TWI606534B - 用於基板載具之塔 - Google Patents

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TWI606534B
TWI606534B TW103135504A TW103135504A TWI606534B TW I606534 B TWI606534 B TW I606534B TW 103135504 A TW103135504 A TW 103135504A TW 103135504 A TW103135504 A TW 103135504A TW I606534 B TWI606534 B TW I606534B
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馬克Ｖ 史密斯
克里斯多福 貝爾帝
穆瑞里 班卓迪
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恩特葛瑞斯股份有限公司
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Description

用於基板載具之塔
本發明係關於適用於在一潔淨環境中儲存或運送物體(例如，半導體晶圓)之可運送基板容器，更具體而言，係關於用於在容器暴露於周圍環境時吹洗該容器內之環境之系統及方法。
在將基板***一基板容器(例如前開式晶圓容器)或自基板容器取出基板期間，少許灰塵(dust)、氣態雜質、或增大之濕度可被引入基板容器中，進而對常駐(resident)晶圓之產品良率(product yield)產生不利影響。因此，更加需要在基板搬運(handling)期間控制該等運送容器內之環境以實現或保持高的潔淨度。
通常藉由將一惰性氣體經由一入口埠注入一基板容器之內部以使該容器內之空氣經由一出口埠排出來吹洗該基板容器內之一微環境(microenvironment)。已設計出將吹洗氣體遞送入容器中之系統及方法，以改良容器內之環境。參見例如頒予Roberson等人(「Roberson」)之美國專利第6,221,163號，其揭露一種用於分子污染控制之系統及方法，該系統及方法使得可將一容器中之相對濕度、氧氣、或微粒(particulate)吹洗至期望之水準。另外參見例如頒予Burns等人(「Burns」)之美國專利申請公開案第2012/0297981號，其揭露一種吹洗氣體入口埠，該吹洗氣體入口埠與一用於 使氣體流動垂直分佈之塔配合，以使微環境內之吹洗氣體均勻分佈。
前述參考文獻之設計目的係控制一封閉(enclosed)之微環境。亦即，用於解決基板容器之微環境控制之傳統設備及方法假定在裝載及卸載基板時所經之一開口係由一出入門(access door)密封。該等系統並不解決在***或取出基板期間(即，當出入門被移除及開口暴露時)環境空氣會侵入基板容器中之問題。即便周圍環境係為一潔淨室(clean room)時，此種環境空氣之侵入亦可對常駐基板之良率產生不利影響。
此外，該等參考文獻並未解決一吹洗埠總成之一擴散器管與一朝上接頭(upwardly facing fitting)間之連接問題。該等連接需堅固且該埠總成之外形需低矮以免干涉晶圓狹槽。因此，亟需一種會解決在基板容器向周圍環境開放時周圍環境會侵犯(encroachment)之問題之改良吹洗裝置及方法。
本發明之各種實施例產生不均勻之流動分佈以使開口處之流動分佈不均一。開口處之流動分佈被定製成對抗本來可能會出現之環境空氣之湧入(inrush)。在一個實施例中，當開口界定一處於一實質垂直定向之平面時，該不均勻之流動分佈被定製成使遞送至開口之底半部之流動速率高於遞送至開口之頂部之流動速率。已證明，實施本文所揭露之流動速率及速度分佈(profile)會在即便當通往基板容器之門開啟或自開口移除時亦使基板容器內之相對濕度維持於實質低於一為15%之目標值。
在結構上，在一個實施例中，揭露一種用於運送基板之系統，該系統包含一基板容器，該基板容器包含一用於***/取出複數個基板 之開口以及一門，該門適以密封地覆蓋該開口，該開口係位於實質平行於一垂直方向之一平面上。一擴散器總成係設置於該基板容器內並適以將一氣態工作流體接納至該容器之內部，該擴散器被定向成朝該開口引導該氣態工作流體，以使用該氣態工作流體吹洗該基板容器。在一個實施例中，該擴散器總成被配置成朝該開口之一下半部引導該氣態工作流體之一速度高於朝該開口之一上半部引導該氣態工作流體之一速度。該擴散器可鄰設於該基板容器之一背部，該背部係與該開口相對。
該擴散器包含一入口塔，該入口塔適以安裝至該基板容器以將該氣態工作流體接納至該容器之該內部。該入口塔可包含一第一端及與該第一端相對之一盲端(blind end)，該第一端界定一流動入口，該入口塔界定一內部流動通道並包含一多孔外套管(porous outer sleeve)，該內部流動通道自該流動入口延伸至該盲端，該多孔外套管與該內部流動通道流體連通。該入口塔可更包含至少一個流動阻止部(flow obstruction)，該至少一個流動阻止部沿該內部流動通道設置於該流動入口與該盲端之間。在一個實施例中，該至少一個流動阻止部係為一流動孔口(orifice)。
本發明之實施例提供一種多孔塔擴散器總成(porous tower diffuser assembly)，該多孔塔擴散器總成包含：一接頭，具有一偏置部以及一朝上延伸管嘴(upwardly extending nipple)；以及一擴散器塔，連接至該管嘴。該擴散器塔可具有一延伸於該朝上管嘴上方之擴口之接頭(flared fitting)。在實施例中，該多孔塔擴散器總成可被設置成一工具組(kit)，以翻新前開式晶圓容器來提高吹洗效能。
本發明之各種實施例在出入門被移除時產生之流動分佈會緊密地沿著一基板容器之底板(floor)進行清掃。對底板之清掃往往會對 抗本來可能會發生之環境空氣之湧入。
當在一微環境之前對一基板容器進行吹洗時，該容器之門會被移除且在敞開之殼體前面會有濕空氣向下流動。該向下流動之空氣往往會在下晶圓狹槽處進入該基板容器，進而使得更加難以吹洗。此外，與塔擴散器連接之現有入口接頭(inlet fitting)常常會最小化或阻止連接處之流動。若吹洗流(purge flow)進入擴散器之底部(最通常之情況)，則連接處此種低的流量或無流量會對吹洗下晶圓狹槽構成挑戰，乃因在下晶圓狹槽處進入基板容器之空氣不會受到對抗。
因此，本發明之各種實施例揭露用於利用下晶圓狹槽處之增強之流動來吹洗基板容器之結構及方法，以有效地吹洗在該等位置處進入基板容器之高的空氣流量。
在結構上，本發明之各種實施例揭露一種用於一多孔塔擴散器總成之入口接頭，該多孔塔擴散器總成用於一基板容器中，該入口接頭包含：一基座部，界定一穿過該基座部之軸向開孔；一管嘴，自該基座部之一第一面延伸並界定一中心通道，該中心通道與該基座部之該軸向開孔流體連通，該管嘴包含一壁部及一界定一橫向開孔之結構，該橫向開孔穿過該壁部；以及一多孔媒介擴散器，可操作地耦合該管嘴。該多孔媒介擴散器包含一開放式多孔側壁部(openly porous sidewall portion)並界定一擴散器通道，該擴散器通道沿一擴散器軸線延伸入該多孔媒介擴散器內。該擴散器通道在該多孔媒介擴散器之一近端處界定一開口並可與該管嘴之該中心通道同心。在一個實施例中，該管嘴延伸入該擴散器通道之該開口內，俾使該多孔媒介擴散器對著該橫向開孔。
在一個實施例中，該基座部係以一第一軸線為中心，該第一 軸線垂直於該基座部之該第一面，該管嘴之該中心通道界定一第二軸線，該第二軸線實質平行於該第一軸線，以及該第二軸線相對於該第一軸線沿徑向偏置。該基座部之該軸向開孔亦可界定一第三軸線，該第三軸線實質平行於該第一軸線，以及該第三軸線可相對於該第一軸線及該第二軸線沿徑向偏置。
