DE102013104030A1 - Transportmodul für eine Halbleiterfertigungseinrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Transportmodul (2) zum Be- und Entladen eines Prozessmoduls (1) einer Halbleiterfertigungseinrichtung, mit einem Gehäuse (3), das eine evakuierbare Kammer (4) aufweist, die eine von einem Verschluss (5) gasdicht verschließbare Öffnung (6) aufweist, die in einen dem Transportmodul (2) zugeordneten Kopplungskanal (7) mündet, der mit einem elastischen Zwischenglied (8) mit einer Flanschplatte (9) verbunden ist, wobei die Flanschplatte (9) in eine planparallele dichtende Anlage an eine Flanschplatte (11) eines dem Prozessmodul (1) zugeordneten Kopplungskanal (10) bringbar ist, so dass nach Öffnen des Verschlusses (5) ein evakuierter Be- und Entladekanal zum Prozessmodul (1) entsteht. Zur kompakteren Ausgestaltung eines Transportmoduls, wobei die Toleranzanpassbarkeit der Flanschplatte aber erhalten bleiben soll, wird vorgeschlagen, dass das elastische Zwischenglied (8) eine sich in Radialrichtung bezogen auf die Achse der Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals (7, 10) erstreckendes Dichtelement ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Transportmodul zum Be- und Entladen eines Prozessmoduls einer Halbleiterfertigungseinrichtung mit einem Gehäuse, das eine evakuierbare Kammer aufweist, die eine von einem Verschluss gasdicht verschließbare Öffnung aufweist, die in einen dem Transportmodul zugeordneten Kopplungskanal mündet, der mit einem elastischen Zwischenglied mit einer Flanschplatte verbunden ist, wobei die Flanschplatte in eine planparallele dichte Anlage an eine Flanschplatte eines dem Prozessmodul zugeordneten Kopplungskanal bringbar ist, so dass nach Öffnen des Verschlusses ein evakuierter Be- und Entladekanal zum Prozessmodul entsteht.
- Ein derartiges Transportmodul wird von der
EP 0 891 629 B1 beschrieben. Ein Transportmodul kann zwischen mehreren Prozessmodulen verlagert werden. Das Prozessmodul besitzt einen Flanschstutzen, an den ein Flanschstutzen des Transportmoduls angeflanscht werden kann. Dabei müssen Dichtflächen von Flanschplatten planparallel aneinander liegen. Der Flanschstutzen des Prozessmoduls und der Flanschstutzen des Transportmoduls bilden jeweils einen Kopplungskanal aus, die im gekoppelten Zustand miteinander fluchten und einen Be- und Entladekanal bilden. Dieser Kanal wird evakuiert. Dann werden Verschlüsse geöffnet, die ansonsten den Kopplungskanal zu einer inneren Kammer verschließen. Die Kammer des Transportmoduls ist dann mit der Kammer des Prozessmoduls derart verbunden, dass mittels eines Greifers, der dem Transportmodul zugeordnet ist, ein Suszeptor, der beschichtete oder zu beschichtende Halbleiterscheiben trägt, durch den Be- und Entladekanal transportiert werden kann. Da das Transportmodul beweglich ist, liegt im Allgemeinen keine Planparallelität zwischen den beiden Flanschplatten vor. Beim Stand der Technik ist zum Ausgleich einer Winkeltoleranz bzw. einer Distanztoleranz zwischen den Flanschplatten ein elastisches Zwischenglied in Form eines Faltenbalges vorgesehen. Dieser erstreckt sich in axialer Richtung bezogen auf eine von der Erstreckungsrichtung des Be- und Entladekanals definierten Achse. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Transportmodul kompakter auszugestalten, wobei die Toleranzanpassbarkeit der Flanschplatte aber erhalten bleibt.
- Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass das elastische Zwischenglied ein sich in Radialrichtung bezogen auf die Achse erstreckendes Dichtelement ist. Das Dichtelement besitzt vorzugsweise eine Erstreckung in einer Ebene. Es handelt sich um ein im Wesentlichen ebenes Flächengebilde, insbesondere um eine Membran, die aus Kunststoff oder Metall bestehen kann. Innerhalb ihrer Flächenerstreckung kann die Membran allerdings auch aus einer exakten Ebene herausragende Strukturen, wie bspw. Wellen, Falten oder dergleichen aufweisen. Diese Membran umrahmt den Kopplungskanal des Transportmoduls und weist hierzu ein Fenster auf. Durch das Fenster erstreckt sich der Kopplungskanal. Das Dichtelement kann elastisch oder plastisch verformbar sein. Es kann aus einem Elastomer bestehen. Der Werkstoff kann ein Dichtmaterial sein, wie es für Vakuumdichtungen, z. B. O-Ringe, Verwendung findet. Die Befestigung der Membran am Flanschstutzen oder an einem Befestigungsrahmen des Transportmoduls kann über Klemmrahmen erfolgen. Ein äußerer Rand des Dichtelementes wird dabei zwischen einer Anlagefläche eines Befestigungsrahmens, der fest mit dem Gehäuse des Transportmoduls verbunden ist, und einem Halterahmen eingespannt. Im Randbereich des Dichtelementes befindet sich eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen, durch die Befestigungsschrauben hindurch greifen, mit denen der Halterahmen gegen den Befestigungsrahmen gespannt wird. Dabei kann sich eine umlaufende Rippe in die Oberfläche des Dichtelementes eingraben. Der Rand des Fensters ist ebenfalls mit Hilfe eines Halterahmens mit einer Anschlussfläche des Flanschelementes verbunden, welches die Flanschplatte ausbildet, die zufolge des elastischen Zwischengliedes variable Neigungslagen gegenüber dem Gehäuse des Transportmoduls einnehmen kann. Die Membran kann auch in anderer Art gegen Vakuumkräfte abgestützt werden. Es ist auch möglich, die Befestigung der Membran anders zu gestalten, bspw. kann die Membran auch an den Befestigungsrahmen bzw. das Flanschelement angeklebt, angeschweißt oder dort aufvulkanisiert werden. Bevorzugt wird die Membran aber zwischen eine Anschlussfläche und einen Rahmen eingequetscht. Um die beiden planparallel zueinander liegenden Flanschplatten vor der Evakuierung des Be- und Entladekanals in eine planparallele Lage aneinander zu fesseln, ist eine Klammer vorgesehen, die an äußeren Schrägflanken der Flanschplatten angreift, um die Dichtungen einer der Flanschplattenflächen gegen die andere Flanschplattenfläche zu pressen. Die dem Transportmodul zugeordnete Flanschplatte ist zufolge des Dichtelementes sowohl in Achsrichtung bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals als auch in einer Neigungslage dazu verlagerbar.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 in einer perspektivischen Darstellung vier Prozessmodule1 , die wahlweise mit einem auf Schienen27 verlagerbaren Transportmodul2 verbunden werden können; -
2 die Draufsicht auf drei Prozessmodule1 und auf die Schienenanordnung27 , wobei das Transportmodul2 mit dem mittleren Prozessmodul1 verbunden ist; -
3 einen Schnitt gemäß der Linie III – III in1 ; -
4 eine Draufsicht auf das Dichtelement8 entlang der Schnittlinie IV – IV in3 ; -
5 eine Explosionsdarstellung der Flanschanordnung des Transportmoduls1 ; -
6 ein vergrößerter Ausschnitt VI – VI in3 , und -
7 eine Darstellung gemäß6 , jedoch in einer Variante. - Die
1 und2 zeigen Elemente einer Halbleiterfertigungsvorrichtung. Dargestellt sind insgesamt vier bzw. drei Prozessmodule1 , in denen unter Vakuumbedingungen oder Niedrigdruckbedingungen Prozessschritte bei der Halbleiterfertigung durchgeführt werden. Beispielsweise werden in den Prozessmodulen1 auf Substrate aus einem Halbleitermaterial Schichten im MOCVD-Verfahren abgeschieden. Dabei liegen die im Wesentlichen kreisförmigen Substrate auf Suszeptoren, die den Boden von in den Zeichnungen nicht dargestellten Prozesskammern bilden. Diese Suszeptoren bilden gleichzeitig Transportmittel, um die zu beschichtenden oder bereits beschichteten Halbleitersubstrate von einem Prozessmodul1 zu einem anderen Prozessmodul1 oder zu einer nicht dargestellten Ent- und Beladestation zu transportieren. - Zum diesbezüglichen Transport dient das Transportmodul
