JP2009141108A - 収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部のガス導入装置などによる加圧手段に頼ることなく、簡便な構造で収納空間を外部環境よりも高い圧力に維持することが可能な収納容器を提供することを目的とする。
【解決手段】収納部を収納する収納空間に、容積が可変なポンプ空間を前記収納空間に対して気密に連結して形成した。前記ポンプ空間の内容積を変化させるために移動可能な作用部を有する。たとえば、作用部には伸縮自在のベローズや弾性体を用いる。さらに、ポンプ空間は収納空間と一体とすることも可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体ウェハなどの結晶基板、石英ガラスなどのガラス基板、半導体素子、フォトマスク、ハードディスク、あるいは表示素子などの収納物を外気と隔離して清浄に収納するための収納容器に関する。

従来、半導体ウェハなどの結晶基板や、表示素子やフォトマスクに用いられるガラス基板、ハードディスク、半導体素子、あるいは表示素子などは、汚染粒子等の侵入や汚染を防ぐために、外気から気密にシールされた収納空間すなわちミニエンバイロメントを形成することができる収納容器の中に収納されるのが通常である。

しかしながら、近年の半導体プロセスにおける微細化の進展や、表示素子の高精細化が進展するに伴って、従来以上の気密性を保ったミニエンバイロメントが求められるようになってきた。例えば、半導体プロセスにおいては線幅が６５ｎｍを切り、近い将来には３２ｎｍになると言われている。そのため、ミニエンバイロメントとしては、１００ｎｍ以下の粒径を持った汚染粒子が外部から侵入しないようなシールが必要となる。

このようなミニエンバイロメントを実現するために、シール材料やシール形状などを工夫した収納容器が開発されてきた。

また、外部の高圧不活性ガスで容器内を置換して、容器内を０．００５ＭＰａ程度高い圧力に維持することによってミニエンバイロメントをより清浄な状態に維持しようとする試みもなされている。この方法は、充分高いシール性を持った収納容器内に不活性ガスを外部環境よりも若干高い圧力に充填した後、容器のガス導入口に設けられたバルブを閉じることによって実現している（特許文献１）。
特許第２６４４１６６号

従来の収納容器において、最も効果的に外部からの汚染粒子を排除する方法は、特許文献１に見られるように収納容器の収納空間を外部環境よりも高い圧力に設定することである。しかしながら、従来の方法は外部からのガス導入装置が必要になったり、収納容器のガス導入口にバルブを設けたりするため、高価で複雑な収納容器となっていた。

本発明は、外部のガス導入装置などによる加圧手段に頼ることなく、簡便な構造で収納空間を外部環境よりも高い圧力に維持することが可能な収納容器を提供することを目的とする。

本発明の収納容器は、収納容器本体と、蓋体と、収納容器本体を蓋体で閉じたときに形成される収納空間を外部環境から気密に隔離するシールとから構成され、これら収納容器本体と蓋体とは結合部によって結合されて収納空間内を加圧した状態で保持できるようになっている。また、収納容器本体を蓋体で閉じたときに、収納容器本体の内側に設けられた収納物を支持するための支持部と、蓋体の内側に設けられた収納物を押圧するための押圧部とが互いに収納物を挟持して、収納物が固定保持されるようになっている。また、収納空間に気密に連結され内容積が可変であるポンプ空間の内容積を変化させ、収納空間の気圧を変化させるために移動可能な作用部を有している。この作用部を移動させることによって、外部からの加圧手段を用いなくても収納空間内の圧力を簡便に高くすることができるようになっている。

ポンプ空間は収納空間に対してのみ開口した伸縮自在なベローズまたは弾性体で形成することができる。

作用部をピストンで、ポンプ空間をシリンダーで形成することもできる。ピストンはシリンダー内を平行移動が可能であり、シリンダーは収納空間側に開口しているか、シリンダーに連結パイプを通して連結孔で収納空間側に開口している。ピストンとシリンダーとの間はシール（上述の収納容器本体と蓋体とに備わるシールと区別して、第二のシールと呼ぶ）で外部環境から気密に隔離されている。

また、ポンプ空間の複数の可変位置において移動させた作用部を固定可能な留め部を収納容器本体または蓋体に形成することによって作用部の移動を所定の位置に固定することができ、その結果、収納空間を所定の圧力に保ったまま維持することが可能となった。

あるいはまた、収納空間の一部をポンプ空間として、収納容器本体または蓋体の側面の一部または全部を伸縮自在なベローズまたは弾性体で形成し、この収納容器本体または蓋体を移動して収納空間の大きさを変化させることによって簡単に収納容器内の圧力を高くすることができた。

さらにまた、収納空間の一部または全部をポンプ空間として、ポンプ空間と収納空間を気密に保持した状態で、シールまたは当該シールと対抗して気密に保持するための壁面が移動可能に形成されている。シールが収納容器本体または蓋体と一体になって移動可能に形成されていて、収納容器本体または蓋体を移動させることによって、ベローズを用いることなく簡便に収納空間の圧力を高めることができる。

なお、収納容器本体と蓋体とを結合する結合部は、収納容器本体または蓋体と一体に形成することによって、収納空間の圧力が高い状態においても、充分に安定した機械的強度を保った状態で収納容器本体と蓋体とを気密に閉じた状態に保つことができる。