在各種實施例中，該管嘴係為一帶倒鉤之管嘴(barbed nipple)，包含一倒鉤部及該壁部之一錐形部，該倒鉤部界定該帶倒鉤之管嘴之一主外徑(major outer diameter)，該錐形部界定鄰近該倒鉤部之一減小之外徑。該橫向開孔可穿過該壁部之該錐形部。在一個實施例中，一環形充氣室(annular plenum)界定於該倒鉤部之該錐形部與該多孔媒介擴散器之該擴散器通道之一邊界之間，該環形充氣室經由該橫向開孔而與該帶倒鉤之管嘴之該中心通道流體連通。
在某些實施例中，該管嘴之該壁部包含形成於其一外表面上之外螺紋。該多孔媒介擴散器之該近端可包含形成於其一內表面上之內螺紋，該等內螺紋係與該管嘴之該等外螺紋相容。
在本發明之各種實施例中，一種用於一多孔塔擴散器總成之入口接頭包含一用於安裝於該基板容器之一底板中之吹洗模組(purge module)，其中該多孔塔擴散器總成用於一基板容器中，該吹洗模組包含一殼體，該殼體具有一管狀部及一頂部，該頂部包含一界定一開孔之結構，該開孔穿過該結構，該開孔界定一中心軸線並以一中心軸線為中心同心。一耦合器(coupling)可設置於該殼體中，該耦合器界定一貫穿通道，該貫穿通道實質與該頂部之該開孔之該中心軸線同心。該耦合器可自該接頭之該殼體之該頂部懸垂。該等實施例更包含一多孔媒介擴散器，該多孔媒介 擴散器具有一近端，該近端可操作地耦合該耦合器並延伸穿過該吹洗模組之該頂部之該開孔，該多孔媒介擴散器包含一開放式多孔側壁部並界定一擴散器通道，該擴散器通道延伸入該多孔媒介擴散器內，該擴散器通道在該多孔媒介擴散器之該近端處界定一開口，該開口實質以該開孔之該中心軸線為中心同心。該多孔媒介擴散器的一部分與該開孔齊平並在該開孔正上方延伸，該部分係為一多孔材料。該耦合器可係為一陰耦合器(female coupling)，且可係為一帶螺紋陰耦合器。在一個實施例中，該多孔媒介擴散器之該近端在其一外表面上包含外螺紋，該等外螺紋與該帶螺紋陰耦合器相容。
30‧‧‧基板容器
30a‧‧‧基板容器
30b‧‧‧基板容器
32‧‧‧擴散器總成
34‧‧‧側部
36‧‧‧頂部
38‧‧‧底部
42‧‧‧背部
44‧‧‧前部
46‧‧‧門框架
48‧‧‧開口
52‧‧‧門
54‧‧‧垂直方向
56‧‧‧下半部
58‧‧‧上半部
64‧‧‧微環境
66‧‧‧開槽側壁
68‧‧‧狹槽位置
70‧‧‧擴散器總成
70b‧‧‧擴散器總成
72‧‧‧流動視圖
74‧‧‧流動視圖
76‧‧‧環境空氣
78‧‧‧煙霧媒介
82‧‧‧潔淨乾燥空氣吹洗氣體
84‧‧‧氮氣吹洗氣體
90‧‧‧曲線圖
92‧‧‧曲線圖
94a‧‧‧圓盤
94b‧‧‧圓盤
94c‧‧‧圓盤
94d‧‧‧圓盤
94e‧‧‧圓盤
94f‧‧‧圓盤
100‧‧‧擴散器總成
102‧‧‧流動橫截面
104‧‧‧出口流動結構
106‧‧‧流動長度
108‧‧‧盲端
112‧‧‧吹洗氣體
114‧‧‧速度分佈
140‧‧‧擴散器總成
142‧‧‧速度分佈
160‧‧‧擴散器總成
162‧‧‧內部流動限制器
164‧‧‧段
166‧‧‧段
168‧‧‧擴散器本體
172‧‧‧壁
174‧‧‧出口流動結構
175‧‧‧流動橫截面
176‧‧‧遠端
178‧‧‧盲端
182‧‧‧流動孔口
190‧‧‧擴散器總成
192‧‧‧擴散器本體
194‧‧‧居中圓盤
196‧‧‧入口桿總成
202‧‧‧曲線圖
204‧‧‧曲線圖
220‧‧‧反向流動擴散器總成
222‧‧‧擴散器本體
224‧‧‧近端
226‧‧‧遠端
228‧‧‧壁
232‧‧‧出口流動結構
234‧‧‧饋送管線
236‧‧‧近端
238‧‧‧遠端
240‧‧‧流動流
242‧‧‧U形接頭
244‧‧‧入口接頭
246‧‧‧吹洗氣體
260‧‧‧反向流動擴散器總成
262‧‧‧中心軸線
264‧‧‧環形流動通道
266‧‧‧插塞
268‧‧‧盲端
280‧‧‧塔擴散器總成
282‧‧‧充氣室型擴散器本體
2821‧‧‧出口流動結構
284‧‧‧流動橫截面
288‧‧‧盲端
292‧‧‧出口速度分佈
300‧‧‧分段式充氣室型擴散器總成
302‧‧‧近端
304‧‧‧盲遠端
306a‧‧‧段
306b‧‧‧段
306c‧‧‧段
308‧‧‧中心通道
312‧‧‧中心軸線
314a‧‧‧出口流動結構
314b‧‧‧出口流動結構
314c‧‧‧出口流動結構
316‧‧‧出口流動速度分佈
320‧‧‧充氣室型擴散器總成
322‧‧‧長度
324‧‧‧流動橫截面
326‧‧‧厚度
328‧‧‧近端
332‧‧‧遠端
334‧‧‧出口速度分佈
340‧‧‧充氣室型擴散器總成
342‧‧‧長度
344‧‧‧流動橫截面
346‧‧‧厚度
348‧‧‧近端
352‧‧‧遠端
354‧‧‧出口速度分佈
360‧‧‧充氣室型擴散器總成
362‧‧‧長度
364‧‧‧流動橫截面
368‧‧‧近端
372‧‧‧遠端
374‧‧‧出口速度分佈
380‧‧‧多擴散器總成
382a‧‧‧擴散器本體
382b‧‧‧擴散器本體
382c‧‧‧擴散器本體
384a‧‧‧近端
384b‧‧‧近端
384c‧‧‧近端
386a‧‧‧入口管
386b‧‧‧入口管
386c‧‧‧入口管
399‧‧‧多孔塔擴散器總成
400‧‧‧入口接頭
402‧‧‧多孔媒介擴散器
402A‧‧‧多孔媒介擴散器
404‧‧‧基座部
406‧‧‧管嘴
406a‧‧‧管嘴
406b‧‧‧管嘴
406c‧‧‧管嘴
406d‧‧‧管嘴
406e‧‧‧管嘴
408‧‧‧軸向開孔
410‧‧‧第一面
411‧‧‧近端
412‧‧‧中心通道
413‧‧‧遠端
414‧‧‧壁部
416‧‧‧橫向開孔
417‧‧‧上插口
418‧‧‧連接部
419‧‧‧凸塊
420‧‧‧狹槽
421‧‧‧彈性構件
422‧‧‧壁
423‧‧‧下插口
424‧‧‧開放多孔結構
425‧‧‧止回閥
425.2‧‧‧貫穿孔
426‧‧‧擴散器通道
427‧‧‧擴口部
427.1‧‧‧內徑
427.2‧‧‧外徑
428‧‧‧擴散器軸線
431‧‧‧管狀部
432‧‧‧開口
433‧‧‧第二面
434‧‧‧近端
436‧‧‧第一軸線
438‧‧‧第二軸線
442‧‧‧倒鉤部
443‧‧‧遠端
444‧‧‧錐形部
446‧‧‧主外徑
448‧‧‧外徑
452‧‧‧環形充氣室
454‧‧‧邊界
456‧‧‧彈性帶
462‧‧‧外螺紋
466‧‧‧溝道
472‧‧‧狹槽
474‧‧‧膠接接頭或焊接接頭
476‧‧‧O形環
478‧‧‧凸面
482‧‧‧內螺紋
486‧‧‧入口接頭
488‧‧‧軸環部
490‧‧‧近部
492‧‧‧遠部
494‧‧‧開口
495‧‧‧開孔
496‧‧‧O形環
497‧‧‧壓蓋
498‧‧‧內表面
499‧‧‧墊片
500‧‧‧多孔塔擴散器總成
502‧‧‧吹洗模組
504‧‧‧入口接頭
506‧‧‧殼體
508‧‧‧管狀部
512‧‧‧頂部
514‧‧‧開孔
516‧‧‧中心軸線
518‧‧‧止回閥
520‧‧‧過濾器總成
521‧‧‧彈性構件
521.2‧‧‧彈性管狀部
521.4‧‧‧一體式隔膜部
521.7‧‧‧中心開孔
522‧‧‧耦合器
524‧‧‧貫穿通道
526‧‧‧多孔媒介擴散器
528‧‧‧近端
532‧‧‧擴散器通道
534‧‧‧開口
536‧‧‧開放式多孔側壁部
538‧‧‧內螺紋
542‧‧‧外螺紋
544‧‧‧外表面
600‧‧‧擴散器塔
604‧‧‧容器部
608‧‧‧托架
612‧‧‧凸塊或凸台
614‧‧‧夾緊部
700‧‧‧翻新工具組
702‧‧‧擴散器接頭
704‧‧‧接頭
706‧‧‧書面說明
712‧‧‧包裝
P1‧‧‧靜態壓力
P2‧‧‧靜態壓力
V1‧‧‧內部流動速度
V2‧‧‧內部流動速度
V1’‧‧‧出口速度
V2’‧‧‧出口速度