2 , welches in der2 ohne den Deckel eines Gehäuses3 dargestellt ist. Innerhalb des Gehäuses3 des Transportmoduls2 befindet sich ein Greifer25 , der einen Suszeptor26 greifen kann, der aus der Kammer4 des Transportmoduls2 durch eine Öffnung6 hindurch in das Prozessmodul1 gebracht werden kann. Über die Schienen27 kann das Transportmodul2 zwischen den einzelnen Prozessmodulen1 verfahren werden. Das Gehäuse3 des Transportmoduls2 liegt dabei auf einem Träger29 eines Schlittens30 und kann quer zur Erstreckungsrichtung der Schienen27 verlagert werden. Über einen flexiblen Versorgungskanal28 ist das Transportmodul2 mit einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung verbunden. - Jedes Prozessmodul
1 besitzt einen Flanschstutzen, der eine Flanschplatte11 ausbildet, die einen Kopplungskanal10 umrahmt. Der Kupplungskanal10 ist gegenüber einer nicht dargestellten Kammer des Prozessmoduls1 mit nicht dargestellten gasdichten Verschlusselementen verschlossen, so dass innerhalb des Prozessmoduls1 Vakuumbedingungen herrschen können. - Das Gehäuse
3 des Transportmoduls2 besitzt eine Öffnung6 , die mit einem Verschlussschieber5 verschlossen ist, so dass innerhalb der Kammer4 des Transportmoduls2 Vakuumbedingungen herrschen. - Die Öffnung
6 mündet in einen Kopplungskanal7 , der von einem Befestigungsrahmen12 umrahmt ist. Im Ausführungsbeispiel besteht der Befestigungsrahmen12 aus zwei miteinander verschraubten Rahmenelementen12 ,12' . Die nach außen weisende Stirnfläche des Befestigungsrahmens12' , der mit Hilfe einer Dichtung21 mit dem Befestigungsrahmen12 verbunden ist, bildet eine Anlagefläche23 , an der der äußere Rand23 einer Dichtungsmembran8 anliegt. - Die Dichtungsmembran kann aus Kunststoff oder Metall bestehen. Ein geeignetes Material der Dichtungsmembran ist bspw. Viton.
- Der Rand der Dichtungsmembran
8 stützt sich einseitig an der Anlagefläche23 ab und wird anderseitig von einem Halterahmen13 beaufschlagt. Der Halterahmen13 erstreckt sich ebenso wie die Anlagefläche23 über die gesamte Länge des Randes des rechteckigen Dichtelementes8 . Dieser Rand besitzt eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen17 , durch die jeweils Befestigungsschrauben24 hindurch greifen, mit denen der Halterahmen13 gegen die Anlagefläche23 gepresst wird. Die dazwischen liegende Dichtungsmembran8 wird dabei derartig gequetscht, dass eine vakuumdichte Verbindung entsteht. - Der
6 ist zu entnehmen, dass die Dichtseite des Halterahmens13 eine umlaufende Rippe19 besitzt, die sich in die Oberfläche der Dichtungsmembran8 eindrückt. - Die
7 zeigt eine Variante, bei der der Halterahmen13 einen Fortsatz22 ausbildet, der in berührender Anlage an der Anlagefläche23 anliegt. Die Rippe19 erstreckt sich dadurch in einen Spaltraum, in dem der Rand des Dichtelementes8 Aufnahme findet. Die Spaltbreite ist durch die Stufenhöhe des Fortsatzes22 definiert. - Der
4 ist zu entnehmen, dass das Dichtelement ein rechteckiges Fenster16 ausbildet. Der Randbereich des Fensters16 besitzt eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen18 . Durch diese Befestigungsöffnungen18 greifen Befestigungsschrauben32 , mit denen ein Halterahmen15 gegen eine Anschlussfläche14 eines Flanschelementes gepresst wird, welche die Flanschplatte9 ausbildet. - Aus den
