JP2023159047A

JP2023159047A - ファンフィルタユニットを有するインターフェースモジュール

Info

Publication number: JP2023159047A
Application number: JP2023067305A
Authority: JP
Inventors: 雅士中野; Masashi Nakano; 雅栄諏訪田; Masae Suwada
Original assignee: ASM IP Holding BV
Current assignee: ASM IP Holding BV
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2023-04-17
Publication date: 2023-10-31
Also published as: TW202407270A; CN116907173A; KR20230149232A; US20230332791A1

Abstract

【課題】本開示は温度上昇を抑制できるインターフェースモジュールを提供することを目的とする。【解決手段】ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、該フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、該ハウジングに取り付けられた排気システムと、該ハウジングの中に設けられた、複数の基板を支持する基板支持器具と、該ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、該上部ハウジングに取り付けられたガス供給システムと、該ハウジングと該上部ハウジングとにつながれた循環ダクトと、該ファンと該フィルタの間に設けられたラジエータと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示はファンフィルタユニットを有するインターフェースモジュールに関する。

インターフェースモジュールは例えば基板の搬送に用いられる。インターフェースモジュールは、基板を搬送する基板搬送装置と、基板を一時的に保管するための基板支持器具とを有することがある。一例によれば、インターフェースモジュールの内部をN2ガスで満たし、O2／H2O濃度を低下させることは、搬送対象となる基板に自然酸化膜が形成されることを回避又は抑制する。一例によれば、100ppm以下のO2／H2O濃度であれば、基板への自然酸化膜を抑制できる。このようなインターフェースモジュールはN2-Equipment Front End Module(N2-EFEM)と呼ばれている。

特開2022-162002号公報

インターフェースモジュールで、例えば２００℃以上の基板を搬送又は保管する場合、インターフェースモジュールの内部の温度が上昇してしまうことがある。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、温度上昇を抑制できるインターフェースモジュールを提供することを目的とする。

本開示に係るインターフェースモジュールは、ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、該フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、該ハウジングに取り付けられた排気システムと、該ハウジングの中に設けられた、複数の基板を支持する基板支持器具と、該ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、該上部ハウジングに取り付けられたガス供給システムと、該ハウジングと該上部ハウジングとにつながれた循環ダクトと、該ファンと該フィルタの間に設けられたラジエータと、を備える。

インターフェースモジュールの温度上昇を抑制できる。

インターフェースモジュールの構成例を示す断面図である。ファンフィルタユニットとラジエータの斜視図である。インターフェースモジュールの中のガスフローの例を示す図である。別の例に係るインターフェースモジュールの構成例を示す図である。別の例に係るインターフェースモジュールの構成例を示す図である。インターフェースモジュールを含む半導体製造装置の構成例を示す図である。

インターフェースモジュールについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態．
図１は、インターフェースモジュールの構成図である。一例によればこのインターフェースモジュールはN2-EFEMである。このインターフェースモジュールはハウジング１０を備えている。一例によれば、ハウジング１０の中には基板の搬送に用いるロボットアーム１２が設けられている。別の例によれば、１つ以上の搬送手段がハウジング１０に提供される。一例によれば、基板は処理前又は処理後のウエハである。

一例によれば、ハウジング１０は、ロボットアーム１２を格納する部分と、サイドチャンバ１４とを備えている。図１の例では、ロボットアームを格納する部分の横にサイドチャンバ１４がある。図１から明らかなように、ロボットアーム１２が格納されている空間と、サイドチャンバ１４の空間はつながっている。サイドチャンバ１４には複数の基板を一時保管するための基板支持器具１４ａが設けられている。一例によれば、基板支持器具１４ａは、複数の基板を数ｍｍの間隔をあけつつ重ねて格納するものである。１つの基板の外縁部分３点又は４点が基板支持器具１４ａによって支持される。このような基板支持器具１４ａはクーリングステージとよばれることもある。この例では、サイドチャンバ１４はファンフィルタユニット２５の直下から外れた位置にある。別の例によれば、サイドチャンバ１４を設けず、ハウジング１０の中のファンフィルタユニット２５の直下又は非直下に基板支持器具を設けてもよい。

