CN110226223B - 用于装载端口门开启器的系统、设备及方法 - Google Patents

用于装载端口门开启器的系统、设备及方法 Download PDF

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Abstract

实施方式提供了用于改良的装载端口的系统、设备及方法，所述装载端口是可操作的以净化受困于基板载体门与载体门开启器之间的空气。实施方式包括：对接盘，适于接收包括载体门的基板载体；门开启器，邻近所述对接盘且适于耦接至所述载体门并打开所述载体门，其中所述门开启器包括：净化气体入口端口、至少一个排气出口端口、及脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定周边通道，其中所述脊壁包括靠近这些端口的开口，并且其中所述门开启器进一步包括转向器结构，所述转向器结构经设置以将净化气体从净化气体入口端口引导至所述脊壁中的开口中的至少一个。公开了许多额外的方面。

Description

用于装载端口门开启器的系统、设备及方法
相关申请
本申请主张于2017年2月6日提交的第15/426,037号，标题为“SYSTEMS,APPARATUS,AND METHODS FOR ALOAD PORT DOOR OPENER(用于装载埠端口启门器门开启器的系统、设备及方法)”(代理人案号24696/USA)的美国非临时专利申请的优先权，出于所有目的，该美国专利申请通过引用的方式而整体并入本文中。
技术领域
本申请涉及电子装置制造系统，且更具体地涉及用于装载端口门开启器的系统、设备及方法。
背景技术
设备前端模块(Equipment Front End Module,EFEM)(有时称为生产界面(factory interface,FI))提供了用于将基板从载体传送到处理工具的非反应性环境。此举通过尽可能密封EFEM的内部容积并利用不与基板材料反应的气体(诸如，氮气)注满内部容积来实现。非反应性气体迫使任何反应性气体(诸如，氧气)离开EFEM。用于对接基板载体的装载端口附接至EFEM的正面。装载端口包括门开启器，所述门开启器用于从对接在装载端口上的基板载体移除门。受困于门开启器与载体门之间的空气能够渗入EFEM中并可能污染基板。然而，使用现有技术的方法及设备，充分净化受困的空气可能是困难、耗时及/或昂贵的。因此，需要用于装载端口门开启器的便于净化受困的空气的系统、设备及方法。
发明内容
在一些实施方式中，提供了一种改良的装载端口，所述装载端口是可操作的以净化受困于基板载体门与载体门开启器之间的空气。实施方式包括：对接盘，所述对接盘适于接收包括载体门的基板载体；门开启器，所述门开启器邻近所述对接盘且适于耦接至所述载体门并打开所述载体门，其中所述门开启器包括：净化气体入口端口、至少一个排气出口端口、及脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定周边通道，其中所述脊壁包括靠近所述端口的开口，并且其中所述门开启器进一步包括转向器结构，所述转向器结构经设置以将净化气体从入口端口引导至所述脊壁中的开口中的至少一个。
在一些其他实施方式中，提供了一种装载端口门开启器。装载端口门开启器包括净化气体入口端口、至少一个排气出口端口、及脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定周边通道，其中所述脊壁包括靠近所述端口的开口，并且其中所述门开启器进一步包括转向器结构，所述转向器结构经设置以将净化气体从入口端口引导至脊壁中的开口中的至少一个。
在又一些其他实施方式中，提供了一种从装载端口门开启器与基板载体门之间的容积净化空气的方法。所述方法包括以下步骤：提供包括门开启器的装载端口，所述门开启器具有净化气体入口端口、至少一个排气出口端口、及脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定周边通道，所述脊壁具有靠近所述端口的开口；将基板载体抵靠门开启器而与门开启器对接，将空气截留在所述基板载体和所述门开启器之间的容积中，所述容积包括周边通道；经由净化气体入口端口将净化气体注入容积中；经由脊壁中的靠近净化气体入口端口的开口将净化气体引导至周边通道中；以及经由至少一个排气出口端口从容积排出空气及净化气体。
