JP6807310B2 - 基板収納容器の弁アセンブリ - Google Patents

Description

優先権主張
本出願は、２０１４年１２月１日に出願された米国仮出願第６２／０８６，０２２号に対する優先権を主張する。

一般に、基板収納容器又はキャリアは、シリコンウエハ又は磁気ディスクのバッチを、ウエハ又はディスクの加工処理前、加工処理中及び加工処理後に輸送し、かつ／又は保存するために使用される。ウエハは、集積回路に加工処理でき、かつディスクは、コンピュータ用の磁気記憶ディスクに加工処理できる。用語ウエハ、ディスク及び基板は、本明細書において同じ意味で使用され、かつこれら用語のいずれも、別段の指示がない限り、半導体ウエハ、磁気ディスク、フラットパネル基板、レチクル、及び他のかかる基板を指し得る。

ウエハディスクを集積回路チップに加工処理することは、ディスクが、種々の加工処理ステーションで加工処理され、かつ加工処理ステップの間に保存及び輸送される複数のステップを多くの場合に伴う。ディスクの繊細な性質、及び粒子又は化学物質によってディスクが汚染されやすいことのために、この手順を通してディスクが適正に保護されることが重要である。この必要な保護を提供するために、ウエハ収納容器が使用されている。その上、ディスクの加工処理は、一般に自動化されているので、ウエハのロボットによる取り外し及び挿入のために、ディスクが、加工処理機器に対して正確に位置決めされることが必要である。ウエハ収納容器のもう１つの目的は、輸送中にウエハディスクをしっかりと保持することである。用語ウエハ収納容器、キャリア、カセット、輸送／保存ビン等は、別段の指示がない限り、本明細書において同じ意味で使用される。

半導体ウエハ又は磁気ディスクの加工処理中に、微粒子の存在又は発生は、非常に重大な汚染問題を起こす。汚染は、半導体産業において収率損失の唯一の最大原因として認められている。集積回路のサイズが減少し続けたので、集積回路を汚染し得る粒子のサイズも小さくなり、汚染物質の最小化を一層、決定的にした。粒子の形の汚染物質は、ウエハ、キャリアカバー若しくはエンクロージャ、保存ラック、他のキャリア又は加工処理機器によるキャリアの摩擦又は掻き取りのような摩耗によって発生することがある。その上、塵埃のような微粒子は、カバー及び／又はエンクロージャ内の開口部又は接合部を通してエンクロージャに導入され得る。従って、ウエハキャリアの決定的な機能は、かかる汚染物質から内部のウエハを保護することである。

収納容器は、一般にウエハ又はディスクをスロット内で軸方向に配設し、かつウエハ又はディスクをその周縁部によって、又は周縁部付近に支持するように構成が決められる。ウエハ又はディスクは、従来、収納容器から径方向で上方又は側方に取り外し可能である。収納容器は、下部開口部を有するシェル部と、下部開口部に対して締まるドアと、ドアの上に乗る別個のキャリアとを有してもよい。ＳＭＩＦポッドとして知られるこの構成は、米国特許第４，９９５，４３０号及び第４，８１５，９１２号に例示され、両件とも本出願の所有者によって所有され、かつ両件とも参照によって本明細書に組み込まれる。その上、ウエハキャリアアセンブリは、前面開口部を有してもよく、ドアが前面開口部に対して締まり、ＦＯＵＰ又はＦＯＳＢとして知られ、かつ例えば米国特許第６，３５４，６０１号、第５，７８８，０８２号、及び第６，０１０，００８号に記載され、その全件は、参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの構成において、底部カバー又はドア、前面ドア又は収納容器部は、窒素のようなガス又は他の精製ガスのウエハキャリアアセンブリへの導入及び／又は排出を促進し、汚染物質を有し得る周囲空気を動かすために、開口部又は通路を与えられた。

当技術分野において知られているウエハ収納容器及びレチクル収納容器は、ウエハ収納容器の流路を流体供給及び圧力又は真空源に流体結合させるために、種々の接続又は連結機構を使用した。かかる取り付け及び密閉は、複雑な構成であり得る特殊化した構成部品を必要とする。いくつかの現在の設計は、フレームと、プランジャと、Ｏリングと、金属ばねとを有する逆止弁を含み、その１つ又は複数は、微粒子又は他の汚染物質の発生を介してウエハ汚染を引き起こし得る。その上、パージ弁の設計によっては、設置中に圧縮力を受けやすく、逆止弁のフレームを変形させ、かつ漏出を引き起こす可能性がある。

