TWI819921B - 氣體充填承座及氣體充填裝置 - Google Patents
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Abstract
一種氣體充填承座包含承載基板、複數導塊、複數定位柱及至少一對氣嘴。承載基板設有基板盤面，複數導塊界定出一晶圓載具容置區域，且各個導塊包含實質垂直基板盤面的垂直部及位於垂直部上方且連接垂直部的一傾斜部。定位柱設於承載基板上的晶圓載具容置區域以限位晶圓載具，各個定位柱的頂點相對基板盤面的高度，大於垂直部的頂點相對基板盤面的高度且小於傾斜部的頂點相對基板盤面的高度。
Description
本發明關於一種氣體充填承座及氣體充填裝置，且特別是關於一種可導正承載物件位置的氣體充填承座及氣體充填裝置。
目前用以儲存或是傳送晶圓的晶圓載具，對於潔淨度有極高的要求，因此需藉由充氣設備將潔淨氣體導入晶圓載具，避免晶圓在晶圓載具內被微粒附著而產生污染。當晶圓載具載入充氣設備的氣體充填承座上時，若其載入的位置產生偏差，充氣設備會無法到達最佳充氣位置而容易導致充氣功能異常，且會降低氣體充填承座與晶圓載具間的氣密性及承載可靠度。
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體充填承座，包含承載基板、複數導塊、複數定位柱及至少一對氣嘴。承載基板設有基板盤面，複數導塊至少設於基板盤面的相對兩側以界定出一晶圓載具容置區域，且各個導塊包含實質垂直基板盤面的垂直部及位於垂直部上方且連接垂直部的一傾斜部。定位柱設於承載基板上的晶圓載具容置區域以限位晶圓載具，各個定位柱的頂點相對基板盤面的高度，大於垂直部的頂點相對基板盤面的高度且小於傾斜部的頂點相對基板盤面的高度，且至少一對氣嘴設於晶圓載具容置區域。
本發明之另一實施例提出一種氣體充填承座，包含承載基板、至少三個導塊、複數定位柱、至少一對固定氣嘴、以及至少一對伸縮氣嘴。承載基板設有基板盤面，各個導塊設於基板盤面的周緣且彼此間具有一間距以界定出晶圓載具容置區域，且各個導塊包含實質垂直基板盤面的垂直部及位於垂直部上方且連接垂直部的傾斜部。各個定位柱設於承載基板上的晶圓載具容置區域以限位晶圓載具，且各個定位柱的頂點相對基板盤面的高度，大於垂直部的頂點相對基板盤面的高度且小於傾斜部的頂點相對基板盤面的高度。各個固定氣嘴設於晶圓載具容置區域，且各個固定氣嘴的頂點相對基板盤面的高度，小於垂直部的頂點相對基板盤面的高度。各個伸縮氣嘴設於晶圓載具容置區域，各個伸縮氣嘴的頂點相對基板盤面的高度，小於各個定位柱的頂點相對基板盤面的高度且大於各個固定氣嘴的頂點相對基板盤面的高度。
本發明之另一實施例提出一種氣體充填裝置，包含氣體充填承座、充氣模組、排氣模組及控制模組。氣體充填承座包含承載基板、複數導塊及複數定位柱。承載基板設有基板盤面，複數導塊至少設於基板盤面的相對兩側以界定出一晶圓載具容置區域，且各個導塊包含實質垂直基板盤面的垂直部及位於垂直部上方且連接垂直部的一傾斜部。定位柱設於承載基板上的晶圓載具容置區域以限位晶圓載具，各個定位柱的頂點相對基板盤面的高度，大於垂直部的頂點相對基板盤面的高度且小於傾斜部的頂點相對基板盤面的高度，且至少一進氣埠及至少一出氣埠設於晶圓載具容置區域。充氣模組連接進氣埠，排氣模組連接出氣埠，且控制模組電性連接充氣模組及排氣模組，以控制充氣模組及排氣模組的作動。
本發明的氣體充填承座及氣體充填裝置具有如下至少其中之一的優點。藉由本發明實施例的設計，於晶圓載具定位於氣體充填承座上的過程中，利用導塊傾斜部及垂直部搭配產生的導引效果，可避免因取放貨誤差而無法到達最佳充氣位置導致充氣功能異常的問題。再者，藉由定位柱、導塊垂直部與導塊傾斜部相對之間的高度設計，可讓晶圓載具定位過程更為平順且確保導塊的各部分充分發揮作用。另外，藉由固定氣嘴、伸縮氣嘴、定位柱與導塊垂直部相對之間的高度設計，可避免晶圓載具移動時與氣嘴等構件相互干涉，確保充氣時的氣密性及定位可靠度。