实施方式的其他特征、方面及优点将从以下的详细描述、随附权利要求以及所附附图中，通过示出数个示例实施方式及实施方案而变得显而易见。在均不背离所公开的实施方式的范围的情况下，实施方式也能够用于其他及不同的应用，并且可能在各式方面中修改实施方式的若干细节。由此，附图及描述本质上被认为是说明性的，而非限制性的。附图不一定按比例绘制。
附图说明
图1图示根据一些实施方式描绘电子装置处理系统的示例的方块图。
图2图示根据一些实施方式描绘示例性装载端口的等角正视图。
图3图示根据一些实施方式描绘示例性基板载体的等角视图。
图4图示根据一些实施方式描绘抵靠装载端口门开启器的截面部分的示例性基板载体门的等距等角视图。
图5图示根据一些实施方式描绘在基板载体门和装载端口的门开启器之间的界面的截面图。
图6图示根据一些实施方式描绘装载端口门开启器的一部分的细节的平面图。
图7图示根据一些实施方式描绘装载端口门开启器的一部分的细节的等角视图。
图8图示根据一些实施方式描绘基板载体门和装载端口门开启器之间的气流的细节的平面线框图。
图9图示根据一些实施方式描绘基板载体门和装载端口门开启器之间的气流的细节的等角线框视图。
图10图示根据一些实施方式的示例方法的流程图。
图11和图12图示描绘现有技术系统和方法相对于本文公开的实施方式的时间和净化气体消耗的相对差异的图表。
具体实施方式
随着基板(例如，硅晶片)处理技术被改良为具有更小的特征尺寸的更高的分辨率，来自颗粒、水分及反应性气体(例如，氧气(O2))的污染变得更成问题。电子装置制造系统的设备前端模块(EFEM)(有时被称为生产界面(FI))旨在通过使用非反应性气体(诸如，氮气(N2))迫使全部其他气体(例如，O2)、水分及其他颗粒离开而为基板产生相对惰性的(即，非反应性)环境，以防止基板的污染。
EFEM与装载端口(loar port，LP)连接，所述装载端口便于将基板从基板载体(如前开式标准舱(Front Opening Unified Pods,FOUP))内部递送到系统的其余部分。然而，将空气(例如，包括O2)从基板载体及EFEM的LP界面净化掉的现有技术的方法不允许某些受困空气的容积被净化或利用N2置换。随后，这种未净化的空气容积污染非反应性环境，并导致必须使用相对大量的N2流及时间来将O2PPM浓度降低回到可接受的水平。高纯度N2是昂贵的，且对于具有多个LP及高产量水平的一些EFEM而言，O2被相对快速地引入现有技术的系统中，且O2以相对高的成本使用相对高的净化速率处理。
此外，不仅归因于过度使用耗材而使现有技术的方法的成本相对较高，使用现有技术的方法也显著增加了基板污染的风险及停机时间。本文所公开的实施方式提供了以简单且成本有效的方式移除这些受困空气的容积，同时实现更高纯度(例如，更高非反应性水平)的EFEM的系统、方法、及设备。
实施方式提供了净化以下各处的受困空气的容积的系统、方法、及设备：(1)在基板载体门的边缘与基板载体的外壁之间的周边通道中，以及(2)在基板载体门与LP门开启器之间。根据实施方式，氮气通过LP门开启器中的净化气体入口端口而被注入，并通过LP门开启器中的三个排气出口端口排出。这些端口位于LP门开启器的角落中。由于各种脊壁及其他结构，载体门与现有技术的LP门开启器之间的接触面产生高气流阻力的区域，其中有效的流动无法在整个将要被净化的容积中形成来移除受困的空气。通过将入口及出口端口设置在LP门开启器的角落中并围绕基板载体门的周边产生进出通道的开口，实施方式允许受困于周边通道中的空气连同载体门与LP门开启器之间的容积中的空气一起被净化。
在一些实施方式中，通过将位于LP门开启器的接触面上的脊壁的选定部分移除，来形成进出通道的开口，以允许N2流进周边通道、流动通过周边通道，并从周边通道流出。移除靠近净化气体入口端口的脊壁的部分及靠近三个排气出口端口中的位于与入口端口沿对角线相对的角落处的一个排气出口端口的脊壁的部分。此外，经由使用转向器结构，N2流被部分地引导朝向靠近入口端口的脊壁开口。转向器结构部分围绕注入入口端口并产生高压区域，所述高压区域将N2推入待净化的区域中。