第1圖係為本發明一實施例中一基板容器之立體圖；第2A圖及第2B圖係為環境空氣進入一(A)不具有基板之開放基板容器以及(B)具有五個基板分佈於其中之開放基板容器之視圖；第3A圖及第3B圖係為繪示環境空氣與具有傳統擴散器之一開放基板容器之內部之交互作用之剖視示意圖，該傳統擴散器分別利用(A)一潔淨乾燥空氣吹洗氣體及(B)一氮氣吹洗氣體；第4圖顯示在利用一傳統擴散器進行一氮氣吹洗之基板容器中所裝載之基板上之不同位置處獲得之相對濕度量測資料；第5圖係為先前技術之一第一塔擴散器總成之示意圖；第6圖係為本發明一實施例中一塔擴散器總成之示意圖，該塔擴散器總成形成一流動速度分佈，該流動速度分佈在下部區域中之流動速度高於在 上部區域中之流動速度；第7圖係為本發明一實施例中一包含一流動孔口作為一內部流動限制器之擴散器之剖視立體圖；第8A圖及第8B圖係為繪示本發明實施例中在一用於(A)氮氣氣體吹洗及(B)潔淨乾燥空氣吹洗之開放基板容器內濕度隨時間而減小之曲線圖；第9A圖係為本發明一實施例中一包含一居中圓盤作為一內部流動限制器之擴散器之剖視立體圖；第9B圖係為本發明一實施例中第9A圖之居中圓盤之一支撐結構之立體圖；第10圖係為本發明一實施例中一利用一外部饋送管線之反向流動擴散器之立體圖；第11A圖係為本發明一實施例中一利用一內部饋送管線之反向流動擴散器之剖視立體圖；第11B圖係為本發明一實施例中第11A圖之反向流動擴散器之遠端之局部放大圖；第12圖係為一採用一充氣室型擴散器本體之塔擴散器總成之示意圖；第13圖係為本發明一實施例中一複合擴散器之立體圖；第14A圖至第14C圖係為本發明實施例中複數個擴散器之剖視圖；第15A圖係為本發明一實施例中並列運作之複數個擴散器之立體圖；第15B圖係為本發明一實施例中第15A圖之複數個擴散器之之局部正視 圖，其繪示基板之升高位置；第16A圖係為本發明一實施例中一入口連接器之立體圖；第16B圖係為第16A圖之入口連接器之剖視圖；第16C圖係為本發明一實施例中一多孔塔擴散器總成之剖視圖；第17A圖至第17D圖係為本發明實施例中各種管嘴配置之正視圖；第18A圖係為本發明一實施例中一入口接頭之分解立體圖；第18B圖係為一基板載具中第18A圖之入口接頭之組裝圖；第19圖係為本發明一實施例中一入口接頭之剖視圖；第20A圖係為一前開式晶圓容器之一容器部之立體圖，該前開式晶圓容器其一部分已被移除並具有由一托架安裝於該前開式晶圓容器中之一擴散器塔，該托架附裝至該容器部內壁表面上之複數個凸塊；第20B圖係為一適用於將一擴散器塔附裝至一容器部之托架；第20C圖係為內壁表面之詳視圖，該內壁表面具有凸塊或凸台以及用於固定一擴散器塔之托架；第21A圖及第21B圖係為本發明一實施例中一具有實例性尺寸之多孔擴散器之剖視圖；以及第22圖例示一具有一擴散器塔之翻新工具組。
參照第1圖，其繪示本發明一實施例中一用於儲存複數個基板32之基板容器30。基板容器30包含二個相對之側部34、一頂部36、一底 部38以及一背部42。底部38界定一內表面或一底板40。基板容器30之一前部44包含一門框架46，門框架46界定一開口(opening)48。一門52適以密封地覆蓋開口48。基板容器30之開口48位於實質平行於一垂直方向54之一平面上。基板容器30之特徵亦在於容納一微環境64。
一對開槽(slotted)側壁66設置於基板容器30內，各該開槽側壁66分別鄰近側部34其中之一。開槽側壁66被對齊成使狹槽彼此相對以界定複數個狹槽位置68，並被間隔開以使該(該等)基板32支撐於其間。為達本發明之目的，將該等狹槽位置68之最下部(即，最靠近底部38之狹槽)標識為「第一」狹槽，且狹槽之編號沿著向上方向而增大(參見第15B圖)。
基板容器30更包含至少一個擴散器總成70，該至少一個擴散器總成70設置於基板容器30內並可操作地耦合至一氣體源(未繪示)，以將一氣態工作流體引入基板容器30中。在某些實施例中，擴散器總成70其中之一或多者被定向成朝開口48引導該氣態工作流體，以吹洗基板容器30。
參照第2A圖及第2B圖，其顯示流動視圖72及74，其中例示門52被移除後環境空氣76進入一基板容器30a。基板容器30a具有許多與基板容器30相同之態樣，但在獲得流動視圖72及74時未啟動(activate)擴散器70。對於流動視圖72而言，基板容器30a係為空的(即，其中未安裝基板)；對於流動視圖74而言，基板容器30a包含自最下(第一)狹槽至最上狹槽均勻分佈之五個基板。流動視圖72及74係藉由將一煙霧媒介(smoke medium)78引入封閉之透明基板容器30a中且使該煙霧媒介實質均勻分佈於整個基板容器30a中而產生。然後透過基板容器30a之透明壁而照亮煙霧媒介78。在將門52自基板容器30a移除時，環境空氣之湧入由於會置換煙霧媒介78而可 被看到。因此，煙霧媒介78代表微環境64中經過調節之(例如，經過清潔的、惰性的及/或低濕度的)氣體，而不存在煙霧媒介78之區域代表逐漸侵入之未經調節之環境空氣76。
流動視圖72及74表示環境空氣76靠近一底部38而進入基板容器30a。此種趨勢在空的基板容器以及安裝有基板之基板容器中皆可被觀察到。
參照第3A圖及第3B圖，其示意性地繪示以二種不同之吹洗氣體(潔淨乾燥空氣吹洗氣體82(第3A圖)以及氮氣吹洗氣體84(第3B圖))對一開放基板容器30b進行一吹洗實驗之定性結果(qualitative result)。基板容器30b具有許多與基板容器30相同之態樣，該等態樣以編號相同之參考編號來表示，並採用一擴散器總成70b，該擴散器總成70b產生一垂直流動分佈，該垂直流動分佈朝擴散器總成70b之遠端或上部遞送之氣體速度高於朝其近端或下部遞送之氣體速度(參見，例如第5圖)。第3A圖及第3B圖之描繪係利用藉由煙霧/霧進行可視化而進行觀察(類似於第2A圖及第2B圖)，但為清晰起見而被示意性顯示。在該等實驗中，環境空氣76之相對濕度大約為45%，而潔淨乾燥空氣82及氮氣氣體84之相對濕度大約為0%。氣體76、82及84之溫度大約為22℃。例如第1圖所繪示，利用二個塔擴散器70b，且經過每一擴散器組之流動速率均係為100升每分鐘(lpm)。
第3A圖之繪示例示當在所述條件下利用潔淨乾燥空氣82吹洗基板容器30b時環境空氣76實質上被排出。潔淨乾燥空氣82之密度實質上相同於環境空氣76之密度，或者總體上甚至微大於環境空氣76之密度，乃因不存在水蒸氣(水蒸氣之分子重量輕於標準空氣組成物之分子重量)。因此，據信，沿基板容器30b之底部38引入之潔淨乾燥空氣82會保持靠近於底 部38之表面，進而對抗原本可能會發生之環境空氣76之湧入。
相反，第3B圖之繪示例示經由擴散器總成70b引入並靠近底部38之氮氣氣體84具有在氮氣氣體84接近開口48時上升至逐漸侵入之環境空氣76上方之傾向，因而對環境空氣76之阻擋係局部的而非實質上完全的。環境空氣76包含分子質量大於氮氣之組分(例如，氧氣)。因此，據信，沿基板容器30b之底部38引入之密度較大之環境空氣76會保持靠近於底部38之表面，因而在第3B圖之實驗條件下不會有效堵擋環境空氣76之湧入。
參照第4圖，其所顯示之曲線圖90及92對利用氮氣氣體84作為氣態工作流體時侵入基板容器30b中之濕度進行量化。複數個空白圓盤94a~94f中每一者之尺寸均適以代表一基板，並分別在中心、前邊緣、後邊緣及側邊緣處裝備複數個相對濕度指示器(indicator)。然後將基板94a~94f裝於狹槽1至狹槽3(狹槽1係為最下狹槽，且狹槽2及狹槽3係為最下狹槽上方緊接之二個狹槽)、狹槽6(位於開槽側壁66之高度之大約1/4處)、狹槽13(位於開槽側壁66之高度之大約1/2處)、以及狹槽25(基板容器30b之最上狹槽)中。然後以處於適當位置之圓盤並利用氮氣氣體84作為氣態工作流體進行一實驗(即，重複第3B圖之論述中所述之實驗條件)。重複進行該實驗，以證明結果之可重複性。二組資料均呈現於第4圖中
第4圖中所呈現之結果顯示位於狹槽1~狹槽3及狹槽6中之圓盤94a~94d檢測到之相對濕度水準實質高於狹槽13及狹槽25中之圓盤檢測到之相對濕度水準。圓盤94a~94d一致地具有高於20%且在某些實例中高於30%之相對濕度指示器讀數。相反，圓盤94e及94f具有一致地低於20%之相對濕度指示器讀數，且除一個讀數外，均低於15%。
因此，據信，由傳統擴散器以及產生第4圖所示結果之其他 吹洗運作條件得到之速度分佈不足以將基板容器30b之濕度水準維持於15%之相對濕度以下。