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體充填承座的示意圖。如圖1所示，氣體充填承座100可包含承載基板110、複數導塊120及複數定位柱130。承載基板110設有一基板盤面112，複數導塊120可設於基板盤面112的周緣，以界定出一晶圓載具容置區域R，且複數導塊120可至少設於基板盤面112的相對兩側。於本實施例中，複數導塊120設於基板盤面112的四周，且各個導塊120均具有彎折結構B，但本發明不限定於此。複數定位柱130設於承載基板110的晶圓載具容置區域R，定位柱130的作用係與晶圓載具(未圖示)嵌合以限位晶圓載具。於本實施例中，定位柱130數量為三個且於容置區域R中例如可呈現三角配置，可更穩固地將晶圓載具定位至正確的充氣位置，但本發明不限定於此。各個導塊120包含一實質垂直基板盤面112的一垂直部120a及位於垂直部120a上方且連接垂直部120a的一傾斜部120b，於一實施例中，傾斜部120b與基板盤面112的法線N的夾角α可為10度至70度。於本實施例中，各個定位柱130的頂點相對基板盤面112的高度T，大於導塊垂直部120a的頂點相對基板盤面的高度h，且小於導塊傾斜部120b頂點相對基板盤面112的高度H。請再參考圖2，設於基板盤面112上的複數導塊120可界定出一晶圓載具160的容置區域R，藉由上述定位柱130相對導塊120的垂直部120a及傾斜部120b的高度差設計，於晶圓載具160定位於容置區域R的過程中，晶圓載具160可先藉由傾斜部120b導正位置後先接觸定位柱130，再藉由垂直部120a下落而完整嵌入定位柱130，使晶圓載具160置於基板盤面112上的過程較為平順且確保導塊120的各部分充分發揮作用。於一實施例中，晶圓載具160可為前開式晶圓盒(Front Opening Unified Pod; FOUP)但不限定。再者，於本發明的具體實施例中，傾斜部120b包含如圖2所示的導角r。另外，於一實施例中，基板盤面112可設有對應導塊120的調整孔112a，調整孔112a的形狀例如是長形孔，且長形孔的長度大於寬度，導塊120可視需要經由調整孔112a有限度地調整於基板盤面112上的固定位置。
請再參考圖1，於本實施例中，晶圓載具容置區域R內可設有至少一對固定氣嘴142(圖1顯示兩對固定氣嘴142)及至少一對伸縮氣嘴144，成對的固定氣嘴142可分別作為進氣埠142a及出氣埠142b，且成對的伸縮氣嘴144可分別作為進氣埠144a及出氣埠144b。固定氣嘴142及伸縮氣嘴144可連通不同的氣體通道以將潔淨氣體充入晶圓載具160中，潔淨氣體例如可為純淨乾燥氣體(clean dry air；CDA)、超純淨乾燥氣體(extreme clean dry air；X-CDA)或是惰性氣體(例如氮氣)。於本實施例中，各個固定氣嘴142的頂點相對基板盤面112的高度h1小於導塊垂直部120a的頂點相對基板盤面112的高度h，且各個伸縮氣嘴144的頂點相對基板盤面112的高度h2，小於定位柱130的頂點相對基板盤面112的高度T且大於固定氣嘴142的頂點相對基板盤面112的高度h1。藉由上述固定氣嘴142、伸縮氣嘴144、定位柱130、導塊垂直部120a相對之間的高度設計，於晶圓載具160經由導塊120引導嵌入定位柱130並對接氣嘴142、144的過程中，可避免晶圓載具160與氣嘴等構件間相互干涉而使移動過程較為平順，確保充氣時的氣密性及定位可靠度。再者，因固定氣嘴142適用的晶圓載具160的底部機構設計(未圖示)不同於伸縮氣嘴144適用的晶圓載具的底部機構設計(未圖示)，所以伸縮氣嘴144設計成可伸縮的一目的是為了避免干涉適用於固定氣嘴142的晶圓載具160。
圖3為依本發明一實施例，顯示晶圓載具定位於氣體充填承座上的結構示意圖。如圖3所示，例如是前開式晶圓盒的晶圓載具160藉由導塊120的引導而嵌入定位柱130，導塊傾斜部120b的斜面可輔助晶圓載具160平順地滑移，再利用導塊垂直部120a的垂直面落差使晶圓載具160往下精確地落在定位柱130上，利用導塊120的斜面及垂直面產生的導引效果，可避免因取放貨誤差而無法到達最佳充氣位置導致充氣功能異常的問題，且藉由前述固定氣嘴142、伸縮氣嘴144、定位柱130、導塊垂直部120a及傾斜部120b之間設定的高度關係，可使晶圓載具160的定位過程更為平順且可進一步確保充氣時的氣密性及定位可靠度。導塊120例如可為聚甲醛、超高分子聚乙烯(UPE)、鐵氟龍或壓克力的塑膠材質但不限定。於一實施例中，如圖3所示，已定位於承載基板110上的晶圓載具160的底部160a低於各個導塊垂直部120a的頂點1mm以上。
