CN117321749A - 具有诱导气体混合的设备前端模块及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一种设备前端模块(EFEM)，其具有壁、包括一个或多个装载口的第一壁、及形成在这些壁之间的EFEM腔室。该EFEM进一步包括位于该EFEM的顶部的上气室，并包括进入该EFEM腔室中的开口。管道提供返回气流路径，其实现从该EFEM腔室到该上气室的气体再循环，这些管道接近该一个或多个装载口。该一个或多个管道包括流动元件，这些流动元件被构造为致使该一个或多个装载端口的位置处的低压状态。

Description

具有诱导气体混合的设备前端模块及其使用方法
技术领域
本公开内容涉及电子装置制造，且具体而言涉及具有诱导气体混合的设备前端模块(EFEM)及其使用方法。
背景技术
半导体电子装置制造中的处理基板一般在多个工艺工具中实施，其中基板在工艺工具之间在基板载体中行进，基板载体诸如(例如)前开式标准舱(FOUP)。FOUP可对接于设备前端模块(EFEM)的装载口处(有时称为工厂接口(FI))，在该处一个或多个基板可被传送至装载锁定件、传送腔室及/或工艺腔室。于前期或后期基板暴露至水分或氧气可能在基板上造成侵蚀(例如蚀刻)、层间缺陷(例如膜应力及电阻性、物理气相沉积)及组件不均匀性(例如化学气相沉积钝化)。从EFEM环境去除水分及氧气减少及/或去除此类组件效能及产出率的挑战。
EFEM提供用于在FOUP及装载锁定件及/或腔室之间传送基板的非反应性环境。这是借由实际上尽量密封EFEM的内部空间并用气体(诸如氮气)充满该内部空间所达成，该气体一般与基板材料为非反应性的。该非反应性气体从EFEM推出任何反应性气体(诸如氧气)，也从EFEM减少/去除水分。用于对接至一个或多个基板载体的一个或多个装载口可被沿着EFEM的前面布置。传统的EFEM的装载口为用氮气气体(N2)底部净化，以减少基板处理及传输期间在FOUP及EFEM内的相对湿度(RH)及氧气水平。用以实施底部净化的硬件及加压N2的使用是昂贵的，且增加EFEM的复杂性。需要用于以较低成本及复杂性来维持EFEM及FOUP内的非反应性环境的改良系统、设备及方法。
发明内容
按照至少一个实施方式，本文中公开一种设备前端模块(EFEM)，包含：多个壁，该多个壁的第一壁包括一个或多个装载口；EFEM腔室，该EFEM腔室形成在该多个壁之间；位于该EFEM的顶部的上气室，且该上气室包括进入该EFEM腔室中的开口；及多个管道，该多个管道提供返回气流路径，该返回气流路径实现从该EFEM腔室到该上气室的气体的再循环，其中该多个管道接近该一个或多个装载口，其中该多个管道的一个或多个管道包含多个流动元件，该多个流动元件被构造为致使该一个或多个装载端口的位置处的低压状态。在一些实施方式中，该多个流动元件额外地或替代地被构造为诱导从FOUP到相邻流动元件中的气流，该气流进而诱导从EFEM进入FOUP中的流动。
按照至少一个实施方式本文中进一步所公开的是一种电子装置制造组件，包含：设备前端模块(EFEM)，包含：多个壁，该多个壁的第一壁包括一个或多个装载口；EFEM腔室，该EFEM腔室形成在该多个壁之间；上气室，该上气室位于该EFEM的顶部处且包括进入该EFEM腔室中的开口；及多个管道，该多个管道提供返回气流路径，该返回气流路径实现从该EFEM腔室到该上气室的气体再循环，其中该多个管道接近该一个或多个装载口，其中该多个管道的一个或多个管道包含多个流动元件，该多个流动元件被构造为致使该一个或多个装载端口的位置处的低压状态；及一个或多个基板载体，该一个或多个基板载体经耦接至该一个或多个装载口。
在至少一个进一步实施方式中，本文中公开一种操作设备前端模块(EFEM)的方法，包含下列步骤：提供该EFEM，该EFEM包含与EFEM腔室流体连通的上气室，该EFEM腔室接口连接于一个或多个装载口；从该上气室将气体流动至该EFEM腔室；及通过定位于接近该一个或多个装载口的多个管道来再循环从该EFEM腔室到该上气室的至少一部分气体，其中该多个管道的一个或多个管道包含多个流动元件，该多个流动元件被构造为致使该一个或多个装载端口的位置处的低压状态。
附图的简要说明
如下所述的图式乃用于例示的目的，不必须是按比例所绘制。这些图式不意图以任何方式限制本公开内容的范畴。
图1图示按照本公开内容的一个或多个实施方式的电子装置制造组件的示意俯视图。
图2A图示按照本公开内容的一个或多个实施方式的设备前端模块(EFEM)的示意物的正面截面图，该EFEM包括前返回管道。
图2B图示按照本公开内容的一个或多个实施方式的图2A的EFEM的左侧立面图。
图2C图示按照本公开内容的一个或多个实施方式的EFEM以及耦接至该EFEM的侧储存舱的正面图。
图2D图示一对流动转变管道的放大透视图，该对流动转变管道被定位相邻于EFEM的一对装载口。
图3A是图示通过EFEM流动转变管道进入FOUP中的理论气流的图表。
图3B是图示通过EFEM流动转变管道进入FOUP中的理论气流的图表。
