TW201636610A - 氣體即時檢測系統 - Google Patents

Abstract

一種氣體即時檢測系統，是利用多個氣體偵測裝置持續檢測多個作業空間內之氣體狀態，並在氣體偵測裝置其中之一者偵測到作業空間內的氣體異常時，控制單元會將一臨時採樣時程插入檢測時序之當前採樣時程後，藉以在當前採樣時程結束後，透過管路切換裝置將檢測到氣體異常之作業空間連通至氣體分析儀。

Description

氣體即時檢測系統

本發明係關於一種氣體檢測系統，尤指一種可即時偵測到異常氣體，並針對該異常氣體進行氣體分析之檢測系統。

一般來說，在半導體製造過程中，通常會需要利用化學氣相沉積製程去沉積出各種半導體層，或者會透過濺鍍等製程去形成電極之類的元件，然而在這些製程中，作業空間內的氣體控制往往是決定製程是否成功的關鍵。

請參閱第一圖與第二圖，第一圖係顯示先前技術之氣體檢測系統之系統示意圖；第二圖係顯示先前技術之氣體檢測系統之檢測時序示意圖。如第一圖所示，一氣體檢測系統PA100包含一管路切換裝置PA1以及一氣體分析儀PA2。管路切換裝置PA1係以複數個管路PA11連通於複數個作業空間PA200(例如作業空間P1、P2、P3、P4與P5)，且管路切換裝置PA1是沿著一檢測時序將上述多個管路PA11依序連通至氣體分析儀PA2，使氣體分析儀PA2輪流檢測分析該些作業空間P1、P2、P3、P4與P5內之氣體。

承上所述，由於氣體檢測系統PA100是依據檢測時序依序檢測該些作業空間P1、P2、P3、P4與P5內的氣體，因此當氣體檢測系統PA100所需要進行檢測的作業空間P1、P2、P3、 P4與P5過多時，該些作業空間P1、P2、P3、P4與P5其中之一者檢測過後需要等到下一輪才能再次被檢測到，然而若該些作業空間P1、P2、P3、P4與P5其中一者在被檢測後才發生氣體異常，就必須要等到下一輪的檢測才會發現到，但發現到的時候往往已經對半導體元件造成不可抹滅的傷害，進而製造出不良品，使得生產的成本增加。例如當作業空間P2在作業空間P3進行採樣檢測時發生氣體異常的狀況，但依據檢測時序的順序，還要依序檢測作業空間P4、P5與P1後才會輪到作業空間P2，但這段時間就可能會使作業空間P2所進行的製程產生嚴重且不可補救的問題。

有鑒於在先前技術中，氣體檢測系統是依據檢測時序輪流檢測多個作業空間內之氣體，因此當多個作業空間其中之一者出現氣體異常的問題時，只能等到管路切換裝置依照檢測時序的排程輪到出現氣體異常的作業空間時，才能得知該作業空間的氣體發生異常的問題；緣此，本發明之主要目的係提供一種氣體即時檢測系統，以利用多個氣體偵測裝置持續對多個作業空間進行檢測，而控制單元更在氣體偵測裝置檢測到氣體異常時，將一臨時採樣時程安插在一當前採樣時程之後，藉以在當前採樣時程結束後接著對檢測到氣體異常的作業空間進行分析。