本開示の一態様によれば、基板収納容器は、開いた側部又は底部を有する収納容器部と、開いた側部又は底部を密閉して閉鎖するドアとを含み、ドア及び収納容器部の一方は、アクセス構造を画定する。基板収納容器は、その上逆止弁アセンブリを含み、逆止弁アセンブリは、アクセス構造に対して係止され、基板収納容器の内部との流体連通を提供する。逆止弁アセンブリは、グロメットを含み、グロメットは、エラストマ材料で形成される。弁座が、グロメット内部に配置され、弁座は、一態様によれば、グロメットと一体的に形成され、かつもう１つの態様によれば、別個の部片から形成される。中軸によって弁座に係止されるエラストマディスク形状弁部材、例えば一態様によればエラストマアンブレラ弁部材は、グロメット内部に配置され、かつ弁座を係合させるために保持され、それにより基板収納容器の内部に対して逆止弁アセンブリを通る流体の流れを制限する。

逆止弁アセンブリ内部の部品数は、実質的に減少し、場合によっては２つの部品のみを含む。すなわち１つ又は複数の弁座を画定する内部構造を有するエラストマグロメット、及び連係したエラストマアンブレラ逆止弁部材である。エラストマ弁部材は、任意にグロメット内部で可逆的であり、反対方向に逆止弁アセンブリを通る流体の流れを制限する。もう１つの態様によれば、逆止弁アセンブリは、３つの部品のみを含む。すなわちエラストマグロメット、グロメット内部の実質的に硬質のハウジング、及びエラストマアンブレラ弁部材である。

本発明の実施形態の特徴及び利点は、エラストマディスク形状弁部材が、弁内で平坦エラストマ弁座と協働することである。もう１つのエラストマ弁構成部品により組み立てられ、かつ機能するエラストマ弁構成部品の利用は、組み立てやすさ及び高水準の密閉完全性を提供する。ディスク部及び軸部を有するアンブレラ弁に対して、エラストマ軸部は、エラストマ材料によって画定される開口部に挿入され、かつディスクは、エラストマ弁座に対して固定される。実施形態において、ディスク形状部材は、非作動状態で弁座から離れた方向に向く凸形状を有し、かつディスクは、弁を通過するガスによって作動される時、反転し、形状が凹状又は平坦で、弁座から離れた方向に向くようにする。他の実施形態において、ディスクは、非作動状態で、平坦であってもよく、かつ弁を通過するガスによって作動される時、弁座から離れた方向に向く凹形状に変化してもよい。他の実施形態において、ディスクは平坦であってもよく、かつディスクの周辺部で弁座に回転自在に取り付けられ、かつフラップとして作動してもよい。

もう１つの態様によれば、逆止弁アセンブリは、グロメットに対して端と端を接した積層構成で配置される。逆止弁アセンブリの種々のハウジング及び係止機構が、同様に開示される。他の逆止弁アセンブリ、逆止弁モジュール、及び連係した方法も開示される。

本開示の実施形態による基板収納容器アセンブリの分解組立斜視図である。 図１のアセンブリの底部カバー例の底面図である。 本開示の実施形態による前面開口基板収納容器の斜視図である。 図３の基板収納容器の底面図である。 本開示の実施形態による受け構造の斜視図である。 本開示の実施形態による逆止弁モジュールの分解組立図である。 図６の構成部品で形成された、組み立てられたモジュールの断面図である。 図６〜図７に示されるグロメットの上方斜視図である。 本開示の代替的実施形態による逆止弁アセンブリの上方斜視図である。 図９のアセンブリの破断斜視図である。 図９〜図１０に示されたアセンブリの構成部品部分、及び完成したアセンブリモジュールを示す。 本開示の実施形態による逆止弁モジュール構成部品を示す。 本開示の実施形態による取り換えるべき設置された逆止弁モジュールを示す。 本開示の実施形態による追加の逆止弁モジュールの分解組立図である。 本開示のもう１つの実施形態による逆止弁モジュールの分解組立図である。 図１５のモジュールの組み立てられた形での斜視図である。 取り囲んでいる構造の設置用の構成部品を有する図１５のモジュールの分解組立図である。 組み立てられ、かつ設置された形の図１７のモジュールの断面図である。 本開示のもう１つの実施形態による逆止弁モジュールの分解組立図である。 組み立てられた形の図１９のモジュールの構成部品の斜視図である。 図２０の構成部品の分解組立図である。 代替的な構成で組み立てられた図２０の構成部品の斜視図である。 出口構成で設置された図１９のモジュールの断面図である。 入口構成で設置された図１９のモジュールの断面図である。 図２４のモジュールが、入口及び出口構成で設置された、基板収納容器アセンブリの概略図である。

図１は、本開示の実施形態が、実装され得るウエハ収納容器アセンブリ２の例を例示する。収納容器アセンブリ２は、ウエハキャリア４と、底部ドア６と、エンクロージャ部８とを含む。底部ドア６は、エンクロージャ部８と密閉可能に連結するように適合され、周囲雰囲気１０から分離できる内部空間を画定する。図１に示すように、ウエハキャリア２は、ウエハキャリア２内に複数のシリコンウエハ又は他の基板を保持し、かつ位置決めできる、棚のような複数の要素１２を含んでもよい。一般に、要素１２は、隣接ウエハ間の接触が最小限に抑えられるように基板を保持し、かつ位置決めし、加工処理及び／又は輸送中に起こり得る基板への損傷を減少させ得る。

