TW202020359A - 配管組件之熱控制用設備及關聯方法 - Google Patents

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Abstract

一種配管組件包含複數個配管結構，以提供一個以上流徑的配置彼此連接，該一個以上流徑從流體入口通過該複數個配管結構而至該複數個配管結構的流體出口。一電阻加熱絲導線係圍繞該複數個配管結構以無間斷的方式從該流體入口至該流體出口加以捲繞。該電阻加熱絲導線具有位在靠近該複數個配管結構之該流體入口的一第一電引線部，及位在靠近該複數個配管結構之該流體出口的一第二電引線部。一熱絕緣材料的封裝層係配置在該複數個配管結構的整體上，且將圍繞該複數個配管結構捲繞的該電阻加熱絲導線加以覆蓋，並露出該第一及第二電引線部。

Description

配管組件之熱控制用設備及關聯方法
本發明關於半導體晶片製造設施。
許多現代的半導體晶片製造製程需要以仔細控制的方式將製程氣體及/或液體供應至反應腔室，在該反應腔室中該製程氣體及/或液體係加以施加以影響半導體晶圓的處理。對反應腔室供應製程氣體及/或液體可包含在往反應腔室的路徑及緊接在輸入反應腔室之前，控制製程氣體及/或液體的溫度。這是本發明產生的背景。
在一示例實施例中，揭示一種配管組件。該配管組件包含複數個配管結構，以提供一個以上流徑的配置彼此連接，該一個以上流徑係從該複數個配管結構的流體入口、通過該複數個配管結構而至該複數個配管結構的流體出口。該配管組件包含一電阻加熱絲導線，該電阻加熱絲導線係圍繞該複數個配管結構以無間斷的方式從該複數個配管結構的該流體入口至該複數個配管結構的該流體出口加以捲繞。該電阻加熱絲導線具有位在靠近該複數個配管結構之該流體入口的一第一電引線部，及位在靠近該複數個配管結構之該流體出口的一第二電引線部。該配管組件包含一熱絕緣材料的封裝層，該熱絕緣材料的封裝層係配置在該複數個配管結構的整體上，且將圍繞該複數個配管結構捲繞的該電阻加熱絲導線加以覆蓋，並露出該第一及第二電引線部。
在一示例實施例中，揭示一種用於製造配管組件的方法。該方法包含將複數個配管結構以一配管組件配置連接在一起，該配管組件配置提供一個以上流徑，該一個以上流徑係從該複數個配管結構的流體入口、通過該複數個配管結構而至該複數個配管結構的流體出口。該方法包含圍繞該複數個配管結構以無間斷的方式從該複數個配管結構的該流體入口至該複數個配管結構的該流體出口捲繞一電阻加熱絲導線，使得該電阻加熱絲導線具有位在靠近該複數個配管結構之該流體入口的一第一電引線部，及位在靠近該複數個配管結構之該流體出口的一第二電引線部。該方法包含在該複數個配管結構的整體上，以將圍繞該複數個配管結構加以捲繞之該電阻加熱絲導線覆蓋的方式，塗佈一熱絕緣材料的封裝層，且使該第一及第二電引線部露出。
在一示例實施例中，揭示一種用於製造配管組件的系統。該系統包含一捲繞裝置，該捲繞裝置係配置成當一配管組件係移動穿過該捲繞裝置時，圍繞該配管組件捲繞一電阻加熱絲導線。該配管組件包含以提供一個以上流徑之配置彼此連接的複數個配管結構，該一個以上流徑係從該複數個配管結構的流體入口、通過該複數個配管結構至該複數個配管結構的流體出口。該捲繞裝置包含一開孔，當該配管組件穿過該開孔時，在該開孔之內將該電阻加熱絲導線捲繞該配管組件。該系統包含一配管組件搬運裝置，該配管組件搬運裝置係配置成固持該配管組件且直接移動該配管組件穿過該捲繞裝置的該開孔。該系統包含一捲繞控制系統，該捲繞控制系統係配置成控制該捲繞裝置及該配管組件搬運裝置的操作。該捲繞控制系統係配置成當該配管組件穿過該開孔時，控制該電阻加熱絲導線捲繞該配管組件的速率。該捲繞控制系統亦係配置成控制該配管組件移動穿過該捲繞裝置之該開孔的速率。該捲繞控制系統係配置成可程式化的，使得當該電阻加熱絲導線係藉由該捲繞裝置捲繞該配管組件時，該配管組件穿過該捲繞裝置之該開孔的移動係根據由該捲繞控制系統執行的程式以自動化的方式加以執行。
為了透徹理解本發明，在以下的說明中說明眾多具體細節。然而，顯然地，對於精於本項技術之人士而言，本發明可不具有某些或全部這些具體細節而加以實施。另一方面，為了不要不必要地模糊本發明，未詳細說明眾所周知的製程操作。
圖1顯示在半導體製造設施之內的多工作站式處理工具100之示例實施例的頂部示意圖。該多工作站式處理工具100包含入站裝載鎖定部102及出站裝載鎖定部104。在大氣壓力下的機器人106係配置成將基板（例如半導體晶圓）從卡匣（經由晶圓傳送盒（pod）108裝載）、通過大氣埠110而移動進入入站裝載鎖定部102，且將基板放在入站裝載鎖定部102之內的支撐部112上。入站裝載鎖定部102係耦接至真空源（未顯示），使得當大氣埠110係關閉時，入站裝載鎖定部102可加以抽氣。入站裝載鎖定部102亦包含與處理腔室103介接的腔室轉移埠116。因此，當腔室轉移埠116係開啟時，另一機器人（未顯示）可從入站裝載鎖定部102將基板移至用於處理的第一處理工作站1之基板支座118A。該示例處理腔室103包含四個處理工作站，編號為1至4。然而應理解，處理腔室103的其他實施例可包含較多或較少的處理工作站，且可以不同於圖1中之處理工具100作為示例而顯示的構造加以配置。
在一些實施例中，處理腔室103可配置成維持低壓環境，使得基板可使用承載環125A-125D及蜘蛛叉126A-126D在處理腔室103之內的處理工作站1-4之間轉移而沒有經歷破壞真空及/或空氣曝露。蜘蛛叉126A-126D旋轉且允許在處理工作站之間的基板轉移。該轉移藉由允許蜘蛛叉126A-126D將承載環125A-125D從外底表面抬升而發生，其抬升基板並將基板與承載環125A-125D一起旋轉至下一處理工作站。在圖1中描繪的每個處理工作站包含處理工作站基板支座118A-118D及製程流體供應管線及移除管線。應理解處理工具100及處理工作站1-4的每一者代表非常複雜的系統，該非常複雜的系統包含許多相互關聯及介接的元件。為了避免不必要地模糊本發明，處理工作站1-4及其他相互關聯及介接元件的細節係未在此進一步加以描述。
