TWI802384B - 氣簾裝置及透氣組件 - Google Patents

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Abstract

一種氣簾裝置，包含本體及透氣組件。本體設有至少一進氣口，透氣組件容置於本體內且包含第一透氣板及第二透氣板。第一透氣板設有複數貫穿孔，第二透氣板為具有複數微氣孔的材料所構成，且由進氣口進入本體內的氣體通過第一透氣板的貫穿孔後再由第二透氣板釋出。

Description

氣簾裝置及透氣組件
本發明關於一種氣簾裝置及可用於氣簾裝置的透氣組件。
在半導體製程中，需提供高度潔淨的製程環境，且需保持例如晶圓盒的輸送環境的潔淨和乾燥。為了在製程轉換時，保持所有轉換空間(例如製程門閥空間)都維持在高度潔淨的狀態，目前已有一種可形成氣流牆的氣簾裝置設計，透過氣流牆的吹淨，可阻擋外部環境的微粒、髒污進入晶圓盒，避免晶圓受到外部環境的汙染。然而，習知氣簾裝置中的透氣板容易因長期承受較高風壓而損壞，且在一些製程環境中，氣簾裝置整體可占用的空間會受到明顯限制，而一旦縮小氣簾裝置的體積，容易導致氣簾裝置中進氣口到透氣板之間的空間不足，導致由氣簾裝置吹出的潔淨氣體的流速不均勻。
本發明的其他目的和優點可以從本發明實施例所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
本發明之一實施例提出一種氣簾裝置，包含本體及透氣組件。本體設有至少一進氣口，透氣組件容置於本體內且包含第一透氣板及第二透氣板。第一透氣板設有複數貫穿孔，第二透氣板為具有複數微氣孔的材料所構成，且由進氣口進入本體內的氣體通過第一透氣板的貫穿孔後再由第二透氣板釋出。
本發明之另一實施例提出一種透氣組件，包含第一透氣板及第二透氣板。第一透氣板設有進氣面且具有複數貫穿孔，第二透氣板設有一出氣面且為具有複數微氣孔的材料所構成，且潔淨氣體經由進氣面進入透氣組件且經由出氣面釋出。第二透氣板的厚度大於第一透氣板的厚度，且微氣孔的孔徑小於貫穿孔的孔徑。
本發明之另一實施例提出一種氣簾裝置，包含本體及單一透氣板。本體包含相對的第一面及第二面，及連接於第一面及第二面的至少一側面，且本體設有至少一進氣口。單一透氣板設於本體內且鄰近第二面，單一透氣板為具有微氣孔的材料所構成且滿足如下條件：0.05≦T/H≦0.3，其中T為單一透氣板的厚度，且H為第一面與第二面沿垂直透氣板方向上的距離。由進氣口進入本體內的氣體經由單一透氣板以0.1m/s-2m/s範圍內的流速釋出。
本發明的氣簾裝置及透氣組件具有如下至少其中之一的優點。藉由本發明實施例的設計，因氣體先通過第一透氣板的複數貫穿孔再抵達第二透氣板，複數貫穿孔可提供初步的整流作用而利於產生穩定的層流，使經由第二透氣板釋出的氣體的流速更為均勻，且可降低具有微氣孔的第二透氣板所承受的風壓，進而降低第二透氣板因長期承受較高風壓而損壞的機率。再者，在一些製程環境下，氣簾裝置整體可占用的空間會受到明顯限制而減小本體內的空間，然而具有微氣孔的透氣板需有足夠的厚度才能獲得勻風的效果，因此若如習知設計採用兩片具有微氣孔的透氣板，會導致整體厚度過高而使進氣口到透氣板之間的空間不足，導致由氣簾裝置吹出的潔淨氣體的流速不均勻。藉由本發明實施例的設計，因具有貫穿孔的透氣板相對具有微氣孔的透氣板可具有較小的厚度，故可減少透氣組件整體所占空間，如此即使氣簾裝置需應用在體積須縮減的環境中，進氣口到透氣板之間仍能維持可穩定發展流場的足夠空間，獲得均勻的出風流速。另一方面，藉由改變複數貫穿孔的排列方式、孔徑、間距等可調整的設計參數，可最佳化通過第一透氣板的流場型態及流速，進一步提高第二透氣板的抗風壓能力及出風流速均勻性。再者，本發明另一實施例採用單一透氣板的設計，當滿足前述0.05≦T/H≦0.3的條件時，可在提供足夠的空間發展穩定流場、以及提供足夠的透氣板厚度以均勻化出風流速兩者間取得平衡點。
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。
