方に突起を設ければ、この突起を使用することにより、固定筒の取り付け作業の不具合を防止したり、取り付け作業の作業性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、固定筒の通気口の周縁部に、弁体の底部に接触するシール部材を取り付ければ、通気口と弁体の底部との間から気体が漏洩するのを防ぐことが可能となる。
また、弁体を有底筒形に形成してその周壁を断面略く字形に曲げれば、弁体の周壁の反発力により、固定筒の通気口に弁体の底部を確実に接触させることができる。また、弁体の底部に樹脂製の保護層を積層すれば、この保護層により、弁体底部の磨耗防止や変形防止が期待できる。
【００１８】
また、固定筒の通気口の周縁部に、保持筒方向に伸びる筒形リブを設けてその先端を傾斜面とし、弁体を有底筒形に形成してその周壁の保持筒側をベローズとし、弁体の底部を、筒形リブの傾斜面に接触する先細りに形成すれば、バルブ機構の構成の多様化が期待できる。
また、筒形リブの傾斜面に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層すれば、この弾性層が弁体の底部に弾発的に接触するので、弁体の底部を損傷等から有効に保護することができる。
【００１９】
また、貫通孔とバルブ機構との間にシール部材を介在すれば、これらの間の気密性確保が期待できる。さらに、バルブ機構の保持筒あるいは固定筒に、貫通孔の周縁部に引っかかるフランジを設ければ、貫通孔から保持筒又は固定筒が抜け落ちるのを簡易な構成で防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る基板収納容器の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における基板収納容器は、図１ないし図６に示すように、半導体ウェーハを収納するフロントオープンボックスタイプの容器本体１と、この容器本体１の開口した正面部を開閉する蓋体２０と、容器本体１に装着される複数のバルブ機構３０とを備え、各バルブ機構３０を、筒形の保持筒３１と、この保持筒３１の部分的に開口した表面を被覆するフィルタ３７と、保持筒３１に内蔵される中蓋筒３８と、保持筒３１の開口裏面側に螺嵌される固定筒４４と、保持筒３１の中蓋筒３８と固定筒４４との間に介在されて気体の流通を制御する弾性の弁体５０とから構成するようにしている。
【００２１】
各半導体ウェーハは、図示しないが、例えば薄く丸いφ３００ｍｍのシリコン製のウェーハからなり、このシリコン製のウェーハの周縁部に位置合わせや識別用のオリフラあるいは平面略半円形のノッチが選択的に形成される。このようなシリコン製の半導体ウェーハは、基板収納容器に収納されて工場間や工程間を搬送され、半導体チップ部品生産のために各種の処理や加工が施される。そして、各種の工程における処理や加工により、表面に回路パターンが形成され、最終的に裏面が半導体チップ部品の厚さに合わせてバックグラインドされた後、個片に切断されて半導体チップ部品が生産される。
【００２２】
容器本体１は、図１に示すように、成形用の金型に所定の樹脂を含む成形材料が射出されることにより、２５枚の半導体ウェーハを上下に並べて整列収納するフロントオープンボックスに射出成形され、開口した正面部に同形の蓋体２０がエンドレスのガスケットを介し着脱自在に嵌合されており、図示しない半導体加工装置や気体置換装置に位置決めして搭載される。
【００２３】
容器本体１の相対向する内部両側には、半導体ウェーハの周縁部両側を水平に支持する左右一対のティースが対設され、この一対のティースが容器本体１の上下方向に間隔をおいて複数配列される。また、容器本体１の内部背面には、半導体ウェーハの周縁部後端を上下方向に離隔させる任意のリヤリテーナが選択的に突設される。このリヤリテーナは、容器本体１の上下方向に間隔をおいて複数配列される隔壁棚を備え、振動や衝撃が作用した場合に、隣接する半導体ウェーハ同士が接触したり、ティースの間隔から半導体ウェーハが外れるのを防止するよう機能する。
【００２４】
容器本体１の底部前方には図２、図４、図５に示すように、左右一対の貫通孔２がそれぞれ穿孔され、この一対の貫通孔２には、バルブ機構３０がエンドレスのシール部材４を介しそれぞれ嵌合されており、一の貫通孔２のバルブ機構３０が外部から基板収納容器の内部に不活性ガスを供給する給気用のバルブ機構として機能するとともに、他の貫通孔２のバルブ機構３０が基板収納容器から外部に空気を排気する排気用のバルブ機構として機能する。
【００２５】
一対の貫通孔２は、半導体ウェーハの容器本体１底面に投影される投影領域の外側にそれぞれ穿孔され、各貫通孔２の周縁部には、下方向に伸長する円筒形の保持リブ３が一体形成される。また、シール部材４としては、特に限定されるものではないが、例えばＯリング等が使用される。
【００２６】
容器本体１の底部には図２に示すように、略台形のボトムプレート５が取付具を介し一体的に装着され、このボトムプレート５には、複数の取付孔が穿孔されており、この複数の取付孔に着脱自在の識別パッド６が選択的に挿入されることにより、半導体加工装置や気体置換装置の検知センサに基板収納容器の種類等が検知される。
【００２７】
ボトムプレート５の中央部には、半導体加工装置や気体置換装置上に容器本体１を固定するためのクランプ孔７が穿孔され、ボトムプレート５の前部両側と後部中央とには、半導体加工装置や気体置換装置の位置決めピンに容器本体１を位置決めする複数の位置決め具８がそれぞれ配設される。また、ボトムプレート５の前部両側には、容器本体１の一対の貫通孔２に対向する対向孔がそれぞれ穿孔され、各対向孔が貫通孔２のバルブ機構３０を露出させるよう機能する。
【００２８】
容器本体１の天井の中央部には図１に示すように、着脱自在のロボティックハンドル９が装着され、このロボティックハンドル９がＯＨＴ（オーバーヘッドホイストトランスファー）と呼ばれる自動の搬送機に保持されることにより、基板収納容器が工程内外の搬送に供される。また、容器本体１の正面部の周縁は、外方向に膨出形成されて蓋体嵌合用のリム部１０を形成し、このリム部１０の内周面の上下両側には、蓋体２０を係止する係止溝１１がそれぞれ凹み形成される。
【００２９】
蓋体２０は、図１に示すように、容器本体１の正面部、換言すれば、リム部１０内に着脱自在に嵌合され、施錠機構２２を内蔵する筐体２１と、この筐体２１の開口した正面部（表面部）に装着されて被覆する表面カバー２５とを備えて構成され、容器本体１に対して半導体加工装置の蓋体開閉装置により取り付け・取り外しされる。
【００３０】
筐体２１は、四隅部が丸く面取りされた正面視略矩形に成形され、裏面中央部には、複数の半導体ウェーハの周縁部前端を弾性片により弾発的に保持するフロントリテーナが装着される。この筐体２１の裏面周縁部には、枠形の嵌合溝が切り欠かれ、この嵌合溝には、容器本体１のリム部１０との間に介在する弾性のガスケットが嵌合される。このガスケットは、例えば耐熱性、難燃性、耐寒性、圧縮特性に優れるシリコーンゴム、フッ素ゴム、各種の熱可塑性エラストマー（例えば、オレフィン系等）等を成形材料として弾性変形可能な枠形に成形される。
【００３１】
施錠機構２２は、同図に示すように、筐体表面の両側部中央にそれぞれ回転可能に軸支されて外部から操作される一対の回転プレート２３と、各回転プレート２３に連結されて筐体２１の上下内外方向にスライド可能な一対のスライドプレート２４と、筐体２１周壁の出没孔に出没可能に軸支されてスライドプレート２４の先端部に連結支持され、容器本体１の係止溝１１に嵌合して干渉する揺動可能な一対の係止爪とを備えて構成される。
【００３２】
容器本体１、ボトムプレート５、蓋体２０、及び施錠機構２２を成形する成形材料の所定の樹脂としては、例えば力学的性質や耐熱性等に優れるポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、環状オレフィン樹脂等があげられる。これらの樹脂には、カーボン、カーボン繊維、金属繊維、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー、帯電防止剤、難燃剤等が選択的に添加される。