インターフェースモジュールは少なくとも１つのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）２５を備えている。図１にはＦＦＵ２５が２つ設けられたことが図示されているが、１つ又は３つ以上のＦＦＵ２５を設けてもよい。一例によれば、ＦＦＵ２５は、ＦＦＵハウジング２２と、ファン２４と、フィルタ２０を備えている。ＦＦＵ２５におけるファン２４とフィルタ２０の間の空間はファンフィルタ間空間２２ｓである。ファンフィルタ間空間２２ｓにはラジエータ２３が設けられている。すなわち、ラジエータ２３はファン２４とフィルタ２０の間に設けられている。この例では、FFUハウジング２２に、ファン２４、ラジエータ２３及びフィルタ２０が格納されている。一例によれば、ラジエータ２３は、ファン２４にもフィルタ２０にも直接接しない。

図２は、ファンフィルタユニットの斜視図である。説明の便宜上、FFUハウジング２２の内部も図示されている。図２には、ファン２４とフィルタ２０の間に設けられたラジエータ２３が図示されている。一例によれば、ラジエータ２３は、フィン２３ａと、固定部２３ｂと、チューブ２３ｃを備えている。固定部２３ｂはフィン２３ａにつながった部分である。固定部２３ｂを、FFUハウジング２２の内壁に例えばねじで固定することで、ラジエータ２３がFFUハウジング２２に固定される。一例によれば、ラジエータ２３をファンフィルタ間空間２２ｓに設けることによる、ＦＦＵハウジング２２のサイズ変更はない。すなわち、ラジエータ２３は、ファンフィルタ間空間２２ｓの空きスペースに提供されることで、ＦＦＵ２５の大型化が回避されている。

複数のフィン２３ａにチューブ２３ｃがつながれている。チューブ２３ｃの中に冷却液を流すことで、チューブ２３ｃと複数のフィン２３ａが冷やされる。ファン２４から放出されたガスが、冷却された複数のフィン２３ａで冷やされてから、フィルタ２０に達する。別の例によれば、ラジエータ２３として別のタイプのラジエータを採用することができる。ラジエータ２３として、プレートフィン型のラジエータを採用したり、コルゲートフィン型のラジエータを採用したり、その他のタイプのラジエータを採用したりすることができる。

図１の説明に戻る。上述のフィルタ２０に隣接する空間はハウジング１０によって囲まれている。一例によれば、ハウジング１０は、ＦＦＵ２５を支持する支持板を有する。そして、フィルタ２０を通過したガスは、この支持板に設けられた複数の孔を通って、ハウジング１０の中に提供される。

ファン２４に隣接する空間は、上部ハウジング２６によって囲まれている。一例によれば上部ハウジング２６はＦＦＵ２５の上に設けられている。上部ハウジング２６に提供されたガスは、ファン２４の回転によって、ファンフィルタ間空間２２ｓ内に導入され、フィルタ２０でフィルタリングされる。ファン２４が回転している場合、上部ハウジング２６の内部圧力は、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力より小さくなる。他方、ファン２４が回転していなければ、上部ハウジング２６の内部圧力と、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力は概ね一致する。

一例によれば、上部ハウジング２６と、ハウジング１０は、循環ダクト３０で接続されている。循環ダクト３０の一部はハウジング１０の内部に及んでいる。ハウジング１０の内部にある循環ダクト３０はハウジング内ダクト３０ａという。ハウジング内ダクト３０ａには孔があけられている。一例によれば、ハウジング内ダクト３０ａはＦＦＵ２５の直下に開口を有している。循環ダクト３０は、その途中部分で、サイドチャンバ１４の空間に通じている。図１の例では、サイドチャンバ１４の側面に開口が設けられ、その開口を通じて、サイドチャンバ１４の空間と、循環ダクト３０の途中部分が連通している。