參照第5圖，其解釋先前技術之一標準塔擴散器總成100之動態(dynamics)。擴散器總成100之特徵在於具有一恆定內部流動橫截面102、一沿著擴散器總成100之流動長度106之均一出口流動結構104(例如，均一之孔隙率及厚度)、以及一使流動橫截面102終止之盲端108。假設進入並穿過擴散器總成100之一吹洗氣體112不可壓縮(即，總壓力相對較低)且係為絕熱的，因而流動可由伯努利方程(Bernoulli equation)表徵：Ptotal=P1+Q1=P1+½ V12 方程式(1)
Ptotal=P2+Q2=P2+½ V22 方程式(2)其中，Ptotal係為總壓力(在整個擴散器總成100中實質恆定)，P1係為擴散器總成100中一位置1處之靜態壓力，Q1係為位置1處之動態壓力，係為常駐氣體之密度(在整個擴散器總成中實質恆定)，V1係為位置1處之內部流動速度，P2係為擴散器總成100中一位置2處之靜態壓力，Q2係為位置2處之動態壓力，V2係為位置2處之內部流動速度，以及位置2係為位置1之下游。第5圖之繪示亦顯示出口速度V1’及V2’(即，分別在位置1及位置2處排出擴散器氣體之速度)以及擴散器總成100周圍之環境壓力Po。
擴散器總成100之另一特徵在於出口流動結構104被配置成使出口流動結構104兩端之一壓降相對於靜態壓力P1及P2不顯著。
已觀察到，對於擴散器總成100而言，出口速度V2’大於出口速度V1’。據信，隨著吹洗氣體112之流動流接近盲端108，內部流動速度 變慢，因而內部流動速度V1大於內部流動速度V2，進而使動態壓力Q1大於動態壓力Q2。因Ptotal係為恆定的，故動態壓力Q1相對於動態壓力Q2較高會使靜態壓力P1相對於靜態壓力P2減小。因出口速度V1’及V2’係分別由靜態壓力P1及P2驅動，故出口速度V1’將小於出口速度V2’。因此，傳統擴散器總成100之速度分佈會產生一沿著流動長度106增大之不均一出口速度分佈114(即，在靠近基板容器30之空白端(blank end)之上端或遠端處產生之速度高於在靠近基板容器30之底部38之下端或近端處產生之速度)。
參照第6圖，其繪示之一擴散器總成140包含本發明某些實施例之特徵。擴散器總成140之指導原理(guiding principle)係使內部流動特性顛倒而使V2大於V1，進而形成其中V1’大於V2’之一速度分佈142。如此一來，氣態工作流體穿過底部38且經過基板容器30之開口48之下半部56進行清掃之力量及動量高於經過開口48之上半部58進行清掃之力量及動量。以下係為被配置成實現此種動態(dynamic)之各種實施例。
參照第7圖，其繪示本發明一實施例中一包含一內部流動限制器162之擴散器總成160。擴散器總成160包含由內部流動限制器162分隔之一近段(segment)164及一遠段166。每一段均包含一具有複數個壁172之擴散器本體168，該等壁172界定一出口流動結構174(例如，一開放多孔結構或複數個開孔)，該出口流動結構174使得氣態工作流體經由擴散器本體168沿徑向排出。
在一個實施例中，擴散器本體168係由品名為TUB-5361之POREX多孔聚乙烯材料形成，該材料係由位於美國喬治亞州費爾伯恩之Porex公司(Porex Cooperation of Fariburn,Georgia,USA)所供應。此商品之特性包含標稱外徑為1/2英吋、標稱內徑為0.29英吋、並具有一出口流動結 構174，出口流動結構174包含15至30mm之一平均孔隙大小以及處於30%至40%(包含30%及40%在內)範圍之孔隙率。應理解，儘管利用此擴散器本體進行了各種研究並獲得本文所呈現之實驗結果，然而所利用之POREX管之具體結構僅為代表性的而非限定性的。
出口流動結構174可分別在段164或166之整個長度上係為均一的，或在段164及166兩者中係為均一的。擴散器本體168可更界定一流動橫截面175，該流動橫截面175分別在段164或166之整個長度上係為均一的，及/或在段164及166兩者中係為均一的。遠段166在一遠端176處由一盲端178蓋住。盲端178可係為，但並非必需為，實心的(solid)及不可滲透的(impermeable)。在一個實施例中，內部流動限制器162包含一流動孔口182，如第7圖所繪示。
在功能上，流動孔口182會在擴散器總成160之近段164與遠段166之間引起一壓頭損失(head loss)。壓頭損失會使遠段166內之一總壓力PT2相對於近段164內之一總壓力PT1而減小。伴隨著總壓力PT2之減小，遠段166內之一靜態壓力PS2會相對於近段164內之一靜態壓力PS1而減小。因此，如上所述，遠段166之靜態壓力之減小會使排出遠段166之流動之出口速度V2’相對於近段164之出口速度V1’伴隨地減小。如此一來，鄰近基板容器30之底部38之出口速度V1’大於在基板容器30之上部中流動之出口速度V2’。
參照第8A圖及第8B圖，在本發明一實施例中顯示用於展示擴散器總成160之功效(efficacy)之實驗資料曲線圖202及204。該二曲線圖202及204呈現時間與類似於基板容器30之一基板容器內之相對濕度之關係，該基板容器之門54被移除且利用擴散器總成160來吹洗基板容器並將相 對濕度維持於15%以下。曲線圖202中所顯示之結果係基於一氮氣氣體沖洗；曲線圖204中之結果係基於一潔淨乾燥空氣吹洗。產生該二組資料之實驗係利用二個擴散器(如第1圖所繪示)，每一擴散器將100升/每分鐘之氣態工作流體遞送至基板容器中。該二曲線圖202及204亦顯示來自晶圓容器之狹槽3及狹槽6中所裝備圓盤之前部位置之資料。該等圓盤位置及基板容器狹槽位置係經選擇，乃因為支援此工作所進行之各種其他測試證明在霧可視化及相對濕度測試中，吹洗各下晶圓狹槽位置中之前部位置係最具挑戰性的。
在每一實驗中，晶圓載具30之門52敞開且容許微環境被充滿相對濕度為45%之環境空氣76(此係為用於基板搬運之潔淨室之典型特徵)。在該二曲線圖202及204中，在大約300秒處經由擴散器160將氣態工作流體引入曲線圖中。無論採用哪種氣態工作流體，在狹槽6處之圓盤皆會顯示出實質穩定、單調之相對濕度減小。當利用潔淨乾燥空氣作為氣態工作流體時，在狹槽3處之圓盤亦會單調減小(參見第8B圖)。該等資料均在600秒之時間標記處(即，引入氣態工作流體大約300秒之後)接近0%之相對濕度。
對於氮氣氣體吹洗，狹槽3處之圓盤未單調減小，且相對濕度亦未接近0%。相反，在狹槽3之前部處之相對濕度水準有點不穩定，此表明有環境空氣間歇地侵入開放之基板容器中。
然而，該等結果表明擴散器總成160起到令人滿意之作用。相對濕度會在進入吹洗循環不到10秒時達到15%之目標相對濕度臨限值以下且在此後不會再超過15%之相對濕度標記。因此，曲線圖202及204證實了擴散器總成160在使用氮氣或潔淨乾燥空氣作為氣態工作流體時之功效。
參照第9A圖及第9B圖，在本發明一實施例中繪示一採用流動限制器原理之擴散器總成190。擴散器總成190包含一單一擴散器本體192，一由一入口桿總成(inlet stem assembly)196支撐之居中圓盤194***該單一擴散器本體192中。擴散器本體192可包含許多與擴散器總成160之近段164及遠段166相同之屬性(例如，界定一出口流動結構之壁；具有均一流動橫截面之內部流動通道；以及盲端)。居中圓盤194及入口桿總成196與擴散器本體192配合，以界定複數個半環形通道198來限制流動並引起一壓頭損失。因此，擴散器總成190以與擴散器總成160相同之原理運作，並可在出口速度之分佈中形成相同之「台階(step)」。
應注意，擴散器總成160及擴散器總成190均不僅限於一單一內部流動限制器。亦即，可採用複數個流動限制器(圖中未繪示)以沿該等擴散器總成160及190之長度形成一系列減小之壓力，進而產生一多台階式(multi-step)外部速度分佈。
