TWI812114B - 吹淨控制系統 - Google Patents
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Abstract
一種吹淨控制系統,與晶圓承載裝置連接,包括:吹淨模組及控制模組,吹淨模組設置於晶圓承載裝置內且與控制模組連接。吹淨模組包括氣簾單元、流量控制單元及感測單元。控制模組根據門組件的位移值來控制吹淨模組提供具有對應的氣體流量的潔淨氣體進入氣簾單元。
Description
本發明涉及一種半導體技術領域,特別是一種利用晶圓盒載運晶圓時,控制氣體流量以層流或均勻氣流的方式來潔淨晶圓承載裝置的吹淨控制系統。
現有的半導體生產廠房中,設置有多種用以傳遞晶圓盒的設備,而這些設備大多是不同廠商所生產,因此,晶圓盒在不同廠商所生產的設備中傳遞時,可能會發生當晶圓盒的門體開啟時,晶圓盒的內部直接與外界環境接觸或是連通的狀態,據此,晶圓盒外部的髒污或是微粒容易進入晶圓盒中,導致晶圓盒內的晶圓受到污染。
根據現有技術的缺點,本發明的主要目的是利用控制模組控制氣簾單元可依據晶圓承載裝置的門組件的位移值大小來調節提供潔淨氣體流量,以避免大氣體流量的潔淨氣體對晶圓盒充氣時產生擾流,導致環境中的髒污或是微粒因氣體擾流而被帶入晶圓盒中而污染晶圓盒中的半導體元件。
本發明的又一目的在於控制潔淨氣體進入氣簾單元的流速及壓力以調控由氣簾單元吹出的潔淨氣體以層流狀態流動,以解決潔淨氣體的擾流流動而將髒污帶入晶圓盒中而污染晶圓盒中的半導體元件的技術問題。
本發明的另一目的在於利用在晶圓承載裝置上的感測單元來偵測門組件的位移值的大小,可依據此門組件的位移值的大小調節送入氣簾單元的潔淨氣體的氣體流量,以解決現有技術中無論晶圓承載裝置的門組件開啟門體後位移量大小,氣簾裝置都提供相同氣體流量的潔淨氣體,而造成潔淨氣體的浪費使得使用成本提高的問題。
本發明的再一目的在於氣簾裝置的透氣板具有多個氣孔,且透氣板可以是不鏽鋼或是超高分子量聚乙烯(UPE,ultra-high molecular weight polyethylene)以增加透氣板的耐壓度且可以提高潔淨氣體的氣體流量。
根據上述目的,本發明提供一種吹淨控制系統,與晶圓承載裝置連接,吹淨控制系統包括:吹淨模組及控制模組,其中吹淨模組設置於晶圓承載裝置內以及控制模組與吹淨模組電性連接。吹淨模組包括氣簾單元、流量控制單元以及感測單元。氣簾單元對準設置於晶圓承載裝置的門組件的上方;流量控制單元與氣簾單元連接;及控制模組與吹淨模組電性連接,控制模組根據門組件的位移值來控制吹淨模組提供具有對應的潔淨氣體的氣體流量進入氣簾單元。
在本發明的一較佳實施例中,吹淨模組包括感測單元,設置於晶圓承載裝置上,感測單元用以偵測晶圓承載裝置的門組件的位移狀態以供控制模組判斷供給潔淨氣體的氣體流量。
在本發明的一較佳實施例中,氣簾單元包括:本體及透氣板,其中本體的上端及/或側邊設置有至少一個進氣孔,進氣孔與吹淨模組經由管路連通,使得氣簾單元的潔淨氣體經由管路及進氣口進入本體內;以及至少一層透氣板,設置於本體內,透氣板具有多個氣孔,用以將潔淨氣體透過透氣板的多個氣孔由本體向外排出,使得在氣簾單元與晶圓承載裝置的門組件之間形成一道氣流牆。
在本發明的一較佳實施例中,透氣板的材質可以是不鏽鋼、抗靜電耐腐蝕的纖維材或是複合材、陶瓷、樹脂、或是超高分子量聚乙烯。
在本發明的一較佳實施例中,當透氣板為不鏽鋼時,具有多個氣孔的透氣板的製作方式可以是金屬燒結的方式所形成。
在本發明的一較佳實施例中,多個氣孔可以是利用機械鑽孔或是雷射鑽孔的方式所形成。
在本發明的一較佳實施例中,透氣板為多個透氣板,每一個透氣板各自具有多個氣孔且這些透氣板在本體內形成至少一個封閉空間。
在本發明的一較佳實施例中,由氣簾單元吹出的潔淨氣體的流速範圍為0.1m/s-2m/s(公尺/秒)。
在本發明的一較佳實施例中,供氣設備與吹淨控制系統連接,其中供氣設備用以提供潔淨氣體,且潔淨氣體可以是純淨乾燥氣體(CDA,clean dry air)、超純淨乾燥氣體(X-CDA,extreme clean dry air)或是惰性氣體。