每個處理工作站1-4可加以定義以執行一種以上基板處理/製造操作。由處理工作站1-4執行的處理/製造操作可包含各種流體（氣體及/或液體）的使用，該等流體係由各種配管配置加以遞送至處理工作站1-4且自處理工作站1-4加以移除。例如，再次參照圖1，在半導體製造設施之內，在處理工具100及其各種處理工作站1-4之間、上方、下方、周圍、及之內的空間可包含複雜的配管網絡，其係用於將各種製程氣體及/或液體遞送至各種處理工作站，及用於從各種處理工作站1-4移除各種製程氣體及/或液體。
在一些實施例中，此配管之網絡的一部分需為溫度受控制的，以便在各種製程流體到達各種處理工作站1-4之前建立及控制各種製程流體的溫度。在一些實施例中，配管係被加熱及絕熱，以在各種製程流體流經配管網絡至處理工作站1-4時影響各種製程流體的加熱。在一些實施例中，配管的加熱係由接觸或緊臨配管的電阻加熱器提供。在此等實施例中，配管係金屬的或由適合承受曝露於自電阻加熱器產生之熱通量的材料製成。
在一些實施例中，用以輸送各種製程流體出及/或入處理工作站1-4之配管網絡的部分係被製造成在半導體製造設施外部的獨立配管組件。該等獨立配管組件係接著在半導體製造設施之內裝配在一起，以形成所需要的配管網絡，其係用於將各種製程流體遞送至處理工作站1-4，及/或用於自處理工作站1-4移除各種製程流體。該配管網絡的一些片段或流徑可能需為溫度受控制的。在該配管網絡之這些溫度受控制的片段之內的配管組件可與整合加熱元件一起製造。在一些實施例中，當各種配管組件係在半導體製造設施之內裝配在一起時，各種配管組件的整合加熱元件可連接在一起，以便形成用於配管網絡之片段的電加熱電路。此外，電加熱電路可被連接至用於控制配管加熱的控制系統，其從而控制被遞送至處理工作站1-4及/或自處理工作站1-4移除之流體的溫度。
圖2根據本發明的一些示例實施例顯示一種方法的流程圖，該方法用於製造具有整合加熱元件的配管組件。該方法包含操作201，其係用於將複數個配管結構以一配管組件配置連接在一起，該配管組件配置提供從該複數個配管結構的流體入口通過該複數個配管結構而至該複數個配管結構的流體出口之一個以上流徑。圖3根據本發明的一示例實施例顯示在操作201中連接在一起的示例配管組件。配管組件300包含連接在一起的配管結構305、307、309、311、313、315、317、319、321、323、及325，以提供從流體入口301通過配管組件300至流體出口303的流徑。在一些實施例中，配管組件300的配管結構係焊接在一起以形成一焊接件。然而，在其他實施例中，一些或所有配管結構可使用非焊接技術（諸如藉由銅焊或錫焊）連接在一起。此外，在一些實施例中，一個以上的配管結構可包含末端凸緣結構，以設置使用墊圈/密封環及緊固件（諸如螺栓）的組件。
應理解配管結構的數目及其在圖3配管組件300中所描繪的配置係用於描述的目的，且係非意圖對該配管組件在操作201中如何配置加諸任何限制或約束。如操作201中連接在一起的配管組件配置可包含任何數目的配管結構、任何形狀的配管結構、及任何尺寸的配管結構，且可使用任何組裝/連接製程組裝在一起。然而，在一些實施例中，在操作201中連接的配管組件配置包含至少兩個配管結構，其在配管組件之內以相對於彼此呈帶角度的配置連接，使得在該至少兩個配管結構的軸中心線之間存在小於180度的角度。例如：圖3的配管組件300顯示配管結構307及311，其相對於彼此呈帶角度的配置加以連接，使得在其軸中心線之間存在小於180度的角度327。
圖2的方法亦可包含選用性的操作203，其係用於在圍繞該複數個配管結構捲繞電阻加熱絲導線之前，在該複數個配管結構之上塗佈一層介電材料。圖4顯示圖3的配管組件300，其中，一層介電材料400係塗佈至配管結構307、309、311、313、315、317、319、321、及323的外表面。在一些實施例中，可執行操作203以將該層介電材料塗佈至一些配管結構，而沒有將該層介電材料塗佈至一些配管結構。例如：圖4顯示該層介電材料係沒有塗佈至配管結構305及325。在一些實施例中，可執行操作203以將該層介電材料塗佈至所有的配管結構。在操作203中塗佈的介電材料係電絕緣且熱傳導的。在一些實施例中，在操作203中塗佈的介電材料可為聚醯亞胺。然而，應理解在其他實施例中，在操作203中塗佈的介電材料實質上可為任何類型的介電材料，其係能夠將自電阻加熱絲導線產生的熱轉移至配管結構，且亦同時提供所需的電絕緣量。在各種實施例中，可在操作203中加以塗佈的介電材料具有從約10微米延伸至約500微米之範圍的厚度。然而，應理解在其他實施例中，可在操作203中塗佈的介電材料具有大於500微米的厚度。
圖2的方法從操作205繼續，其係圍繞該複數個配管結構以無間斷的方式從該複數個配管結構的流體入口至該複數個配管結構的流體出口捲繞電阻加熱絲導線。圖5A顯示執行操作205以圍繞配管組件300捲繞電阻加熱絲導線501的一個例子。該電阻加熱絲導線501係由當施加電流通過電阻加熱絲導線501時將發熱的一種材料形成。在一些實施例中，電阻加熱絲導線501係由鎳鉻合金形成，其係一種鎳及鉻之非磁性的合金，具有高電阻性及對高溫氧化的抗性。在一些實施例中，電阻加熱絲導線501係由Constantan形成，其係一種銅鎳合金，該銅鎳合金在廣泛的溫度範圍內具有實質上固定的電阻。在一些實施例中，電阻加熱絲導線501係由Kanthal™（諸如合金875/815）形成，其係鐵-鉻-鋁之合金的一種，該鐵-鉻-鋁合金具有中等的電阻及承受高溫的能力。在一些實施例中，電阻加熱絲導線501係由Evanohm（合金800）、Advance™（Cupron或合金45）、Midohm™（合金180）、Balco（合金120）、合金30、合金60、及/或合金90等形成。