【００３３】
各バルブ機構３０の保持筒３１、中蓋筒３８、及び固定筒４４は、所定の樹脂を含む成形材料の射出により射出成形される。所定の樹脂としては、例えば力学的性質や耐熱性等に優れるポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等があげられる。
【００３４】
保持筒３１は、図３ないし図６に示すように、容器本体１の貫通孔２に上方から嵌入される円筒形に形成され、開口した表面にフィルタ３７を部分的に覆う格子形あるいは放射形の区画リブ３２が一体形成されることにより、気体が流通可能なよう部分的に開口しており、容器本体１の貫通孔２との間にＯリング等のシール部材４が介在される。この保持筒３１は、内周面の開口裏面側に、中蓋筒３８用の係合溝３３が周方向に切り欠かれ、外周面の開口裏面側には、固定筒４４と螺嵌する螺子山３４が形成される。
【００３５】
保持筒３１の表面周縁部には、上方に伸長して容器本体内に位置する複数の位置規制突起３５が周方向に所定の間隔をおいて配列形成され、この複数の位置規制突起３５が金型から離型される際の回り止めとなったり、固定筒４４の螺嵌時の逆回転防止に利用される。また、保持筒３１の表面側周縁部には、半径外方向に突出するフランジ３６が周設され、このフランジ３６が貫通孔２の周縁部に係合して保持筒３１の脱落を防止する。
【００３６】
フィルタ３７は、例えば四フッ化エチレン、ポリエステル繊維、フッ素樹脂からなる多孔質膜、ガラス繊維からなる分子ろ過フィルタ、活性炭素繊維等のろ過材に化学吸着剤を担持させたケミカルフィルタを使用して薄い円板形に形成される。このようなフィルタ３７は、保持筒３１と中蓋筒３８との間に必要数が挟持され、気体を流通させてその中のパーティクルをろ過するよう機能する。複数のフィルタ３７を使用する場合、同種のフィルタ３７を使用しても良いし、異種のフィルタ３７を使用しても良いが、異種のフィルタ３７を組み合わせれば、気体中の有機汚染物等をもろ過することができる。
【００３７】
中蓋筒３８は、図４ないし図６に示すように、保持筒３１内に下方から圧入される短い円筒形に形成され、開口した表面に、フィルタ３７を支持する区画リブ３９が格子形あるいは放射形等に一体形成されることにより、気体が流通可能なよう部分的に開口しており、保持筒３１の内周面との間にＯリング等のシール部材４０が介在される。この中蓋筒３８は、区画リブ３９の裏面に弁体５０用の支持溝４１がリング形に形成され、外周面の端部には、リング形の係合爪４２が周設されており、この先細りの係合爪４２が保持筒３１の係合溝３３と係合することにより、保持筒３１に脱落することなく固定される。
【００３８】
固定筒４４は、図３ないし図６に示すように、貫通孔２の保持リブ３に下方から嵌入して保持筒３１の開口裏面側に螺嵌される有底円筒形に形成され、底部の中心には、気体流通用の丸い通気口４５が穿孔されており、この通気口４５内の周縁部には、弁体５０に接触するＯリング等のシール部材４６が装着される。固定筒４４の内周面には、保持筒３１の螺子山３４と着脱自在に螺合する螺子溝４７が形成される。
【００３９】
固定筒４４の外部に臨む裏面周縁部には、下方に伸びる複数の突起４８が周方向に所定の間隔をおいて配列形成され、この複数の突起４８が金型から離型される際の回り止めとなったり、固定筒４４の螺嵌時の滑り止めとして機能したり、半導体加工装置や気体置換装置との位置決め等に利用される。また、固定筒４４の裏面側周縁部には、半径外方向に突出するフランジ４９が周設され、このフランジ４９が保持リブ３の周縁部に係合して固定筒４４の位置ずれやがたつきを防止する。
【００４０】
弁体５０は、図４ないし図６に示すように、所定の弾性材料により周壁５１が外方向に広がる断面略く字形の有底円筒形、換言すれば、中空の断面略算盤玉形に成形され、保持筒３１と固定筒４４との螺嵌方向（図４、図５、図６の上下方向）に伸縮可能とされており、平坦な底部５２が固定筒４４の通気口４５にシール部材４６を介し接離可能に接触する。この弁体５０の弾性材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、環状オレフィン樹脂、ポリエステル系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、フッ素、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の各種ゴム材料が用いられる。
【００４１】
弁体５０は、頂部が中蓋筒３８の支持溝４１に下方から嵌入支持され、平坦な底部５２には、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂からなる円板形の保護層５３が磨耗や変形を防止する観点から積層されており、この保護層５３が通気口４５のシール部材４６に隙間なく密接する。保護層５３は、例えば接着、熱溶着、コーティング等の技術により積層される。
【００４２】
このような弁体５０は、気体を流通させない場合には、屈曲した周壁５１の弾性反発力により伸長して固定筒４４の通気口４５に接触・閉塞し、気体の流通を規制する（図４参照）。
これに対し、気体を流通させる場合には、気体置換装置の通気口４５を貫通した給排ピン６０の突き上げにより周壁５１が圧縮されて固定筒４４の通気口４５から離隔し、固定筒４４の通気口４５を開放させることにより、保持筒３１と固定筒４４との間で気体をフィルタ３７を介して流通させる（図５参照）。
【００４３】
上記において、容器本体１にバルブ機構３０を組み立てて装着する場合には、先ず、保持筒３１にフィルタ３７とシール部材４０付きの中蓋筒３８とを順次嵌入して保持筒３１の係合溝３３に中蓋筒３８の係合爪４２を係合させ、保持筒３１と中蓋筒３８の区画リブ３２・３９間にフィルタ３７を適切に挟み、中蓋筒３８の支持溝４１に弁体５０の頂部を嵌入支持させる。
【００４４】
こうして中蓋筒３８に弁体５０を嵌入支持させたら、容器本体１の貫通孔２に保持筒３１をシール部材４を介し容器本体１内から嵌入し、貫通孔２の保持リブ３内に固定筒４４を嵌入して保持筒３１の開口裏面側に固定筒４４を螺嵌し、貫通孔２の周縁部に保持筒３１のフランジ３６を接触させるとともに、保持リブ３の周縁部に固定筒４４のフランジ４９を接触させれば、容器本体１にバルブ機構３０を組み立てて強固に装着することができる。
【００４５】
次に、気体置換装置に搭載した基板収納容器の空気を不活性ガスに置換し、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つ場合には、気体置換装置の複数の給排ピン６０をそれぞれ上昇させて給気用・排気用のバルブ機構３０の通気口４５に挿入し、給排ピン６０により各バルブ機構３０の弁体５０を保護層５３を介し突き上げて圧縮すれば良い。
【００４６】
すると、図５に示すように、給気用バルブ機構３０の通気口４５から弁体５０の底部５２が離れて通気口４５を開放するので、気体置換装置の不活性ガス（図５の矢印参照）が固定筒４４の通気口４５、中蓋筒３８、フィルタ３７、及び保持筒３１を順次流通し、基板収納容器の内部に不活性ガスが供給されることとなる。
【００４７】
こうして基板収納容器内に不活性ガスが供給され、充満して圧力が高まると、図６に示すように、基板収納容器内の空気（図６の矢印参照）が排気用のバルブ機構３０の保持筒３１、フィルタ３７、中蓋筒３８、固定筒４４の通気口４５を順次流通し、基板収納容器の外部に空気が排気される。この空気の排気により、基板収納容器の空気が不活性ガスに置換されるので、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つことができる。
【００４８】
上記構成によれば、バルブ機構３０の保持筒３１、中蓋筒３８、及び固定筒４４を樹脂製とするとともに、弁体５０を弾性材料から形成するので、金属製のバネを使用する必要が全くない。したがって、基板収納容器の繰り返しの洗浄に伴い、バネが腐食して半導体ウェーハを汚染させたり、バネからイオン成分が溶出して半導体ウェーハの汚染を招くおそれが全くない。
