CN109037098B - 设备前端模块气体再循环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设备前端模块气体再循环。公开了用于使气体在设备前端模块(“EFEM”)中再循环的方法和装置，其包括在再循环期间提供气体和在再循环期间控制EFEM中的环境的气体流量、压力和组成的能力。

Description

设备前端模块气体再循环
技术领域
本发明总体上涉及半导体领域，更具体涉及设备前端模块气体再循环。
背景技术
一些半导体处理工具使用设备前端模块(“EFEM”)在诸如前端开口标准盒(“FOUP”)之类的存储容器与半导体处理工具的内部部件(诸如加载锁或处理室)之间传输半导体晶片。EFEM通常由插入在接收这种FOUP的加载端口与加载锁或处理室之间的外壳组成；经过滤的空气可以流经该外壳，以便在通过EFEM传输过程中保持晶片周围的清洁环境。EFEM通常包括机械手臂，机械手臂可以将晶片从FOUP传输通过EFEM到达半导体处理工具的其他元件，然后返回FOUP。EFEM还可以包括或附接有多个加载端口，每个加载端口接收单个FOUP，其使得来自多个FOUP的晶片能够在单个半导体处理工具内被处理。
发明内容
在本说明书中描述的主题的一个或多个实现方式的细节在附图和下面的描述中阐述。根据描述、附图和权利要求，其他特征、方面和优点将变得显而易见。
在一实施方式中，可以提供一种装置。所述装置可以包括：设备前端模块(“EFEM”)；所述EFEM具有微环境；流体连接到所述微环境的进气室；位于所述EFEM的底部并与所述微环境流体连接的EFEM气体出口，以及被配置成使气体从所述进气室流动以移动通过所述微环境的风机单元。所述装置还可以包括：排放机构，所述排放机构流体地连接到所述EFEM气体出口并且被配置成能在至少多个第一打开配置与多个第二打开配置之间转变，所述第二打开配置具有比所述多个第一打开配置的流导小的流导；再循环管道，其具有流体连接到所述进气室的第一端和流体连接到所述微环境的第二端；第一气体供应入口，其流体连接到所述进气室并且被配置成与第一气体供应源流体连接；第二气体供应入口，其流体连接到所述进气室并且被配置成与第二气体供应源流体连接；以及控制器。所述控制器可以被配置为：(a)通过使气体从所述微环境流动通过所述再循环管道和所述进气室并返回到所述微环境中而在所述EFEM内引起气体再循环，(b)在(a)期间，使第一气体从所述第一气体供应源以第一流率流入所述进气室，而所述排放机构处于所述第一打开配置中的一个或多个第一打开配置中，(c)在(a)期间和在(b)之后，使所述第一气体从所述第一气体供应源以小于所述第一流率的第二流率流入所述进气室，而所述排放机构处于所述第二打开配置中的一个或多个第二打开配置中，以及(d)使第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
在一些实施方式中，所述排放机构可以包括节流阀。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括被配置成测量所述微环境中的压力的压力传感器。在(b)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的所述压力来调节所述排放机构在所述一个或多个第一打开配置之间的配置，以及在(c)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的压力来调节所述排放机构在所述一个或多个第二打开配置之间的配置。
在一些这样的实施方式中，所述控制器可以进一步被配置成：(e)确定所述微环境中的压力是否处于、高于或低于第一阈值压力，在(b)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于(e)中的所述确定来调节所述排放机构的所述配置，并且在(c)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于(e)中的所述确定来调节所述排放机构的所述配置。
在一些其他的这样的实施方式中，所述控制器可以进一步被配置成：在(b)和/或(c)期间至少部分地基于所述微环境中的压力和所述第一气体进入所述进气室的流率来确定所述EFEM中是否存在泄漏，以及基于确定所述EFEM中存在泄漏，使所述排放机构转变为具有大于或等于所述多个第二打开配置的最大流导的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
在一些另外的这样的实施方式中，所述排放机构可以包括节流阀和与所述节流阀并联流体连接的排放旁通阀，以及使所述排放机构移动到第三打开配置可以包括使所述排放旁通阀转变到打开配置。
在一些其他的这样的实施方式中，所述装置可以进一步包括流率传感器，所述流率传感器被配置成检测流过所述第一气体供应入口的气体的流率。
在一些其他的这样的实施方式中，所述控制器还可以被配置为：(f)使所述排放机构移动至闭合配置，(g)在(f)之后使气体以第三流率流过所述进气室并进入所述微环境，并且(h)在(g)期间或之后，至少部分地基于所述微环境中的压力和所述第三流率确定所述EFEM中是否存在泄漏。
在一些另外的这样的实施方式中，所述控制器可以进一步被配置成基于在(h)中确定在所述EFEM中存在泄漏而致使所述排放机构转变成具有比所述多个第二打开配置的流导大的流导的第三打开配置，并且致使所述第二气体从所述第二气体供应源流到所述进气室。
在一些其他的这样的实施方式中，所述控制器还可以被配置为：确定通过所述排放机构从所述微环境流出的气体的流出速率，在(b)期间，至少部分地基于所述第一流率和从所述微环境流出的所述气体的流出速率来确定所述EFEM中是否存在泄漏，在(c)期间，至少部分地基于所述第一流率和从所述微环境流出的气体的流出速率来确定所述EFEM中是否存在泄漏，基于确定在所述EFEM中存在泄漏，导致以下一项或多项：使警报发生，以及使所述排放机构转变为具有比所述多个第二打开配置的最大流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
在一些这样的实施方式中，确定从所述微环境流出的所述气体的流出速率可以基于以下项中的一项或多项：所述排放机构的配置、所述排放机构的压力和流率计。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括：第一质量流量控制器，其流体连接至所述第一气体供应入口并且被配置成与所述第一气体供应源流体连接；以及第二质量流量控制器，其流体连接到第一气体供应入口并且被配置成与所述第一气体供应源流体连接。在(b)中可以进一步配置所述控制器以致使所述第一质量流量控制器让所述第一气体以所述第一流率流入所述进气室，并且在(c)中可以进一步配置所述控制器以致使所述第二质量流量控制器让所述第一气体以所述第二流率流入所述进气室。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括：氧气传感器，其被配置成测量所述微环境中的氧气水平；以及湿度传感器，其被配置为测量所述微环境中的湿度水平。在(c)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的所述氧气水平和所述湿度水平来调节所述第一气体的所述流率。
在一些这样的实施方式中，所述装置可以进一步包括被配置成测量所述微环境中的压力的压力传感器。在(b)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于以下项中的一项或多项来调节所述排放机构在所述一个或多个第一打开配置之间的配置：所述微环境的所述压力、所述氧气水平以及所述微环境的所述湿度水平。在(c)中可以进一步配置所述控制器以至少部分地基于以下项中的一项或多项来调节所述排放机构在所述一个或多个第二打开配置之间的配置：所述微环境的压力、所述氧气水平和所述微环境的湿度水平。
在一些实施方式中，所述装置还可以包括：位于所述EFEM上的加载端口安装孔；以及闩锁，其具有壳体和活塞，并且被配置成将所述活塞定位在缩回位置和延伸位置中。所述闩锁可以安装到所述EFEM，使得当所述活塞处于延伸位置时，当沿着所述加载端口安装孔的中心轴线观察时，所述活塞覆盖所述加载端口安装孔的至少一部分，并且当所述活塞处于所述缩回位置时，当沿着所述加载端口安装孔的所述中心轴线观察时，所述活塞不覆盖所述加载端口安装孔。所述控制器还可以被配置为在(a)、(b)、(c)和(d)期间使所述活塞处于所述延伸位置。
在一些这样的实施方式中，所述装置可以进一步包括被配置成测量所述微环境中的氧气水平的氧气传感器。所述控制器还可以被配置为基于确定所述微环境中的氧气水平低于第二阈值，使所述活塞处于所述延伸位置。
在一些这样的实施方式中，所述装置还可以包括连接到所述EFEM的加载端口。螺栓可以延伸通过所述加载端口的孔并通过加载端口安装孔，从而将所述加载端口连接到所述EFEM，当所述活塞处于所述延伸位置时，当沿着所述螺栓的中心轴线观察时，所述活塞覆盖所述螺栓的至少一部分，并且当所述活塞处于所述缩回位置时，当沿着所述螺栓的所述中心轴线观察时，所述活塞不覆盖所述螺栓。
在一些实施方式中，所述控制器还可以被配置为：在(b)或(c)期间，使所述排放机构转变为具有比所述多个第二打开配置的最大流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
在一些实施方式中，可以提供一种用于使气体在设备前端模块(“EFEM”)内再循环的方法，所述EFEM具有微环境、流体连接至所述微环境的进气室，以及位于所述EFEM的底部并流体连接到所述微环境的EFEM气体出口。该方法可以包括：(a)通过使气体从所述微环境流过所述再循环管道和所述进气室并返回到所述微环境中而使气体再循环通过所述EFEM，(b)在(a)期间，使第一气体从第一气体供应源以第一流率流入所述进气室，而流体连接到所述EFEM气体出口的排放机构处于一个或多个第一打开配置中，以及(c)在(a)期间和在(b)之后，使所述第一气体从所述第一气体供应源以小于所述第一流率的第二流率流入所述进气室，而所述排放机构处于比所述一个或多个第一打开配置具有较低的流导的一个或多个第二打开配置中。
