TWM627009U - 模組化之晶圓盒氣體填充裝置 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種模組化之晶圓盒氣體填充裝置，包括複數單元模組於一架體之多個暫存區組設而成。各單元模組包括一負載平台、一供氣單元以及一控制單元，其中負載平台設於架體，而供氣單元設於負載平台，控制單元與對應的負載平台設在同一個暫存區，控制單元包括一控制器電連接於供氣單元。晶圓盒可被移載至負載平台上置放，且置放於負載平台時與供氣單元連接，各單元模組以控制器一對一地控制供氣單元，使各單元模組能個別獨立地控制供氣單元對晶圓盒填充潔淨氣體 。

Description

模組化之晶圓盒氣體填充裝置

本創作提供一種晶圓盒氣體填充裝置，尤指一種模組化而可個別獨立地對晶圓盒填充潔淨氣體之晶圓盒氣體填充裝置。

晶圓的保存對於半導體製程而言是相當重要，如晶圓保存完善，後續的生產作業會較為順利且提升良率。習知的晶圓盒，例如一種前開式晶圓傳送盒 (Front Opening Unified Pod, FOUP），在晶圓倉儲過程作為晶圓的載具，其能夠透過移載至負載平台(Load Port)上暫時置放，並透過氣體填充裝置對晶圓盒內填充惰性氣體，藉此降低晶圓盒內例如濕度、顆粒和氧氣，避免晶圓氧化而造成導電率降低。

習知晶圓倉儲用之氣體填充裝置，通常是由設計端因應客戶的廠房空間規劃出晶圓盒暫存區之負載平台的位置和數量，再安置中控箱並透過現場配置電路與氣體填充管線後，由中控箱內的控制器以一對多的方式控制各負載平台之氣體填充動作。然此雖能規劃出合於客戶廠房空間的氣體填充裝置，但若需要設計變更，例如暫存區的位置及/或數量需要調整，則將連帶中控箱的控制器內容也必須重新設計，因此牽一髮而動全身，將導致施工上曠日費時而延遲製程，且中控箱的存在也佔用了不少的廠房空間，對於節省空間的規劃有所阻礙。

創作人遂竭其心智悉心研究，進而研發出一種模組化之晶圓盒氣體填充裝置，以期達到各單元模組能夠個別獨立地控制對晶圓盒氣體填充的效果。

為達上述目的，本創作提供一種模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其係包括複數單元模組於一架體之多個暫存區上組設而成，各該單元模組包括一負載平台、一供氣單元以及一控制單元。該負載平台設於該架體，所述晶圓盒可被移載至該負載平台上置放；該供氣單元設於該負載平台，所述晶圓盒可置放於該負載平台且與該供氣單元可充氣地連接；該控制單元在該多個暫存區中與所對應之該負載平台設在同一個暫存區，且該控制單元包括一控制器電連接該供氣單元，該控制器一對一地控制該供氣單元對所述晶圓盒填充潔淨氣體。

進一步包括一電氣處理單元獨立於該複數單元模組而設，該電氣處理單元包括一電源供應器和一壓力控制件而電連接各該單元模組，以該電源供應器連接外部電源以提供各該單元模組之所需用電，且該壓力控制件與該控制器電連接以設定所述潔淨氣體填充至所述晶圓盒的壓力。

於一實施例中，該供氣單元包括一氣體輸入件，且該控制單元包括一流量控制件，該氣體輸入件設於該負載平台供所述晶圓盒可充氣地連接；該壓力控制件和該流量控制件依序以管路連接於該氣體輸入件；該流量控制件與該控制器電連接，以設定所述潔淨氣體填充至所述晶圓盒的流量。

於一實施例中，該供氣單元包括一氣體輸出件，該氣體輸出件設於該負載平台供所述晶圓盒可排氣地連接；該氣體輸出件以管路連接一位於外部之負壓產生器，以該負壓產生器形成負壓而經該氣體輸出件抽離所述晶圓盒內的氣體。