图4图示操作按照本公开内容的一个或多个实施方式的EFEM的方法流程图。
具体实施方式
现将详细参看此公开内容的范例实施方式，这些实施方式被图示在附图中。尽可能地，整份图式中将在所有的数个视图中使用相同的附图标记来指称相同或类似的部件。本文中所述各不同实施方式的特征可彼此组合，除非有特定地相反指明。
按照本公开内容的一个或多个实施方式，如本文中所述电子装置制造系统及相关方法提供改良的基板处理。例如，借由控制基板的环境暴露，以及特别是借由控制被耦接至设备前端模块(EFEM)的一个或多个前开式标准舱(FOUP)内的状态，所述系统及方法提供在基板制造上的效率及处理改进。至少一个储存容器可被容纳在FOUP内，且该储存容器可包括被构造为在其上接收及支撑基板(诸如在处理基板前及/或后的闲置时段期间)的多个基板固持器(例如，架)。本文中所述系统及方法可进一步提供减少了i)运作成本；ii)制造成本；及iii)复杂度的EFEM。在一个或多个实施方式中，这些EFEM不需用于用N2或清洁干空气(CDA)来净化装载口的气体净化装备，且能不净化装载口而提供非反应性环境。
按照至少一个实施方式，EFEM包括定位为相邻于装载口的一个或多个管道(本文中也称为流动转变管道)。这些管道包括多个流动元件(例如，诸如洞)，这些流动元件致使装载端口的位置处(例如FOUP前方)的低压环境且诱导FOUP的环境(例如其中的气体)与EFEM的环境(例如其中的气体)之间的气流及气体混合。这些管道可施加吸力，从EFEM抽取气体/空气往上通过这些管道。这些多个流动元件可致使来自FOUP的气体/空气也往上流动通过这些管道，致使来自EFEM的气体/空气取代来自FOUP的气体/空气及/或与其混合。在实施方式中，该多个流动元件在通过EFEM的这些管道的气流中制造扰动(turbulence)(例如伯努利效应)，进一步增加EFEM中的气体/空气与FOUP中的气体/空气的混合。
在对接FOUP及/或开启装载口之前，惰性的、低湿度的气体通过EFEM及其流动转变管道再循环。该惰性气体可通过这些管道再循环及从这些管道的底部流动至顶部，穿过这些装载口。穿过装载口门并通过这些管道流动的空气可被视为返回的空气。该惰性气体可为N2或极度清洁的干空气(xCDA)(例如，在重量上水分含量少于大约0.33ppm的CDA)。当这些装载口开启且EFEM的内部与FOUP的内部连接时，存在于FOUP中的气体被拉至再循环管道中并被EFEM中再循环的低湿度气体所取代。此种气体混合负责快速降低FOUP中的湿度水平。适当的流动元件(在本文中也称为流动转变元件)包括(但不限于)一个或多个开口(例如孔口(orifice)、洞(hole)、或穿孔(perforation))。也可在该一个或多个开口之外或替代地使用流动元件诸如草痕状凹陷(divot)、突部、鳍片、扇叶(louver)、粗糙度元件、增加的表面粗糙度、及/或任何其他能诱导扰流的元件，和前述的任二者或更多者组合。
在实施方式中，这些流动元件包含这些管道中的一个或多个开口。这些开口可为洞、穿孔、格栅(grate)等等。开口可具有各种形状，包括圆形、矩形、正方形、多边形等等。在一些实施方式中，这些流动元件的直径为大约1mm到大约1cm且被布置成行(row)及列(column)，例如，每一行有大约2个到大约5个开口布置成大约1到大约5个列。这些管道的至少一个管道可在一侧上包括接近第一装载口的第一组开口，及在相反侧上包括接近第二装载口的第二组开口。由这些流动元件制造的扰动诱导在FOUP及EFEM中的气体之内及其间的混合。此种诱导气体混合加上EFEM内的低湿度环境促进了快速降低FOUP内的相对湿度(RH)及含氧量。在一些实施方式中，有不规则型样(pattern)的流动元件(例如洞的不规则型样)。例如，洞之间的间隔可有差异，洞可具有不同大小等等。在一实施方式中，这些管道包括有某一洞型样的洞，在该洞型样中在靠近FOUP底部处有较多个数的洞及/或有较大的洞，而在靠近FOUP顶部处有较少个数的洞及/或有较小的洞。在一实施方式中，这些管道包括的洞所具有的洞型样中，靠近FOUP底部处有较少个数的洞及/或有较小的洞，而在靠近FOUP顶部处有较多个数的洞及/或有较大的洞。在一实施方式中，从FOUP的底部往FOUP的顶部，洞逐渐改变大小及/或个数。此可造成洞的大小及/或洞的个数随着管道的高度的梯度。在一些实施方式中，第一管道可具有第一洞型样而第二管道可具有不同于第一洞型样的第二洞型样。
按照本文中一个或多个实施方式的具有管道的EFEM，能更快减少FOUP中的相对湿度，而达成比具有氮气净化装载口的传统的EFEM的较低的RH及氧气稳定状态水平。如本文中所述的结合了穿孔的再循环管道来再循环xCDA的EFEM能在FOUP连接至EFEM时即在FOUP中快速产生惰性环境，而无需使用包括氮气供应及排气喷嘴以及相应致动器、质量流量控制器、配管、等等的氮气净化装载口。如此，按照实施方式的EFEM相较于传统的EFEM提供了改善的效能及较低的成本和增加的可靠度。如本文中所述的包含管道的EFEM，相较于传统的氮气净化系统，对FOUP中的大气达到适当湿度、氧气、及/或其他参数的水平的速度有大约20％到大约80％的改进。