図２は、底部ドア６の例を更に詳細に例示する。区画６は、開口部１４、１６の形のアクセス構造を含む。一実施形態によれば、開口部１４は、収納容器アセンブリ２へのガス導入又は他の流体の移動を促進する。同様に開口部１６は、収納容器アセンブリ２からのガス除去又は他の流体の移動を促進し、例えば収納容器アセンブリ２内に位置するガス又は流体が、周囲雰囲気に放出され得るようにする。従って、一実施形態によれば、開口部１４は、入口であり、他方で開口部１６は、出口である。図２は、底部ドア６が２つの開口部１４、１６を含む実施形態を例示するが、底部ドア６内に位置する４、５、６又はそれ以上のアクセス構造を有する実施形態が、検討され、かつ本開示の範囲内にある。本開示の実施形態が、収納容器アセンブリ２又は同様の収納容器の区画、すなわち取り外し不可能で、開放不可能な区画に実装できることも理解されるべきである。

図２に例示されるように、開口部１４、１６は、一般に２０、２２に例示される本開示の実施形態により、弁アセンブリ又はモジュールを収容できるか、又は連係して配置される。弁アセンブリ２０は、開口部１４に、又はその内部に位置決めされて開口部１４を密閉し、かつ弁アセンブリ２２は、開口部１６に、又はその内部に位置決めされて開口部１６を密閉する。弁アセンブリ２０、２２は、各々がその対応する開口部１４、１６の内部に対するシールを作り、かつ各々が、ガス又は他の流体の通過のための少なくとも１つのボア又は通路を提供する。当業者は、開口部１４、１６及び弁アセンブリ２０、２２のサイズ、断面形状、及び他の特徴が、特定のウエハ収納容器アセンブリ又は環境のガス流量要件、作動圧力又は他の特性によって誘導できることを認めるであろう。弁アセンブリ２０、２２及び連係した構成部品の具体的な実施形態は、図６〜図２５に関して記載される。

図３〜図４は、本開示の実施形態が実装され得る、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ（前面開口統一ポッド））又はＦＯＳＢ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｈｉｐｐｉｎｇ ｂｏｘ（前面開口発送箱））として知られるウエハ収納容器アセンブリ２３のもう１つの構成を例示する。収納容器アセンブリ２３は、一般にドア２４と、収納容器部２６とを含む。収納容器部２６は、複数のウエハＷがウエハ棚３５に係止される収納容器内部３２に通じる前面開口部３０を有する。ドア２４は、キーアクセス孔３６と、ドアエンクロージャの内部に部分的に例示されるラッチ機構３８とを有する。ラッチ先端部４１は、収納容器部のドアフレーム４０内に凹部３９を係合させる。

収納容器アセンブリ２３は、一対の前方パージポート４８及び後方パージポート５４によるパージ能力を有する。ポート４８、５４は、収納容器アセンブリ２３の底部５２に位置し、かつ各ポート４８、５４と任意に連係される、アクセス構造又はグロメット受け構造５１に固着されるパージグロメット５０を有する。本開示の実施形態による逆止弁５６は、グロメットに挿入され、パージガス流体の流れの方向を制御する弁アセンブリを形成する。その上、パージタワー６０として構成が決められた管状環境制御構成部品が例示され、グロメット６２及び逆止弁６４を任意に受ける。弁アセンブリ、グロメット、逆止弁及び連係された構成部品の具体的な実施形態は、図６〜図２５に関して記載される。

図５は、本開示の実施形態による、基板収納容器の壁又はカバー、例えば収納容器アセンブリ２３の底部５２又は側面カバーに配置されたアクセス構造又は受け構造５１の１つのタイプを例示する。構造５１は、収納容器アセンブリ２３へ、又は収納容器アセンブリ２３からの流体通過のための入口又は出口構造を構成し、かつ中心軸６６に沿って弁アセンブリ及びモジュールを受け、かつ／又は収容できるように構築される。本開示において検討されるアクセス構造又は係止構造は、パージポートの役目を果たし、かつグロメット又は弁アセンブリ及びモジュールを密閉可能に係合させるように特別に適合された外形を有する係止構造を任意に含む。グロメット及びアセンブリ／モジュール自体は、連係したアクセス又は係止構造のある種の内部特徴部分と、流体密封接触を作るために、種々の密閉特徴部分を任意に含む。

図６〜図２５は、図１〜図５に例示されたようなウエハキャリア、又は他のタイプのキャリア及び収納容器のドア、側壁、底壁、パージ管、又は他の構成部品に対して、又はその内部に実装できる、本開示の態様による種々の弁アセンブリ及びモジュールを例示する。