【００４９】
また、バルブ機構３０を多数の部品から構成するのではなく、保持筒３１、フィルタ３７、中蓋筒３８、固定筒４４、及び弁体５０から構成するので、部品点数の削減や構成の簡素化を図ることができ、バルブ機構３０の組み立ての円滑化、迅速化、容易化等を図ることができる。また、同一のバルブ機構３０を給気用としても、排気用としても活用することができるので、組立作業や部品管理が容易となり、給気用の貫通孔２にも、排気用の貫通孔２にも、バルブ機構３０を誤ることなく確実に装着することができる。
【００５０】
さらに、給排ピン６０をバルブ機構３０の弁体５０に直接接触させるのではなく、底部５２の保護層５３に接触させるので、弁体５０の底部５２を直接接触に伴う衝撃から有効に保護することができ、弁体５０の底部５２の変形や損傷防止が大いに期待できる。
【００５１】
次に、図７ないし図９は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、バルブ機構３０の固定筒４４における通気口４５の周縁部に、保持筒３１方向に伸長する円筒形の筒形リブ５４を立設してその先端を傾斜面５５とし、弁体５０の底部５２を筒形リブ５４の傾斜面５５に接触する先細りの円錐形に形成するようにしている。
【００５２】
バルブ機構３０は、上記実施形態と同様、給気用としても、排気用としても用いることができるが、排気用として利用される場合には、上下逆にして容器本体１の貫通孔２に装着される。すなわち、バルブ機構３０が排気用のバルブ機構として利用される場合には、容器本体１の貫通孔２に固定筒４４が嵌入され、貫通孔２の保持リブ３に保持筒３１が下方から嵌入されることとなる。
【００５３】
筒形リブ５４の先端は断面略漏斗形に形成されることにより傾斜面５５が形成されるが、この傾斜面５５は、弁体５０の円錐形を呈した底部５２に隙間なく接触する角度で形成され、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層５６が積層される。この弾性層５６は、例えば貼着、インサート成形、熱可塑性エラストマーやゴム組成物の塗布乾燥により積層され、弁体５０の底部５２に弾発的に密接してこの底部５２を損傷等から有効に保護するよう機能する。
【００５４】
弁体５０は、有底円筒形に形成され、周壁５１の保持筒３１側が伸縮可能な連続したベローズ５７に屈曲形成される。この弁体５０の内周面の頂部には凹部５８が周方向に切り欠かれ、この凹部５８が中蓋筒３８のリブ裏面の支持爪５９に嵌入支持される。
【００５５】
上記において、気体置換装置に搭載した基板収納容器の空気を不活性ガスに置換し、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つ場合には、気体置換装置から不活性ガス（図８の矢印参照）を給気用のバルブ機構３０の通気口４５に圧送すれば良い。すると、同図に示すように、固定筒４４の筒形リブ５４から弁体５０の底部５２がベローズ５７の圧縮により自然に離れて通気口４５や筒形リブ５４を開放するので、気体置換装置の不活性ガスが固定筒４４の通気口４５、筒形リブ５４、中蓋筒３８、フィルタ３７、及び保持筒３１を順次流通し、基板収納容器の内部に不活性ガスが供給される。
【００５６】
こうして基板収納容器内に不活性ガスが供給され、充満して圧力が高まると、図９に示すように、排気用のバルブ機構３０の筒形リブ５４から弁体５０の底部５２がベローズ５７の圧縮により自然に離れて通気口４５や筒形リブ５４を開放するので、基板収納容器内の空気（図９の矢印参照）が固定筒４４の通気口４５、筒形リブ５４、中蓋筒３８、フィルタ３７、及び保持筒３１を順次流通し、基板収納容器の外部に空気が排気される。
【００５７】
係る空気の排気により、基板収納容器の空気が不活性ガスに置換されるので、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つことができる。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００５８】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、バルブ機構３０の構成の多様化を図ることができる他、気体置換装置の給排ピン６０を上昇させてバルブ機構３０の弁体５０を圧縮する必要がないので、気体置換装置の構成の著しい簡素化が期待できるのは明らかである。
【００５９】
なお、上記実施形態では２５枚の半導体ウェーハを上下に並べて収納する容器本体１を示したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、２、３枚の半導体ウェーハを上下に並べて収納する容器本体１でも良いし、２５枚の半導体ウェーハをカセットを介し左右水平方向に並べて収納する容器本体１でも良い。
【００６０】
また、上記実施形態では一対の貫通孔２にバルブ機構３０をそれぞれ嵌合し、一の貫通孔２のバルブ機構３０を給気用バルブとして機能させるとともに、他の貫通孔２のバルブ機構３０を排気用バルブとして機能させたが、何らこれに限定されるものではない。例えば、複数（例えば４個や６個等）の貫通孔２にバルブ機構３０をそれぞれ嵌合し、一部の貫通孔２のバルブ機構３０を給気用として機能させ、残部の貫通孔２のバルブ機構３０を排気用として機能させても良い。
【００６１】
また、上記実施形態では容器本体１の貫通孔２にバルブ機構３０をシール部材４を介して嵌合したが、容器本体１とボトムプレート５とに、対向する貫通孔２をそれぞれ穿孔し、これらの貫通孔２にバルブ機構３０をシール部材４を介して嵌合しても良い。また、蓋体２０に貫通孔２を穿孔し、この貫通孔２にバルブ機構３０をシール部材４を介して嵌合しても良い。
【００６２】
また、シール部材４・４０・４６は、例えばフッ素ゴム、ＮＢＲゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭゴム、シリコーンゴム等の材料を用いて形成することができる。また、これらの材料からなる芯部材の表面にフッ素シリコーンをコーティングして形成することもできる。また、筒形リブ５４の先端に別体のリング等を取り付け、このリングに傾斜面５５を形成することも可能である。また、弁体５０の底部５２を、先細りの円錐台形に形成しても良いし、湾曲膨出部を備えた先細りに形成することも可能である。
【００６３】
また、第１の実施形態においては、通気口４５のシール部材４６に弁体５０の保護層５３を密接させたが、何らこれに限定されるものではなく、例えば保護層５３を省略し、通気口４５のシール部材４６に弁体５０の底部５２を直接密接させてシールすることもできる。また、弁体５０の底部５２にシール部材４６を取り付けても良い。さらに、第２の実施形態においては、筒形リブ５４の傾斜面５５に弾性層５６を積層したが、これに限定されるものではなく、弁体５０の底部５２の傾斜面に弾性層５６を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態を模式的に示す全体斜視説明図である。
【図２】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態を模式的に示す底面説明図である。
【図３】本発明に係るバルブ機構の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。