在本發明的一較佳實施例中,由供氣設備提供至吹淨控制系統的潔淨氣體的氣體流量範圍為0-800LPM(公升/分鐘)。
首先,請參考圖1。圖1是表示本發明所揭露的吹淨控制系統的方塊示意圖。在圖1中,吹淨控制系統1與晶圓承載裝置500連接,其中吹淨控制系統1至少由控制模組2及吹淨模組4所構成,控制模組2用以控制吹淨模組4對於置放在晶圓承載裝置500上的晶圓盒300內的半導體元件(未在圖中表示)進行充氣,以達到充氣/潔淨的目的。
接著,請參考圖2。圖2是表示本發明所揭露的吹淨控制系統的詳細方塊示意圖。在圖2中,吹淨控制系統1中的吹淨模組4至少由氣簾單元42、感測單元44以及流量控制單元46所組成,其中流量控制單元46分別與氣簾單元42及控制模組2連接,感測單元44用以偵測設置在晶圓承載裝置500的門組件502的位移值,並且將對應於門組件502的位移值的感測訊號傳送至控制模組2,控制模組2可以根據此感測訊號來調控流量控制單元46送入至氣簾單元42的氣體的流速或壓力,從而控制在晶圓承載裝置500的門組件502上方的氣簾單元42朝晶圓盒300的開口側所吹出的氣體流量。在此要說明的是,本發明的氣體流量的控制方式例如將各個氣體流量以配比(recipe)的方式寫入控制模組2內,例如recipe A、recipe B、recipe C、… 、recipe Z,每一個recipe 對應一個氣體流量、又每一個氣體流量數值對應門組件502的位移值。因此,當感測單元44偵測到門組件502的位移值改變時,控制模組2就會依據門組件502的位移值以及對應的recipe來調控流量控制單元46,並依據此recipe來使氣簾單元42提供對應該recipe的氣體流量,因此在本發明中的控制模組2是以多段調控方式來控制提供給氣簾單元42的氣體流量。舉例來說,recipe A、recipe B、recipe C、… 、recipe Z所對應的氣體流量可以是由小到大,當門組件502的位移值小(位移量小)的時候,氣簾單元42吹出的是recipe A所對應的氣體流量;當門組件502的位移值變大(位移量大)至某一範圍的時候,氣簾單元42吹出的是recipe C 所對應的氣體流量。在本發明中,位移值的計算是以門組件502未開啟時為基準。也就是說,當門組件502的位移值逐漸變大時,潔淨氣體的氣體流量可以在門組件502的位移值在某個改變區間時,固定在預設的流量。
此外,進一步說明在本發明中,門組件502的位移值的計算方式,在本發明中是將門組件502未開啟時設為P
0,當門組件502由未開啟P
0到移動至第一定位點P
1時,此時門組件502的第一位移值的大小為P
1-P
0;當門組件502由第一定位點P
1移動至第二定位點P
2,則此時門組件502的第二位移值的大小為P
2-P
0。
更具體的例子是,當門組件502開啟至第一定位點P
1時,氣簾單元42吹出的是recipe A所對應的第一氣體流量。當門組件502開啟至第二定位點P
2時,氣簾單元42吹出的是recipe B 所對應的第二氣體流量,當門組件502開啟至第三定位點P
3時,氣簾單元42吹出的是recipe C 所對應的第三氣體流量,以此類推。當門組件502在第二定位點P
2的第二位移值(P
2-P
0)大於門組件502在第一定位點P
1的第一位移值(P
1-P
0)時,此時第二氣體流量大於第一氣體流量。於另一實施例中,當門組件502在第二定位點P
2的第二位移值(P
2-P
0)小於門組件502在第一定位點P
1的第一位移值(P
1-P
0)時,此時第二氣體流量小於第一氣體流量。當然,本發明並不限制於前述的多段調控方式,在另一實施例中,也可以是無段連續調控氣體流量的方式,亦即,當門組件502的位移值逐漸變大時,也就是晶圓盒300的開口側的開口逐漸變大時,潔淨氣體的氣體流量也跟著逐漸變大。反之,當門組件502的位移值逐漸變小時,也就是晶圓盒300的開口側的開口逐漸變小時,潔淨氣體的氣體流量也跟著逐漸變小。本發明可以有效節省潔淨氣體的使用量,以及降低潔淨氣體使用成本。
