專利名稱：一種用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造設(shè)備中的一種光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)。更具體的說，涉及提供光學(xué)測(cè)量設(shè)備內(nèi)部的溫度、壓力及潔凈度滿足大尺寸晶圓光學(xué)測(cè)量設(shè)備精度指標(biāo)要求的微環(huán)境控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著IC產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，晶圓的尺寸逐步向300mm邁進(jìn)，對(duì)晶圓的加工制造自動(dòng)化及工藝要求也越來越高。比如，在整個(gè)晶圓的制程中，對(duì)潔凈度及環(huán)境控制的要求越來越苛刻。傳統(tǒng)的單純依靠潔凈廠房來控制環(huán)境的方法不但會(huì)造成能源的浪費(fèi)，同時(shí)也很難滿足日益提高的環(huán)境指標(biāo)需求。微環(huán)境技術(shù)的運(yùn)用，不但提高了控制精度，同時(shí)大大降低了潔凈廠房的控制成本。光學(xué)測(cè)量設(shè)備(包括但不限于薄膜測(cè)量和關(guān)鍵尺寸測(cè)量；薄膜測(cè)量可以是包括薄膜厚度，薄膜材料的光學(xué)特性參數(shù)，薄膜材料的應(yīng)力參數(shù)等的測(cè)量；關(guān)鍵尺寸測(cè)量可以是包括線寬，高度/深度，側(cè)壁角，圖形形貌等)，對(duì)于環(huán)境控制有較高的要求，細(xì)小的灰塵或顆粒不但會(huì)污染光學(xué)器件，也會(huì)引起測(cè)量的誤差。同時(shí)，內(nèi)部溫度的波動(dòng)會(huì)大大的影響光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，必須通過合適的環(huán)境控制方法來保證測(cè)量系統(tǒng)環(huán)境的潔凈度和氣流、溫度等指標(biāo)的精度。本實(shí)用新型對(duì)光學(xué)測(cè)量設(shè)備，例如300_晶圓測(cè)量機(jī)臺(tái)，的微環(huán)境控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)，包括環(huán)境壓力控制模塊，其中所述環(huán)境壓力控制模塊包括進(jìn)風(fēng)裝置，包括入口和出口，所述進(jìn)風(fēng)裝置的入口經(jīng)過所述氣流溫度控制模塊耦接至大氣，所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的方向設(shè)置成與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)；以及出風(fēng)裝置，包括入口和出口，所述出風(fēng)裝置的入口耦接至所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口，所述出風(fēng)裝置的出口耦接至大氣。在一個(gè)例子中，所述微環(huán)境控制系統(tǒng)還包括氣流溫度控制模塊，包括加熱器，用于加熱氣流；內(nèi)部潔凈度控制模塊，包括至少一個(gè)過濾器，用于過濾氣流；以及溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊。在一個(gè)例子中，所述進(jìn)風(fēng)裝置包括風(fēng)機(jī)和出風(fēng)箱，其中，所述風(fēng)機(jī)的入口經(jīng)由所述氣流溫度控制模塊耦接至大氣，所述風(fēng)機(jī)的出口耦接至所述出風(fēng)箱的入口，所述出風(fēng)箱包括入口、出口、以及連通所述入口和所述出口的多個(gè)氣流通道，所述出風(fēng)箱的氣流通道對(duì)流入出風(fēng)箱的空氣起到穩(wěn)壓作用，所述出風(fēng)箱的出口耦接至所述出風(fēng)裝置的入口，所述多個(gè)氣流通道的鄰近所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)。在一個(gè)例子中，所述風(fēng)機(jī)的入口進(jìn)一步經(jīng)由所述內(nèi)部潔凈度控制模塊的過濾器耦、接至大氣。在一個(gè)例子中，所述多個(gè)氣流通道的鄰近所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向平行。在一個(gè)例子中，所述風(fēng)機(jī)包括離心風(fēng)機(jī)，所述出風(fēng)裝置包括軸流風(fēng)機(jī)。在一個(gè)例子中，所述進(jìn)風(fēng)裝置和所述出風(fēng)裝置設(shè)置成使得所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分的壓力高于所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的其他部分的壓力。