さらに、収納物を固定保持する保持部および押圧部を高分子弾性材料で形成することによって、外部の機械的衝撃や振動などにも安定して収納物を固定保持することができる。

また、収納容器本体と蓋体とを閉じて形成される収納空間は、外部環境に対して少なくともおよそ０．００１〜０．０２ＭＰａだけ高圧で保持可能な構造にすることによって、大部分の外部環境に対して高圧状態を保持することができると同時に、容器の内部圧力に対する負荷を最小に抑えることができる。

さらに、収納空間またはポンプ空間の少なくとも１箇所には呼吸開口を形成し、この呼吸開口には、パーチクルフィルターと、ケミカルフィルターと、ガスバルブまたは収納容器内部からの気体は遮断し外部環境からの気体は導入可能な逆止弁が、当該収納容器の内側から外側に向かって順に取り付けられた構造とすることによって、外部環境の気圧が収納空間の気圧よりも低い場合は外部との気密を保持でき、例え外部環境の気圧が収納容器内部よりも高くなったとしてもパーチクルに対しても化学汚染物に対しても清浄な気体が外部から侵入するように制限することが可能となった。

以上説明したように本発明の収納容器は、収納容器本体と蓋体とをシールを介して収納空間に収納物を保持することによって、この収納物を外部環境と隔離して気密に保持できる上に、この収納空間に気密に連結されたポンプ空間の容積を変形して収縮させることによって、簡便に前記収納空間の気圧を外部環境に対して高圧にして保持することが可能となるため、従来以上に外部環境からのパーチクルの侵入を防止することができ、収納物のパーチクル汚染の防止効果が高いという効果がある。

また、収納容器内部の気圧を高くすることによって、収納容器内壁などに付着していた化学汚染物の蒸気圧を低くすることができるために、収納物の化学汚染をも低減させることができるという効果を有する。

さらにまた、本発明の収納容器では収納物を支持部と押圧部で挟持して保持するため、収納物を容器内壁から隔離して弾性的に保持でき、より壁面からの汚染と外部からの機械衝撃に対して強い収納が可能となるという効果を有する。

本発明の収納容器は、収納物を保持する収納容器本体と、収納容器本体を外部環境から隔離するために収納容器本体の開口を閉じる蓋体からなる。収納物を収納容器から出入するときは、通常蓋体を収納容器から分離し収納容器開口を通して行う。尚、蓋体と収納容器本体を一部だけ分離する構造であっても良い。

以下に本発明の収納容器に係わる最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の収納容器に係わる第一実施形態を示した模式的断面図であり、図２は図１で示した実施形態の変形例を示した模式的断面図である。図１と図２において、１は収納容器本体、２は蓋体、３はシール、４はシール溝、５は収納空間、６は収納物、７はベローズ、８はポンプ空間、９は結合部本体、１０はヒンジ、１１はフック、１２は連結孔、１３は連結パイプ、１４は作用部留め、１５は作用部、１６は第一留め溝、１７は第二留め溝、１８は支持部、１９は押圧部、２０はフック受け、２１は隔離壁、２２は作用開口である。

図１では、収納物６を収納空間５に入れて、収納容器本体１が蓋体２で閉じられた状態を示している。このときシール３は収納空間５を外部環境から気密に隔離する作用をしている。このシール３は収納容器本体１の周縁全周にわたって形成されたシール溝４に気密に嵌め込まれているために、収納容器本体１に密着して一体化している。一方、蓋体２の周縁部はシール３の全周に一様に当接して、収納容器本体１と協働でシール３を上下両側から押え付け、収納空間５と外部環境との気密性を確保する。

なお、本実施例では断面が円形のシールを用いた例を示したが、シールとの当たり方を工夫することによって、断面がＸ字型、Ｙ字型、Ｕ字型、あるいはＶ字型をしたシールや、リップを有するリップシール等を用いることもできる。

シール３は取り外しができるようになっていても良く、シール３にゴミ等や傷がついたりしたときに洗浄したり交換したりしても良い。このときには、シール溝４にゴミ等が付着したときにもシールを取り外して取り除いたり、シール溝４を洗浄したりすることができる。

またこのとき、収納容器本体１と蓋体２とは結合部によって結合されており、シール３を介して気密に密着固定されている。本実施形態において、この結合部は結合部本体９に形成されたヒンジ１０とフック１１とからなっており、ヒンジ１０が収納容器本体１と結合されることによってこれと一体化されている。

このとき収納物６は、支持部１８と押圧部１９とでしっかりと挟持されており、収納時に外部から振動や衝撃が与えられた場合にも収納物をしっかりと保持固定されている。本発明の実施形態では、収納物６は支持部１８と押圧部１９とで周縁部頂点を斜めに押さえつけるように保持されている例が示してあるが、収納物６が外部からの振動や衝撃に対してしっかりと保持されていればどのような状態で収納物６が保持されていても良いことは言うまでもない。ただし、収納物が半導体ウェハなどの極端に汚染をきらうものが収納物６である場合は、支持部１８と押圧部１９とは収納物６の所定の挟持部分を最小面積で挟持することが望ましい。たとえば、支持部１８および押圧部１９と収納物の接触部を点接触形状あるいは線接触形状とすることにより汚染を最小限にすることができる。

