(57)【要約】【課題】筐体内から排出配管への気体の排出を好適に調整し得る循環式ＥＦＥＭを提供する。【解決手段】気体を導入する気体導入部と、導入された前記気体が内部を循環する筐体と、前記筐体から排出配管への前記気体の排出を調整する調整部と、前記調整部より前記筐体の内部側の流路に設けられ、前記気体の流量及び圧力の少なくとも１つを計測する第１の計測部と、前記調整部より前記排出配管側の流路に設けられ、前記気体の流量及び圧力の少なくとも１つを計測する第２の計測部と、を有し、前記調整部は、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果の少なくも一方を用いて、前記気体の排出を調整するＥＦＥＭ。【選択図】図１
2020017576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を導入する気体導入部と、
導入された前記気体が内部を循環する筐体と、
前記筐体から排出配管への前記気体の排出を調整する調整部と、
前記調整部より前記筐体の内部側の流路に設けられ、前記気体の流量及び圧力の少なくとも１つを計測する第１の計測部と、
前記調整部より前記排出配管側の流路に設けられ、前記気体の流量及び圧力の少なくとも１つを計測する第２の計測部と、を有し、
前記調整部は、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果の少なくとも一方を用いて、前記気体の排出を調整するＥＦＥＭ。
【請求項２】
前記調整部は、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果を用いて、前記気体の排出を調整する請求項１に記載のＥＦＥＭ。
【請求項３】
前記第２の計測部は流量を測定する請求項１又は請求項２に記載のＥＦＥＭ。
【請求項４】
前記調整部は、前記調整部を挟んで前記筐体の内部側と前記排出配管側との差圧に基づき開放量が定まる弁体と、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果の少なくも一方を用いて前記差圧と前記開放量との関係を規定する係数を変える係数変更部と、を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載のＥＦＥＭ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内で窒素のような気体を循環させる循環式ＥＦＥＭに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程では、ＥＦＥＭ（イーフェム）と呼ばれる装置を用いて、シリコンウエハなどの基板の受け渡しが行われる。工場内における基板の搬送は、ＦＯＵＰ（フープ）等と呼ばれる容器を用いて行われるが、ＥＦＥＭは、容器内の基板を処理装置へ搬送し、また、処理装置内において所定の処理が行われた基板を容器内に戻すために用いられる。ＥＦＥＭは、ロードポート装置と呼ばれる容器の載置台や、基板を搬送するための基板搬送空間を形成するための筐体や、基板を搬送するための搬送ロボット等を備えている。
【０００３】
ここで、ＥＦＥＭ内に形成される基板搬送室内の雰囲気は、搬送される基板への有害物質やパーティクルの付着を防止し、また、基板の酸化等を防止するために、清浄な状態に保たれることが好ましい。基板搬送室内は、例えば空気を浄化した清浄空気で満たされる場合があるが、基板表面が酸素等に接触する頻度を抑制するためには、基板搬送室を窒素等の不活性ガスで満たす方が好ましい。そこで、基板搬送室内に窒素等の不活性ガスを導入し、その不活性ガスを主成分とする気体を装置内で循環させることにより、基板搬送室内を不活性雰囲気に維持する循環式ＥＦＥＭが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