接著,請參考圖3。圖3是表示具有吹淨控制系統的晶圓承載裝置的側視圖。在圖3中,晶圓承載裝置500具有承載盤510用以承載晶圓盒300,晶圓承載裝置500還具有門組件502及門框(未在圖中表示),此門組件502是將設置在承載盤510上的晶圓盒300的門體302開啟,並將門體302帶離晶圓盒300並往下移動一個位移值,使得晶圓盒300的內部與外部環境連通,此時晶圓盒300會露出一個開口,據此,外部的機械手臂或是工作人員可以透過此開口依據需求,將半導體元件例如晶圓(未在圖中表示)置放在晶圓盒300中或是將半導體元件(未在圖中表示)由晶圓盒300中取出。
請繼續參考圖3。本發明的吹淨控制系統1中的氣簾單元42對應設置於晶圓承載裝置500的門組件502的上方,且與門組件502之間具有間隔距離,此間隔距離是當氣簾單元42朝向門組件502的方向持續且均勻的噴出潔淨氣體時,潔淨氣體會在此間隔距離形成一道氣流牆AF,此道氣流牆AF較佳是層流氣流,可以降低外部髒污或是微粒被氣流帶入晶圓盒300。此外,氣簾單元42所吹出的氣體流量會隨著門組件502的位移值的大小而改變。另外,可在門組件502的周圍(例如上端5022及/或底部5024)或是門框(未在圖中表示)上設有感測單元46,此感測單元46是用來偵測門組件502的位移狀態的改變(由關閉到開啟)或是移動預定的位移值,再將此位移值所對應的感測訊號傳送至控制模組2(如圖2所示),再由控制模組2調節由氣簾單元42所吹出的氣體流量。
因此,控制模組2(如圖2所示)根據感測單元44偵測到晶圓承載裝置500的門組件502的位移值來控制供氣設備(未在圖中表示)提供具有對應此位移值的氣體流量的潔淨氣體進入吹淨模組4的氣簾單元42,同時控制模組2可根據潔淨氣體送入氣簾單元42的流速或壓力來調控由氣簾單元42吹出的潔淨氣體是較佳以層流狀態流動。另外,門組件502的位移值的改變不一定要由感測單元46來偵測得知,在另一實施例中也可以直接計算門組件502的開啟時間來判斷位移值的變化量,本發明並不限制得知門組件502的位移值的方法。
接著,請參考圖4。圖4是表示吹淨模組中的氣簾單元的結構示意圖。在圖4中,氣簾單元42由本體420、蓋體420a、透氣板422及進氣孔4202、4204所構成,其中本體420的外觀輪廓為長方形,且本體420與蓋體420a所圍成的內部空間內設置有具有多個氣孔4222的透氣板422,且透氣板422的形狀可以配合氣簾單元42的本體420來設置。透氣板422在氣簾單元42內形成封閉空間,此封閉空間可連通進氣孔4202、4204。透氣板422的氣孔4222的孔徑範圍可以是0.001微米 (µm)至10毫米(mm),較佳是0.001微米 (µm)至1微米 (µm)。在本實施例中氣孔4222的數量與分佈並不予以限制,例如可以是規則分佈或是不規則分佈。這些微小氣孔4222的存在可以使通過透氣板422的氣流形成均勻的氣流甚至是層流。在本發明的較佳實施例中,具有多個氣孔4222的透氣板422的材質可以是不鏽鋼、抗靜電耐腐蝕的纖維材或是複合材,例如但不限制是玻璃纖維、環氧樹脂玻璃纖維、鐵氟龍(PTFE)、陶瓷、樹脂、或是超高分子量聚乙烯(UPE,ultra-high molecular weight polyethylene),使得原本的流量由0-400LPM提高至0-800LPM,且耐氣體壓力程度也相對的提高,避免因大流量的氣體而導致透氣板爆裂。