一方、ポンプ空間８は、連結パイプ１３を通じて連結孔１２で収納空間５に連結されている。ポンプ空間８の開口はこれ以外になく、ポンプ空間８と収納空間５とは気密に連結されている。図１と図２においては、ポンプ空間８は、可変可能な容積を有していて、伸縮自在のベローズ７を壁面の一部として構成されている。またポンプ空間８のベローズ７が形成されていない壁面の一部には作用部１５が形成されており、この作用部１５に手動または機械装置によって力を与えることによって、ベローズ７は伸縮自在に動き、その結果ポンプ空間８の容積が変化する。この作用部１５の他端には作用部留め１４が形成されており、蓋体１に形成された第一留め部１６または第二留め部１７に係止するようになっている。すなわち、図１や図２に示すように、作用部留め１４が第一留め部１６に係止している場合に比べて、作用留め部１４が第二留め部１７に係止している場合の方が、ポンプ空間８の容積を小さくすることができる。そして、作用部留め１４が第一留め部１６や第二留め部１７に係止している限り、ベローズ７は伸縮せず、ポンプ空間８はその容積を変えることはない。

作用部留め１４の移動は、手動で行っても良いし、機械装置を用いて行っても良い。本実施形態では作用部留め部が２個所に形成されている場合を示したが、３個所以上あっても良い。また、歯車やベルト等と連動させて任意の位置で固定可能にしてあっても良い。或いは、縮んだベローズが内部の圧力によって変動しない場合には、作用部留め部がなくても良い。

図１に示すように、収納容器本体１がシール３を介して蓋体２で閉じられている状態で、作用部留め１４の係止を第一留め部１６から第二留め部１７に移動させると、ベローズ７が縮んでポンプ空間８の容積が小さくなる。ポンプ空間８は連結孔１２で収納空間５と気密に連結されているから、ポンプ空間８と収納空間５とを合わせた空間の圧力は気体の状態方程式に従って高くなる。すなわち、温度一定の条件で、ポンプ空間８の容積と収納空間５の容積とを合わせた容積がｋ倍になると、収納空間５の圧力はｋ分の１になる。本発明の収納容器では、外部環境の圧力に対して０．００１〜０．０２ＭＰａだけ高圧に保持可能とすることが好適であるので、ｋは０．８３５〜０．９９０までの値になるように設計されている。ｋの値がこれ以上小さくなると、通常は収納空間の圧力が高くなって蓋体２を収納容器１に安全に固定するのが困難になる。（ただし、これ以上に圧力が高くなっても蓋体２を収納容器１に安全に固定することができるように収納容器の構造や材料等を選定できる場合は、ｋの値を上記の値より小さくすることも可能となる。）また、ｋの値がこれ以上大きくなると、収納空間と外部環境との圧力差が取れなくなり、長期間の圧力保持が困難になる。もちろん、ｋが１を超えると収納空間の圧力が外部環境より低くなるので、好ましくはない。（収納容器が通常用いられる状態より減圧下または高圧下で気密にして、収納容器内の圧力を高める場合も考えられるが、このような場合においては、通常用いられる状態を基準としてｋの値を設計することは言うまでもない。）

なお、本実施形態ではベローズ７を用いてポンプ空間８の容積を伸縮させる場合を示したが、ポンプ空間８を弾性体で囲繞して構成しても良い。

また、ピストンとシリンダーを組み合わせてポンプ空間８を構成しても良い。このシリンダーの一方はピストンを気密に挿入するために開口しており、他方は収納空間に気密に連結されている。ピストンとシリンダーとの間には、第二のシールが取り付けられており、ピストンはシリンダー内部を外部環境から気密に隔離しながら平行移動することができる。すなわち、ピストンを平行移動させることによって、シリンダー内部のポンプ空間の容積を任意に変化させることが可能となる。第二のシールは、シリンダー側に取り付けても良いし、ピストン側に取り付けても良い。あるいは、シリンダーとピストンの間に挟まっている状態でも良い。尚、シールがなくてもシリンダー内部を外部環境から気密に隔離することが可能な場合は、シールを使用しなくとも良い。

次に、図１に示す収納容器の使用方法に従って、各要素の機能を説明する。図１において、最初に、蓋体２を開けた状態で収納容器本体１に取り付けられた支持部１８に収納物６を乗せる。この支持部１８は、図１では２つしか書かれていないが、実際は少なくとも３つ、通常は４つまたはそれ以上形成されている。或いは、収納容器全周で連続して１つにつながったものとなっている場合もある。

次に蓋体２で収納容器本体１を覆って閉じ、収納容器本体１に蓋体２を押し付けて結合部本体９を動かしてフック１１を蓋体２の頂部にかけて、蓋体２を収納容器本体１に取り付ける。このとき、結合部本体９は収納容器本体１にヒンジ１０で固定されている。

収納容器本体１と蓋体２とは互いに弾性力を持ったシール３を押し付けているために、これら３部品は互いに密着して収納空間５を外部環境から気密に隔離する。

一方、収納容器本体１を蓋体２で閉じることによって、支持部１８で支持された収納物６は上部から押圧部１９によって押し付けられて、しっかりと保持固定される。この押圧部１９は、図１では２つしか書かれていないが、実際は少なくとも３つ、通常は４つまたはそれ以上形成されている。或いは、蓋体全周で１つにつながったものとなっている場合もある。尚、押圧部１９の数は、支持部１８の数と同程度であることが望ましい。

このとき、支持部１８と押圧部１９は弾性力のある柔らかい高分子材料で形成されているのが望ましい。例えば、収納物が半導体ウェハやガラスなどの場合は、ポリエチレンエラストマーやポリエステルエラストマーなどのエラストマーや、四フッ化エチレンなどのフッ素樹脂や、ポリブチレンテレフタレートやポリブチレンナフタレートや、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトンなどの高分子材料を用いることができる。