在一些實施例中，電阻加熱絲導線係圍繞該複數個配管結構加以捲繞，使得該電阻加熱絲導線具有第一電引線部及第二電引線部，該第一電引線部位在靠近該複數個配管結構的流體入口，該第二電引線部位在靠近該複數個配管結構的流體出口。例如，圖5A顯示位在靠近流體入口301的電引線部613，及位在靠近流體出口303的電引線部609。連接至電阻加熱絲導線之端部的該等電引線部可為許多不同的構造。例如，圖6A顯示具有單一插口611的電引線部609，該單一插口611用於接收互補形狀的接腳。該插口611係電連接至電阻加熱絲導線501，使得一旦該互補形狀接腳插入插口611，電氣導通在該互補形狀接腳與電阻加熱絲導線501之間加以建立。圖6B顯示具有單一接腳615的電引線部613，該單一接腳615的形狀用於插入電引線部609的插口611。接腳615係電連接至電阻加熱絲導線501。電引線部609及613係由能夠承受電阻加熱絲導線501於操作期間上升到達的溫度之一種材料形成。在一些示例實施例中，電引線部609及613係由陶瓷或其他合適的耐熱材料（諸如塑膠等）形成。此外，在一些實施例中，電引線部609及613係形成為當連接時彼此夾住/緊固。
在一些實施例中，圖2的方法可包含操作205的變化，其中兩個電阻加熱絲導線係以無間斷的方式從該複數個配管結構的流體入口至該複數個配管結構的流體出口圍繞該複數個配管結構加以捲繞。在一些實施例中，該兩個電阻加熱絲導線係在不同的時間點圍繞該複數個配管結構周圍加以捲繞，即，第一電阻加熱絲導線係首先圍繞該複數個配管結構加以捲繞，接著第二電阻加熱絲導線係圍繞該複數個配管結構周圍捲繞。在一些實施例中，該兩個電阻加熱絲導線皆在相同的時間點（即，同時）圍繞該複數個配管結構加以捲繞。
圖5B顯示執行操作205以圍繞配管組件300捲繞兩個電阻加熱絲導線501及503的一個例子。電阻加熱絲導線501係第一電阻加熱絲導線。並且，電阻加熱絲導線503係第二電阻加熱絲導線。該第一及第二電阻加熱絲導線501及503每一者係圍繞該複數個配管結構以無間斷的方式從流體入口301至流體出口303加以捲繞，使得第二電阻加熱絲導線503亦具有位在靠近該複數個配管結構之流體入口301的第一電引線部，且亦具有位在靠近該複數個配管結構之流體出口303的第二電引線部。
例如，圖6C顯示具有兩個插口619及621的電引線部617，該兩個插口係用於接收互補形狀的接腳。插口619係電連接至電阻加熱絲導線501，使得一旦該互補形狀的接腳插入插口619，電氣導通在該互補形狀的接腳與電阻加熱絲導線501之間加以建立。同樣地，插口621係電連接至電阻加熱絲導線503，使得一旦該互補形狀之接腳插入插口621，電氣導通在該互補形狀的接腳與電阻加熱絲導線503之間加以建立。圖6D顯示具有兩個接腳625及627的電引線部623，該兩個接腳的形狀用於分別插入電引線部617的插口619及621。接腳625係電連接至電阻加熱絲導線501。同樣地，接腳627係電連接至電阻加熱絲導線503。電引線部617及623係由能夠承受電阻加熱絲導線501及503於操作期間上升到達的溫度之一種材料形成。在一些示例實施例中，電引線部617及623係由陶瓷或其他合適的耐熱材料（諸如塑膠等）形成。此外，在一些實施例中，電引線部617及623係形成為以當連接時彼此夾住/緊固。
應理解電引線部609、613、617、及623可加以利用以當分離的配管組件係在半導體製造設施之內裝配在一起時，在該等分離之配管組件中的電阻加熱絲導線之間建立電氣導通。此外，應理解電引線部609、613、617、及623可加以利用以在相同的配管組件中之不同的電阻加熱絲導線之間建立電氣導通。例如，圖5C顯示圍繞配管組件300加以捲繞的兩個電阻加熱絲導線501及503，其中，該兩個電阻加熱絲導線501及503的電引線部在流體出口303附近彼此連接。更具體而言，電阻加熱絲導線501具有電引線部613，該電引線部613連接至電阻加熱絲導線503的電引線部609。以此方式，連續的電路係藉由兩個電阻加熱絲導線501及503加以形成，使得電引線部623可連接至電源供應器以經由該兩個電阻加熱絲導線501及503供應電流。
鑑於上述情況，應理解兩個電阻加熱絲導線501及503圍繞配管組件300加以捲繞的步驟在靠近流體入口301的位置提供第一及第二電阻加熱絲導線501及503的第一電引線部彼此電連接，或在靠近流體出口303的位置提供第一及第二電阻加熱絲導線501及503的第二電引線部彼此電連接，以及對於未連接至該第一及第二電阻加熱絲導線501及503之第一及第二電引線部另一者之第一及第二電阻加熱絲導線501及503之第一及第二電引線部的每一者提供對電源的電連接。
此外，在操作205中之圍繞該複數個配管結構捲繞電阻加熱絲導線之前，若執行選用性的操作203以在該複數個配管結構之上塗佈該層介電材料，則在操作205中一個以上電阻加熱絲導線係圍繞該複數個配管結構加以捲繞，以便與該層介電材料的曝露表面接觸。此外，在一些實施例中，電阻加熱絲導線本身可具有外絕緣層，該外絕緣層提供電阻且亦同時提供足夠的熱傳導性以允許將來自電阻加熱絲導線的熱轉移至該複數個配管結構。在電阻加熱絲導線具有外絕緣層的一些實施例中，可不執行選用性的操作203，使得具有外絕緣層的電阻加熱絲導線係在該複數個配管結構之上直接加以捲繞，如圖5A-5C中所示。
再次參照圖2，該方法從操作205繼續進行至操作207，該操作207在該複數個配管結構的整體上，以如同在操作205中將圍繞該複數個配管結構捲繞之電阻加熱絲導線覆蓋的方式塗佈熱絕緣材料的封裝層，且留下該第一及第二電引線部露出，即，未被熱絕緣材料的封裝層覆蓋。例如，圖7顯示熱絕緣材料701的封裝層，其係在配管組件300之複數個配管結構的整體上加以配置，以便將圍繞該複數個配管結構捲繞之電阻加熱絲導線501及503加以覆蓋，且使得第一及第二電引線部623及617露出。在各種實施例中，在操作207中塗佈之熱絕緣材料701的封裝層可由矽橡膠或其他類型的合成材料形成，該其他類型的合成材料包含少量揮發性有機化合物（VOC）及/或具有將不截留VOC等的孔洞尺寸。在一些實施例中，在操作207中塗佈之熱絕緣材料701的封裝層可由具有低VOC含量的發泡結構、橡膠結構、及/或矽結構等等形成。在各種實施例中，熱絕緣材料701的封裝層可在操作207中加以塗佈以具有從約1毫米（mm）至約14 mm之範圍的厚度。在一些實施例中，熱絕緣材料701的封裝層可在操作207中加以塗佈以具有為6.35 mm的厚度。