在一些实施方式中，(b)还可以包括至少部分地基于所述微环境的压力来调节所述排放机构在两个或更多个第一打开配置之间的配置，以及(c)还可以包括至少部分地基于所述微环境的所述压力来调节所述排放机构在两个或更多个第二打开配置之间的配置。
在一些实施方式中，(b)还可以包括至少部分地基于所述微环境的氧气水平和/或所述微环境的湿度水平来调节所述排放机构在两个或更多个第一打开配置之间的配置，以及(c)还可以包括至少部分地基于所述微环境的氧气水平和/或所述微环境的湿度水平来调节所述排放机构在两个或更多个第二打开配置之间的配置。
在一些实施方式中，所述方法还可以包括：(d)确定所述EFEM中是否存在泄漏，以及(e)基于(d)中的所述确定，使所述排放机构转变为具有比所述第二打开配置的流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使第二气体从第二气体供应源流入所述进气室。
在一些这样的实施方式中，(d)还可以包括基于以下项中的一项或多项来确定所述EFEM中是否存在泄漏：所述微环境的压力、所述第一流率、所述第二流率和来自所述微环境的气体的流出速率。
具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：
1.一种装置，其包括：
设备前端模块(“EFEM”)，所述EFEM具有
微环境，
流体连接到所述微环境的进气室，
EFEM气体出口，其位于所述EFEM的底部并与所述微环境流体连接，以及
风机单元，所述风机单元被配置成使气体从所述进气室流动以移动通过所述微环境；
排放机构，所述排放机构流体地连接到所述EFEM气体出口并且被配置成能在至少多个第一打开配置与多个第二打开配置之间转变，所述多个第二打开配置具有比所述多个第一打开配置的流导小的流导；
再循环管道，其具有流体连接到所述进气室的第一端和流体连接到所述微环境的第二端；
第一气体供应入口，其流体连接到所述进气室并且被配置成与第一气体供应源流体连接；
第二气体供应入口，其流体连接到所述进气室并且被配置成与第二气体供应源流体连接；和
控制器，其被配置为：
(a)通过使气体从所述微环境流动通过所述再循环管道和所述进气室并返回到所述微环境中而在所述EFEM内引起气体再循环，
(b)在(a)期间，使第一气体从所述第一气体供应源以第一流率流入所述进气室，而所述排放机构处于所述第一打开配置中的一个或多个第一打开配置中，
(c)在(a)期间和在(b)之后，使所述第一气体从所述第一气体供应源以小于所述第一流率的第二流率流入所述进气室，而所述排放机构处于所述第二打开配置中的一个或多个第二打开配置中，以及
(d)使第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
2.根据条款1所述的装置，其中所述排放机构包括节流阀。
3.根据条款1所述的装置，其还包括被配置成测量所述微环境中的压力的压力传感器，其中：
在(b)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的所述压力来调节所述排放机构在所述一个或多个第一打开配置之间的配置，以及在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的压力来调节所述排放机构在所述一个或多个第二打开配置之间的配置。
4.根据条款3所述的装置，其中：
所述控制器进一步被配置成：(e)确定所述微环境中的压力是否处于、高于或低于第一阈值压力，
在(b)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于(e)中的所述确定来调节所述排放机构的所述配置，并且
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于(e)中的所述确定来调节所述排放机构的所述配置。
5.根据条款3所述的装置，其中所述控制器进一步被配置成：
在(b)和/或(c)期间至少部分地基于所述微环境中的压力和所述第一气体进入所述进气室的流率来确定所述EFEM中是否存在泄漏，以及
基于确定所述EFEM中存在泄漏，使所述排放机构转变为具有大于或等于所述多个第二打开配置的最大流导的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到所述进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
6.根据条款5所述的装置，其中：
所述排放机构包括节流阀和与所述节流阀并联流体连接的排放旁通阀，以及
使所述排放机构移动到第三打开配置包括使所述排放旁通阀转变到打开配置。
7.根据条款5所述的装置，其进一步包括流率传感器，所述流率传感器被配置成检测流过所述第一气体供应入口的气体的流率。
8.根据条款3-7中任一项所述的装置，其中所述控制器还被配置为：
(f)使所述排放机构移动至闭合配置，
(g)在(f)之后使气体以第三流率流过所述进气室并进入所述微环境，并且
(h)在(g)期间或之后，至少部分地基于所述微环境中的压力和所述第三流率确定所述EFEM中是否存在泄漏。
9.根据条款8所述的装置，其中所述控制器进一步被配置成基于在(h)中确定在所述EFEM中存在泄漏而致使所述排放机构转变成具有比所述多个第二打开配置的流导大的流导的第三打开配置，并且致使所述第二气体从所述第二气体供应源流到所述进气室。
10.根据条款1-7中任一项所述的装置，其中所述控制器还被配置为：
确定通过所述排放机构从所述微环境流出的气体的流出速率，
在(b)期间，至少部分地基于所述第一流率和从所述微环境流出的所述气体的流出速率来确定所述EFEM中是否存在泄漏，
在(c)期间，至少部分地基于所述第一流率和从所述微环境流出的气体的流出速率来确定所述EFEM中是否存在泄漏，
基于确定在所述EFEM中存在泄漏，导致以下一项或多项：
使警报发生，以及
使所述排放机构转变为具有比所述多个第二打开配置的最大流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
11.根据条款10所述的装置，其中，确定从所述微环境流出的所述气体的流出速率基于以下项中的一项或多项：所述排放机构的配置、所述排放机构的压力和流率计。
12.根据条款1-7中任一项所述的装置，其还包括：
第一质量流量控制器，其流体连接至所述第一气体供应入口并且被配置成与所述第一气体供应源流体连接，
第二质量流量控制器，其流体连接到所述第一气体供应入口并且被配置成与所述第一气体供应源流体连接，其中：
在(b)中进一步配置所述控制器以致使所述第一质量流量控制器让所述第一气体以所述第一流率流入所述进气室，并且
在(c)中进一步配置所述控制器以致使所述第二质量流量控制器让所述第一气体以所述第二流率流入所述进气室。
13.根据条款1-7中任一项所述的装置，其还包括：
氧气传感器，其被配置成测量所述微环境中的氧气水平，以及
湿度传感器，其被配置为测量所述微环境中的湿度水平，其中：
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的所述氧气水平和所述湿度水平来调节所述第一气体的所述流率。
14.根据条款13所述的装置，其进一步包含被配置成测量所述微环境中的压力的压力传感器，其中：
在(b)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于以下项中的一项或多项来调节所述排放机构在所述一个或多个第一打开配置之间的配置：所述微环境的所述压力、所述氧气水平以及所述微环境的所述湿度水平，以及
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于以下项中的一项或多项来调节所述排放机构在所述一个或多个第二打开配置之间的配置：所述微环境的所述压力、所述氧气水平和所述微环境的所述湿度水平。
15.根据条款1至7中任一项所述的装置，其还包括：
位于所述EFEM上的加载端口安装孔，以及
闩锁，其具有壳体和活塞，并且被配置成将所述活塞定位在缩回位置和延伸位置中，其中：
所述闩锁安装到所述EFEM，使得当所述活塞处于所述延伸位置时，当沿着所述加载端口安装孔的中心轴线观察时，所述活塞覆盖所述加载端口安装孔的至少一部分，并且当所述活塞处于所述缩回位置时，当沿着所述加载端口安装孔的所述中心轴线观察时，所述活塞不覆盖所述加载端口安装孔，并且
其中所述控制器还被配置为在(a)、(b)、(c)和(d)期间使所述活塞处于所述延伸位置。
16.根据条款15所述的装置，其进一步包含被配置成测量所述微环境中的氧气水平的氧气传感器，其中：
所述控制器还被配置为基于确定所述微环境中的氧气水平低于第二阈值，使所述活塞处于所述延伸位置。
17.根据条款15所述的装置，其还包括连接到所述EFEM的加载端口，其中：
螺栓延伸通过所述加载端口的孔并通过所述加载端口安装孔，从而将所述加载端口连接到所述EFEM，
当所述活塞处于所述延伸位置时，当沿着所述螺栓的所述中心轴线观察时，所述活塞覆盖所述螺栓的至少一部分，并且
当所述活塞处于所述缩回位置时，当沿着所述螺栓的所述中心轴线观察时，所述活塞不覆盖所述螺栓。
18.根据条款1-7中任一项所述的装置，其中，所述控制器还被配置为：
在(b)或(c)期间，使所述排放机构转变为具有比所述多个第二打开配置的最大流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
19.一种用于使气体在设备前端模块(“EFEM”)内再循环的方法，所述EFEM具有微环境、流体连接至所述微环境的进气室、以及位于所述EFEM的底部并流体连接到所述微环境的EFEM气体出口，该方法包括：
(a)通过使气体从所述微环境流过所述再循环管道和所述进气室并返回到所述微环境中而使气体再循环通过所述EFEM，
(b)在(a)期间，使第一气体从第一气体供应源以第一流率流入所述进气室，而流体连接到所述EFEM气体出口的排放机构处于一个或多个第一打开配置中，以及
(c)在(a)期间和在(b)之后，使所述第一气体从所述第一气体供应源以小于所述第一流率的第二流率流入所述进气室，而所述排放机构处于比所述一个或多个第一打开配置具有较低的流导的一个或多个第二打开配置中。
20.根据条款19所述的方法，其中：