上部ハウジング２６に提供されたガスが、ＦＦＵ２５のファン２４が回転することでハウジング１０の内部に提供される。一例によれば、窒素ガス源４０又はＣＤＡ源５０から上部ハウジング２６にガスが提供される。窒素ガス源４０と上部ハウジング２６は、窒素ガス供給管４８で接続されている。窒素ガス供給管４８にはソレノイドバルブ（SV）４２が取り付けられている。SV４２は、窒素ガス供給管４８を開閉するものである。SV４２にはリミットスイッチ４４が取り付けられていることでSV４２の動作をモニタする。リミットスイッチ４４は、SV４２の主弁の位置検出機能と入力信号検知機能により、SV４２への入力信号とバルブ動作の不一致を検出するものである。SV42とリミットスイッチ４４を別の構成に置き換えてもよい。

クリーンドライエア源（CDA源）５０と上部ハウジング２６は、クリーンドライエア供給管（CDA供給管）５１で接続されている。CDA供給管５１には、バルブ５４とフローメータ５２が取り付けられている。バルブ５４はＣＤＡ供給管５１を開閉するものである。フローメータ５２はＣＤＡ供給管５１を流れるCDAの量を検知するものである。

窒素ガス供給管４８の窒素ガス源４０に近い部分と、CDA供給管５１のCDA源５０に近い部分は、別々の管である。しかしながら、一例によれば、窒素ガス供給管４８の上部ハウジング２６に近い部分と、CDA供給管５１の上部ハウジング２６に近い部分は、共通の管となっている。一例によれば、窒素ガス供給管４８とＣＤＡ供給管５１の共通部分にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４６が取り付けられ、ガスの流量を調節可能となっている。これらは、上部ハウジング２６に取り付けられたガス供給システムとして機能する。ガス供給システムは上述のものに限定されない。例えば、任意の不活性ガスを提供するシステムをガス供給システムとして用いることができる。

ハウジング１０には排気管６０が取り付けられている。一例によれば排気管６０を通じたガスの排気量はプレッシャコントロールバルブ６２によって調節される。排気管６０に設けられた排気圧力センサ６４によって、排気管６０の中の圧力を計測することができる。一例によれば、排気圧力センサ６４は、排気管６０の内部と外部の差圧を計測する差圧計である。これらは、ハウジング１０に取り付けられた排気システムとして機能する。別の例によれば、任意の排気流量を実現する様々なシステムを排気システムはとして用いることができる。

図３は、インターフェースモジュールの中のガスの流れの例を示す図である。まず、ガス供給システムによって上部ハウジング２６に、Ｎ２ガスか、ＣＤＡが提供される。上部ハウジング２６の中のガスは、ファン２４の回転によって、ファンフィルタ間空間２２ｓの中に導入される。そして、ファンフィルタ間空間２２ｓのガスはラジエータ２３によって冷却され、フィルタ２０を通って、ハウジング１０の中に提供される。フィルタ２０で圧力損失が起こるので、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力は、ハウジング１０内の圧力や上部ハウジング２６内の圧力に比べて高くなっている。言いかえると、ガスは、ファンフィルタ間空間２２ｓにおいて比較的長時間滞在する。よって、ラジエータ２３によって十分にガスが冷える。

フィルタ２０を通ってハウジング１０の中に提供されたガスは、以下の３つの経路のいずれかに進む。
経路１．サイドチャンバ１４を経由して循環ダクト３０の途中部分から循環ダクト３０に入り、上部ハウジング２６に戻る。
経路２．ハウジング内ダクト３０ａから循環ダクト３０に入り、上部ハウジング２６に戻る。
経路３．排気管６０から排気される。