於一實施例中，該供氣單元包括電連接該控制器之一氧氣偵測件及一濕度偵測件，該氧氣偵測件及該濕度偵測件設於該氣體輸出件與該負壓產生器之間，以偵測所述晶圓盒內被抽離時的空氣的氧氣量和濕度。

於一實施例中，該控制單元包括一使用者介面，該使用者介面電連接該控制器，以該使用者介面顯示所述壓力、流量、氧氣量與濕度之至少一者。

於一實施例中，該控制單元包括一控制盒於所在之暫存區固定於該架體，該控制器設於該控制盒的內部，而該使用者介面設於該控制盒的外側。

於一實施例中，該控制盒之大小尺寸，可視所在位置的空間寬窄而訂。

於一實施例中，該架體為高架式暫存型態。

於一實施例中，該多個暫存區為軌道側向暫存區及/或軌道下方暫存區。

藉此，本創作之晶圓盒氣體填充裝置，由於是將負載平台、供氣單元以及控制單元透過模組化設計而為單元模組，故當暫存區的位置及/或數量需要設計變更時，由於各單元模組能夠個別以控制器獨立地控制各自的供氣單元，使各單元模組對於晶圓盒的氣體填充不會有彼此間相互影響的問題，藉由透過單元模組之增減及/或位置變更即可完成設計變更，以避免施工上曠日費時而延遲製程的問題發生，且透過模組化設計也能夠節省中控箱所佔用的空間，使廠房空間能更有效的運用。

為充分瞭解本創作之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做詳細說明，說明如後。

如圖1至圖8所示，本創作提供一種模組化之晶圓盒氣體填充裝置100，其係設置於半導體工廠自動化物料搬運系統(圖中未示)中，所述自動化物料搬運系統中包含運輸系統用以搬運裝載有晶圓的晶圓盒，而如圖1、2所示，於一實施例中係應用於高架式暫存型態(Overhead Buffer , OHB)之架體200，但本創作不以此為限；本創作之晶圓盒氣體填充裝置100，用以對搬運過程的晶圓盒FP提供潔淨氣體，此述潔淨氣體例如惰性氣體(Inert Gas)、潔淨乾燥空氣(Clean Dry Air，CDA)、超潔淨乾燥空氣(Extreme Clean Dry Air，XCDA)或具潔淨晶圓盒內部之功能的其他氣體，來達到排除晶圓盒內部氧氣與水氣之目的，藉以符合製程所需標準氮氣或超潔淨乾空氣(XCDA)。 所述惰性氣體，例如氮氣(N ₂)或氦氣(He)。

所述晶圓盒氣體填充裝置100，如圖1、2所示，於一實施例中包括複數單元模組10於架體200之多個暫存區上組設，且進一步包括一電氣處理單元20設於架體200而讓複數單元模組10共用。如圖3、4所示，各單元模組10包括一負載平台30、一供氣單元40以及一控制單元50，其中：

於一實施例中，如圖1、2所示，架體200之多個暫存區依所述天車移載晶圓盒FP的型態而包括軌道側向暫存區STB (Side Track Buffer)以及軌道下方暫存區UTB (Under Track Buffer)，而本實施例於軌道側向暫存區STB有六個單元模組10，在軌道側向暫存區STB兩側的軌道下方暫存區UTB各有三個單元模組10，即本創作之晶圓盒氣體填充裝置100共有十二個單元模組10，但本創作不以此為限，例如架體200之所有暫存區可以都是軌道側向暫存區STB，或者都是軌道下方暫存區UTB。

所述負載平台30，其設於架體200，晶圓盒FP可被移載至負載平台30上置放。於一較佳實施例中，所述運輸系統係架設軌道並設置天車(圖中未示)，晶圓盒FP是由所述天車隨軌道而被移載至負載平台30的位置。如圖3、4-1、5所示，於一實施例中，負載平台30上有3個晶圓盒標準定位銷31，晶圓盒FP底部有對應的定位孔H1能夠讓晶圓盒標準定位銷31置入，使晶圓盒FP能被定位在負載平台30上。