在操作中，随着N2行进到低压排气出口端口，N2围绕基板载体门的周边流动，进而净化空气/氧气。实施方式提供了端口大小与脊壁中的开口的平衡，以及端口位置、脊壁开口位置、及转向器结构位置与几何形状，以便使用最小量的净化气体在最短时间内优化受困气体的净化。此受困空气的容积的移除使得能够高效且成本有效地实现针对超高纯度N2环境应用的O2PPM浓度目标。注意到，构成“超高纯度N2环境”的因素取决于操作人员及EFEM环境的容积以及所用的基板载体的大小及形状。例如，在一些应用中，超高纯度可以是近似1PPM至近似3PPM的O2，而在其他应用中则小于1PPM。允许任何未被净化的空气进入EFEM的N2非反应性环境的现有技术替代方案增加了O2浓度并污染环境。因为这些O2在相对大的容积中被N2稀释，这将花费以下等式所近似界定的时间量：
T净化＝(V/Q)*ln(C初始/C最终)
其中V表示EFEM的容积，Q表示去除污染的N2净化速率，C初始表示初始O2PPM浓度，C最终表示结构目标O2PPM浓度。根据此关系式，使用相对较少量的N2(在允许O2进入EFEM中之前)净化受困空气的容积的益处是很明显的。根据以上等式，一旦O2在更大的EFEM容积中被稀释，则将耗费相对大量的N2流及时间来去除相同容积的O2。
转到图1，图1图示了根据一些实施方式的示例电子装置处理系统100的方块图。系统100包括耦接至EFEM 104的基板处理工具102。EFEM 104耦接至装载端口108的背板106。装载端口108的对接盘110适于支撑基板载体112，基板载体112可以由装载端口108的门开启器114打开。图2描绘了不存在基板载体的装载端口108的等角视图。可以看到门开启器114的接触面面向对接盘110且被背板106框住。图3描绘了基板载体112的等角视图，基板载体112包括适于抵靠图2的门开启器114而于门开启器114对接的载体门302。图4描绘了基板载体门302(不具有基板载体112的其余部分)被定位为抵靠装载端口门开启器114的截面(沿着线A-A)部分的等角内部视图。图5是沿图4中的线A-A截取的基板载体门302与门开启器114之间的界面的一部分的放大的详细截面图。注意到，当基板载体112对接至装载端口108上时，空气(包括O2)将受困于诸如载体门302与门开启器114之间的(1)周边通道502，及(2)间隙508的容积处。门开启器114的脊壁504接触载体门302的表面，进而形成由载体门302、脊壁504、及基板载体112的外壁506所界定的容积(即，周边通道502)。间隙508是由门开启器114的主表面、载体门302的主表面界定的容积，且在边缘上由脊壁504围绕。
现在转到图6及图7，分别描绘了根据实施方式的装载端口108的示例门开启器114的详细平面图及等角视图。门开启器114示出为与基板载体门302接触。门开启器114包括净化气体入口端口602及三个排气出口端口604、606、608，每个端口设置在门开启器114的不同角落中。门开启器114的周边包括脊壁504，脊壁504包括三个开口614、616、618。为了促进有效地净化周边通道502中的空气以及门开启器114的主表面与载体门302之间的空气的增强流动，如图所示，这些开口位于沿对角线相对的角落中。靠近净化气体入口端口602的转向器结构620可以被整形为类似新月形或弧形，且经设置以将流动引导朝向脊壁504中的开口614，使得气体被推入周边通道502中。可以使用其他形状。转向器结构620也有助于改良门开启器114上的其他结构(诸如，载体门固定特征622、624及载体门闩锁键(latch key)位置626、628)周围的流动。
图8及图9是分别对应于图6及图7，并示出通过端口602、604、606、608及脊壁开口614、616、618的布置所产生的示例流动图案的线框图。多个箭头802表示气流。转向器结构620的功效由从净化气体入口端口602通过脊壁开口614流入周边通道502中的流动示出。气体被高压被推入周边通道502中，并且气体从门开启器114的相对角落处的排气出口端口606被低压拉出周边通道502。
