TW202135197A - 氣密隔絕裝置 - Google Patents

Abstract

一種氣密隔絕裝置，包括腔室、三通閥、抽氣管路與進氣管路。腔室包括腔體、腔蓋、第一溝槽與孔洞。腔蓋位在腔體上。第一溝槽環設在腔體或腔蓋上。腔體與腔蓋於第一溝槽處氣密結合，以將第一溝槽密封而形成環狀的氣密空間。孔洞位在腔體或腔蓋上，且連通於氣密空間。三通閥包括第一接口、第二接口與第三接口。第一接口連通於孔洞。抽氣管路連通於第二接口。進氣管路連通於第三接口。

Description

氣密隔絕裝置

本發明是有關於一種半導體裝置，且特別是有關於一種氣密隔絕裝置。

在半導體製程中，對於潔淨度的要求會隨製程線寬的縮小而更加提高，且製程技術的困難度非常高，也就意味著對半導體生產設備所提供的生產環境要求更加嚴苛。

半導體設備機台通常設置有一個緩衝空間(如，加載互鎖真空室(load lock chamber (L/C))，其目的是讓產品由大氣環境傳送進入製程腔室前或是由製程腔室返回大氣環境前做等壓的準備動作。在多片晶圓的連續製程中，每一片晶圓會經歷兩次的氣壓變化，且加載互鎖真空室中的密封件在每一片晶圓的製程中都會遭受到壓迫與釋放。因此，在多片晶圓的連續製程中，由於密封件與腔室的腔體與腔蓋緊密接觸，且密封件反覆會受到壓迫與釋放而產生滾動或磨擦，進而產生粉塵汙染。

本發明提供一種氣密隔絕裝置，其可阻隔或防止產生粉塵汙染及傳遞，且可增加腔體與腔蓋之間的密合度。

本發明提出一種氣密隔絕裝置，包括腔室、三通閥、抽氣管路與進氣管路。腔室包括腔體、腔蓋、第一溝槽與孔洞。腔蓋位在腔體上。第一溝槽環設在腔體或腔蓋上。腔體與腔蓋於第一溝槽處氣密結合，以將第一溝槽密封而形成環狀的氣密空間。孔洞位在腔體或腔蓋上，且連通於氣密空間。三通閥包括第一接口(interface)、第二接口與第三接口。第一接口連通於孔洞。抽氣管路連通於第二接口。進氣管路連通於第三接口。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，腔室例如是加載互鎖真空室。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，在所述腔體中可具有容置空間。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，在腔體與腔蓋氣密結合的狀態下，第一溝槽可環繞容置空間。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，第一溝槽與容置空間可分別形成獨立的真空環境。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，第一溝槽可環設在腔體的邊緣部或腔蓋的邊緣部。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，腔體的邊緣部可為腔體的框部。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，框部的形狀例如是圓形、矩形或不規則形。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，孔洞例如是抽嘴。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，三通閥例如是電磁三通閥。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，腔室更可包括第一密封件與第二密封件。第一密封件與第二密封件分別環設在腔體或腔蓋上。在腔體與腔蓋氣密結合的狀態下，第一密封件可環繞第一溝槽，且第一溝槽可環繞第二密封件。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，腔室更可包括第二溝槽與第三溝槽。第二溝槽與第三溝槽分別環設在腔體或腔蓋上。第一密封件可設置在第二溝槽中，且第二密封件可設置在第三溝槽中。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，部分第一密封件可凸出於第二溝槽。部分第二密封件可凸出於第三溝槽。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，第一密封件與第二密封件例如是O型環(O-ring)或墊環(pad ring)。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，O第一密封件與第二密封件的材料例如是橡膠。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，更可包括連接管路。連接管路連通於孔洞與第一接口之間。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，更可包括壓力顯示器(pressure indicator)。壓力顯示器可連接於連接管路。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，更可包括抽氣裝置。抽氣裝置連接於抽氣管路。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，抽氣裝置例如是真空幫浦。