此外，該方法可包含選用性的操作209，其係用於在操作207中塗佈的封裝層上方塗佈一層耐磨材料。在一些實施例中，操作209係加以執行，以在將配管組件在半導體製造設施之內裝配時需要耐磨性之封裝層的部分上方塗佈該層耐磨材料。在一些實施例中，執行操作209以在封裝層的整體上塗佈該層耐磨材料。例如，圖8顯示圖7的配管組件300，其中，在熱絕緣材料701的封裝層上方塗佈一層耐磨材料801。在各種實施例中，在操作209中塗佈的該層耐磨材料801可由撓性材料形成，諸如聚醯亞胺、尼龍、矽、纖維增強的矽、及/或Kevlar™等等。在一些實施例中，在操作209中塗佈的該層耐磨材料801可形成為夾套覆蓋物或為網狀套筒或為管狀物。在各種實施例中，該層耐磨材料801可在操作209中加以塗佈以具有從約50微米至約400微米之範圍的厚度。在一些實施例中，該層耐磨材料801可在操作209中加以塗佈以具有高達約5 mm的厚度。
在一些實施例中，實質上直的且可彎曲的配管結構可取代先前關於圖3討論的複數個配管結構而加以使用。在這些實施例中，圖2方法的操作203至209可在該實質上直的且可彎曲的配管結構上加以執行。接著，如根據圖2的方法使用實質上直的且可彎曲的配管結構製造的配管組件，可彎曲成針對其在半導體製造設施之內的位置所需的形狀。在這些實施例中，配管組件的每個元件，即，介電材料（若使用的話）、電阻加熱絲導線、封裝層、及耐磨材料層（若使用的話），係以足夠的可撓性加以配置以允許所需的彎曲，以針對配管組件在半導體製造設施之內的位置形塑其形狀。在一些實施例中，配管組件配置起初係實質上直的且為可彎曲的。在一些實施例中，電阻加熱絲導線係捲繞於具有實質上直的配管組件配置之該複數個配管結構。在一些實施例中，在圍繞該複數個配管結構捲繞電阻加熱絲導線之後或在塗佈該熱絕緣材料的封裝層之後，配管組件配置係被彎曲成最終形狀。
圖9顯示具有如根據圖2的方法製造之整合加熱元件之配管組件的示例裝配。更具體而言，圖9顯示與第二配管組件904裝配在一起的第一配管組件902。為了幫助說明，配管組件902及904的每一者係近似於圖2-8描述的配管組件300。設想配管組件902及904的每一者係在半導體製造設施之外製造，且接著在半導體製造設施內部在其最終安裝之處或接近其最終安裝之處裝配在一起。在圖9的示例配置中，第一配管組件902的電阻加熱絲導線501係經由電引線部617及623電連接至第二配管組件904的電阻加熱絲導線501。類似地，第一配管組件902的電阻加熱絲導線503係經由電引線部617及623電連接至第二配管組件904的電阻加熱絲導線503。此外，在第二配管組件904中的電阻加熱絲導線501及503係經由電引線部609及613彼此電連接。此外，在第一配管組件902中的電阻加熱絲導線501及503係分別電連接至電引線部623的兩個接腳，該電引線部623係從而電連接至電源供應線路的插頭911。
電源供應線路包含通至電源901的兩個獨立的電導體907及909。在圖9的例子中，電源901係直流（DC）電源供應器且包含正端子903及負端子905。電導體907係電連接至正端子903，而電導體909係電連接至負端子905。電源901係定義經由電導體907、909、501、及503提供電流，以造成此兩個電阻加熱絲導線501及503的加熱，此從而導致在第一及第二配管組件902及904的每一者之內之配管結構的加熱，此從而造成通過第一及第二配管組件902及904流動之流體的加熱。電源901係定義成經由電導體907、909、501、及503以受控制的方式提供電流，以維持第一及第二配管組件902及904的目標溫度，及相應地維持通過第一及第二配管組件902及904流動之流體的目標溫度。應理解雖然在圖9的示例實施例中電源901係顯示為DC電源供應器，但在其他實施例中電源901可為交流（AC）電源供應器，其中正端子及負端子903及905代表AC電源供應器的電端子。
圖9亦顯示在一些實施例中，溫度控制系統913可實施為提供配管組件902及904之溫度的控制。溫度控制系統913可加以連接以接收來自若干熱偶引線部915A、915B（或基本上為任何其他類型的溫度感測裝置）的輸入值，該熱偶引線部915A、915B用以測量配管組件902及904的溫度。應理解，任何數量的溫度感測器可依需要部署在配管組件902及904上的任何位置以提供所需的溫度輸入值，用於控制通過配管組件902及904流動之流體的溫度。溫度控制系統913係配置成經由連接件917將控制訊號發送至電源901，如此以基於監控的溫度輸入值（經由915A、915B接收）控制電源901，以便控制兩個電阻加熱絲導線501及503的加熱，且從而控制通過配管組件902及904流動之流體的溫度。
應理解在圖9中描繪的示例系統係用於說明目的之一簡化的例子。在各種實施例中，如根據圖2之方法製造的任何數量及任何配置的配管組件可在半導體製造設施內裝配在一起。此外，在一些實施例中，只要電源係能夠提供電功率至電阻加熱絲導線（例如501及503），一個以上的電源（例如901）可加以連接以提供電功率至如根據圖2之方法製造的任何數量及任何配置的配管組件，依需要適當地加熱流經配管組件的流體。