支持部１８と押圧部１９の構造をバネ抑え構造にするなどして、弾性を持たせても良いことは言うまでもない。

収納容器本体および蓋体からなる収納容器（その中に組込む部品、材料や付属品を含む）は一般に高分子材料で形成されている。高分子材料としては、
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等のフッ素樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＢＮ（ポリブチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）等がある。尚、上記の材料単独でも良いし、複数を含む材料でも良い。

図１のような構造にすることによって、連結孔１２の内径を充分小さくすることが可能となり、より小さな作用力でポンプ空間８を変化させて収納空間５の圧力を上昇させることが可能となる。

なお、図１に示したポンプ空間８はベローズ７で囲繞されて形成されているものを示したが、このポンプ空間８はシリンダー壁とその中を移動可能なピストンとで形成されていてもよいし、ゴムのように変形自在の弾性壁で囲繞して形成されていても良いことは言うまでもない。

本明細書において、ベローズとは「蛇腹構造」とか「アコーディオン構造」になっているもの、すなわち、山折と谷折の繰り返し構造になっているものである。自由に曲げが効くものもあるので、フレキシブルと呼ばれる場合もある。ベローズの断面は、一般には、三角形、正方形、長方形、六角形や八角形などの多角形、或いは円筒形やだ円形になっている。上述したように、ベローズの一方向から力を加えると蛇腹構造が縮んで、ベローズ内部は気密に保持されているのでベローズ内部の圧力が増大する。また、側壁または側面（上記の蛇腹に相当する部分）が弾性体で構成されて伸縮自在になっているものも、一方向から力を加えると、側壁または側面部分の弾性体が縮んで、この内部は気密に保持されているので、内部の圧力が増大する。（これらをベローズタイプと呼ぶ。）

ベローズタイプの場合、気密になっているベローズタイプの内壁は外気と接触することはないので、上述のピストンとシリンダー構造のものと比較すると、より高い清浄度（クリーン度）を保持できる。さらに、ピストンとシリンダー構造は、ピストンまたはシリンダーが移動してシール等と接触し擦れる際に微小粒子が発生するおそれもある。これに対して、ベローズタイプの場合は、そのようなことは構造上基本的にはないので、やはりより高い清浄度（クリーン度）を実現できる。ピストンがはずれたり、シールが破損したりしたときにもシリンダー内部は外気と接触し、好ましくはない。ピストンやシールがシリンダーから分離する構造になっていて気密性の点では問題を発生する場合がある。これに対してベローズタイプは全体が一体となっているので外気と気密性を保持するという点において優れている。このように、微小なゴミや粒子を排除したい場合はベローズタイプのものが好適ではあるが、余り清浄度を高める必要がなく充分に取り扱いに注意する場合には、もちろんピストンとシリンダー構造のものでも良い。

ベローズタイプでは、ベローズすなわち蛇腹構造と弾性体構造を組合わせた構造とすることもできる。たとえば、ベローズタイプの断面が長方形形状のベローズタイプの場合に、横側面部を蛇腹構造とし、上下面を弾性体構造とすることができる。他の多角形形状の場合も同様に可能である。

図１においては、ポンプ空間８は蓋体２の上面に配置されているが、ポンプ空間８の大きさは、蓋体２の上面の一部であっても良いし、全部であっても良い。ポンプ空間８が、蓋体２の上面の全部の場合はもちろん、一部であっても、適当なサイズがあり、ポンプ空間８の上面（蛇腹構造の場合は、山折の頂上を結ぶ面）が平坦であれば、収納容器を重ねて保管しておくことも可能である。図２に示すような保護壁２１を備えた容器の場合は、ポンプ空間の構造にかかわらず、保護壁２１の上面を平坦とし一定の強度を持たせることにより、収納容器を重ねて保管しておくことができる。

また、本実施形態ではポンプ空間８は蓋体２に連結されているが、収納容器本体１に連結しても良いことは言うまでもない。

また、図１に示す実施形態では、蓋体２を収納容器本体１に結合するための結合部本体９とヒンジ１０とフック１１とからなる結合部は収納容器本体１に一体で形成されている場合を示したが、蓋体２に一体に形成されていても良い。さらに、これら結合部は収納容器本体１や蓋体２に一体に形成されていなければならないことはなく、別部品として取り付けられるようになっていても良い。

図２は図１に示した実施形態の変形例であり、２０はフック係止部、２１は保護壁、２２は作用開口である。蓋体２の上部に取り付けられたポンプ空間８、作用部１５、および作用部留め１４等は保護壁２１で覆われている。このようにすることによって、作用部１５や作用部留め１４やベローズ７などに不慮の外力が加わるなどしてポンプ空間８の容積が変化しないようにすることができる。

図２においては、作用部留め１４に手動または機械装置で力を働かせるために、作用開口２２が設けられている。

なお、図２においては、フック１１をかけるためのフック係止部２０が形成されている。もちろん、結合部本体９が充分長くフック１１が保護壁２１にかかる場合は、このフック係止部２０は必ずしも必要ではない。

図３は、本発明の収納容器に係る第二の実施形態であり、図３（ａ）は蓋体が収納容器本体に結合されていない場合、図３（ｂ）は蓋体と収納容器本体とが互いに結合されている場合である。また、図４と図５に示されている本発明の収納容器は、図３に示した実施形態の変形例である。図４において、２３は通気孔、２４は隔離壁であり、図５において、２５は結合部である。なお、図３（ａ）、（ｂ）、図４、および図５において、図１と図２の要素と同様の機能を持つ要素には同一の符号を付し、その説明を省略した。

