一种用于FOUP污染物检测的取样系统的制作方法

文档序号:33176712发布日期:2023-02-04 03:49阅读:126来源:国知局
一种用于FOUP污染物检测的取样系统的制作方法
一种用于foup污染物检测的取样系统
技术领域
1.本实用新型涉及晶圆生产技术领域,尤其涉及一种用于foup污染物检测的取样系统。


背景技术:

2.foup(front opening unified pod,前开式晶圆传送盒)在半导体制程中被用于保护、传送并存储晶圆的一种容器。但随着使用年限之增加,foup内部会聚积微污染物,生产中要求定期检测foup内壁污染物,确保foup洁净度,减少因foup脏污引起晶圆表面产生污染和损伤。
3.目前检测foup内壁污染物的方法是先将foup清洗干净后,通过瓶子盛装超纯水并冲刷foup四壁,盖上foup的盖子进行静置,防止静置过程中空气中的颗粒物掉落到foup 内,静置一段时间后,打开盖子,用注射器抽取foup内的超纯水,转移到样品容器内,通过ic(离子色谱分析)和icp-ms(电感耦合等离子体-质谱分析)等方法分析超纯水中的成分,确定是否存在污染物。
4.另外,注射器在使用过程中,手套上的水会滴入foup内,并且手套也可能会与针头接触,从而会污染foup内的水样,导致检测结果不准确。。
5.公告号为cn206378328u的实用新型专利公开了一种前端开启式晶圆传送盒的内部环境取样装置,通过取样盖封闭foup避免环境污染物对检测结果的影响,但是该方案向foup 四壁注水清洗的过程依然需要人工完成,手套上沾染的污染物和水依然有可能掉落到foup 内,无法完全避免人工操作引入的污染物。


技术实现要素:

6.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够防止引入污染物的foup污染物检测取样系统。
7.本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的:一种用于foup污染物检测的取样系统,包括取样器,取样器通过三通阀分别连接超纯水管路和机械泵管路,所述取样器下方设置有出水管,所述取样器与一xy运动平台配合在foup上方移动位置,所述出水管能够插入到foup内。
8.本实用新型通过xy运动平台实现取样器的自动移动,可根据foup的结构控制取样器的路径,取样器通过三通分别与超纯水管路和机械泵管路连接,从而可以根据需要选择释放超纯水到foup内,或者将出水管插入到foup内吸取清洗后的液体,使用一套设备完成注水和吸水两个过程,降低成本,使用方便。
9.优选的,所述xy运动平台上固定连接有一z轴驱动单元,所述取样器与z轴驱动单元的活动端固定配合。
10.优选的,所述xy运动平台包括相互垂直的第一滑杆和第二滑杆,所述第一滑杆固定在一立柱的上端,所述第二滑杆的至少一端与第一滑杆滑动配合,第一滑杆上滑动设置
有第一滑块,第二滑杆的端部与第一滑块固定配合,第二滑杆上滑动设置有第二滑块,所述z轴驱动单元与第二滑块固定连接。
11.优选的,取样器包括储水桶和设置于储水桶底部的出水管。
12.优选的,所述遮挡部底部均匀分布有多个支撑腿。
13.优选的,所述遮挡部为矩形隔板或通过矩形框架固定的滤网,遮挡部底部的四角位置分别设置有所述的支撑腿。
14.优选的,所述防护罩下方还放置有敞口杯。
15.优选的,所述敞口杯放置于一支撑台上,所述敞口杯下方连接有排水管,所述排水管上设置有阀门。
16.优选的,所述支撑台包括支撑板和设置于支撑板下方的两个立板,所述敞口杯放置于所述支撑板上,所述立板与支撑板连接的位置通过圆角过渡。
17.优选的,所述foup放置于在一上端敞口的箱体内,所述箱体上表面的至少一侧向foup 外侧延伸形成所述支撑台,所述箱体上设置有与foup上表面配合的压块。
18.本实用新型提供的用于foup污染物检测的取样系统的优点在于:通过xy运动平台实现取样器的自动移动,可根据foup的结构控制取样器的路径,取样器通过三通分别与超纯水管路和机械泵管路连接,从而可以根据需要选择释放超纯水到foup内,或者将出水管插入到foup内吸取清洗后的液体,防止取样器与人体接触引入污染物,使用一套设备完成注水和吸水两个过程,降低成本,使用方便。
