DE102013104030A1

DE102013104030A1 - Transportmodul für eine Halbleiterfertigungseinrichtung

Info

Publication number: DE102013104030A1
Application number: DE102013104030.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Freundt; Walter Franken
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-10-23
Also published as: CN105144362A; US20160079104A1; WO2014173758A1; TW201503276A; US9847241B2; CN105144362B

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 Prozessmodule 1, die wahlweise mit einem auf Schienen 27 verlagerbaren Transportmodul 2 verbunden werden können;
2 die Draufsicht auf drei Prozessmodule 1 und auf die Schienenanordnung 27, wobei das Transportmodul 2 mit dem mittleren Prozessmodul 1 verbunden ist;
3 einen Schnitt gemäß der Linie III – III in 1;
4 eine Draufsicht auf das Dichtelement 8 entlang der Schnittlinie IV – IV in 3;
5 eine Explosionsdarstellung der Flanschanordnung des Transportmoduls 1;
6 ein vergrößerter Ausschnitt VI – VI in 3, und
7 eine Darstellung gemäß 6, jedoch in einer Variante.
Die 1 und 2 zeigen Elemente einer Halbleiterfertigungsvorrichtung. Dargestellt sind insgesamt vier bzw. drei Prozessmodule 1, in denen unter Vakuumbedingungen oder Niedrigdruckbedingungen Prozessschritte bei der Halbleiterfertigung durchgeführt werden. Beispielsweise werden in den Prozessmodulen 1 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 Prozessmodul 1 zu einem anderen Prozessmodul 1 oder zu einer nicht dargestellten Ent- und Beladestation zu transportieren.
Zum diesbezüglichen Transport dient das Transportmodul 2, welches in der 2 ohne den Deckel eines Gehäuses 3 dargestellt ist. Innerhalb des Gehäuses 3 des Transportmoduls 2 befindet sich ein Greifer 25, der einen Suszeptor 26 greifen kann, der aus der Kammer 4 des Transportmoduls 2 durch eine Öffnung 6 hindurch in das Prozessmodul 1 gebracht werden kann. Über die Schienen 27 kann das Transportmodul 2 zwischen den einzelnen Prozessmodulen 1 verfahren werden. Das Gehäuse 3 des Transportmoduls 2 liegt dabei auf einem Träger 29 eines Schlittens 30 und kann quer zur Erstreckungsrichtung der Schienen 27 verlagert werden. Über einen flexiblen Versorgungskanal 28 ist das Transportmodul 2 mit einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung verbunden.
Jedes Prozessmodul 1 besitzt einen Flanschstutzen, der eine Flanschplatte 11 ausbildet, die einen Kopplungskanal 10 umrahmt. Der Kupplungskanal 10 ist gegenüber einer nicht dargestellten Kammer des Prozessmoduls 1 mit nicht dargestellten gasdichten Verschlusselementen verschlossen, so dass innerhalb des Prozessmoduls 1 Vakuumbedingungen herrschen können.
Das Gehäuse 3 des Transportmoduls 2 besitzt eine Öffnung 6, die mit einem Verschlussschieber 5 verschlossen ist, so dass innerhalb der Kammer 4 des Transportmoduls 2 Vakuumbedingungen herrschen.
Die Öffnung 6 mündet in einen Kopplungskanal 7, der von einem Befestigungsrahmen 12 umrahmt ist. Im Ausführungsbeispiel besteht der Befestigungsrahmen 12 aus zwei miteinander verschraubten Rahmenelementen 12, 12'. Die nach außen weisende Stirnfläche des Befestigungsrahmens 12', der mit Hilfe einer Dichtung 21 mit dem Befestigungsrahmen 12 verbunden ist, bildet eine Anlagefläche 23, an der der äußere Rand 23 einer Dichtungsmembran 8 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 Anlagefläche 23 ab und wird anderseitig von einem Halterahmen 13 beaufschlagt. Der Halterahmen 13 erstreckt sich ebenso wie die Anlagefläche 23 über die gesamte Länge des Randes des rechteckigen Dichtelementes 8. Dieser Rand besitzt eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 17, durch die jeweils Befestigungsschrauben 24 hindurch greifen, mit denen der Halterahmen 13 gegen die Anlagefläche 23 gepresst wird. Die dazwischen liegende Dichtungsmembran 8 wird dabei derartig gequetscht, dass eine vakuumdichte Verbindung entsteht.
Der 6 ist zu entnehmen, dass die Dichtseite des Halterahmens 13 eine umlaufende Rippe 19 besitzt, die sich in die Oberfläche der Dichtungsmembran 8 eindrückt.
Die 7 zeigt eine Variante, bei der der Halterahmen 13 einen Fortsatz 22 ausbildet, der in berührender Anlage an der Anlagefläche 23 anliegt. Die Rippe 19 erstreckt sich dadurch in einen Spaltraum, in dem der Rand des Dichtelementes 8 Aufnahme findet. Die Spaltbreite ist durch die Stufenhöhe des Fortsatzes 22 definiert.