図３に示した実施形態が、図１で示した実施形態と異なっている点は、図３に示した収納容器は、収納空間５の一部が図１におけるポンプ空間８と一致しており（収納空間５の全体が図１におけるポンプ空間８と一致していると考えることもできる）、ポンプ空間８の容積を蓋体２の側面に設けられた伸縮自在なベローズ７を用いて変化させている点である。また、本実施形態において、図１と図２に示した作用部１５は蓋体２に、作用部留め１４はフック１１に、第一留め溝１６と第二止め溝１７は蓋体２の端部に一致している。

図３（ａ）において、収納物６は複数の支持部１８で支持されており、収納容器本体１に蓋体２を結合するための結合部（結合部本体９とヒンジ１０およびフック１１で構成されている）は外れた状態になっている。このとき、ベローズ７は伸びた状態になっており、蓋体２が占める内部空間の一部がポンプ空間８となっている。

また、この状態では、蓋体２の周縁はシール３に当接しており、収納空間５とポンプ空間８は外部環境から気密に隔離された状態にある。従って。この状態で図３（ｂ）に示すように蓋体７を抑え込むことによってベローズ７を縮ませて、外部環境からの気密状態を保持したままで、ポンプ空間８と収納空間５の容積を小さくすることが可能となる。その結果、収納空間５の気圧をベローズ７収縮前よりも高くすることができる。ベローズ７の収縮量を調節することによって、気圧上昇量を制御することができる。その状態で結合部のフック１１を蓋体２の端部に引っ掛けることによって、収納空間５の気圧を保ったまま蓋体２で収納容器本体１を閉じることができる。

図３（ｂ）に示すように、蓋体２で収納容器本体１を閉じたときは、収納物６は複数の支持部１８と押圧部１９とで挟持されて保持固定される。支持部１８や押圧部１９の長さを調節したり、収納物６の位置を調整したりすることによっても気圧上昇量を制御することができる。

図３に示す実施形態においても結合部本体９、ヒンジ１０およびフック１１とからなる結合部は収納容器本体１に一体で形成されている場合を示しているが、図１に示す実施形態と同様に、蓋体２に一体に形成されていても良いし、さらに、これらの結合部が別部品として取り付けられるようになっていても良い。

図４は図３で示した本発明の収納容器に係る第二の実施形態についての変形例である。この変形例では、図３の実施形態で示した蓋体２でベローズ７が形成されている内部空間領域を隔離壁２４で仕切ってポンプ空間８を形成したものである。このポンプ空間８と収納空間５は通気孔２３で気密に連結されている。

図４に示す状態で、蓋体２は収納容器本体１とシール３を介して気密に閉じられており、収納物６は支持部１８と押圧部１９で保持固定されている。そして、蓋体２上部を抑え込むことによってベローズ７が収縮し、ポンプ空間８の容積が小さくなる。その結果、ポンプ空間８と通気孔２３で連結されている収納空間５の気圧を上昇させることができる。その状態で、結合部本体９に形成されているフック１１を蓋体２に掛けることによって、収納空間５の圧力を保持したままで、蓋体２を収納容器本体１にしっかりと結合させることができる。

図４に示す本発明の収納容器は、収納物６を支持部１８と押圧部１９とで固定する工程と、ベローズ７を収縮して収納空間５の気圧を上昇させる工程とを分離して行うことができるために、より安全に収納物を保持固定することができる。

図５に示す収納容器は、図３に示す収納容器に係る第二の実施形態の別の変形例である。図５において２５は結合部である。なお、図３と同様の作用を有する要素には同一の符号を付し、その説明を省略した。図５に示した変形例では、蓋体２を収納容器本体１に取り付けるための結合部２５が、収納容器本体１や蓋体２とは全く別部品で分離して形成されている場合を示している。すなわち、図５にはリング状に形成されたゴム状弾性体を結合部２５として用いた場合を示してある。この結合部２５によって蓋体２の側面に設けられた伸縮自在のベローズ７を縮ませて、外部環境からの気密状態を保持したままで、ポンプ空間８と収納空間５の容積を小さくすることができる。もちろん、これ以外にも金属固定バンドを用いたり、蓋体と収納容器本体が結合可能な他の外部容器の中に本発明の収納容器を収納することによって、この外部容器を結合部として用いたりしても良い。上記のゴム状弾性体や金属固定バンドの弾性係数を変えたり、長さを変化させたりすることによっても収納容器を結合する力を変えることができる。この結果収納容器の容積を変えてポンプ空間または収納空間の圧力を調整できる。

以上説明した図３ないし図５に示した実施形態においても、ベローズ７の代わりにゴム状高分子材料などの弾性体を用いることができる。

図６は本発明の収納容器に係る第三の実施形態を示す模式的断面図であり、図６（ａ）は蓋体を閉める直前の状態を示した図であり、図６（ｂ）は蓋体を閉じた後の状態を示した図である。図６（ａ）、（ｂ）において、２６は掛け爪、２７は受け爪である。なお、図６（ａ）、（ｂ）において、図１ないし図５と同様の作用を有する要素には同一の符号を付して、その説明を省略した。

図６のシール３およびシール溝４は、図１〜５に示すものとそれらの位置が異なっている。すなわち、シール溝４は蓋体２の側面の内側に形成され、シール３はその溝４に気密に嵌め込まれている。（尚、シール溝４は収納容器本体の側面の外側に形成されていても良い。）

