CN114405931B - 气浴装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半导体领域，尤其是涉及一种气浴装置。气浴装置用于向半导体的工件进行吹气，所述气浴装置包括压缩气源以及导气组件，所述压缩气源用于提供压缩气体，所述导气组件与所述压缩气源连通，所述导气组件用于将压缩气体导向所述工件。根据本申请的气浴装置，解决了现有的气浴设置方案中，风机提供的气体运输压降大，最终依靠风机供给压力的气浴因管路压降无法输送至工件的气浴区的问题。

Description

气浴装置

技术领域

本申请涉及半导体领域，尤其是涉及一种气浴装置。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，半导体关键尺寸的设计也越来越小，关键尺寸的减小要求半导体设备内部的腔室具备较高的洁净度，以避免灰尘或其他杂质的污染，对此，为了提高半导体设备的洁净度，需通过气浴输送洁净气源并吹向半导体的工件。

然而，现有的半导体设备气浴的气源是由风机供给的，风机将空气加压，经过滤组件等管路，最后吹送到半导体设备的工件。

对此，气浴狭小紧凑的空间会导致管路过长，弯度过大，风机提供的气源在流经管路的过程中，压降大，因此无法输送至半导体设备的工件，最终导致半导体组件的温度以及洁净度指标下降。

发明内容

本申请的目的是在于提供一种气浴装置，从而解决了现有的气浴设置方案中，风机提供的气体运输压降大，最终依靠风机供给压力的气浴因管路压降无法输送至工件的气浴区的问题。

根据本申请提供了一种气浴装置，用于向半导体的工件进行吹气，所述气浴装置包括压缩气源以及导气组件，所述压缩气源用于提供压缩气体，所述导气组件与所述压缩气源连通，所述导气组件用于将所述压缩气体导向所述工件。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述导气组件包括过滤组件和匀流模块，所述过滤组件连通在所述压缩气源与所述匀流模块之间，所述过滤组件用于过滤流经所述过滤组件的所述压缩气体，所述匀流模块用于将所述压缩气体导向所述工件。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述过滤组件包括洁净过滤器，所述洁净过滤器连通在所述压缩气源与所述匀流模块之间，所述洁净过滤器用于过滤流经所述洁净过滤器的所述压缩气体；所述过滤组件还包括第一超洁净过滤器，所述第一超洁净过滤器连通在所述洁净过滤器与所述匀流模块之间，所述第一超洁净过滤器用于过滤流经所述第一超洁净过滤器的所述压缩气体。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述气浴装置还包括流量器，所述流量器连通在所述压缩气源与所述洁净过滤器之间，所述流量器用于获取流经所述流量器的所述压缩气体的流量值，所述流量器预先设置有阈值范围，在所述流量值大于所述阈值范围的上限值或小于所述阈值范围的下限值时，所述流量器报警。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述匀流模块包括内壳和外壳，所述外壳设置在所述内壳的外部，所述内壳形成有内腔，所述内壳与所述外壳之间形成有外腔，所述内腔与所述压缩气源连通，所述外壳设置有第二孔，所述第二孔朝向所述工件，所述内壳设置有多个第一孔，所述多个第一孔将所述内腔和所述外腔连通，所述多个第一孔的导气方向与所述第二孔的导气方向不同。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述内壳包括进气端和末端，所述内壳设置的所述第一孔由所述进气端至所述末端的密集度逐渐增大。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述多个第一孔包括多排所述第一孔，所述内壳和所述外壳均形成为圆筒，多排所述第一孔相互平行，多排所述第一孔在所述内壳的轴向上间隔设置，多排所述第一孔中靠近所述进气端的一排中的第一孔的数量小于或等于与所述一排相邻且相对于所述一排远离所述进气端的另一排中第一孔的数量。

在上述任意技术方案中，进一步地，多排所述第一孔中还包括与所述另一排相邻的且相对于所述另一排远离所述进气端的又一排，所述一排与所述另一排之间的排间距大于或者等于所述另一排与所述又一排之间的排间距，所述多个第一孔中的任一者的导气方向与所述第二孔的导气方向之间的夹角大于或等于90度，所述第二孔为长孔，所述第一孔为圆孔。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述过滤组件还包括第二超洁净过滤器，所述第二超洁净过滤器连通在所述第一超洁净过滤器与匀流模块之间，所述第二超洁净过滤器用于过滤流经所述第二超洁净过滤器的所述压缩气体，所述压缩气源为空气压缩机。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述气浴装置还包括连接管，所述连接管连通所述压缩气源与所述流量器、所述流量器与所述洁净过滤器、所述洁净过滤器与所述第一超洁净过滤器、所述第一超洁净过滤器与所述第二超洁净过滤器以及所述第二超洁净过滤器与所述匀流模块，所述连接管为聚烯烃洁净管。