有關下列實施例中所使用的用語「第一」、「第二」是為了辨識相同或相似本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。為顯現本實施例的特徵，僅顯示與本實施例有關的結構，其餘結構予以省略。
圖1為本發明一實施例的氣簾裝置的示意圖。如圖1所示，氣簾裝置10包含本體20及透氣組件30，本體20包含相對的第一面20a及第二面20b，及連接於第一面20a及第二面20b的至少一側面20c，且本體20設有至少一進氣口22。於本實施例中，本體20的側面20c的不同位置設有兩個進氣口22，但本發明不限定於此。透氣組件30容置於本體20內且包含第一透氣板32及第二透氣板34，第一透氣板32設於進氣口22的流道下游且設有複數貫穿孔321，第二透氣板34設於第一透氣板32的流道下游，且第二透氣板34為具有微氣孔的材料所構成。由一供氣設備(未圖示)提供的氣體GS可經由進氣口22進入本體20內，接著氣體GS可於通過第一透氣板32的貫穿孔321後再由第二透氣板34釋出。因此，於本實施例中，第一透氣板32設有透氣組件30的進氣面32a，且第二透氣板34設有透氣組件30的出氣面34a。於本實施例中，第一透氣板32係疊置於第二透氣板34使兩者之間不具有間隙，但本發明不限定於此。再者，本體20例如可為一殼體、一外框或一盒體，其外型及結構並不限定。
圖2為本發明一實施例的第一透氣板的平面示意圖。如圖2所示，於一實施例中，第一透氣板32設有複數個規則排列的貫穿孔321，貫穿孔321係為沿厚度方向貫穿整個第一透氣板32的孔洞，使氣體可經由各個貫穿孔321通過第一透氣板32。貫穿孔321的形成方式完全不限定，舉例而言，第一透氣板32可為一不鏽鋼板，且可利用雷射鑽孔或是機械鑽孔方式於不鏽鋼板開設多個貫穿孔321。第一透氣板32僅需能提供足以開設貫穿孔321的結構強度即可，其材質並不限定。舉例而言，第一透氣板32可為金屬材料（例如不鏽鋼、鋁、鈦合金）、纖維材料(例如玻璃纖維)、或複合材料（例如環氧樹脂玻璃纖維）等所構成而不限定。於本發明的實施例中，第一透氣板32採用不會產生揮發性有機化合物（Volatile Organic Compound；VOC）的無機材質較佳。於本發明的實施例中，貫穿孔321的孔徑範圍可為0.1mm-10mm，較佳範圍為1mm-6mm，且複數個貫穿孔321亦可視需要以不規則的方式排列而不限定。於本發明的實施例中，第一透氣板32的厚度可為0.1mm-2mm，且較佳為0.8mm-1.6mm。於本實施例中，第一透氣板32的厚度為1.2mm，且貫穿孔321的孔徑為5mm。
圖3A為本發明一實施例的第二透氣板的平面示意圖，且圖3B為圖3A的局部P的結構放大示意圖。如圖3A及3B所示，第二透氣板34例如可為金屬燒結、多孔隙陶瓷、樹脂、超高分子量聚乙烯(UPE)、鐵氟龍(PTFE)等具有微氣孔341的材料所構成，且微氣孔341的孔徑範圍可為0.01mm-1mm。於本發明的實施例中，第二透氣板34的厚度可為2mm-10mm，且較佳為4mm-9mm。於本實施例中，第二透氣板34的厚度為5mm。於一實施例中，第一透氣板34的微氣孔341的孔徑小於第一透氣板32的貫穿孔321的孔徑。
圖4為本發明另一實施例的氣簾裝置的示意圖。於圖4的氣簾裝置10a中，兩個進氣口22係設置於本體20的第一面20a，且第一透氣板32與第二透氣板34之間具有間隙G。如圖5所示，氣簾裝置10a在第一透氣板32與第二透氣板34之間具有間隙G的情況下，可設計為符合0.5≦Gt/D≦1的條件，其中Gt為第一透氣板32與第二透氣板34的間隙厚度，且D為第一透氣板32與本體的第一面20a(相對較遠離第二透氣板34的本體表面)的距離。滿足上述條件可讓間隙G成為輔助流場穩定發展的緩衝層，有利於提高由第二透氣板34釋出氣體GS的流速均勻性。