経路１、２に進んだガスは、再びＦＦＵ２５をとおって、フィルタ２０の下の空間に提供される。したがって、このインターフェースモジュールはガスを一部循環させるものである。一部循環は主としてガスのコスト低減のために実施される。そして、ロボットアーム１２が高温の基板を搬送したり、基板支持器具１４ａにおいて高温の基板７０をクーリングしたりすると、インターフェースモジュールの中のガスの温度が上がっていくことがある。ところが、図１－３の構成によれば、ファン２４とフィルタ２０の間にラジエータ２３を設置したことで、長時間にわたってガスを冷却することができる。よって、インターフェースモジュールの中のガス温度の上昇を抑制できる。

図４は、別の例に係るインターフェースモジュールの構成例を示す図である。基板支持器具１４ａの横に、ハウジング１０の内部と通じる空間を提供する排気筐体７２が設けられている。排気筐体７２はハウジング１０の横にハウジング１０に連通する空間を提供する。一例によれば、基板支持器具１４ａのすべての基板支持部分の横に排気筐体７２がある。言いかえると、すべての基板支持部分の横に、排気筐体７２の空間が提供されている。
図４の例では、排気筐体７２はサイドチャンバ１４に隣接している。図４の例では、サイドチャンバ１４の縦方向長さが、排気筐体７２の縦方向長さより大きくなっている。そして、排気筐体７２の上端はサイドチャンバ１４の上端より下にあり、排気筐体７２の下端はサイドチャンバ１４の下端より上にある。別の例によれば、サイドチャンバ１４の縦方向長さと排気筐体７２の縦方向長さを一致させたり、サイドチャンバ１４の縦方向長さを排気筐体７２の縦方向長さより小さくしたりすることができる。
排気筐体７２には、排気システムが取り付けられている。一例によれば、この排気システムは、排気管７４と、プレッシャコントロールバルブ７６と、真空ポンプ７８を備えている。別の例によれば別の構成を有する排気システムを採用することができる。図４の例では、排気システムは、排気筐体７２の下面に接続されている。

図４の例において、フィルタ２０を通ってハウジング１０の中に提供されたガスは、以下の２つの経路のいずれかに進む。
経路１ａ．サイドチャンバ１４と排気筐体７２をこの順に経由して排気管７４から排気される。
経路２ａ．ハウジング内ダクト３０ａから循環ダクト３０に入り、上部ハウジング２６に戻る。

図４の例ではサイドチャンバ１４の内で基板によって温められたガスは、排気筐体７２と排気システムによって、循環させることなく排気される。一例によれば、基板支持器具１４ａのすべての基板支持部分の横に排気筐体７２を設け、排気筐体７２の下面側から排気することで、サイドチャンバ１４の内で温められたガスの全体又はほとんどすべてを、効率よく排気できる。言いかえると、均一な排気が可能となる。よって、このインターフェースモジュール内のガス温度は時間的に概ね一定に保たれる。一例によれば、図４のインターフェースモジュールではラジエータを不要とすることができる。

図５は、別の例に係るインターフェースモジュールの構成例を示す図である。基板支持器具の横に冷却室７３が設けられている。冷却室７３はハウジング１０とつながる空間を提供している。図５の例では、サイドチャンバ１４の横に冷却室７３が設けられている。この例では、ＦＦＵ２５の下の空間が、サイドチャンバ１４の中の空間を介して、冷却室７３の空間に連通している。この冷却室７３の中にラジエータ８０が設けられている。ラジエータ８０としては、ガスを冷却する様々な構成を採用し得る。図５の例では、ラジエータ８０は、フィン８０ａと、固定部８０ｂと、チューブ８０ｃを備えている。固定部８０ｂによって、ラジエータ８０が冷却室７３に固定されている。チューブ８０ｃの中に冷媒を流すことで、チューブ８０ｃと、それに接続された複数のフィン８０ａが冷える。