所述供氣單元40，其設於負載平台30，晶圓盒FP可置放於負載平台30且與供氣單元40可充氣地連接。如圖3、4-1、6所示，於一實施例中，供氣單元40包括一氣體輸入件41、一氣體輸出件42、一氧氣偵測件43以及一濕度偵測件44，其中氣體輸入件41和氣體輸出件42分別設於負載平台30上(如圖3、4-1所示)，各負載平台30之氣體輸入件41用以輸入之氣體為共同的來源，但氣體輸入件41及/或氣體輸出件42於所在之負載平台30上可為不同配置，例如位置或數量的更改。

於本實施例中，晶圓盒FP在負載平台30是置放在氣體輸入件41和氣體輸出件42上，此時氣體輸入件41可充氣地連接於晶圓盒FP，而氣體輸出件42則與晶圓盒FP為可排氣地連接。如圖5所示，於一實施例中，晶圓盒FP底部有對應連通氣體輸入件41的進氣孔H2，能讓潔淨氣體進入晶圓盒FP內；晶圓盒FP底部也有對應連通氣體輸出件42的排氣孔H3而能讓晶圓盒FP的氣體排出。

如圖6所示，氣體輸出件42是以管路連接一位於外部之負壓產生器300，以負壓產生器300形成負壓，此時可經由氣體輸出件42將晶圓盒FP內的氣體抽離，以將原先在晶圓盒FP內的空氣排出以替換潔淨氣體填入；如圖6所示，氧氣偵測件43及濕度偵測件44分別與控制器51電連接，且氧氣偵測件43及濕度偵測件44是設在氣體輸出件42與負壓產生器300之間，以氧氣偵測件43偵測晶圓盒FP內被抽離時的空氣所含氧氣量，且以濕度偵測件44偵測晶圓盒FP內被抽離時的空氣所含濕度。

承上，壓力控制件22和流量控制件52為依序以管路連接於氣體輸入件41(如圖6所示)，潔淨氣體先經由壓力控制件22進行壓力的控制，再經由流量控制件52進行流量的控制，再依此壓力和流量由氣體輸入件41輸入至晶圓盒FP中。

所述控制單元50，其在所述多個暫存區(包括軌道側向暫存區STB和軌道下方暫存區UTB)中，與所對應之負載平台30設在同一個暫存區，於一實施例中為每一個暫存區都有一負載平台30和一控制單元50。控制單元50包括一控制器51，一流量控制件52，此控制器51電連接供氣單元40，控制器51一對一地控制供氣單元40對晶圓盒FP填充潔淨氣體。更詳細的說，流量控制件52與控制器51電連接，以設定所述潔淨氣體填充至晶圓盒FP的流量。

如圖3、4-2、6所示，控制單元50包括一使用者介面53，使用者介面53電連接控制器51，於一實施例中，能夠以使用者介面53顯示所述流量，但不以此流量之顯示為限，例如可用以顯示壓力、氧氣量與濕度。如圖3、4-1、4-2所示，控制單元50包括一控制盒54，此控制盒54是於控制單元50所在的暫存區而固定於架體200，控制器51設於控制盒54的內部，而使用者介面53設於控制盒54的外側。所述控制器51，於一實施例中為可程式邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)，但本創作不以此為限，控制器51也可以是微處理器或微控制器。

承上，所述控制盒54之大小尺寸，可視所在位置的空間寬窄而訂，例如在軌道下方暫存區UTB所設控制單元50之控制盒54，其所在位置低而能放置的空間較小，故盒體形狀設計成較為扁平(如圖3所示)；又如在軌道側向暫存區STB所設控制單元50之控制盒54，其所在位置較高而能放置的空間較大，故盒體形狀設計成較為高而窄，藉此提高適應廠房空間的需求(如圖4-1所示)。