循環式ＥＦＥＭとしては、ＥＦＥＭの内部から窒素等の気体を排出する排出部を備えているものが提案されているが、従来の循環式ＥＦＥＭでは、排出部から排出される気体の排出流量を調整することが難しいという問題を有している。例えば、ＥＦＥＭ内へのガスの供給量は、基板搬送室内の清浄度等に応じて変更したい場合があるが、従来のＥＦＥＭでは、ガスの排出量を適切に調整できないために、気体の供給量を変更した際に、基板搬送室内の圧力が過度に変化する等の問題が生じ得る。また、従来のＥＦＥＭでは、排出配管の圧力変化が生じた場合に、排出流量が多くなりすぎたり、少なくなりすぎるなどの問題が生じ得る。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、筐体内から排出配管への気体の排出流量を好適に調整し得る循環式ＥＦＥＭを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る循環式ＥＦＥＭは、
気体を導入する気体導入部と、
導入された前記気体が内部を循環する筐体と、
前記筐体から排出配管への前記気体の排出を調整する調整部と、
前記調整部より前記筐体の内部側の流路に設けられ、前記気体の流量及び圧力の少なくとも１つを計測する第１の計測部と、
前記調整部より前記排出配管側の流路に設けられ、前記気体の流量及び圧力の少なくとも１つを計測する第２の計測部と、を有し、
前記調整部は、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果の少なくとも一方を用いて、前記気体の排出を調整する。
【０００８】
本願発明に係る循環式ＥＦＥＭは、第１の計測部と第２の計測部によって筐体内及び排出配管側の状態を検知するため、筐体内及び排出配管側の流量・圧力が変動した場合であっても、筐体から排出する気体の排出速度及び排出量を、適切に調整することができる。
【０００９】
また、例えば、前記調整部は、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果を用いて、前記気体の排出を調整してもよい。
【００１０】
このようなＥＦＥＭは、筐体から排出する気体の排出速度及び排出量をより精度よく迅速に調整することができ、例えば気体導入部から筐体への気体の導入量を維持したまま、筐体内からの排出量を任意に変更するなどの排出調整も、精度良く行うことができる。
【００１１】
また、例えば、前記第２の計測部は流量を測定してもよい。
【００１２】
第１及び第２の計測部は、気体の圧力及び流量のうち少なくとも一方を計測するものであればよいが、第２の計測部が流量を測定することにより、筐体からの気体の排出量を直接計測し、これを調整部の制御に用いることができ、気体の消費量を精度よく管理できる。
【００１３】
また、例えば、前記調整部は、前記調整部を挟んで前記筐体の内部側と前記排出配管側との差圧に基づき開放量が定まる弁体と、前記第１の計測部及び前記第２の計測部の計測結果の少なくも一方を用いて前記差圧と前記開放量との関係を規定する係数を変える係数変更部と、を有してもよい。
【００１４】
調整部は、第１の計測部や第２の計測部の測定結果に応じて開放量を変更する電磁弁などであってもよいが、差圧に応じて開放量が定まる機械的な弁体と、第１の計測部や第２の計測部の測定結果に応じて差圧と開放量との関係を規定する係数を変える係数変更部とを組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭの概略図である。
【図２】図２は、半導体工場内におけるＥＦＥＭと排出配管の状態を表す概念図である。
【図３】図３は、変形例に係る調整部の内部構造を表す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＦＥＭ（イーフェム、Equipment front end module)１０を表す概略断面図である。ＥＦＥＭ１０は、例えば半導体工場内における各種処理装置（不図示）に付随して設けられ、搬送容器であるＦＯＵＰ（フープ、Front-opening unified pod)８０内に収容されるシリコンウエハ等の基板８２を処理装置に搬送する搬送手段や、ＦＯＵＰ８０と処理装置との間を搬送中の基板８２が通過する清浄な空間（Mini-Environment又は基板搬送室２２)を形成するための筐体２０を有する。