本文中将参照本文中的图1～图4说明EFEM、基板载体、包括EFEM及基板载体的电子装置制造组件、及操作EFEM的方法的范例实施方式的进一步细节。
图1说明按照本公开内容的一个或多个实施方式的电子装置制造组件100的范例实施方式的示意图。电子装置制造组件100可包括主机外壳101，该主机外壳具有界定传送腔室102的多个外壳壁。传送机器人103(经图示成虚线的圆形)可至少局部地被容纳在传送腔室102内。传送机器人103可被构造为经由传送机器人103的臂(未图示)的操作来将基板在各不同目的地之间来往置放及移除。如本文中所用“基板”可指称用以制造电子装置或电路部件的物体，诸如半导体晶片、含硅晶片、有型样的晶片、玻璃板及类似者。
传送机器人103的各不同臂部件的运动可由一控制器106下达给驱动组件(未图标)的适当指令所控制，该驱动组件包含传送机器人103的多个驱动电机。来自控制器106的信号可致使传送机器人103的各不同部件的运动。可借由各种传感器(诸如位置编码器及类似者)来为这些部件中一者或多者提供适当反馈机制。
图示的传送腔室102是正方形的，但其可为矩形、六边形、八边形、或另外的多边形，以及可包括第一壁102A、第二壁102B、第三壁102C及第四壁102D。在图示的实施方式中，传送机器人103能同时传送及/或抽回双基板。第一壁102A、第二壁102B、第三壁102C、及第四壁102D可为平面的，而进入多组工艺腔室的入口通道可能沿着各自的壁定位。然而，其他主机外壳101的适当形状、壁及工艺腔室的个数、及机器人的类型为可能的。
对传送机器人103而言的目的地可为工艺腔室108A～108F中任一者或多者，其可被构造及可操作以在被传送至该工艺腔室的基板上实施工艺。该工艺可为任何适当工艺，诸如等离子体气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)、蚀刻、退火、预清洁、金属或金属氧化物的移除及类似者。可在其中的基板上实施其他工艺。
可从EFEM 114将基板接收至传送腔室102中，且基板可通过装载锁定设备112离开传送腔室102至EFEM 114，该装载锁定设备112经耦接至EFEM 114的后壁114R。装载锁定设备112可在其中包括一个或多个装载锁定腔室(例如装载锁定腔室112A及112B)。装载锁定腔室112A及112B可为单晶片装载锁定(SWLL)腔室、多晶片腔室、或其组合。可包括其他个数的装载锁定件。
EFEM 114可为具有各种壳壁的外壳，这些壳壁诸如(例如)前壁114F、后壁114R、两侧壁114S1、114S2、顶部114T(图2A)、及底部114B，形成EFEM腔室114C。前壁114F、后壁114R、及两侧壁114S1、114S2的各者可具有一个或多个接口开口以便于基板交换及/或到其他部件的耦接。可在EFEM 114的前壁115F上提供一个或多个装载口115，如图1中所示。一个或多个装载端口115可各被构造为接收相应的一个或多个基板载体116(例如FOUP)及与相应的一个或多个基板载体116对接。虽然图示了四个装载端口115及四个基板载体116，但其他实施方式可具有适合用于对接EFEM 114处的相应个数的基板载体116的更多或更少的装载口115。
EFEM 114可包括在EFEM 114的EFEM腔室114C内的习用结构的适当的装载/卸除机器人117(图示为虚线)。一旦基板载体116的载体门经由用于装载口115的各者的载体门开启器119所开启时，装载/卸除机器人117可被构造及可操作来从基板载体116取出基板并将这些基板通过EFEM腔室114C而馈入装载锁定设备112的一个或多个装载锁定腔室112A及112B中。
侧储存舱120可被耦接至EFEM 114的侧壁114S1。尤其，装载/卸除机器人117可进一步被构造为在工艺腔室108A～108F的一者或多者中进行处理之前及/或之后从侧储存舱120取出基板及将基板载入侧储存舱120中。在一些实施方式中，装载/卸除机器人117是高Z(high-Z)机器人，其被构造为取得侧储存舱120中堆叠到26高、或甚至52高或更高的基板。
在图示的实施方式中，EFEM腔室114C可被提供有环境控制器，这些环境控制器在EFEM腔室114C中提供被环境控制的大气。尤其，环境控制设备118可被耦接至EFEM 114及可操作以监测及/或控制EFEM腔室114C内的环境状态。在一些实施方式中，及于特定时间，EFEM腔室114C可在其中接收来自净化气体供应118A的净化气体(例如惰性及/或非反应性气体)，诸如(例如)氩(Ar)、氮(N2)、氦(He)、或清洁的干气体。净化气体供应器118A可借由适当管线及一个或多个阀耦接至EFEM腔室114C。EFEM腔室114C内的环境状态可在侧储存容器124的内部之内，该侧储存容器位于侧储存舱120内且为侧储存舱120的一部分。侧储存容器124在其中接收垂直堆叠的基板。在一些实施方式中，侧储存舱120可具有位于其中的基板固持器以接收及支撑基板。