根据本申请的气浴装置，用于向半导体工件进行吹气，其中，气浴装置包括压缩气源以及导气组件，压缩气源用于提供压缩气体，导气组件与压缩气源连通，导气组件用于将压缩气体导向工件表面。本申请采用压缩气源通过导气组件输送至半导体工件，可以有效减小气体在流经过程中的压降，保证气体可以吹送到半导体设备的工件，最终保证半导体工件的温度以及洁净度指标。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出根据本申请的实施例的气浴装置的整体示意图；

图2示出根据本申请的实施例的内壳的一个视角的结构示意图；

图3示出根据本申请的实施例的内壳的另一个视角的结构示意图；

图4示出根据本申请的实施例的匀流模块的一个视角的结构示意图；

图5示出根据本申请的实施例的匀流模块的另一个视角的结构示意图；

图6示出根据本申请的实施例的匀流模块的再一个视角的结构示意图；

图7示出根据本申请的实施例的匀流模块的整体结构示意图；

图8示出根据本申请的实施例的气体在工件上形成气膜的仿真图。

图标：100-压缩气源；200-流量器；300-洁净过滤器；400-连接管；500第一超洁净过滤器；600-第二超洁净过滤器；700-匀流模块；710-内壳；711-第一孔；720-外壳；721-第二孔。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

本申请提供了一种气浴装置，可以有效减小气体在流经过程中的压降，保证气体可以吹送到半导体设备的工件，最终保证半导体工件的温度以及洁净度指标。

在本申请提出之前，现有的半导体设备气浴的气源是由风机供给的，风机将空气加压，经过滤组件等管路，最后吹送到半导体设备的工件。对此，气浴狭小紧凑的空间会导致管路过长，弯度过大，风机提供的气源在流经过程中，压降大，因此无法输送至半导体设备的工件，最终导致半导体组件的温度以及洁净度指标下降。

鉴于此，根据本申请提供了一种气浴装置，用于向半导体工件进行吹气，其中，气浴装置包括压缩气源以及导气组件，导气组件与压缩气源连通，导气组件用于将压缩气体导向工件表面。本申请采用压缩气源通过导气组件输送至半导体工件，可以有效减小气源在流经过程中的压降，保证气体可以吹送到半导体设备的工件，最终保证半导体工件的温度以及洁净度指标。这里，压缩气源例如可以由空气压缩机提供，在下文中将详细描述导气组件的具体结构以及气体输送过程。

在本申请的实施例中，导气组件可以包括过滤组件和匀流模块700，过滤组件连通在压缩气源100与匀流模块700之间，过滤组件用于过滤流经过滤组件的压缩气体，匀流模块700用于将压缩气体导向工件，匀流模块700与工件之间形成有空间，匀流模块700可以使得压缩气体均匀的通过空间吹向工件，在下文中将详细描述过滤组件和匀流模块700的具体结构。

然而，现有的半导体设备的气浴(气浴即导气组件所占用的空间体积)的气源是由风机供给的，由于风机提供的气源压力较小，在导体组件所占用空间体积同样大的情况下，也就是说容纳气体的空间同样大的情况下，压缩气体可以吹送至工件，而风机提供的气体则不能吹送至工件或者风力不够，但现有技术中又为了使气源能够吹送至工件，因此，气源需要很大容量的导气组件进行输送，例如，现有的气源首先是经大口径薄壁管道输送气体到工件顶部，再经高效过滤器过滤，最后吹送到半导体工件，对此，气浴占用的空间大，不利于半导体设备整体空间布局。

鉴于此，在本申请的实施例中，采用压缩气源100可以有效节约半导体设备整体空间布局，具体来说，如图1所示，过滤组件可以包括洁净过滤器300，洁净过滤器300与压缩气源100连通，洁净过滤器300用于过滤流经洁净过滤器300的压缩气体，过滤组件还可以包括第一超洁净过滤器500，第一超洁净过滤器500连通在洁净过滤器300与匀流模块700之间，第一超洁净过滤器500用于过滤流经第一超洁净过滤器500的压缩气体，本实施例中，由于采用压缩气源100，因此，对应采用的过滤组件的尺寸对比现有技术(高效过滤器加超高效过滤器)大大节约了空间。

此外，现有的高效过滤器及超高效过滤器目前仅可做到0.3μm以上颗粒99.999995％的过滤效率，使用压缩气源100的专用过滤器，即超洁净过滤器，可做到0.003μm以上颗粒99.9999999％的过滤效率。这里需要说明的是，超洁净过滤器只能流通(输送)压缩气源100，而风机提供的气体是不可以流通的。