(b)还包括至少部分地基于所述微环境的压力来调节所述排放机构在两个或更多个第一打开配置之间的配置，以及
(c)还包括至少部分地基于所述微环境的所述压力来调节所述排放机构在两个或更多个第二打开配置之间的配置。
21.根据条款19或条款20所述的方法，其中：
(b)还包括至少部分地基于所述微环境的氧气水平和/或所述微环境的湿度水平来调节所述排放机构在两个或更多个第一打开配置之间的配置，以及
(c)还包括至少部分地基于所述微环境的所述氧气水平和/或所述微环境的所述湿度水平来调节所述排放机构在两个或更多个第二打开配置之间的配置。
22.根据条款19所述的方法，其还包括：
(d)确定所述EFEM中是否存在泄漏，以及
(e)基于(d)中的所述确定，使所述排放机构转变为具有比所述第二打开配置的流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使第二气体从第二气体供应源流入所述进气室。
23.根据条款22所述的方法，其中(d)还包括基于以下项中的一项或多项来确定所述EFEM中是否存在泄漏：所述微环境的压力、所述第一流率、所述第二流率和来自所述微环境的气体的流出速率。
附图说明
本文公开的各种实现方式在附图的图中以示例而非限制的方式被示出，其中类似的附图标记指代相似的元件。
图1描绘了第一示例装置。
图2描绘了在设备前端模块(“EFEM”)中创建和维持惰性环境的示例性技术。
图3描绘了图1的在示例性气体再循环配置中的装置。
图4描绘了EFEM的示例性的惰性气体填充操作。
图5描绘了EFEM的示例性的惰性气体再循环操作。
图6描绘了EFEM的示例性冲洗操作。
图7描绘了EFEM的示例性压力完整性检查操作。
图8描绘了EFEM中的气体再循环的第二示例性技术的流程图。
图9和图10描绘了闩锁的操作。
具体实施方式
重要的是，本文讨论的构思不限于在本文讨论的任何单个方面或实现方式，也不限于这些方面和/或实现方式的任何组合和/或置换方案。此外，本发明的每个方面和/或其实现方式可以单独使用或与其他方面和/或其实现方式中的一个或多个组合使用。为了简洁起见，许多这些置换和组合方案将不在本文中单独讨论和/或说明。
半导体处理工具(“工具”)可以具有通常在诸如前端开口标准盒(“FOUP”)之类的晶片传输单元与工具内的位置之间传输晶片的设备前端模块(“EFEM”)。EFEM可以具有：由EFEM壁界定的充气容积(以下称为“微环境”)；接收FOUP并与其接口的加载端口(加载端口可经常从EFEM移除，从而使得设备能更换或用于各种不同的加载端口中的任何一个能与EFEM一起使用)；第一访问端口，其使得晶片能够在FOUP与微环境之间传输；第二访问端口，其与加载锁或者工具的其他方面接口并且也能够使晶片在加载锁和第一访问端口之间传输；以及晶片处理机械手，其可以从FOUP卸载晶片，将晶片通过微环境传输到工具内的另一个位置，以及将晶片转移回FOUP。例如，工具可以具有用于处理(这种处理可以包括连续气相沉积、原子层沉积、原子层蚀刻等)保持在真空或低压环境下、加载锁和EFEM的晶片的室。该工具可以在加载端口处接收包含未经处理或经部分处理的晶片的FOUP，并且EFEM可以从FOUP卸载晶片并将其通过微环境转移到工具内的另一位置，例如加载锁，进入处理室，到另一个晶片处理机械手，或通过加载锁到加载锁的真空/低压侧上的另一个位置。在室内进行处理之后，晶片被传输通过加载锁装置、通过微环境返回并进入FOUP。
在许多现有的EFEM中，已经发现微环境内的气体组成在晶片穿过微环境时可能对晶片产生不利影响。例如，传统的EFEM在使得微环境内的Fab设施空气(半导体制造设施内的空气)处于正压的条件下使该空气流动通过微环境。这种正压用于确保在EFEM外部的空气不会通过EFEM壁被吸入EFEM中(传统的EFEM不是气密密封的，因为在这样的大结构中实现气密密封将会非常昂贵)，这可能会污染晶片。有意流入EFEM的设施空气穿过风机过滤器单元，风机过滤器单元在空气到达微环境之前通过去除其中的微粒和其他污染物来调节空气。尽管设施空气开始时通常是相当干净的，但Fab洁净室空气的组成仍可具有对晶片有不利影响(例如引起晶片的不希望有的氧化或腐蚀)的氧气水平(例如，约20.9％的氧气)和/或湿度水平。因此，当晶片处于传统的含有Fab洁净室空气的EFEM微环境内时，该Fab洁净室空气的湿度和/或氧气水平可能对晶片产生不利影响。
因此，本公开的实施例包括减小微环境中的空气的氧气和/或湿度的EFEM。如下面所讨论的，这可以包括使惰性气体以各种流率流入微环境内并使惰性气体在微环境内再循环，同时EFEM的可变配置排放机构处于不同的打开配置。这里讨论的EFEM被认为是“密封的”EFEM，这意味着它的门、闩锁、面板、端口、窗户、导管、管道等已经被密封以形成相对于EFEM外部的环境密封的内部充气容积。在一些实施方式中，应该理解的是，这种“密封”可能不是完全的完整密封，使得EFEM中可能存在一些小的泄漏(这可能是由例如EFEM的设计、制造缺陷、磨损、调节或损坏部件导致)。
图1描绘了本公开的第一示例性装置。可以看出，装置100包括具有微环境104、进气室106、风机单元108(风机单元108还可以包括用于过滤流过风机单元108的气体的过滤器单元)和EFEM气体出口110的EFEM 102。微环境104是至少部分地由EFEM 102的壁界定的充气容积，并且如上所述，可被认为是让晶片传输通过的环境，例如在FOUP和工具的另一部分之间的环境；其用虚线边界表示。进气室106流体连接到微环境104，使得流入进气室的气体可流入微环境104。气体可首先流入进气室106，进气室106也用虚线边界表示，然后流入微环境104，以便允许气体混合或消散，从而产生流过微环境的更均匀的层状气流。在一些实施方式中，如图1所描绘的，进气室106可以定位在EFEM 102的顶部，以辅助空气流过微环境104。在一些实施方式中，进气室106可以位于EFEM上的其他位置，例如在EFEM 102的侧面或底部，以及不位于实际EFEM上但仍然流体地连接到微环境的其他位置。例如，进气室106可以定位在EFEM的底部并且流体地连接到微环境104(在一些这样的实现方式中，EFEM气体出口110可以替代地与进气室106连接)。进气室106也可以位于不直接物理接触EFEM，而是例如通过使用管道或其他导管而流体地连接到微环境104的位置。在这样的实施方式中，气体仍然可以在进气室106和微环境104之间流动。
风机单元108可以包括一个或多个风机以及一个或多个电动机，其被配置为使已经流入进气室106的气体向下移动到微环境104中，如虚线箭头所示的。例如，在图1中，风机单元108垂直插入在进气室106和微环境104之间并且流体连接到进气室106和微环境104，并且被配置为使气体例如通过向下抽吸气体而从进气室流动通过风机单元108并且向下进入微环境104。风机单元108可以位于装置内的不同位置处，例如在进气室106上方，并且仍然被配置为使已经从进气室106流来的气体如所描述的那样向下移动到微环境104中。在一些实施方式中，风机单元108是EFEM内的气体再循环和运动背后的全部或实质动力；流入微环境104中的第一气体、第二气体或其他气体的气流可以引起EFEM内的一些气体移动和再循环，但是风机单元108为EFEM中的气流提供主要移动力。
EFEM气体出口110可以位于EFEM 102的底部并且流体地连接到微环境104，使得气体可以通过EFEM气体出口110流出微环境104或从微环境104逸出，并且进入工具的排放系统或Fab洁净室(共同地称为“排放口”)，如虚线箭头148所示。EFEM气体出口110可流体连接至排放机构112(在图1中位于标记为112的虚线框内)，排放机构112被配置为控制气体从微环境104流出，通过EFEM气体出口110并流向排放口。排放机构112还被配置成在增加或减小通过排放机构112的流导的多个配置之间是可转变的或可改变的。例如，如图1所示，排放机构112可包括可变位置阀114，例如节流阀114，该节流阀被配置成可在改变通过节流阀114的流导的多个配置之间调节。例如，节流阀114的“完全打开”配置可以被认为是具有通过节流阀114的最高流导的配置，而其余的打开配置(也称为“半打开配置”)具有比完全打开配置较小的流导；节流阀114还包括具有零流导或接近零流导的闭合配置(节流阀通常不是气密密封阀，因为气密密封通常不与这种阀兼容)。还可以考虑的是，包括节流阀的可变位置阀114可以在多个第一打开配置和多个第二打开配置之间转变，所述多个第一打开配置可以包括“完全打开”配置和一个或多个半打开配置，或者仅一个或多个半打开配置，所述多个第二打开配置包括两个或更多个半打开配置并且具有比所述多个第一打开配置的流导较低的流导。
在一些实施方式中，排放机构112还可包括与可变位置阀114并联流体连接的排放旁通阀116，如图1所描绘的。排放旁通阀116可比可变位置阀114具有较高的流导，并且其可以不是可变位置阀，即它可以只具有闭合配置和打开配置，或者可以不像节流阀那样的可变位置阀那样能被精细地控制。在这样的实施方式中，排放机构112的整体配置包括可变位置阀114(例如，在多个半打开配置之间)和排放旁通阀116(例如，在打开配置与闭合配置之间)两者中的单个的配置。例如，当可变位置阀114处于完全打开配置并且排放旁通阀116处于打开配置时，排放机构112的流导比当可变位置阀114处于打开配置并且排放旁通阀116处于闭合状态时较高。
装置100还包括再循环管道118，该再循环管道118具有流体连接到进气室106的第一端120和流体连接到EFEM 102的底部部分处的微环境104的第二端122(每一端在虚线椭圆内标识并单独标记)。再循环管道118的第一端120和第二端122的流体连接使得气体能够通过再循环管道118在微环境104和进气室106之间流动。例如，EFEM 102的包括风机单元108和再循环管道118的第二端122的位置在内的配置通过以下方式使气体能够再循环通过EFEM 102：让风机单元108致使位于进气室106中的气体向下移动进入微环境104，通过微环境104，通过第二端122，通过再循环管道118(再循环的量可以取决于允许通过排放机构112流出的气体的量)，并且通过第一端返回进气室106，如图1中的虚线方向箭头所示。在一些实施方式中，在再循环期间，风机单元108可以以基本上恒定的速度运行，其引起例如在约800立方英尺每分钟(“cfm”)和约2,000cfm之间的流率。