圖10根據本發明的一些實施例顯示根據圖2的方法製造配管組件的示例系統。圖10的系統包含配管組件搬運裝置1001、捲繞裝置1050、及捲繞控制系統1071。該捲繞裝置1050係配置成，當配管組件係移動穿過捲繞裝置1050時，圍繞該配管組件（例如300）捲繞電阻加熱絲導線。如上所討論，配管組件（例如300）包含彼此連接的複數個配管結構，配置成提供一個以上流徑，該一個以上流徑從該複數個配管結構的流體入口、通過該複數個配管結構至該複數個配管結構的流體出口。此外，在一些實施例中，複數個配管結構包含在配管組件之內連接的至少兩個配管結構，其相對於彼此呈帶角度的配置，使得在該至少兩個配管結構的軸中心線之間存在小於180度的角度。
捲繞裝置1050包含開孔（open bore）1053，當配管組件穿過開孔1053時，在該開孔中將電阻加熱絲導線捲繞該配管組件。在圖10的例子中，捲繞裝置1050包含兩個導線分配頭1055及1057，該等導線分配頭係配置成圍繞開孔1053旋轉，且每一者同時分配電阻加熱絲導線，使得當配管組件移動穿過開孔1053時，將電阻加熱絲導線纏繞該配管組件。然而應理解在其他實施例中，捲繞裝置1050可包含一個分配頭或多於兩個分配頭。圖11顯示捲繞裝置1050之A-A剖面的正視圖，其中分配頭1055以方向1103繞開孔1053移動，且同時分配電阻加熱絲導線503以纏繞配管組件300。此外，如圖11顯示之捲繞裝置1050的A-A剖面正視圖，亦顯示分配頭1057以方向1105繞開孔1053移動，且同時分配電阻加熱絲導線501以纏繞配管組件300。
在各種實施例中，捲繞裝置1050包含孔外結構（bore outer structure）1051，其容納用於將分配頭1055及1057繞開孔1053轉動的機械。在一些實施例中，孔外結構1051係藉由樞接結構1059而為可旋轉的，如箭頭1061所示，以改變孔外結構1051的方位角位置。此外，在一些實施例中，孔外結構1051係連接至支撐構件1064，該支撐構件1064係藉由樞接結構1063而為可旋轉的，如箭頭1065所示，以改變孔外結構1051的傾斜位置。此外，在一些實施例中，支撐構件1064及/或孔外結構1051係連接至垂直支撐部1067，該垂直支撐部1067可垂直移動，如箭頭1069所示，以改變孔外結構1051的垂直位置。
配管組件搬運裝置1001係配置成固持配管組件300且直接移動配管組件300穿過捲繞裝置1050的開孔1053。配管組件搬運裝置1001係機器人搬運系統，該機器人搬運系統係配置成將配管組件300以任何空間定向放置，及移動配管組件300穿過捲繞裝置1050的開孔1053。應理解由配管組件搬運裝置1001提供之配管組件300的放置及移動係以精確受控制的方式進行，且可以自動化的方式進行。
在圖10的例子中，配管組件搬運裝置1001包含基座1005，該基座1005係機械性地連接至驅動軌道1003，使得基座1005可以受控制的方式朝捲繞裝置1050移動及/或遠離捲繞裝置1050，如箭頭1025所示。示例配管組件搬運裝置1001包含連接至基座1005的支撐結構1007。支撐結構1007可以受控制的方式加以旋轉，如箭頭1027所示。示例配管組件搬運裝置1001亦包含藉由樞接結構1011連接至支撐結構1007的支撐結構1009，使得支撐結構1009可以受控制的方式繞樞接結構1011旋轉，如箭頭1029所示。示例配管組件搬運裝置1001亦包含藉由樞接結構1015連接至支撐結構1009的支撐結構1013，使得支撐結構1013可以受控制的方式繞樞接結構1015旋轉，如箭頭1031所示。示例配管組件搬運裝置1001亦包含藉由樞接結構1019連接至支撐結構1013的支撐結構1017，使得支撐結構1017可以受控制的方式繞樞接結構1019旋轉，如箭頭1033所示。示例配管組件搬運裝置1001亦包含藉由樞接結構1023連接至支撐結構1017的支撐結構1021，使得支撐結構1021可以受控制的方式繞樞接結構1023旋轉，如箭頭1035所示。示例配管組件搬運裝置1001亦包含夾持器結構1024，該夾持器結構1024係配置成牢固地固持配管組件300。該夾持器結構1024係連接至支撐結構1021。在各種實施例中，夾持器結構1024可以受控制的方式加以旋轉，如箭頭1037所示。
捲繞控制系統1071係配置成控制捲繞裝置1050及配管組件搬運裝置1001的操作。捲繞控制系統1071係配置成當配管組件300穿過捲繞裝置1050的開孔1053時，控制電阻加熱絲導線捲繞配管組件300的速率。捲繞控制系統1071亦係配置成控制配管組件300移動穿過捲繞裝置1050之開孔1053的速率。捲繞控制系統1071係亦配置成可程式化的，使得當電阻加熱絲導線藉由捲繞裝置捲繞配管組件300時，配管組件300穿過捲繞裝置1050之開孔1053的移動係根據由捲繞控制系統1071執行的程式以自動化的方式加以執行。
捲繞控制系統1071包含捲繞器控制模組1073及搬運器控制模組1075。捲繞器控制模組1073係配置成藉由透過控制連接件1083傳送的控制訊號控制捲繞裝置1050之操作的所有面向。例如，捲繞器控制模組1073係配置成控制分配頭1055及1057繞開孔1053旋轉的速率或每分鐘轉數（RPM）。此外，捲繞器控制模組1073係配置成藉由任何可用的移動機構（諸如樞接結構1059和1063及垂直支撐部1067）控制孔外結構1051的位置及定向。
搬運器控制模組1075係配置成藉由透過控制連接件1085傳送的控制訊號控制配管組件搬運裝置1001之操作的所有面向。例如，搬運器控制模組1075係配置成沿驅動軌道1003控制配管組件搬運裝置1001的位置，如箭頭1025所示。搬運器控制模組1075亦係配置成沿驅動軌道1003控制配管組件搬運裝置1001的加速及速度，如箭頭1025所示。搬運器控制模組1075亦係配置成控制配管組件搬運裝置1001的肢接，以便在任何時間以任何所需的定向放置配管組件300。更具體而言，在搬運器控制模組1075的控制下，當配管組件300係移動穿過捲繞裝置1050的開孔1053時，配管組件搬運裝置1001係配置成控制配管組件300的定向，使得當該給定的配管結構穿過捲繞裝置1050的開孔1053時，配管組件300之複數個配管段之一給定的配管結構的軸中心線，係相對於捲繞裝置1050之開孔1053的入口開口維持在一實質上垂直的定向。