此外，在本申请的实施例中，如图1所示，过滤组件还可以包括第二超洁净过滤器600，第二超洁净过滤器600可以连通在第一超洁净过滤器500与匀流模块700之间，第二超洁净过滤器600用于过滤流经第二超洁净过滤器600的压缩气体，本实施例中，通过洁净过滤器300配合两个超洁净过滤器，保证过滤安全，防止其中一个超洁净过滤器损坏带来的过滤失效问题。

在本申请的实施例中，气浴装置还可以包括流量器200，流量器200可以连通在压缩气源100与洁净过滤器300之间，流量器200用于获取流经流量器200的压缩气体的流量值，例如，流量器200预先可以设置有阈值范围，在流量值大于所述阈值范围的上限值或小于阈值范围的下限值时，流量器200报警，以提示现场人员。这里，流量器200优选为数字流量器。

在本申请的实施例中，如图2至图7所示，匀流模块700可以包括内壳710和外壳720，外壳720设置在内壳710的外部，内壳710形成有内腔，内壳710与外壳720之间形成有外腔，内腔与压缩气源100连通，外壳720设置有第二孔721，第二孔721朝向工件，内壳710的部分设置有多个第一孔711，多个第一孔的导气方向与第二孔的导气方向不同(例如多个第一孔中的任一者的导气方向与第二孔的导气方向之间的夹角大于或等于90度)，内壳710包括进气端和末端，内壳710设置的第一孔711由所述进气端至末端的密集度逐渐增大，这里，第一孔711可以是圆孔，第二孔721可以是长孔。

当压缩气体进入内腔(此时内腔气体为紊流)，内腔气体经第一孔711打乱原有气流方向后进入外腔，最后匀流的气体从第二孔721流出，形成均匀稳定的气膜，具体来说，当压缩气体从进气端进入内腔后，从多个第一孔711进入外腔，这里需要说明的是，第一孔711在壳体上布置的密集度由进气端至末端的逐渐增大，也就是说，进气端设置少量的孔可以限制进气端高压气体的流出(即限制流向外腔)，而末端设置多量的孔可以促进末端低压气体的流出，解决了壳体(即内腔)前后端压力不均所导致的流量不均情况，进而可以保证气体进入外腔的上方进行匀流作用，最后均匀的从下方第二孔721流出。图5中左侧箭头表示气体从进气端进入，内壳710内箭头表示气体进入内腔后，从多个第一孔711流向外腔，下方箭头表示气体从下方第二孔721流出。图6外腔内箭头表示气体从内腔进入外腔后，气体从外腔上方进行匀流作用后向外腔下方流入的过程，图6下方箭头表示，外腔上方气体流入下方后，由第二孔721流出的过程。图7右侧箭头表示气体从进气端进入，下方箭头表示气体从外壳720下方第二孔721流出。

在本申请的实施例中，内壳710可以包括等分的第一半圆筒和第二半圆筒，第一半圆筒背对于所述第二孔721，多个第一孔711均设置在第一半圆筒上。此外，内壳710可以设置有多排第一孔711，内壳710和所述外壳720均可以形成为圆筒，多排相互平行，多排在内壳710的轴向方向上间隔设置，多排第一孔中靠近进气端的一排中的第一孔的数量小于或等于与一排相邻且相对于一排远离所述进气端的另一排中第一孔的数量。

进一步地，多排所述第一孔中还包括与所述另一排相邻的且相对于所述另一排远离所述进气端的又一排，所述一排与所述另一排之间的排间距大于或者等于所述另一排与所述又一排之间的排间距，以实现多个第一孔711密集度的划分，即采用分段增大开孔数的方式。

作为示例，内壳710的第一半圆筒上可以设置有七排圆孔，如图2和图3所示，从右至左，也就是靠近进气端的前三排每排可以设置4个圆孔，中间两排每排可以设置为5个圆孔，靠近末端的两排每排可以设置个6圆孔。

此外，现有气浴的导气组件布局的方式，在满足压降情况下输送气体，因重量限制，需使用过薄壁厚的大流量气管，但常会发生共振现象，进而影响其他模块的精度，因此，需要停止部分气浴功能来保证精度，但代价是牺牲洁净度及温控，最终导致设备工艺性能下降。

对此，在本申请的实施例中，如图1所示，气浴装置还可以包括连接管400，连接管400连通压缩气源100与流量器200、流量器200与洁净过滤器300、洁净过滤器300与第一超洁净过滤器500、第一超洁净过滤器500与第二超洁净过滤器600以及第二超洁净过滤器600与匀流模块700的内腔，这里值得一提的是，本实施例中，连接管400可以采用聚烯烃洁净管，聚烯烃洁净管即小管径管道运输气体(直径为8mm)，具体来说，采用压缩气源100配合高压高速小管道(即聚烯烃洁净管)的运输方式，可以更好的长距离在设备内输送气体，解决了因压降过大、气体压力不足的问题，此外，聚烯烃洁净管管道材质洁净度高，内壁摩擦小，在高速运输气体时不会发生共振现象，解决了因共振问题而停止部分气浴功能的问题。