藉由上述實施例的設計，因氣體先通過第一透氣板的複數貫穿孔再抵達第二透氣板，複數貫穿孔可提供初步的整流作用而利於產生穩定的層流，使經由第二透氣板釋出的氣體的流速更為均勻，且可降低具有微氣孔的第二透氣板所承受的風壓，進而降低第二透氣板因長期承受較高風壓而損壞的機率。再者，在一些製程環境下，氣簾裝置整體可占用的空間會受到明顯限制而減小本體內的空間，然而具有微氣孔的透氣板需有足夠的厚度才能獲得勻風的效果，因此若如習知設計採用兩片具有微氣孔的透氣板，會導致透氣板整體厚度過高而使進氣口到透氣板之間的空間不足，導致由氣簾裝置吹出的潔淨氣體的流速不均勻。藉由本發明實施例的設計，因具有貫穿孔的透氣板相對具有微氣孔的透氣板可具有較小的厚度，故可減少透氣組件整體所占空間，如此即使氣簾裝置需應用在體積須縮減的環境中，進氣口到透氣板之間仍能維持可穩定發展流場的足夠空間，獲得均勻的出風流速。另一方面，藉由改變複數貫穿孔的排列方式、孔徑、間距等可調整的設計參數，可最佳化通過第一透氣板的流場型態及流速，進一步提高第二透氣板的抗風壓能力及出風流速均勻性。再者，於一實施例中，貫穿孔321的孔徑大於微氣孔341的孔徑，可形成針對流速先粗調再微調的細緻調整效果。
於本發明的實施例中，第一透氣板32的貫通孔的形狀、尺寸及排列方式完全不限定，而可視實際需求改變，或可進行調整以最佳化通過第一透氣板32的流場型態及流速。舉例而言，第一透氣板34的貫通孔可包含至少兩種不同孔徑或尺寸，如圖6所示，第一透氣板34可同時設置具有較大孔徑的貫通孔321及較小孔徑的貫通孔322，因鄰近進氣口22位置處的氣流較強，因此較鄰近進氣口22的區域可分佈較小孔徑的貫通孔322，其他較遠離進氣口22的區域可分佈較大孔徑的貫通孔321，使通過第一透氣板34的不同區域的流體速度及風量更為平均。
圖7A為本發明另一實施例的氣簾裝置的示意圖。如圖7A所示，氣簾裝置10b包含一本體20及單一透氣板36，本體20具有相對的第一面20a及第二面20b，且透氣板36設於鄰近本體20的第二面20b位置處。外部供氣設備(未圖示)所提供的氣體GS，能進入本體20內並於通過單一透氣板36後均勻地向外排出。圖7B為本發明一實施例的本體元件的立體示意圖，圖7B顯示本體20例如可為具有開口的空心框體，且第二面20b為靠近開口(或透氣板36)一側的框體端面。於本實施例中，透氣板36為具有微氣孔的材質所構成且滿足如下條件：0.05≦T/H≦0.3，其中T為透氣板36的厚度，且H為第一面20a與第二面20b沿垂直透氣板36方向上的距離。滿足上述條件可在提供足夠的空間發展穩定流場、以及提供足夠的透氣板厚度以均勻化出風流速兩者間取得平衡點。再者，於本發明的實施例中，由進氣口22進入本體20內的氣體GS可經由透氣板36以0.1m/s-2m/s範圍內的流速釋出。
於本發明的實施例中，透氣組件30是藉由黏合或是機構卡合的方式固定在本體20內，並在本體20內形成一封閉空間連通進氣口22。當由進氣口22通入的潔淨氣體的壓力大於一預設值後，潔淨氣體會均勻地由靠近本體開口的透氣板流出形成一道氣流牆。
於本發明的實施例中，氣簾裝置經由透氣組件釋出的氣體GS可為一潔淨氣體，潔淨氣體可為純淨乾燥氣體(clean dry air；CDA)、超純淨乾燥氣體(extreme clean dry air；X-CDA)或是惰性氣體，潔淨氣體的流速範圍可為0.1m/s-2m/s，且潔淨氣體的流量範圍可為每分鐘0-800公升。再者，於本發明的實施例中，透氣板並不限定為一獨立的板件，於其他的實施例中，例如亦可在本體的某一部件開設複數貫穿孔，而形成具有第一透氣板34功能的元件。
圖8為依本發明一實施例，顯示氣簾裝置應用於晶圓傳載裝置的示意圖。於本實施例中，晶圓傳載裝置100可包含承載單元102及門組件104，承載單元102例如可用以承載前開式晶圓盒110 (FOUP)的接觸盤面112，且門組件104可用以開啟晶圓盒110的活動門114，並將活動門114帶離晶圓盒110，使晶圓盒110內部與外部環境連通。氣簾裝置10可固定設置於晶圓傳載裝置100的一側，例如設置於門組件104的上方。當門組件104開啟活動門114時，氣簾裝置10可朝門組件104的方向持續且均勻地排出潔淨氣體GS形成一道氣流牆，且較佳是一道層流的氣流牆，以降低外部髒污直接進入晶圓盒110內部的機率。需注意上述將氣簾裝置應用於晶圓傳載裝置僅為例示，本發明實施例的氣簾裝置可運用於不同的半導體製程環境中的不同機台、裝置及工件而不限定。
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。