在一個(gè)例子中，所述進(jìn)風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)量為650-700m3/h，所述出風(fēng)裝置的出風(fēng)量為300-350mVho 在一個(gè)例子中，所述溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括第一壓差傳感器，耦接至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與大氣，用于測(cè)量所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與大氣的壓差；第二壓差傳感器，耦接至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的前端模塊，用于測(cè)量所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的前端模塊的壓差；第三壓差傳感器，耦接至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜，用于測(cè)量所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜的壓差；以及控制器，耦接至所述第一、第二、第三壓差傳感器、所述進(jìn)風(fēng)裝置以及所述出風(fēng)裝置，用于根據(jù)所述第一、第二、第三壓差傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)控制所述進(jìn)風(fēng)裝置以及所述出風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)量和出風(fēng)量。在一個(gè)例子中，所述溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊還包括第一溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分；第二溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜；第三溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的關(guān)鍵電機(jī)；第四溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的燈；以及第五溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的關(guān)鍵機(jī)械部件，其中，所述控制器還耦接至所述第一、第二、第三、第四、第五溫度傳感器，用于根據(jù)所述第一、第二、第三、第四、第五溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)控制氣流溫度控制模塊。在一個(gè)例子中，當(dāng)所述第一、第二、和/或第三壓差傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和/或所述第一、第二、第三、第四、和/或第五溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)超過第一預(yù)定區(qū)域，所述控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)所述第一、第二、和/或第三壓差傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和/或所述第一、第二、第三、第四、和/或第五溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)超過第二預(yù)定區(qū)域，所述控制器切斷所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的供電。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的微環(huán)境控制系統(tǒng)同時(shí)提供環(huán)境潔凈度控制，氣流溫度控制以及壓力控制。該系統(tǒng)能有效的維持機(jī)臺(tái)內(nèi)部溫度、壓力以及潔凈度的精度及穩(wěn)定性指標(biāo)需求，達(dá)到了較好的控制效果。在一個(gè)實(shí)施例中，該微環(huán)境控制系統(tǒng)用于300_晶圓光學(xué)測(cè)量機(jī)臺(tái)。光學(xué)測(cè)量機(jī)臺(tái)，例如300mm晶圓光學(xué)測(cè)量機(jī)臺(tái)，可劃分為幾個(gè)空間，例如，劃分為前端模塊，機(jī)臺(tái)上部測(cè)量部分和機(jī)臺(tái)下方電氣柜，在以下的描述中會(huì)提及。在一個(gè)實(shí)施例中，氣流溫度控制模塊主要是由空氣加熱器、溫度控制器組成的。氣流溫度控制箱可以是一雙層不銹鋼保溫箱，放置在機(jī)臺(tái)框架上方，氣流通過離心風(fēng)機(jī)被吸入雙層保溫箱內(nèi)，依次通過進(jìn)口中效過濾器、加熱器、氣流溫度傳感器、然后通過風(fēng)機(jī)，經(jīng)過溫度控制的氣流最后通過出風(fēng)箱末端的超高效過濾器(ULPA)吹向設(shè)備內(nèi)部機(jī)臺(tái)上方測(cè)量部分。氣流的溫度控制是通過溫度控制器和溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)的，可以實(shí)現(xiàn)±0. 1°C的控制精度。吹向機(jī)臺(tái)上方的氣流在上部流動(dòng)，帶走測(cè)量區(qū)域及其他光學(xué)、機(jī)械部件的熱量后，通過運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基座與框架間的縫隙流向機(jī)臺(tái)下方電氣柜，在下方電氣柜流動(dòng)帶走電氣元件的熱量，最后從排風(fēng)扇排出。 在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)境壓力控制模塊主要包括進(jìn)風(fēng)裝置和出風(fēng)裝置，通過吹向機(jī)臺(tái)內(nèi)部的氣流來實(shí)現(xiàn)。吹向機(jī)臺(tái)內(nèi)部氣流的氣流量和下方電器柜排出的氣流量是固定的，通過保證吹入的氣流量大于排出的氣流量，來保證機(jī)臺(tái)內(nèi)部相對(duì)于環(huán)境的正壓力。另外，前