【００１７】
ＥＦＥＭ１０は、筐体２０内に不活性ガスや乾燥空気（ＣＤＡ）などの気体を導入する気体導入部１６と、導入された気体が内部を循環する筐体２０と、筐体２０から排出配管６０への気体の排出を調整する調整部３０とを有する循環式ＥＦＥＭである。気体導入部１６から筐体２０内へ導入され、筐体２０を循環する気体としては、乾燥空気や、窒素ガスその他の不活性ガスなどが挙げられ、窒素ガスが好適に用いられるが、特に限定されない。
【００１８】
ＥＦＥＭ１０は、たとえば、筐体２０内の空気を気体導入部１６から導入される窒素ガスに置換し、筐体２０内を窒素ガス雰囲気とした状態で使用されるが、筐体２０内の気体における窒素ガスの濃度は特に限定されず、筐体２０の気体導入部１６から導入されるガス以外のガスや空気等が、許容範囲内において筐体２０内を満たす気体に含まれていてもよい。
【００１９】
ＥＦＥＭ１０は、気体導入部１６、筐体２０及び調整部３０の他に、ＦＯＵＰ８０を載置する載置台７２及びＦＯＵＰ８０の蓋を開くドア（不図示）等を有するロードポート装置７０と、筐体２０内に循環気流を形成し、有害物質やパーティクル等を除去するためのファンフィルタユニット１１と、基板８２を搬送する搬送手段としての基板搬送ロボット２６を有する。
【００２０】
ロードポート装置７０は、筐体２０の側壁の一部を構成するように設けられる。ロードポート装置７０は、載置台７２に載置されたＦＯＵＰ８０を、水平方向に移動させることにより筐体２０に対して気密に接続することができる。さらに、ロードポート装置７０は、ＦＯＵＰ８０の蓋を開くことによって、基板８２が収容されるＦＯＵＰ８０の内部と、筐体２０の内部に形成された基板搬送室２２とを、連通させることができる。
【００２１】
基板搬送ロボット２６は、筐体２０内の基板搬送室２２の床面に設置されており、基板８２を把持して搬送するためのアーム２６ａを有している。基板搬送ロボット２６は、ＦＯＵＰ８０内の基板８２を、ＥＦＥＭ１０が付随する処理装置（より詳細には、例えば処理装置のロードロック室等）に搬送したり、処理装置において処理が終わった基板８２を、処理装置からＦＯＵＰ８０内へ搬送したりする。
【００２２】
ファンフィルタユニット１１は、筐体２０内の天井２０ｂ付近に設けられている。ファンフィルタユニット１１は、筐体２０内の天井２０ｂに設けられるファン１２と、ファン１２の直下に設けられるフィルタ１４とを有している。ファン１２は、フィルタ１４の下方に形成される基板搬送室２２にダウンフローを形成する。ファン１２は、例えば、回転方向に対して傾斜した羽根と、羽根を回転させるためのモータを有するが、筐体２０内に所定の気流を発生させるものであれば特に限定されない。
【００２３】
フィルタ１４は、ファン１２の直下に設けられている。フィルタ１４としては特に限定されないが、たとえばパーティクル除去フィルタとケミカルフィルタとを組み合わせたものを用いることができ、筐体２０内を満たす気体に存在するパーティクルや汚染物質を除去することができる。なお、ファンフィルタユニット１１は、ファン１２のような送風手段とフィルタ１４を有していればよく、ファンフィルタユニット１１には、送風手段とフィルタとが別々に配置されるものも含まれる。
【００２４】
筐体２０は略直方体の外形状を有しており、筐体２０の内部には、基板搬送室２２と循環流路２４とが形成されている。また、筐体２０の内部には、基板搬送室２２と循環流路２４とを隔てる中間壁２０ｄが設けられており、循環流路２４は、筐体２０における直立しておりロードポート装置７０が備えられていない側壁２０ａと中間壁２０ｄとの間および、筐体２０の天井２０ｂとフィルタ１４との間に、形成される。
【００２５】
中間壁２０ｄは窒素ガス等の気体による気流を遮蔽するが、中間壁２０ｄと床面との間には循環用隙間２３が形成されている。したがって、基板搬送室２２と循環流路２４とは、基板搬送室２２の上方ではフィルタ１４を介して繋がっており、基板搬送室２２の下方では循環用隙間２３を介して繋がっている。
【００２６】