捲繞控制系統1071係進一步配置成使如在圖2方法之操作205中所執行的製程自動化，該製程圍繞配管組件300的複數個配管結構以無間斷的方式從流體入口至流體出口捲繞電阻加熱絲導線。捲繞控制系統1071包含配置成接收一個以上輸入的電腦系統，該一個以上輸入包含移動分布程式1077、電阻目標數值1081、及/或配管組件規格1079。在一些實施例中，捲繞控制系統1071的電腦系統係配置成協同地操作配管組件搬運裝置1001及捲繞裝置1050兩者，以遵循接收作為輸入的移動分布程式1077，此從而造成配管組件300移動及肢接通過捲繞裝置1050的開孔1053，以便以精確的方式圍繞配管組件300捲繞電阻加熱絲導線。在一些實施例中，捲繞控制系統1071的電腦系統係配置成協同地操作配管組件搬運裝置1001及捲繞裝置1050兩者，以基於接收作為輸入的配管組件規格1079移動且肢接配管組件300通過捲繞裝置1050的開孔1053，以便以指定的方式圍繞配管組件300捲繞電阻加熱絲導線。在一些實施例中，捲繞控制系統1071的電腦系統，係配置成協同地操作配管組件搬運裝置1001及捲繞裝置1050兩者，以達到電阻加熱絲導線沿配管組件300或其一部分的期望密度，其中，該電阻加熱絲導線的期望密度係由接收作為對捲繞控制系統1071為輸入值的電阻目標數值1081（每單位長度歐姆）加以指定。
應理解在其他實施例中，捲繞控制系統1071可包含未在圖10中具體顯示的其他控制特徵，其有助於控制電阻加熱絲導線如何圍繞配管組件300捲繞。應進一步理解捲繞控制系統1071、配管組件搬運裝置1001、及捲繞裝置1050提供圍繞實質上配管組件的任何配置之電阻加熱絲導線的自動化捲繞。例如，圖11顯示配管組件搬運裝置1001及捲繞裝置1050，其在捲繞控制系統1071的控制下以自動化的方式加以操作，以根據圖2方法的操作205圍繞配管組件300捲繞電阻加熱絲導線501及503。更具體而言，配管組件搬運裝置1001係當分配頭1055及1057分別以方向1103及1105加以旋轉時，朝捲繞裝置1050以方向1101移動，且同時以固定的位置固持配管組件300，以圍繞配管組件300分別捲繞電阻加熱絲導線503及501。
圖12顯示系統的方塊圖，其中配管組件搬運裝置1001及捲繞裝置1050係根據本發明的一些實施例與第一塗佈模組1201、第二塗佈模組1203、及第三塗佈模組1205一起部署。在配管組件移動通過捲繞裝置1050的開孔1053之前，第一塗佈模組1201係配置成在配管組件300之上塗佈一層介電材料，諸如先前關於圖2方法之選用性的操作203所描述。在由第一塗佈模組1201塗佈該層介電材料期間，配管組件搬運裝置1001係配置成直接移動配管組件300。類似地，在配管組件移動穿過捲繞裝置1050的開孔1053之後，第二塗佈模組1203係配置成在配管組件300上方塗佈熱絕緣材料的封裝層，諸如先前關於圖2方法的操作207所描述。在由第二塗佈模組1203塗佈熱絕緣材料的封裝層期間，配管組件搬運裝置1001係配置成直接移動配管組件300。在塗佈熱絕緣材料的封裝層之後，第三塗佈模組1205係配置成在配管組件300之上塗佈一層耐磨材料，諸如先前關於圖2方法之選用性的操作209所描述。在由第三塗佈模組1205塗佈該層耐磨材料期間，配管組件搬運裝置1001係配置成直接移動配管組件300。
應理解相對於如圖12顯示的第一塗佈模組1201、第二塗佈模組1203、及第三塗佈模組1205，配管組件搬運裝置1001及捲繞裝置1050的配置係作為例子加以提供。在其他實施例中，第一塗佈模組1201、第二塗佈模組1203、及第三塗佈模組1205可放置在基本上任何位置，只要配管組件搬運裝置1001係能夠直接移動配管組件300通過第一塗佈模組1201、第二塗佈模組1203、第三塗佈組件1205、及捲繞裝置1050的每一者。
應理解如本文所示用於製造具有整合加熱元件之配管組件的方法，當在半導體製造設施內安裝配管組件時，緩解在配管組件周圍及附近的狹小空間之內的元件擁擠。例如，藉由以本文所揭示的方式在配管組件之內整合加熱元件，用於加熱配管網路之電連接的數量係加以減少，此從而降低由過多數目的電連接造成的元件擁擠。此外，藉由減少所需電連接的數量及相對應地降低在配管組件係在半導體製造設施之內安裝處周圍及附近的元件擁擠，具有整合加熱元件之配管組件的安裝係加以簡化。此外，如本文揭示之加熱元件與配管組件的整合如本文所示適合自動化，此從而可導致降低在半導體製造設施之內用於溫度受控制的配管網路之成本。
雖然上述本發明為了清楚理解的目的已以一些細節描述，但顯然地，某些改變與修飾可在隨附申請專利範圍之範疇內加以實施。因此，本發明實施例係被視為說明性而非限制性，且本發明係非限制於此處提供的細節，但可在描述的實施例之範疇及等同物之內加以修改。
1:處理工作站 2:處理工作站 3:處理工作站 4:處理工作站 100:處理工具 102:入站裝載鎖定部 103:處理腔室 104:出站裝載鎖定部 106:機器人 108:晶圓傳送盒 110:大氣埠 112:支撐部 116:腔室轉移埠 118A:基板支座 118B:基板支座 118C:基板支座 118D:基板支座 125A:承載環 125B:承載環 125C:承載環 125D:承載環 126A:蜘蛛叉 126B:蜘蛛叉 126C:蜘蛛叉 126D:蜘蛛叉 300:配管組件 301:流體入口 303:流體出口 305:配管結構 307:配管結構 309:配管結構 311:配管結構 313:配管結構 315:配管結構 317:配管結構 319:配管結構 321:配管結構 323:配管結構 325:配管結構 327:角度 400:介電材料 501:電阻加熱絲導線（電導體） 503:電阻加熱絲導線（電導體） 609:電引線部 611:插口 613:電引線部 615:接腳 617:電引線部 