端模塊內(nèi)部也有垂直方向的氣流來保證前端模塊相對(duì)于環(huán)境2. 5Pa左右的正壓力，而機(jī)臺(tái)環(huán)境壓力控制模塊用于保證機(jī)臺(tái)上部的壓力大于前端模塊的壓力O. 5 I. 5Pa左右，保證機(jī)臺(tái)上部壓力大于環(huán)境壓力3 5pa，同時(shí)保證機(jī)臺(tái)上部壓力大于下方電氣柜的壓力O. 5 2.5Pa。該壓力指標(biāo)是為了保證機(jī)臺(tái)上部的壓力最高，使其它部分的氣流不會(huì)流入機(jī)臺(tái)上部，從而保證機(jī)臺(tái)上部的溫度穩(wěn)定性，同時(shí)不會(huì)有細(xì)小顆粒流入。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部潔凈度控制模塊用于保證機(jī)臺(tái)上部測(cè)量區(qū)域I級(jí)潔凈度(STD 209E標(biāo)準(zhǔn))，該模塊首先是通過氣流入口處的中效過濾器和出風(fēng)口處的超高效過濾器來保證吹入機(jī)臺(tái)內(nèi)部氣流的I級(jí)潔凈度；其次是吹入機(jī)臺(tái)內(nèi)部的水平層流氣流帶走機(jī)臺(tái)內(nèi)部少量的細(xì)小灰塵及顆粒；同時(shí)，機(jī)臺(tái)上方正壓可以防止其他部位的灰塵顆粒進(jìn)入機(jī)臺(tái)上方。綜合以上所述方法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)臺(tái)內(nèi)部測(cè)量區(qū)域的潔凈度指標(biāo)。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部溫度壓力采集模塊包括5個(gè)溫度傳感器和3個(gè)壓差傳感器，分別布置在機(jī)臺(tái)內(nèi)部的不同位置，各傳感器通過一塊ARM板來采集數(shù)據(jù)，并通訊給工控機(jī)，用于調(diào)試和運(yùn)行時(shí)監(jiān)控溫度和壓力的控制情況。當(dāng)所采集的傳感器數(shù)值超過第一預(yù)定區(qū)域，例如系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的警報(bào)值時(shí)，機(jī)臺(tái)軟件系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，當(dāng)所采集的傳感器數(shù)值超過第二預(yù)定區(qū)域，例如系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的危險(xiǎn)值時(shí)，機(jī)臺(tái)軟件系統(tǒng)會(huì)通知電氣系統(tǒng)緊急停止，來關(guān)閉機(jī)臺(tái)的運(yùn)行。其中三個(gè)壓差傳感器分別監(jiān)控機(jī)臺(tái)上部與環(huán)境、機(jī)臺(tái)上部與前端模塊、機(jī)臺(tái)上部與機(jī)臺(tái)下方電氣柜之間的壓差，5個(gè)溫度傳感器用來監(jiān)控機(jī)臺(tái)測(cè)量區(qū)域、電氣柜、關(guān)鍵機(jī)械部件、關(guān)鍵電機(jī)以及燈等部件的溫度。關(guān)鍵機(jī)械部件可以是光學(xué)測(cè)量部件的支撐部件。

參考以下的附圖可更好地理解本實(shí)用新型的實(shí)施例。附圖中的部件未必按比例繪制圖I根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)示意圖圖2根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)溫度控制箱及出風(fēng)箱示意圖圖3根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)機(jī)臺(tái)內(nèi)部示例性的氣流流動(dòng)方式在上述的各附圖中，相似的附圖標(biāo)記應(yīng)被理解為表示相同、相似或者相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施方式
在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本實(shí)用新型一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本實(shí)用新型的所有實(shí)施例?？梢岳斫猓诓黄x本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。在以下的具體描述中，參考了所附的附圖。附圖構(gòu)成了本實(shí)用新型的一部分，在附 圖中通過示例的方式示出了能夠?qū)嵤┍緦?shí)用新型的特定的實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，方向性的術(shù)語(yǔ)，例如“左”、“右” “頂部”、“底部”、“前”、“后”等，參考附圖中描述的方向使用。因此本實(shí)用新型的實(shí)施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術(shù)語(yǔ)是用于示例的目的而非限制性的?？梢岳斫?