如圖1、2、6所示，於一實施例中，電氣處理單元20為獨立於複數單元模組10而設，電氣處理單元20包括一電源供應器21和一壓力控制件22而電連接各個單元模組10，以電氣處理單元20連接外部電源以提供各單元模組10之所需用電。更詳細的說，壓力控制件22與控制器51電連接，用以設定所述潔淨氣體填充至晶圓盒FP的壓力。所述電氣處理單元20，例如藉由一廠務盒23固定於架體200，而將供電時所需之電子零件(例如電源開關、斷路器及不斷電裝置等電子零件)置於其中，而可與廠房所設之外部電源連接。如圖6所示之電源供應器21，其設在如圖1所示的廠務盒23中，以電連接至外部電源，而可對各控制器51供電。

如圖7-1所示，晶圓盒FP可由天車(圖中未示)移載至軌道側向暫存區STB，如圖7-1中箭頭動作先側移後下放至負載平台30上，此時晶圓盒標準定位銷31置入定位孔H1而使晶圓盒FP在負載平台30上定位，且氣體輸入件41和氣體輸出件42分別對準晶圓盒FP底部的進氣孔H2和排氣孔H3而對應連通。又如圖7-2所示，晶圓盒FP也可由天車(圖中未示)移載至軌道下方暫存區UTB，而依圖7-2中箭頭動作直接下放至負載平台30上，此時同樣地，晶圓盒標準定位銷31置入定位孔H1而使晶圓盒FP在負載平台30上定位，且氣體輸入件41和氣體輸出件42分別對準晶圓盒FP底部的進氣孔H2和排氣孔H3而對應連通。

如圖6所示，在軌道側向暫存區STB或軌道下方暫存區UTB所設之各個模組單元10，皆由一設於外部之氣體源GS連接各供氣單元40以提供所述潔淨氣體，所述潔淨氣體依序經由壓力控制件22、流量控制件52以及氣體輸入件41，而由壓力控制件22和流量控制件52分別控制壓力及流量後，經由氣體輸入件41填充至晶圓盒FP內；並透過負壓產生器300產生負壓，而供原本在晶圓盒FP內的空氣排向回收槽SK，且由氧氣偵測件43及濕度偵測件44偵測排出時的空氣所含氧氣量和濕度，藉此讓晶圓盒FP內的濕度、顆粒和氧氣的降低更為精準，有效避免晶圓氧化。又如圖8所示，晶圓盒氣體填充裝置100不論有幾個模組單元10所組成，各個模組單元10對晶圓盒FP填充所述潔淨氣體時，模組單元10之間為個別獨立地運作，彼此不會相互影響。

由上述之說明不難發現本創作之特點，在於：

1.本創作之晶圓盒氣體填充裝置100，是將負載平台30、供氣單元40以及控制單元50透過模組化設計為單元模組10，再依照廠房空間規劃出多個暫存區(包括軌道側向暫存區STB或軌道下方暫存區UTB)讓複數個單元模組10安裝設置，而當暫存區的位置及/或數量有設計變更的需要時，由於各單元模組10為模組化設計而能夠個別以控制器51一對一獨立地控制供氣單元40，且各單元模組10彼此對晶圓盒FP的氣體填充不會相互影響，而能單純透過單元模組10之增減及/或位置變更即可完成設計變更，以避免施工上曠日費時而延遲製程的問題發生，而能夠達到改善製程效率的功效。

2. 本創作之晶圓盒氣體填充裝置100，其透過模組化設計，使各單元模組10之控制單元50為獨立設置，故相較於習知氣體填充裝置，無須設置中控箱，因此能夠節省中控箱所佔用的空間，使廠房空間能被更靈活的運用，以達到便於設計而符合客戶端需求之功效。

本創作在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100:晶圓盒氣體填充裝置 200:架體 300:負壓產生器 10:單元模組 20:電氣處理單元 21:電源供應器 22:壓力控制件 23:廠務盒 30:負載平台 31:晶圓盒標準定位銷 40:供氣單元 41:氣體輸入件 42:氣體輸出件 43:氧氣偵測件 44:濕度偵測件 50:控制單元 51:控制器 52:流量控制件 53:使用者介面 54:控制盒 FP:晶圓盒 STB:軌道側向暫存區 UTB:軌道下方暫存區 H1:定位孔 H2:進氣孔 H3:排氣孔 GS:氣體源 SK:回收槽