【図４】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図５】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態におけるバルブ機構を給気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図６】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態におけるバルブ機構を排気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図７】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図８】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の第２の実施形態におけるバルブ機構を給気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図９】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の第２の実施形態におけるバルブ機構を排気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 容器本体
２ 貫通孔
３ 保持リブ
４ シール部材
２０ 蓋体
３０ バルブ機構
３１ 保持筒
３２ 区画リブ
３３ 係合溝（凹部）
３４ 螺子山
３５ 位置規制突起（突起）
３６ フランジ
３７ フィルタ
３８ 中蓋筒
３９ 区画リブ
４０ シール部材
４１ 支持溝
４２ 係合爪（凸部）
４４ 固定筒
４５ 通気口
４６ シール部材
４７ 螺子溝
４８ 突起
４９ フランジ
５０ 弁体
５１ 周壁
５２ 底部
５３ 保護層
５４ 筒形リブ
５５ 傾斜面
５６ 弾性層
５７ ベローズ
５９ 支持爪
６０ 給排ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気や不活性ガス等からなる気体の流動を制御するバルブ機構及び基板収納容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板収納容器は、図示しないが、例えばφ３００ｍｍの半導体ウェーハを整列収納するフロントオープンボックスタイプの容器本体と、この容器本体の開口した正面部を開閉する着脱自在の蓋体とを備えて構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
容器本体の底部には複数の貫通孔がそれぞれ穿孔され、各貫通孔には、基板収納容器の内外を連通するバルブ機構が装着されており、このバルブ機構が容器本体から蓋体が取り外される際の真空吸着を防止したり、基板収納容器内の空気を不活性ガスに置換して半導体ウェーハの表面酸化等を防ぐよう機能する。バルブ機構は、通気口付きのハウジングと、このハウジングに内蔵されて空気や不活性ガスの流通を制御する弁体とを含む多数の部品から構成され、ハウジングの通気口に弁体が金属製のバネにより弾圧付勢される。
【０００４】
このような基板収納容器は、半導体ウェーハの加工処理工程で搬送、保管されたり、工場間で輸送され、一定期間使用された後、洗浄・乾燥作業が施されることにより、繰り返し使用されている。
【特許文献１】特開２００４‐１４６６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来における基板収納容器は、以上のように構成され、バルブ機構に金属製のバネが使用されているので、繰り返しの洗浄に伴いバネが腐食して半導体ウェーハを汚染させたり、バネからイオン成分が溶出して半導体ウェーハの汚染を招くおそれがある。また、バルブ機構が多数の部品から構成されているので、組み立てに時間と手間を要するという問題もある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたもので、金属部品からイオン成分が溶出して基板の汚染等を招くのを抑制し、構成の簡素化を図ることのできるバルブ機構及び基板収納容器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては上記課題を解決するため、略筒形の保持筒と、この保持筒の部分的に開口した表面を被覆するフィルタと、保持筒の開口裏面側に嵌め合わされる有底筒形の固定筒と、保持筒と固定筒との間に介在されて気体の流通を制御する弁体とを含むものであって、
保持筒と固定筒とをそれぞれ樹脂含有の成形材料により構成し、固定筒の底部に、気体流通用の通気口を設け、弁体を、弾性材料により形成して保持筒と固定筒との嵌め合わせ方向に伸縮可能とするとともに、この弁体の底部を固定筒の通気口に接離可能に接触させ、弁体を圧縮してその底部を固定筒の通気口から離隔（離れ隔てる）させることにより、保持筒と固定筒との間で気体をフィルタを介して流通させるようにしたことを特徴としている。
【０００８】
なお、保持筒に、固定筒との間に弁体を挟む樹脂製の中蓋筒をシール部材を介して内蔵し、中蓋筒の表面を部分的に開口させ、保持筒と中蓋筒の部分的に開口した表面間にフィルタを介在することができる。
また、保持筒の内周面と中蓋筒の外周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを相互に干渉させるようにし、中蓋筒内に弁体の頂部を支持させることができる。
【０００９】
また、保持筒と固定筒の少なくともいずれか一方に突起を設けることができる。
また、固定筒の通気口の周縁部に、弁体の底部に接触するシール部材を取り付けることが可能である。
また、固定筒の通気口の周縁部と弁体の底部のいずれかに、シール部材を取り付けることが可能である。
また、弁体を有底筒形に形成してその周壁を断面略く字形に曲げ、この弁体の底部に樹脂製の保護層を積層することが可能である。
【００１０】
また、固定筒の通気口の周縁部に、保持筒方向に伸びる筒形リブを設けてその先端を傾斜面とし、弁体を有底筒形に形成してその周壁の保持筒側をベローズとし、弁体の底部を、筒形リブの傾斜面に接触する先細りに形成することが可能である。
また、筒形リブの傾斜面に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層すると良い。
また、弁体の先細りの底部に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層すると良い。
【００１１】
また、本発明においては上記課題を解決するため、基板を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を開閉する着脱自在の蓋体とを備えたものであって、
容器本体と蓋体の少なくともいずれか一方に貫通孔を設け、この貫通孔に請求項１ないし８いずれかに記載のバルブ機構を嵌め付けたことを特徴としている。
【００１２】
なお、容器本体を搭載する気体置換装置を含み、この気体置換装置には、バルブ機構の通気口を貫通して弁体を突き上げるピンを設けることができる。
また、容器本体の底部に貫通孔を穿孔し、この貫通孔を基板の容器本体底部に投影される投影領域の外側に位置させることができる。
また、貫通孔とバルブ機構との間にシール部材を介在し、バルブ機構の保持筒あるいは固定筒に、貫通孔の周縁部に引っかかるフランジを設けることができる。
【００１３】
ここで、特許請求の範囲におけるフィルタは、単数複数を特に問うものではない。また、弁体は、固定筒の通気口を貫通する各種装置（例えば半導体加工装置、蓋体開閉装置、気体置換装置等）のピンや気体の外圧等により変位して圧縮することが好ましい。基板には、少なくともφ２００ｍｍ、φ３００ｍｍ、φ４５０ｍｍの半導体ウェーハ、ガラス基板、マスクガラス等が含まれる。さらに、基板収納容器は、フロントオープンボックスタイプ、トップオープンボックスタイプ、ボトムオープンボックスタイプのいずれでも良い。
【００１４】
本発明によれば、バルブ機構を構成する保持筒、中蓋筒、固定筒を樹脂含有の成形材料製とし、弁体を弾性材料から形成するので、イオン成分を溶出させるバネ等の金属部品を省略することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属部品からイオン成分が溶出して基板の汚染等を招くのを抑制し、しかも、バルブ機構の構成の簡素化を図ることができるという効果がある。
