JP2014239096A - ロードポートユニット及びｅｆｅｍシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＦＦＭシステムから外部空間への不活性ガスの流出を抑制するロードポートユニットを提供する。【解決手段】 ＥＦＥＭシステムにおけるロードポートユニットに関して、微小空間側においてオープナ駆動部の上端からポッド下端に開口し、ポッドの開口幅以上の開口幅を有する排気口を設け、ポッド内部をパージする際にポッドより排出される余剰気体を吸引、排気する。【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造プロセス等において、ポッドと呼ばれる密閉型の搬送容器の内部に保持されたウエハを半導体処理装置に移載する、或いはウエハを該半導体処理装置より該ポッドに移載する際に用いられる所謂ＥＦＥＭ（Equipment front end module、以下ＥＦＥＭと称する。）システム、及び該システムにおいてポッドの蓋の開閉等を実際に行うロードポートユニットに関する。

半導体製造プロセスは、近年では各種処理装置の内部、ウエハを収容して各処理装置間でのウエハ搬送を可能とするポッド、及び該ポッドより各処理装置への基板の受け渡しを行う微小空間、の３空間のみを高清浄状態に保つことで、プロセスを通じての清浄度の管理を行う手法が一般的となっている。このようなポッドは、ウエハを内部に収容し且つ一側面にウエハ挿脱用の開口を有する本体部と、該開口を閉鎖してポッド内部を密閉空間とする蓋と、から構成される。また、該微小空間は、前述したポッドの開口と対向可能な開口部と、該開口部と向かい合い半導体処理装置側に配置される第二の開口部と、を有する。

この微小空間には、フィルタを用いてその外部周辺に存在する空気を清浄化し、これを導入することとしている。前述したポッドの蓋の開閉装置、微小空間及び該微小空間に配置されるウエハの搬送機構等はＥＦＥＭシステムとして総称される。このフィルタを介したクリーンエアの使用によって、ＥＦＥＭシステムにおいては該微小空間のクリーン度を所定のレベルとしている。しかし、近年の半導体の小型化高性能化に伴って半導体において用いられる配線パターンがより微細化し、パターンの酸化の影響をより厳密に排除することが求められている。このため、例えば特許文献１又は２に示されるように、該微小空間を密閉空間とし、且つ当該空間を所定のレベル以上の純度を維持した窒素雰囲気下とする様式の採用が進められている。

特許第４３０１４５６号公報 特許第４３０９９３５号公報

前述した特許文献に開示される構成によりポッドの蓋開放時にその内部空間の窒素パージを行なう場合、所謂タクトタイムの短縮には窒素の供給量を増加させることが簡易且つ重要な要素となる。しかしながら、ロードポートユニットにおけるドアと蓋及びウエハが通過する開口部との間には、所謂パーティクル等のＥＦＦＭシステム内への進入防止の観点から隙間が設けられている。また、ドアを有する蓋開閉機構のカバーは密閉性を有さない場合が多い。このため、単純に窒素の供給量を増加させた場合、これら隙間等を介してＥＦＦＭシステムの外部に窒素が漏れ出す蓋然性が大きい。特にウエハの大径化が進んだ場合にはこのような蓋然性はより大きくなると考えられ、ＥＦＦＭシステムに対する好適な作業環境の維持等の観点から早急な対応が望まれる。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、大流量の窒素等不活性ガス供給を行なった場合であっても、ＥＦＦＭシステムから外部空間への不活性ガスの流出の抑制を可能とするロードポートユニット及び該ロードポートユニットを有するＥＦＦＭシステムの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るロードポートユニットは、収容物を収容したポッドより蓋を取外し、収容物のポッドから微小空間への取出しを可能とするロードポートユニットであって、微小空間を外部空間と隔置する壁を構成する閉鎖プレートと、閉鎖プレートに設けられる開口部と、開口部の開閉、及びポッドに対する蓋の固定及び固定の解除を行ってポッドからの蓋の取り付け及び取り外し、を可能なドアと、ドアを駆動するドア駆動機構と、ポッドの内部に向けた不活性ガスの供給を行なう不活性ガスノズルと、微小空間及びポッドから余剰気体を吸引排気する排気ユニットと、を有し、排気ユニットが構成する微小空間側に開口して余剰気体が通過する排気経路の排気開口部は、ドア駆動機構の上端とポッドの開口の下辺との間であって、ポッドにおける開口幅以上の範囲において開口することを特徴とする。