尽管在一些实施方式中，第二端122的位置可以不同，包括在EFEM 102的侧壁上或在EFEM 102的底部表面上，第二端122的布置被配置为使得气体能再循环通过EFEM。在一些实施方式中，第二端122可以位于EFEM 102的底部部分中，该底部部分可以例如在EFEM 102上的不到微环境104的高度的一半的位置，不到微环境104的高度的四分之一的位置，或者在不到微环境104的高度的10％的位置。
在一些实施方式中，如上所述，进气室106可以位于其他位置，包括例如沿着再循环管道118流体地插入进气室106的位置。例如，再循环管道118可以具有两个部分，并且进气室106可以流体地插入在这两个部分之间。再循环管道118的第一部分可以包括第一端120和第二端122，并且第一端仍然流体连接到进气室106，并且第二端122还流体地连接到微环境104，使得气体可以从微环境104流动通过第二端122，通过再循环管道118的第一部分并且通过第一端120进入进气室106。再循环管道的第二部分可以包括第三端和第四端，第三端流体连接到进气室106，而第四端流体连接到微环境104。在一些这样的示例性实施方式中，气体可以从微环境104流动通过第二端122，通过再循环管道118的第一部分并通过第一端120进入进气室106，从进气室106通过第三端进入第二部分，通过第四端进入微环境；气体也可以例如沿相反方向流动，具体取决于装置内的压力。
另外，在其中进气室106位于EFEM 102的底部(例如，在EFEM的底部部分中或者流体地连接到EFEM 102的底部表面)的一些实施方式中，再循环管道118仍然被认为是流体连接到进气室106和微环境104。这里，第一端120仍然流体连接到进气室106，并且第二端122流体连接到微环境104。例如，第二端122可以位于可以是在微环境104的顶部或顶部部分的位置处，例如在EFEM 102上的位置，从微环境104的顶部开始，该位置不到微环境104的高度的一半，从微环境104的顶部开始，不到微环境104的高度的四分之一，或从微环境104的顶部开始，不到微环境104的高度的10％。在另一示例中，第二端122可连接到风机单元108或连接到位于风机单元108上方或下方的另一充气室，例如风机充气室或第二充气室，并且流体连接到微环境104，使得气体可以流过第二端，进入风机单元108或另一充气室，并进入微环境(或可以沿相反方向流动)。风机单元108还被配置为通过以下方式使气体从进气室106移动进入微环境104：使气体从微环境104通过再循环管道118流入进气室106，并返回进入微环境。
如上所述，在本公开的一些实施方式中，该装置被配置成在EFEM的气体再循环期间使惰性气体以两种不同的流率流入EFEM，而EFEM的可变配置排放机构是在不同的打开配置。惰性气体可以从气体供应源流入进气室。例如，如图1所示，装置100包括第一气体供应入口124，第一气体供应入口124流体连接到进气室106并被配置为与第一气体供应源126连接，使得当第一气体供应入口124流体连接到第一气体供应源126时，第一气体可以从第一气体供应源126流到进气室106。虽然第一气体供应入口124被示出为直接连接到进气室106，但第一气体供应入口124也可以直接连接到装置100的其他部件，例如直接连接到再循环管道118。在一些这样的示例中，第一气体供应入口124仍然流体连接到进气室106，使得第一气体从第一气体供应源126流到进气室106，然后通过再循环管道118的至少一部分，然后进入进气室106。
类似于第一气体供应入口124，第二气体供应入口134也可以直接连接到装置100的其他部件。例如，第二气体供应入口134可以直接连接到再循环管道118。在另一示例中，如果进气室106位于EFEM 102上的另一个位置处，则第二气体供应入口134可以直接连接到位于风机单元108上方的另一个充气容积，流体连接到风机单元108并且因此流体地连接到微环境104。在该另一示例中，可以使第二气体流入另一个充气室，通过风机单元108并且进入微环境104以及从另一个充气室进入再循环管道118。
装置100还可以被配置为使第一气体以两种或更多种流率从第一气体供应源126流动。在排放机构112处于多个打开位置的同时，使用两种或更多种流率，例如初始高流量气体填充操作，接着是低流量气体再循环操作，使得微环境104能快速净化和加压，然后在气体再循环操作期间使用低流量气体，同时保持微环境的稳定压力和低的氧气和湿度水平。例如，这种配置可以包括使用质量流量控制器(“MFC”)和阀，例如MFC 128A和128B以及阀130A和130B，而在另一示例中，压力调节器和一个或多个孔口可以用于控制流量而不是MFC。MFC可以串联或并联使用，并且可以被配置成引起相同或不同的流率。例如，MFC 128A可以被配置成当阀130A打开时使第一气体以第一流率流过第一供应导管132到达进气室106；类似地，MFC 128B可以被配置为当阀130B打开时使第一气体以小于第一流率的第二流率流动通过第一供应导管132到达进气室106。在一些实施方式中，第一流率可高达基本上每分钟500标准升(“slm”)，并且第二流率可高达基本上100slm。这里的“基本上”是指+/-5％以内。可以使用MFC，因为它们能够产生稳定、一致的气体流率，这导致更稳定、一致的气体流率，从而减少压力波动，并且还可以在不单独测量气体流量的情况下知道气体流率。第一供应气体可以是惰性气体，例如氮气(“N2”)(从技术角度而言，氮不是惰性的，但在EFEM中使用的情况下通常被认为是惰性的，并且在本公开中也是如此，因为氮将通常不会与经处理或未经处理的晶片反应)、氩气或极端洁净的干燥空气(XCDA；从技术角度而言，其也不是惰性的，但在EFEM中使用的情况下可能被认为是足够惰性的)。
其他气体(例如流入Fab洁净室的空气(例如Fab空气))也可以从第二气体供应源流入进气室106。在图1中，第二气体供应入口134流体连接到进气室106并且被配置为与第二气体供应源136连接，使得第二气体可以从第二气体供应源136流入进气室106。阀130C流体地插入在第二气体供应入口134和第二气体供应源136之间，并且被配置成控制从第二气体供应源136流到进气室106的气体流动。
例如在惰性气体填充、气体再循环和EFEM冲洗期间，EFEM的各种操作在下面更详细地讨论，并且可以由控制器(有时称为系统控制器)来控制。在图1中，采用系统控制器138来控制包括气体输送系统、处理站、室、机械手、EFEM和加载锁的半导体处理工具的处理条件和硬件状态。系统控制器138可以包括一个或多个存储器器件140、一个或多个大容量存储器件142以及一个或多个处理器144。处理器144可以包括一个或多个CPU、ASIC、通用计算机和/或特定用途计算机、一个或多个模拟和/或数字输入/输出连接、一个或多个步进电机控制器板等等。
在一些实施方式中，系统控制器138控制处理工具的一些或全部操作，包括本文列出的装置的操作，诸如EFEM 102，风机单元108，排放机构112，阀130A-C，MFC 128A和128B以及本文讨论的其他设备的操作。系统控制器138可以在处理器144上执行机器可读系统控制指令-在一些实施方式中，系统控制指令可以从大容量存储器件142加载到存储器器件140中。系统控制指令可以包括用于控制由处理工具执行的特定处理的参数、风机单元108的流率和功能、阀130A-C和排放机构112的位置和配置、MFC 128A和128B的时序和流动以及在本文讨论的装置的其他部件或方面的指令。系统控制指令可以以任何合适的方式配置。
在一些实施方式中，系统控制软件可以包括用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)测序指令。在一些实施方式中，可以采用存储在大容量存储器件142和/或与系统控制器138相关联的存储器器件140上的其他计算机可读指令和/或程序。程序或程序段的示例包括EFEM控制程序。如下面更详细讨论的，EFEM控制程序可以包括用于EFEM的部件以及连接到EFEM的用于控制进入和离开EFEM的气体的压力和流量的指令。
在一些实施方式中，可以存在与系统控制器138相关联的用户界面。用户界面可以包括显示屏幕、装置和/或处理条件的图形软件显示以及用户输入器件，例如指示器件、键盘、触摸屏、麦克风等。
可以通过系统控制器138模拟和/或数字输入连接从各种传感器提供用于监视处理、工具和装置的信号。用于控制处理的信号可以通过工具(包括EFEM和装置)的模拟和/或数字输出连接来输出。可以监测的传感器的非限制性示例包括质量流量控制器(MFC)、压力传感器(例如压力计)、热电偶、阀配置、湿度和氧气传感器、流率、气体供应源等。经适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用以控制如本文所述的装置。
系统控制器138可以提供用于实现这里描述的装置功能、操作和配置的机器可读指令和控制逻辑。指令可以控制各种参数，诸如来自MFC 128A和128B的流量，风机单元108的操作，排放机构112和阀130A-C的配置以及EFEM 102内的气体流率。
如上所述，本公开的一些实施方式在微环境内创建并保持惰性环境。在一些实施方式中，该惰性环境可具有处于或低于250ppm的氧气水平和处于或低于250ppm的水分(即湿度)水平；一些其他实施方式可具有处于或低于100ppm的氧气水平和处于或低于100ppm的水分水平。上述控制器138被配置为控制所描述的装置的元件，以便例如在本文所描述的微环境以及那些操作中创建和保持惰性环境。
图2描绘了在EFEM中创建和保持足够惰性的环境的示例技术(在此提及的EFEM中的“惰性环境”应被理解为指足够惰性的EFEM环境)。下面详细讨论每个框，但是更一般地在框201中，执行惰性气体填充操作，其包括使惰性气体以第一流率流入进气室，同时还导致EFEM内的气体再循环并且使排放机构处于一个或多个第一打开配置中。该操作可以对微环境进行正向加压，并且随着在EFEM中的设施空气通过排放机构排出并替换为惰性气体，使得微环境中的空气组成变得足够惰性，例如将水分水平降至100ppm以下并将氧含量降至100ppm以下。