10、10a、10b:氣簾裝置 20:本體 20a:第一面 20b:第二面 20c:側面 22:進氣口 30:透氣組件 32、34、36:透氣板 321、322:貫通孔 32a:進氣面 341:微氣孔 34a:出氣面 100:晶圓傳載裝置 102:承載單元 104:門組件 110:晶圓盒 112:接觸盤面 114:活動門 D、H:距離 G:間隙 GS:氣體 Gt:間隙厚度 T:透氣板厚度
圖1為本發明一實施例的氣簾裝置的示意圖。 圖2為本發明一實施例的第一透氣板的平面示意圖。 圖3A為本發明一實施例的第二透氣板的平面示意圖，且圖3B為圖3A的局部P的結構放大示意圖。 圖4為本發明另一實施例的氣簾裝置的示意圖。 圖5為依本發明一實施例，顯示第一透氣板與第二透氣板的配置方式的示意圖。 圖6為本發明另一實施例的第一透氣板的平面示意圖。 圖7A為本發明另一實施例的氣簾裝置的示意圖。 圖7B為本發明一實施例的本體元件的立體示意圖 圖8為依本發明一實施例，顯示氣簾裝置應用於晶圓傳載裝置的示意圖。
10:氣簾裝置
20:本體
20a:第一面
20b:第二面
20c:側面
22:進氣口
30:透氣組件
32、34:透氣板
321:貫通孔
32a:進氣面
34a:出氣面
GS:氣體

Claims (10)

  1. 一種氣簾裝置，包含： 一本體，設有至少一進氣口；及 一透氣組件，容置於該本體內，且該透氣組件包含： 一第一透氣板，設有複數貫穿孔；及 一第二透氣板，該第二透氣板為具有複數微氣孔的材料所構成，其中由該進氣口進入該本體內的氣體通過該第一透氣板的該些貫穿孔後再由該第二透氣板釋出。
  2. 如請求項1所述的氣簾裝置，其中該第一透氣板的厚度小於該第二透氣板的厚度。
  3. 如請求項1所述的氣簾裝置，其中該些貫穿孔的孔徑大於該些微氣孔的孔徑。
  4. 如請求項1所述的氣簾裝置，其中該些貫穿孔包含至少兩種不同孔徑，且較鄰近該進氣口的貫穿孔的孔徑小於較遠離該進氣口的貫穿孔的孔徑。
  5. 如請求項1所述的氣簾裝置，其中該本體包含相對的一第一面及一第二面，及連接於該第一面及該第二面的至少一側面，該第一透氣板與該第二透氣板具有一間隙，該第一面較該第二面遠離該第二透氣板，且該氣簾裝置滿足如下條件：0.5≦Gt/D≦1，其中Gt為該第一透氣板與該第二透氣板的該間隙的厚度，且D為該第一透氣板與該本體的該第一面的距離。
  6. 如請求項1所述的氣簾裝置，其中該第一透氣板的厚度範圍為0.1mm-2mm，該第二透氣板的厚度範圍為2mm-10mm。該些貫穿孔的孔徑範圍為0.1mm-10mm，且該些微氣孔的孔徑範圍為0.01mm-1mm。
  7. 如請求項1所述的氣簾裝置，其中該氣體係為純淨乾燥氣體(clean dry air；CDA)、超純淨乾燥氣體(extreme clean dry air；X-CDA)或是惰性氣體，且由該第二透氣板釋出的該氣體的流速範圍為0.1m/s-2m/s，且流量範圍為每分鐘0-800公升。
  8. 一種透氣組件，包含： 一第一透氣板，設有一進氣面且具有複數貫穿孔；及 一第二透氣板，設有一出氣面且為具有複數微氣孔的材料所構成，其中一潔淨氣體經由該進氣面進入該透氣組件且經由該出氣面釋出，該第一透氣板的厚度小於該第二透氣板的厚度，且該些貫穿孔的孔徑大於該些微氣孔的孔徑。
  9. 如請求項8所述的透氣組件，其中該第一透氣板為金屬材料、纖維材料、或者複合材料所構成，且該第二透氣板為金屬燒結材料、多孔隙陶瓷材料、樹脂材料、超高分子量聚乙烯(UPE)、或者鐵氟龍(PTFE)所構成。
  10. 一種氣簾裝置，包含： 一本體，包含相對的一第一面及一第二面，及連接於該第一面及該第二面間的至少一側面，且該本體設有至少一進氣口；及 單一透氣板，設於該本體內且鄰近該第二面，該單一透氣板為具有微氣孔的材料所構成且滿足如下條件：0.05≦T/H≦0.3，其中T為該單一透氣板的厚度，且H為該第一面與該第二面沿垂直該單一透氣板方向上的距離； 其中由該進氣口進入該本體內的氣體經由該單一透氣板以0.1m/s-2m/s範圍內的流速釋出。
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