於本發明的另一較佳實施例中,設置在本體420內的透氣板422可以是一個也可以是兩個或是多個,可以依據使用者的需求來改變在本體420內的透氣板422的數量。舉例來說,在未繪示的一實施例中,兩個透氣板間隔設置並在氣簾單元42內形成兩個封閉空間。在未繪示的另一實施例中,兩個透氣板疊置並在氣簾單元42內形成一個封閉空間。另外,長方形的本體420的上方及/或較長側邊設有進氣孔4202、4204,於另一實施例中,進氣孔4202、4204設置的位置亦可以是長方形的本體420的較短側邊,其進氣孔4202、4204亦可以分別設置在較短側邊及較長側邊,且進氣孔4202、4204設置的數量沒有限制。此外,設置在本體420的進氣孔4202、4204還透過管體7與供氣設備(未在圖中表示)連接。要說明的是,供氣設備(未在圖中表示)是用以提供各種的潔淨氣體,例如純淨乾燥氣體(CDA,clean dry air)、超純淨乾燥氣體(X-CDA,Extreme clean dry air)或是惰性氣體經由管體7進入氣簾單元42。此外,在本發明的實施例中,當透氣板422的材質為不鏽鋼時,具有多個氣孔4222的透氣板422的製作方式可以是金屬燒結的方式所形成,也就是可以利用燒結金屬粉末以燒結形成不鏽鋼透氣板422。這些氣孔4222可以用雷射鑽孔或是機械鑽孔的方式形成。且這些氣孔4222可以是規則排列或是不規則排列,並不予限制。
接著,舉一實施例來說明本發明的吹淨控制系統對晶圓承載裝置的一實施例的吹淨步驟。在說明吹淨控制系統對晶圓承載裝置的一實施例的吹淨步驟時,請同時一併參閱圖2-圖4。首先,感測單元偵測晶圓承載裝置的門組件的位移值。在此步驟中,當晶圓承載裝置500的門組件502由關閉到開啟,設置在門組件502周圍(例如上端5022及/或底部5024)或是在門框(未在圖中表示)上的感測單元44偵測到晶圓承載裝置500的門組件502的狀態改變,則門組件502的移動距離定義為第一位移值,此時,感測單元44將對應於偵測到晶圓承載裝置500的門組件502的第一位移值的第一訊號傳送至控制模組2,控制模組2會依據此第一訊號來控制供氣設備(未在圖中表示)提供具有相應於第一位移值的氣體流量的潔淨氣體進入吹淨模組4,且流量控制單元46將相應於門組件502的第一位移值、將對應的氣體流量的潔淨氣體送入氣簾單元42,再由氣簾單元42朝向晶圓承載裝置500設有門組件502的方向來吹出第一氣體流量的潔淨氣體,並對晶圓盒300進行第一充氣步驟。
在本發明的較佳實施例中,當供氣設備(未在圖中表示)提供潔淨氣體(未在圖中表示)透過進氣口4202、4204進入氣簾單元42之後,會經由在氣簾單元42內的透氣板422的多個氣孔4222來使通過的流體均勻化甚至是過濾微小顆粒,以提高氣體由氣簾單元42吹出時的潔淨度以及均勻度,且具有第一氣體流量的潔淨氣體可以均勻的由本體420相反於蓋體420a的一側向外並朝向晶圓承載裝置500的門組件502的方向吹出。
接著,當門組件502的移動距離為第二位移值時,感測單元44傳送對應於第二位移值的第二訊號至控制模組2,控制模組2依據此第二訊號調節流量控制單元46對氣簾單元42提供具有對應第二訊號的氣體流量的潔淨氣體,以供氣簾單元42朝晶圓承載裝置500的門組件502的方向吹出第二氣體流量的潔淨氣體。要說明的是,流量控制單元46提供的潔淨氣體的氣體流量雖然隨著門組件502的位移值而改變,但其潔淨氣體是持續地經由氣簾單元42朝向晶圓承載裝置500的門組件502的方向吹出,並對晶圓盒300進行第二充氣步驟。在本發明中,在門組件502的位移值無論是多少,由氣簾單元42吹出的潔淨氣體較佳是以層流狀態流動,且由氣簾單元42吹出的潔淨氣的流速範圍為0.1m/s-2m/s(公尺/秒)。
由上述可以得知,當晶圓承載裝置500的門組件502的位移值與氣簾單元42所吹出的氣體流量(或是所形成的氣流牆AF)相關。在本發明中,可透過調控送入氣簾單元42的潔淨氣體的流速或/及壓力來控制由氣簾單元42吹出的潔淨氣體保持在層流狀態流動,以及依據門組件502的位移值來調節由氣簾單元42吹出的潔淨氣體的流量,可以避免在晶圓承載裝置500的門組件502附近產生擾流氣體,而將門組件502附近的髒污或是微粒帶入晶圓盒300中造成污染的問題。