再者，導塊120僅需至少設於基板盤面的相對兩側，且具有相連的垂直部及傾斜部以提供導正晶圓載具的效果即可，導塊120的數量、尺寸、形狀、分佈方式及位置等均可視實際需求加以變化而不限定。如圖4A所示，氣體充填承座100A的多個導塊120於承載基板110上可具有線對稱的分布型態。再者，如圖4B所示，氣體充填承座100B的各個導塊120可均為不具彎折結構的柱體。
本發明具體實施例的氣體充填承座可用於不同種類的半導體材料傳載模組系統而不限定。於一實施例中，氣體充填承座100可配置於高架式運輸(overhead transport)系統中的懸吊式升降儲存器(Overhead Hoist Buffer；OHB)、軌道下儲存器 (Under Track Storage；UTS)或側道緩衝器(Side Track Buffer；STB)。舉例而言，如圖5所示，於懸吊式升降儲存器200中，氣體充填承座100安裝於多個直立桿202的底端，由運輸軌道(未圖示)傳送來的晶圓載具160被放置於氣體充填承座100上，充氣模組210可連接氣體充填承座100的氣嘴對晶圓載具160充氣，藉以將晶圓載具160內部的空氣置換成潔淨氣體，以符合製程所需標準，控制模組220電性連接充氣/排氣模組210，以控制充氣/排氣模組210對晶圓載具160進行氣體交換的作業，且控制模組220可偵測並監控管路的氣體壓力、氣體流速、溫濕度、氧濃度等參數。於其他的實施例中，氣體充填承座100可配置於例如晶圓盒暫存充氣站(Standalone Purge Station)或晶圓裝載平台(Dummy Loadport)的地面工作站。舉例而言，例如圖6顯示氣體充填承座100於晶圓盒暫存充氣站300的配置型態，晶圓盒暫存充氣站300可配置在離倉儲系統較遠的製程設備旁，對置放於氣體充填承座100上的晶圓載具(未圖示)充氣以提供例如去除水分與氧氣的效果。圖7為本發明一實施例的氣體充填裝置的方塊示意圖，氣體充填裝置例如可用於圓盒暫存充氣站、懸吊式升降儲存器、軌道下儲存器、側道緩衝器或晶圓裝載平台但不限定。如圖7所示，氣體充填裝置400包含有充氣模組410、排氣模組420、控制模組430及氣體充填承座100。充氣模組410連接氣體充填承座100的進氣埠140a以對晶圓載具160的內部進行充氣，排氣模組420連接氣體充填承座100的出氣埠140b使晶圓載具160內部的氣體能向外排出，且控制模組430電性連接充氣模組410及排氣模組420以控制充氣模組410及排氣模組420的作動。於一實施例中，充氣模組410可包含供氣設備411、壓力閥412、壓力感測器413、質量流量控制器(Mass Flow Controller；MFC)414、電磁閥415及氣體過濾單元416。壓力閥412可調節供氣設備411進入充氣管路的氣體壓力，壓力感測器413用以偵測充氣管路的氣體壓力，質量流量控制器414可依設定值自動控制氣體流量而達到穩流效果，且氣體過濾單元416可過濾進入晶圓載具160內的氣體中的粒子或特定分子。控制模組430可控制電磁閥415的啟閉，藉以選擇性地阻斷氣體流動至晶圓載具160內。排氣模組420可包含排氣單元421、負壓產生器422、壓力感測器423、流量計424、溫濕度感測器425及電磁閥426。排氣單元421可受控制模組430的控制讓晶圓載具160內的氣體向外排出，且控制模組430可控制電磁閥426的啟閉，使電磁閥426選擇性地阻斷氣體排出。負壓產生器422可使排氣管路呈現負壓狀態，藉以加速排出氣體，負壓產生器422例如可為真空產生器。流量計424用以偵測通過排氣管路的氣體流量，壓力感測器423可偵測排氣管路的氣體壓力，而溫濕度感測器425用以偵測排氣管路的氣體溼度及溫度，據以得知晶圓載具160內的氣體狀態。於一實施例中，可包含其他的偵測器(例如用以偵測特定氣體的濃度、溫度、酸鹼值等)，控制模組430可依據不同偵測器所傳遞的偵測訊號，控制充氣模組410及排氣模組420對晶圓載具160內進行的氣體交換。控制模組430例如可以是具微處理器的電路板但不限定。
