TWI594936B - Measurement unit and purge gas flow measurement method - Google Patents

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Description

測量單元及淨化氣體之流量測量方法
本發明係關於流入收納半導體晶圓等之FOUP(Front Opening Unified Pod；前開式晶圓盒)等容器之淨化氣體流量之測量。
於將半導體晶圓、光罩等之物品收納而保管於FOUP或光罩搬送盒(reticle pod)等容器時，對容器內供給氮氣、清潔乾燥空氣等之淨化氣體(purge gas)，以防止晶圓等之污染及氧化等。具體而言，於保管容器之自動倉儲及自動倉庫等中設置淨化氣體之供給管路，連接供給管路之噴嘴與容器之氣體導入部，將淨化氣體導入至容器內。然後，若將氣體導入部設定於淨化氣體之供給管路之噴嘴，氣體導入部之閥就會開啟，若取出容器，閥就會關閉。於此技術中，需要對導入容器內之氣體之流量進行管理。例如，存在有供給管路之狀態之不一，具體而言，導管或嵌入式過濾器等之零件的堵塞、導管之長度、噴嘴之動作壓力之不一、容器與供給管路之連接部位的氣密性不一等問題。容器與氣體導入部之連接部位，例如由噴嘴及氣體導入部所構成，而該等之間之氣密性係藉由容器之自重所保持。
發明者們提出了藉由自動倉儲內之搬送裝置搬送具備流量計之測量單元，用以測量各個棚架開口淨化氣體流量之方法(專利文獻1：JP4670808B)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：JP4670808B
若作成設置流量計及電源等，而可測量淨化氣體之流量，則測量單元會變得比只收納一片晶圓之容器更重。由於只收納一片晶圓之容器較輕，會使噴嘴與氣體導入部之氣密性不充分，從而使淨化氣體容易洩漏。因此，若使用配合收納平均片數之晶圓之容器之測量單元來測量流量，則變得只對良好條件下之流量進行管理。此問題於收納光罩等其他物品之情況時也相同。
本發明之課題在於，使之能夠測量在收納比平均為較少個數之物品之容器中之淨化氣體的流量。
本發明之測量單元係測量自擱板架之噴嘴所供給之淨化氣體的流量。測量單元係構成為包含有：基板；氣體導入部，其配置於上述基板之底面，若與擱板架之噴嘴產生接觸，則一方面藉由來自上述基板之荷重而與噴嘴之間保持呈氣密、一方面導入淨化氣體；電路部，其至少具有測量在上述氣體導入部中之流量之流量計及電源；及複數個腳部，其以相對於上述基板於上下方向可變位自如之方式，使測量單元之自重，即來自測量單元之荷重之一部分由擱板架所支 撐。較佳為，腳部係相對於基板還可於水平面內之前後左右變位自如。
本發明之淨化氣體之流量測量方法，係藉由測量單元加以測量自擱板架之噴嘴所供給之淨化氣體的流量。
上述測量單元具備有：基板；氣體導入部，其配置於上述基板之底面，且一方面藉由來自基板之荷重而與噴嘴之間保持呈氣密，一方面導入淨化氣體；電路部，其至少具有流量計及電源；及複數個腳部，其相對於上述基板於上下方向可變位自如。
而且，使上述複數個腳部由擱板架所支撐，並且使上述氣體導入部接觸於擱板架之噴嘴，藉此將測量單元之荷重分配於上述複數個腳部與上述氣體導入部， 並藉由上述流量計測量經由上述氣體導入部而朝向流量計流動之淨化氣體的流量。
於本發明中，由於藉由腳部使測量單元自重之一部分由擱板架所支撐，因此可將與收納少數物品之容器相同之荷重施加於氣體導入部。因此，可於淨化氣體容易洩漏之條件下測量流量。換言之，可測量條件較差之情況之流入容器內之淨化氣體之流量。又，於本說明書中，有關測量單元之記載可直接套用於淨化氣體之流量測量方法，而有關淨化氣體之流量測量方法亦可直接套用於測量單元。來自測量單元之荷重，除腳部及氣體導入部以外，也可分配於導引器等。此外，氣體導入部例如可設置複數個，例如用以測量每個氣體導入部之流量。