619:插口 621:插口 623:電引線部 625:接腳 627:接腳 701:熱絕緣材料 801:耐磨材料 901:電源 902:第一配管組件 903:正端子 904:第二配管組件 905:負端子 907:電導體 909:電導體 911:插頭 913:溫度控制系統 915A:熱偶引線部 915B:熱偶引線部 917:連接件 1001:配管組件搬運裝置 1003:驅動軌道 1005:基座 1007:支撐結構 1009:支撐結構 1011:樞接結構 1013:支撐結構 1015:樞接結構 1017:支撐結構 1019:樞接結構 1021:支撐結構 1023:樞接結構 1024:夾持器結構 1025:箭頭 1027:箭頭 1029:箭頭 1031:箭頭 1033:箭頭 1035:箭頭 1037:箭頭 1050:捲繞裝置 1051:孔外結構 1053:開孔 1055:分配頭 1057:分配頭 1059:樞接結構 1061:箭頭 1063:樞接結構 1064:支撐構件 1065:箭頭 1067:垂直支撐部 1069:箭頭 1071:捲繞控制系統 1073:捲繞器控制模組 1075:搬運器控制模組 1077:移動分布程式 1079:配管組件規格 1081:電阻目標數值 1083:控制連接件 1085:控制連接件 1101:方向 1103:方向 1105:方向 1201:第一塗佈模組 1203:第二塗佈組件 1205:第三塗佈組件
圖1顯示在半導體製造設施之內的多工作站式處理工具之示例實施例的頂部示意圖。
圖2根據本發明的一些示例實施例顯示一種方法的流程圖，該方法用於製造具有整合加熱元件的配管組件。
圖3根據本發明的一示例實施例顯示示例配管組件。
圖4顯示圖3的配管組件，其中一層介電材料係塗佈至配管結構的外表面。
圖5A顯示執行操作以圍繞配管組件捲繞電阻加熱絲導線的一個例子。
圖5B顯示執行操作以圍繞配管組件捲繞兩個電阻加熱絲導線的一個例子。
圖5C顯示圍繞配管組件加以捲繞的兩個電阻加熱絲導線，其中，該兩個電阻加熱絲導線的電引線部在流體出口附近彼此連接。
圖6A顯示具有單一插口的電引線部，該單一插口用於接收互補形狀的接腳。
圖6B顯示具有單一接腳的電引線部，該單一接腳的形狀用於插入電引線部的插口。
圖6C顯示具有兩個插口的電引線部，該兩個插口係用於接收互補形狀的接腳。
圖6D顯示具有兩個接腳的電引線部，該兩個接腳的形狀用於插入電引線部的插口。
圖7顯示熱絕緣材料的封裝層，其係在配管組件之複數個配管結構的整體上加以配置，以便將圍繞該複數個配管結構捲繞之電阻加熱絲導線加以覆蓋，且使得第一及第二電引線部露出。
圖8顯示圖7的配管組件，其中，在熱絕緣材料的封裝層上方塗佈一層耐磨材料。
圖9顯示具有如根據圖2的方法製造之整合加熱元件之配管組件的示例裝配。
圖10根據本發明的一些實施例顯示根據圖2的方法製造配管組件的示例系統。
圖11顯示配管組件搬運裝置及捲繞裝置，其在捲繞控制系統的控制下以自動化的方式加以操作，以圍繞配管組件捲繞電阻加熱絲導線。
圖12顯示系統的方塊圖，其中配管組件搬運裝置及捲繞裝置係根據本發明的一些實施例與第一塗佈模組、第二塗佈模組、及第三塗佈模組一起部署。
300:配管組件
301:流體入口
303:流體出口
305:配管結構
325:配管結構
501:電阻加熱絲導線(電導體)
503:電阻加熱絲導線(電導體)
617:電引線部
623:電引線部
701:熱絕緣材料

Claims (20)

  1. 一種用於製造配管組件的系統，包含： 一捲繞裝置，配置成當一配管組件移動通過該捲繞裝置時，將一電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件，該配管組件包含以提供一個以上流徑之配置彼此連接的複數個配管結構，該一個以上流徑係從該複數個配管結構的流體入口、通過該複數個配管結構而至該複數個配管結構的流體出口，該捲繞裝置包含一開孔，當該配管組件穿過該開孔時，在該開孔之內將該電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件； 一配管組件搬運裝置，配置成固持該配管組件且直接移動該配管組件通過該捲繞裝置的該開孔；以及 一捲繞控制系統，配置成控制該捲繞裝置及該配管組件搬運裝置的操作，該捲繞控制系統配置成當該配管組件穿過該開孔時，控制該電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件的速率，該捲繞控制系統亦配置成控制該配管組件移動通過該捲繞裝置之該開孔的速率，該捲繞控制系統係配置成可程式化，使得當藉由該捲繞裝置將該電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件時，該配管組件通過該捲繞裝置之該開孔的移動係根據由該捲繞控制系統執行的程式以自動化的方式加以執行。
  2. 如請求項1之用於製造配管組件的系統，其中，該配管組件搬運裝置配置成當該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔時，控制該配管組件的定向，使得當一給定的配管結構穿過該捲繞裝置的該開孔時，該複數個配管結構之該給定的配管結構的一軸中心線係相對於該捲繞裝置之該開孔的入口開口而維持一實質上垂直的定向。
  3. 如請求項2之用於製造配管組件的系統，其中，該複數個配管結構包含在該配管組件之內連接的至少兩個配管結構，其相對於彼此呈帶角度的配置，使得在該至少兩個配管結構的軸中心線之間存在小於180度的角度。
  4. 如請求項1之用於製造配管組件的系統，更包含： 一第一塗佈模組，配置成在該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔之前，將一層介電材料塗佈到該配管組件上，在由該第一塗佈模組塗佈該層介電材料期間，該配管組件搬運裝置係配置成直接移動該配管組件。