一旦微环境足够惰性，EFEM可切换到通过以下方式来维持足够惰性的环境的模式：减少(但通常不停止)通过排放机构的气体流出量，由此增加EFEM内再循环的气体的量，并用惰性气体替换任何损失(例如通过排放机构或通过泄漏从EFEM中流失)的气体。在框203中，执行惰性气体再循环，其包括使惰性气体以小于第一流率的第二流率流入进气室，同时还导致EFEM内的气体再循环并使排放机构处于一个或更多的第二打开配置，其具有比所述一个或多个第一打开配置的流导小的流导；它还可以包括基于例如微环境的压力、氧气水平和/或湿度水平来调节排放机构的打开配置。该操作可以使微环境能保持足够的惰性。
在某些情况下，可能希望将微环境迅速返回到其中微环境中的气氛不再是惰性的状态，例如其中微环境由设施空气组成的状态。在框205中，执行气体冲洗操作，其中停止惰性气体流入进气室，使第二气体(由设施空气组成)流入进气室，并且排放机构处于第三打开配置。该操作可以清除微环境内的一种或多种惰性气体，降低微环境中的压力，并将微环境改变为非惰性(例如具有较高的氧气和湿度水平)。
作为这里描述的操作的一部分，控制器可以包括如上所述的在EFEM 102内引起气体再循环的指令。图3描绘了示例性气体再循环配置中的图1的装置。从图3右下角的图例中可以看出，导管的实线表示没有气体流过该导管，而虚线表示导管中存在气流。另外，带阴影的阀表示它是闭合的，而未带阴影的阀表明它是打开的或处于打开配置。在图3的该示例气体再循环配置中，控制器可通过以下方式使气体在EFEM 102内再循环：例如通过控制风机单元108的操作使气体从微环境104流入再循环管道118的第二端122，通过再循环管道118，如其虚线描绘所示，从再循环管道118的第一端120流出，通过进气室106，通过风机单元108，并返回到微环境104，也如虚线箭头所示。
尽管图3描绘了一示例性实施方式，但可以认为，气体再循环是气体在微环境104、进气室106和再循环管道118之间并通过它们的流动，而不管这些项如何彼此相对地定位的顺序。在本文公开的至少一些实施方式中，该装置被配置为使得气体可以至少从微环境(直接或间接地并且不管顺序如何)流到并通过进气室和再循环管道两者，然后返回进入微环境。例如，如图3所示，如果进气室106位于微环境104的顶部，则在气体再循环期间，气体可根据上述描述流动。如果像在一些实施方式中一样，进气室106位于微环境104或EFEM 102的底部并且再循环管道118流体地连接到顶部，微环境的顶部部分或者也流体连接到风机单元108和微环境104的另一充气容积(例如，另一充气容积可以位于EFEM 102的顶部)，则气体再循环可以通过以下方式发生：使气体从微环境104流入进气室106，通过再循环管道118，并回到微环境中。另外，如果进气室106如上所述插入在再循环管道118的两个部分之间，则气体再循环通过以下方式发生：使气体从微环境104流动通过再循环管道的第一部分，进入并通过进气室，通过再循环管道118的第二部分，并返回到微环境104。
应该注意的是，在图3中，出于说明的目的，装置的入口阀和出口阀被示出为处于闭合位置，并且该配置仅仅是示出如何在装置中发生气体再循环的一个示例。此外，如本文所述，在装置的正常操作期间，例如惰性气体填充操作和惰性气体再循环操作，排放机构通常处于至少半打开配置，使得气体可以离开微环境并且流向排放口。在图3的示例中，阀130A和130B闭合，使得来自第一气体供应源126的第一气体不能流到进气室106；类似地，阀130C闭合，其阻止第二气体从第二气体供应源136流到进气室106。排放旁通阀116也闭合，并且可变位置阀114也可被认为是闭合的，从而有效地闭合EFEM 102的这些入口和出口。然而，还应该注意，如上所述，这里公开的EFEM可能不是完全密封的，并且还可以包括进入微环境的其他端口或进入(access)点，例如通过加载锁端口或通向加载端口的进入端口，从而在此类端口打开时可能会形成入口/出口。因此，阀130中的一个或两个可以打开，并且质量流量控制器128中的一个或两个可以用于计量出第一气体的量，该第一气体的量足以维持微环境中存在的气体中的期望程度的惰性。
如下所述，当上述阀中的一个或多个打开时，气体再循环仍可能在EFEM 102内发生，这进而使得在新气体进入EFEM和/或气体离开EFEM的同时能进行气体再循环。例如，在EFEM的惰性气体填充操作期间，惰性气体可以在气体再循环发生时并且排放机构处于一个或多个第一打开配置时流入微环境。
图4描绘了EFEM的示例性惰性气体填充操作。这里，控制器包括用于引起EFEM 102的惰性气体填充操作的指令。如图4中可见，第一气体(例如惰性气体N2)从第一气体供应源126流过第一供应导管并进入进气室106，这可以通过打开阀130A并导致MFC 128A让第一气体以第一流率流动而实现。在一些实施方式中，第一流率可以是相对较高的流率，例如大致高达500slm(这里的“大致”意味着在值的+/-10％内)。此外，致使气体通过EFEM再循环(例如，从微环境104，通过再循环管道118，并进入进气室106)，这可以通过让风机单元108操作进气室106内的气体以及使气体位于进气室106内而引起，该气体包括流过第一气体供应入口124的第一气体和流过第一端120以向下移动进入微环境104的再循环气体。
如可在图4中进一步看到的那样，排放机构112处于一个或多个第一打开配置，其使得一些气体能够从微环境通过EFEM气体出口110流到排放口，如通过排放管146的虚线和虚线箭头148所指示的。在图4中，排放旁通阀116闭合，并且节流阀114可以被认为是处于第一打开配置中的一个或多个，其在一些实施方式中可以包括完全打开配置。在一些实现方式中，排放旁通阀116也可以在惰性气体填充操作期间打开，以允许保留在微环境中的任何设施空气能更快速排放。阀130C也被闭合以防止例如Fab空气之类的第二气体流入进气室106。通过排放机构112的流出流被配置成小于或等于流入进气室的第一气体的流入流，使得微环境104可以在第一压强下被施加正压，在一些实施方式中，第一压强例如可以是约0.005英寸水柱，0.010英寸水柱和0.800英寸水柱。在一些实施方式中，在这种惰性气体填充期间排放机构112的配置可以使得介于每分钟约0至约500升(“lpm”)的流率能够流出微环境104并到达排放口。在图4所描绘的惰性气体填充结构中，第一气体(例如N2)流入微环境并且第一气体和空气在微环境104中再循环导致通过EFEM气体出口110从微环境104清除湿气和氧气，这又导致微环境104变得惰性，例如具有小于100ppm的氧气水平和小于100ppm的湿度水平。
在一些实施方式中，该装置可以包括一个或多个传感器，其被配置为检测微环境104中的环境条件，诸如被配置为检测微环境104中的压力的第一传感器150，被配置成检测微环境104中的氧气的第二传感器152以及被配置成检测微环境104中的湿气的第三传感器154。这些传感器可以通信地连接到控制器138，该控制器138被配置为从这些传感器接收数据。在包括第二传感器152和第三传感器154的一些实施方式中，控制器可以被配置为引起惰性气体填充发生，直到在微环境104中达到阈值氧气水平和阈值湿度水平，例如氧气水平处于或低于100ppm，湿度水平处于或低于100ppm。一旦在惰性气体填充操作期间满足这些阈值水平，则控制器可以被配置成使EFEM启动惰性气体再循环操作。
在一些惰性气体填充操作期间，排放机构112可以处于单一打开配置，例如完全打开配置，并且在一些其他惰性气体填充操作中，排放机构可以在两个或更多个打开配置之间调节。控制器因此可以被配置成在惰性气体填充操作期间在一个或多个第一打开配置之间调节排放机构112。这可以包括在完全打开配置与具有相对高流导的一个或多个半打开配置之间调节排放机构，例如节流阀114。例如，这些打开配置可以被认为是上述多个第一打开配置，其具有比在惰性气体再循环操作期间可以使用的多个第二打开配置更高的流导，如下所述。该调节可以至少部分地基于由控制器138使用上述传感器确定的微环境104的压力、氧气水平和/或湿度水平。例如，在填充操作期间，排放机构112的传导率可以被调节以防止微环境104过压(包括已知的泄漏)或欠压(其可能使得外部污染物能泄漏到微环境中)。
图5描绘了EFEM的示例性惰性气体再循环操作。在该惰性气体再循环操作期间，控制器可以被配置成使微环境中的惰性环境得以维持，例如氧气水平、湿度水平和/或压力保持基本恒定(例如，在+/-10％内)。例如，这可以包括控制器，使得第一气体以小于第一流率的第二流率从第一气体供应源126流入进气室106，而排放机构112处于一个或多个半打开配置。如图5中可见，阀130A闭合且阀130B打开，并且MFC128B引起第一气体从第一气体供应源126以第二流率流动，在一些实施方式中，第二气体流率可高达大致100slm(“大致”在这里意味着+/-10％以内)。微环境内的气体继续再循环并且排放机构处于半打开配置，其导致比惰性气体填充操作期间较低的通过EFEM气体出口110、通过排放管146到达排放口的流导。如同上面图4，在惰性气体再循环操作期间，阀130C和排放旁通阀116闭合。
在本文所述的惰性气体再循环操作期间，微环境104中可能存在各种压力和流量波动，这些压力波动和流量波动是由于EFEM 102的进入端口(例如，加载锁或加载端口)的打开或闭合、晶片处理机械手(装载晶片或卸载)通过微环境104的移动、或在EFEM 102中的泄漏而发生。装置100被配置成解决微环境104的这些压力和流量波动，以便维持微环境104中的大致恒定的压力、氧气水平和/或湿度水平(这里的“大致”意指对于这些值中的每一个值至少在目标设定点的+/-10％内)。在一些实施方式中，为了实现此目的，装置100被配置为调节排放机构112的配置，使得微环境104中的压力，氧气水平和/或湿度水平保持基本恒定。
例如，在图5所示的实施方式中，装置100被配置为使用第一传感器150来检测微环境104的压力并且确定微环境104中的压力是否处于、高于或低于第一阈值压力。该阈值压力由用户设定或者可以硬编码到由控制器使用的指令中，并且是高于EFEM外部环境压力的正压力。如果微环境104中的压力高于或低于第一阈值压力，则控制器138可以被配置为调节节流阀114的配置，例如调节其流导以便保持微环境104中的基本恒定的压力。例如，如果微环境104的压力下降到期望的压力设定点以下，则可调节节流阀114以降低其流导，以便减少通过EFEM气体出口110并到达排放口的气体的流量。在一些实施方式中，排放机构112的调节还可以基于进入进气室106的气体的流入速率，例如进入进气室106的第一气体的流率，在一些实施方式中，第一气体的流率可被认为是基本恒定的(例如，在目标值的+/-5％内)。