參照第10圖，在本發明一實施例中繪示一反向流動擴散器總成220。反向流動擴散器總成220包含一擴散器本體222，擴散器本體222具有一近端224及一遠端226並包含一界定一出口流動結構232(例如，一開放多孔結構或複數個開孔)之壁228，該出口流動結構232使得氣態工作流體經由擴散器本體222沿徑向排出。在一個實例性而非限定性實施例中，擴散器本體222係由以上所述之POREX多孔聚乙烯材料形成或具有與其類似之特性。
具有一近端236及一遠端238之一饋送管線234鄰設於並實質平行於擴散器本體222。不同於擴散器本體222，饋送管線234之結構不利於一徑向流動穿過其中；而且，饋送管線234之壁係為實心的，俾使進入近端 236之一流動流240自遠端238排出。
擴散器本體222之遠端226與饋送管線234之遠端238例如藉由一U形接頭242而流體連通。一入口接頭244可耦合至擴散器本體222之近端224及饋送管線234之近端236。在所示實施例中，入口接頭244與饋送管線234之近端236流體連通，並在擴散器本體222之近端224處提供一盲端246。接頭244亦可適於耦合於一埠(圖中未繪示)內，該埠係形成於基板容器30之底部38處。
在操作中，將一吹洗氣體246引入入口接頭244中，入口接頭244將吹洗氣體246投送至饋送管線234中。吹洗氣體穿過饋送管線234及U形接頭242，流動在此處反向並進入擴散器本體222之遠端226。吹洗氣體246然後沿徑向穿過壁228並經由出口流動結構232排出擴散器本體222。
在功能上，對於具有類似於以上所述POREX多孔聚乙烯材料之特性之擴散器本體222，相對於盲端246而言排出擴散器本體222之速度分佈可類似於相對於盲端108之第5圖所示速度分佈114。然而，流動流240反向會使相對於擴散器本體220之入口之速度分佈反向。亦即，對於反向流動擴散器總成220而言，鄰近擴散器本體222之盲端246(即，近端224)之高速度，係為在鄰近基板容器30之底部38處，較在鄰近頂部36處的速度為高，俾使氣態工作流體排出基板容器30之開口48之下半部56之力量及動量大於排出開口48之上半部58之力量及動量。
參照第11A圖及第11B圖，在本發明一實施例中繪示一反向流動擴散器總成260。反向流動擴散器總成260包含許多與反向流動擴散器總成220相同之屬性，該等屬性以編號相同之參考編號來表示。在結構上，反向流動擴散器總成260不同於反向流動擴散器總成220之處在於，饋送管 線234位於擴散器本體222內並與擴散器本體222以一中心軸線262為中心同心，以在饋送管線234與擴散器本體222之間界定一環形流動通道264。此外，擴散器本體222之近端224包含一使環形流動通道264終止之插塞(plug)266，且擴散器本體222之遠端226包含一盲端268，其中饋送管線234之遠端238相對於盲端266沿軸向偏置。
在功能上，盲端268起到使排出饋送管線234之流動流240反向並將其沿軸向重新引導至環形流動通道264中之作用(參見第11B圖)。插塞266實際上係為環形流動通道264之一盲端，俾使進入環形流動通道264之吹洗氣體經由出口流動結構232沿徑向排出擴散器本體222。流動流240之反向以及由插塞266在擴散器本體222之近端224處提供之阻擋會形成一排出擴散器本體222之速度分佈，該速度分佈具有與反向流動擴散器總成220之速度分佈類似之特徵。
以上所揭露之實施例基於靜態壓力沿擴散器本體長度變化之原理而形成一非均一之速度分佈。然而，藉由修改此種動態，擴散器總成可被定製成基於一不同原理(在本文中稱作「充氣室填充效應(plenum charge effect)」)提供一所期望之流量分佈，如下所述。
參照第12圖，其繪示採用充氣室型擴散器本體282之一塔擴散器總成280。擴散器本體282與擴散器本體168、192及222之一區別在於，充氣室型擴散器本體282之一出口流動結構2821被配置成使其兩端之壓降△P經由實質大於靜態壓力P1及P2。因此，擴散器本體120用作一如下之充氣室：其中之軸向速度V1及V2小，俾使總壓力Ptotal與靜態壓力P1及P2實質相同。因此，當沿內部流動流之靜態壓力變化不顯著時會促進「充氣室填充效應」。
一種採用充氣室填充效應之方式係為利用一充氣室型擴散器本體282，其中充氣室型擴散器本體282之孔隙率相對於擴散器本體168、192及222之孔隙率減小，進而使對徑向流出量(outflow)之阻力增大。另一種方式係為使充氣室型擴散器本體282之壁之厚度相對於擴散器本體168、192及222之壁之厚度增大，此亦會使對徑向流出量之阻力增大。可將開孔直徑之尺寸減小至同樣之效果。又一種方式係使充氣室型擴散器本體282之內部流動橫截面相對於擴散器本體168、192及222之內部流動橫截面增大，進而在一給定體積(volumeric)流動速率條件下減小流動流之速度。可單獨地或組合地改變該等參數以形成期望之充氣室填充效應。
將充氣室型擴散器本體282視為具有一恆定之內部流動橫截面284、一沿其長度均一之出口流動結構284(例如，均一之孔隙率及厚度)、以及一用於使流動橫截面284終止之盲端288。對於一有利於達成充氣室填充效應之塔擴散器總成280而言，沿徑向排出充氣室型擴散器本體282之一出口速度分佈292將係為實質均一的。因此，需要進行其他定製來影響一非均一之速度分佈。以下將闡述實施該等其他定製之充氣室填充型實施例。
參照第13圖，在本發明一實施例中繪示一分段式(segmented)充氣室型擴散器總成300。分段式充氣室型擴散器總成300包13含一近端302、一盲遠端304、以及如圖所示三個段306a、306b以及306c，該三個段306a、306b以及306c經由沿一中心軸線312之一中心通道308流體連通。中心通道308可沿總成300之長度界定相同之流動橫截面。然而，在一個實施例中，各該段306a、306b以及306c分別產生一充氣室填充效應，並被分別配置成具有一獨特之出口流動結構314a、314b及314c；亦即，各該段306a、306b、及306c具有開孔大小、開孔幾何結構(pore geometry)、以及 孔隙率之一獨特組合，因而各該段306a、306b、及306c對徑向流出量之阻力不同。
為影響一在近端302處(即，在一最靠近基板容器30之底部38之位置處)遞送之速度高於在遠端304處遞送之速度之出口流動速度分佈316，出口流動結構314a、314b及314c被定製成使段306c對徑向流出量之阻力最大且段306a對徑向流出量之阻力最小，並且段306b對徑向流出量之阻力處於其中間。
應注意，對三個段306a、306b、及306c進行之繪示係為非限定性的且僅代表複數個段。在其他實施例中可使用更多或更少之段。
參照第14A圖、第14B圖及第14C圖，其分別在本發明實施例中繪示充氣室型擴散器總成320、340及360。充氣室型擴散器總成320、340及360之開孔大小、開孔幾何結構及孔隙率可沿其各自之流動長度322、342及362係為恆定的。另一方面，總成320、340及360分別利用沿其各自之長度322、342及362變化之流動橫截面324、344及364。充氣室型擴散器總成320及340更採用沿其各自之長度322及342變化之厚度326及346。
在功能上，充氣室型擴散器總成320在一近端328處較在一遠端332處具有一更大之流動橫截面324及一更薄之壁。藉由此種幾何結構，一出口速度分佈334可在近端328處較在遠端332處具有更高之速度。充氣室型擴散器總成340具有一近端348及一遠端352並形成一出口速度分佈354，充氣室型擴散器總成340基於相同之原理運作，但是流動橫截面344之變化係呈離散(discrete)台階之形式而非流動橫截面324之錐形幾何結構之形式。對於具有一近端368、一遠端372並形成一出口速度分佈374之充氣室型擴散器總成360而言，壁厚度係為實質恆定的，因而對沿其長度之徑向流動 之阻力之變化主要依賴於流動橫截面364之變化。