承上所述，本發明為解決習知技術之問題所採用之必要技術手段係提供一種氣體檢測系統，該氣體檢測系統係以一檢測時序依序對複數個作業空間進行氣體檢測，而檢測時序包含複數個對應於該些作業空間之採樣時程，該氣體檢測系統包含複數個氣體管路、一管路切換裝置、複數個氣體偵測裝置以及一控制單元。 複數個氣體管路係分別連通於該些作業空間。管路切換裝置係連通於該些氣體管路，並將該些氣體管路其中之一者連通至一氣體分析儀。 複數個氣體偵測裝置係用以持續偵測該些作業空間內之氣體。控制單元係電性連結於該管路切換裝置與該些氣體偵測裝置，用以控制該管路切換裝置依據該檢測時序將該些氣體管路分別依序連通於該氣體分析儀，且當該些氣體偵測裝置其中一者偵測到異常氣體時，該控制單元係將一臨時採樣時程安插在該些採樣時程其中之一當前採樣時程之後，以使該管路切換裝置在該當前採樣時程完成後依據該臨時採樣時程將該些作業空間其中被偵測到異常氣體者連通至該氣體分析儀。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該些氣體偵測裝置係持續偵測該些作業空間內之氣體，且該些氣體偵測裝置其中至少一者係在偵測到氣體異常時產生並傳送出一異常判定訊號，該控制單元係依據該異常判定訊號將該臨時採樣時程安插在該當前採樣時程之後。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該些氣體偵測裝置係分別連通於該些作業空間，以持續偵測該些作業空間內之氣體。較佳者，該些氣體偵測裝置係分別設置於該些氣體管路與該些作業空間之間，用以偵測自該些作業空間流入該些氣體管路之氣體。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該些氣體偵測裝置皆為一光離子化偵測器。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該氣體分析儀係為一質譜儀。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，該 管路切換裝置係為一選擇性氣體檢測設備，且該選擇性氣體檢測設備包含一檢測設備本體、一蓋體以及一選擇性連通元件。檢測設備本體係具有一容置槽與一排氣管路，該排氣管路係連通於該容置槽，藉以使該容置槽內之氣體經由該排氣管路排出。蓋體係設置於該檢測設備本體上，並密封該容置槽，且該蓋體開設有一中心通道與複數個環設於該中心通道周圍之外圍通道，該中心通道係以一檢測管路連通至該氣體分析儀，該些外圍通道係分別連通於該些氣體管路。選擇性連通元件係沿一轉動方向可轉動地設置於該容置槽內，並緊密地貼合於該蓋體，且該選擇性連通元件開設有一中心出氣口與一進氣口，該中心出氣口係連通於該中心通道，該進氣口係連通於該中心出氣口。較佳者，該選擇性連通元件更開設有一通氣口，該通氣口與該進氣口係對稱地設置於該中心出氣口之兩側。

由上述之必要技術手段所衍生之一附屬技術手段為，氣 體檢測系統更包含一動力輸出裝置，動力輸出裝置具有一傳動件，該檢測設備本體係設置於該動力輸出裝置上，該選擇性連通元件係固接於該傳動件，以藉由該傳動件帶動該選擇性連通元件沿該轉動方向轉動。較佳者，該傳動件包含一連結盤體與一傳動軸，該連結盤體係固接於該選擇性連通元件，該傳動軸係連結於該連結盤體。

如上所述，由於本發明是利用多個氣體偵測裝置去分別 偵測各作業空間內之氣體，因此能即時得知各作業空間內的氣體是否有異常狀況，且控制單元更能在氣體偵測裝置偵測到氣體發 生異常時，在當前採樣時程後安插臨時採樣時程，藉以在當前採樣時程結束後優先針對偵測到氣體異常的作業空間進行分析，藉以避免因為氣體異常的狀況而影響到作業空間內製程的進行。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