该技术与传统的EFEM流量控制配置不同，并且比传统的EFEM流量控制配置更有优势，传统的EFEM流量控制配置例如那些试图通过调节进入环境的气体流率来保持环境中基本恒定的压力的配置。例如，调节进入微环境的流率以调节微环境中的压力可能导致不希望的压力波动，可能需要额外的泵送和流动部件(例如泵)，并且可以比这里所描述的技术使用更多的惰性气体。此外，在没有使用本文讨论的可转变排放机构的情况下，不可行或不可能的是(a)使第一气体以低流率(例如第二流率)流入微环境，因为该低流率可能不能够在微环境中保持期望的正压，并且(b)使第一气体以较高的流率(例如第一流率)流入微环境中，因为该流率可以在微环境中产生过高的压力，可能会导致垫圈失效和更高的泄漏率，从而导致微环境外的低氧环境，这对EFEM附近的用户造成安全隐患。
在气体再循环操作期间排放机构112的调节也可以基于EFEM的氧气水平、EFEM的湿度水平或两者。如上所述，在微环境104中的氧气水平可以由第二传感器152确定，并且在微环境104中的湿度水平可以由第三传感器154确定。控制器138可以被配置成基于EFEM的氧气水平、EFEM的湿度水平或二者调节排放机构112，以便维持微环境中的目标氧气水平和/或湿度水平。例如，如果微环境中的氧气水平过高，则排放机构可以转变到较少打开的配置，以便使更多的第一气体停留在微环境104内，第一气体进入进气室106的流率可以增加，或者可以执行这两个动作。通过排放机构112的流率的减少导致系统压力增加，这减少了外部氧气或湿度的夹带，并有助于在微环境104中维持较低的氧气ppm和湿度ppm水平。第一气体进入进气室106并且因此进入微环境104的流量的增大会增大系统压力并且还增大微环境104内俘获的任何水分或氧气的稀释或位移速率。
在一些实施方式中，装置100还被配置成调节进入进气室的第一气体的流率，以便在惰性气体填充操作或惰性气体再循环操作或两者期间调节和维持微环境104内的压力、氧气水平和/或湿度水平。例如，第一气体(例如N2)的流率可以改变微环境的性质，该性质包括微环境内的位移速率、氧气水平和湿度水平。另外，所述装置可以进一步配置为通过基于流率的这种变化进一步调节排放配置来解决进入微环境的流率的变化。例如，如果使进入入口的第一气体的流率增大以便修改(例如，降低)微环境104中的氧气水平，这又可以使微环境104的压力增大，那么控制器可以被配置成调节排放机构112以具有较高的流导，以解决这种压力变化，以便保持大致恒定的压力(例如，在约+/-5％内)。
如上所述，当排放机构在如本文所述的不同的打开配置之间调节时使用两种不同的流率，这提供了许多优于当前EFEM的优点。例如，使用总体上较低量的惰性气体，因为使用高惰性气体流率的惰性气体填充操作发生短暂的有限时间段，而使用低惰性气体流率的惰性气体再循环操作发生较长的时间段，因为它是在正常的半导体处理过程中进行的，半导体处理涉及到将晶片移入EFEM并通过EFEM。相比之下，一些其他的EFEM只能以较高的流率(例如700slm或900slm)使惰性气体流入EFEM。发明人已经确定，本文公开的装置和技术导致低氧水平(例如小于或等于100ppm)和低湿度水平(例如小于或等于100ppm)。
在一些实施方式中，可能期望将EFEM的惰性微环境转变为非惰性环境，使得例如对于用户位于微环境内以执行维护或者当工具不再执行处理操作时是安全的。惰性微环境(例如氧含量低于19.5％的微环境)可能会对(例如为了维护、维修或监测目的)可能位于微环境内或附近的用户或人员造成安全隐患。微环境的冲洗操作可以将其从惰性环境转变为非惰性环境，例如具有大于或等于19.5％的氧气水平的环境。图6描绘了EFEM的示例性冲洗操作。该冲洗可以通过以下方式来实现：使第一气体(例如惰性气体，例如N2)流停止流入进气室106并且使第二气体流入进气室106，通过微环境104，并通过EFEM气体出口110流出微环境104并到达排放口。该第二气体可以是设施空气。
从图6中可以看出，来自第一气体供应源126的第一气体流已经停止流入进气室106(例如因为阀130A和130B闭合)，而阀130C已经打开以允许第二气体从第二气体供应源136流入进气室106，通过微环境104，并且流出由虚线方向箭头指示的EFEM气体出口110。还可以看到第二气体从进气室106流动并且通过再循环管道118，以便也冲洗再循环管道118中的气体。应该注意的是，在一些实施方式中，根据例如在微环境内的压力，通过再循环管道118的气体流方向可以颠倒，使得可以使气体流过第二端122，通过再循环管道118，并且流出第一端120，且进入进气室106。
排放机构112也已经转变为第二打开配置，该第二打开配置可以具有比上述多个半打开配置的流导大的流导。这使得微环境104中的气体能够被迅速抽空，使得微环境104可以快速地变成安全的、非惰性的环境。在此，在图6中，可以具有大于或等于可变位置阀114的第一打开位置的流导的排放旁通阀116已经打开。可变位置阀114也可以在冲洗操作中打开以允许通过它的全部流导，这可以被认为是100％打开配置。
图6的冲洗操作可以在各种时间执行，例如在惰性气体填充操作之前或期间、在惰性气体再循环操作期间或在这样的操作中的任意一种之后。冲洗操作也可以响应于检测到EFEM中的泄漏或者EFEM的一个或多个部件的故障而执行。装置100被配置为以多种方式检测泄漏，如下文所述。
一种泄漏检测技术包括压力完整性检查。在该技术中，当排放机构闭合时，气体以已知的或预设的流率流入微环境中，以尝试对微环境加压，并且在该气体流入微环境期间，确定关于微环境中的压力是否达到或已经达到特定压力和/或在特定时间段内已经达到特定压力。该特定压力或该特定压力和该特定时间段可以被认为是在EFEM中没有泄漏、或者没有意外/未知的泄漏时微环境的压力应该达到的控制测量值。例如，可以通过闭合排放机构并以已知的速率使气体流入微环境(可以闭合对这种气流不起作用的气体入口)，隔离微环境；如果在该已知的气体流率下不能达到特定的压力(或者在该流率下并且在上述条件下在特定的时间窗内未能达到特定的压力)，则可以确定存在总流出率超出可接受的最大值的一个或多个泄漏。如果微环境在特定时间内无法被加压到特定压力，那么这可能表明EFEM中存在泄漏，例如可能由于缺少或不正确安装的面板而引起的泄漏。
图7描绘了EFEM的示例压力完整性检查操作。排放机构112已经转变到闭合位置，使得气体不能流出EFEM气体出口110；通过使阀130C处于闭合位置，类似地防止气流从第二气体供应源136流动到进气室106。这里，如虚线箭头所示，第一气体从第一气体供应源126流到进气室106，到微环境104内以及到再循环管道118内。如以上关于图6所指出的，在一些实施方式中，根据例如在微环境内的压力，例如，通过再循环管道118的气流方向可以颠倒，以便使得气体可以流过第二端122，通过再循环管道118，并从第一端120流出并进入进气室106。例如，如果风机单元108是活动的，则它将导致气体沿逆时针方向流动，但是如果风机单元108是不活动的，那么气体可以按照图7中所示的顺时针方向流动。
在此操作期间，进入进气室106的第一气体的流率可以是任何期望的流率(例如第三流率)，例如100slm。第一气体以低流率流动，以防止在存在泄漏的情况下过度使用第一气体，并且如果存在泄漏，则防止在EFEM 102外部产生不安全的惰性环境。第一传感器150检测微环境104的压力，并且控制器138确定在微环境104中或在EFEM 102的其他部分中是否存在泄漏。该确定可以至少部分基于微环境104中的压力，包括基于微环境中的压力是否已经达到阈值压力，或在特定时间段内是否达到阈值压力，以及基于第一气体进入进气室的已知流率。在一些实施方式中，例如，阈值压力可以在约0.4英寸水柱到约1.5英寸水柱之间，并且时间段可以是约30秒。尽管使用第一气体描述了图7的压力完整性检查操作，但是可以使用任何其他气体，包括第二气体。如果在图7的示例性压力完整性检查期间检测到泄漏，则在EFEM内存在不可呼吸的或可能有害的大气的可能性的情况下，控制器138可以引起冲洗过程发生，如上所述。在一些实施方式中，该装置可以包括通信连接到控制器138的通知机构156，通知机构156可以包括图形用户界面、扬声器或灯，并且被配置为使警报或警告被输送给用户。例如，如果检测到泄漏，则控制器138可以使通知机构156发出来自扬声器的警报并照亮或闪光。
控制器138还被配置为在其他操作期间至少部分地基于微环境的压力确定泄漏的存在，其可以被称为差压容差检查。例如，在图4的惰性气体填充操作期间，微环境的压力预计达到特定的压力设定点，或者在特定的时间段内达到特定的压力设定点，并保持在该特定的压力下；并且在图5的惰性气体再循环操作期间，微环境的压力预计保持在设定点压力下或在设定点压力的适当的边界内。这些预期值可以被计算或是实验的，并且还可以基于进入和离开微环境104的已知流量，例如进入进气室106的第一气体的已知流率，通过排放机构的已知流出量，以及已知或预期的泄漏。
如上所述，控制器138基于来自第一传感器150的数据在这些操作期间确定微环境104的压力；确定泄漏的存在可以至少部分地基于该检测到的压力。例如，如果微环境104的检测到的压力未在特定时间段内达到预期的压力或者没有保持在特定压力下，则可能存在泄漏。如果在这些操作中的任一个操作期间确定存在泄漏，则可以执行冲洗操作并且可以由通知机构156产生警报。在一些实施方式中，如上所述，确定这些操作期间存在泄漏也可以基于进入进气室106的第一气体的流率，其可以基于流率传感器确定，所述流率传感器被配置成检测流过第一气体供应入口124或进入进气室的气体流率106。该基于压力的泄漏检测技术的容差可以被设定，使得如果检测到的压力不在相对于预期压力值的压力范围内，则可以确定存在泄漏。例如，可以使用+/-5％的容差，使得如果微环境的压力在设定点压力的+/-5％内，则EFEM可以被认为具有可接受的泄漏程度。容差越小，可能检测到的泄漏就越小。