圖1係本創作一實施例之晶圓盒氣體填充裝置之立體圖。 圖2係本創作一實施例之晶圓盒氣體填充裝置另一視角之立體圖。 圖3係本創作一實施例之軌道下方暫存區所設單元模組之立體圖。 圖4-1係本創作一實施例之軌道側向暫存區所設單元模組之立體圖。 圖4-2係圖4-1之單元模組由仰視所見控制盒及使用者介面之平面圖。 圖5係本創作一實施例之負載平台與晶圓盒之配置圖。 圖6係本創作一實施例之單元模組暨對晶圓盒填充氣體過程之方塊示意圖。 圖7-1係本創作一實施例之晶圓盒於軌道側向暫存區置放至負載平台之動作示意圖。 圖7-2係本創作一實施例之晶圓盒於軌道下方暫存區置放至負載平台之動作示意圖。 圖8係本創作一實施例之晶圓盒氣體填充裝置之各單元模組個別獨立對晶圓盒氣體填充之方塊示意圖。

100:晶圓盒氣體填充裝置

200:架體

10:單元模組

20:電氣處理單元

23:廠務盒

30:負載平台

40:供氣單元

50:控制單元

STB:軌道側向暫存區

UTB:軌道下方暫存區

Claims (10)

1. 一種模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其係包括複數單元模組於一架體之多個暫存區上組設而成，各該單元模組包括： 一負載平台，其設於該架體，所述晶圓盒可被移載至該負載平台上置放； 一供氣單元，其設於該負載平台，所述晶圓盒置放於該負載平台時與該供氣單元可充氣地連接；以及 一控制單元，其在該多個暫存區中與所對應之該負載平台設在同一個暫存區，且該控制單元包括一控制器電連接該供氣單元，該控制器一對一地控制該供氣單元對所述晶圓盒填充潔淨氣體。
2. 如請求項1所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，進一步包括一電氣處理單元獨立於該複數單元模組而設，該電氣處理單元包括一電源供應器和一壓力控制件而電連接各該單元模組，以該電源供應器連接外部電源以提供各該單元模組之所需用電，且該壓力控制件與該控制器電連接以設定所述潔淨氣體填充至所述晶圓盒的壓力。
3. 如請求項2所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該供氣單元包括一氣體輸入件，該控制單元包括一流量控制件，該氣體輸入件設於該負載平台供所述晶圓盒可充氣地連接；該壓力控制件和該流量控制件依序以管路連接於該氣體輸入件；該流量控制件與該控制器電連接，以設定所述潔淨氣體填充至所述晶圓盒的流量。
4. 如請求項3所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該供氣單元包括一氣體輸出件，該氣體輸出件設於該負載平台供所述晶圓盒可排氣地連接；該氣體輸出件以管路連接一位於外部之負壓產生器，以該負壓產生器形成負壓而經該氣體輸出件抽離所述晶圓盒內的氣體。
5. 如請求項4所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該供氣單元包括電連接該控制器之一氧氣偵測件及一濕度偵測件，該氧氣偵測件及該濕度偵測件設於該氣體輸出件與該負壓產生器之間，以偵測所述晶圓盒內被抽離時的空氣的氧氣量和濕度。
6. 如請求項5所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該控制單元包括一使用者介面，該使用者介面電連接該控制器，以該使用者介面顯示所述壓力、流量、氧氣量與濕度之至少一者。
7. 如請求項6所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該控制單元包括一控制盒於所在之暫存區固定於該架體，該控制器設於該控制盒的內部，而該使用者介面設於該控制盒的外側。
8. 如請求項7所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該控制盒之大小尺寸，可視所在位置的空間寬窄而訂。
9. 如請求項1所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該架體為高架式暫存型態。
10. 如請求項9所述模組化之晶圓盒氣體填充裝置，其中，該多個暫存區為軌道側向暫存區及/或軌道下方暫存區。

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