図６〜図２５は、本開示の実施形態による基板収納容器内の密閉開口部又はポートに使用される種々のタイプのグロメット又は他の構造を更に例示する。一般的に言うと、グロメット又は構造は、ボアを有する本体を含み、ボアは本体内部に位置し、本体の主軸に沿って延在する。その上、本開示のグロメットの実施形態は、ボア内部に位置する操作要素を含む。操作要素は、ボア、フィルタ、センサ又はその組み合わせを通るガス又は他の流体の流れを調節できる逆止弁を含んでもよい。本開示において用いられる逆止弁は、グロメットが、基板収納容器ドア及び／又はエンクロージャ上で入口及び出口開口部の両方を密閉するために使用できるように、ボア内部に配向されてもよい。その上、グロメット本体の設計は、グロメットに取り付けられる追加のＯリングを必要とせずに開口部の密閉を任意に促進できる。更に、本開示のグロメットの実施形態は、グロメット本体、逆止弁及び／又はフィルタを一体カートリッジ又はモジュールに組み合わせることができ、そのことは、グロメットの全体的な密閉能力を改良でき、かつ基板収納容器アセンブリのより容易な構築を促進できる。実施形態によっては、グロメットが、約１／８インチから約１インチの軸方向高さを有することがあり、他方で実施形態によって、グロメットは、約３／８インチから約３／４インチの軸方向高さを有してもよい。その上、本開示のグロメットの実施形態は、約１／４インチから約１．５インチの直径を有してもよく、他方で実施形態によって、グロメットは、約１／２インチから約３／４インチの直径を有してもよい。当業者は、グロメットの軸方向高さ及び直径の追加の範囲が、検討され、かつ本開示の範囲内であることを認めるであろう。

例示されたような逆止弁部材は、ディスクと、ディスクに対して中心に取り付けられる中軸として構成が決められる弁座接続部とを有する。他の実施形態において、弁座接続部は、ディスクが接続部の周りを回転するフラップとして作動するようにディスクの周辺部にあってもよい。

グロメットは、当技術分野において知られているＯリングから、多くの方法で識別され得る。例えばグロメット構成は、一般に円筒構成であるエラストマ要素を提供し、ボアが貫通して延在し、ボア自体が円筒構成を有する。ボアは、内部に挿入される操作構成部品の全長を全体的に、又は実質的に含むために十分な長さを持つ。グロメットは、好ましくはグロメットの軸に垂直であるように配設された少なくとも１つの平面を有する。かかる表面は、パージシステムの一部としてニップル又はノズルのための座面を効果的に提供するために利用できる。容積的に、グロメットは、好ましくはグロメット内部に含まれる操作構成部品又はいずれかの連係した構造よりも大きい。グロメットは、好ましくは軸方向平面で切り取られる断面積を有し、それによりグロメットの断面積は、貫通して軸方向に延在する開口部の断面積よりも大きい。グロメットは、好ましくはグロメットを通って軸方向に延在する開口部又はボアの直径よりも大きい軸方向長さを有する。本明細書に記載されたグロメットは、非円形の立断面と、円筒形内向き面と、円筒形外向き面と、平坦な端面とを任意に有する。

本開示の具体的な態様に目を向けると、図６〜図８は、第１のタイプの逆止弁アセンブリ１００を例示する。逆止弁アセンブリ１００は、弁座１１０を画定する内部構造１０８を有するグロメット１０５を含む。内部構造１０８及び弁座１１０は、グロメット１０５の、軸方向長さに沿った実質的な中間点に配置されるが、軸方向長さに沿った他の位置も検討される。グロメット１０５は、任意にパージグロメットであり、基板収納容器の内部からガスを引き出す、又は導入するパージノズルに密閉して接続するように適合されるパージグロメットインターフェースを画定する。

アンブレラ逆止弁部材１１５は、エラストマグロメット１０５内部に配置及び保持され、弁座１１０を係合／離脱させ、かつそれにより逆止弁アセンブリ１００を通る流体の流れを制限又は可能にする。グロメット１０５の内部構造１０８を通るアパーチャ１１８は、グロメット１０５の軸方向長さに沿った流体の流れを可能にする。

図７に例示されるように、例えばアンブレラ逆止弁部材１１５は、パージガス又は他の流体が、逆止弁アセンブリ１００を通って退出するため、矢印１２５によって示されるように、基板収納容器内部から流れ出ることが可能にされるように配向される。アンブレラ逆止弁部材１１５は、弁座１１０を係合させ、反対又は進入方向での流体の流れを不可能にする。アンブレラ逆止弁部材は、軸部１１６と、ディスク部１１７とを有する。

グロメット１０５の内部構造１０８は、第１の弁座１１０に対して構造１０８の反対側で図７に例示された第２の弁座１２０をその上画定する。アンブレラ逆止弁部材１１５をグロメット１０５内部に配向させ、弁座１１０の代わりに弁座１２０を係合及び離脱させることにより、流体が、例えば逆止弁アセンブリ１００を通り、かつ基板収納容器内部への進入のために、矢印１２５によって示される方向と反対の方向に流れ得るようになる。アンブレラ逆止弁部材１１５は、次に、弁座１２０を係合させ、反対又は退出方向での流体の流れを不可能にする。