參照第15A圖及第15B圖，在本發明一實施例中繪示一多擴散器總成(multiple diffuser assembly)380。多擴散器總成380包含三個單獨之擴散器本體382a、382b、及382c，擴散器本體382a、382b、及382c分別具有分別可操作地耦合至一入口管386a、386b、及386c之一近端384a、384b、及384c，並分別具有一盲遠端388a、388b、及388c。
在一個實施例中，各該擴散器本體382a、382b、及382c被配置成一充氣室型擴散器本體，俾分別產生一如第12圖所繪示之均一速度流動分佈。然而，每一擴散器對徑向流出量之阻力不同。在一個實施例中，擴散器本體382c對徑向流出量呈現一較高阻力，擴散器本體382a對徑向流出量呈現一較低阻力，且擴散器本體382b對徑向流出量呈現一處於其間之阻力。由於擴散器本體382a最靠近基板容器30之下部38，氣態工作流體穿過底部38並經過基板容器30之開口48之下半部56進行清掃之力量及動量高於經過開口48之上半部58進行清掃之力量及動量(參見第1圖)。
在另一實施例中，擴散器本體382a、382b、及382c分別被配置成形成一非均一之速度流動分佈，如第5圖所繪示。儘管此種設置不一定會在緊鄰底部38處提供最高之速度，然而擴散器本體382a仍可被定製成使所形成之一標稱速度大於由擴散器本體382b及382c輸出之標稱速度。如此一來，氣態工作流體穿過底部38並經過基板容器30之開口48之下半部56進行清掃之力量及動量大於經過開口48之上半部58進行清掃之力量及動量。
在其他實施例中，各該擴散器本體382a、382b、及382c被配置為一反向流動擴散器總成，如第10圖或第11圖所繪示。擴散器本體382a可被定製成使所形成之一標稱速度大於由擴散器本體382b及382c輸出之標 稱速度。如此一來，氣態工作流體穿過底部38並經過基板容器30之開口48之下半部56進行清掃之力量及動量大於經過開口48之上半部58進行清掃之力量及動量。此種設置亦會在緊鄰底部38處提供最高之速度，進而增強清掃作用。
在某些實施例中，入口386a、386b及386c可與各自之流量閥(圖中未繪示)流體流通，該等流量閥可被調節以增大或減小穿過各自之擴散器本體382a、382b、及382c之相對流動速率。即便在各該擴散器本體382a、382b、及382c具有相同出口流動特性之配置中，調節流動速率亦可沿多擴散器總成380之長度形成變化之出口速度分佈。
第15B圖之繪示亦顯示相對於基板容器30之頂部36及底部38之狹槽位置之順序。
應注意，對三個擴散器本體382a、382b、及382c之繪示係為非限定性的且僅代表複數個擴散器本體。在其他實施例中可利用更多或更少之擴散器本體。
以上所揭露之擴散器總成皆為「塔型」擴散器。亦可採用其他類型之擴散器。舉例而言，可沿基板容器30之背部42設置一充氣室型擴散器隔室(圖中未繪示)，例如，以一雙重壁(double wall)之形式設置，該雙重壁具有一鄰近基板之內壁部。該內壁可係為多孔的或包含複數個開孔或排氣狹槽(venting slot)。孔隙率/開孔密度可沿著內壁之高度而變化，俾使在靠近基板容器30之底部38處對流動之阻力小於在靠近頂部36處對流動之阻力。藉由穿過基板容器30之底部38之複數個埠，可促進對充氣室型擴散器隔室之填充，該等埠與擴散器隔室流體連通。
第16A圖、第16B圖及第16C圖描繪一多孔塔擴散器總成399之一實施例以及各組件。其在本發明一實施例中繪示一入口接頭400，入口接頭400用於耦合被配置成一管狀塔之一多孔媒介擴散器402。入口接頭400包含一基座部404，基座部404界定一穿過基座部404之軸向開孔408，軸向開孔408以一開孔軸線409為中心。一管嘴406自基座部404之一第一面410延伸，管嘴406包含一近端411及一遠端413並界定穿過其中之一中心通道412，中心通道412與基座部404之軸向開孔408流體連通。在一個實施例中，管嘴406包含一壁部414，壁部414具有一界定一橫向開孔416之結構，橫向開孔416穿過壁部414。入口接頭可利用一「卡口(bayonet)」型連接而連接至一連接部418中之一上插口(socket)417，在該「卡口」型連接中，凸塊419嚙合插口中之狹槽420。一彈性構件421被固定於一下插口423中以與吹洗噴嘴嚙合。彈性構件可如圖所示被配置成一墊圈(grommet)且可將一止回閥425定位於彈性構件中之一貫穿孔425.2中。連接部可係為一前開式晶圓容器之一容器部之一一體(unitary)部分。
在各種實施例中，多孔媒介擴散器402可操作地耦合管嘴406。多孔媒介擴散器402可包含一界定一開放多孔結構424之壁422，進而使氣態工作流體能夠經由多孔媒介擴散器402沿徑向排出。多孔媒介擴散器402可由POREX多孔聚乙烯材料形成或具有與其類似之特性。
多孔媒介擴散器402可界定一擴散器通道426，擴散器通道426沿一擴散器軸線428延伸入多孔媒介擴散器402中。擴散器通道426可在多孔媒介擴散器402之一近端434處界定一開口432，開口432與管嘴406之中心通道412同心。多孔媒介擴散器402可包含一位於近端434處之擴口部427，該擴口部之一內徑及/或一外徑大於多孔媒介擴散器402在其遠側之一 內徑及/或外徑。管嘴406延伸入擴散器通道426之開口432中，俾使多孔媒介擴散器402對著橫向開孔416。
在某些實施例中，一管狀部431自基座部404之一第二面433懸垂，第二面433係與基座部404之第一面410相對。在各種實施例中，基座部404以一第一軸線436為中心，第一軸線436垂直於基座部404之第一面410。管狀部可界定一入口埠437，入口埠437亦以第一軸線436為中心。管嘴406之中心通道412可界定一第二軸線438，第二軸線438實質平行於第一軸線436。在一個實施例中，第二軸線438相對於第一軸線436沿徑向偏置。
在一個實施例中，管嘴406係為一帶倒鉤之管嘴406a，包含在管嘴406a之遠端413處之一倒鉤部442及壁部414之一錐形部444，倒鉤部442界定帶倒鉤之管嘴406a之一主外徑446，錐形部444鄰近倒鉤部442而界定一局部最小之外徑448。橫向開孔416穿過壁部414之錐形部444。一環形充氣室452界定於倒鉤部442之錐形部444與多孔媒介擴散器402之擴散器通道426之一邊界454之間，環形充氣室452經由橫向開孔416而與帶倒鉤之管嘴406a之中心通道412流體連通。在各種實施例中，一彈性帶(elastomeric band)456(例如一O形環)耦合於多孔媒介擴散器402之近端434附近以助於將多孔媒介擴散器402固定至管嘴406。
參照第17A圖至第17D圖，其繪示具有管嘴406之其他所揭露實施例，管嘴406自基座部404之第一面410延伸。本文中，參考編號406總體地或籠統地指代該(等)管嘴，而後面緊跟一字母後綴之參考編號406(例如，406a)指代本發明之一特定管嘴。各管嘴406所共有之態樣以編號相同之參考編號來表示。在一個實施例中，一管嘴406b包含形成於管嘴406b之壁部416之一外表面464上之外螺紋462，至少一個橫向開孔416穿過外螺紋 462(參見第17A圖)。在另一實施例中，一管嘴406c亦包含外螺紋462及至少一個橫向開孔416，並具有自該至少一個橫向開孔416延伸之一溝道(channel)466，該至少一個橫向開孔416經由溝道466橫越外螺紋462到達管嘴406c之遠端443(參見第17B圖)。在另一實施例中，一管嘴406d包含一界定一狹槽472之結構，狹槽472經由管嘴之遠端443而自該至少一個橫向開孔416延伸(參見第17C圖)。在一個實施例中，一管嘴406e相對於其他管嘴406變短且一膠接接頭(glue joint)或焊接接頭(weld joint)474設置於多孔媒介擴散器402之近端434與入口接頭400之間(第17D圖)。
在各種實施例中，作為非限定性實例，橫向開孔416可具有一處於3毫米至12毫米範圍內之直徑且中心可位於垂直於基座部404之第一面410之一距離處，該距離介於3毫米與15毫米之間(包括3毫米及15毫米在內)。對於第17D圖之管嘴406e而言，遠端413可位於垂直於基座部404之第一面410之一距離處，該距離介於3毫米與15毫米之間(包括3毫米及15毫米在內)。
