CN101263590B - 传送容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在不同环境之间传送物品的传送容器。传送容器包含外壳；包含净化材料的净化器，净化器连结至外壳，净化器设置为用来将流入外壳内的流体净化；以及包含与外壳相连结的流体推进机构，用以将流体推进经过该净化器和流入外壳内。

Description

传送容器
技术领域
本发明涉及高洁净度环境净化中用以清除污染物的领域，更具体地说是指一种用于净化标准机械接口盒来确保在其中的环境质量的方法，特别有关用于半导体装置、晶圆、平面显示器和其它需要高洁净度环境产品的容器的净化，同时，该容器接口具有制程工具或其它密封反应室。
背景技术
在半导体装置的制造过程中，硅晶圆接受若干制程步骤，用以建构该装置所需的不同材料层。每一个制程步骤需要单独工具来进行工作，且晶圆必须被输送于这些制程工具之间。在晶圆上，特色尺寸(feature dimension)的减少已导致在每一个制程步骤中与晶圆相接触的气体、化学物质和环境的洁净度固定增加。由于洁净室环境比晶圆表面的洁净度还要差，故在输送的过程中，将晶圆曝露于洁净室空气则不利于该项制程，造成晶圆产生缺陷和耗损。标准机械接口(SMIF)系统已提供在开放洁净室内输送晶圆的解决方案。
虽然杂质的容许程度因为不同制程而有所改变，但在大部份的制程工具中，采用净化作用的有利观点则是明确的。制程气体通常是经由制造设施中的长距离管线而被输送至工具，制程气体的行进距离愈长，污染物将愈更加容易混入气流中。此外，对于供货商来说，提供足够高洁净度的气体予制造设施通常并不可行。甚至是在生产足够洁净度气体的应用实例中，输送和安装过程中的可能污染现象通常是预先排除直接使用该种气体。于是，存在于先前技术中的若干发明是采用净化于制程工具内所使用的几乎全部气体的观点。以上这些方法和装置与制程工具的结合已成为在该产业中的标准应用方式。
为了要确保洁净度和方便输送，当晶圆行进至不同制程工具时，晶圆一般是被容纳于标准型容器内。两种最常用的容器种类是标准机械接口(SMIF)盒和晶圆传送盒(FOUPs)。通过保护晶圆避免受到微粒污染和提供具有制程工具的洁净环境的标准化、自动化的接口，标准机械接口系统可减少晶圆的污染物。在标准机械接口系统中，晶圆或其它敏感装置(例如平面显示器)是被容纳于由聚碳酸酯塑料所组成的容纳盒内。典型晶圆传送盒的容量是10到25个晶圆，这些晶圆分别被锁附至个别不同置物架上。晶圆传送盒是经由接口装置或”通口”(例如来自Asyst科技公司的注册商标”Isoport”)而与制程相连结。Isoport提供运动耦合机构将晶圆传送盒与工具对准，以及提供自动门以用于容许晶圆进出的晶圆传送盒开启和关闭。一旦晶圆传送盒被开启，晶圆传送盒的环境接触到工具环境，且接口通常是被来自制程工具的正向气流净化。
虽然介于晶圆传送盒与制程工具之间的接口净化，晶圆传送盒的环境依然容易受到来自若干来源的杂质的影响，这些杂质是微粒和气状分子污染物(AMCs)。晶圆传送盒是由被密封至铝质底座的聚碳酸酯塑料体所制成。在晶圆传送盒内所使用的密封件和树脂可以加热除去污染物，特别是在湿式洗濯制程(晶圆在其中被清洁)中所吸收的污染物。在制程步骤中，晶圆是连续从晶圆传送盒内被移出和移回至该晶圆传送盒。依据在工具内所发生的制程，许多不同的污染物会被保留于晶圆表面上。随着晶圆倚靠至该晶圆传送盒，特别是倘若延长时间储存晶圆的情况，则以上这些污染物被释放至晶圆传送盒的环境内而污染额外的晶圆或一部份晶圆。同样地，随着晶圆倚靠至该晶圆传送盒，外界空气泄入至晶圆传送盒内而污染该晶圆传送盒。为了安全和处理的原因，晶圆传送盒并未被制作成完全密封。