図６（ａ）に示す、収納容器本体１に蓋体２を閉じる直前の状態とは、収納容器本体１と蓋体２とは完全に結合していないが、蓋体２のシール溝４に嵌め込まれたシール３が収納容器本体１の側壁に接触して収納空間５とポンプ空間８が外部環境から気密に形成された直後の状態のことを指す。このとき、ポンプ空間８は収納空間５の一部となっており、図３で示した場合と本質的に同一の状態となっている。従って、この場合においても、上部を押し付けて蓋体２を収納容器本体１に押し込むことによって、ポンプ空間８に相当する収納空間５の容積が収縮して小さくなる。またこのとき、シール３は収納容器本体１の側壁に常に押し当てられた状態で移動するために、収納空間５とポンプ空間８の気密性は維持されており、その結果、収納空間５の圧力を上昇させることができる。尚、この場合、シール３と対向して気密を保持するための収納容器本体の側壁（側面）が移動すると考えることもできる。

本実施形態において、作用部は蓋体であり、作用部留めは掛け爪２６であり、留め溝は受け爪２７である。

図６（ａ）におけるポンプ空間８に相当する容積の大きさは、図６（ａ）においてＬで示されているシール３と蓋体２の底面までの距離に比例している。言い換えれば、蓋体２の底面からシール３までの距離を設計上で調節することによって、ポンプ空間８に相当する容積を調節することが可能となる。それにより、収納容器本体１を蓋体２で閉じたときの収納空間５の外部環境との圧力差をあらかじめ設計に織り込むことが可能となる。

図６（ｂ）は上記のようにして収納容器本体１が蓋体２に完全に結合されて閉じられた状態になっている。収納容器本体１と蓋体２との結合は、掛け爪２６が受け爪２７に引っ掛かって嵌合することによって達成される。すなわち、この実施形態においては、掛け爪２６と受け爪２７が結合部になる。もちろん、この場合も、図１や図５に示したような結合部を形成しても良い。そして、この状態における収納空間５の気圧は、好適には外部環境と比較しておよそ０．００１〜０．０２ＭＰａだけ高くなっている。

図７は本発明による収納容器に用いたシールの一実施形態を示した模式的断面図であり、図７（ａ）はシールが収納容器本体に接していない場合、図７（ｂ）はシールが収納容器本体に接している場合を示している。図７において、２８はシール本体、２９は凸条、３０は第一リップ、３１は先端凸条、３２は第二リップ、３３は嵌合凹条、３４は調圧空間、３５は嵌合凸条である。なお、図６と同様の機能を有する要素には符号を付し、その説明を省略した。

図７（ａ）に示すように、シール３はシール本体２８、第一リップ３０、先端凸条３１、第二リップ３２、および嵌合凹条から構成されている。一方、蓋体２に形成されているシール溝４には嵌合凸条３５が形成されており、シール３の嵌合凹条３３に嵌合してシール３を蓋体２にしっかりと固定している。この嵌合凹条３３の深さは嵌合凸条３５の高さよりも深く形成されており、嵌合空間を形成する。このシール３は、高分子エラストマーや高分子ウレタンやゴム化合物などの弾性材料で形成されている。

一方、第二リップ３２は蓋体２内側面に密着し、蓋体全周で連続して閉じた形状をしている。第二リップ３２は先端に行くに従って薄くなるように形成されている。

また、第一リップ３０も全周で連続して閉じた形状をしており、その先端の断面は略円形をした先端凸条３１となっている。この第一リップ３０は第二リップ３２と比較して、弾性的な変形量が大きくなるようにリップが長く形成されている。

さらに、第一リップ３０の蓋体２の開口側には、凸条２９が形成されている。この凸条２９も全周で連続して閉じた形状をしている。

次に、図７（ｂ）に示すように、収納容器本体１を蓋体２で覆って嵌合させると、最初に凸条２９が収納容器本体１の側面に当接し、弾性的に収縮して均一な力で収納容器本体１と収納空間との間を気密に封止する。このとき、嵌合凹条３３と嵌合凸条３５との間隙にできた嵌合空間は、凸条２９による弾力を吸収して収納容器本体１の側面を一様な力で押し付ける作用をする。なおこのとき、収納空間は外部環境よりもわずかながら圧力が高くなるため、第二リップ３２は蓋体２の側面に押し付けられて、蓋体２の側面に沿って気体が外部に逃げようとするのを防ぐために、このシール３による気密性はさらに向上する。

蓋体２を収納容器本体１にさらに押し込むと、第一リップ３０が収納容器本体１の側面に押し付けられてシールするために、凸条２９との二重シールとなる。また、このとき、第一リップ３０と凸条２９と収納容器本体１の側面との間隙に調圧空間３４ができる。この調圧空間３４は、収納空間と外部環境の各々の気圧の中間の気圧を有した空間であり、そのため第一リップ３０と凸条２９とは収納空間と外部環境との全差圧を保持しなくても、各々の気圧の差分を保持するだけで充分な気密性を保つことが可能となる。このことによって、蓋体２を収納容器本体１にさらに押し込むとき、第一リップ３０の摩擦負荷を実質的に低減させることが可能となるために、蓋体２を収納容器本体１に滑らかに挿入することが可能になる。

さらにまた、第一リップ３０が収納空間の気圧によって収納容器本体１の側面に押し付けられた状態で蓋体２を押し上げるとき、先端凸条は第一リップ３０が側面との摩擦力によって巻き込まれることなく滑らかに移動させることを可能とする。