Der 4 ist zu entnehmen, dass das Dichtelement ein rechteckiges Fenster 16 ausbildet. Der Randbereich des Fensters 16 besitzt eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen 18. Durch diese Befestigungsöffnungen 18 greifen Befestigungsschrauben 32, mit denen ein Halterahmen 15 gegen eine Anschlussfläche 14 eines Flanschelementes gepresst wird, welche die Flanschplatte 9 ausbildet.
Aus den 3 und 6 ist zu entnehmen, dass sich der Halterahmen 15 innerhalb des Raumes erstreckt, der von den Befestigungsrahmen 12, 12' umrahmt wird. Der Halterahmen 15 besitzt einen radialen Abstand zu den Befestigungsrahmen 12, 12', so dass sich der Halterahmen 15 sowohl in Axialrichtung bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals 7 als auch in Neigungsrichtung bezogen auf diese Achse verlagern kann. Dadurch kann sich der starr mit dem Halterahmen 15 verbundene, die Flanschplatte 9 ausbildende Körper ebenfalls in Achsrichtung und in Neigungsrichtung verlagern.
Bei der Fertigung des Flanschstutzens des Transportmoduls 2 werden zunächst die Befestigungsrahmen 12, 12' mit dem Gehäuse 3 verbunden, wobei zwischen den beiden Rahmenelementen 12, 12' eine Dichtung 21 angeordnet wird. Sodann wird der äußere Rand einer rechteckigen Dichtungsmembran 8 mit Hilfe des Halterahmens 13 am Befestigungsrahmen 12 befestigt, wobei der Rand der Dichtmembran 8 zwischen Halterahmen 13 und Anlagefläche 23 eingequetscht wird. Anschließend wird gegen die Rückseite des das Fenster 16 umrahmenden Randabschnitts des Dichtelementes 8 ein Halterahmen 15 gelegt, der mittels Befestigungsschrauben 32 von der Dichtungsfläche 9' her mit dem Flanschkörper verschraubt wird. Der Halterahmen 15 kann vor dem Befestigen des Halterahmens 13 dort positioniert werden.
Der Flanschkörper bildet eine Flanschplatte 9 aus, die eine plane Dichtfläche 9' ausbildet, in der in umlaufenden Nuten zwei Dichtungen 20 einliegen, die sich um den Kopplungskanal 7 erstrecken.
Durch Verlagern des Transportmoduls 2 entlang der Schiene 27 bzw. quer dazu gegenüber einem Träger 29 kann die Flanschplatte 9 des Transportmoduls 2 in eine berührende Anlage an die Flanschplatte 11 eines Prozessmoduls 1 gebracht werden. Die Ränder der beiden Flanschplatten 9, 11 bilden Schrägflanken an, an denen Schrägflanken einer Klammer 31 angreifen, die die beiden Flanschplatten 9, 11 gegeneinander drückt, so dass die beiden Dichtflächen 9', 11' planparallel ausgerichtet sind und die Dichtungen 20 an der Dichtfläche 11' der Flanschplatte 11 dichtend anliegen. Ein geringfügiger Winkelversatz wird dabei durch die Elastizität des Dichtelementes 8 ausgeglichen.
Sodann wird mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe der Kopplungskanal 7 bzw. 10 evakuiert. Anschließend wird der Verschlussschieber 5 geöffnet, so dass ein offener Be- und Entladekanal zur Kammer 4 des Transportmoduls 2 entsteht, der von den beiden miteinander fluchtenden Kopplungskanälen 7, 10 gebildet wird.
Die Klammer 31 kann Teil eines Klemmrahmens sein, der Klemmschenkel aufweist, die an mehreren Rändern der Flanschplatten 9, 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 Klammern 31 ausgeglichen. Dabei kann sich das elastische Zwischenglied 8 verformen.
Die Neuerung ermöglicht eine kompakte Bauweise des Transportmoduls, da der Abstand der Flanschplatte 9 gegenüber der Gehäusewandung 3 minimierbar ist. Das Dichtelement 8 erstreckt sich im Wesentlichen ausschließlich in Radialrichtung bezogen auf die Erstreckungsrichtung des Kopplungskanals 7. Dies hat zur Folge, dass ein Halterahmen 15 innerhalb des Befestigungsrahmens 12 liegt und ein Halterahmen 13 radial außerhalb eines Flanschabschnittes 33 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 Gehäuse 3 festen Befestigungsrahmen 12 verbunden und der äußere Rand des Dichtelementes 8 ist mit dem Flanschkörper verbunden.
Die in der 7 dargestellte Variante hat gegenüber der in der 6 dargestellten Variante den Vorteil, dass der den Rand der Dichtungsmembran 8 aufnehmende Spalt eine minimale Spaltweite aufweist, so dass der Rand der Membran 8 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 Halterahmen 15 einen Fortsatz besitzen kann, der dem Fortsatz 22 des Halterahmens 13 entspricht. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass der Halterahmen 15 ebenfalls eine umlaufende Dichtungsrippe besitzt, die wie die Dichtungsrippe 19 in die Oberfläche der elastischen Membran 8 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

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.