19.注水过程可精确控制流量和路径,确保定量的超纯水冲刷foup,确保不会遗漏foup 的任何位置。
20.通过防护罩至少遮住foup上方的敞口端,从而防止空气中的灰尘在检测过程中落入 foup内,避免操作过程中引入污染物干扰检测结果。
21.通过xy运动平台和z轴驱动单元能够驱动取样器在空间内任意位置的移动,使用方便;通过设置敞口杯可方便取样器的清洗和排水,并可收集取样器的排水进行检测,防止取样器引入新的污染物;通过箱体放置和固定foup,并引入压块方便对foup进行快速固定。
附图说明
22.图1为本实用新型的实施例提供的用于foup污染物检测的取样系统的示意图;
23.图2为本实用新型的实施例提供的用于foup污染物检测的取样系统的取样器驱动结构示意图;
24.图3为本实用新型的实施例2提供的用于foup污染物检测的取样系统的支撑台的示意图;
25.图4为本实用新型的实施例3提供的用于foup污染物检测的取样系统的箱体的示意图;
26.图5为图4中a部分的局部放大图;
27.图6为本实用新型的实施例5提供的用于foup污染物检测的取样系统的示意图;
28.图7为本实用新型的实施例5提供的用于foup污染物检测的取样系统的取样器驱动结构示意图。
29.元件标号说明:
30.1防护罩;11遮挡部;12支撑腿;2取样器;21出水管;3foup;4xy运动平台;41 第一滑杆;411第一滑块;42第二滑杆;421第二滑块;422第一旋转电机;43立柱;5z轴驱动单元;51驱动电机;52转动丝杆;53导向杆;54螺母座;55固定板;56安装座;57 第二旋转电机;6敞口杯;7支撑台;71支撑板;72立板;8箱体;81压块;82销轴。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
32.实施例1
33.如图1所示,本实施例提供了一种用于foup污染物检测的取样系统,主要目的是对清洗后的foup边缘进行冲水、静置和取样,并防止在这一过程中引入新的污染物,具体包括取样器2,取样器2通过三通阀(图未示)分别连接有超纯水管路(图未示)和机械泵管路 (图未示),所述取样器2下方设置有出水管21,所述取样器2与一xy运动平台4配合在foup3的上方移动位置,所述出水管21能够插入到foup3内。
34.本实施例提供的取样系统的工作方法如下,首先将清洗后的foup3放置在工作位置,取样器2与超纯水管路连通,通过xy运动平台4控制取样器2沿foup3的四壁分别注水清洗,清洗完成后关闭取样器2,将残余超纯水排出;静置一段时间后,将取样器2与机械泵管路连通,通过xy运动平台4将取样器2移动到foup3上方,控制出水管21插入到foup3 内的液面之下,通过机械泵吸取foup3内的液体到取样器2内,完成取样工作,后续可将液体转移到专用的试样瓶中以备检测。
35.本实施例通过xy运动平台4实现取样器2的自动移动,可根据foup3的结构控制取样器的路径,取样器2通过三通阀分别与超纯水管路和机械泵管路连接,从而可以根据需要选择释放超纯水,或者将出水管21插入到foup3内吸取清洗后的液体,使用一套设备完成注水和吸水两个过程,降低成本,使用方便,而且注水过程可精确控制流量和路径,确保定量的超纯水冲刷foup3,确保不会遗漏foup3的任何位置。
36.所述出水管21可设置为伸缩式结构,从而在需要时伸长插入到foup3内,或者可将整个取样器2设置为可沿竖直方向调整高度,出水管21跟随取样器2升降运动。
37.结合图2,本实用新型的一个实施例中,所述xy运动平台4上还固定连接有一z轴驱动单元5,所述取样器2与z轴驱动单元5的活动端固定配合,从而使xy运动平台4与z 轴驱动单元5构成驱动取样器2在空间内移动的三轴运动系统,实现对出水管21位置的调控。
38.所述xy运动平台4、z轴驱动单元5或者三轴运动系统均为生产加工设备中常见的驱动结构,可直接根据需要选择对应的直线驱动结构进行组合拼装得到。
39.参考图2,本实用新型的一个实施例中,所述xy运动平台4包括相互垂直的第一滑杆 41和第二滑杆42,所述第一滑杆41固定在一立柱43的上端,所述第二滑杆42其中一端的下方与第一滑块411固定配合,所述第一滑块411滑动设置在第一滑杆41上,必要时,也可在第二滑杆42的另一端同样设置一组第一滑杆41和对应的第一滑块411以提高稳定性,在两