上述したロードポートユニットにおいて、排気ユニットは、排気系に接続されて余剰気体を吸引可能であることが好ましい。また、当該排気ユニットは、排気開口部を形成する排気開口拡大部と、排気開口拡大部と正対する位置に配置されて余剰気体が通過する排気口を介して排気開口部と連通し、余剰気体の排気時のバッファ空間として作用するタンク部と、を有することがより好ましい。あるいは、排気ユニットは、余剰気体の排気時のバッファ空間として作用するタンク部と、タンク部を形成する微小空間側の一面に配されて排気開口部として作用する排気口を含むこととしても良い。また、排気口が複数配置されても良い。同様に、タンク部は複数配置されても良い。更に、排気系は、気体の排気量或いは排気速度を調整可能な弁機構を有することが好ましい。

本発明によれば、大径ウエハを収容するポッド内の不活性ガスパージのために大流量の窒素等不活性ガス供給を行なった場合であっても、ＥＦＦＭシステムから外部空間への不活性ガスの流出を抑制し、好適な作業環境を維持することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭシステムの外観を示す図であって、各々（ａ）はシステム正面図、（ｂ）はシステム左側面図である。 図１に示すＥＦＥＭシステムに供せられる排気ユニットについて、これらの排気開口部を拡大して示す斜視図であって、（ａ）及び（ｂ）はその態様を各々例示する図である。 図２に示す排気ユニットに関し、微小空間側から載置台を見た場合の排気ユニットについてこれらの排気開口部を見た図であって、（ａ）〜（ｄ）はその態様を各々例示する図である。 図１に示す載置台内部の構造について載置台下面から排気ユニットを見た図であって、（ａ）及び（ｂ）はその態様を各々例示する図である。

本発明の一実施形態について、以下に図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭシステム１００の外観を示すものであって、図１（ａ）は該ＥＦＥＭシステム１００及びロードポートユニット１０を正面から見た状態を、図１（ｂ）は左側面から見た状態を各々示している。該ロードポートユニット１０は、載置台１１、ドア１３、閉鎖プレート１５、ドア駆動機構１７、不活性ガスノズル１９及び排気ユニット２１を有する。また、前述した微小空間を構成するＥＦＥＭ部５０、ファンフィルタユニット（以下ＦＦＵ）５１、及び微小空間５３を有する。該ロードポートユニット１０は、ウエハ等の収容物を収容したポッド２より不図示の蓋を取外し、ウエハのポッドから微小空間５３への取出しを可能とする。

閉鎖プレート１５は前述した開口部２３を有し、該開口部２３を除いて微小空間５３の開放されている一面を閉鎖して、微小空間５３を外部空間と隔置する壁を構成する。ポッド２は、蓋の取り付けと取り外し、及び内部に対してのウエハの挿脱に際し、該開口部２３と蓋とが正対するように載置台１１上に載置される。図１（ｂ）において、ポッド２は二点鎖線にて、載置台１１上に載置された状態の一部が示されている。ドア１３は、閉鎖プレート１５の開口部２３を微小空間側から閉鎖する。より厳密には該開口部２３はドア１３の外形よりも大きく、ドア１３が閉鎖位置に位置した場合であってもその周囲に隙間が存在するため、該ドア１３による開口部２３の閉鎖は略閉鎖として把握されることが好ましい。

また、ドア１３は不図示の蓋の保持と同時に該蓋のポッド本体への固定及び固定の解除を実行するオープナとして機能する。ドア駆動機構１７は載置台１１の下方に配置され、ドア１３による開口部２３の開閉、蓋のポッド本体に対する固定とその解除、及びポッド本体に対する該蓋の取り付けと取り外しを実行させる。該ドア駆動機構１７はオープナ駆動部として機能し、駆動機構収容空間２５内に収められている。