藉由上述各個實施例的設計，於晶圓載具定位於氣體充填承座上的過程中，利用導塊傾斜部及垂直部搭配產生的導引效果，可避免因取放貨誤差而無法到達最佳充氣位置導致充氣功能異常的問題。再者，藉由定位柱、導塊垂直部與導塊傾斜部相對之間的高度設計，可讓晶圓載具定位過程更為平順且確保導塊的各部分充分發揮作用。另外，藉由固定氣嘴、伸縮氣嘴、定位柱與導塊垂直部相對之間的高度設計，可避免晶圓載具移動時與氣嘴等構件相互干涉，確保充氣時的氣密性及定位可靠度。
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、100A、100B:氣體充填承座
110:承載基板
112:基板盤面
112a:調整孔
120:導塊
120a:垂直部
120b:傾斜部
130:定位柱
142:固定氣嘴
140a、142a、144a:進氣埠
140b、142b、144b:出氣埠
144:伸縮氣嘴
160:晶圓載具
160a:底部
200:懸吊式升降儲存器
202:直立桿
210:充氣/排氣模組
220、430:控制模組
300:晶圓盒暫存充氣站
400:氣體充填裝置
410:充氣模組
411:供氣設備
412:壓力閥
413、423:壓力感測器
414:質量流量控制器
415、426:電磁閥
416:氣體過濾單元
420:排氣模組
421:排氣單元
422:負壓產生器
424:流量計
425:溫濕度感測器
B:彎折結構
H、h、h1、h2、T:高度
N:法線
R:晶圓載具容置區域
r:導角
α:夾角
圖1為本發明一實施例的氣體充填承座的示意圖。
圖2為說明本發明一實施例的導塊作用的示意圖。
圖3為依本發明一實施例，顯示晶圓載具定位於氣體充填承座上的結構示意圖。
圖4A及圖4B為氣體充填承座的不同導塊配置實施例的示意圖。
圖5為具有圖1的氣體充填承座的懸吊式升降儲存器示意圖。
圖6為具有圖1的氣體充填承座的晶圓盒暫存充氣站示意圖。
圖7為本發明一實施例的氣體充填裝置的方塊示意圖。
100:氣體充填承座
110:承載基板
112:基板盤面
120:導塊
120a:垂直部
120b:傾斜部
130:定位柱
142:固定氣嘴
142a、144a:進氣埠
142b、144b:出氣埠
144:伸縮氣嘴
B:彎折結構
H、h、h1、h2、T:高度
N:法線
R:晶圓載具容置區域
α:夾角
Claims (9)
- 一種氣體充填承座，包含：一承載基板，設有一基板盤面；複數導塊，至少設於該基板盤面的相對兩側以界定出一晶圓載具容置區域，各該導塊包含一實質垂直該基板盤面的一垂直部及位於該垂直部上方且連接該垂直部的一傾斜部；複數定位柱，設於該承載基板上的該晶圓載具容置區域以限位一晶圓載具，其中各該定位柱的頂點相對該基板盤面的高度，大於該垂直部的頂點相對該基板盤面的高度且小於該傾斜部的頂點相對該基板盤面的高度；以及至少一對氣嘴，設於該晶圓載具容置區域，其中該晶圓載具為前開式晶圓盒(FOUP)，且該氣體充填承座係用於一懸吊式升降儲存器(Overhead Hoist Buffer；OHB)、一軌道下儲存器(Under Track Storage；UTS)、一晶圓盒暫存充氣站(Standalone Purge Station)、一側道緩衝器(Side Track Buffer；STB)或晶圓裝載平台(Dummy Loadport)。
- 如請求項1所述的氣體充填承座，其中該至少一對氣嘴包含一對固定氣嘴，且各該固定氣嘴的頂點相對該基板盤面的高度小於該垂直部的頂點相對該基板盤面的高度。
- 如請求項2所述的氣體充填承座，其中該至少一對氣嘴更包含一對伸縮氣嘴，且各該伸縮氣嘴的頂點相對該基板盤面的高度，小於各該定位柱的頂點相對該基板盤面的高度且大於各該固定氣嘴的頂點相對該基板盤 面的高度。