由于实验结果支持将晶圆传送盒净化的想法是不利于晶圆，故特别用于晶圆传送盒的单独净化则是并未被结合至Isoport加工站的设计中。Veillerot等人(“在晶圆储存和输送容器内使用净化气体之测试”【上线】1997-2003；因特网的网址：www.micromagazine.com/archive/03/08/verllerot.html)执行一项研究，其中该项研究检测以含有少于十亿分之二碳氢化合物污染物的洁净干空气和含有一兆分之三百碳氢化合物污染物的氩气来将晶圆传送盒净化的作用。依据是否被净化的储存晶圆上的电气量测结果，该项研究得到的结论是静态环境优于已被净化的容器。因此，采用此种洁净度的气体来将晶圆传送盒净化的动作显然是并非必须。
在授予Asyst科技公司的专利中，当晶圆传送盒出现于Isoport的阶级部位上时，若干阀配置、传感器和致动器已被揭示用于结合流入该晶圆传送盒的净化气体。以上这些发明的焦点是在不控制净化状况的情况下，将净化动作导入至Isoport。净化气体的施行状况对于本方法的成功应用是很重要。除了来自不符合特定洁净度值的气体所带来的复杂状况以外，净化气流的启动和停止也引导出来自在晶圆传送盒内气体紊流所产生的混乱状况。当气体立即流过压力差区域所发生的紊流导致原先沉积于晶圆传送盒底部上的微粒混入至气流中，且随后沉积至晶圆表面上。结果造成净化动化反而污染到晶圆，使得晶圆产生缺陷和耗损。Asyst科技公司的专利显然是将净化气流与晶圆传送盒相连结的新颖作法，但是缺乏针对净化状况的适宜控制，因此实用性不佳。
在授予IBM公司的美国专利第5,346,518号中，公开了一种吸附剂和过滤器所组成的精制系统，污染物(特别是碳氢化合物)从标准机械接口盒内的环境中被清除。此发明有关许多具有替代吸附剂配置方式的具体实施例，用以补偿在不同制程和标准机械接口盒内所产生的变量。虽然该发明提供保护晶圆传送盒环境的新颖作法，当使用本方法时存在若干重大缺点。在此发明中所描述的蒸气移除组件或吸附剂是依赖于静态状况下污染物到达该蒸气移除组件或吸附剂的扩散输送作用。于是，污染物在晶圆传送盒内的停留时间变长，且一些以不可逆的方式连结至晶圆表面上的污染物将无法被有效地清除。甚至倘若该污染物是以可逆的方式被连结至晶圆表面，该晶圆表面依然是到达使用纯粹扩散制程难以清除的准稳定污染程度。吸附剂本身通常是依赖可逆平衡的吸附状况来清除来自晶圆传送盒环境的污染物。于是，随着污染物变成集中于该吸附剂上，污染物是可以被释放至晶圆传送盒的环境内。通过定期更换吸附剂来避免发生此复杂状况，因而增加一项全新的制程步骤。此外，由于更换动作的施行是依据使用时间，而非依据污染物的浓度，因此，此方法容易受到制程不规则性的影响。举例而言，系统的混乱结果将会导致大量洁净度不佳的气体(例如来自制程工具的净化气体)进入至晶圆传送盒内。在该气体内的不佳洁净度使得于晶圆传送盒内的吸附剂变饱和，且造成该吸附剂在预定的更换时间之前即失去功效。由于晶圆传送盒正常是在湿式洗濯制程中被清洗，故该吸附剂在此洗濯制程施行之前，必须被移除或加以保护。因此，当与在适宜状况下的晶圆传送盒的净化作用比较，此种污染物的控制方法具有不少缺点，但是该两方法的应用并非相互排除。
发明内容
本发明的一具体实施例是有关一种传送容器。传送容器包括外壳、净化器，以及流体推进机构(例如是压缩机、风扇或高压流体供应来源)。净化器是连结至外壳并且包括一净化材料。净化器被设置为用来将流入外壳内的流体净化。用于将流体推进经过该净化器和流入外壳内的流体推进机构是与外壳相连结。
在本发明的一相关具体实施例中，外壳是非密封式。在此种情况下，流体推进机构和净化器被设置为用来将具有污染物浓度不超过十亿分之一百的气体推动进入外壳内。在其它的相关具体实施例中，传送容器包括晶圆传送盒和/或被容纳于可更换式筒具内的净化材料。在另一相关具体实施例中，传送容器包括与外壳相连结的能量来源，用以驱动该流体推进机构。此能量来源可以被选择能够维持作动至少24小时。能量来源可以是电池、高压气体来源、太阳能电池，或是燃料电池。燃料电池包括使用与外壳相连结的可更换式燃料筒具。电池包括用来将电池充电的充电装置(例如风扇)。