また、保持筒に、固定筒との間に弁体を挟む樹脂製の中蓋筒をシール部材を介して内蔵すれば、保持筒と中蓋筒との間から気体が漏れるのを防ぐことができる。また、中蓋筒の表面を部分的に開口させ、保持筒と中蓋筒の部分的に開口した表面間にフィルタを介在すれば、フィルタが脱落するのを規制することができる。
【００１６】
また、保持筒の内周面と中蓋筒の外周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを相互に干渉させれば、簡易な構成で保持筒から中蓋筒が抜け落ちるのを防ぐことができる。また、中蓋筒内に弁体の頂部を支持させれば、バルブ機構の内部で弁体がふらつくのを抑制することが可能となる。
また、保持筒と固定筒の少なくともいずれか一方に突起を設ければ、この突起を使用することにより、固定筒の取り付け作業の不具合を防止したり、取り付け作業の作業性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、固定筒の通気口の周縁部に、弁体の底部に接触するシール部材を取り付ければ、通気口と弁体の底部との間から気体が漏洩するのを防ぐことが可能となる。
また、弁体を有底筒形に形成してその周壁を断面略く字形に曲げれば、弁体の周壁の反発力により、固定筒の通気口に弁体の底部を確実に接触させることができる。また、弁体の底部に樹脂製の保護層を積層すれば、この保護層により、弁体底部の磨耗防止や変形防止が期待できる。
【００１８】
また、固定筒の通気口の周縁部に、保持筒方向に伸びる筒形リブを設けてその先端を傾斜面とし、弁体を有底筒形に形成してその周壁の保持筒側をベローズとし、弁体の底部を、筒形リブの傾斜面に接触する先細りに形成すれば、バルブ機構の構成の多様化が期待できる。
また、筒形リブの傾斜面に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層すれば、この弾性層が弁体の底部に弾発的に接触するので、弁体の底部を損傷等から有効に保護することができる。
【００１９】
また、貫通孔とバルブ機構との間にシール部材を介在すれば、これらの間の気密性確保が期待できる。さらに、バルブ機構の保持筒あるいは固定筒に、貫通孔の周縁部に引っかかるフランジを設ければ、貫通孔から保持筒又は固定筒が抜け落ちるのを簡易な構成で防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る基板収納容器の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における基板収納容器は、図１ないし図６に示すように、半導体ウェーハを収納するフロントオープンボックスタイプの容器本体１と、この容器本体１の開口した正面部を開閉する蓋体２０と、容器本体１に装着される複数のバルブ機構３０とを備え、各バルブ機構３０を、筒形の保持筒３１と、この保持筒３１の部分的に開口した表面を被覆するフィルタ３７と、保持筒３１に内蔵される中蓋筒３８と、保持筒３１の開口裏面側に螺嵌される固定筒４４と、保持筒３１の中蓋筒３８と固定筒４４との間に介在されて気体の流通を制御する弾性の弁体５０とから構成するようにしている。
【００２１】
各半導体ウェーハは、図示しないが、例えば薄く丸いφ３００ｍｍのシリコン製のウェーハからなり、このシリコン製のウェーハの周縁部に位置合わせや識別用のオリフラあるいは平面略半円形のノッチが選択的に形成される。このようなシリコン製の半導体ウェーハは、基板収納容器に収納されて工場間や工程間を搬送され、半導体チップ部品生産のために各種の処理や加工が施される。そして、各種の工程における処理や加工により、表面に回路パターンが形成され、最終的に裏面が半導体チップ部品の厚さに合わせてバックグラインドされた後、個片に切断されて半導体チップ部品が生産される。
【００２２】
容器本体１は、図１に示すように、成形用の金型に所定の樹脂を含む成形材料が射出されることにより、２５枚の半導体ウェーハを上下に並べて整列収納するフロントオープンボックスに射出成形され、開口した正面部に同形の蓋体２０がエンドレスのガスケットを介し着脱自在に嵌合されており、図示しない半導体加工装置や気体置換装置に位置決めして搭載される。
【００２３】
容器本体１の相対向する内部両側には、半導体ウェーハの周縁部両側を水平に支持する左右一対のティースが対設され、この一対のティースが容器本体１の上下方向に間隔をおいて複数配列される。また、容器本体１の内部背面には、半導体ウェーハの周縁部後端を上下方向に離隔させる任意のリヤリテーナが選択的に突設される。このリヤリテーナは、容器本体１の上下方向に間隔をおいて複数配列される隔壁棚を備え、振動や衝撃が作用した場合に、隣接する半導体ウェーハ同士が接触したり、ティースの間隔から半導体ウェーハが外れるのを防止するよう機能する。
【００２４】
容器本体１の底部前方には図２、図４、図５に示すように、左右一対の貫通孔２がそれぞれ穿孔され、この一対の貫通孔２には、バルブ機構３０がエンドレスのシール部材４を介しそれぞれ嵌合されており、一の貫通孔２のバルブ機構３０が外部から基板収納容器の内部に不活性ガスを供給する給気用のバルブ機構として機能するとともに、他の貫通孔２のバルブ機構３０が基板収納容器から外部に空気を排気する排気用のバルブ機構として機能する。
【００２５】
一対の貫通孔２は、半導体ウェーハの容器本体１底面に投影される投影領域の外側にそれぞれ穿孔され、各貫通孔２の周縁部には、下方向に伸長する円筒形の保持リブ３が一体形成される。また、シール部材４としては、特に限定されるものではないが、例えばＯリング等が使用される。
【００２６】
容器本体１の底部には図２に示すように、略台形のボトムプレート５が取付具を介し一体的に装着され、このボトムプレート５には、複数の取付孔が穿孔されており、この複数の取付孔に着脱自在の識別パッド６が選択的に挿入されることにより、半導体加工装置や気体置換装置の検知センサに基板収納容器の種類等が検知される。
【００２７】
ボトムプレート５の中央部には、半導体加工装置や気体置換装置上に容器本体１を固定するためのクランプ孔７が穿孔され、ボトムプレート５の前部両側と後部中央とには、半導体加工装置や気体置換装置の位置決めピンに容器本体１を位置決めする複数の位置決め具８がそれぞれ配設される。また、ボトムプレート５の前部両側には、容器本体１の一対の貫通孔２に対向する対向孔がそれぞれ穿孔され、各対向孔が貫通孔２のバルブ機構３０を露出させるよう機能する。
【００２８】
容器本体１の天井の中央部には図１に示すように、着脱自在のロボティックハンドル９が装着され、このロボティックハンドル９がＯＨＴ（オーバーヘッドホイストトランスファー）と呼ばれる自動の搬送機に保持されることにより、基板収納容器が工程内外の搬送に供される。また、容器本体１の正面部の周縁は、外方向に膨出形成されて蓋体嵌合用のリム部１０を形成し、このリム部１０の内周面の上下両側には、蓋体２０を係止する係止溝１１がそれぞれ凹み形成される。
【００２９】
蓋体２０は、図１に示すように、容器本体１の正面部、換言すれば、リム部１０内に着脱自在に嵌合され、施錠機構２２を内蔵する筐体２１と、この筐体２１の開口した正面部（表面部）に装着されて被覆する表面カバー２５とを備えて構成され、容器本体１に対して半導体加工装置の蓋体開閉装置により取り付け・取り外しされる。
【００３０】
筐体２１は、四隅部が丸く面取りされた正面視略矩形に成形され、裏面中央部には、複数の半導体ウェーハの周縁部前端を弾性片により弾発的に保持するフロントリテーナが装着される。この筐体２１の裏面周縁部には、枠形の嵌合溝が切り欠かれ、この嵌合溝には、容器本体１のリム部１０との間に介在する弾性のガスケットが嵌合される。このガスケットは、例えば耐熱性、難燃性、耐寒性、圧縮特性に優れるシリコーンゴム、フッ素ゴム、各種の熱可塑性エラストマー（例えば、オレフィン系等）等を成形材料として弾性変形可能な枠形に成形される。
【００３１】