微小空間５３内における開口部２３の周囲には、不活性ガスノズル１９が配置される。該不活性ノズル１９は、開口部２３を介して外部空間に不活性ガスを供給可能であり、ドア１３により蓋が取り外されて載置台１１上に配置されるポッド２の内部に対して不活性ガスを供給する。なお、ＥＦＥＭシステムにおいては、不活性ガスとして通常窒素が用いられるが、所謂不活性ガスとされるその他の気体も用いることが可能である。微小空間５３の上部にはＦＦＵ５１が配置され、該微小空間５３の内部にはＦＦＵ５１を介してパーティクル等の管理が為された清浄気体が導入され、上部から下部に向かうダウンフロー５５が生成されている。

微小空間５３の下部には不図示の排気口が設けられており、ダウンフロー５５は、該排気口を介して微小空間５３内のパーティクルを外部空間に排出する働きを示す。なお、微小空間５３内にはウエハ搬送用の不図示ロボットが通常配置されており、ＥＦＥＭシステム１００に接続される付図示の真空処理装置にまで該ロボットによりポッド内のウエハが搬送される。

実際にポッド２内部に不活性ガスノズル１９より不活性ガスを供給する場合、ポッド２内部から押し出された不活性ガスを多量に含む気体が、開口部２３とポッド２本体との隙間から外部空間に排出される。なお、このポッド２内部起因の気体は、ダウンフロー５５の影響もあり、開口部２３の下方、或いは駆動機構収容空間２５を介する気体の量が多いと考えられる。本発明では、このような考察に鑑み、駆動機構収容空間２５とポッド２の開口との間に、当該気体を吸引排気する排気ユニットを配することとしている。排気ユニットは、微小空間５３及びポッド２からの余剰気体の気誘引、排気を行なう。以下、当該排気ユニットについて詳述する。

図２は、図１に示したロードポートユニット１０に取り付けられる排気ユニットについて、これら単体の態様を斜視図にて各々示している。図２（ａ）に示す排気ユニット２１は、排気ユニット本体部２７とタンク部２９とを有する。排気ユニット本体部２７は、その一面が排気経路の排気開口部２７ｃ或いはその開口面として作用する排気開口拡大部２７ａとされた箱形状を有し、該開口面の対向面に排気口２７ｂが複数配置されている。該排気口２７ｂは先の開口面と正対して配置され、余剰気体が通過する前述した排気経路の一部として機能する。タンク部２９は排気口２７ｂを介して箱形状の内部と連通しており、余剰気体の排気時において当該気体を一端収容するバッファ空間として作用する。図２（ｂ）は、排気ユニット本体部２７の形状を異ならせたものであって、開口面から排気口２７ｂに至る経路において開口高さを減少させ、排気気体の滞留部を無くする形状としている。

なお、気体滞留の観点からは図２（ｂ）の態様が好ましいが、実際には箱形状の奥行きを好適に確保することが、他の構成物との配置上の関係で困難な場合が考えられる。この場合、排気口２７ｂの並び方向のコンダクタンスの均等性を確保することが容易な、図２（ａ）の態様を用いることが好ましい。また、複数の排気口２７ｂを配した場合、実際に気体を吸引する配管を接続する位置に応じて、各々の排気口２７ｂにおいて不均等な吸引力が発生する可能性がある。本形態の如く、排気口２７ｂの後段にバッファ空間としてタンク部２９を配することにより、各々の排気口２７ｂに対して均等な吸引力を生成させることが可能となる。