  5. 如請求項4之用於製造配管組件的系統，更包含： 一第二塗佈模組，配置成在該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔之後，將一熱絕緣材料的封裝層塗佈於該配管組件之上，在由該第二塗佈模組塗佈該熱絕緣材料的封裝層期間，該配管組件搬運裝置係配置成直接移動該配管組件。
  6. 如請求項5之用於製造配管組件的系統，更包含： 一第三塗佈模組，配置成在將該熱絕緣材料的封裝層塗佈於該配管組件之上後，將一耐磨材料塗佈到該配管組件上，在由該第三塗佈模組塗佈該耐磨材料期間，該配管組件搬運裝置係配置成直接移動該配管組件。
  7. 如請求項1之用於製造配管組件的系統，其中，該複數個配管結構係焊接在一起，以提供通過該複數個配管結構的該一個以上流徑。
  8. 如請求項1之用於製造配管組件的系統，其中，該電阻加熱絲導線係一第一電阻加熱絲導線，其中該捲繞裝置配置成當該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔時，將該第一電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件，並且一同將一第二電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件。
  9. 如請求項8之用於製造配管組件的系統，其中，該捲繞控制系統配置成當該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔時，控制該第一與第二電阻加熱絲導線兩者捲繞於該配管組件的速率。
  10. 如請求項8之用於製造配管組件的系統，更包含： 一第一塗佈模組，配置成在該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔之前，將一層介電材料塗佈到該配管組件上，在由該第一塗佈模組塗佈該層介電材料期間，該配管組件搬運裝置係配置成直接移動該配管組件。
  11. 如請求項10之用於製造配管組件的系統，更包含： 一第二塗佈模組，配置成在該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔之後，將一熱絕緣材料的封裝層塗佈於該配管組件之上，在由該第二塗佈模組塗佈該熱絕緣材料的封裝層期間，該配管組件搬運裝置係配置成直接移動該配管組件。
  12. 如請求項11之用於製造配管組件的系統，更包含： 一第三塗佈模組，配置成在將該熱絕緣材料的封裝層塗佈於該配管組件之上後，將一耐磨材料塗佈到該配管組件上，在由該第三塗佈模組塗佈該耐磨材料期間，該配管組件搬運裝置係配置成直接移動該配管組件。
  13. 如請求項12之用於製造配管組件的系統，其中，該複數個配管結構係焊接在一起，以提供通過該複數個配管結構的該一個以上流徑。
  14. 一種用於製造配管組件的方法，包含： 操作一捲繞裝置，以當一配管組件移動通過該捲繞裝置時，將一電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件，該配管組件包含以提供一個以上流徑之配置彼此連接的複數個配管結構，該一個以上流徑係從該複數個配管結構的流體入口、通過該複數個配管結構而至該複數個配管結構的流體出口，該捲繞裝置包含一開孔，當該配管組件穿過該開孔時，在該開孔之內將該電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件； 操作一配管組件搬運裝置，以固持該配管組件且直接移動該配管組件通過該捲繞裝置的該開孔；以及 操作一捲繞控制系統，以控制該捲繞裝置及該配管組件搬運裝置的操作。
  15. 如請求項14之用於製造配管組件的方法，其中，該捲繞控制系統被操作以當該配管組件穿過該開孔時，控制該電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件的速率，其中該捲繞控制系統被操作以控制該配管組件移動通過該捲繞裝置之該開孔的速率。
  16. 如請求項15之用於製造配管組件的方法，其中，該捲繞控制系統被操作以執行程式，使得當藉由該捲繞裝置將該電阻加熱絲導線捲繞於該配管組件時，該配管組件通過該捲繞裝置之該開孔的移動係根據由該捲繞控制系統執行的該程式以自動化的方式加以執行。
  17. 如請求項14之用於製造配管組件的方法，其中，該配管組件搬運裝置配置成當該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔時，控制該配管組件的定向，使得當一給定的配管結構穿過該捲繞裝置的該開孔時，該複數個配管結構之該給定的配管結構的一軸中心線係相對於該捲繞裝置之該開孔的入口開口而維持一實質上垂直的定向。
  18. 如請求項14之用於製造配管組件的方法，更包含： 操作一第一塗佈模組，以在該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔之前，將一層介電材料塗佈到該配管組件上；以及 在由該第一塗佈模組塗佈該層介電材料期間，操作該配管組件搬運裝置以直接移動該配管組件。
  19. 如請求項18之用於製造配管組件的方法，更包含： 操作一第二塗佈模組，以在該配管組件移動通過該捲繞裝置的該開孔之後，將一熱絕緣材料的封裝層塗佈於該配管組件之上；以及 在由該第二塗佈模組塗佈該熱絕緣材料的封裝層期間，操作該配管組件搬運裝置以直接移動該配管組件。
  20. 如請求項19之用於製造配管組件的方法，更包含： 操作一第三塗佈模組，以在將該熱絕緣材料的封裝層塗佈於該配管組件之上後，將一耐磨材料塗佈到該配管組件上；以及 在由該第三塗佈模組塗佈該耐磨材料期間，操作該配管組件搬運裝置以直接移動該配管組件。
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