在一些实施方式中，在门开启器114与载体门302之间的待净化的总容积在近似0.1L至近似0.2L的范围内。将净化气体(例如，N2)经由净化气体入口端口602注入容积中的速率是在近似1.0LPM至近似10.0LPM的范围内。从每个排气出口端口604、606、608流出的速率在近似0.1LPM至近似10.0LPM的范围内。在一些实施方式中，净化用于被设计为容纳能够保持13至25个基板的基板载体的装载端口的容积所花费的时间在近似5秒至近似1.5分钟的范围内。在一些实施方式中，净化气体入口端口602的直径在近似0.125英寸至近似0.5英寸的范围内。在一些实施方式中，脊壁中的开口的大小在近似0.15英寸至近似2.0英寸的范围内。在一些实施方式中，周边通道的宽度及深度在近似0.1英寸至近似1.5英寸的范围内。其他速率、大小、尺寸、时间、及值是可能的。
现在转到图10，描绘了绘示净化装载端口门开启器与基板载体门之间的容积的示例方法1000的流程图。提供了一种装载端口，其包括门开启器，所述门开启器具有净化气体入口端口、至少一个排气出口端口、转向器结构、及脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定周边通道，其中所述脊壁包括靠近这些端口的开口(1002)。将基板载体抵靠门开启器而与门开启器对接，进而将空气截留在基板载体和门开启器之间的容积中，所述容积包括周边通道(1004)。随后，将净化气体(例如，N2)经由净化气体入口端口注入容积中(1006)。通过转向器结构将净化气体经由脊壁中的靠近净化气体入口端口的开口引导至周边通道中(1008)。经由至少一个排气出口端口将空气及净化气体从容积中排出(1010)。
提供以下示例计算来说明所公开的系统的实施方式相对于现有技术的方法及设备的益处。考虑到具有三个装载端口的系统，每个装载端口具有待从装载端口门开启器与基板载体门之间净化的0.13L的受困空气的容积。示例系统包括容积为1700L的EFEM。
EFEM容积：
V_FI:＝1700L
Figure BDA0002145305560000071
总摩尔数
受困空气容积：
V_space:＝0.13L
Figure BDA0002145305560000072
3个0.13L的未净化容积中的O2的摩尔数
Figure BDA0002145305560000073
来自未净化的空间的O2的PPM影响
使用现有技术方法，通过在使受困空气渗入EFEM中之后净化整个EFEM容积来处理O2污染，以将EFEM容积中47.947PPM的O2减少到10PPM，可以150LPM的速率注入N2达0.3小时(例如，为2700L的N2)，或者可以1000LPM的速率注入N2达0.05小时(为3000L的N2)。在图11的曲线1100中描绘了净化示例EFEM容积的流动速率与时间之间的关系。即使假设理想扩散，净化速率及时间的变化也受到对数关系的影响。然而，扩散不会是理想的，所以以上计算及曲线1100表示最好情况下的消耗情境。
接下来考虑到使用本文所公开的实施方式的方法及设备。为了将0.13L的空气从三个基板载体门的各者与三个装载端口的载体门开启器之间移除，仅以5LPM的速率同时将N2注入每个装载端口中达0.005小时，每个装载端口仅有1.5L的N2。0.13L的受困容积的开始浓度为209,000PPM O2(为标准ATM空气中的O2浓度)。在图12的曲线1200中描绘了净化示例受困空气的容积的流动速率与时间之间的关系。因此，为了使用本实施方式的方法及设备来消除相同容积的氧气，通过在允许O2渗入EFEM中之前净化，使用了原本时间的一小部分且成本减少了99.95％。
许多实施方式在本公开内容中描述，且仅出于说明性目的而呈现。所描述的实施方式不在且不意欲在任何意义上作为限制。如从本公开内容中显而易见，本文所公开的实施方式广泛适用于许多其他实施方式。本领域的普通技术人员将认识到，所公开的实施方式可能使用各种修改及替换(诸如结构、逻辑、软体及电学上的修改)来实践。尽管可能参考一个或多个特定实施方式及/或附图来描述所公开的实施方式的特定特征，应当理解的是，除非另有明确说明，这些特征不限于在描述它们所参考的一个或多个特定实施方式或附图中使用。