排気開口拡大部２７ａの開口、即ち排気経路の排気開口部２７ｃの上辺は、ポッド２が開口部２３と正対した状態における該開口部２３に対する正対面における下辺よりも、鉛直方向にて下方に配置されることが好ましい。これにより、ポッド２内部より排出された気体を直ちに吸引、排出することが可能となる。またより好ましくは、該排気開口部２７ｃ或いはその形成範囲の上辺は、開口部２３の下辺よりも鉛直方向にて上方に配置されることが好ましい。これにより、該開口部２３より外部に噴出す微小空間５３からの余剰気体も吸引、排出して、ポッド２開口前に存在する酸素を好適に排出できる。また、排気開口部２７ｃ或いはその形成範囲の下辺はドア駆動機構１７の構成要素の上端、或いは駆動機構収容空間２５の微小空間５３側上辺よりも鉛直方向上方に配置されることが好ましい。当該配置とすることにより、ポッド２内より排出され且つこれまでは当該駆動機構収容空間２５に漏洩していた気体の大半を吸引、排出することが可能となる。

また、該排気開口部２７ｃ或いはその形成範囲の延在方向両端部については、開口部２３に正対した場合におけるポッド２の開口部の下辺の両端の各々外側となるように配置されることが好ましい。不活性ガスノズル１９より供給される不活性ガスはポッド２の内部に向けて供給される、該内部より排出される。よって、ポッド２の開口部よりも両端部において外側まで排気開口部２７ｃの存在範囲を広げることにより、このような排出気体を効果的に吸引、排出することが可能となる。即ち、排気ユニット２１において微小空間５３側に開口して余剰気体が通過する排気開口部２７ｃは、ドア駆動機構１７の上端とポッド２の開口の下辺との間であって、該ポッド２における開口幅以上の範囲において開口する。なお、排気開口部２７ｃは、閉鎖プレート１５における開口部２３の鉛直下方、若しくは開口部２３と鉛直下方側に連続して形成された排気用の開口部に対して接続され、微小空間５３側とは反対側の外部空間側に排気ユニットが突き出すように配置される。

図２（ｃ）は排気ユニット本体部２７について、排気経路としての排気開口拡大部２７ａを設けずに、タンク部２９に至る排気口２７ｂが直接外部空間に面する排気ユニット２１の態様を例示している。先に述べた例では排気ユニット２１の微小空間５３側の一面である取り付け面が排気開口拡大部２７ａの開口面により構成されている。しかし、本態様では排気口２７ｂが形成されるタンク部２９の一面が取り付け面と一致して、これら排気口２７ｂ或いはこれらの集合体が排気開口部２７ｃを構成している。排気ユニット２１が配置される載置台１１の下方には、ドア駆動機構１７の移動する空間及び該ドア駆動機構１７がドア１３を支持する不図示のアームが移動する空間が配される。構造上このアームは短くすることが好ましく、この観点から排気ユニット２１が配される空間の厚さ方向の距離は制限される。図２（ｃ）に示すように、排気開口拡大部２７ａを除くことにより、よい狭い空間であってもこれを配置することが可能となる。

図２（ｄ）は排気開口拡大部２７ａが無い態様であって且つ先の図２（ａ）及び２（ｂ）に例示するように、タンク部２９の一面が取り付け面となり且つその下方に排気口２７ｂが配置されている。図２（ｃ）に例示する構成の場合には、排気口２７ｂが微小空間５３側に直接開口することから、不活性ガスの外部空間への流出をより確実に防止できる。しかしポッド内に流入させるべき不活性ガスの一部をも排出する恐れがあり不活性ガスの供給量の調整を要する。図２（ａ）、２(ｂ)或いは図２（ｄ）に例示する構成の場合であれば、ポッド内に流入させるべき不活性ガスを排出する可能性を低下させることが可能であり不活性ガスの供給量を抑制する観点からは当該構成が好ましい。この場合、ポッドの開口を定義する開口下辺と排気開口部２７ｃの上端を結ぶ線との間、即ち鉛直方向に所謂バッファ領域を存在させることとなる。なお、以上排気ユニット２１における排気ユニット本体部２７、タンク部２９、及び排気開口部２７ｃの形態は例示であり、不活性ガスの供給量、ポッドの内容積、ポッド開口の大きさ等に応じて適宜選択或いは改変されることが好ましい。