循環ダクト３０の途中部分は、冷却室７３の空間に通じている。図５の例では、循環ダクト３０の途中部分は、冷却室７３の側面に設けられた開口で冷却室７３に通じている。一例によれば、基板支持器具１４ａのすべての基板支持部分の横に冷却室７３がある。
フィルタ２０を通ってハウジング１０の中に提供されたガスは、以下の３つの経路のいずれかに進む。
経路１ｂ．サイドチャンバ１４と冷却室７３をこの順に経由して循環ダクト３０の途中部分から循環ダクト３０に入り、上部ハウジング２６に戻る。
経路２ｂ．ハウジング内ダクト３０ａから循環ダクト３０に入り、上部ハウジング２６に戻る。
経路３ｂ．排気管６０から排気される。

経路１ｂ、２ｂに進んだガスは、再びＦＦＵ２５をとおって、フィルタ２０の下の空間に提供される。基板支持器具１４ａにおいて高温の基板７０をクーリングすると、サイドチャンバ１４の中のガスの温度が上がる。ところが、図５の構成によれば、基板７０によって温められたガスがサイドチャンバ１４から冷却室７３に進み、冷却室７３で冷やされた上で、循環ダクト３０に提供される。よって、インターフェースモジュールの中のガス温度の上昇を抑制できる。

サイドチャンバ１４のガスは、ハウジング内ダクト３０ａに入るガスより温度が高い。したがって、これらが循環ダクト３０で合流する前に、サイドチャンバ１４のガスだけに狙いを絞って冷やすことで、効率的にガスを冷却できる。さらに、サイドチャンバ１４のガスとハウジング内ダクト３０ａに入るガスが循環ダクト３０に入ると、ガス流速が高くなるので、循環ダクト３０の内でガスを冷却するのは困難である。他方、図５の構成によれば、サイドチャンバ１４の内で高温になり、しかも合流前で流速が低いガスを冷却室７３で十分に冷やすことができる。

図６は、インターフェースモジュールを含む半導体製造装置の構成例を示す図である。ハウジング１０およびその周辺機器として、上述の各インターフェースモジュールを採用することができる。ハウジング１０には、人が出入りするためのドア１０ａが取り付けられている。ドア１０ａはＥＦＥＭドアと呼ばれている。一例によれば、ドア１０ａは、電磁ロックスイッチ（Electrical Magnetic Lock Switch）によって開閉可能となっている。そして、ドア１０ａ開けたときにロボットなどを停止するためのスイッチがインターフェースモジュールの内部に設けられることがある。このスイッチは、例えば電磁ロックスイッチなどの、耐熱性の低いスイッチである場合がある。電磁ロックスイッチの耐熱性は、一般的にはたかだか５０℃程度である。そのため、例えば、ハウジング１０の中で２００℃を超える基板を扱う場合には、電磁ロックスイッチの耐熱温度を超えてしまう懸念がある。しかし、上述の各インターフェースモジュールを採用することでインターフェースモジュール内のガス温度の上昇を抑制できるので、耐熱性の低い部品へのダメージを抑制できる。

上述の各構成によれば、インターフェースモジュールの中のガス温度が上昇することを防止又は抑制できる。よって、基板の冷却能力を維持できる。

図６の半導体製造装置では、ハウジング１０の隣にロードポート９０が設けられている。さらに、ハウジング１０にはゲートバルブ９１を介してロードロックモジュール（ＬＬＭ）９２が隣接している。ＬＬＭ９２にはゲートバルブ９３を介してウエハハンドリングチャンバ（ＷＨＣ）９４が隣接している。ＷＨＣ９４には、基板処理に用いられる４つのチャンバモジュール９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄが接続されている。この例において、インターフェースモジュールは、ＬＬＭ９２とロードポート９０の一方から他方へ、基板を搬送するためのインターフェースとして機能する。一例によれば、インターフェースモジュールを含む半導体製造装置は、コントローラ９６によって制御される。上述の記載は、限定的に解釈されず、例示に過ぎない。よって、様々な変形が想定される。