較佳為，將上述基板作為第1基板，且於第1基板上方 設置有支撐上述電路部之至少一部分之第2基板。上述腳部係安裝於第2基板，以避開第1基板之方式朝向擱板架延伸，上述腳部係使第2基板之重量、即來自第2基板之荷重由擱板架支撐。又，來自第1基板之荷重例如分配於氣體導入部及導引。如此一來，藉由使來自電路部之荷重之至少一部分由腳部支撐，可使施加於氣體導入部之荷重接近於較輕之容器之荷重。此外，由於施加於氣體導入部之荷重不一較少，因而不需要進行荷重之調整。
此外，較佳為，測量單元係更具有朝向上述腳部施加向下之彈性力之彈性體；及用於調整上述彈性力之調整構件。並且，執行使用調整構件用以調整自氣體導入部對噴嘴施加之荷重之調整步驟。如此一來，藉由調整構件調整彈性體之彈性力，可於廣範圍內調整施加於氣體導入部之配重，從而可測量自收納少量物品之容器至收納大量物品之容器為止之氣淨化氣體之流量。
2‧‧‧自動倉儲
4‧‧‧棚架開口
6‧‧‧FOUP
8‧‧‧淨化氣體供給部
10‧‧‧裝載埠
12‧‧‧搬送裝置
14‧‧‧昇降台
16‧‧‧軌道
20‧‧‧擱板架
21‧‧‧開口
22‧‧‧聯結銷
24‧‧‧噴嘴
30‧‧‧測量單元
30B、30C‧‧‧測量單元
32、34‧‧‧基板
35‧‧‧導引器
36‧‧‧氣體導入部
38‧‧‧銷
39‧‧‧孔
40‧‧‧電源
41‧‧‧流量計
42‧‧‧顯示器
44‧‧‧資料記錄器
50‧‧‧基板
51‧‧‧凸緣
52‧‧‧彈性體
54‧‧‧殼體
56‧‧‧附有螺紋之構件
60‧‧‧連接構件
圖1為無塵室內之自動倉儲之俯視圖。
圖2為自動倉儲內之擱板之主要部分俯視圖。
圖3為實施例之測量單元之水平方向剖視圖。
圖4為實施例之測量單元之仰視圖。
圖5為變形例之測量單元之水平方向剖視圖。
圖6為第2變形例之測量單元之水平方向剖視圖。
以下，表示用以實施本發明之最佳實施例。本發明之範圍，應根據申請專利範圍之記載，參酌說明書之記載及本領域之周知 技術，並依照本發明所屬技術領域中具有通常知識者之理解而決定。
[實施例]
圖1至圖6係表示實施例及其變形。圖1表示作為實施例之測量單元30之使用環境之自動倉儲2，其設置有複數個棚架開口4，將FOUP6等之容器保管於每個棚架開口4。於棚架開口4設置有用以對FOUP6進行定位而載置之擱板架20，自淨化氣體供給部8對擱板架20之配管供給氮氣、清潔乾燥空氣等淨化氣體，並經由圖2之噴嘴24自配管而對FOUP6供給淨化氣體。於自動倉儲2設置有裝載埠10，且在與未圖示之高架搬送車或人等之間交接FOUP6，藉由搬送裝置12於裝載埠10與棚架開口4之間搬送FOUP6。搬送裝置12具備有搭載未圖示之移載裝置之昇降台14，沿軌道16移行，且使昇降台14昇降，而在與積層為複數層之棚架開口4之間移載FOUP6。容器係經由氣體導入部自噴嘴24導入淨化氣體，只要能藉由自重將其與噴嘴24間保持為氣密即可，保管物品之種類可為任意。
為了於每個棚架開口4測量流入FOUP6之淨化氣體之流量，設置測量單元30。測量單元30可載置於擱板架20，與FOUP6相同地自擱板架20側導入淨化氣體，並具備流量計用以測量流入測量單元30內之淨化氣體之流量。此外，測量單元30係藉由搬送裝置12而搬送至開口4。
圖2表示擱板架20，元件符號21為開口，係移載裝置之手臂支撐FOUP及測量單元之底面而進入之區域，元件符號22為聯結銷，用以對FOUP6及測量單元30進行定位。元件符號24為噴嘴且具備有未圖示之閥，例如具備有4個噴嘴24，其中3個為淨化氣體之供給用，1個為排出用，而噴嘴24之個數可為任意。噴嘴24之閥隨時 藉由來自內置之彈性體之賦能而關閉，並藉由來自FOUP6及測量單元30之荷重開啟而使氣體流動。或者，也可藉由未圖示之感測器對FOUP6等進行檢測，開啟噴嘴24上游側之閥，以使氣體流動。又，噴嘴24已知有各種構造，且可為任意之構造。