此外,由於氣簾單元42內的透氣板422的材質為不鏽鋼、抗靜電耐腐蝕的纖維材或是複合材、陶瓷、樹脂、或是超高分子量聚乙烯,利用透氣板422的材質的特性來可將氣體流量提高至0-800LPM(公升/分鐘),也就是說由供氣設備提供至吹淨控制系統的氣體流量範圍可以控制在0-800LPM之間,其耐受氣體壓力程度更高,整個氣簾單元42的使用壽命更長。
1:吹淨控制系統
2:控制模組
4:吹淨模組
42:氣簾單元
420:本體
420a:蓋體
4202、4204:進氣孔
422:透氣板
4222:氣孔
44:感測單元
46:流量控制單元
300:晶圓盒
302:門體
500:晶圓承載裝置
502:門組件
5022:門組件的上端
5024:門組件的底部
510:承載盤
AF:氣流牆
圖1是根據本發明所揭露的技術,表示吹淨控制系統的方塊示意圖。
圖2是根據本發明所揭露的技術,表示吹淨控制系統中各單元的方塊示意圖。
圖3是根據本發明所揭露的技術,表示具有控制吹淨系統的晶圓承載裝置的側視圖。
圖4是根據本發明所揭露的技術,表示吹淨模組中的氣簾單元的結構示意圖。
1:吹淨控制系統
2:控制模組
4:吹淨模組
42:氣簾單元
44:感測單元
46:流量控制單元
300:晶圓盒
302:門體
500:晶圓承載裝置
Claims (10)
- 一種吹淨控制系統,與一晶圓承載裝置連接,該晶圓承載裝置用以承載一晶圓盒,該吹淨控制系統包括: 一吹淨模組,設置於該晶圓承載裝置內,該吹淨模組包括: 一氣簾單元,設置於該晶圓承載裝置的一門組件的一上方; 一流量控制單元,與該氣簾單元連接;以及 一控制模組,與該吹淨模組電性連接,該控制模組根據該門組件的一位移值來控制該氣簾單元吹出具有對應的一潔淨氣體的一氣體流量,其中當該位移值變大時,該氣體流量跟著變大。
- 如請求項1所述的吹淨控制系統,其中該吹淨模組包括一感測單元,設置於該晶圓承載裝置上,該感測單元用以偵測該晶圓承載裝置的該門組件的一位移狀態以供該控制模組判斷供給該潔淨氣體的該氣體流量。
- 如請求項1所述的吹淨控制系統,其中該氣簾單元至少包括: 一本體,於該本體的一上端及/或一側邊設置有至少一個進氣孔,該進氣孔與該吹淨模組內的一管路連通,使得該氣簾單元的該潔淨氣體經由該管路及該進氣口進入該本體內;以及 一透氣板,設置於該本體內,該透氣板具有多個氣孔,用以將該潔淨氣體透過該透氣板的該些氣孔由該本體向外排出,使得在該氣簾單元與該晶圓承載裝置的該門組件之間形成一氣流牆。
- 如請求項3所述的吹淨控制系統,其中具有該些氣孔的該透氣板的材質可以是不鏽鋼、抗靜電耐腐蝕的纖維材或是複合材、陶瓷、樹脂、或是超高分子量聚乙烯。
- 如請求項4所述的吹淨控制系統,其中當該透氣板為該不鏽鋼板時,具有該些氣孔的該透氣板是利用金屬燒結的方式所形成。
- 如請求項4所述的吹淨控制系統,其中當該透氣板為該不鏽鋼板時,該些氣孔是利用雷射鑽孔或是機械鑽孔來達成。
- 如請求項4所述的吹淨控制系統,其中該些氣孔孔徑範圍是0.001微米(µm)至10毫米(mm)。
- 如請求項1所述的吹淨控制系統,其中,當該門組件移動至一第一定位點時,該氣簾單元吹出一第一氣體流量,當該門組件移動至一第二定位點時,該氣簾單元吹出一第二氣體流量, 其中,當該門組件在該第二定位點的一第二位移值大於該門組件在該第一定位點的一第一位移值時,該第二氣體流量大於該第一氣體流量,及當該門組件在該第二定位點的該第二位移值小於該門組件在該第一定位點的該第一位移值時,該第二氣體流量小於該第一氣體流量。
- 如請求項1所述的吹淨控制系統,其中由該氣簾單元吹出的該潔淨氣體的流速範圍為0.1m/s-2m/s(公尺/秒)。
- 如請求項1所述的吹淨控制系統,更包含一供氣設備與該吹淨控制系統連接,且該供氣設備用以提供該潔淨氣體,該潔淨氣體可以是純淨乾燥氣體(CDA,clean dry air)、超純淨乾燥氣體(X-CDA,extreme clean dry air)或是惰性氣體,其中該潔淨氣體的流量範圍為0-800LPM(公升/分鐘)。
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