更详细地，环境控制系统118可控制EFEM腔室114C之内的以下至少一者：1)相对湿度(RH)、2)温度(T)、3)氧气(O2)的量，及/或4)净化气体的量。可监测及/或控制EFEM 114的其他环境状态，诸如进入EFEM腔室114C中的气流速率、或EFEM腔室114C内的压力、或两者。
在一些实施方式中，环境控制系统118包括控制器106。控制器106可包括适当的处理器、存储器、及电子部件以用于从各种传感器接收输入以及用于控制一个或多个阀来控制EFEM腔室114C内的环境状态。在一个或多个实施方式中，环境控制系统118可借由以传感器130来感测EFEM 114中的相对湿度(RH)来监测RH。可使用测量相对湿度的任何适当类型的传感器，诸如电容类型传感器。可借由将适当的量的净化气体从环境控制系统118的净化气体供应118A流入EFEM腔室114C中来降低RH。在一些实施方式中，例如，可利用具有低H2O水平(例如纯度≥99.9995％，H2O≤5ppm)的压缩体积惰性气体来作为环境控制系统118中的净化气体供应118A。可使用其他适当地低的H2O水平。
另一方面中，传感器130可测量多个环境状态。例如，在一些实施方式中，传感器130可测量如上讨论的相对湿度值。在一个或多个实施方式中，预定义的参考相对湿度值可少于1000ppm湿度、少于500ppm湿度、或甚至少于100ppm湿度，取决于对电子装置制造组件100中正在实施的特定工艺而言或是对暴露至EFEM 114的环境的特定基板而言可容许的湿度水平而定。
环境监测器130也可测量EFEM 114内的氧气(O2)水平。在一些实施方式中，可发生从控制器106给环境控制设备118的控制信号来将氧气(O2)的水平控制在低于临界O2值，该控制信号起始从净化气体供应118A进入EFEM腔室114C中的适当净化气体量的流动。在一个或多个实施方式中，该临界O2值可少于50ppm、少于10ppm、或甚至少于5ppm，取决于对电子装置制造组件100中正在实施的特定工艺而言或是对暴露至EFEM 114的环境的特定基板而言可容许(不影响质量)的O2水平而定。在一些实施方式中，传感器130可感测EFEM腔室114C中的氧气水平以确保其在安全临界水平之上，来允许进入EFEM腔室114C中。
传感器130可进一步测量EFEM 114内的绝对或相对压力。在一些实施方式中，控制器106可控制从净化气体供应118A到EFEM腔室114C中的净化气体流动的量，以控制EFEM腔室114C中的压力。
在本文中显示的实施方式中，控制器106可包括处理器、存储器、及周边部件，其被构造为接收来自传感器130的控制输入(例如相对湿度及/或氧气)并执行封闭循环或其他适当的控制方案。在一实施方式中，该控制方案可改变正被导入EFEM 114中的净化气体的流动速率，以在其中达成预先决定的环境状态。另一实施方式中，该控制方案可决定何时传送基板到EFEM 114中或何时开启基板载体116的门。
附接至EFEM 114的侧储存舱120可在特定环境状态下储存基板。例如，除了侧储存舱120中的气体流动速率可以不同之外(诸如显著地更大)，侧储存舱120可将基板储存在如EFEM腔室114C中出现的相同环境状态中。侧储存舱120可被流体耦接至EFEM腔室114C且可接收来自EFEM腔室114C的气体(例如净化气体)。侧储存舱120可包括从侧储存舱120排出气体的排气管线132，其进一步实现储存在侧储存舱120中的基板持续地暴露至所欲的环境状态及净化气体流动速率。
在一些实施方式中，侧储存舱120可接收一个或多个垂直对齐的侧储存容器124。例如，第一侧储存容器124可被接收在侧储存舱120中。第一侧储存容器124可包括面向EFEM腔室114C的一开口126。第一侧储存容器124可也包括位于与开口126相对的排气空间128。排气空间128可被耦接至排气管线132，该排气管线可耦接在排气空间128与侧储存舱120的外部之间。
第一排气管线132可由内部部分及第一外部部分132A组成。第二管线可耦接在第二侧储存容器之间且可包括第二外部部分134B。第一外部部分134A及第二外部部分134B可两者都位于罩136内。在一些实施方式中，罩136(而非第一外部部分134A及第二外部部分134B)可作为管线运作来从侧储存容器124及224排出被排出的气体。在其他实施方式中，第一外部部分134A及第二外部部分134B可穿过侧储存舱120的内部。
图2A～图2D图示按照实施方式的EFEM 114的简化的正面截面、侧面图及透视图，该EFEM 114包括经耦接至EFEM 114的第一侧壁114S1的侧储存舱120。侧储存舱120可包括第一腔室230及第二腔室233，第一腔室230接收第一侧储存容器124，第二腔室233接收第二侧储存容器224。第二侧储存容器224可包括面向EFEM腔室114C的开口226。第二侧储存容器224可也包括位于与开口226相对的第二排气空间228。第二排气空间228可被耦接至第二排气管线234，该第二排气管线可耦接在排气空间228与共同气室236之间。