本发明的另一具体实施例有关一种用于传送物品的传送容器。传送容器包括外壳和被连结至外壳的用于将流入外壳内流体净化的净化器。净化器包括被容纳于可更换式筒具内的净化材料。外壳是非密封式。在一些具体实施例中，净化器可以将流体净化到污染物浓度不超过十亿分之一百。
本发明的另一具体实施例是有关一种具有外壳和净化器的传送容器。净化器被连结至外壳和被构形成为若干个过滤床(beds)。过滤床是被设置成使得仅有一过滤床将流入至外壳内的流体净化，过滤床也被设置成使得仅有一过滤床将流入至外壳内的流体净化，同时至少在其它过滤床上可被再生。每一个过滤床具有被容纳于可移动式筒具内的净化材料。外壳是非密封式。至少有一过滤床被设置成流入至外壳内的流体具有不超过十亿分之一百的污染物浓度。
附图说明
如同在随附图形中所说明的内容，从本发明的较佳具体实施例的以下更加特定描述内容中，可以明显得知本发明的以上和其它目的、特色与优点，其中经由不同视图，类似的组件符号代表着相同部件。以下图形并没有依据比例尺寸，而是强调说明本发明的原理。
图1为显示在本发明的较广泛具体实施例内制作流程的图形；
图2为说明在本发明的较佳具体实施例内制作流程结合传感器回馈结果的图形；
图3A为说明晶圆传送盒是位于与制程工具相连结的Isoport的阶级部位上，其中该晶圆传送盒是通过一依照本发明具体实施例的方法而被净化；
图3B为说明标准机械接口是位于与制程工具相连结的Isoport的阶级部位上，其中该标准机械接口是通过一依照本发明具体实施例的方法而被净化；
图4A为与本发明具体实施例一致的自动仓库的外部视图；
图4B为与本发明具体实施例一致的自动仓库的截面视图；
图5为依照本发明具体实施例所述的具有能量来源、风扇单元和与其连结的净化器的传送容器的侧视示意图。
图6为说明被安置于与本发明具体实施例一致的传送容器上的双重过滤床净化器系统的流体流程图。
具体实施方式
本发明的较佳具体实施例的描述内容如下。
在制造设施内的储存和输送过程中，采用标准机械接口(SMIF)系统来控制敏感性装置的微型环境已大幅改善制程控制和降低该装置的污染状况。以上这些改善结果使得该装置的生产量提高，且容许得到倘若该装置仍保持与洁净室环境相接触所无法获知的技术性改良。标准机械接口系统在130奈米集成电路和300公厘超大规模集成电路晶圆的污染控制方面担任特别重要角色。随着制程持续改善连同以上技术节点的更进一步应用和驱动朝向次微米技术节点，污染控制对于半导体的制造程序变得更加重要。因此，如何强化有助于技术发展和增加晶圆生产量的标准机械接口系统是必须的。
本发明的具体实施例解决了与传送物品相关的问题，使得晶圆或其它易受污染装置不致于在标准机械接口盒(包括晶圆传送盒(FOUPs))的环境之间受到污染。
图1说明使用标准机械接口，参考图1，净化气体4被造成流经净化器5，使得净化气体6的污染物浓度小于或等于一兆分之一百总有机污染物(TOC)，以小于或等于一兆分之十为较适宜。流量控制装置3导致净化气流2能够从零流速状态增加到所需的流速4，其流速的增加速率使得紊流和所产生的微粒混入状况被充分地消除。接着，净化气体流经其本身为标准机械接口系统1的一部份的标准机械接口盒7。因此，在本发明的最广泛具体实施例中，本发明的方法是克服用于处理易受非常小量污染物的装置(例如半导体晶圆或平面显示器基材)的运输装置的净化作用的主要问题。
图2描述标准机械接口盒的较佳净化步骤。标准机械接口盒(以晶圆传送盒为较适宜)被连结至标准机械接口系统或该标准机械接口系统的组件，该标准机械接口系统的组件以Isoport或相类似装置或晶圆传送盒储存架9为较适宜。此种连结方式为有关多点接触机构的运动对准作用，用以确保晶圆传送盒10被适宜安置。倘若晶圆传送盒并未适宜地对准11，错误讯息将会产生，且必须再度设法重新对准。倘若晶圆传送盒已被适宜地对准，数字信号被传送至流量控制装置12，该流量控制装置12的操作参数已被预先设定，此流量控制装置则以一种数字压力补偿式质量流量控制器(MFC)为较适宜。接着，气体流经净化器，用以确保气体的洁净度在以上所提及的范围13内。