，在不偏離本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)包括氣流溫度控制模塊、環(huán)境壓力控制模塊、潔凈度控制模塊、溫度壓力采集模塊。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示。該光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)可以用于測(cè)量大尺寸薄膜，例如300mm薄膜，該微環(huán)境控制系統(tǒng)可以分為前端模塊、機(jī)臺(tái)上部和機(jī)臺(tái)下部電氣柜三個(gè)部分，圖I中描述了各部分的位置，其中機(jī)臺(tái)上部和下部以基座為界。其中，環(huán)境壓力控制模塊包括進(jìn)風(fēng)裝置，該進(jìn)風(fēng)裝置包括入口和出口，該進(jìn)風(fēng)裝置的入口經(jīng)過所述潔凈度控制模塊的至少一個(gè)過濾器，例如中效過濾器，氣流溫度控制模塊耦接至大氣，該進(jìn)風(fēng)裝置的出口氣體連通至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備內(nèi)部的光學(xué)測(cè)量部分，并與電氣柜部分形成氣流通道，所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的方向設(shè)置成與該光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)；以及出風(fēng)裝置，包括入口和出口，該出風(fēng)裝置的入口與光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜部分氣體連通，該出風(fēng)裝置的出口耦接至大氣。在圖I的示意圖中，進(jìn)風(fēng)裝置示出為包括ULPA(超高效空氣過濾器)，出風(fēng)裝置示出為排風(fēng)扇。更具體地，在圖2的示意圖中，進(jìn)風(fēng)裝置示出為包括置于溫度控制箱后端的離心風(fēng)機(jī)以及與離心風(fēng)機(jī)耦接的出風(fēng)箱。離心風(fēng)機(jī)的入口經(jīng)由溫度控制箱耦接到大氣。在實(shí)際運(yùn)作中，離心風(fēng)機(jī)抽取空氣，該空氣經(jīng)由溫度控制箱(溫度控制箱將在下文詳細(xì)描述)，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)方向相對(duì)于進(jìn)風(fēng)方向是成角度的，在該示出的例子中，離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)方向大體平行于該溫度控制箱，離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)方向大體垂直于該溫度控制箱。離心風(fēng)機(jī)的出口耦接到出風(fēng)箱的入口，由離心風(fēng)機(jī)和出風(fēng)箱構(gòu)成的進(jìn)風(fēng)裝置的出口和入口之間存在多個(gè)氣流通道，該多個(gè)氣流通道可以包括該出風(fēng)箱的過濾器(例如ULPA)的多個(gè)微細(xì)通道，該多個(gè)氣流通道還包括在風(fēng)機(jī)的出口和出風(fēng)箱的入口之間的通道，用于將從離心風(fēng)機(jī)接收的空氣排出到該光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量區(qū)域(如圖I中示出的)。該多個(gè)氣流通道的鄰近進(jìn)風(fēng)裝置的出口的部分設(shè)置成與該光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)。該預(yù)定范圍可以是例如0° (即平行于待測(cè)晶圓方向)、10°、20°、30°等，從而使得出風(fēng)箱排出的氣流相對(duì)于待測(cè)晶圓方向有較大的水平分量，也即在光學(xué)測(cè)量區(qū)域存在水平層流，其優(yōu)點(diǎn)之一是容易帶走附著于薄膜表面的微小顆粒。在該例子中，該多個(gè)氣流通道的鄰近進(jìn)風(fēng)裝置的出口的部分即ULPA的多個(gè)微細(xì)通道。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，根據(jù)本實(shí)用新型的用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)不限于圖1、2示出的方式，根據(jù)本實(shí)用新型的用于 光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)可以有多種構(gòu)成方式以及布置方式。在一個(gè)替換例中，不同于圖1、2中的布置方式，出風(fēng)箱(ULPA)布置在相對(duì)于溫度控制箱的左側(cè)，從而氣流流經(jīng)測(cè)量區(qū)域的方向是從左至右。在另一個(gè)替換例中，進(jìn)風(fēng)裝置包括軸流風(fēng)機(jī)以及耦接到軸流風(fēng)機(jī)的出風(fēng)箱。在進(jìn)風(fēng)裝置包括軸流風(fēng)機(jī)的情況下，該軸流風(fēng)機(jī)可以布置于溫度控制箱的后端，該軸流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口大體上垂直于該溫度控制箱，從而其排出的空氣的方向也大體上垂直于該溫度控制箱。需要說明的是，本實(shí)用新型的一個(gè)基本思想是在光學(xué)測(cè)量區(qū)域提供水平層流，而不限于微環(huán)境控制系統(tǒng)的具體構(gòu)成方式。