依照本發明的一實施例所述，在上述氣密隔絕裝置中，更可包括過濾器。過濾器連接於進氣管路。

基於上述，在本發明所提出的氣密隔絕裝置中，腔體與腔蓋於第一溝槽處氣密結合，藉此可將第一溝槽密封而形成環狀的氣密空間。當腔蓋於閉鎖位置時，抽氣管路可將氣密空間抽成真空狀態，藉此可在氣密結合的腔蓋與腔體之間自動產生鎖固力量，而可具有完全的隔絕效果，且可增加腔蓋與腔體之間的密合度。此外，在整個製程期間，在腔蓋與腔體之間用於氣密結合的密封件可藉由真空狀態所產生的鎖固力量而保持在固定位置，因此可阻隔或防止因密封件反覆滾動或摩擦而產生的粉塵汙染與傳遞，進而可提升產品良率。此外，藉由三通閥可降低管路複雜度，且由於三通閥的第一接口連通於孔洞，因此可有效率地控制氣密空間中的氣壓狀態。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A為本發明一實施例的腔蓋開啟時的氣密隔絕裝置的示意圖。圖1B為本發明一實施例的腔蓋關閉時的氣密隔絕裝置的示意圖。圖2A至圖2D為本發明另一些實施例的腔室的腔體與腔蓋氣密結合處的示意圖。在圖2A至圖2D的結構中，與圖1A與圖1B的結構中相同的部分以相同的符號表示並省略其說明。

請參照圖1A與圖1B，氣密隔絕裝置100包括腔室102、三通閥104、抽氣管路106與進氣管路108。氣密隔絕裝置100可應用於半導體設備機台中。

腔室102包括腔體110、腔蓋112、溝槽114與孔洞116。腔室102例如是加載互鎖真空室，但本發明並不以此為限。腔體110中可具有容置空間S1。容置空間S1可用以容納晶圓等物件。

腔蓋112位在腔體110上。在製程(如，半導體製程)期間，腔蓋112位於閉鎖位置且維持在關閉狀態，以使腔室110維持在密閉狀態(圖1B)。此外，在對腔室102內部進行安裝或維修保養的期間，腔蓋112處於開啟狀態，以利於進行安裝或維修保養(圖1A)。

溝槽114環設在腔體110或腔蓋112上，可用以在腔體110與腔蓋112之間形成真空環境。溝槽114可環設在腔體110的邊緣部或腔蓋112的邊緣部。在本實施例中，溝槽114以環設在腔體110的邊緣部為例，但本發明並不以此為限。腔體110的邊緣部可為腔體110的框部F。框部F的形狀例如是圓形、矩形或不規則形。在本實施例中，框部F的形狀是以矩形為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，如圖2A與圖2B所示，溝槽114可環設在腔蓋112的邊緣部。另外，不論溝槽114是位在腔體110或腔蓋112上，在腔體110與腔蓋112氣密結合的狀態下，溝槽114可環繞容置空間S1。溝槽114與容置空間S1可彼此分離。如此一來，在製程(如，半導體製程)期間，由於溝槽114與容置空間S1彼此分離，因此溝槽114與容置空間S1可分別形成獨立的真空環境。

此外，腔體110與腔蓋112於溝槽114處氣密結合，以將溝槽114密封而形成環狀的氣密空間S2。腔室102更可包括密封件118與密封件120。密封件118與密封件120分別環設在腔體110或腔蓋112上。如此一來，可藉由密封件118與密封件120將溝槽114密封而形成環狀的氣密空間S2。在本實施例中，密封件118與密封件120以環設在腔體110上為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，如圖2A與圖2B所示，密封件118與密封件120可同時環設在腔蓋112上。在另一些實施例中，密封件118與密封件120中的一者可環設在腔體110上，且密封件118與密封件120中的另一者可環設在腔蓋112上。不論密封件118與密封件120是位在腔體110或腔蓋112上，在腔體110與腔蓋112氣密結合的狀態下，密封件118可環繞溝槽114，且溝槽114可環繞密封件120。如此一來，可藉由密封件118與密封件120將溝槽114密封而形成環狀的氣密空間S2。密封件118與密封件120例如是O型環或墊環。密封件118與密封件120的材料例如是橡膠。在本實施例中，密封件118與密封件120是以O型環為例，但本發明並不以此為限。在另一實施例中，密封件118與密封件120可為墊環。

另外，腔室102更可包括溝槽122與溝槽124。溝槽122與溝槽124分別環設在腔體110或腔蓋112上。密封件118可設置在溝槽122中，且密封件120可設置在溝槽124中，藉此可固定密封件118與密封件120的位置。亦即，溝槽122與溝槽124的設置位置可對應於密封件118與密封件120的待設置位置來進行設定。部分密封件118可凸出於溝槽122，且部分密封件120可凸出於溝槽124。在本實施例中，溝槽122與溝槽124以環設在腔體110上為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，如圖2A與圖2B所示，溝槽122與溝槽124可同時環設在腔蓋110上。