基板搬送室２２の天井に設けられるフィルタ１４は、ファン１２で形成された気流を通過させるため、基板搬送室２２には、天井に設けられたファン１２によるダウンフロー（下降気流）が形成される。また、中間壁２０ｄと床面との間に形成された循環用隙間２３を介して、基板搬送室２２から循環流路２４へ気体が流入することにより、フィルタ１４上方を除く循環流路２４の大部分には、循環用隙間２３からファン１２へ向かう上昇気流が形成される。このようにして、気体導入部１６から導入された気体は、筐体２０内を循環する。
【００２７】
すなわち、図１に示すＥＦＥＭ１０は、その筐体２０内に矢印で示すようなガスの循環気流を形成しながら、使用される。このようなガスの気流は、気体導入部１６から筐体２０内に導入されたガスを、ファンフィルタユニット１１を用いて、基板搬送室２２及び循環流路２４の間を循環させることにより形成される。
【００２８】
なお、循環流路２４には、基板搬送室２２に設けられるフィルタ１４とは別のフィルタが設けられていてもよく、また、循環流路２４に上昇気流を生じさせるファンが、筐体２０の天井２０ｂに設けられるファン１２とは別途設けられていてもよい。
【００２９】
気体導入部１６は、筐体２０の天井２０ｂ付近における循環流路２４に設けられている。気体導入部１６は、窒素等の不活性ガスを放出するガス放出ノズルを有しており、筐体２０内に気体を導入する。気体導入部１６には、図示しないガスタンクから気体が供給される。図１に示す気体導入部１６は、循環流路２４においてファン１２に向かって気体を放出するが、ＥＦＥＭ１０が有する気体導入部１６としてはこれに限定されず、例えば気体導入部１６は、フィルタ１４の直下にガス放出ノズルを配置して、基板搬送室２２に設けられていてもよい。
【００３０】
気体導入部１６は、制御部５０によって制御され、ＥＦＥＭ１０内にガスを導入する。例えば、基板搬送室２２の清浄度を上げたい場合などに、制御部５０は、気体導入部１６を制御して筐体２０内へのガスの導入を開始したり、又は、筐体２０内への単位時間当たりのガスの導入量を増やしたりすることができる。この際、外気が基板搬送室２２内に流入して基板搬送室２２の清浄度が低下することを防止するために、ガスで満たされる筐体２０内は、正圧に保たれることが好ましい。
【００３１】
循環流路２４には、筐体２０内の循環する気体の流量及び気体の圧力の少なくとも１つを計測する第１の計測部２８が設けられている。第１の計測部２８として用いる流量計としては、熱式流量計、羽根車式流量計、カルマン渦式流量計などが挙げられ、第１の計測部２８として用いる圧力計としては、ダイアフラム圧力計、ゲージ圧力計、差圧計、絶対圧力計などが挙げられるが、特に限定されない。また、第１の計測部２８は、流量計と圧力計の両方を有していてもよく、気体の流量と気体の圧力の両方を計測することができてもよい。
【００３２】
第１の計測部２８は、循環流路２４に形成される排出開口２０ａａに接続する調整部３０より、筐体２０の内部側の流路に設けられていればよく、筐体２０内の基板搬送室２２に設けられていてもよい。第１の計測部２８の計測結果は、制御部５０に送られる。
【００３３】
調整部３０は、循環流路２４の壁の一部を構成する側壁２０ａにおける床部に近い部分に取り付けられている。側壁２０ａには、筐体２０内を循環する気体の一部を排出するための排出開口２０ａａが形成されており、調整部３０の一方は、排出開口２０ａａに接続している。調整部３０は、たとえば、電磁弁で構成される。調整部３０は、制御部５０からの制御信号によって駆動され、循環流路２４と接続配管４０との間に備えられる電磁弁の開放量を変更し、筐体２０からの気体の排出を調整する。
【００３４】
調整部３０の他方は、半導体工場の排出配管６０へ接続する接続配管４０に接続している。筐体２０内の気体は、排出開口２０ａａ及び調整部３０を通り、さらに接続配管４０を通って排出配管６０へ排出される。
【００３５】
図２は、排出配管６０を表す概念図である。排出配管６０は、工場内に備えられる複数のＥＦＥＭ１０の調整部３０や、ＥＦＥＭ１０以外の他の装置（例えば、処理装置など）の調整部などの複数の調整部に対して、接続配管４０などを介して接続されている。排出配管６０は、ポンプ等の排気手段に接続されており、排出配管６０内は、負圧に維持されることが好ましい。