3 und6 ist zu entnehmen, dass sich der Halterahmen15 innerhalb des Raumes erstreckt, der von den Befestigungsrahmen12 ,12' umrahmt wird. Der Halterahmen15 besitzt einen radialen Abstand zu den Befestigungsrahmen12 ,12' , so dass sich der Halterahmen15 sowohl in Axialrichtung bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals7 als auch in Neigungsrichtung bezogen auf diese Achse verlagern kann. Dadurch kann sich der starr mit dem Halterahmen15 verbundene, die Flanschplatte9 ausbildende Körper ebenfalls in Achsrichtung und in Neigungsrichtung verlagern. - Bei der Fertigung des Flanschstutzens des Transportmoduls
2 werden zunächst die Befestigungsrahmen12 ,12' mit dem Gehäuse3 verbunden, wobei zwischen den beiden Rahmenelementen12 ,12' eine Dichtung21 angeordnet wird. Sodann wird der äußere Rand einer rechteckigen Dichtungsmembran8 mit Hilfe des Halterahmens13 am Befestigungsrahmen12 befestigt, wobei der Rand der Dichtmembran8 zwischen Halterahmen13 und Anlagefläche23 eingequetscht wird. Anschließend wird gegen die Rückseite des das Fenster16 umrahmenden Randabschnitts des Dichtelementes8 ein Halterahmen15 gelegt, der mittels Befestigungsschrauben32 von der Dichtungsfläche9' her mit dem Flanschkörper verschraubt wird. Der Halterahmen15 kann vor dem Befestigen des Halterahmens13 dort positioniert werden. - Der Flanschkörper bildet eine Flanschplatte
9 aus, die eine plane Dichtfläche9' ausbildet, in der in umlaufenden Nuten zwei Dichtungen20 einliegen, die sich um den Kopplungskanal7 erstrecken. - Durch Verlagern des Transportmoduls
2 entlang der Schiene27 bzw. quer dazu gegenüber einem Träger29 kann die Flanschplatte9 des Transportmoduls2 in eine berührende Anlage an die Flanschplatte11 eines Prozessmoduls1 gebracht werden. Die Ränder der beiden Flanschplatten9 ,11 bilden Schrägflanken an, an denen Schrägflanken einer Klammer31 angreifen, die die beiden Flanschplatten9 ,11 gegeneinander drückt, so dass die beiden Dichtflächen9' ,11' planparallel ausgerichtet sind und die Dichtungen20 an der Dichtfläche11' der Flanschplatte11 dichtend anliegen. Ein geringfügiger Winkelversatz wird dabei durch die Elastizität des Dichtelementes8 ausgeglichen. - Sodann wird mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe der Kopplungskanal
7 bzw.10 evakuiert. Anschließend wird der Verschlussschieber5 geöffnet, so dass ein offener Be- und Entladekanal zur Kammer4 des Transportmoduls2 entsteht, der von den beiden miteinander fluchtenden Kopplungskanälen7 ,10 gebildet wird. - Die Klammer
31 kann Teil eines Klemmrahmens sein, der Klemmschenkel aufweist, die an mehreren Rändern der Flanschplatten9 ,11 angreifen. Sie können hierzu von einer Druckfeder beaufschlagt werden. Sie können mittels Pneumatikelementen in eine Abstandslage gebracht werden. Mechanische Toleranzen werden somit beim Ansetzen der Klammern31 ausgeglichen. Dabei kann sich das elastische Zwischenglied8 verformen. - Die Neuerung ermöglicht eine kompakte Bauweise des Transportmoduls, da der Abstand der Flanschplatte
9 gegenüber der Gehäusewandung3 minimierbar ist. Das Dichtelement8 erstreckt sich im Wesentlichen ausschließlich in Radialrichtung bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals7 . Dies hat zur Folge, dass ein Halterahmen15 innerhalb des Befestigungsrahmens12 liegt und ein Halterahmen13 radial außerhalb eines Flanschabschnittes33 des Flanschkörpers. Es ist somit eine radiale Verschachtelung der Dichtelemente gegeben. - Beim Ausführungsbeispiel ist der Rand des Fensters mit dem Flanschelement verbunden. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rand des Fensters
16 mit dem am Gehäuse3 festen Befestigungsrahmen12 verbunden und der äußere Rand des Dichtelementes8 ist mit dem Flanschkörper verbunden. - Die in der
7 dargestellte Variante hat gegenüber der in der6 dargestellten Variante den Vorteil, dass der den Rand der Dichtungsmembran8 aufnehmende Spalt eine minimale Spaltweite aufweist, so dass der Rand der Membran8 über die gesamte Umfangslänge in einem gleich weiten Spalt einliegt. - Die Membran kann aus Viton bestehen. Sie kann aber auch aus einem geeigneten Metall bestehen. Sie ist ein ebenes, flächiges Gebilde.