PA100‧‧‧氣體檢測系統

PA200‧‧‧作業空間

PA1‧‧‧管路切換裝置

PA11‧‧‧管路

PA2‧‧‧氣體分析儀

P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧作業空間

100‧‧‧氣體檢測系統

1a、1b、1c、1d、1e‧‧‧氣體管路

2‧‧‧管路切換裝置

21‧‧‧檢測設備本體

211‧‧‧容置槽

22‧‧‧蓋體

221‧‧‧中心通道

222、2221、2222‧‧‧外圍通道

23‧‧‧選擇性連通元件

231‧‧‧中心出氣口

232‧‧‧進氣口

233‧‧‧通氣口

24‧‧‧動力輸出裝置

241‧‧‧傳動件

2411‧‧‧連結盤體

2412‧‧‧傳動軸

25‧‧‧支撐彈簧

3a、3b、3c、3d、3e‧‧‧氣體偵測裝置

4‧‧‧控制單元

10a、10b、10c、10d、10e‧‧‧作業空間

20‧‧‧氣體分析儀

30‧‧‧檢測管路

40‧‧‧排氣管路

R‧‧‧轉動方向

ST‧‧‧臨時採樣時程

PT‧‧‧當前採樣時程

OT‧‧‧預設排程

第一圖係顯示先前技術之氣體檢測系統之系統示意圖；第二圖係顯示先前技術之氣體檢測系統之檢測時序示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供之氣體即時檢測系統之系統示意圖；第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供之氣體即時檢測系統之電路示意圖；第五圖係顯示本發明較佳實施例所提供之管路切換裝置之平面示意圖；第六圖係顯示本發明較佳實施例所提供之管路切換裝置之剖面示意圖；第七圖係顯示本發明較佳實施例所提供之管路切換裝置之頂面俯視示意圖；第八圖係顯示本發明較佳實施例所提供之選擇性連通元件於容置槽內之頂面俯視示意圖；以及第九圖係顯示本發明之氣體即時檢測系統之檢測時序示意圖。

請一併參閱第三圖與第四圖，第三圖係顯示本發明較佳 實施例所提供之氣體即時檢測系統之系統示意圖；第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供之氣體即時檢測系統之電路示意圖。

如圖所示，一種氣體檢測系統100包含五個氣體管路1a、1b、1c、1d與1e、一管路切換裝置2、複數個氣體偵測裝置3a、3b、3c、3d與3e以及一控制單元4。

氣體管路1a、1b、1c、1d與1e係分別連通於作業空間10a、10b、10c、10d與10e。

管路切換裝置2係連通於氣體管路1a、1b、1c、1d與1e，且管路切換裝置2是用來將氣體管路1a、1b、1c、1d與1e其中之一者連通至一氣體分析儀20，氣體分析儀20在本實施例中係為一質譜儀。

氣體偵測裝置3a係設置於氣體管路1a與作業空間10a之間，以用來持續偵測作業空間10a內之氣體，而其他氣體偵測裝置3b、3c、3d與3e的設置與氣體偵測裝置3a相似，故不另外說明。在實務運用上，以氣體管路1a為例，可以是氣體管路1a直接連通於作業空間10a，而氣體偵測裝置3a連通於氣體管路1a而經由氣體管路1a連通於作業空間10a，以偵測作業空間10a內之氣體；或者，氣體管路1a也可以是經由氣體偵測裝置3a間接地連通於作業空間10a。在本實施例中，氣體偵測裝置3a、3b、3c、3d與3e皆為一光離子化偵測器，但不限於此。

控制單元4係電性連結於氣體偵測裝置3a、3b、3c、3d與3c，用以控制管路切換裝置2依據檢測時序將氣體管路1a、1b、1c、1d與1e分別依序連通於氣體分析儀20，藉以透過氣體分析儀20輪流分析作業空間10a、10b、10c、10d與10e內之氣體組成。

請繼續參閱第第五圖至第八圖，第五圖係顯示本發明較 佳實施例所提供之管路切換裝置之平面示意圖；第六圖係顯示本發明較佳實施例所提供之管路切換裝置之剖面示意圖；第七圖係顯示本發明較佳實施例所提供之管路切換裝置之頂面俯視示意圖；第八圖係顯示本發明較佳實施例所提供之選擇性連通元件於容置槽內之頂面俯視示意圖。如圖所示，上述之管路切換裝置2包含一檢測設備本體21、一蓋體22、一選擇性連通元件23、一動力輸出裝置24以及一支撐彈簧25。

檢測設備本體21具有一容置槽211，且容置槽211係以一 排氣管路40將容置槽211內之氣體排出。

蓋體22係設置於檢測設備本體21上，並密封容置槽211， 且蓋體22開設有一中心通道221與八個環設於中心通道221周圍之外圍通道222(圖中僅標示其中二者2221與2222)，中心通道221係連通於檢測管路30，外圍通道2221、2222係分別連通於氣體管路1a與1b。