【００３６】
図１に示すように、接続配管４０には、調整部３０を介して排出される気体の流量及び気体の圧力の少なくとも１つを計測する第２の計測部４２が設けられている。第２の計測部４２として用いる流量計及び圧力計としては、第１の計測部２８と同様のものが挙げられるが、特に限定されない。また、第２の計測部４２は、流量計と圧力計の両方を有していてもよく、気体の流量と気体の圧力の両方を計測することができてもよい。
【００３７】
第２の計測部４２は、第１の計測部２８と同じ物理量（流量又は圧力）を計測してもよく、第１の計測部２８とは異なる物理量を計測してもよい。ただし、第２の計測部４２は、流量を測定する流量計であることが好ましい。これにより、筐体２０からの気体の排出量を直接計測し、制御部５０を介して行われる調整部３０による気体の排出量調整に、排出量の測定結果を用いることができるので、このようなＥＦＥＭ１０は、気体の消費量を精度よく管理できる。
【００３８】
第２の計測部４２は、循環流路２４に形成される排出開口２０ａａに接続する調整部３０より、排出配管６０側の流路に設けられていればよく、排出配管６０に設けられていてもよい。ただし、第２の計測部４２が流量計である場合には、他のＥＦＥＭ等からの流量の影響を受けず、対象となるＥＦＥＭ１０からの気体の排出量を、ほかと切り離して計測できるように、調整部３０の近くに配置されることが好ましい。
【００３９】
第２の計測部４２の計測結果は、第１の計測部２８の計測結果と同様に、制御部５０に送られる。
【００４０】
制御部５０は、気体導入部１６による筐体２０への気体の導入や、調整部３０による筐体２０からの気体の排出を制御する。制御部５０には、第１の計測部２８及び第２の計測部４２の計測結果が入力され、制御部５０は、計測結果を用いて所定の演算を実施し、演算結果に基づき、気体導入部１６や調整部３０を制御する。これにより、調整部３０は、第１の計測部２８や第２の計測部４２の計測結果を用いた気体の排出調整を行うことができ、また、気体導入部１６は、第１の計測部２８や第２の計測部４２の計測結果を用いた気体の導入調整を行うことができる。制御部５０は、たとえばマイクロプロセッサ等で構成される。
【００４１】
制御部５０による制御は、特に限定されないが、たとえば、ＥＦＥＭ１０は、第１の計測部２８及び第２の計測部４２の計測結果を用いることにより、筐体２０内の気体の流量（循環速度）又は気体の圧力と、筐体２０からの気体の排出流量とが、いずれも所望の値となるように、調整部３０や気体導入部１６を制御できる。
【００４２】
調整部３０は、第１の計測部２８及び第２の計測部４２の計測結果の少なくとも一方を用いて、気体の排出を調整することができる。たとえば、調整部３０は、第１又は第２の計測部２８、４２の一方のみの計測結果を用いて、調整部３０が有する弁の開閉を制御して排出量を調整することができる。この場合、制御部５０は、弁の開放量の変化に伴う第１又は第２の計測部２８、４２の計測値の変化を、フィードバックして制御してもよい。
【００４３】
また、たとえば、調整部３０は、第１及び第２の計測部２８、４２の計測結果を用いて、調整部３０が有する弁の開閉を制御して排出量を調整することができる。このような調整部３０を有するＥＦＥＭ１０は、筐体２０から排出する気体の排出速度及び排出量をより精度よく迅速に調整することができる。調整部３０からの排出流量は、筐体２０側の状態（圧力又は流量）と、排出配管６０側の状態との双方の影響を受けるからである。
【００４４】
また、図２に示す排出配管６０の負圧は、工場内における他の装置の稼働状況等により変動する場合があるが、第２の計測部４２の計測結果を用いて調整を行う調整部３０は、調整部３０からの気体の排出状態が、排出配管６０の負圧変動の影響を受ける問題を防止できる。
【００４５】
このように、循環式ＥＦＥＭであるＥＦＥＭ１０は、第１の計測部２８と第２の計測部４２によって筐体２０内及び排出配管６０側の状態を検知するため、筐体２０内及び排出配管６０側の流量・圧力が変動した場合であっても、筐体２０から排出する気体の排出速度及び排出量を、適切に調整することができる。