施錠機構２２は、同図に示すように、筐体表面の両側部中央にそれぞれ回転可能に軸支されて外部から操作される一対の回転プレート２３と、各回転プレート２３に連結されて筐体２１の上下内外方向にスライド可能な一対のスライドプレート２４と、筐体２１周壁の出没孔に出没可能に軸支されてスライドプレート２４の先端部に連結支持され、容器本体１の係止溝１１に嵌合して干渉する揺動可能な一対の係止爪とを備えて構成される。
【００３２】
容器本体１、ボトムプレート５、蓋体２０、及び施錠機構２２を成形する成形材料の所定の樹脂としては、例えば力学的性質や耐熱性等に優れるポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、環状オレフィン樹脂等があげられる。これらの樹脂には、カーボン、カーボン繊維、金属繊維、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー、帯電防止剤、難燃剤等が選択的に添加される。
【００３３】
各バルブ機構３０の保持筒３１、中蓋筒３８、及び固定筒４４は、所定の樹脂を含む成形材料の射出により射出成形される。所定の樹脂としては、例えば力学的性質や耐熱性等に優れるポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等があげられる。
【００３４】
保持筒３１は、図３ないし図６に示すように、容器本体１の貫通孔２に上方から嵌入される円筒形に形成され、開口した表面にフィルタ３７を部分的に覆う格子形あるいは放射形の区画リブ３２が一体形成されることにより、気体が流通可能なよう部分的に開口しており、容器本体１の貫通孔２との間にＯリング等のシール部材４が介在される。この保持筒３１は、内周面の開口裏面側に、中蓋筒３８用の係合溝３３が周方向に切り欠かれ、外周面の開口裏面側には、固定筒４４と螺嵌する螺子山３４が形成される。
【００３５】
保持筒３１の表面周縁部には、上方に伸長して容器本体内に位置する複数の位置規制突起３５が周方向に所定の間隔をおいて配列形成され、この複数の位置規制突起３５が金型から離型される際の回り止めとなったり、固定筒４４の螺嵌時の逆回転防止に利用される。また、保持筒３１の表面側周縁部には、半径外方向に突出するフランジ３６が周設され、このフランジ３６が貫通孔２の周縁部に係合して保持筒３１の脱落を防止する。
【００３６】
フィルタ３７は、例えば四フッ化エチレン、ポリエステル繊維、フッ素樹脂からなる多孔質膜、ガラス繊維からなる分子ろ過フィルタ、活性炭素繊維等のろ過材に化学吸着剤を担持させたケミカルフィルタを使用して薄い円板形に形成される。このようなフィルタ３７は、保持筒３１と中蓋筒３８との間に必要数が挟持され、気体を流通させてその中のパーティクルをろ過するよう機能する。複数のフィルタ３７を使用する場合、同種のフィルタ３７を使用しても良いし、異種のフィルタ３７を使用しても良いが、異種のフィルタ３７を組み合わせれば、気体中の有機汚染物等をもろ過することができる。
【００３７】
中蓋筒３８は、図４ないし図６に示すように、保持筒３１内に下方から圧入される短い円筒形に形成され、開口した表面に、フィルタ３７を支持する区画リブ３９が格子形あるいは放射形等に一体形成されることにより、気体が流通可能なよう部分的に開口しており、保持筒３１の内周面との間にＯリング等のシール部材４０が介在される。この中蓋筒３８は、区画リブ３９の裏面に弁体５０用の支持溝４１がリング形に形成され、外周面の端部には、リング形の係合爪４２が周設されており、この先細りの係合爪４２が保持筒３１の係合溝３３と係合することにより、保持筒３１に脱落することなく固定される。
【００３８】
固定筒４４は、図３ないし図６に示すように、貫通孔２の保持リブ３に下方から嵌入して保持筒３１の開口裏面側に螺嵌される有底円筒形に形成され、底部の中心には、気体流通用の丸い通気口４５が穿孔されており、この通気口４５内の周縁部には、弁体５０に接触するＯリング等のシール部材４６が装着される。固定筒４４の内周面には、保持筒３１の螺子山３４と着脱自在に螺合する螺子溝４７が形成される。
【００３９】
固定筒４４の外部に臨む裏面周縁部には、下方に伸びる複数の突起４８が周方向に所定の間隔をおいて配列形成され、この複数の突起４８が金型から離型される際の回り止めとなったり、固定筒４４の螺嵌時の滑り止めとして機能したり、半導体加工装置や気体置換装置との位置決め等に利用される。また、固定筒４４の裏面側周縁部には、半径外方向に突出するフランジ４９が周設され、このフランジ４９が保持リブ３の周縁部に係合して固定筒４４の位置ずれやがたつきを防止する。
【００４０】
弁体５０は、図４ないし図６に示すように、所定の弾性材料により周壁５１が外方向に広がる断面略く字形の有底円筒形、換言すれば、中空の断面略算盤玉形に成形され、保持筒３１と固定筒４４との螺嵌方向（図４、図５、図６の上下方向）に伸縮可能とされており、平坦な底部５２が固定筒４４の通気口４５にシール部材４６を介し接離可能に接触する。この弁体５０の弾性材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、環状オレフィン樹脂、ポリエステル系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、フッ素、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の各種ゴム材料が用いられる。
【００４１】
弁体５０は、頂部が中蓋筒３８の支持溝４１に下方から嵌入支持され、平坦な底部５２には、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂からなる円板形の保護層５３が磨耗や変形を防止する観点から積層されており、この保護層５３が通気口４５のシール部材４６に隙間なく密接する。保護層５３は、例えば接着、熱溶着、コーティング等の技術により積層される。
【００４２】
このような弁体５０は、気体を流通させない場合には、屈曲した周壁５１の弾性反発力により伸長して固定筒４４の通気口４５に接触・閉塞し、気体の流通を規制する（図４参照）。
これに対し、気体を流通させる場合には、気体置換装置の通気口４５を貫通した給排ピン６０の突き上げにより周壁５１が圧縮されて固定筒４４の通気口４５から離隔し、固定筒４４の通気口４５を開放させることにより、保持筒３１と固定筒４４との間で気体をフィルタ３７を介して流通させる（図５参照）。
【００４３】
上記において、容器本体１にバルブ機構３０を組み立てて装着する場合には、先ず、保持筒３１にフィルタ３７とシール部材４０付きの中蓋筒３８とを順次嵌入して保持筒３１の係合溝３３に中蓋筒３８の係合爪４２を係合させ、保持筒３１と中蓋筒３８の区画リブ３２・３９間にフィルタ３７を適切に挟み、中蓋筒３８の支持溝４１に弁体５０の頂部を嵌入支持させる。
【００４４】
こうして中蓋筒３８に弁体５０を嵌入支持させたら、容器本体１の貫通孔２に保持筒３１をシール部材４を介し容器本体１内から嵌入し、貫通孔２の保持リブ３内に固定筒４４を嵌入して保持筒３１の開口裏面側に固定筒４４を螺嵌し、貫通孔２の周縁部に保持筒３１のフランジ３６を接触させるとともに、保持リブ３の周縁部に固定筒４４のフランジ４９を接触させれば、容器本体１にバルブ機構３０を組み立てて強固に装着することができる。
【００４５】
次に、気体置換装置に搭載した基板収納容器の空気を不活性ガスに置換し、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つ場合には、気体置換装置の複数の給排ピン６０をそれぞれ上昇させて給気用・排気用のバルブ機構３０の通気口４５に挿入し、給排ピン６０により各バルブ機構３０の弁体５０を保護層５３を介し突き上げて圧縮すれば良い。
【００４６】
すると、図５に示すように、給気用バルブ機構３０の通気口４５から弁体５０の底部５２が離れて通気口４５を開放するので、気体置換装置の不活性ガス（図５の矢印参照）が固定筒４４の通気口４５、中蓋筒３８、フィルタ３７、及び保持筒３１を順次流通し、基板収納容器の内部に不活性ガスが供給されることとなる。
【００４７】