在另一些實施例中，請參照圖2C，腔室102可不包括溝槽122與溝槽124。亦即，密封件118與密封件120可不設置在溝槽122與溝槽124中。在此情況下，密封件118與密封件120可設置在腔體110與腔蓋112之間的表面上，且密封件118與密封件120可為墊環(但不以此為限)。在密封件118與密封件120設置在腔體110與腔蓋112之間的相同表面上的情況下，密封件118與密封件120可同時設置在腔體110的表面上，或同時設置在腔蓋112的表面上。在密封件118與密封件120設置在腔體110與腔蓋112之間的不同表面上的情況下，密封件118與密封件120中的一者可設置在腔體110的表面上，且密封件118與密封件120中的另一者可設置在腔蓋112的表面上。在圖2C中，密封件118與密封件120可藉由黏著劑固定在腔體110與腔蓋112之間的表面上。

孔洞116位在腔體110或腔蓋112上，且連通於氣密空間S2。孔洞116可作為氣體流出或流入氣密空間S2的通道。在本實施例中，孔洞116以位在腔體110上為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，如圖2B與圖2D所示，孔洞116可位在腔蓋112上。孔洞116例如是抽嘴。如此一來，可經由腔體110上的孔洞116或腔蓋112上的孔洞116進行抽氣或進氣。

除此之外，當腔室102為加載互鎖真空室等半導體腔室時，腔室102更可包括機械手臂(未示出)等傳送裝置。由於機械手臂等傳送裝置為所屬技術領域具有通常知識者所周知的技術內容，於此省略其說明。

三通閥104包括接口126、接口128與接口130。三通閥104例如是電磁三通閥104。三通閥104可為手動切換型三通閥或自動切換型三通閥。接口126連通於孔洞116。抽氣管路106連通於接口128。進氣管路108連通於接口130。藉由三通閥104的作動，可控制接口126連通於接口128或接口130。亦即，藉由三通閥104的作動，可控制孔洞116連通於抽氣管路106或進氣管路108。

在藉由三通閥104將孔洞116連通於抽氣管路106的情況下，可藉由抽氣管路106將氣密空間S2中的氣體抽出，而使得氣密空間S2成為真空狀態。針對大氣而言，特定空間內部的部份物質被排出，而使特定空間內部的壓力小於一個標準大氣壓，則此特定空間為真空狀態。在真空狀態中，空間被壓縮與收縮，相接合的物體彼此更緊密，而增加密合效果。如此一來，可藉由真空狀態的氣密空間S2在氣密結合的腔蓋112與腔體110之間自動產生鎖固力量，而可具有完全的隔絕效果，且可增加腔蓋112與腔體110之間的密合度。此外，在藉由三通閥104將孔洞116連通於進氣管路108的情況下，可將氣密空間S2與大氣進行等壓處理。

此外，氣密隔絕裝置100更可包括連接管路132、壓力顯示器134、抽氣裝置136與過濾器138中的至少一者。連接管路132連通於孔洞116與接口126之間。壓力顯示器134可連接於連接管路132，以偵測並顯示氣密空間S2中的氣壓狀態。抽氣裝置136連接於抽氣管路106，可用以對氣密空間S2進行抽氣。抽氣裝置136例如是真空幫浦。在一些實施例中，容置空間S1與氣密空間S2可共用抽氣裝置136進行抽氣。過濾器138連接於進氣管路108，以預先過濾待進入氣密空間S2的氣體。

基於上述實施例可知，在氣密隔絕裝置100中，腔體110與腔蓋112於溝槽114處氣密結合，藉此可將溝槽114密封而形成環狀的氣密空間S2。當腔蓋112於閉鎖位置時，抽氣管路106可將氣密空間S2抽成真空狀態，藉此可在氣密結合的腔蓋112與腔體110之間自動產生鎖固力量，而可具有完全的隔絕效果，且可增加腔蓋112與腔體110之間的密合度。此外，在整個製程期間(如，多片晶圓的連續製程期間)，在腔蓋112與腔體110之間用於氣密結合的密封件118與密封件120可藉由真空狀態所產生的鎖固力量而保持在固定位置，因此可阻隔或防止因密封件118與密封件120反覆滾動或摩擦而產生的粉塵汙染與傳遞，進而可提升產品良率。此外，藉由三通閥104可降低管路複雜度，且由於三通閥104的接口126連通於孔洞116，因此可有效率地控制氣密空間S2中的氣壓狀態。