侧均设置第一滑杆41和第一滑块411进行固定时,可仅在其中一个第一滑杆41上设置驱动第一滑块411运动的驱动机构,另一端的第一滑杆41和第一滑块411主要起到导向的作用。所述第二滑杆42上滑动设置有第二滑块421,所述z轴驱动单元5与第二滑块421固定连接。
40.基于以上结构搭建的xy运动平台,还需要适应性的选择驱动机构控制第一滑块411和第二滑块421的运动,在以上结构的基础上,本领域技术人员可适应性的选择常见的直线驱动结构,如通过电机驱动的丝杆螺母机构、通过气缸直接驱动第一滑块411和/或第二滑块421、通过电机驱动的齿轮齿条结构等。
41.所述z轴驱动单元5选择常规的直线驱动结构即可,本实施例中,在第二滑块421的侧面设置驱动电机51,第二滑块421的下方分别设置转动丝杆52和导向杆53,转动丝杆52上螺接有螺母座54,所述螺母座54与导向杆53滑动配合,驱动电机51的输出端与转动丝杆 52传动配合,具体可选择蜗轮蜗杆结构进行传动,驱动电机51转动时能够驱动转动丝杆52 转动,从而使螺母座54相对于导向杆53滑动调整高度,取样器2通过固定板55与所述螺母座54固定连接,从而可以调整取样器2的高度,方便进行注水和取样的工作。
42.所述取样器2的本体为桶装结构,以提供足够的储水空间,所述出水管21为与取样器2 一体成型的硬质管体,对超纯水进行导流,将储水桶21内的超纯水通过出水管21准确的排放到foup3的内壁处,并且方便吸取液体样本。
43.所述出水管21上可根据需要设置流量阀(图未示),以方便控制注液和取样时的流量,在没有流量阀的情况下,也可以通过前端的超纯水管路和机械泵管路控制流量,所述流量阀采用无线通信的方式与外部的控制器进行连接,流量阀内置电源,控制器远程调整其工作状态,实现对液体流量的调控。
44.实施例2
45.再参考图1,本实施例提供的一种用于foup污染物检测的取样系统包括取样器2,取样器2通过三通阀(图未示)分别连接有超纯水管路(图未示)和机械泵管路(图未示),所述取样器2下方设置有出水管21,所述取样器2与一xy运动平台4配合在foup3的上方移动位置,所述出水管21能够插入到foup3内;本实施例在实施例1的基础上还包括防护罩 1,所述防护罩1至少顶部具有遮挡部11,所述foup3放置于遮挡部11下方。
46.本实施例通过防护罩至少遮住foup3的上端,在工作过程中,防止空气中的灰尘落入 foup3内,避免空气污染物对检测结果的影响。
47.所述遮挡部11底部均匀分布有多个支撑腿12,具体的,本实施例中,所述遮挡部11为矩形结构,其底部至少在四角位置分别设置有所述的支撑腿12,所述遮挡部11可以选择常规的隔板,比如玻璃、铁板等;也可以选择使用滤网,以阻隔灰尘又方便进行观察,同时所述防护罩1可根据需要对其侧壁进行封闭,并设置至少一个可打开的操作门,在对防护罩1 进行封闭的情况下,优选使用玻璃板制作防护罩1,在工作中必要的水、电、通信、气路等管路均可通过在防护罩1的侧壁或顶部上设置接头进行连接。
48.实施例3
49.参考图1和图3,本实施例提供的一种用于foup污染物检测的取样系统包括取样器2,取样器2通过三通阀(图未示)分别连接有超纯水管路(图未示)和机械泵管路(图未示),所述取样器2下方设置有出水管21,所述取样器2与一xy运动平台4配合在foup3的上方移动位置,所述出水管21能够插入到foup3内。。该实施例与实施例1和实施例2的区别在于,还包
括敞口杯6,在设置有防护罩1的情况下,所述敞口杯6应置于防护罩1的下方。
50.在进行检测时,首先将清洗后的foup3放置在防护罩1下方,取样器2与超纯水管路连通,将取样器2的出水排放到敞口杯6中,对取样器2的内壁以及敞口杯6的内壁进行清洗,以防止取样器2附着灰尘影响检测结果,经预设水量的冲洗或多次预设水量的清洗后,确保敞口杯6的内壁和取样器2的内壁保持洁净状态,通过xy运动平台4控制取样器2沿foup3 的四壁分别注水清洗,清洗完成后关闭取样器2,可将残余的超纯水排放到敞口杯6中;将 foup3用盖子封闭后转移出去,将下一个foup3放置于检测工位上进行检测处理,foup3 静置一段时间后,重新放置到检测工位上,或放置在另一个单独的取样系统的检测工位上,打开foup3的盖子,将取样器2与机械泵管路连通,移动取样器2使其出水管21插入到敞口杯6中进行清洗,从而使用敞口杯6中的超纯水对取样器2的外壁进行清洗;然后通过xy 运动平台4将取样器2移动到foup3上方,通过机械泵吸取foup3内的液体到取样器2内,完成取样工作,后续可将液体转移到专用的试样瓶中以备检测。同时可定期对取样器2排放到敞口杯6中的超纯水进行检测,以确保取样器2排出的超纯水中不会出现污染物。