選擇性連通元件23係沿一轉動方向R可轉動地設置於容置 槽211內，並緊密地貼合於蓋體22之底面，且選擇性連通元件23開設有一中心出氣口231、一進氣口232以及一通氣口233。中心出氣口231係連通於中心通道221，進氣口232係連通於中心出氣口231，而通氣口233與進氣口232係對稱地設置於中心出氣口231之兩側，且通氣口233係對應於外圍通道222；其中，由於上述之八個外圍通道222是均勻的分布設置在中心通道221的外圍，且進氣口232與通氣口233是對稱地設置，因此在進氣口232將外圍通道2221連通於中心通道221時，通氣口233是用來將外圍通道2222連通於容置槽211。

承上所述，由於選擇性連通元件23是對稱地開設有進氣口 232與通氣口233，因此可使選擇性連通元件23的重心更加平衡而穩 定地貼合於蓋體22。

動力輸出裝置24具有一傳動件241，而檢測設備本體21 係設置於動力輸出裝置24上，且傳動件241包含一連結盤體2411與一傳動軸2412。連結盤體2411係固接於選擇性連通元件23；傳動軸2412係穿設於檢測設備本體21之底部，並連結於連結盤體2411。在實際運用上，動力輸出裝置24是以步進馬達(圖未示)作為動力來源，並藉由傳動軸2412與連結盤體2411來帶動選擇性連通元件23轉動，以供使用者選擇性的將上述八個外圍通道222其中之一者經由選擇性連通元件23連通至中心通道221。

支撐彈簧25係穿設於傳動軸2412，並抵接於連結盤體2411 與容置槽211之底面，藉以提供連結盤體2411將選擇性連通元件23向上抵住蓋體22。

綜上所述，當使用者利用動力輸出裝置24控制選擇性連通 元件23沿轉動方向R轉動而使進氣口232對應地連通於八個外圍通道222其中之外圍通道2221時，設置於外圍通道2221之氣體管路1e內的氣體會經由選擇性連通元件23以及檢測管路30傳輸至氣體分析儀20，藉以供使用者分析氣體管路1e內的氣體。

此外，檢測設備本體21、蓋體22以及選擇性連通元件23 皆是由聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,PTFE)之材質所製成，因此可以有效的避免氣體管路1a、1e內的氣體與相接觸的檢測設備本體21、蓋體22或選擇性連通元件23之間產生反應，並可以使蓋體22之底面與選擇性連通元件23之間的磨擦力減小且密合。

請參閱第三圖至第九圖，第九圖係顯示本發明氣體即時 檢測系統之檢測時序示意圖。如圖所示，控制單元4是控制管路切換裝置2依據檢測時序去將氣體管路1a、1b、1c、1d與1e分別 依序地輪流連通至氣體分析儀20，然而當管路切換裝置2正將氣體管路1e連通至氣體分析儀20時，即表示檢測時序中的當前採樣時程PT是對作業空間10e進行採樣；在此同時，氣體偵測裝置3d因為偵測到作業空間10d的氣體有異常狀況而產生異常判定訊號，而控制單元4在接收到異常判定訊號後便將一臨時採樣時程ST安插在當前採樣時程PT之後，而原先排在當前採樣時程PT後的預設排程OT便會往後順延，藉此可使管路切換裝置2在當前採樣時程PT完成後依據臨時採樣時程ST將氣體管路1d連通至氣體分析儀20，以靈活的先分析有氣體異常狀況的作業空間10d內的氣體，直到作業空間10d內的氣體狀況恢復正常時再接著繼續原先的預設排程OT。

綜上所述，由於本發明是利用多個氣體偵測裝置去分別 偵測各作業空間內之氣體，因此能即時得知各作業空間內的氣體是否有異常狀況，且控制單元更能在氣體偵測裝置偵測到氣體發生異常時，在當前採樣時程後安插臨時採樣時程，藉以在當前採樣時程結束後優先針對偵測到氣體異常的作業空間進行分析，藉以避免因為氣體異常的狀況而影響到作業空間內製程的進行。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描 述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