圖3及圖4表示實施例之測量單元30。測量單元30例如具備上下一對金屬製等之基板32、34，於下側之基板32設置例如3個導引器35、及例如3個或4個氣體導入部36，該等係與設於FOUP6之底部者相同。導引器35係用以導引聯結銷22。氣體導入部36係利用基板32之自重，藉由未圖示之彈性套環(grommet)氣密地覆蓋噴嘴24。藉由來自基板32之荷重，開啟內置於噴嘴24之閥，而將淨化氣體導入流量計41。或者，藉由擱板架20側之在位感測器(未圖示)檢測測量單元30，藉由自動倉儲2之控制器、或設於擱板架20之控制器，開啟連接於噴嘴24之氣體流路之閥，而將淨化氣體導入流量計41。又，也可不設置內置之閥，套環係由氟樹脂、氟橡膠、氟橡膠海棉、氨基甲酸乙酯樹脂、氨基甲酸乙酯橡膠、氨基甲酸乙酯橡膠海棉、矽樹脂、矽橡膠、矽橡膠海棉等所構成氣密之墊圈。來自基板32之荷重，大部分由噴嘴24所支撐，而由聯結銷22支撐之比例較少。此外，基板32之重量例如與收納一片晶圓之FOUP相同，且僅使與收納一片晶圓之FOUP相同之淨化氣體通過氣體導入部36之閥。又，若於基板32搭載追加之砝碼，則可測量收納多片晶圓時之淨化氣體之流量。此外，自氣體導入部36流入測量單元30之淨化氣體之流量很重要，亦可不測量自測量單元30流出之淨化氣體之流量。
3根或4根等之銷38，係自基板34貫通基板32之貫通孔39，朝下方突出，而由擱板架20所支撐。因此，基板34之重量係 由銷38及擱板架20所支撐。於基板34搭載有電池、DC/DC(直流對直流)轉換器等之電源40，例如設於每個氣體導入部36之流量計41、流量之顯示器42、及資料記錄器44等，也可搭載通信機以取代資料記錄器。電源40至資料記錄器44之總重量很重，比FOUP6之殼體及蓋體更重。此外，氣體導入部36與流量計41係由未圖示之導管所連接。又，於無擱板架20之情況下，基板34自圖3之位置下降，由基板32所支撐，此時，銷38係藉由未圖示之定心機構將中心定於孔39內。又，銷38係為腳部之一例，腳部並不僅限於銷。銷38可於貫通孔39內沿上下及前後左右移動。於將測量單元30設定於擱板架20之情況下，最先銷38會接觸於擱板架20，而於藉由導引器35導引聯結銷22時，必須使基板32相對於銷38於水平面內朝前後左右移動。
以下說明測量單元30之使用方法。藉由圖1之搬送裝置12，將測量單元30移載至棚架開口4，使用聯結銷22及導引器35，將氣體導入部36定位於噴嘴24。若預先將基板32之總重量設為與收納一片晶圓之FOUP6相同，即可測量收納一片晶圓時之淨化氣體之流量。然後將測量資料收集於資料記錄器44，自裝載埠10搬出測量單元30並進行解析。此外，於以人工搬送測量單元30之情形時，以目視確認表示於顯示器42之流量。又，為了可正確得知收納多於一片之晶圓時之流量，雖可於基板32載置對應於晶圓之數量之砝碼，但由於一片晶圓之情況為最差之條件，因此也可不測量多於一片晶圓之情形時之流量。
圖5表示變形例之測量單元30B，其除特別指摘的部分以外，與圖3及圖4之測量單元30相同。於基板50搭載有導引器35、氣體導入部36、電源40、流量計41、顯示器42及資料記錄器44。於 3~4根銷38之上部設置有凸緣51，彈性體52抵接該凸緣51並朝下方賦能，銷38與彈性體52係收納於殼體54之內部。於殼體54內周刻有螺紋，與附有螺紋之構件56之螺紋相嚙合，並藉由附有螺紋之構件56限制彈性體52之上端位置，而對施加於銷38之彈性力進行調整。藉此，調整施加於氣體導入部36之荷重，而可調整自收納一片晶圓之狀態至收納多片晶圓之狀態為止施加於氣體導入部36之荷重。其他的部分則與圖3及圖4之測量單元30相同。於圖5中，銷38雖然貫通基板50，但銷38只要被向下按壓而保持為不會自基板50脫落即可，並無貫通基板50之必要。