51.所述敞口杯6放置于一支撑台7上,以方便更换敞口杯6和对支撑台7进行清洁,支撑台7应选择表面平整的结构,并应尽量避免结构中存在处于内部的拐角,以防止积聚灰尘,例如可直接选择柱状结构作为支撑台7,日常使用保养时直接对表面进行擦拭清洗即可。
52.参考图3,本实用新型的一个实施例中,所述支撑台7包括支撑板71和设置于支撑板71 下方的两个立板72,两个所述立板72优选固定在支撑板71两端,敞口杯6直接放置于所述支撑板71上,所述立板72与支撑板71下表面连接位置的转角处构成了清洁死角,容易积聚脏污灰尘,为避免这一问题,至少应将立板72与支撑板71下表面连接处设置为圆角过渡,还可以进一步对支撑板71两端设置为圆角过渡直接与立板72连接,所述支撑板71与立板 72的两侧的拐角位置也可根据需要调整为圆角结构,从而方便清洁保养,防止灰尘积聚。
53.实施例4
54.参考图1和图4,本实施例提供的一种用于foup污染物检测的取样系统包括取样器2,取样器2通过三通阀(图未示)分别连接有超纯水管路(图未示)和机械泵管路(图未示),所述取样器2下方设置有出水管21,所述取样器2与一xy运动平台4配合在foup3的上方移动位置,所述出水管21能够插入到foup3内。该实施例与实施例1、实施例2和实施例3的区别在于,还包括放置于支撑台7上的敞口杯6,所述foup3放置于一上端敞口的箱体8内,所述箱体8上表面的至少一侧向foup3放置位置的外侧延伸形成所述支撑台7;所述敞口杯6的底部连接有排水管(图未示),所述排水管上设置有阀门,在设置有防护罩1的情况下,所述箱体8放置于所述防护罩1的放下,从而使防护罩1遮住foup3和敞口杯6。
55.在进行检测时,首先将清洗后的foup3放置在防护罩1下方的箱体8内,敞口杯6放置于支撑台7上,取样器2与超纯水管路连通,将取样器2的出水排放到敞口杯6中,此时敞口杯6的阀门打开,通过取样器2冲洗敞口杯6,确保取样器2和敞口杯6的内壁保持清洁,经预设水量的冲洗或多次预设水量的清洗后,关闭敞口杯6的阀门,通过xy运动平台4控制取样器2沿foup3的四壁分别注水清洗,清洗完成后关闭取样器2,可将残余的超纯水排放到敞口杯6中;foup3封盖后移走静置,取样系统继续对后续的foup3进行同样的注水处理,放置一
段时间后,将foup3放回,打开盖子,将取样器2与机械泵管路连通,通过 xy运动平台4和z轴驱动单元5将取样器2的出水管21插入到敞口杯6中清洗出水管21 的外壁,然后通过xy运动平台4将取样器2移动到foup3上方,通过机械泵吸取foup3 内的液体到取样器2内,完成取样工作,后续可将液体转移到专用的试样瓶中以备检测。
56.所述敞口杯6的排水管可直接连接到所述支撑台7西方的空间内,进行收集和进一步利用,也可以直接将排水管设置于敞口杯6侧面的底部,通过管道引出到支撑台7的外侧,并进一步通过管道导通至外部的收集装置内。
57.为了提高foup3的稳定性,在所述foup3的四壁对应的箱体8表面上,还分别设置有至少一个可与foup3的上表面配合的压块81,优选在每个侧壁对应的位置分别设置至少一个所述的压块81,本实施例的图4中示例性的展示了一个压块81的附图。
58.参考图5,本实用新型的一个实施例中将所述压块81通过销轴82铰接设置在箱体8的上表面处,首先应将所述压块81相对销轴82转动离开foup3的存放空间内,然后放入所述 foup3,调整好位置后将压块81转动压在foup3的上表面上,从而快速完成foup3的固定。基于本实施例的方案,本领域技术人员也可以选择其他方式设置压块以对foup3进行快速固定,如可翻转锁定的压块结构。
59.基于本实施例提供的用于foup污染物检测的取样系统进行foup污染物检测的方法包括以下步骤:
60.s1:将foup3的盖子朝上,放置于箱体8内,foup3的四个边均通过压块81快速固定,然后通过钥匙打开并移走foup3的盖子,在支撑台7上放置敞口杯6;
61.s2:将取样器2与超纯水管路连通,通过xy运动平台4将取样器2移动到敞口杯6上方,并通过z轴驱动单元5调整出水管21的高度到合适的位置,调整超纯水管路的水压或出水管21上的流量阀,通过超纯水清洗取样器2,并在此时调整出水管21的流量;冲洗后的超纯水排放到敞口杯6中,对敞口杯6和取样器2的内壁进行清洗,冲洗完成后可将阀门关闭,将取样器2内的水排放并储存在洁净的敞口杯6内或者在取样器2冲洗foup3后将多余的超纯水排放到阀门封闭的敞口杯6中保存;s3:通过xy运动平台4和z轴驱动单元5将取样器2的出水管21插入到敞口杯6中清洗出水管21的外壁,然后通过z轴驱动单元5调整取样器2的高度,通过xy运动平台4控制取样器2沿foup3的四壁运动,并控制水的流速进行冲刷,根据实验要求可定时定量的采用超纯水分别冲刷四壁,然后控制取样器2离开 foup3的上方;
62.s4:用盖子重新封闭foup3,将foup3转移出去放置一段时间后,再重新放置到箱体 8内进行固定,打开盖子准备取样检测,首先通过xy运动平台4和z轴驱动单元5将取样器2的出水管21插入到敞口杯6中清洗出水管21的外壁,清洗后将敞口杯6中的水排出;
63.s5:将取样器2与机械泵管路连通,与超纯水管路断开,通过xy运动平台4和z轴驱动单元5控制取样器2定量的抽取foup3内的试样,然后将试样排放到试样瓶中;
64.s6:根据检测要求对试样进行ic和/或icp-ms分析。
65.本实施例通过遮挡部11防止空气中的颗粒物落在foup3内,通过取样器2进行喷水和吸水,避免了针筒抽水过程中与人体可能接触的问题,确保检测结果不受外部污染物的影响,并可通过对敞口杯6中的水进行定期检测确定取样器2内是否存在污染物,提高检测结果的可信度。
66.实施例5
67.参考图6,本实施例提供的一种用于foup污染物检测的取样系统包括取样器2,取样器 2通过三通阀(图未示)分别连接有超纯水管路(图未示)和机械泵管路(图未示),所述取样器2下方设置有出水管21,所述取样器2与一xy运动平台4配合在foup3的上方移动位置,所述出水管21能够插入到foup3内;本实施例与实施例1的区别在于,所述取样器 2还能够相对xy运动平台转动调整出水方向,从而能够分别朝向foup3的不同侧壁直接进行喷水,解决竖直排放的超纯水因被foup3内部的结构遮挡而无法有效冲洗的问题,使用更加方便。
68.结合图7,取样器2安装在一个z轴运动平台5上,所述z轴运动平台5与第二滑块421 转动连接,所述取样器2与z轴驱动单元5的活动端转动连接,取样器2的转动平面与z轴驱动单元5的转动平面垂直。
69.具体的,所述xy运动平台4的结构与实施例1完全相同,或者也可以采用其他现有技术中的平面运动结构,所述第二滑块421上固定设置有第一旋转电机422;所述z轴驱动单元5包括安装座56,所述转动丝杆52和导向杆53分别设置在所述安装座56上,其中转动丝杆52转动设置在所述安装座56上,所述驱动电机51固定在所述安装座56上,可直接与转动丝杆52连接,或通过联轴器、齿轮、蜗轮等结构进行传动连接,并通过传动结构调整驱动电机51与转动丝杆52的转速比,方便对取样器2的升降高度进行精确的调控。
70.所述螺母座54上固定设置有第二旋转电机57,所述第二旋转电机57的输出端与所述取样器2固定连接,所述第一旋转电机422的旋转轴与第二旋转电机57的旋转轴垂直,从而能够通过第一旋转电机422和第二旋转电机57的转动使取样器2朝向任意方向喷水,使用方便。
71.本实施例中,通过所述xy运动平台4和z轴驱动单元5调整取样器2的位置,通过第一旋转电机422和第二旋转电机57控制取样器2的朝向,工作过程的自由度较高,能够满足 foup3不同位置的喷水清洗需求,以及取样器2与foup3和敞口杯6的配合完成清洗、取样等工作的需求。
72.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
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