在本申请的实施例中，具体来说，压缩气源100是通过洁净聚烯烃管输送到匀流模块700以为工件吹气，首先，由外部空气压缩机提供高压高速气源(这里，外部空气压缩机可以连接整机压缩空气，也就是说外部空气压缩机提供的压缩气源100先经由整机空气压缩后再次输送到匀流模块700)，之后经数字流量器准确控制气体流量，再经洁净过滤器300及超洁净过滤器进行过滤处理，最终在终端的匀流模块700中稳压匀流，均匀的将洁净气体薄膜平铺在工件表面，去除工件表面颗粒污染物并防止污染物附着。

经实验得出，图8提供了一种气体在工件上形成气膜的仿真图，由图8可知，气体流经工件的速度均可达到0.25m/s以上。

根据本申请的气浴装置，用于向半导体工件进行吹气，其中，气浴装置包括压缩气源以及导气组件，压缩气源用于提供压缩气体，导气组件与压缩气源连通，导气组件用于将压缩气体导向工件表面。本申请采用压缩气源通过导气组件输送至半导体工件，可以有效减小气体在流经过程中的压降，保证气体可以吹送到半导体设备的工件，最终保证半导体工件的温度以及洁净度指标。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种气浴装置，其特征在于，用于向半导体的工件进行吹气，所述气浴装置包括压缩气源以及导气组件，所述压缩气源用于提供压缩气体，所述导气组件与所述压缩气源连通，所述导气组件用于将所述压缩气体导向所述工件；

所述导气组件包括过滤组件和匀流模块，

所述过滤组件连通在所述压缩气源与所述匀流模块之间，

所述过滤组件用于过滤流经所述过滤组件的所述压缩气体，所述匀流模块用于将所述压缩气体导向所述工件；

所述匀流模块包括内壳和外壳，所述外壳设置在所述内壳的外部，所述内壳形成有内腔，所述内壳与所述外壳之间形成有外腔，所述内腔与所述压缩气源连通，

所述外壳设置有第二孔，所述第二孔朝向所述工件，所述内壳设置有多个第一孔，所述多个第一孔将所述内腔和所述外腔连通，所述多个第一孔的导气方向与所述第二孔的导气方向不同；

所述内壳包括进气端和末端，所述内壳设置的所述第一孔由所述进气端至所述末端的密集度逐渐增大；

所述多个第一孔包括多排所述第一孔，所述内壳和所述外壳均形成为圆筒，多排所述第一孔相互平行，多排所述第一孔在所述内壳的轴向上间隔设置，

多排所述第一孔中靠近所述进气端的一排中的第一孔的数量小于或等于与所述一排相邻且相对于所述一排远离所述进气端的另一排中第一孔的数量；

多排所述第一孔中还包括与所述另一排相邻的且相对于所述另一排远离所述进气端的又一排，所述一排与所述另一排之间的排间距大于或者等于所述另一排与所述又一排之间的排间距，所述多个第一孔中的任一者的导气方向与所述第二孔的导气方向之间的夹角大于或等于90度，所述第二孔为长孔，所述第一孔为圆孔。

2.根据权利要求1所述的气浴装置，其特征在于，

所述过滤组件包括洁净过滤器，所述洁净过滤器连通在所述压缩气源与所述匀流模块之间，所述洁净过滤器用于过滤流经所述洁净过滤器的所述压缩气体；所述过滤组件还包括第一超洁净过滤器，所述第一超洁净过滤器连通在所述洁净过滤器与所述匀流模块之间，所述第一超洁净过滤器用于过滤流经所述第一超洁净过滤器的所述压缩气体。

3.根据权利要求2所述的气浴装置，其特征在于，所述气浴装置还包括流量器，所述流量器连通在所述压缩气源与所述洁净过滤器之间，所述流量器用于获取流经所述流量器的所述压缩气体的流量值，

所述流量器预先设置有阈值范围，在所述流量值大于所述阈值范围的上限值或小于所述阈值范围的下限值时，所述流量器报警。

4.根据权利要求3所述的气浴装置，其特征在于，所述过滤组件还包括第二超洁净过滤器，所述第二超洁净过滤器连通在所述第一超洁净过滤器与匀流模块之间，所述第二超洁净过滤器用于过滤流经所述第二超洁净过滤器的所述压缩气体，所述压缩气源为空气压缩机。

5.根据权利要求4所述的气浴装置，其特征在于，所述气浴装置还包括连接管，所述连接管连通所述压缩气源与所述流量器、所述流量器与所述洁净过滤器、所述洁净过滤器与所述第一超洁净过滤器、所述第一超洁净过滤器与所述第二超洁净过滤器以及所述第二超洁净过滤器与所述匀流模块，所述连接管为聚烯烃洁净管。

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