こうして基板収納容器内に不活性ガスが供給され、充満して圧力が高まると、図６に示すように、基板収納容器内の空気（図６の矢印参照）が排気用のバルブ機構３０の保持筒３１、フィルタ３７、中蓋筒３８、固定筒４４の通気口４５を順次流通し、基板収納容器の外部に空気が排気される。この空気の排気により、基板収納容器の空気が不活性ガスに置換されるので、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つことができる。
【００４８】
上記構成によれば、バルブ機構３０の保持筒３１、中蓋筒３８、及び固定筒４４を樹脂製とするとともに、弁体５０を弾性材料から形成するので、金属製のバネを使用する必要が全くない。したがって、基板収納容器の繰り返しの洗浄に伴い、バネが腐食して半導体ウェーハを汚染させたり、バネからイオン成分が溶出して半導体ウェーハの汚染を招くおそれが全くない。
【００４９】
また、バルブ機構３０を多数の部品から構成するのではなく、保持筒３１、フィルタ３７、中蓋筒３８、固定筒４４、及び弁体５０から構成するので、部品点数の削減や構成の簡素化を図ることができ、バルブ機構３０の組み立ての円滑化、迅速化、容易化等を図ることができる。また、同一のバルブ機構３０を給気用としても、排気用としても活用することができるので、組立作業や部品管理が容易となり、給気用の貫通孔２にも、排気用の貫通孔２にも、バルブ機構３０を誤ることなく確実に装着することができる。
【００５０】
さらに、給排ピン６０をバルブ機構３０の弁体５０に直接接触させるのではなく、底部５２の保護層５３に接触させるので、弁体５０の底部５２を直接接触に伴う衝撃から有効に保護することができ、弁体５０の底部５２の変形や損傷防止が大いに期待できる。
【００５１】
次に、図７ないし図９は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、バルブ機構３０の固定筒４４における通気口４５の周縁部に、保持筒３１方向に伸長する円筒形の筒形リブ５４を立設してその先端を傾斜面５５とし、弁体５０の底部５２を筒形リブ５４の傾斜面５５に接触する先細りの円錐形に形成するようにしている。
【００５２】
バルブ機構３０は、上記実施形態と同様、給気用としても、排気用としても用いることができるが、排気用として利用される場合には、上下逆にして容器本体１の貫通孔２に装着される。すなわち、バルブ機構３０が排気用のバルブ機構として利用される場合には、容器本体１の貫通孔２に固定筒４４が嵌入され、貫通孔２の保持リブ３に保持筒３１が下方から嵌入されることとなる。
【００５３】
筒形リブ５４の先端は断面略漏斗形に形成されることにより傾斜面５５が形成されるが、この傾斜面５５は、弁体５０の円錐形を呈した底部５２に隙間なく接触する角度で形成され、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層５６が積層される。この弾性層５６は、例えば貼着、インサート成形、熱可塑性エラストマーやゴム組成物の塗布乾燥により積層され、弁体５０の底部５２に弾発的に密接してこの底部５２を損傷等から有効に保護するよう機能する。
【００５４】
弁体５０は、有底円筒形に形成され、周壁５１の保持筒３１側が伸縮可能な連続したベローズ５７に屈曲形成される。この弁体５０の内周面の頂部には凹部５８が周方向に切り欠かれ、この凹部５８が中蓋筒３８のリブ裏面の支持爪５９に嵌入支持される。
【００５５】
上記において、気体置換装置に搭載した基板収納容器の空気を不活性ガスに置換し、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つ場合には、気体置換装置から不活性ガス（図８の矢印参照）を給気用のバルブ機構３０の通気口４５に圧送すれば良い。すると、同図に示すように、固定筒４４の筒形リブ５４から弁体５０の底部５２がベローズ５７の圧縮により自然に離れて通気口４５や筒形リブ５４を開放するので、気体置換装置の不活性ガスが固定筒４４の通気口４５、筒形リブ５４、中蓋筒３８、フィルタ３７、及び保持筒３１を順次流通し、基板収納容器の内部に不活性ガスが供給される。
【００５６】
こうして基板収納容器内に不活性ガスが供給され、充満して圧力が高まると、図９に示すように、排気用のバルブ機構３０の筒形リブ５４から弁体５０の底部５２がベローズ５７の圧縮により自然に離れて通気口４５や筒形リブ５４を開放するので、基板収納容器内の空気（図９の矢印参照）が固定筒４４の通気口４５、筒形リブ５４、中蓋筒３８、フィルタ３７、及び保持筒３１を順次流通し、基板収納容器の外部に空気が排気される。
【００５７】
係る空気の排気により、基板収納容器の空気が不活性ガスに置換されるので、基板収納容器内の湿度やクリーン度を一定に保つことができる。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００５８】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、バルブ機構３０の構成の多様化を図ることができる他、気体置換装置の給排ピン６０を上昇させてバルブ機構３０の弁体５０を圧縮する必要がないので、気体置換装置の構成の著しい簡素化が期待できるのは明らかである。
【００５９】
なお、上記実施形態では２５枚の半導体ウェーハを上下に並べて収納する容器本体１を示したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、２、３枚の半導体ウェーハを上下に並べて収納する容器本体１でも良いし、２５枚の半導体ウェーハをカセットを介し左右水平方向に並べて収納する容器本体１でも良い。
【００６０】
また、上記実施形態では一対の貫通孔２にバルブ機構３０をそれぞれ嵌合し、一の貫通孔２のバルブ機構３０を給気用バルブとして機能させるとともに、他の貫通孔２のバルブ機構３０を排気用バルブとして機能させたが、何らこれに限定されるものではない。例えば、複数（例えば４個や６個等）の貫通孔２にバルブ機構３０をそれぞれ嵌合し、一部の貫通孔２のバルブ機構３０を給気用として機能させ、残部の貫通孔２のバルブ機構３０を排気用として機能させても良い。
【００６１】
また、上記実施形態では容器本体１の貫通孔２にバルブ機構３０をシール部材４を介して嵌合したが、容器本体１とボトムプレート５とに、対向する貫通孔２をそれぞれ穿孔し、これらの貫通孔２にバルブ機構３０をシール部材４を介して嵌合しても良い。また、蓋体２０に貫通孔２を穿孔し、この貫通孔２にバルブ機構３０をシール部材４を介して嵌合しても良い。
【００６２】
また、シール部材４・４０・４６は、例えばフッ素ゴム、ＮＢＲゴム、ウレタンゴム、ＥＰＤＭゴム、シリコーンゴム等の材料を用いて形成することができる。また、これらの材料からなる芯部材の表面にフッ素シリコーンをコーティングして形成することもできる。また、筒形リブ５４の先端に別体のリング等を取り付け、このリングに傾斜面５５を形成することも可能である。また、弁体５０の底部５２を、先細りの円錐台形に形成しても良いし、湾曲膨出部を備えた先細りに形成することも可能である。
【００６３】
また、第１の実施形態においては、通気口４５のシール部材４６に弁体５０の保護層５３を密接させたが、何らこれに限定されるものではなく、例えば保護層５３を省略し、通気口４５のシール部材４６に弁体５０の底部５２を直接密接させてシールすることもできる。また、弁体５０の底部５２にシール部材４６を取り付けても良い。さらに、第２の実施形態においては、筒形リブ５４の傾斜面５５に弾性層５６を積層したが、これに限定されるものではなく、弁体５０の底部５２の傾斜面に弾性層５６を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態を模式的に示す全体斜視説明図である。
【図２】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態を模式的に示す底面説明図である。
【図３】本発明に係るバルブ機構の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。