在各種實施例中，一O形環476安置於管嘴406之近端411處。O形環476可接觸外表面464及基座部404之第一面410兩者，如第16B圖所繪示。在某些實施例中，一凸面(raised face)478形成於或設置於管嘴406之近端411處，如第17C圖及第17D圖所繪示。在某些實施例中，多孔媒介擴散器402之擴散器通道426之邊界454包含一界定內螺紋482之結構，內螺紋482被配置成與外螺紋462配合。
參照第18A圖及第18B圖，其在本發明一實施例中繪示一入口接頭486。入口接頭486包含許多與入口接頭400相同之態樣，該等態樣以編號相同之參考編號來表示。入口接頭486包含一軸環部(collar portion) 488而非一管嘴，軸環部488圍繞軸向開孔408並自基座部404之第一面410沿軸向延伸，軸環部488包含一近部490及一遠部492，遠部492界定一接納多孔媒介擴散器402之開口494。在一個實施例中，軸環部488包含一或多個開孔495。在一個實施例中，一O形環496設置於軸環部488之一內表面498上之一壓蓋(gland)497內。亦可採用墊片(gasket)499在入口接頭486與基板容器30之底部38之間提供一密封。
在功能上，相較不包含橫向開孔或變短之管嘴之傳統吹洗塔，第16A圖至第16C圖、第17A圖至第17C圖、以及第18A圖至第18B圖之各種實施例之該(等)開孔416及495以及第17D圖之變短之管嘴406e會使空氣更靠近晶圓容器30之底部38之表面40而進入多孔媒介擴散器402。
管嘴406a至406d以及軸環部488可提供足夠之支承表面(bearing surface)484，以供擴散器通道426之邊界454可抵靠支承表面484對齊，藉以穩固地固定多孔媒介擴散器402而使其不會鬆動或傾倒。管嘴406e之膠接接頭或焊接接頭474可補償管嘴406e相對於其他管嘴406a至406d而言減小之支承表面。當然，某些實施例(圖中未繪示)可包含一更長且具有開孔之管嘴與一膠接接頭之組合。
安裝於管嘴406b之基座處之O形環476可起到對齊多孔媒介擴散器402之近端434之作用。O形環476亦可被壓縮於多孔媒介擴散器402之近端434與入口接頭400之間，進而在內螺紋482與外螺紋462之間提供一偏壓力(biasing force)，該偏壓力會在操作中減小多孔媒介擴散器402在螺紋型式之管嘴406(即，管嘴406b、406c、及406d)上之轉動。被壓縮之O形環476亦可提供一密封，以防止氣體沿軸向流動至多孔媒介擴散器402之近端434及開口432之外。
參照第19圖，其在本發明一實施例中繪示一多孔塔擴散器總成500，多孔塔擴散器總成500包含一具有一入口接頭504之吹洗模組502。吹洗模組502可包含一殼體506，殼體506具有一管狀部508及一頂部512，頂部512包含一界定一開孔514之結構，開孔514穿過該結構。吹洗模組502可被配置成安裝於基板容器30之底部38中，俾使頂部512實質齊平於底部38之內表面40。開孔514界定一中心軸線516並以一中心軸線516為中心同心。在一個實施例中，殼體506亦以開孔514之中心軸線516為中心同心。吹洗模組502可包含一止回閥518，止回閥518容許流入基板容器30、同時禁止或防止流出基板容器30。吹洗模組502亦可包含一過濾器總成520，以過濾經過其之氣體。此外，一彈性構件521嚙合吹洗噴嘴，彈性構件521可被配置成一彈性管狀部521.2以及一一體式隔膜(diaphragm)部521.4，一體式隔膜部521.4具有一附連至管狀部521.2之中心開孔521.7。管狀部被密封地夾緊於該總成內且隔膜部自其向內延伸，以為一吹洗噴嘴提供一彈性安置表面。嚙合該具有開孔之隔膜部之吹洗噴嘴居於該開孔與該管狀部之間。
一耦合器(coupling)522被設置於殼體506中，且耦合器522界定一貫穿通道524。在一個實施例中，貫穿通道524實質與頂部512之開孔514之中心軸線516同心。一多孔媒介擴散器526具有一近端528，近端528可操作地耦合耦合器522並延伸穿過吹洗模組502之頂部508之開孔514，多孔媒介擴散器526界定一擴散器通道532，擴散器通道532延伸入多孔媒介擴散器526內。擴散器通道532在多孔媒介擴散器526之近端528處界定一開口534。在一個實施例中，開口534實質以開孔514之中心軸線516為中心同心。
多孔媒介擴散器526包含一開放式多孔側壁部536(「多孔」被定義為一種使氣態工作流體經由多孔媒介擴散器526沿徑向排出之開放 式多孔結構)。在一個實施例中，多孔媒介擴散器526之多孔側壁部536延伸穿過開孔514及/或延伸至開孔514之正上方，俾使多孔側壁部536緊鄰基板容器30之底部38之內表面40。
在某些實施例中，耦合器522係為一陰耦合器(female coupling)且可包含內螺紋538(如圖所示)。在一個實施例中，多孔媒介擴散器526之近端528可於其一外表面544上包含外螺紋542。外螺紋542與內螺紋538相容。在一個實施例中，耦合器522可自殼體506之頂部512懸垂；在其他實施例中，耦合器522可自管狀部508及/或自過濾器總成520懸置。
在功能上，將多孔側壁部536緊鄰基板容器30之底部38之內表面40設置會使得排出多孔側壁部536之空氣對內表面40進行清掃之功效高於在內表面40上方之更高處發起之一吹洗流之功效。在某些實施例中，底部38具有足夠之厚度以使殼體506界定一使得無需替換或重新設計止回閥518便能夠整合入口接頭504之高度。
管狀部508可被配置成與基板容器30之底部38耦合，並可容置一止回閥以使流動僅沿一個方向進行(即，進入或排出基板容器30)。
第20A圖、第20B圖及第20C圖例示一擴散器塔600，擴散器塔600利用一托架608而安裝至一前開式晶圓容器之一容器部604，托架608被固定至一容器部結構(例如凸塊或凸台612)。塔托架具有一夾緊部614，夾緊部614之尺寸適以將管狀擴散器彈性地固定於其中。
參照第21A圖及第21B圖，其在本發明一實施例中繪示具有非限定性尺寸之一多孔媒介擴散器402A。該等非限定性尺寸係以英吋呈現，且括號內之值以毫米為單位。擴口部427被繪示為具有一標稱為9.27毫 米之內徑427.1以及一標稱為14.61毫米之外徑427.2。在各種非限定性實施例中，內徑427.1可處於9毫米與10毫米之間，且外徑427.2可處於14毫米與16毫米之間。在各種非限定性實施例中，內徑427.1可處於5毫米與15毫米之間，且外徑427.2可處於7毫米與20毫米之間。在非限定性實施例中，擴散器之壁厚度可處於2毫米與4毫米之間。擴散器可由燒結(sintered)聚合物或燒結陶瓷形成。
在各種非限定性實施例中，內徑427.1可處於5毫米與15毫米之間，且外徑427.2可處於10毫米與20毫米之間。
參照第22圖，其例示一翻新工具組700，翻新工具組700提供一擴散器702、一接頭704、以及一包裝712。亦可提供用於指導安裝之書面說明(written instruction)706。
以上所揭露之擴散器總成均為「塔式」擴散器。亦可採用其他類型之擴散器。舉例而言，可例如以一具有一鄰近基板之內壁部之雙重壁形式沿基板容器30之背部42設置一充氣室型擴散器隔室(圖中未繪示)。內壁可係為多孔的或包含複數個開孔或排氣狹槽。孔隙率/開孔密度可沿著內壁之高度而變化，俾使對靠近基板容器30之底部38之流動之阻力小於對靠近頂部36之流動之阻力。藉由穿過基板容器30之底部38之埠，可促進對充氣室型擴散器隔室之填充，該等埠係與擴散器隔室流體連通。
以上提及之下列參考文獻係由本專利申請案之申請者所有，且除其中所包含之明確定義外均以引用方式併入本文中：頒予Roberson等人之美國專利第6,221,163號以及頒予Burns等人之美國專利申請公開案第2012/0297981號。