なお、図７に示したシールは図６に示した実施形態の収納容器に適用するのが好適であるが、上記のそれ以外の実施形態で示した本発明の収納容器にも適用することが可能であることは言うまでもない。

図８は本発明による収納容器の第四の実施形態を示す模式的断面図であり、図６に示す第三の実施形態の収納容器に呼吸弁を形成したものである。図８において、３５は呼吸開口、３６はパーチクルフィルター、３７はケミカルフィルター、３８はガスバルブ、および３９はフィルター収納部である。なお、図８において、図６と同様の機能を有する要素には同一の符号を付してその説明を省略した。

図８に示す収納容器は、収納容器本体１が蓋体２で閉じられており、これらは収納空間５の気圧を保った状態でしっかりと結合されている。収納空間５の気圧は外部環境よりもおよそ０．００１〜０．０２ＭＰａ高くなっている。従って、そのような状態で図６に示すような収納容器の結合部を解除すると、内圧で蓋体２が持ち上げられて急激に収納空間の気体がリークされて収納物６に悪影響を与える場合がある。

しかしながら、図８に示す実施形態では、収納空間５の気圧が外部環境に対して高い状態であっても、ガスバルブ３８をゆっくりと開放することによって、収納空間５の気体は呼吸開口３５、パーチクルフィルター３６、ケミカルフィルター３７、ガスバルブ３８を滑らかに通過して収納物６に悪影響を与えることなく収納空間５と外部環境との圧力差をなくし、蓋体２を収納容器本体１から容易に分離することができる。これらケミカルフィルター３７やパーチクルフィルター３６はフィルター収納壁３９で気密に囲繞されて収納されている。

また、収納空間５の圧力を高くした状態で長期間保存するなどの何らかの原因で収納空間５の圧力が低下した場合は、ガスバルブ３８をゆっくりと開放して収納空間５の圧力を定圧まで戻した後、蓋体２をゆっくりと持ち上げて図６（ａ）の状態に戻す。このとき、シール３は外部環境との気密を保ったままであるから、外部から流入する気体は、ガスバルブ３８、ケミカルフィルター３７、およびパーチクルフィルター３６を順次通過して収納空間５の中に導入される。このようにして収納空間５の中に導入された気体は、ケミカルフィルター３７で有機ガス成分、酸性ガス成分、およびアルカリ性ガス成分を吸着ろ過した後、パーチクルフィルター３６で例えば０．１ミクロン以上の粒径のパーチクルがろ過されているために、収納物６に悪影響を与えない清浄な気体となっている。

ケミカルフィルター３７としては、活性炭、活性金属繊維、活性セラミックなどを用いることができる。これらは通常、粉末や顆粒状あるいは繊維状となっているために、膜状のパーチクルフィルターで囲繞してこれらが外部に出ないようにしておくことが重要である。このケミカルフィルター３７を用いて酸性ガスやアルカリ性ガスを効率良く吸着ろ過するために、上記活性炭等に中和剤を点着する場合もある。

パーチクルフィルター３６としては、多孔性高分子である四フッ化エチレンを膜状にしたものやポリプロピレン中空糸を用いたものなどを使うことができる。

また、ガスバルブ３８の代わりに、収納空間５から流出する気体は阻止するが、逆に収納空間５に流入する気体は通すような一般に良く知られている逆止弁を用いることもできる。収納容器本体１が蓋体２で閉じられており、収納空間が外部環境に対して高い圧力の状態にある場合は、この逆止弁は収納空間内の気体の作用で閉じられており、外部から気体が流入してくることはない。このような場合に外部から気体を導入したいときは、この弁を外部から機械的に開放してやれば良い。

本実施形態で示したガスバルブまたは逆止弁、ケミカルフィルター、およびパーチクルフィルターからなる通気手段は、収納容器本体または第一実施形態などで示したポンプ空間に設けることもできる。また、この通気手段を複数設けることもできる。

以上説明したように、本発明の収納容器は、収納物を内壁から分離して支持固定した上に、収納物を収める収納空間の気圧を外部環境の気圧よりも高くした状態にすることによって内部に侵入するパーチクルなどを阻止して清浄な環境を保つことができる。そのため、収納容器本体および蓋体はこの内圧に耐えることができる程度充分に機械強度の強い構造とする必要がある。本発明の収納容器の収納空間は外部環境に対して、０．００１〜０．０２ＭＰａだけ高圧に保持することが好適であるが、この程度の圧力に耐えることができるように収納容器本体、蓋体、およびベローズ等の材料や構造を選定し設計する必要がある。本明細書においては、これらの材料は高分子材料であるとして説明してきたが、これらのいずれかまたは全てを高分子材料で作製する場合には、所望の高圧に耐える必要があるので、充分な耐圧を有する壁厚にすると同時に、充分な補強構造を有するようにしなければならないことは言うまでもない。尚、収納容器本体、蓋体、および／またはベローズ等に金属製のものを用いることにより、収納空間の圧力をより高い状態にして用いることもできるし、収納容器材料の壁厚を薄くすることもできるし、補強構造も簡便なものとすることもできる。金属としては、ステンレスやマンガン鋼などの鉄系、ニッケル系、クローム系、アルミニウム合金などのアルミニウム系、チタン合金などのチタン系、マグネシウム合金などのマグネシウム系等の各種金属材料がある。さらに、金属に高分子材料を被覆したものも収納容器本体、蓋体、および／またはベローズ等に使用しても良い。