如下詳細(xì)描述溫度控制箱和出風(fēng)箱圖2中示出了溫度控制箱和出風(fēng)箱。在溫度控制箱的進(jìn)風(fēng)口處裝有中效過濾器，在額定風(fēng)量下其平均過濾效率為90 % 95 %，用于對(duì)進(jìn)入機(jī)臺(tái)的空氣進(jìn)行第一級(jí)過濾。所有流入的空氣是通過固定在溫度控制箱末端的310_離心風(fēng)機(jī)來吸入的。吸入的空氣在經(jīng)過第一級(jí)過濾后(即經(jīng)過中效過濾器過濾后)，流經(jīng)加熱器來將氣流加熱到需要的溫度，然后在溫度控制箱風(fēng)道內(nèi)充分的混合后，再被離心風(fēng)機(jī)吹出，氣流被吹入出風(fēng)箱內(nèi)，經(jīng)過出風(fēng)箱一定的靜壓作用后，最后通過超高效過濾器吹向機(jī)臺(tái)內(nèi)測(cè)量區(qū)域及光學(xué)機(jī)械部件。這里所述的超高效過濾器可以是U16等級(jí)過濾器，對(duì)O. 12 μ m以上的顆粒的過濾效率大于等于99. 99995%。所述溫度控制箱內(nèi)空氣加熱器是通過溫度控制器的PID控制來控制輸出電流的大小，從而控制空氣的加熱溫度，控制精度可以是例如±0.1°C。需要說明的是，以上描述的過濾器的選取僅是示例性的，根據(jù)實(shí)際需要，可以選取其他過濾等級(jí)的過濾器。為了保證機(jī)臺(tái)上方測(cè)量部分的潔凈度，出風(fēng)箱吹出的氣流要維持水平層流的氣流，該系統(tǒng)中出風(fēng)口的氣流速度可以在設(shè)定為O. 5m/s。該固定的氣流速度使機(jī)臺(tái)的進(jìn)氣量維持在650m3/h左右。同時(shí)機(jī)臺(tái)下方的排風(fēng)扇以350m3/h的風(fēng)量向環(huán)境排氣散熱。進(jìn)氣風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可根據(jù)機(jī)臺(tái)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于進(jìn)氣量大于排氣量，故機(jī)臺(tái)環(huán)境平衡后，能夠維持一定的正壓力，且保證了機(jī)臺(tái)上方測(cè)量部分的壓力大于環(huán)境壓力3. 2Pa左右，大于前端模塊壓力O. 5Pa左右,大于機(jī)臺(tái)下方電氣柜壓力I. 5Pa左右。該正壓力有效的保證了其它部分的細(xì)小顆粒不會(huì)進(jìn)入機(jī)臺(tái)上方測(cè)量部分。同時(shí)，由于圖I示出的超高效過濾器可以保證吹入機(jī)臺(tái)內(nèi)層流氣流的I級(jí)潔凈度，且層流氣流可以帶走機(jī)臺(tái)內(nèi)累積的細(xì)小顆粒，綜合以上三個(gè)方法，有效的保障了機(jī)臺(tái)內(nèi)部的潔凈度。[0056]環(huán)境溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊用于在機(jī)臺(tái)調(diào)試和運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控機(jī)臺(tái)內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)境溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括三個(gè)壓差傳感器和與該三個(gè)壓差傳感器分別耦接的控制器。該三個(gè)壓差傳感器可以是SDP1000壓差傳感器，分別固定在機(jī)臺(tái)上方測(cè)量部分的機(jī)械部件上。壓差傳感器的HI (高)進(jìn)氣接口均裸露于機(jī)臺(tái)上方環(huán)境(即光學(xué)測(cè)量部分)，壓差傳感器的Lo(低)進(jìn)氣接口則通過氣管連接，氣管的另一端分別放置于機(jī)臺(tái)所處的潔凈室環(huán)境(即大氣)、前端模塊環(huán)境，及機(jī)臺(tái)下方電氣柜環(huán)境中，以此方式來分別測(cè)量機(jī)臺(tái)上方(即光學(xué)測(cè)量部分)與機(jī)臺(tái)下方電氣柜的壓差、機(jī)臺(tái)上方(即光學(xué)測(cè)量部分)與前端模塊的壓差以及機(jī)臺(tái)上方(即光學(xué)測(cè)量部分)與潔凈室環(huán)境(即大氣)的壓差。壓差傳感器的數(shù)值是通過ARM板來讀取并傳送給機(jī)臺(tái)工控機(jī)軟件系統(tǒng)(即控制器)，數(shù)值精度可以精確到O. IPa0在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)境溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊還包括分布在機(jī)臺(tái)內(nèi)部的5個(gè)耦接到控制器的溫度傳感器。該5個(gè)溫度傳感器可以是PTlOO溫度傳感器，通過同一塊ARM板讀取溫度數(shù)值，并傳送給工控機(jī)軟件系統(tǒng)(即控制器)。溫度傳感器的讀取精度為±0. 1°C。工控機(jī)軟件系統(tǒng)可以通過監(jiān)控的環(huán)境數(shù)值來判斷機(jī)臺(tái)的狀態(tài)，并給出相應(yīng)的報(bào)警及危險(xiǎn)信號(hào)。如果某一傳感器的讀數(shù)超出了第一預(yù)定區(qū)域，例如穩(wěn)定性的控制范圍，則軟件系統(tǒng)采取相應(yīng)措施報(bào)警，并將警報(bào)信息記入日志，供使用者察看。