100‧‧‧氣體檢測系統

1a、1b、1c、1d、1e‧‧‧氣體管路

2‧‧‧管路切換裝置

3a、3b、3c、3d、3e‧‧‧氣體偵測裝置

4‧‧‧控制單元

10a、10b、10c、10d、10e‧‧‧作業空間

20‧‧‧氣體分析儀

30‧‧‧檢測管路

Claims (10)

1. 一種氣體檢測系統，係以一檢測時序依序對複數個作業空間進行氣體檢測，該檢測時序包含複數個對應於該些作業空間之採樣時程，該氣體檢測系統包含：複數個氣體管路，係分別連通於該些作業空間；一管路切換裝置，係連通於該些氣體管路，並將該些氣體管路其中之一者連通至一氣體分析儀；複數個氣體偵測裝置，係用以持續偵測該些作業空間內之氣體；以及一控制單元，係電性連結於該管路切換裝置與該些氣體偵測裝置，用以控制該管路切換裝置依據該檢測時序將該些氣體管路分別依序連通於該氣體分析儀，且當該些氣體偵測裝置其中一者偵測到異常氣體時，該控制單元係將一臨時採樣時程安插在該些採樣時程其中之一當前採樣時程之後，以使該管路切換裝置在該當前採樣時程完成後依據該臨時採樣時程將該些作業空間其中被偵測到異常氣體者連通至該氣體分析儀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測系統，其中該些氣體偵測裝置係持續偵測該些作業空間內之氣體，且該些氣體偵測裝置其中至少一者係在偵測到氣體異常時產生並傳送出一異常判定訊號，該控制單元係依據該異常判定訊號將該臨時採樣時程安插在該當前採樣時程之後。
3. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測系統，其中該些氣體偵測 裝置係分別連通於該些作業空間，以持續偵測該些作業空間內之氣體。
4. 如申請專利範圍第3項所述之氣體檢測系統，其中該些氣體偵測裝置係分別設置於該些氣體管路與該些作業空間之間，用以偵測自該些作業空間流入該些氣體管路之氣體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測系統，其中該些氣體偵測裝置皆為一光離子化偵測器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測系統，其中該氣體分析儀係為一質譜儀。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測系統，其中該管路切換裝置係為一選擇性氣體檢測設備，該選擇性氣體檢測設備包含：一檢測設備本體，係具有一容置槽與一排氣管路，該排氣管路係連通於該容置槽，藉以使該容置槽內之氣體經由該排氣管路排出；一蓋體，係設置於該檢測設備本體上，並密封該容置槽，且該蓋體開設有一中心通道與複數個環設於該中心通道周圍之外圍通道，該中心通道係以一檢測管路連通至該氣體分析儀，該些外圍通道係分別連通於該些氣體管路；以及一選擇性連通元件，係沿一轉動方向可轉動地設置於該容置槽內，並緊密地貼合於該蓋體，且該選擇性連通元件開設有一中心出氣口與一進氣口，該中心出氣口係連通於該中心通 道，該進氣口係連通於該中心出氣口；其中，該選擇性連通元件沿依據該檢測時序依序將該進氣口對應地連通於該些外圍通道，進而使該些作業空間分別經由該些氣體管路與該檢測管路輪流將氣體輸送至該氣體分析儀。
8. 如申請專利範圍第7項所述之氣體檢測系統，其中，該選擇性連通元件更開設有一通氣口，該通氣口與該進氣口係對稱地設置於該中心出氣口之兩側。
9. 如申請專利範圍第1項所述之氣體檢測系統，更包含一動力輸出裝置，其具有一傳動件，該檢測設備本體係設置於該動力輸出裝置上，該選擇性連通元件係固接於該傳動件，以藉由該傳動件帶動該選擇性連通元件沿該轉動方向轉動。
10. 如申請專利範圍第9項所述之氣體檢測系統，其中，該傳動件包含一連結盤體與一傳動軸，該連結盤體係固接於該選擇性連通元件，該傳動軸係連結於該連結盤體。