本文公开的另一种泄漏检测技术是主动泄漏监测技术。一般来说，该技术确定如果进入EFEM的气体流率与流出EFEM的气体流率不匹配，则EFEM是否存在泄漏。在一些实施方式中，由于排放机构112的每个配置与已知流率相关联，并且控制器138被配置成基于这样的配置确定通过排放机构112的流率，因此通过排放机构112的配置确定流出EFEM的流率。例如，在图4的惰性气体填充操作期间节流阀114的第一打开配置可具有例如在约0lpm与约500lpm之间的流率。另外，基于由MFC 128A和/或128B引起的指定流率，进入进气室106的惰性气体的流率也可以是已知值。在一些这样的实施方式中，进入EFEM的气体流率是已知的，而非计算量，并且流出EFEM的气体流率也是已知的，而非测量的量。气体从其他来源流入微环境或工具的组件也可能包括在内。例如，加载端口可以连接到惰性气体供应源，例如N2，惰性气体供应源可以向FOUP供应惰性气体，当FOUP连接到加载端口并且加载端口打开时，惰性气体可以导致惰性气体(来自加载端口，FOUP或两者)流入微环境中。在一些实施方式中，例如，加载端口气体流入量可以在约10lpm与约160lmp之间。另外，当加载锁打开时，来自加载锁的气体也可以流入微环境。
基于这些值，控制器可比较已知的流入速率和流出速率，并且如果这些流率不完全匹配或彼此之间不在对方的特定范围内(例如彼此超过对方的+/-5％)，则确定存在泄漏。在一些其他的实施方式中，流出微环境的流率可以替代地基于流率计(该流率计被配置成检测流出EFEM气体出口110并流到排放口的气体的流率)检测到的流率或基于排放机构112的压力或微环境的压力，其可用于确定流过排放机构112的流率。例如，泄漏方程可能如下：泄漏＝Qin-Qout；如果“泄漏”不为零，也不在零的特定范围内，例如大约100lpm，则可能存在泄漏。Qin是进入微环境的流率，例如来自MFC的流率和来自加载端口的流入量，并且Qout是所有已知的流出量，例如排放机构112的流出量。与上述类似，如果在图4的惰性气体填充操作期间或图5的惰性气体再循环操作期间在EFEM中检测到泄漏，则可以执行冲洗操作并且可以由通知机构156产生警报。
例如，控制器可以被配置成基于第一流率来确定在图4的惰性气体填充操作期间在EFEM中是否存在泄漏，第一流率基于由MFC 128A引起的已知流率和来自微环境104的气体的已知的流出速率(该流出速率基于与第一打开配置关联的排放机构112的流率)。在另一实例中，控制器还被配置成基于第二流率确定在图5的惰性气体再循环操作期间在EFEM中是否存在泄漏，该第二流率基于由MFC 128B和例如从加载端口或FOUP流入微环境104其他气体引起的已知流率和来自微环境104的气体的已知的流出速率(该流出速率基于与第一打开配置关联的排放机构112的流率)。如果在这些操作期间存在泄漏，那么已知的流入速率将不匹配已知的流出速率(通过直接测量或基于可变位置阀114的位置确定)，或者将不在已知流出速率的特定范围内，例如不在+/-5％内。
EFEM的其他流入速率和流出速率也可以是已知的，并且当EFEM的门打开时，例如加载锁门打开时，由气体流入或流出微环境104所导致。在这样的实施方式中，当确定泄漏存在时，主动泄漏检测将这些流入和流出考虑在内。
在一些实施方式中，可以使用额外的泄漏检查技术来确定或表征EFEM的已知泄漏，其然后可以在EFEM的上述操作期间使用，例如在惰性气体填充操作和惰性气体再循环操作期间使用。在一种技术中，可以执行类似于压力完整性检查的操作。这里，在稳定状态下，气体以已知流率流入微环境104，其中所有排放流(以及对上述已知气体流率没有贡献的入口)如上所述都关闭，然后平衡压力可能是由于EFEM的泄漏率造成的。例如，如果需要100lpm以在这些条件下将微环境104保持在某恒定的压力下，那么可以假设即使在排放机构112打开的情况下，在相同的压力下时，系统也会泄漏100lpm。这种已知的泄漏可以由控制器138存储在存储器140上并用于本文所讨论的任何泄漏确定中，包括作为EFEM的已知流出量。在另一种但类似的技术中，排放机构112和所有其他已知的排放装置闭合(如同在压力完整性检查中一样)，并且气体以已知的流率流入微环境104中，直到微环境104内达到预定的压力。一旦处于该预定压力下，则停止进入微环境的已知气体流，并测量随时间推移在微环境内的压力衰减，并且可以根据该衰减速率计算泄漏速率。该衰减速率也可以由控制器138存储并用于本文讨论的任何其他泄漏确定中，再次将其包括作为EFEM的已知流出速率。
基于上文，本公开包括图8中所示的第二技术，其描绘了EFEM中的气体再循环的第二示例技术的流程图。这里，框807表示上述的气体再循环。虽然框807被描绘为在框809之前发生，但框807可以在框809的惰性气体填充操作之前、之后或同时开始。如上面参照图4所述，可以执行惰性气体填充操作框809，之后，气体再循环操作框811可以如上面参照图5所描述的那样发生。在框807、809和811期间，可以执行上述一个或多个泄漏检查，如框813所示。如果确定泄漏存在，则如上所述，可以发生冲洗框815或警报框817。
本文公开的装置还可以包括其他安全特征。例如，在一些实施方式中，控制器可以被配置为确定一个或多个传感器或部件是否已经失效，并且如果检测到这样的失效，那么启动如本文所述的冲洗、警报或二者(其包括第一气体(例如惰性气体)停止进入进气室)。这可以包括确定风机单元108、排放机构112、MFC 128A和128B或传感器150、152和154的故障。另外，该装置还可以具有流量传感器或开关，其监测在第二传感器152上是否发生足够的流量，并且如果控制器确定没有这种足够的流量，例如小于阈值量(诸如1 1pm)，那么也发起冲洗、警报或两者。
装置还可以包括多个安全互锁装置，其可以在第一气体流过EFEM时防止各种门、闩锁、面板等打开或移除。一种这样的互锁机构是可以位于EFEM上并且被配置成防止在惰性气体填充和/或惰性气体再循环操作期间将面板从EFEM移除的机构。许多EFEM包括使用螺栓或螺钉安装到EFEM上的面板，并且这种互锁机构(又称“闩锁”)防止在此类操作期间接近用于将面板安装到EFEM的螺栓/螺钉。图9和图10描绘了这种闩锁的操作。在图9中，闩锁958包括壳体960和活塞962。闩锁958被配置成使得活塞962处于至少缩回位置和延伸位置；在图9中，活塞962处于缩回位置。闩锁958安装到EFEM，使得当活塞962处于缩回位置时，当沿着用于面板的安装孔964或螺栓/螺钉的中心轴线观察时，活塞962不覆盖安装孔964(并且足以避开孔，使得螺栓或螺钉可从孔中移除)，如在图9中所能看到的。这使得螺栓/螺钉能够被用户接近，使得它可以被移除并且面板也可以被移除。如图10所描绘的，当活塞962处于延伸位置时，当沿着安装孔或螺栓/螺钉的中心轴线观察时，活塞962覆盖安装孔964的至少一部分。在该配置中，活塞962防止螺栓/螺钉被移除，从而防止面板被移除。在一些情况下，活塞还可以防止用于拧紧或松开螺栓或螺钉的工具插入到螺栓或螺钉中。例如，如果螺钉是六角螺钉，则当活塞延伸时，活塞可能会阻止六角扳手或六角螺丝刀插入六角螺丝的插座内，从而防止螺钉松动。
装置的控制器被配置成将活塞962定位在至少延伸位置和缩回位置中，并且使活塞962在本文所述的一个或多个操作(例如图3的气体再循环操作，图4的惰性气体填充操作以及图2的惰性气体再循环操作)期间处于延伸位置。在一些实施方式中，控制器还被配置为当确定微环境中的氧气水平低于特定阈值(例如低于19.5％)时，或者当确定第二传感器不能正常工作时，使活塞962处于延伸位置。
在一些实施方式中，闩锁958可以定位成使其覆盖用于将加载端口安装到EFEM的螺栓。许多加载端口包括加载端口面板，它构成了微环境边界的一部分，并且可以移除以使得能从EFEM外部进入微环境。当加载端口安装到EFEM时，加载端口至少部分地使用穿过加载端口面板并进入EFEM的多个螺栓或螺钉连接到EFEM；然后加载端口被调节并且在各个方向上移动和/或旋转，诸如沿着或围绕x、y和z轴旋转，使得加载端口上的对接站相对于工具本身是水平的。因此，考虑到加载端口通过螺栓连接到EFEM之后对加载端口进行的不可预测的移动和调节的量，具有直接连接到加载端口的安全闩锁是困难的或不可行的。因此，本文公开的闩锁958有利于防止加载端口面板在本文公开的操作期间从EFEM移除，因为闩锁不直接连接到加载端口或加载端口面板，而是被配置为防止接近在相对于闩锁的固定位置穿过加载端口面板并将加载端口连接到EFEM的螺栓/螺钉。
在一些实施方式中，本文的装置可以包括加载端口，如上所述，该加载端口通过穿过加载端口的孔并穿过加载端口安装孔的螺栓而连接到EFEM。闩锁958可以被安装成使得当活塞962处于延伸位置时，在沿着螺栓的中心轴线观察时，活塞962覆盖螺栓的至少一部分，并且当活塞962处于缩回位置时，当沿着螺栓的中心轴线观察时，活塞962不覆盖在延伸位置的螺栓。
另外，在一些实施方式中，所述装置包括其它安全互锁装置，在惰性气体填充操作和/或惰性气体再循环操作期间，以及当确定微环境中的氧气水平低于特定阈值(例如19.5％)，或者EFEM(例如氧气传感器或风机单元)的部件失效时，所述其它安全互锁装置可以防止其他进入(access)面板或端口打开或被从EFEM移除。
应该理解的是，上述公开虽然集中在特定的示例性的一个或多个实现方式上，但并不仅限于所讨论的示例，而是也可以应用于类似的变体、装置和技术，并且这种类似的变体、装置和技术也被认为是在本公开的范围内。

Claims (23)

1.一种装置，其包括：
设备前端模块，所述设备前端模块具有
微环境，
进气室，其流体连接到所述微环境并且被配置为允许气体混合或消散以产生流过所述微环境的更均匀的层状气流，
设备前端模块气体出口，其位于所述设备前端模块的底部并与所述微环境流体连接，以及
风机单元，所述风机单元流体连接到所述进气室和所述微环境并且被配置成使气体从所述进气室流动以移动通过所述微环境；
排放机构，所述排放机构流体地连接到所述设备前端模块气体出口并且被配置成能在至少多个第一打开配置与多个第二打开配置之间转变，所述多个第二打开配置具有比所述多个第一打开配置的流导小的流导；
再循环管道，其具有流体连接到所述进气室的第一端和流体连接到所述微环境的第二端；
第一气体供应入口，其流体连接到所述进气室并且被配置成与第一气体供应源流体连接；
第二气体供应入口，其流体连接到所述进气室并且被配置成与第二气体供应源流体连接；和
控制器，其被配置为：