報(bào)警不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果某一傳感器的讀數(shù)超出了第二預(yù)定區(qū)域，例如系統(tǒng)設(shè)置的危險(xiǎn)值時(shí)，軟件系統(tǒng)或通知機(jī)臺(tái)立即取片，停止測(cè)量，亮紅燈甚至系統(tǒng)斷電。在一個(gè)例子中，安置在溫度控制箱風(fēng)道內(nèi)，風(fēng)機(jī)入風(fēng)側(cè)前端的PT100溫度傳感器，每隔167ms采集一次溫度數(shù)據(jù)，并反饋給溫度控制器，以供溫度控制器實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電流量，從而調(diào)整加熱器輸出熱量。溫度控制箱和出風(fēng)箱分別通過密封墊與機(jī)臺(tái)框架固定，保證溫度控制箱與出風(fēng)箱間形成密閉的氣流通道。出于示例目的，圖3中示出了氣流在機(jī)臺(tái)內(nèi)部的一個(gè)流動(dòng)路徑。氣流被風(fēng)機(jī)從大氣(例如機(jī)臺(tái)所處的潔凈室環(huán)境)吸入到溫度控制箱，該氣流在吸入過程中經(jīng)過一級(jí)過濾器(例如中效過濾器)，在到達(dá)風(fēng)機(jī)前，氣流被空氣加熱器加熱至所需的溫度，之后氣流經(jīng)過風(fēng)機(jī)被送達(dá)出風(fēng)箱，在出風(fēng)箱內(nèi)，氣流經(jīng)過二級(jí)過濾器(例如ULPA)，從出風(fēng)箱流出的氣流在測(cè)量區(qū)域形成水平層流，該氣流繼而經(jīng)過運(yùn)動(dòng)平臺(tái)基座與框架間的縫隙到達(dá)電氣柜，最終經(jīng)過設(shè)置在電氣柜上的出風(fēng)裝置被排出到大氣(例如機(jī)臺(tái)所處的潔凈室環(huán)境)。在上文中，以微環(huán)境控制系統(tǒng)包括環(huán)境壓力控制模塊、氣流溫度控制模塊、內(nèi)部潔凈度控制模塊以及溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊為例進(jìn)行了說明。需要說明的是，本實(shí)用新型不限于此。微環(huán)境控制系統(tǒng)也可以不包括氣流溫度控制模塊、內(nèi)部潔凈度控制模塊和/或溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊?？梢岳斫?，上述描述的實(shí)施例僅用于描述而非限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改和變形，只要不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。上述的修改和變形被認(rèn)為是本實(shí)用新型和所附權(quán)利要求的范圍。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求所限定。此外，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。動(dòng)詞“包括”和其變形不排除出現(xiàn)權(quán)利要求中聲明以外的其他的元件或步驟。在元件或步驟之前的不定冠詞“一”不排除出現(xiàn)多個(gè)這樣的元件或步驟。
權(quán)利要求1.一種用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)，包括環(huán)境壓力控制模塊，其中所述環(huán)境壓力控制模塊包括 進(jìn)風(fēng)裝置，包括入口和出口，所述進(jìn)風(fēng)裝置的入口經(jīng)過所述氣流溫度控制模塊耦接至大氣，所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的方向設(shè)置成與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)；以及 出風(fēng)裝置，包括入口和出口，所述出風(fēng)裝置的入口耦接至所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口，所述出風(fēng)裝置的出口耦接至大氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微環(huán)境控制系統(tǒng)還包括 氣流溫度控制模塊，包括加熱器，用于加熱氣流； 內(nèi)部潔凈度控制模塊，包括至少一個(gè)過濾器，用于過濾氣流；以及 溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)風(fēng)裝置包括風(fēng)機(jī)和出風(fēng)箱，其中，所述風(fēng)機(jī)的入口經(jīng)由所述氣流溫度控制模塊耦接至大氣，所述風(fēng)機(jī)的出口耦接至所述出風(fēng)箱的入口，所述出風(fēng)箱包括入口、出口、以及連通所述入口和所述出口的多個(gè)氣流通道，所述出風(fēng)箱的出口耦接至所述出風(fēng)裝置的入口，所述多個(gè)氣流通道的鄰近所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)的入口進(jìn)一步經(jīng)由所述內(nèi)部潔凈度控制模塊的過濾器耦接至大氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)氣流通道的鄰近所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)包括離心風(fēng)機(jī)，所述出風(fēng)裝置包括軸流風(fēng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)風(fēng)裝置和所述出風(fēng)裝置設(shè)置成使得所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分的壓力高于所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的其他部分的壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)量為650-700m3/h，所述出風(fēng)裝置的出風(fēng)量為300_350m3/h。