一実施形態によれば、アンブレラ逆止弁部材１１５の軸１１６は、例えば流れ進入のために、図８に見られるように、グロメット１０５の中心ボア１３０に圧入される。あるいは、アンブレラ逆止弁部材１１５は、流れ退出のために、ここでも図８に見られるように、グロメット１０５の底側から中心ボア１３０に圧入される。グロメット１０５は、従って弁部材１１５が、弁座１１０を係合及び離脱させ、矢印１２５によって示されるような、アセンブリ１００を通る一方向（退出）のみでの流体の流れを可能にする、図７に例示された第１の位置に、弁部材１１５を係止するように構築される。グロメット１０５は、第２の位置に、弁部材１１５を係止するようにも構築され、例えば図８に見られるようにグロメット１０５の上側から挿入され、矢印１２５に反対の第２の方向（進入）のみでの流体の流れを可能にする。グロメット１０５、内部構造１０８、及び弁座１１０、１２０は、図７に示されるように、実質的に「Ｈ」字形断面を一緒に形成する。

グロメット１０５は、一実施形態によれば熱可塑性エラストマを射出成形することにより、又はＦＫＭのようなゴム状化合物を注型することによって製造される。従って、グロメット内部構造１０８及び弁座１１０、１２０は、グロメット１０５と一体として一体的に形成される。グロメット１０５及び座１１０、１２０は、エラストマであり、かつ連係したエラストマ特性を有する。アンブレラ逆止弁部材１１５は、例えば同じ又は類似した材料を射出成形することによって同様に形成される。一実施形態によれば、アンブレラ逆止弁部材１１５のクラッキング圧力は、約０．５インチ〜約５インチＨ２Ｏ（約０．１２５ｋＰａ〜約１．２５ｋＰａ）である。グロメット１０５及び弁部材１１５の他の適切な製造工程は、本開示を読めば、当業者には明らかであろう。

エラストマ材料から１つ又は複数のアンブレラ弁部材１１５及び弁座１１０、１２０を形成することは、容易な組み立て、重大でない相対的サイズ、優れた密閉性能、及びこれらの利点を達成するために必要な部品数の減少を含む多数の利点を提供する。例えば、逆止弁アセンブリ１００は、たった２つの部品−エラストマ弁部材１１５及びエラストマグロメット１０５から、その内部の一体的なエラストマ弁座と共に形成される。弁及びグロメットは、迅速かつ効果的な設置のために、エラーの可能性を最小限に抑えて容易に組み立てられる。グロメットの１つの特定のサイズ又は形状は、弁の１つの特定のサイズ又は形状を受けるように限定されず、部品の互換性、及び更に大きな組み立ての柔軟性を可能にする。その上、エラストマ構成部品は、例えば金属ばね又は他の構成部品と比較して、微粒子汚染を発生させる可能性が低い。

図６に戻ると、グロメット１０５及びその連係した弁は、パージ本体ハウジング１３５内部に密閉して受けられる。グロメット１０５は、パージ本体ハウジング１３５の内面に対して密閉する、１つ又は複数の円周方向突起又は密閉リング１４０を任意に含む。その上、フィルタ１４５が、グロメット１０５と、パージ本体ハウジング１３５の内部との間に配置される。本特許出願を通じて開示されるフィルタ１４５及び他のフィルタの実施形態には、ＨＥＰＡ濾過等のような適切な技術の粒子フィルタを含む。パージ本体ハウジング１３５は、基板収納容器アセンブリと連係したアクセス構造又は受け構造１５５との密閉接続を形成することを支援するＯリング１５０も任意に含む。パージ本体ハウジング１３５は、例えば係止クリップ１５６によって、又は他の適切な係止構造によって構造１５５内部で基板収納容器アセンブリに対して係止される。一緒に、パージ本体１３５、グロメット１０５、弁部材１１及びフィルタ１４５は、種々のタイプの基板収納容器と連係したアクセス構造内で容易に設置可能であり、かつ取り換え可能である逆止弁アセンブリ又はモジュールを形成する。

図９〜図１１は、グロメット１５８が、例えば実質的に硬質のプラスチック材料で形成されるハウジング１６０を受ける、逆止弁アセンブリ１５７の追加の実施形態を例示する。ハウジング１６０は、図６〜図８に関して記載されたものと類似したやり方で、ハウジング内部構造１７２の反対側に形成される弁座１６５又は１７０との係合のために、アンブレラ逆止弁部材１６２を係止する。内部構造１７２及び弁座１６５、１７０は、ハウジング１６０の、軸方向長さに沿った実質的な中間点に配置され、かつグロメット１５８の、軸方向長さに沿った実質的な中間点に配置されるが、ハウジング１６０及びグロメット１５８の端部に更に近い配列も検討される。エラストマグロメット１５８の一体部分として成形する代わりに、実質的に硬質の材料からハウジング１６０及び弁座１６５、１７０を形成することは、例えばグロメット１５８に作用し得る外部圧縮力に対する追加の構造抵抗を提供する。弁部材の軸１６１は、弁座の中央アパーチャ１６３内に係止される。