从净化器流出的净化气体是经由介于晶圆传送盒与标准机械接口系统之间的阀而流入至晶圆传送盒内。该阀的开启以通过晶圆传送盒的适当对准而亦被控制住(主动控制或被动控制)为较适宜，例如在先前由Asyst科技公司所公开的装置中，参考美国专利第6,164,664号，且该专利在此作为参考使用。净化气体经由与入口阀相类似的阀门而流出晶圆传送盒，且净化气体的污染物浓度由位于开口14下游的适宜分析装置来监控。当废弃的污染物浓度到达默认值时，该分析装置将数字讯号传送至标准机械接口系统15。依据应用方式，此数字讯号可以被不同种类的系统使用。在一些具体实施例中，该讯号被储存用来提供额外的制程控制16。在较佳的Isoport或是相类似装置中，该讯号导致晶圆传送盒制程工具门能够被该Isoport 9开启。此讯号也可以被该数字质量流量控制器12所使用，用以调整净化气体流经该晶圆传送盒，到达另一预设点。由于晶圆正常为连续地从晶圆传送盒移出和回到该晶圆传送盒，连续的净化气体监控14提供有关初期产品环境的固定讯息。当全部的晶圆已回到晶圆传送盒，Isoport9关闭该晶圆传送盒制程工具门。此时，额外的数字讯号被传送至数字质量流量控制器12，用以调整净化气体流至一预设点。在净化气体内的污染物浓度再度被监控14，直到污染物浓度到达一结束点为止，此时，数字讯号提供有关该晶圆传送盒已可被输送和/或储存17的通知。
在图3A中，制程工具300被描述成具有与其相连结的装载通口310(该装载通口则是Isoport的一种变化型式)，连同晶圆传送盒320出现于该装载通口的平台部位上。在本发明的一具体实施例中，在晶圆传送盒与制程工具相接触之前、接触期间和/或接触之后，通过一个位于装载通口的平台部位上的通口而净化该晶圆传送盒。依照此种方法，被导入至晶圆传送盒内的净化气流所具有的总污染物浓度小于一兆分之一百，以小于一兆分之十为较适宜，采用此方式足以消除紊流和清理在净化气流内所混入的微粒。此外，在图3B中，另一制程工具305被描述成具有与其相连结的装载通口315，连同标准机械接口盒325出现于该装载通口上。
本发明并不受限于特定的净化气体，所使用的气体性质是依据制造程序的需求而有所改变，且可以为专属于制程或工具。由于在本发明被应用之前，标准机械界面盒的净化并不可行，熟悉该项技术的人员则无法得知最佳的净化气体。然而，可期待用于将相类似环境净化的气体的最佳性质将可以被应用至晶圆传送盒的净化。一般使用于其它超高洁净度环境内的净化气体为氮气、氩气、氧气、空气和以上气体的混合物。本发明申请人已公开出一种新颖的净化气体，该净化气体具有优于先前技术的可观优点，用以将超高洁净度气体传送管线和组件加以净化。此外，虽然该使用方法并非是已知，但于本发明中的该气体可以被立即使用。因此，如同在美国专利申请案第10/683,903号、美国专利第6,913,654号和国际专利申请案第PCT/US 2004/017251号中所界定的内容，本发明所使用的较佳净化气体为极度洁净干燥空气(XCDA)，所有以上专利内容并于此作为参考。
净化气体以被洁净化为较适宜，使得晶圆或是其它易受污染装置不致于受到该净化气体的污染。广泛的定义为净化气体要比标准机械接口盒环境的周遭气体更加洁净。本发明的具体实施例受限于为能够有效地从标准机械接口盒环境中清除污染物的净化气体(亦即是净化气体的总有机污染物小于或等于一兆分之一百，以小于或等于一兆分之十为较适宜)。
如同专利申请人先前所揭示的内容，添加特定种类的含氧气体来改善净化气体的作用。添加纯氧或水至未含氧净化气体或干燥净化气体中可以减少从净化过环境流出气体的预定洁净度的所需到达时间。已知氧气和/或水的物理性质与化学性质有助于从含杂质表面中释出被吸收的有机污染物和其它污染物。此外，熟悉该项技术的人员已知以上含氧种类的气体必须被混合至特定程序中，例如适宜将光阻聚合物硬化(curing)的程序。于是，在本发明的特定具体实施例中，水和/或氧气可以被添加至在洁净作用后的净化气体中。在以上这些具体实施例中，添加该种类气体将不致于降低在所说明限度内的净化气体的洁净度。