(a)通过使气体从所述微环境流动通过所述再循环管道和所述进气室并返回到所述微环境中而在所述设备前端模块内引起气体再循环，
(b)在(a)期间，使第一气体从所述第一气体供应源以第一流率流入所述进气室，而所述排放机构处于所述第一打开配置中的一个或多个第一打开配置中，
(c)在(a)期间和在(b)之后，使所述第一气体从所述第一气体供应源以小于所述第一流率的第二流率流入所述进气室，而所述排放机构处于所述第二打开配置中的一个或多个第二打开配置中，以及
(d)使第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述排放机构包括节流阀。
3.根据权利要求1所述的装置，其还包括被配置成测量所述微环境中的压力的压力传感器，其中：
在(b)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的所述压力来调节所述排放机构在所述一个或多个第一打开配置之间的配置，以及
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的压力来调节所述排放机构在所述一个或多个第二打开配置之间的配置。
4.根据权利要求3所述的装置，其中：
所述控制器进一步被配置成：(e)确定所述微环境中的压力是否处于、高于或低于第一阈值压力，
在(b)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于(e)中的所述确定来调节所述排放机构的所述配置，并且
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于(e)中的所述确定来调节所述排放机构的所述配置。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制器进一步被配置成：
在(b)和/或(c)期间至少部分地基于所述微环境中的压力和所述第一气体进入所述进气室的流率来确定所述设备前端模块中是否存在泄漏，以及
基于确定所述设备前端模块中存在泄漏，使所述排放机构转变为具有大于或等于所述多个第二打开配置的最大流导的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源到所述进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
6.根据权利要求5所述的装置，其中：
所述排放机构包括节流阀和与所述节流阀并联流体连接的排放旁通阀，以及
使所述排放机构移动到第三打开配置包括使所述排放旁通阀转变到打开配置。
7.根据权利要求5所述的装置，其进一步包括流率传感器，所述流率传感器被配置成检测流过所述第一气体供应入口的气体的流率。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的装置，其中所述控制器还被配置为：
(f)使所述排放机构移动至闭合配置，
(g)在(f)之后使气体以第三流率流过所述进气室并进入所述微环境，并且
(h)在(g)期间或之后，至少部分地基于所述微环境中的压力和所述第三流率确定所述设备前端模块中是否存在泄漏。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述控制器进一步被配置成基于在(h)中确定在所述设备前端模块中存在泄漏而致使所述排放机构转变成具有比所述多个第二打开配置的流导大的流导的第三打开配置，并且致使所述第二气体从所述第二气体供应源流到所述进气室。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述控制器还被配置为：
确定通过所述排放机构从所述微环境流出的气体的流出速率，
在(b)期间，至少部分地基于所述第一流率和从所述微环境流出的所述气体的流出速率来确定所述设备前端模块中是否存在泄漏，
在(c)期间，至少部分地基于所述第一流率和从所述微环境流出的气体的流出速率来确定所述设备前端模块中是否存在泄漏，
基于确定在所述设备前端模块中存在泄漏，导致以下一项或多项：
使警报发生，以及
使所述排放机构转变为具有比所述多个第二打开配置的最大流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，确定从所述微环境流出的所述气体的流出速率基于以下项中的一项或多项：所述排放机构的配置、所述排放机构的压力和流率计。
12.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其还包括：
第一质量流量控制器，其流体连接至所述第一气体供应入口并且被配置成与所述第一气体供应源流体连接，
第二质量流量控制器，其流体连接到所述第一气体供应入口并且被配置成与所述第一气体供应源流体连接，其中：
在(b)中进一步配置所述控制器以致使所述第一质量流量控制器让所述第一气体以所述第一流率流入所述进气室，并且
在(c)中进一步配置所述控制器以致使所述第二质量流量控制器让所述第一气体以所述第二流率流入所述进气室。
13.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其还包括：
氧气传感器，其被配置成测量所述微环境中的氧气水平，以及
湿度传感器，其被配置为测量所述微环境中的湿度水平，其中：
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于所述微环境的所述氧气水平和所述湿度水平来调节所述第一气体的所述流率。
14.根据权利要求13所述的装置，其进一步包含被配置成测量所述微环境中的压力的压力传感器，其中：
在(b)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于以下项中的一项或多项来调节所述排放机构在所述一个或多个第一打开配置之间的配置：所述微环境的所述压力、所述氧气水平以及所述微环境的所述湿度水平，以及
在(c)中进一步配置所述控制器以至少部分地基于以下项中的一项或多项来调节所述排放机构在所述一个或多个第二打开配置之间的配置：所述微环境的所述压力、所述氧气水平和所述微环境的所述湿度水平。
15.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其还包括：
位于所述设备前端模块上的加载端口安装孔，以及
闩锁，其具有壳体和活塞，并且被配置成将所述活塞定位在缩回位置和延伸位置中，其中：
所述闩锁安装到所述设备前端模块，使得当所述活塞处于所述延伸位置时，当沿着所述加载端口安装孔的中心轴线观察时，所述活塞覆盖所述加载端口安装孔的至少一部分，并且当所述活塞处于所述缩回位置时，当沿着所述加载端口安装孔的所述中心轴线观察时，所述活塞不覆盖所述加载端口安装孔，并且
其中所述控制器还被配置为在(a)、(b)、(c)和(d)期间使所述活塞处于所述延伸位置。
16.根据权利要求15所述的装置，其进一步包含被配置成测量所述微环境中的氧气水平的氧气传感器，其中：
所述控制器还被配置为基于确定所述微环境中的氧气水平低于第二阈值，使所述活塞处于所述延伸位置。
17.根据权利要求15所述的装置，其还包括连接到所述设备前端模块的加载端口，其中：
螺栓延伸通过所述加载端口的孔并通过所述加载端口安装孔，从而将所述加载端口连接到所述设备前端模块，
当所述活塞处于所述延伸位置时，当沿着所述螺栓的所述中心轴线观察时，所述活塞覆盖所述螺栓的至少一部分，并且
当所述活塞处于所述缩回位置时，当沿着所述螺栓的所述中心轴线观察时，所述活塞不覆盖所述螺栓。
18.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中，所述控制器还被配置为：
在(b)或(c)期间，使所述排放机构转变为具有比所述多个第二打开配置的最大流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使所述第二气体从所述第二气体供应源流入所述进气室。
19.一种用于使气体在如权利要求1至18中任一项所述的设备前端模块内再循环的方法，所述设备前端模块具有微环境、流体连接至所述微环境的进气室、以及位于所述设备前端模块的底部并流体连接到所述微环境的设备前端模块气体出口，该方法包括：
(a)通过使气体从所述微环境流过所述再循环管道和所述进气室并返回到所述微环境中而使气体再循环通过所述设备前端模块，
(b)在(a)期间，使第一气体从第一气体供应源以第一流率流入所述进气室，而流体连接到所述设备前端模块气体出口的排放机构处于一个或多个第一打开配置中，以及
(c)在(a)期间和在(b)之后，使所述第一气体从所述第一气体供应源以小于所述第一流率的第二流率流入所述进气室，而所述排放机构处于比所述一个或多个第一打开配置具有较低的流导的一个或多个第二打开配置中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
(b)还包括至少部分地基于所述微环境的压力来调节所述排放机构在两个或更多个第一打开配置之间的配置，以及
(c)还包括至少部分地基于所述微环境的所述压力来调节所述排放机构在两个或更多个第二打开配置之间的配置。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中：
(b)还包括至少部分地基于所述微环境的氧气水平和/或所述微环境的湿度水平来调节所述排放机构在两个或更多个第一打开配置之间的配置，以及
(c)还包括至少部分地基于所述微环境的所述氧气水平和/或所述微环境的所述湿度水平来调节所述排放机构在两个或更多个第二打开配置之间的配置。
22.根据权利要求19所述的方法，其还包括：
(d)确定所述设备前端模块中是否存在泄漏，以及
(e)基于(d)中的所述确定，使所述排放机构转变为具有比所述第二打开配置的流导大的流导的第三打开配置，使从所述第一气体供应源流动到进气室的所述第一气体的流动停止，并且使第二气体从第二气体供应源流入所述进气室。
23.根据权利要求22所述的方法，其中(d)还包括基于以下项中的一项或多项来确定所述设备前端模块中是否存在泄漏：所述微环境的压力、所述第一流率、所述第二流率和来自所述微环境的气体的流出速率。
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