逆止弁部材１６２は、以前に記載された実施形態の逆止弁部材１１５と任意に同一であるか、又は特定のハウジング１６０に嵌合させるために異なる形状又はサイズから構築される。以前の実施形態と同様に、異なるサイズ又は形状の弁部材１６２は、ハウジング１６０内部に収容でき、いくつかの利点の中でも特に製造及び在庫において更に大きな柔軟性を提供する。ハウジング１６０は、アンブレラ逆止弁部材１６２を取り囲む円周方向保護側壁１７５を画定する。保護側壁１７５を有するハウジング１６０は、例えば基板収納容器と連係したアクセス構造又は他の構造への挿入で、グロメット１５８に作用する外圧によって引き起こされ得る変形又は他の損傷からアンブレラ逆止弁部材１６２を保護する。逆止弁アセンブリ１５７は、３つの部品のみから形成される。すなわちエラストマ弁部材１６２、ハウジング１６０、及びグロメット１５８である。一緒にグロメット１５８及び構造１７２を有するハウジング１６０は、図１０に示すように、断面に実質的な「Ｈ」字形を画定する。ハウジング１６０及びアンブレラ逆止弁部材１６２を有するグロメット１５８は、全て図１１に示すように、ハウジング１７８に一緒に挿入され、完成した逆止弁モジュール１８０を形成する。逆止弁モジュール１８０は、適切な基板収納容器の連係した係止又はアクセス構造に容易に取り外し可能に設置される。

本開示の一態様は、既存の逆止弁アセンブリ又はモジュールを図６〜図８又は図９〜図１１に示されるようなもので更新又は取り換えることを含む。図１２〜図１３に示される一例によれば、取り換えるべき逆止弁アセンブリ２００は、パージグロメット２０３と、グロメット２０３内部に配置されたフレーム２０５と、プランジャ２１０、ばね２１５、及びＯリング２２０、２２５を支持するフレーム２０５とを含み、管状環境制御構造２３０（図１３）又は他のアクセス若しくは受け構造内に全てが設置される。設置力、他の力又は通常の摩耗により、逆止弁アセンブリ２００が損傷を受けたか、又は他の点で取り換えを必要とする場合、本開示の態様は、アセンブリ２００を構造２３０から取り外し、かつ例えば図９〜図１１の逆止弁モジュール１８０又は図６〜図８の逆止弁モジュールと取り換えることを含む。あるいは、フレーム２０５及びその連係した構成部品をパージグロメット２０３内部から取り外し、かつハウジング１６０及び連係したアンブレラ逆止弁部材１６２と取り換えることによって修理を行うことが可能である。図１２〜図１３に示されるようなパージ設計は、ある種の条件においてばね２１５の存在のために、基板汚染の危険を冒す可能性があり、記載されたやり方での取り換えに追加の利点を提供する。

図１４は、本開示の実施形態による、種々の基板収納容器による使用に適した追加の逆止弁モジュール２４０を示す。モジュール２４０は、弁ブロック２５５の中央ボア２５０内に挿入及び係止されたエラストマアンブレラ弁部材２４５を含む。フィルタ２６０及びフィルタキャップ２６５は、エラストマ又は実質的に硬質の弁ブロック２５５の端部に、又はその内部に配置される。弁ブロック２５５は、弁体２７０に嵌まるか、又は他の方法で内部に係止される。弁体２７０の接合面２７５は、基板収納容器と連係したアクセス又は他の構造に密閉して接続する。以前の実施形態と同様に、アンブレラ弁部材２４５は、反対の配向で、すなわち図１４に見られるように弁体２５５内部からボア２５０に挿入でき、許容できる流体の流れの方向を逆にする。

追加の実施形態として、図１５〜図１６は、逆止弁アセンブリ３００をそれぞれ組み立てられない、及び組み立てられた状態で例示する。アセンブリ３００は、中心ボア３１５内部にエラストマアンブレラ逆止弁部材３１０を係止する実質的に硬質の弁座３０５を含む。Ｏリング３２０は、弁座３０５の円周方向溝３２５内部に係止され、弁座３０５を周囲構造に対して密閉する。図１７〜図１８に示されるように、アセンブリ３００は、例えばフィルタディスクパックの形でパージグロメット又は他のエラストマインターフェース３３０及びフィルタ構成部品３３５と組み合わされ、かつその間に積層され、管状環境制御構造３４０内部に設置されるモジュールを形成する。フィルタ構成部品３３５は、一実施形態によれば、制御構造３４０の内部止め具３４２に対して当接し、過剰挿入を防止する。前述の実施形態と同様に、弁座３０５に対する弁部材３１０の配向、又は共に周囲構造に対する弁部材３１０及び弁座３０５の配向は、逆にでき、モジュールを通る許容できる流れの方向を逆にする。