此外，本文中包含之用語「實施例」、「本發明之實施例」、及「所揭露之實施例」係指本專利申請案的不被視為先前技術之說明書(文本，包括申請專利範圍及附圖)。
30‧‧‧基板容器
32‧‧‧擴散器總成
34‧‧‧側部
36‧‧‧頂部
38‧‧‧底部
42‧‧‧背部
44‧‧‧前部
46‧‧‧門框架
48‧‧‧開口
52‧‧‧門
54‧‧‧垂直方向
56‧‧‧下半部
58‧‧‧上半部
64‧‧‧微環境
66‧‧‧開槽側壁
68‧‧‧狹槽位置
70‧‧‧擴散器總成

Claims (26)

  1. 一種用於一前開式晶圓容器中之多孔塔擴散器總成(porous tower diffuser assembly)，該擴散器總成包含：一入口接頭(inlet fitting)，具有一基座部、一一體式偏置部(unitary offset portion)、以及一一體式朝上管嘴(nipple)；以及一多孔塔，被配置成一燒結聚合物管狀部(sintered polymer tubular portion)及一擴口之下部(flared lower portion)，該擴口之下部可嚙合或被嚙合於該朝上管嘴上。
  2. 如請求項1所述之多孔塔擴散器總成，更包含一彈性墊圈(elastomeric grommet)及一止回閥，該彈性墊圈用於嚙合一吹洗噴嘴(purge nozzle)，該止回閥之尺寸適以配合於該墊圈中之一貫穿孔內。
  3. 如請求項2所述之多孔塔擴散器總成，更包含另一多孔塔及另一入口接頭。
  4. 如請求項1所述之多孔塔擴散器總成，被配置成一翻新工具組(retrofit kit)，且更包含容納有該入口接頭及該多孔塔之一包裝。
  5. 如請求項1所述之多孔塔擴散器總成，更包含書面說明(written instruction)。
  6. 一種前開式晶圓容器，包含一容器部，該容器部具有一正面開口及一門，該門用於密封地閉合該正面開口，該容器部具有一底壁，該前開式晶圓容器更包含：一入口接頭，具有一基座部、一一體式偏置部、以及一一體式朝上管嘴，該入口接頭安置於該底壁中之一開孔處； 一多孔塔，被配置成一燒結聚合物管狀部及一擴口之下部，該擴口之下部被嚙合於該朝上管嘴上。
  7. 如請求項6所述之前開式晶圓容器，更包含另一入口接頭，該另一入口接頭具有一基座部、一一體式偏置部、以及一一體式朝上管嘴，該另一入口接頭安置於該底壁中之另一開孔處；另一多孔塔，被配置成另一燒結聚合物管狀部及另一擴口之下部，該另一擴口之下部被嚙合於該另一入口接頭之該朝上管嘴上。
  8. 一種用於前開式晶圓容器之吹洗翻新工具組，該工具組包含：一多孔媒介擴散器，具有一擴口端；具有一管嘴之一入口接頭，用於接納該擴口端；以及一包裝容器，該多孔媒介擴散器及該入口接頭。
  9. 如請求項8所述之工具組，更包含一彈性墊圈及一止回閥。
  10. 一種用於一多孔塔擴散器總成之入口接頭，該多孔塔擴散器總成用於一基板容器中，該入口接頭包含：一基座部，界定一穿過該基座部之軸向開孔；一管嘴，自該基座部之一第一面延伸並界定一中心通道，該中心通道與該基座部之該軸向開孔流體連通，該管嘴包含一壁部及界定一橫向開孔之一結構，該橫向開孔穿過該壁部；一多孔媒介擴散器，可操作地耦合該管嘴，該多孔媒介擴散器包含一開放式多孔側壁部(openly porous sidewall portion)並界定一擴散器通道，該擴散器通道沿一擴散器軸線延伸入該多孔媒介擴散器內，該擴散器通道在該多孔媒介擴散器之一近端處界定一開口並與該管嘴之該 中心通道同心，其中該管嘴延伸入該擴散器通道之該開口內，俾使該多孔媒介擴散器對著(subtend)該橫向開孔。
  11. 如請求項10所述之入口接頭，更包含一管狀部，該管狀部自該基座部之一第二面懸垂，該第二面係與該基座部之該第一面相對。
  12. 如請求項10所述之入口接頭，其中：該基座部係以一第一軸線為中心，該第一軸線垂直於該基座部之該第一面；該管嘴之該中心通道界定一第二軸線，該第二軸線實質平行於該第一軸線；以及該第二軸線相對於該第一軸線沿徑向偏置。
  13. 如請求項12所述之入口接頭，其中：該基座部之該軸向開孔界定一第三軸線，該第三軸線實質平行於該第一軸線；以及該第三軸線相對於該第一軸線及該第二軸線沿徑向偏置。
  14. 如請求項10所述之入口接頭，其中：該管嘴係為一帶倒鉤之管嘴(barbed nipple)，包含一倒鉤部及在該壁部上之一錐形部，該倒鉤部界定該帶倒鉤之管嘴之一主外徑(major outer diameter)，該錐形部鄰近該倒鉤部而界定一減小之外徑；該橫向開孔穿過該壁部之該錐形部；以及一環形充氣室(annular plenum)界定於該錐形部、該倒鉤部與該多孔媒介擴散器之該擴散器通道之一邊界之間，該環形充氣室經由該橫 向開孔而與該帶倒鉤之管嘴之該中心通道流體連通。
  15. 如請求項10所述之入口接頭，其中該管嘴之該壁部包含形成於其一外表面上之外螺紋。
  16. 如請求項15所述之入口接頭，其中該多孔媒介擴散器之該近端包含形成於其一內表面上之內螺紋，該等內螺紋係與該管嘴之該等外螺紋相容。
  17. 如請求項10所述之入口接頭，其中該多孔媒介擴散器在該近端處包含一擴口部。
  18. 一種用於一多孔塔擴散器總成之入口接頭，該多孔塔擴散器總成用於一基板容器中，該入口接頭包含：一吹洗模組，用於安裝於該基板容器之一底板(floor)中，該吹洗模組包含一殼體，該殼體具有一管狀部及一頂部，該頂部包含一界定一開孔之一結構，該開孔穿過該結構，該開孔界定一中心軸線並以一中心軸線為中心同心；一耦合器(coupling)，設置於該殼體中，該耦合器界定一貫穿通道，該貫穿通道實質與該頂部之該開孔之該中心軸線同心；以及一多孔媒介擴散器，具有一近端，該近端可操作地耦合該耦合器並延伸穿過該吹洗模組之該頂部之該開孔，該多孔媒介擴散器包含一開放式多孔側壁部並界定一擴散器通道，該擴散器通道延伸入該多孔媒介擴散器內，該擴散器通道在該多孔媒介擴散器之該近端處界定一開口，該開口實質以該開孔之該中心軸線為中心同心，其中該多孔媒介擴散器的一部分與該開孔齊平並在該開孔正上方延伸，該部分係為一多孔材料。
  19. 如請求項18所述之入口接頭，其中該耦合器係為一陰耦合器(female coupling)。
  20. 如請求項19所述之入口接頭，其中該陰耦合器係為一帶螺紋陰耦合器。
  21. 如請求項20所述之入口接頭，其中該多孔媒介擴散器之該近端在其一外表面上包含外螺紋，該等外螺紋與該帶螺紋陰耦合器相容。
  22. 如請求項18所述之入口接頭，其中該耦合器自該殼體之該頂部懸垂。
  23. 一種用於運送基板之系統，包含：一基板容器，包含一用於***/取出複數個基板之開口以及一門，該門適以密封地覆蓋該開口，該開口係位於實質平行於一垂直方向之一平面上；一擴散器總成，設置於該基板容器內並適以將一氣態工作流體接納至該容器之內部，該擴散器總成被定向成朝該開口引導該氣態工作流體，以使用該氣態工作流體吹洗該基板容器，該擴散器總成被配置成朝該開口之一下半部引導該氣態工作流體之一速度高於朝該開口之一上半部引導該氣態工作流體之一速度。
  24. 如請求項23所述之系統，其中該擴散器總成鄰設於該基板容器之一背部，該背部係與該開口相對。
  25. 如請求項23所述之系統，其中該擴散器總成包含一入口塔，該入口塔適以安裝至該基板容器以將該氣態工作流體接納至該容器之該內部，該入口塔包含一第一端及與該第一端相對之一盲端(blind end)，該第一端界定一流動入口，該入口塔界定一內部流動通道並包含一多孔外套管(porous outer sleeve)，該內部流動通道自該流動入口延伸至該盲端， 該多孔外套管與該內部流動通道流體連通。
  26. 如請求項25所述之系統，其中該入口塔包含至少一個流動阻止部(flow obstruction)，該至少一個流動阻止部沿該內部流動通道設置於該流動入口與該盲端之間。
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