第一外部部分134A及第二外部部分134B两者都可被耦接至共同气室236，该共同气室接收来自第一侧储存容器124的第一气室128和第二侧储存容器224的第二气室228的排出气体。在一些实施方式中，侧储存舱120可移除地附接至EFEM 114的第一侧壁114S1。借由位在上气室237中或邻接于上气室237的一连串风扇可自共同气室236抽取净化气体。管道260a(例如流动转变管道)被耦接至延伸自共同气室236的通道142来将排出气体导向上气室237。
可在离开共同气室236的排气气流路径中提供可选的过滤器248。例如，过滤器248可位于进入通道142中的入口处，使得风扇(未图示)抽取的全部气体穿过过滤器248。在一些实施方式中，过滤器248可为化学过滤器，其在制造程序的应用之后过滤由储存在侧储存舱120中的一个或多个基板235排气的一种或多种气体。在一些实施方式中，过滤器248能运作以过滤非所欲的化学物质，诸如氯、溴、及/或氟。在一些实施方式中，过滤器248可将碱性气体(诸如氨(NH3))过滤至少于或等于5.0ppb。在一些实施方式中，过滤器248可过滤酸性气体，诸如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、乙酸(OAc)、二氧化氮(NO2)、硝酸盐(NO3)、磷酸盐(PO4)、氟化氢(HF)及/或盐酸(HCl)，到少于或等于1.0ppb。在一些实施方式中，过滤器248可包含活性碳过滤器。其他实施方式中，过滤器248可为颗粒过滤器或包括组合式颗粒过滤器/化学过滤器。
可选地，可沿风扇产生的排气气流路径提供加热器250。加热器250可在排出气体被再循环至上气室237中之前将该排出气体加热至预先决定的温度。在一些实施方式中，加热器250所产生的热可被使用作为反应物及/或以改变EFEM 114中及/或侧储存舱120中的相对湿度。在一些实施方式中，加热器250可将EFEM腔室114C中的净化气体加热以增加从位于侧储存舱120中的基板235排气的速率。
风扇因此通过流动转变管道260a抽取气体(例如经过滤的气体)进入上气室237中，在该处经过滤的气体经再循环回到EFEM腔室114C中。进一步，这些风扇也从EFEM腔室114C通过返回的流动转变管道260b～260e抽取气体至上气室237，如图1及图2A～图2D中所示(为清楚起见未图示装载/卸除机器人)。气室154具有相邻于EFEM 114侧壁的开口，侧储存舱120耦接至EFEM 114。共同气室236被构造为耦接至通道142，通道142经耦接至流动转变管道。
出入门156被耦接至EFEM 114的第二侧壁114S2。然而，在一些实施方式中，第二侧储存舱120a可被附接至EFEM 114的第二侧壁114S2而非出入门156。在一些实施方式中，第二侧储存舱120a可附接至EFEM 114的第二侧壁114S2，与侧储存舱120附接至EFEM 114的第一侧壁114S1的方式相同，包括对共同气室236的类似或相同的耦接。在此实施方式中，来自第二侧储存舱120a的排气借由流动转变管道260e经返回至上气室237。侧储存舱120及容器124、224内的经处理基板能受益于其中的高速气流而增加对蚀刻副产物诸如Br、F及Cl的排气速率。虽然未经图示，但到各个侧储存容器124、224的气体进气口可包括增加进来的气体的速度及/或扰动的流动转变元件。
现参看图2A～图2D，多个流动转变管道260b～260e(图2A)及260b～260d(图2B)的各者具有被耦接至EFEM腔室114C的个别的第一(下)端。多个流动转变管道260b～260e(图2A)及260b～260d(图2B)的各者可沿着EFEM 114的前壁114F在EFEM腔室114C的内侧上朝上延伸，且各者可彼此平行(尽管不需如此)。多个流动转变管道的各者也具有一相应的(respective)第二(上)端被耦接至上气室237。上气室237可跨于(across)EFEM 114的顶部水平地延伸。上气室237可具有进入EFEM腔室114C中的一个或多个进气口240。这些进气口能在其上、其下、或其中包括颗粒过滤器267及可选地化学过滤器268。进一步，可在接近一个或多个进气口240处提供包括穿孔的均质板141，以致使进入及通过EFEM腔室114C的实质上的层流气流。注意其他实施方式可具有多于或少于如图示的五个流动转变管道260a～260e。
如图2A～图2D中所示，流动转变管道260a～260e可沿EFEM的前壁114F的内侧行进，且部分可在装载口115(装载端口115的位置在图2A中以虚影显示)之间进入。图2C图示EFEM 114的简化正面图以及侧储存舱120的实施方式的简化侧面图。如图示，多个流动转变管道260a～260e各被构造为沿着用于装载口115(或基板载体116)的载体门开启器119的第一垂直侧朝上延伸，而多个流动转变管道260a～260e中的另一者被构造为沿着载体门开启器119(或基板载体116)的第二垂直侧朝上延伸。在一些实施方式中，多个流动转变管道260a～260e中至少一者被构造为在两相邻载体门开启器119(或基板载体116)的垂直侧之间朝上延伸。在一些实施方式中，流动转变管道260a～260e能具有100mm2至300mm2或更大的横向截面面积，并能由弯曲片状金属或塑料制成。