図１９〜図２４は、本開示のもう１つの実施形態によるパージモジュール３５０を例示する。モジュール３５０は、エラストマ材料から任意に形成され、かつ弁座３６０、３６５を画定する弁ハウジング３５５を含む。エラストマアンブレラ逆止弁部材３７０は、ハウジング３５５内の中央ボア３７５内部に受けられる。フィルタ格子３８０及びフィルタ３８５は、逆止弁部材３７０及び残りの構成部品と流体連通する。ハウジング３５５及びその関係構成部品は、それ自体が外部パージ本体３９５内部で受けられ、かつ係止される、射出成形されたダイアフラムインターフェース３９０内部で受けられ、完成したモジュール３５０を形成する。使用時に、任意のＯリング４００は、パージ本体３９５の溝４０５内部に受けられ、かつ周囲構造に対してパージ本体３９５及びモジュール３００を密閉して係合させる。

図２０〜図２１は、外側又は退出方向のみでの、連係した基板収納容器に対する流体の流れを例えば可能にする、出口構成の弁座３６０に対するボア３７５に圧入されるアンブレラ逆止弁部材３７０を示す。図２２は、例えば内側又は進入方向のみでの、連係した基板収納容器に対する流体の流れを可能にする、ハウジング３５５の反対端部から入口構成の中央ボア３７５へ圧入される弁部材３７０を示す。図２３は、本開示の実施形態による、アンブレラ逆止弁部材３７０が出口構成で設置された、組み立てられたモジュール３５０を示し、かつ図２４は、アンブレラ逆止弁部材３７０が入口構成で設置された、組み立てられたモジュール３５０を示す。

図２５は、基板収納容器アセンブリ４２０に対して順方向及び逆方向構成で設置された図２４のモジュール３５０を示す。構成４２５において、モジュール３５０は、流体出口の役割を果たし、流体が基板収納容器アセンブリ４２０の内部からのみ流れることを可能にする。構成４３０において、モジュール３５０は、構成４２５と反対の方向で収納容器アセンブリ４２０の受け構造に挿入され、モジュール３５０に、流体入口の役割を果たさせ、かつ従って基板収納容器アセンブリ４２０の内部にのみ向かう流体の流れを可能にする。図２５の２つのモジュール３５０は、構造が同一、又は実質的に同一であってもよいが、設置が互いに対して逆にされてもよく、基板収納容器に対して反対方向のみでの流体の流れを可能にする。

操作時に、図２５及び本開示を通じて他の箇所に開示された入口及び出口配設は、基板収納容器の内部の既存の空気又はガスが、新規に導入された空気、ガス又は他の流体によって入れ替えられるパージ活動中に呼応して機能することができる。真空源は、本明細書に開示された連係した弁アセンブリ又はモジュールの接触面と連絡するように適合された出口ノズルによって収納容器の内部容積に任意に連結される。出口ノズルによって連係したエラストマグロメットに力が及ぼされる時、グロメットは、圧縮されるが、収納容器の連係したアクセス又は係止構造の密閉内面、及び弁アセンブリ又はモジュールの外面に対するシールを維持する。

真空は、基板収納容器の内部容積と連結されるので、容積内の既存の流体は、本明細書に記載されたように出口を通して基板収納容器から引き出され、他方で取り換え流体は、連係したフィルタを含む、入口を通して引き込まれる。関係した実施形態において、取り換え流体源は、出口ノズルと類似した外形を有する入口ノズルを経由して内部容積と連結され、かつ出口ノズルが出口グロメット又はアセンブリ／モジュールと連結されるのと同じように、入口グロメット又はアセンブリ／モジュールと連結される。もう１つの実施形態において、出口ノズルは、使用されない。入口ノズルは、加圧取り換え流体を収納容器の内部容積に搬送し、かつ入れ替えられた流体が、出口配設を通じて単に存在する。