１０ハウジング、１２ロボットアーム、１４サイドチャンバ、１４ａ基板支持器具、２３ラジエータ、２５ファンフィルタユニット

Claims

ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、
前記フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた排気システムと、
前記ハウジングの中に設けられた、複数の基板を支持する基板支持器具と、
前記ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、
前記上部ハウジングに取り付けられたガス供給システムと、
前記ハウジングと前記上部ハウジングとにつながれた循環ダクトと、
前記ファンと前記フィルタの間に設けられたラジエータと、を備えたインターフェースモジュール。
前記ファンフィルタユニットは、前記ファンと前記フィルタを格納するFFUハウジングを有し、
前記ラジエータは前記FFUハウジングの中に格納された、請求項１に記載のインターフェースモジュール。
前記ラジエータは、前記FFUハウジングの内壁にねじで固定された、請求項２に記載のインターフェースモジュール。
前記ラジエータは、冷却液が流れるチューブと、フィンとを備えた、請求項１に記載のインターフェースモジュール。
前記ハウジングの中に設けられたロボットアームを備えた請求項１に記載のインターフェースモジュール。
前記ハウジングは、前記ロボットアームを格納する部分の横にサイドチャンバを有し、
前記基板支持器具は前記サイドチャンバに設けられた、請求項５に記載のインターフェースモジュール。
前記循環ダクトは、その途中部分で、前記サイドチャンバの空間に通じている請求項６に記載のインターフェースモジュール。
前記循環ダクトは、前記ハウジングの中にあるハウジング内ダクトを有し、
前記ハウジング内ダクトは前記ファンフィルタユニットの直下に開口を有する請求項７に記載のインターフェースモジュール。
ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、
前記フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、
前記ハウジングの中に設けられた、複数の基板を支持する基板支持器具と、
前記ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、
前記上部ハウジングに取り付けられたガス供給システムと、
前記ハウジングと前記上部ハウジングとにつながれた循環ダクトと、
前記基板支持器具の横に、前記ハウジングの内部と通じる空間を提供する排気筐体と、
前記排気筐体に取り付けられた排気システムと、を備えたインターフェースモジュール。
前記排気システムは、前記排気筐体の下面に接続されている請求項９に記載のインターフェースモジュール。
前記ハウジングの中に設けられたロボットアームを備えた請求項９に記載のインターフェースモジュール。
前記ハウジングは、前記ロボットアームを格納する部分の横にサイドチャンバを有し、
前記基板支持器具は前記サイドチャンバに設けられ、
前記排気筐体は前記サイドチャンバに隣接する請求項１１に記載のインターフェースモジュール。
前記基板支持器具のすべての基板支持部分の横に前記排気筐体がある請求項９に記載のインターフェースモジュール。
ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、
前記フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた排気システムと、
前記ハウジングの中に設けられた、複数の基板を支持する基板支持器具と、
前記ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、
前記上部ハウジングに取り付けられたガス供給システムと、
前記ハウジングと前記上部ハウジングとにつながれた循環ダクトと、
前記基板支持器具の横に設けられ、前記ハウジングとつながる空間を提供する冷却室と、
前記冷却室の中に設けられたラジエータと、を備え、
前記循環ダクトの途中部分は、前記冷却室の空間に通じているインターフェースモジュール。
前記ハウジングの中に設けられたロボットアームを備えた請求項１４に記載のインターフェースモジュール。
前記ハウジングは、前記ロボットアームを格納する部分の横にサイドチャンバを有し、
前記基板支持器具は前記サイドチャンバに設けられ、
前記冷却室は前記サイドチャンバに隣接する請求項１５に記載のインターフェースモジュール。
前記途中部分は、前記冷却室の側面に設けられた開口で前記冷却室の空間に通じている、請求項１４に記載のインターフェースモジュール。
前記基板支持器具のすべての基板支持部分の横に前記冷却室がある請求項１４に記載のインターフェースモジュール。