【図４】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図５】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態におけるバルブ機構を給気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図６】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の実施形態におけるバルブ機構を排気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図７】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図８】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の第２の実施形態におけるバルブ機構を給気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【図９】本発明に係るバルブ機構及び基板収納容器の第２の実施形態におけるバルブ機構を排気用のバルブ機構として使用する状態を模式的に示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 容器本体
２ 貫通孔
３ 保持リブ
４ シール部材
２０ 蓋体
３０ バルブ機構
３１ 保持筒
３２ 区画リブ
３３ 係合溝（凹部）
３４ 螺子山
３５ 位置規制突起（突起）
３６ フランジ
３７ フィルタ
３８ 中蓋筒
３９ 区画リブ
４０ シール部材
４１ 支持溝
４２ 係合爪（凸部）
４４ 固定筒
４５ 通気口
４６ シール部材
４７ 螺子溝
４８ 突起
４９ フランジ
５０ 弁体
５１ 周壁
５２ 底部
５３ 保護層
５４ 筒形リブ
５５ 傾斜面
５６ 弾性層
５７ ベローズ
５９ 支持爪
６０ 給排ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒形の保持筒と、この保持筒の部分的に開口した表面を被覆するフィルタと、保持筒の開口裏面側に嵌め合わされる有底筒形の固定筒と、保持筒と固定筒との間に介在されて気体の流通を制御する弁体とを含むバルブ機構であって、
保持筒と固定筒とをそれぞれ樹脂含有の成形材料により構成し、固定筒の底部に、気体流通用の通気口を設け、弁体を、弾性材料により形成して保持筒と固定筒との嵌め合わせ方向に伸縮可能とするとともに、この弁体の底部を固定筒の通気口に接離可能に接触させ、弁体を圧縮してその底部を固定筒の通気口から離隔させることにより、保持筒と固定筒との間で気体をフィルタを介して流通させるようにしたことを特徴とするバルブ機構。
【請求項２】
保持筒に、固定筒との間に弁体を挟む樹脂製の中蓋筒をシール部材を介して内蔵し、中蓋筒の表面を部分的に開口させ、保持筒と中蓋筒の部分的に開口した表面間にフィルタを介在した請求項１記載のバルブ機構。
【請求項３】
保持筒の内周面と中蓋筒の外周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを相互に干渉させるようにし、中蓋筒内に弁体の頂部を支持させるようにした請求項２記載のバルブ機構。
【請求項４】
保持筒と固定筒の少なくともいずれか一方に突起を設けた請求項１、２、又は３記載のバルブ機構。
【請求項５】
固定筒の通気口の周縁部に、弁体の底部に接触するシール部材を取り付けた請求項１ないし４いずれかに記載のバルブ機構。
【請求項６】
弁体を有底筒形に形成してその周壁を断面略く字形に曲げ、この弁体の底部に樹脂製の保護層を積層した請求項１ないし５いずれかに記載のバルブ機構。
【請求項７】
固定筒の通気口の周縁部に、保持筒方向に伸びる筒形リブを設けてその先端を傾斜面とし、弁体を有底筒形に形成してその周壁の保持筒側をベローズとし、弁体の底部を、筒形リブの傾斜面に接触する先細りに形成した請求項１ないし４いずれかに記載のバルブ機構。
【請求項８】
筒形リブの傾斜面に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層した請求項７記載のバルブ機構。
【請求項９】
基板を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を開閉する着脱自在の蓋体とを備えた基板収納容器であって、
容器本体と蓋体の少なくともいずれか一方に貫通孔を設け、この貫通孔に請求項１ないし８いずれかに記載のバルブ機構を嵌め付けたことを特徴とする基板収納容器。
【請求項１０】
貫通孔とバルブ機構との間にシール部材を介在し、バルブ機構の保持筒あるいは固定筒に、貫通孔の周縁部に引っかかるフランジを設けた請求項９記載の基板収納容器。
【請求項１】
略筒形の保持筒と、この保持筒の部分的に開口した表面を被覆するフィルタと、保持筒の開口裏面側に嵌め合わされる有底筒形の固定筒と、保持筒と固定筒との間に介在されて気体の流通を制御する弁体とを含むバルブ機構であって、
保持筒と固定筒とをそれぞれ樹脂含有の成形材料により構成し、固定筒の底部に、気体流通用の通気口を設け、弁体を、弾性材料により形成して保持筒と固定筒との嵌め合わせ方向に伸縮可能とするとともに、この弁体の底部を固定筒の通気口に接離可能に接触させ、弁体を圧縮してその底部を固定筒の通気口から離隔させることにより、保持筒と固定筒との間で気体をフィルタを介して流通させるようにしたことを特徴とするバルブ機構。
【請求項２】
保持筒に、固定筒との間に弁体を挟む樹脂製の中蓋筒をシール部材を介して内蔵し、中蓋筒の表面を部分的に開口させ、保持筒と中蓋筒の部分的に開口した表面間にフィルタを介在した請求項１記載のバルブ機構。
【請求項３】
保持筒の内周面と中蓋筒の外周面のいずれか一方に凹部を、他方には凸部をそれぞれ形成し、これら凹部と凸部とを相互に干渉させるようにし、中蓋筒内に弁体の頂部を支持させるようにした請求項２記載のバルブ機構。
【請求項４】
保持筒と固定筒の少なくともいずれか一方に突起を設けた請求項１、２、又は３記載のバルブ機構。
【請求項５】
固定筒の通気口の周縁部に、弁体の底部に接触するシール部材を取り付けた請求項１ないし４いずれかに記載のバルブ機構。
【請求項６】
弁体を有底筒形に形成してその周壁を断面略く字形に曲げ、この弁体の底部に樹脂製の保護層を積層した請求項１ないし５いずれかに記載のバルブ機構。
【請求項７】
固定筒の通気口の周縁部に、保持筒方向に伸びる筒形リブを設けてその先端を傾斜面とし、弁体を有底筒形に形成してその周壁の保持筒側をベローズとし、弁体の底部を、筒形リブの傾斜面に接触する先細りに形成した請求項１ないし４いずれかに記載のバルブ機構。
【請求項８】
筒形リブの傾斜面に、熱可塑性エラストマーあるいはゴム組成物からなる弾性層を積層した請求項７記載のバルブ機構。
【請求項９】
基板を収納する容器本体と、この容器本体の開口部を開閉する着脱自在の蓋体とを備えた基板収納容器であって、
容器本体と蓋体の少なくともいずれか一方に貫通孔を設け、この貫通孔に請求項１ないし８いずれかに記載のバルブ機構を嵌め付けたことを特徴とする基板収納容器。
【請求項１０】
貫通孔とバルブ機構との間にシール部材を介在し、バルブ機構の保持筒あるいは固定筒に、貫通孔の周縁部に引っかかるフランジを設けた請求項９記載の基板収納容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２７７６８７（Ｐ２００９−２７７６８７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２４６３１（Ｐ２００８−１２４６３１）
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１２日（２００８．５．１２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]