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括 第一壓差傳感器，耦接至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與大氣，用于測(cè)量所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與大氣的壓差； 第二壓差傳感器，耦接至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的前端模塊，用于測(cè)量所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的前端模塊的壓差; 第三壓差傳感器，耦接至所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜，用于測(cè)量所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜的壓差；以及 控制器，耦接至所述第一、第二、第三壓差傳感器、所述進(jìn)風(fēng)裝置以及所述出風(fēng)裝置，用于根據(jù)所述第一、第二、第三壓差傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)控制所述進(jìn)風(fēng)裝置以及所述出風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)量和出風(fēng)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度壓力數(shù)據(jù)采集模塊還包括 第一溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的光學(xué)測(cè)量部分； 第二溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的電氣柜； 第三溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的關(guān)鍵電機(jī)；以及 第四溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的燈； 第五溫度傳感器，設(shè)置于鄰近所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的關(guān)鍵機(jī)械部件， 其中，所述控制器還耦接至所述第一、第二、第三、第四、第五溫度傳感器，用于根據(jù)所述第一、第二、第三、第四、第五溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)控制氣流溫度控制模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的微環(huán)境控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述第一、第二、和/或第三壓差傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和/或所述第一、第二、第三、第四、和/或第五溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)超過第一預(yù)定區(qū)域，所述控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)所述第一、第二、和/或第三壓差傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)和/或所述第一、第二、第三、第四、和/或第五溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)超過第二預(yù)定區(qū)域，所述控制器切斷所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于光學(xué)測(cè)量設(shè)備的微環(huán)境控制系統(tǒng)，包括環(huán)境壓力控制模塊，其中所述環(huán)境壓力控制模塊包括進(jìn)風(fēng)裝置，包括入口和出口，所述進(jìn)風(fēng)裝置的入口經(jīng)過所述氣流溫度控制模塊耦接至大氣，所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口的方向設(shè)置成與所述光學(xué)測(cè)量設(shè)備的待測(cè)晶圓方向的角度在預(yù)定范圍內(nèi)；以及出風(fēng)裝置，包括入口和出口，所述出風(fēng)裝置的入口耦接至所述進(jìn)風(fēng)裝置的出口，所述出風(fēng)裝置的出口耦接至大氣。
文檔編號(hào)G05D27/02GK202472464SQ201220064468
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者周善淮, 畢昕, 王英 申請(qǐng)人:睿勵(lì)科學(xué)儀器(上海)有限公司