如图2A～图2D中所示，EFEM流动转变管道260a～260e被定位相邻于EFEM的装载口115。各流动转变管道260a～260e可包括多个流动转变元件261。适当的流动元件261包括(但不限于)一个或多个开口(例如孔口、洞、或穿孔)、草痕状凹陷、突部、鳍片、扇叶、粗糙度元件、增加的表面粗糙度、任何其他能诱导扰流的元件和前述的任二者或更多者组合。在一些实施方式中，这些流动转变元件包括一个或多个贯通孔。在一些实施方式中，这些流动转变元件在直径中为大约1mm到大约1cm且被布置成行和列，例如，大约2到大约5个开口组成的行布置成大约1列到大约5列。图2A～图2D中显示的流动转变元件261是形成在流动转变管道260a-260d的侧壁内的圆洞。流动转变元件261可形成为行及列，如图2D中所示。流动转变元件261可开始于装载口115顶部处或在其顶部上方，并沿着装载口的侧面持续往下直到装载口261的底部或底部下方。流动转变管道260a～260e可在一侧上包括接近第一装载口115的第一组开口261，以及在相反侧上包括接近第二装载口115的第二组开口261。在一些实施方式中，各组开口261可沿着相应装载口115的高度定位；替代地或额外地各组开口261可沿着相应装载口115的上方及/或下方的流动转变管道260a～260e定位。
当一个或多个基板载体116被对接至一个或多个装载口115，以及至少一个装载口115开启时，一个或多个基板载体116内的环境与EFEM 114内的环境相连。EFEM返回管道内的环境(例如较低压力及大约5ppmV到大约100ppmV的相对湿度及大约10ppmV到体积的大约21％的氧气浓度)与基板载体116内的环境(例如较高压力及大约5％到大约40％的体积的相对湿度和大约18％到大约21％的体积的氧气浓度)之间的不同导致气体从EFEM流动进入FOUP中。流动转变元件261致使来自EFEM的气体被吸入返回管道中，并诱导FOUP处或附近(around)(例如前方)的低压区域。在一些实施方式中，流动转变元件也可诱导从EFEM到FOUP的气流中的扰动。FOUP处的低压状态及可选地扰动制造EFEM内的气体与FOUP内的气体之间的混合，快速降低FOUP环境内的相对湿度及含氧量。
图3A及图3B是图示通过EFEM流动转变管道360进入FOUP 316中的理论气流的图表。图3B是侧面图(或图3A的截面)。按照本文中的实施方式各流动转变管道360包含一组或多组的多个开口310。气流由箭头302表示。操作期间，气体从流动转变管道360的底部处的管路流动并向上至风扇系统(未图标)。风扇系统内的风扇推动气体通过一个或多个过滤器(未图示)且向下至流动转变管道360的底部处的管路以创造气体再循环循环。气体通过这些过滤器之后，其通过EFEM的内部隔间流动，如向下箭头302所指示。当EFEM 314及FOUP316之间的装载口315开启时，气体通过流动转变管道360的多个开口310流动，制造出FOUP316前方的低压及/或扰流并与FOUP内的气体混合。
如图3A及图3B中所示，气体通过流动转变管道360流动，可选地以少于1.1m/s的速度流动。通过多个开口310的气流被表示在EFEM流动转变管道360与装载端口315之间的接口处。该多个开口诱导在装载口及/或FOUP处的低压环境，并可选地诱导气体的扰流，其可致使伯努利效应(Bernoulli effect)。在实施方式中来自EFEM 314通过多个开口310的气体以大约3.4m/s到大约6.8m/s、或大约4.5m/s到大约5.7m/s、或大约3.8m/s到大约6.3m/s的速度流动到FOUP 316。在多个开口310的任一侧，气体速度为少于大约4.5m/s、少于大约4.2m/s、少于大约4.0m/s、少于大约3.8m/s、或少于大约3.4m/s。在该FOUP内，通过开口310的高气体速度以少于大约2.3m/s或少于大约1.1的速度混合。如图3A及图3B中所示，流体转变管道360诱导EFEM气体与FOUP气体的混合，使得FOUP之内的大气能在少于大约1min中达成目标的惰性气体水平。此能在不需对装载口进行个别的N2或xCDA净化下达成。
图4图示按照一个或多个实施方式操作在电子装置制造组件中的EFEM的方法400。于工艺框402，方法400可包括提供设备前端模块，其具有连接至设备前端模块腔室的上气室，该设备前端模块腔室接口连接于多个装载口。
于工艺框404，方法400可包括从上气室将气体流动至EFEM腔室。例如，参看图2A～图2D，气体可从上气室237流动至EFEM腔室114C的内侧。部分的气流进入侧储存舱120中，该侧储存舱于EFEM 114的侧壁114S1处耦接至EFEM 114。一个或多个装载口115可为关闭的。