- In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der innere Rand der Membran, also der Rand des Fensters
16 ebenfalls in einem bodenseitig geschlossenen Spalt einliegen, wozu hierzu der Halterahmen15 einen Fortsatz besitzen kann, der dem Fortsatz22 des Halterahmens13 entspricht. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass der Halterahmen15 ebenfalls eine umlaufende Dichtungsrippe besitzt, die wie die Dichtungsrippe19 in die Oberfläche der elastischen Membran8 eingedrückt wird. - Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Prozessmodul
- 2
- Transportmodul
- 3
- Gehäuse
- 4
- Kammer
- 5
- Verschluss
- 6
- Öffnung
- 7
- Kopplungskanal
- 8
- Zwischenglied
- 9
- Flanschplatte
- 9'
- Dichtfläche
- 10
- Kopplungskanal
- 11
- Flanschplatte
- 11'
- Dichtfläche
- 12
- Befestigungsrahmen
- 12'
- Befestigungsrahmen
- 13
- Halterahmen
- 14
- Anschlussfläche
- 15
- Halterahmen
- 16
- Fenster
- 17
- Befestigungsöffnung
- 18
- Befestigungsöffnung
- 19
- Rippe
- 20
- Dichtung
- 21
- Dichtung
- 22
- Fortsatz
- 23
- Anlagefläche
- 24
- Befestigungsschraube
- 25
- Greifer
- 26
- Suszeptor
- 27
- Schiene
- 28
- Versorgungskanal
- 29
- Träger
- 30
- Schlitten
- 31
- Klammer
- 32
- Befestigungsschraube
- 33
- Flanschabschnitt
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0891629 B1 [0002]
Claims (9)
- Transportmodul (
2 ) zum Be- und Entladen eines Prozessmoduls (1 ) einer Halbleiterfertigungseinrichtung, mit einem Gehäuse (3 ), das eine evakuierbare Kammer (4 ) aufweist, die eine von einem Verschluss (5 ) gasdicht verschließbare Öffnung (6 ) aufweist, die in einen dem Transportmodul (2 ) zugeordneten Kopplungskanal (7 ) mündet, der mit einem elastischen Zwischenglied (8 ) mit einer Flanschplatte (9 ) verbunden ist, wobei die Flanschplatte (9 ) in eine planparallele dichtende Anlage an eine Flanschplatte (11 ) eines dem Prozessmodul (1 ) zugeordneten Kopplungskanal (10 ) bringbar ist, so dass nach Öffnen des Verschlusses (5 ) ein evakuierter Be- und Entladekanal zum Prozessmodul (1 ) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Zwischenglied (8 ) eine sich in Radialrichtung bezogen auf die Achse der Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals (7 ,10 ) erstreckendes Dichtelement ist. - Transportmodul nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dichtelement (
8 ) im Wesentlichen in einer Ebene erstreckt. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (
8 ) eine Membran insbesondere aus Kunststoff oder Metall ist. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (
8 ) den Kopplungskanal (7 ) umrahmt, welcher sich durch ein Fenster (16 ) des Dichtelementes (8 ) erstreckt. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (
8 ) elastisch oder plastisch verformbar ist und insbesondere von einem Elastomer gebildet ist. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch Halterahmen (
13 ,15 ), die am äußeren Rand des Dichtelementes (8 ) bzw. am Rand des Fensters (16 ) angreift und das Dichtelement (8 ) vakuumdicht gegen eine Anschlussfläche (14 ) des die Flanschplatte (9 ) ausbildenden Flanschelementes bzw. gegen eine Anschlussfläche (23 ) eines Befestigungsrahmens (12 ,12' ) verspannen. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine insbesondere umlaufende Rippe (
19 ), die sich in die Oberfläche des Dichtelementes (8 ) einpresst. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Rippe (
19 ) von einem Halterahmen (13 ,15 ) ausgebildet wird. - Transportmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen (
13 ) einen Fortsatz (22 ) ausbildet, der an einer Anlagefläche (23 ) anliegt.
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