也可於測量單元30安裝罩體，例如設為與FOUP6相同之形狀。此外，若於罩體安裝與FOUP6同樣地進行開閉之蓋及蓋周圍之墊圈，並測量流入及流出測量單元之淨化氣體之流量，即可推斷來自FOUP6之淨化氣體洩漏的程度。
圖6表示第2變形例，其除特別指摘的部分以外，與圖3及圖4之實施例相同。於圖6之變形例之測量單元30C中，將流量計41搭載於基板32，且將銷38配置於基板32之外側。藉由鋼索等變形自如之連接構件60連結基板32、34。如上述，也可於基板32搭載電源40、流量計41、顯示器42及資料記錄器44等電路零件之一部分，且銷38也可不貫通基板32。又，於該情況下，須以基板32與收納一片晶圓之容器時的重量相同為前提。
於實施例中，由於收納一片晶圓，因此可測量較輕且淨化氣體流量較少時FOUP6之流量。
20‧‧‧擱板架
22‧‧‧聯結銷
24‧‧‧噴嘴
30‧‧‧測量單元
32、34‧‧‧基板
35‧‧‧導引器
36‧‧‧氣體導入部
38‧‧‧銷
39‧‧‧孔
40‧‧‧電源
41‧‧‧流量計
42‧‧‧顯示器
44‧‧‧資料記錄器

Claims (6)

  1. 一種測量單元，其用以測量自擱板架之噴嘴所供給之淨化氣體的流量；其包含有：基板；氣體導入部，其配置於上述基板之底面，若與擱板架之噴嘴產生接觸，則一方面藉由來自上述基板之荷重而與噴嘴之間保持氣密，一方面導入淨化氣體；電路部，其至少具有測量在上述氣體導入部中之流量之流量計及電源；及複數個腳部，其以相對於上述基板於上下方向可變位自如之方式，使測量單元自重之一部分由擱板架所支撐。
  2. 如申請專利範圍第1項之測量單元，其中，其構成為：將上述基板作為第1基板，且於第1基板上方設置有支撐上述電路部之至少一部分之第2基板，並且上述腳部係安裝於第2基板，以避開第1基板之方式朝向擱板架延伸，而上述腳部係使第2基板之重量由擱板架所支撐。
  3. 如申請專利範圍第1項之測量單元，其中，更具有：朝向上述腳部施加向下之彈性力之彈性體；及用於調整上述彈性力之調整構件。
  4. 一種淨化氣體之流量測量方法，其藉由測量單元以測量自擱板架之噴嘴所供給之淨化氣體的流量；其特徵為，上述測量單元具備有：基板；氣體導入部，其配置於上述基板之底面，且一方面藉由來自基板之 荷重而與噴嘴之間保持氣密，一方面導入淨化氣體；電路部，其至少具有流量計及電源；及複數個腳部，其相對於上述基板於上下方向可變位自如；且執行以下之步驟：分配步驟，使上述複數個腳部由擱板架所支撐，並且使上述氣體導入部接觸於擱板架之噴嘴，藉此用來將測量單元之荷重分配於上述複數個腳部及上述氣體導入部；及測量步驟，藉由上述流量計用以測量經由上述氣體導入部而朝向流量計流動之淨化氣體的流量。
  5. 如申請專利範圍第4項之淨化氣體之流量測量方法，其中，上述測量單元係將上述基板作為第1基板，且於第1基板上方具備有支撐上述電路部之至少一部分之第2基板，並且上述腳部係安裝於第2基板，以避開第1基板之方式朝向擱板架延伸，於上述荷重分配步驟中，上述腳部係使來自第2基板之荷重由擱板架所支撐。
  6. 如申請專利範圍第4項之淨化氣體之流量測量方法，其中，上述測量單元更具有：朝向上述腳部施加向下之彈性力之彈性體；及上述彈性力之調整構件；並且更進一步執行藉由上述調整構件用以調整自上述氣體導入部對噴嘴所施加之荷重之調整步驟。
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