于工艺框406，方法400可包括通过定位于装载口115之间的一个或多个流动转变管道260a～260e来再循环从该EFEM腔室114C到上气室237的至少一部分气体。例如，流动转变管道260a～260e的各者能沿着EFEM 114的内侧前壁114F垂直向上延伸进入EFEM的上气室237中，且其后向下回到EFEM腔室114C中。例如，参看图2A～图2D，来自上气室237的气体可流动通过均质板141及一个或多个过滤器进入EFEM腔室114C中。经过滤的气体可从EFEM腔室114C及共同气室236流动，通过沿着前壁114F的多个流动转变管道260a～260e，进入上气室237中，而接着回到EFEM腔室114C中。
操作期间，自净化气体供应器118A提供至上气室237中的气体中一部分能通过底阀172移除。在一些实施方式中，能以相较慢的恒定速率提供进入EFEM 114中的新的净化气体流，如同通过底阀172排出的气体流。例如，能从EFEM 114以一速率交换净化气体，其中仅每数个小时或更少(举例来说)交换EFEM 114中存在的整个气体空间。能使用其他交换速率。
于框408，一个或多个基板载体116可被对接至一个或多个装载口115。一旦完全对接及密封，对应至一个或多个基板载体116的一个或多个装载口115被开启以连接EFEM腔室114C内的大气与相应基板载体116内的大气。当一装载口115被开启时，通过流动转变管道260a～260e再循环的气体开始通过、经过、或在邻接装载口115的流动转变管道260a～260e的流动转变元件261上流动。流动转变元件261致使来自基板载体的气流通过流动转变元件261以供再循环并创造在基板载体116前方的低压区域。流动转变元件也可选地在气体流入基板载体116中时致使气体中的扰动。此低压区域及/或扰动诱导两大气中气体的混合，快速降低基板载体116内的湿度及含氧量而无须分别地净化装载口115。
具有流动转变管道的EFEM 114的一部分优点包括于FOUP处产生低压区域，可选地在从EFEM流动到FOUP 116的空气中致使扰动，以及对EFEM与FOUP 116之间气体混合的诱导，提供了EFEM内的低湿度环境(例如将EFEM内的xCDA再循环)并快速降低FOUP内的相对湿度(RH)及含氧量。此外，可在不利用以氮气净化装载口115之下达成对EFEM与FOUP 116之间气体混合的诱导。在一个或多个实施方式中，本文中所述系统包括一个或多个流体转变管道260a～260e及没有氮气净化装备(例如喷嘴、加压氮气供应器、配管、质量流量控制器等等)。按照本文中的实施方式的包含流动转变管道的EFEM 114在净化及排空FOUP上比起传统的EFEM系统可快上大约20％至大约80％。
整份说明书中对于(例如)“一个实施方式”、“特定实施方式”、“一个或多个实施方式”、或“一实施方式”的参照代表相关于实施方式所描述的一特定特征、结构、材料、或特性被包括在本公开内容的至少一个实施方式中。因此，在整份说明书的不同处出现的诸如“在一个或多个实施方式中”、“特定实施方式中”、“在一个实施方式中”或“一实施方式中”的词语不必然指称本公开内容的相同实施方式。此外，特定特征、结构、材料、或特性可在一个或多个实施方式中以任何适当方式结合。
如本文中所用的，单数形式“一”、“一个”及“该”包括多数参照，除非前后文清楚地有相反指明。因此，例如，对“一机械臂”的参照包括单一个机械臂也包括超过一个机械臂。
如本文中所用的，关于被测量数量的用语“大约”指的是，如本领域技术人员可预期在进行测量且采取与测量目的与测量设备的精准度相称的谨慎程度下该经测量数量的正常变动。某些实施方式中，用语“大约”包括所述数字±10％，使得“大约10”将包括从9到11。
关于被测量数量的用语“至少大约”指的是，如本技术技术人员可预期在进行测量且采取与测量目的与测量设备的精准度相称的谨慎程度下该被测量数量的正常变动，以及任何高于其的数量。某些实施方式中，用语“至少大约”包括所述数字减去10％以及比该数字更高的任何数量，使得“至少大约10”将包括9及任何超过9的。此用语也能表示成“大约10或更多”。类似地，用语“少于大约”常见地包括所述数字减去10％以及任何更低的数量，使得“少于大约10”将包括11及少于11的任何数字。此用语也能被表达成“大约10或更少”。
除非相反指明，则所有部分及百分比皆以重量为主。若非相反指明，则重量百分比(wt.％)乃基于没有任何挥发物的整个组合物，换言之乃基于干燥的固体内容物。
前述的说明公开了本公开内容的范例实施方式。本领域的通常知识者显而易见对以上公开的组件、设备、及方法的修改，其落于本公开内容的范畴内。据此，尽管以相关于范例实施方式来公开本公开内容，应理解其他实施方式可能落于本公开内容的范畴内，该范畴如所附权利要求书所界定。

Claims (20)

1.一种设备前端模块(EFEM)，包含：
多个壁，所述多个壁的第一壁包括一个或多个装载口；
EFEM腔室，所述EFEM腔室形成在所述多个壁之间；
上气室，所述上气室位于所述EFEM的顶部且包括进入所述EFEM腔室中的开口；及