- 一種氣體充填承座，包含：一承載基板，設有一基板盤面；至少三個導塊，設於該基板盤面的周緣且彼此間具有一間距以界定出一晶圓載具容置區域，各該導塊包含一實質垂直該基板盤面的一垂直部及位於該垂直部上方且連接該垂直部的一傾斜部；複數定位柱，設於該承載基板上的該晶圓載具容置區域以限位一晶圓載具，其中各該定位柱的頂點相對該基板盤面的高度，大於該垂直部的頂點相對該基板盤面的高度且小於該傾斜部的頂點相對該基板盤面的高度；至少一對固定氣嘴，設於該晶圓載具容置區域，各該固定氣嘴的頂點相對該基板盤面的高度小於該垂直部的頂點相對該基板盤面的高度；以及至少一對伸縮氣嘴，設於該晶圓載具容置區域，各該伸縮氣嘴的頂點相對該基板盤面的高度，小於各該定位柱的頂點相對該基板盤面的高度且大於各該固定氣嘴的頂點相對該基板盤面的高度，其中該晶圓載具為前開式晶圓盒(FOUP)，且該氣體充填承座係用於一懸吊式升降儲存器(Overhead Hoist Buffer；OHB)、一軌道下儲存器(Under Track Storage；UTS)、一晶圓盒暫存充氣站(Standalone Purge Station)、一側道緩衝器(Side Track Buffer；STB)或晶圓裝載平台(Dummy Loadport)。
- 如請求項1或4所述的氣體充填承座，其中該些導塊的至少其中之一具有彎折結構，且該傾斜部與該基板盤面的法線的夾角範圍為10度至70度。
- 如請求項1或4所述的氣體充填承座，其中定位於該承載基板上的 該晶圓載具的底部，低於各該導塊的該垂直部的頂點1mm以上。
- 如請求項1或4所述的氣體充填承座，其中該基板盤面設有複數個對應該些導塊的調整孔，使該些導塊於該基板盤面上具有可調整的固定位置。
- 如請求項1或4所述的氣體充填承座，其中該導塊的材質為聚甲醛、超高分子聚乙烯(UPE)、鐵氟龍或壓克力。
- 一種氣體充填裝置，包含：一氣體充填承座，包含：一承載基板，設有一基板盤面；複數導塊，至少設於該基板盤面的相對兩側以界定出一晶圓載具容置區域，各該導塊包含一實質垂直該基板盤面的一垂直部及位於該垂直部上方且連接該垂直部的一傾斜部；複數定位柱，設於該承載基板上的該晶圓載具容置區域以限位一晶圓載具，其中各該定位柱的頂點相對該基板盤面的高度，大於該垂直部的頂點相對該基板盤面的高度且小於該傾斜部的頂點相對該基板盤面的高度，該晶圓載具為前開式晶圓盒(FOUP)，且該氣體充填承座係用於一懸吊式升降儲存器(Overhead Hoist Buffer；OHB)、一軌道下儲存器(Under Track Storage；UTS)、一晶圓盒暫存充氣站(Standalone Purge Station)、一側道緩衝器(Side Track Buffer；STB)或晶圓裝載平台(Dummy Loadport)；及至少一進氣埠及至少一出氣埠，設於該晶圓載具容置區域；一充氣模組，連接該至少一進氣埠；一排氣模組，連接該至少一出氣埠；以及 一控制模組，電性連接該充氣模組及該排氣模組，以控制該充氣模組及該排氣模組的作動。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW111147285A TWI819921B (zh) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | 氣體充填承座及氣體充填裝置 |
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| TW111147285A TWI819921B (zh) | 2022-12-08 | 2022-12-08 | 氣體充填承座及氣體充填裝置 |
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| TW (1) | TWI819921B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170243776A1 (en) * | 2014-02-27 | 2017-08-24 | Murata Machinery, Ltd. | Purge Device and Purge Method |
| TWM627009U (zh) * | 2022-01-06 | 2022-05-11 | 俊龍 吳 | 模組化之晶圓盒氣體填充裝置 |
-
2022
- 2022-12-08 TW TW111147285A patent/TWI819921B/zh active
Patent Citations (2)
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