上記の説明や図においては、収納物が１つであるように記載してきたが、収納物が複数ある場合についても本発明を用いることができることは言うまでもない。さらに、上述した収納物とは、技術分野において述べたように、半導体ウェハなどの結晶基板、石英ガラスなどのガラス基板、半導体素子、フォトマスク、ハードディスク、あるいは表示素子などを指すが、その他にアモルファス半導体基板、太陽電池用基板、ＭＥＭＳ等で用いられる基板や、一般にウエハや薄板と称されるものも指す。さらには、外部環境に対して圧力差を有する収納容器に外気と隔離して収納するものも指す。

本明細書における上記の実施形態の説明において、同様の材料・構造・構成・作用・機能や効果等を示すものについては、繰り返して説明していない箇所もあるが、互いに矛盾しない程度に同様の材料・構造・構成・作用・機能や効果等を示すものであることは言うまでもない。

本発明は、外部環境に対して圧力差を有する収納容器に外気と隔離して収納物を清浄に収納する収納容器を用いる産業に利用できる。

図１は、本発明による収納容器に係る第一実施形態を示した模式的断面図である。 図２は、本発明による収納容器に係る第一実施形態の変形例を示した模式的断面図である。 図３は、本発明による収納容器に係る第二実施形態を示した模式的断面図であり、図３（ａ）は蓋体結合前の収納容器を示した模式的断面図で、図３（ｂ）は蓋体結合後の収納容器を示した模式的断面図である。 図４は、本発明による収納容器に係る第二実施形態の変形例を示した模式的断面図である。 図５は、本発明による収納容器に係る第二実施形態の別の変形例を示した模式的断面図である。 図６は、本発明による収納容器に係る第三実施形態を示した模式的断面図であり、図６（ａ）は蓋体結合前の収納容器を示した模式的断面図で、図６（ｂ）は蓋体結合後の収納容器を示した模式的断面図である。 図７は、本発明に用いたシールの１例を示した模式的断面図であり、図７（ａ）はシールが収納容器本体に接していない場合を示した模式的断面図で、図７（ｂ）はシールが収納容器本体に接している場合を示した模式的断面図である。 図８は、本発明による収納容器に係る第四実施形態を示した模式的断面図である。

符号の説明

１ 収納容器本体、２ 蓋体、３ シール、５ 収納空間、６ 収納物、８ ポンプ空間、９ 結合部本体、１８ 支持部、１９ 押圧部

Claims (13)

1. 収納容器本体および蓋体からなる収納容器であって、
   前記収納容器は、
   前記収納容器本体を前記蓋体で閉じたときに形成される収納空間を外部環境から気密に隔離するシールおよび前記収納容器本体と前記蓋体とを結合する結合部と、
   前記収納容器本体の内側に設けられた収納物を支持するための支持部と、
   前記蓋体の内側に設けられた前記収納物を押圧するための押圧部と、
   前記収納空間に気密に連結され、当該収納空間の気圧を変化させるために内容積が可変であるポンプ空間と、
   前記ポンプ空間の内容積を変化させるために移動可能な作用部と、
   を有しており、
   前記収納容器本体と前記蓋体とを気密に閉じたときに、前記支持部と前記押圧部とが互いに協働して前記収納物を保持固定することを特徴とする収納容器。
2. 上記ポンプ空間は上記収納空間に対して開口した伸縮自在なベローズまたは弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
3. 上記作用部は平行移動可能なピストンであり、上記ポンプ空間は前記ピストン側と上記収納空間側に開口したシリンダーからなることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
4. ピストンとシリンダーとの間は第二のシールで外部環境から気密に隔離されていることを特徴とする請求項３に記載の収納容器。
5. 上記ポンプ空間の複数の可変位置において上記作用部を固定可能な留め部が上記収納容器本体または蓋体に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の収納容器。
6. 上記ポンプ空間、作用部、および作用部留めは保護壁により覆われていることを特徴とする請求項５に記載の収納容器。
7. 作用部留めに手動または機械装置で力を働かせるための作用開口が保護壁に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の収納容器。
8. 上記ポンプ空間は上記収納空間の一部または全部と一致しており、上記収納容器または蓋体の側面の一部または全部が伸縮自在なベローズまたは弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の収納容器。
9. 上記ポンプ空間は上記収納空間の一部または全部と一致しており、
   前記ポンプ空間と前記収納空間を気密に保持した状態で、
   上記のシールおよび／または当該シールと対向して気密を保持するための壁面が移動可能に形成されていることを特徴とする請求項１、３または４のいずれかに記載の収納容器。
10. 上記結合部は、上記収納容器本体または蓋体と一体に形成されてなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の収納容器。
11. 上記保持部および押圧部は、高分子弾性材料で形成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の収納容器。
12. 上記収納容器本体と上記蓋体とを閉じて形成される収納空間は、外部環境に対して０．００１〜０．０２ＭＰａだけ高圧に保持可能である請求項１から１１のいずれかに記載の収納容器。
13. 上記収納空間またはポンプ空間の少なくとも１箇所には呼吸開口が形成され、当該呼吸開口には、
    パーチクルフィルターと、
    ケミカルフィルターと、
    ガスバルブまたは収納容器内部からの気体は遮断し外部環境からの気体は導入可能な逆止弁とが、当該収納容器の内側から外側に向かって順に取り付けられていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の収納容器。

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