次に排気口２７ｂの態様について、図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図３（ａ）は図２（ａ）等に示された排気口２７ｂが形成される板材がなく、排気口２７ｂに対応する開口部が直接タンク部２９の内部と連通する形態を示している。当該態様は構造が最も単純であり、後述する工場ユーティリティの排気能力をそのまま活用できる利点がある。しかしその反面、排気口２７ｂの形成領域内において吸引力の分布が生じ易い。タンク部２９を配することにより吸引力分布は改善されるが、全域で均等とすることは困難である。

ここで、タンク部２９から後段に配置される吸引チューブ３１について図４を参照して説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は排気ユニット２１及び吸引チューブ３１をポッド載置面側から見た場合の配置を模式的に示している。図４（ａ）は、箱形状のタンク部２９における、排気口２７ｂと連通する面とは対向する面側の中央部に吸引チューブ３１が配管された態様を示している。なお、吸引チューブ３１におけるタンク部２９との接続側とは逆の端部は、当該ＥＦＥＭシステム１００が設置される工場における所謂工場ユーティリティにおける排気ブロア等の排気系に接続されることが好ましい。これにより、余剰気体の強制的な吸引、排気が可能となる。また、排気ブロアとの接続に際しては、不活性ガスの供給量等に応じて吸引力或いは排出量の適宜調整可能となるように、ハンドバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ等の流量調整弁、或いは遮蔽弁を配することがより好ましい。これにより、余剰気体の排気量、或いは排気速度を好適に制御することが可能となる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した排気口２７ｂをその延在方向において３分割した態様を示している。この場合、排気口２７ｂ後段のタンク部２９を単一とするよりも、図４（ｂ）に示すように、排気口２７ｂ各々に応じて設けることとし、且つ各々に対して吸引チューブ３１を配することが好ましい。当該態様とすることにより、図３（ａ）に示した場合と比較して、より広い範囲において吸引力の均等化が図られる。なお、図３（ｂ）では３分割の場合を例示したが、例えば吸引チューブ３１の本数、配置等、更には得られる排気能力を勘案して分割数を更に多くすることも可能である。

また、分割数を多くした場合、タンク部２９を無くして排気口２７ｂから直接吸引チューブ３１に至る配置とすることも可能である。図３（ｃ）はそのような態様の一例を示している。図３（ｃ）では排気ユニット本体部２７における排気口２７ｂの形成面に対して、複数の小径穴の形で排気口２７ｂが形成されている。また、この排気口２７ｂには吸引チューブ３１が直接接続されている。当該態様は排気開口部２７ｃにおいて最も均等に吸引力を作用させることが可能となる。なお、本形態の場合、吸引チューブ３１と排気口２７ｂとの間に、タンク部２９を配しても良い。タンク部２９を配することによってバッファ空間が存在することとなり、大口径の吸引チューブ３１を用いて吸引力を確保した場合であっても、排気開口部２７ｃの形成領域全域においてある程度の吸引力の均一性を得ることが可能となる。

図３（ｄ）は、排気口２７ｂとして排気ユニット本体部２７の延在方向とは垂直な方向の長孔を複数配した態様を例示している。このような形態の排気口２７ｂと、図４（ｂ）に示す複数のタンク部２９とを組み合わせることにより、好適な吸引力と該吸引力の排気口２７ｂの形成域全域での好適な均等化との両立が図られる。なお、以上述べたように、これらの態様は各々吸引力とその分布の点にて効果が得られるが、本発明の実施形態はこれらに限定されず、種々の排気口２７ｂの形状、配置、大きさを選択することが可能であり、又タンク部２９の個数、配置、大きさ、更には奥行き等に関しても同等に変更することが可能である。

なお、図３或いは図４では、排気ユニット２１に排気ユニット本体部２７が付随する図２（ａ）及び２（ｂ）に示した構造についての種々の態様を例示している。しかし、図２（ｃ）及び２（ｄ）に例示したように、排気開口拡大部２７ａを除き且つタンク部２９を構成し且つ排気口２７ｂが形成される一面を取り付け面とする態様について、図３或いは図４に例示する態様を組み合わせることも可能である。また、タンク部２９を無くし、排気口２７ｂ或いは排気開口拡大部２７ａを含めた排気開口部２７ｃから、直接排気系に接続する構成としても良い。