【００４６】
実施形態を示して本発明に係るＥＦＥＭを説明したが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態のみに限定されず、他の実施形態及び変形例を含むことは言うまでもない。たとえば、図１に示すＥＦＥＭ１０において、調整部３０は循環流路２４と接続配管４０との接続位置に設けられているが、調整部３０は循環流路２４から筐体２０内の気体を排出するものに限定されない。他の実施形態に係るＥＦＥＭでは、調整部３０は、基板搬送室２２と接続配管４０との接続位置に設けられていてもよく、基板搬送室２２から調整部３０を介して接続配管４０へ、筐体２０内の気体を排出する構成であってもよい。
【００４７】
また、たとえば、実施形態に係るＥＦＥＭ１０では、調整部３０は電磁弁を有しているが、調整部３０はこれに限定されず、図３に示すような調整部１３０を、図１に示す調整部３０に代えて用いることができる。図３に示すように、変形例に係る調整部１３０は、機械式の弁体として機能する可動板１３６と、可動板１３６に取り付けられている錘１３８を有する。
【００４８】
可動板１３６は、ボックス１３２内に収容されている。可動板１３６は、軸１３７を中心に回動し、循環流路２４へ通じる排出開口２０ａａを開閉することができる。ボックス１３２に形成されるボックス開口１３４には、接続配管４０が接続している。
【００４９】
可動板１３６は、一方の面で循環流路２４の圧力を受け、他方の面で接続配管４０の圧力を受けるため、調整部１３０を挟んで筐体２０の内部側（すなわち循環流路２４）と排出配管６０側（すなわち接続配管４０）との差圧に基づき動作し、開放量が決まる。
【００５０】
また、可動板１３６に対して取り付けられている錘１３８は、制御部５０によって制御されるモータ等の駆動により、その重心位置が、軸１３７に対して接近・離間する方向に変化するように、動くことができる。これにより、錘１３８は、筐体２０の内部側と排出配管６０側の差圧と可動板１３６の開放量（可動板１３６による排出開口２０ａａの開放量）との関係を規定する係数を変える係数変更部として機能する。なお、係数変更部としては、可動板１３６への付勢力を変更可能なばね等を用いることも可能である。
【００５１】
図１に示す制御部５０は、第１の計測部２８及び第２の計測部４２の計測結果の少なくとも一方を用いて、錘１３８の位置を制御することにより、調整部１３０に、気体の排出調整を行わせることができる。このように、調整部３０による調整機構は、電磁弁のような電気制御される弁に限定されず、機械式の弁やダイアフラムなどに、電気制御可能な係数変更部が付属しているものであってもよい。このような調整部１３０を有するＥＦＥＭも、図１に示すＥＦＥＭ１０と同様の効果を奏する。
【００５２】
また、図１に示すＥＦＥＭ１０では、制御部５０が調整部３０を制御する構成であったが、調整部３０としてはこれに限定されない。たとえば、調整部３０は、制御部５０とは独立して動作する電磁弁であってもよく、調整部３０に対して、第１の計測部２８及び第２の計測部４２による計測結果が直接入力される態様であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０…ＥＦＥＭ
１１…ファンフィルタユニット
１２…ファン
１４…フィルタ
１６…気体導入部
２０…筐体
２０ａ…側壁
２０ａａ…排出開口
２０ｂ…天井
２０ｄ…中間壁
２２…基板搬送室
２４…循環流路
２６…基板搬送ロボット
２６ａ…アーム
２８…第１の計測部
３０、１３０…調整部
４０…接続配管
４２…第２の計測部
５０…制御部
６０…排出配管
７０…ロードポート装置
７２…載置台
８０…ＦＯＵＰ
８２…基板
１３２…ボックス
１３４…ボックス開口
１３６…可動板
１３７…軸
１３８…錘
【図１】
2020017576.tif 000003
【図２】
2020017576.tif 000004
【図３】
2020017576.tif 000005