多个管道，所述多个管道提供返回气流路径，所述返回气流路径实现从所述EFEM腔室到所述上气室的气体再循环，其中所述多个管道接近所述一个或多个装载口，其中所述多个管道的一个或多个管道包含多个流动元件，所述多个流动元件被构造为致使所述一个或多个装载端口的位置处的低压状态。
2.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述一个或多个管道沿所述第一壁延伸。
3.如权利要求2所述的设备前端模块，其中所述多个管道的至少一个管道被构造为在两个相邻装载口之间延伸。
4.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述一个或多个装载端口被构造为接收一个或多个基板载体，及其中所述多个流动元件被构造为导致所述低压状态来促使所述一个或多个基板载体的第一环境与所述EFEM的第二环境的交互混合。
5.如权利要求4所述的设备前端模块，其中所述一个或多个基板载体的内部腔室对所述EFEM腔室开放，并且所述一个或多个基板载体被耦接至所述一个或多个装载口。
6.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述多个流动元件包含开口、孔口、洞、或前述的任二者或更多者的组合中的一者或多者。
7.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述多个流动元件的各者具有大约1mm到大约1cm的直径。
8.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述多个流动元件以行和列布置在所述一个或多个管道中或在所述一个或多个管道上，且所述多个流动元件被布置为接近所述一个或多个装载口。
9.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述多个流动元件被构造为诱导通过所述一个或多个管道的至少部分气流中的扰动。
10.如权利要求1所述的设备前端模块，其中所述一个或多个管道的至少一个管道包含第一侧及相反的第二侧，所述第一侧具有接近第一装载口的第一组流动元件，所述第二侧具有接近第二装载口的第二组流动元件。
11.一种电子装置制造组件，包含：
设备前端模块(EFEM)，所述EFEM包含：
多个壁，所述多个壁的第一壁包括一个或多个装载口；
EFEM腔室，所述EFEM腔室形成在所述多个壁之间；
上气室，所述上气室位于所述EFEM的顶部且包括进入所述EFEM腔室中的开口；及
多个管道，所述多个管道提供返回气流路径，所述返回气流路径实现从所述EFEM腔室到所述上气室的气体再循环，其中所述多个管道接近所述一个或多个装载口，其中所述多个管道的一个或多个管道包含多个流动元件，所述多个流动元件被构造为致使所述一个或多个装载端口的位置处的低压状态；及
一个或多个基板载体，所述一个或多个基板载体被耦接至所述一个或多个装载口。
12.如权利要求11所述的电子装置制造组件，其中所述一个或多个管道沿所述第一壁延伸。
13.如权利要求11所述的电子装置制造组件，其中所述多个管道的至少一个管道被构造为在两个相邻装载口之间延伸。
14.如权利要求11所述的电子装置制造组件，其中所述多个流动元件包含开口、孔口、洞、穿孔、或前述的任二者或更多者的组合中的一者或多者。
15.如权利要求11所述的设备前端模块，其中所述多个流动元件以行和列布置在各管道中或在各管道上。
16.如权利要求11所述的设备前端模块，其中所述多个流动元件的各者被布置为接近所述一个或多个装载口。
17.如权利要求11所述的设备前端模块，其中所述一个或多个管道的至少一个管道包含第一侧及相反的第二侧，所述第一侧具有接近第一装载口的第一组流动元件，所述第二侧具有接近第二装载口的第二组流动元件。
18.一种操作设备前端模块(EFEM)的方法，包含下列步骤：
提供所述EFEM，所述EFEM包含与EFEM腔室流体连通的上气室，所述EFEM腔室接口连接于一个或多个装载口；
从所述上气室将气体流动至所述EFEM腔室；及
通过定位于接近所述一个或多个装载口的多个管道来再循环从所述EFEM腔室到所述上气室的至少一部分气体，其中所述多个管道的一个或多个管道包含多个流动元件，所述多个流动元件致使所述一个或多个装载端口的位置处的低压状态。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包含下列步骤：将至少一部分气体从所述管道流动至对接至所述一个或多个装载口的所述一个或多个基板载体中，其中所述流动元件诱导所述流动气体中的扰动及致使所述流动气体与所述一个或多个基板载体中的气体的混合。
20.如权利要求18所述的方法，进一步包含下列步骤：将至少一部分气体从所述管道流动至对接至所述一个或多个装载口的所述一个或多个基板载体中，其中所述一个或多个基板载体内的相对湿度及含氧量减少至与所述EFEM中再循环的所述气体内的相对湿度及含氧量大约相同的水平。
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