なお、本発明においては、ＥＦＦＭシステムから外部空間への不活性ガスの流出を抑制することを主たる目的としている。ここで、微小空間５３の開口部２３は雰囲気の清浄化が為されていない外部空間に開口しており、該開口部２３から微小空間５３側に塵等を含んだ外気が拡散することが生じ得る。本発明の如く排気ユニット２１を開口部２３の直下に配置することにより、その周辺の塵等も併せて吸引排出することが可能となり、所謂クリーン度の向上効果も併せて得ることが期待される。

以上述べたように、本発明は半導体処理装置に対して好適に用いるロードポートユニット、及びこれを有するＥＦＥＭシステムに関している。しかしながら、本発明の利用可能性は当該処理装置に限定されず、例えば液晶ディスプレイのパネルを扱う処理装置等、半導体に準じた各種処理が行われる種々の処理装置に用いられる所謂ロードポートユニット及びこれを有するＥＦＥＭシステムに対しても適用可能である。

２：ポッド、 １０：ロードポートユニット、 １１：載置台、 １３：ドア、 １５：閉鎖プレート、 １７：ドア駆動機構、 １９：不活性ガスノズル、 ２１：排気ユニット、 ２３：開口部、 ２５：駆動機構収容空間、 ２７：排気ユニット本体部、 ２７ａ：排気開口拡大部、 ２７ｂ：排気口、 ２７ｃ：排気開口部、 ２９：タンク部、 ３１：吸引チューブ、 ５０：ＥＦＥＭ部、 ５１：ファンフィルタユニット、 ５３：微小空間、 １００：ＥＦＥＭシステム

Claims (7)

1. 収容物を収容したポッドより蓋を取外し、前記収容物の前記ポッドから微小空間への取出しを可能とするロードポートユニットであって、
   前記微小空間を外部空間と隔置する壁を構成する閉鎖プレートと、
   前記閉鎖プレートに設けられる開口部と、
   前記開口部の開閉、及び前記ポッドに対する蓋の固定及び固定の解除を行って前記ポッドからの前記蓋の取り付け及び取り外し、を可能なドアと、
   前記ドアを駆動するドア駆動機構と、
   前記ポッドの内部に向けた不活性ガスの供給を行なう不活性ガスノズルと、
   前記微小空間及び前記ポッドから余剰気体を吸引排気する排気ユニットと、を有し、
   前記排気ユニットが構成する前記微小空間側に開口して前記余剰気体が通過する排気経路の排気開口部は、前記ドア駆動機構の上端と前記ポッドの開口の下辺との間であって、前記ポッドにおける開口幅以上の範囲において開口することを特徴とするロードポートユニット。
2. 前記排気ユニットは、排気系に接続されて前記余剰気体を吸引可能であることを特徴とする請求項１に記載のロードポートユニット。
3. 前記排気ユニットは、前記排気開口部を形成する排気開口拡大部と、前記排気開口拡大部と正対する位置に配置されて前記余剰気体が通過する排気口を介して前記排気開口部と連通し、前記余剰気体の排気時のバッファ空間として作用するタンク部と、を有することを特徴とする請求項２に記載のロードポートユニット。
4. 前記排気ユニットは、前記余剰気体の排気時のバッファ空間として作用するタンク部と、前記タンク部を形成する前記微小空間側の一面に配されて前記排気開口部として作用する排気口を含むことを特徴とする請求項２に記載のロードポートユニット。
5. 前記排気口が複数配置されることを特徴とする請求項３又は４に記載のロードポートユニット。
6. 前記タンク部は複数配置されることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載のロードポートユニット。
7. 前記排気系は、前記気体の排気量或いは排気速度を調整可能な弁機構を有することを特徴とする請求項２乃至６の何れか一項に記載のロードポートユニット。

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