本開示の態様による逆止弁アセンブリ及びモジュールは、先行技術に優る多数の利点を提供する。アセンブリ及びモジュールは、容易に互換可能であるように設計され、場合により、容易な修理、及び一方のモジュール／アセンブリを他方と取り換えることに繋がる。例えば金属ばねとは対照的に、エラストマ構成部品は、汚染物質が、基板収納容器の内部に入る危険性を減少させる。逆止弁アセンブリ内部の部品数は、実質的に減少し、場合によっては２つの部品のみ、すなわち１つ又は複数の弁座を画定する内部構造を有するグロメット、及び連係したアンブレラ逆止弁部材に減少する。本明細書に開示された実施形態は、設置中に構成部品に損傷を与える可能性を減少させ、漏出する逆止弁の可能性を減少させる。本開示の実施形態は、複数の異なる基板及びサイズ、例えば３００ｍｍ及び４５０ｍｍのシリコンウエハを収容できる収納容器によって使用できる。その上、本開示の実施形態による逆止弁は、種々のガス又は他の流体、例えば清浄な乾燥空気、窒素、又は他の適切なパージガスの種々の微環境へ、又は微環境からの進入及び退出を制御するために使用される。本開示の態様は、例えば参照により本明細書に組み込まれる、同一出願人による米国特許第７，２０１，２７６号に開示されたダックビルタイプ逆止弁に優る利点も提供する。一例として、本明細書に開示されたアンブレラ弁部材は、流れを遮る位置に通常又は自然に閉鎖されるが、他方でダックビルタイプ弁は、閉鎖位置において圧力を予め加えられる必要がある。

一般に、本明細書に開示された種々のグロメット、アセンブリ及びモジュールは、配置された受け構造と、又は密閉するように設計された開口部と同じ断面形状を有してもよい。例えば、一実施形態において、グロメットは、全体的に円形断面を有する全体的に円筒形状を有する。しかしながら、当業者は、種々のグロメット本体外形、例えば先細外形が、本開示の精神内にあることを認めるであろう。一実施形態において、本明細書に開示された入口及び出口グロメット又は入口及び出口モジュールは、同一の部品である。従って、本開示の種々の構成部品は、同じ構成部品要素を使用して、入口及び出口開口部の両方を密閉するために使用できる。関係した実施形態において、本出願を通して開示されたアンブレラ逆止弁部材は、同一の部品である。本開示のグロメット及びモジュールは、フィルタ及び関係した構成部品をしっかり保持するために、係止特徴部分を更に含む。従って、本明細書に記載された種々のモジュール及び構成部品は、予め組み立てられた操作サブアセンブリとして形成されてもよい。グロメット、弁部材及び連係した構成部品の追加の特徴は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，７２７，１２５号及び第８，７８３，４６３号に開示される。本開示の実施形態が実装され得る追加のキャリアは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４２８，７２９号に記載される。

本開示のグロメット、弁部材、及び他の構成部品は、重合体及びエラストマを含む半導体加工処理用途での使用に適したいずれの材料からなっていてもよい。実施形態により、グロメット本体及びフランジは、フルオロエラストマからなってもよい。フルオロエラストマの例は、Ｄｕｐｏｎｔ Ｄｏｗ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓによって商品名Ｖｉｔｏｎ（登録商標）で販売されている。その上、実施形態により、エラストマグロメット本体又はグロメットは、基板収納容器の内部からエラストマ物質を分離するために、グロメット表面にコーティングされた、フッ素重合体又は他の不活性重合体を有してもよい。一般に、重合体又はフッ素重合体コーティングは、エラストマグロメット本体の密閉特性が維持されるように、いくらかの柔軟性を有するべきである。

上記の実施形態は、例示的であり、かつ制限的でないように意図される。追加の実施形態は、請求項内にある。本発明は、特定の実施形態を参照して記載されたが、当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱せずに、形及び物質の変更がなされ得ることを認めるであろう。

Claims (3)

1. 基板収納容器へ、または基板収納容器からの流体の流れを制御するように適合された逆止弁アセンブリであって、
   前記基板収納容器と操作可能に連結するように適合されたエラストマパージグロメットと、
   弁座を内部に有し、前記パージグロメット内部に配置された硬質のハウジングと、
   軸部およびエラストマディスク部を有するエラストマアンブレラ逆止弁部材であって、前記エラストマディスク部が前記基板収納容器に対して前記パージグロメットを通る流体の流れを制御するために前記弁座と係合できるようになっており、前記硬質のハウジングが前記エラストマパージグロメットの内部に配置されることによりエラストマアンブレラ逆止弁部材が損傷から保護される、エラストマアンブレラ逆止弁部材とを含み、
   前記弁座、ハウジング及びパージグロメットは、断面の実質的な「Ｈ」字形を一緒に画定し、
   前記硬質のハウジングの外周面に環状溝が形成され、前記パージグロメットの内周面に環状突起が形成され、前記環状溝に嵌合されている、逆止弁アセンブリ。
2. 基板収納容器であって、
   前記基板収納容器の内部と流体連通するアクセス構造と、
   前記収納容器の前記内部の、複数の実質的に水平の離間された基板棚と、
   前記アクセス構造内に受けられる、請求項１に記載の逆止弁アセンブリとを含む、基板収納容器。
3. 基板収納容器によって受けられるパージモジュールを取り換える方法であって、
   フレームと、ばね装填プランジャとを含む元のパージモジュールを、前記基板収納容器と連係したアクセス構造から取り外すことと、
   請求項１に記載の逆止弁アセンブリを、前記アクセス構造に挿入することを含む、方法。

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