綜上所述，藉由上述實施例的氣密隔絕裝置，可阻隔或防止產生粉塵汙染及傳遞、增加腔體與腔蓋之間的密合度、降低管路複雜度並有效率地控制氣密空間中的氣壓狀態。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:氣密隔絕裝置 102:腔室 104:三通閥 106:抽氣管路 108:進氣管路 110:腔體 112:腔蓋 114, 122, 124:溝槽 116:孔洞 118, 120:密封件 126, 128, 130:接口 132:連接管路 134:壓力顯示器 136:抽氣裝置 138:過濾器 F:框部 S1:容置空間 S2:氣密空間

圖1A為本發明一實施例的腔蓋開啟時的氣密隔絕裝置的示意圖。 圖1B為本發明一實施例的腔蓋關閉時的氣密隔絕裝置的示意圖。 圖2A至圖2D為本發明另一些實施例的腔室的腔體與腔蓋氣密結合處的示意圖。

100:氣密隔絕裝置

102:腔室

104:三通閥

106:抽氣管路

108:進氣管路

110:腔體

112:腔蓋

114,122,124:溝槽

116:孔洞

118,120:密封件

126,128,130:接口

132:連接管路

134:壓力顯示器

136:抽氣裝置

138:過濾器

F:框部

S1:容置空間

S2:氣密空間

Claims (20)

1. 一種氣密隔絕裝置，包括： 腔室，包括： 腔體； 腔蓋，位在所述腔體上； 第一溝槽，環設在所述腔體或所述腔蓋上，其中所述腔體與所述腔蓋於所述第一溝槽處氣密結合，以將所述第一溝槽密封而形成環狀的氣密空間；以及 孔洞，位在所述腔體或所述腔蓋上，且連通於所述氣密空間； 三通閥，包括第一接口、第二接口與第三接口，其中所述第一接口連通於所述孔洞； 抽氣管路，連通於所述第二接口；以及 進氣管路，連通於所述第三接口。
2. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，其中所述腔室包括加載互鎖真空室。
3. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，其中在所述腔體中具有容置空間。
4. 如請求項3所述的氣密隔絕裝置，其中在所述腔體與所述腔蓋氣密結合的狀態下，所述第一溝槽環繞所述容置空間。
5. 如請求項4所述的氣密隔絕裝置，其中所述第一溝槽與所述容置空間分別形成獨立的真空環境。
6. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，其中所述第一溝槽環設在所述腔體的邊緣部或所述腔蓋的邊緣部。
7. 如請求項6所述的氣密隔絕裝置，其中所述腔體的邊緣部為所述腔體的框部。
8. 如請求項7所述的氣密隔絕裝置，其中所述框部的形狀包括圓形、矩形或不規則形。
9. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，其中所述孔洞包括抽嘴。
10. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，其中所述三通閥包括電磁三通閥。
11. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，其中所述腔室更包括： 第一密封件與第二密封件，分別環設在所述腔體或所述腔蓋上，其中在所述腔體與所述腔蓋氣密結合的狀態下，所述第一密封件環繞所述第一溝槽，且所述第一溝槽環繞所述第二密封件。
12. 如請求項11所述的氣密隔絕裝置，其中所述腔室更包括： 第二溝槽與第三溝槽，分別環設在所述腔體或所述腔蓋上，其中所述第一密封件設置在所述第二溝槽中，且所述第二密封件設置在所述第三溝槽中。
13. 如請求項12所述的氣密隔絕裝置，其中部分所述第一密封件凸出於所述第二溝槽，且部分所述第二密封件凸出於所述第三溝槽。
14. 如請求項11所述的氣密隔絕裝置，其中所述第一密封件與所述第二密封件包括O型環或墊環。
15. 如請求項11所述的氣密隔絕裝置，其中所述第一密封件與所述第二密封件的材料包括橡膠。
16. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，更包括： 連接管路，連通於所述孔洞與所述第一接口之間。
17. 如請求項16所述的氣密隔絕裝置，更包括： 壓力顯示器，連接於所述連接管路。
18. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，更包括： 抽氣裝置，連接於所述抽氣管路。
19. 如請求項18所述的氣密隔絕裝置，其中所述抽氣裝置包括真空幫浦。
20. 如請求項1所述的氣密隔絕裝置，更包括： 過濾器，連接於所述進氣管路。

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