本公开内容既非全部实施方式的字面描述，也非在全部实施方式中必须存在的实施方式的特征列表。对于本领域的普通技术人员而言，本公开内容提供了若干实施方式的可行描述。这些实施方式中的一些可能未在本申请案中主张，但仍可能在主张本申请的优先权的一个或多个后续申请中被主张。
以上描述仅公开了示例实施方式。落入本申请权利要求的范围之内的上文所公开的设备、系统及方法的修改对本领域的普通技术人员而言将是显而易见。由此，尽管已经结合本公开内容的示例公开了实施方式，应当理解的是，其他实施方式可能落入由所附权利要求所界定的意欲保护的精神及范围内。

Claims (13)

1.一种装载端口系统，包含：
一对接盘，所述对接盘适于接收包括一载体门的一基板载体；
一门开启器，所述门开启器邻近所述对接盘，且适于耦接至所述载体门并打开所述载体门，其中所述门开启器包括：
一净化气体入口端口；
至少一个排气出口端口；
一脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定一周边通道，其中所述脊壁包括靠近所述端口的开口；及
一转向器结构，所述转向器结构经设置以将净化气体从所述净化气体入口端口引导至所述脊壁中的所述开口中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的装载端口系统，其中所述转向器结构是一新月形。
3.根据权利要求1所述的装载端口系统，其中所述转向器结构、所述净化气体入口端口、所述至少一个排气出口端口、及所述脊壁中的所述开口经定位并调整尺寸以产生通过所述周边通道的流动。
4.根据权利要求1所述的装载端口系统，其中所述门开启器包括三个排气出口端口。
5.根据权利要求4所述的装载端口系统，其中所述净化气体入口端口和所述三个排气出口端口各自位于所述门开启器的不同的角落中。
6.根据权利要求1所述的装载端口系统，其中所述净化气体入口端口及所述排气出口端口被设置在所述门开启器的沿对角线相对的角落中。
7.一种装载端口门开启器，包含：
一净化气体入口端口；
至少一个排气出口端口；
一脊壁，当所述脊壁耦接至一基板载体时，所述脊壁界定一周边通道，其中所述脊壁包含靠近所述端口的开口；及
一转向器结构，所述转向器结构经设置以将净化气体从所述净化气体入口端口引导至所述脊壁中的所述开口中的至少一个开口。
8.根据权利要求7所述的装载端口门开启器，其中所述转向器结构是一新月形。
9.根据权利要求7所述的装载端口门开启器，其中所述转向器结构、所述净化气体入口端口、所述至少一个排气出口端口、及所述脊壁中的所述开口经定位并调整尺寸以产生通过所述周边通道的一流动。
10.根据权利要求7所述的装载端口门开启器，其中所述装载端口门开启器包括三个排气出口端口。
11.根据权利要求10所述的装载端口门开启器，其中所述净化气体入口端口及所述三个排气出口端口各自位于所述装载端口门开启器的不同的角落中。
12.根据权利要求7所述的装载端口门开启器，其中所述净化气体入口端口及所述排气出口端口被设置在所述装载端口门开启器的沿对角线相对的角落中。
13.一种净化一装载端口门开启器与一基板载体门之间的一容积的方法，所述方法包含以下步骤：
提供包括一门开启器的一装载端口，所述门开启器具有一净化气体入口端口、至少一个排气出口端口、及一脊壁，所述脊壁与对接的基板载体协作以界定一周边通道，所述脊壁具有靠近所述端口的开口；
将一基板载体抵靠至所述门开启器而与所述门开启器对接，将空气截留在所述基板载体和所述门开启器之间的一容积中，所述容积包含所述周边通道；
经由所述净化气体入口端口将净化气体注入所述容积中；
经由所述脊壁中的靠近所述净化气体入口端口的一开口将所述净化气体引导至所述周边通道中；以及
经由所述至少一个排气出口端口从所述容积排出所述空气及所述净化气体。
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