虽然先前所描述的本发明具体实施例是有关将例如是晶圆传送盒和其它标准机械接口盒的晶圆传送容器净化，但必须了解之处是本发明可以被应用至更广的范围。举例而言，由本发明具体实施例所描述的方法并不限于是将晶圆和标准机械接口盒的环境净化。本方法可以被应用至任何非密封式传送室。同样地，在传送容器内被传送和被清洁的物品可以是任何半导体装置、电子制造元件、平面显示器元件，或是需要被传送至洁净密封室内的其它物品(例如高度真空系统的元件)。
依照本发明具体实施例的一方法为有关将非密封式传送容器净化。本方法包含采用污染物浓度不超过大约一兆分之一百的气体来将传送容器净化的步骤。
本发明的另一具体实施例是有关将物品从非密封式传送容器运送至密封室内的方法。本方法包括采用污染物浓度不超过一兆分之一百的气体来将传送容器净化。其次，传送容器被曝露至该密封室(例如通过以接头连结至通口，容许传送容器的环境与密封室进行流体连通)。最后，物品被运送于传送容器与密封室之间；物品可以被传送至任一方向。另外，本方法包括侦测出已从传送容器净化过的气体污染物浓度的步骤。传送容器的环境并未被曝露至该密封室环境，直到净化过的气体污染物浓度等于或低于临浓度值为止。
在本发明的另一具体实施例中，与先前所描述的传送方法相类似，该传送容器是以气体来净化。在气体内的污染物浓度低于十亿分之二。该污染物浓度亦是低到使得当密封室被曝露至传送容器之后，在该密封室内的曝露污染物浓度低于倘若传送容器未被净化的预期污染物浓度。
本发明的另一具体实施例是有关一种用于传送半导体装置的系统。此系统包括已采用气体净化过的非密封式传送容器。
在净化气体内的污染物浓度以在最终使用者所采用的制程和装置的公差范围内为较适宜。在特定具体实施例中，污染物浓度不超过一百万分之一(ppm)、不超过一百万分之十、不超过一百万分之二十、不超过一百万分之三十、不超过一百万分之四十、不超过一百万分之五十、不超过一百万分之六十、不超过一百万分之七十、不超过一百万分之八十、不超过一百万分之九十，或是不超过一百万分之一百。在其它具体实施例中，污染物浓度是不超过一百万分之二百、不超过一百万分之三百、不超过一百万分之四百、不超过一百万分之五百、不超过一百万分之六百、不超过一百万分之七百、不超过一百万分之八百，或是不超过一百万分之九百。
在其它具体实施例中，污染物浓度不超过十亿分之一(ppb)、不超过十亿分之十、不超过十亿分之二十、不超过十亿分之三十、不超过十亿分之四十、不超过十亿分之五十、不超过十亿分之六十、不超过十亿分之七十、不超过十亿分之八十、不超过十亿分之九十，或是不超过十亿分之一百。在其它具体实施例中，污染物浓度是不超过十亿分之二百、不超过十亿分之三百、不超过十亿分之四百、不超过十亿分之五百、不超过十亿分之六百、不超过十亿分之七百、不超过十亿分之八百，或是不超过十亿分之九百。
在其它具体实施例中，污染物浓度是不超过一兆分之一(ppt)、不超过一兆分之十、不超过一兆分之二十、不超过一兆分之三十、不超过一兆分之四十、不超过一兆分之五十、不超过一兆分之六十、不超过一兆分之七十、不超过一兆分之八十、不超过一兆分之九十，或是不超过一兆分之一百。在其它具体实施例中，污染物浓度是不超过一兆分之二百、不超过一兆分之三百、不超过一兆分之四百、不超过一兆分之五百、不超过一兆分之六百、不超过一兆分之七百、不超过一兆分之八百，或是不超过一兆分之九百。
此系统也包括与该传送容器相连通的密封室，用以容许半导体装置被运送于传送容器与密封室之间。此种具体实施例也可以被应用至更广的范围内，其中被运送于传送容器与密封室之间的物品勿须局限于为半导体装置。
在本发明的另一具体实施例中，一种用于将物品运送在两不同环境之间的系统包含传送容器和密封室。该传送容器是一种非密封式容器。传送容器是以气体来净化。气体所具有的污染物浓度以在最终使用者采用的制程和装置的公差范围内为较适宜。举例而言，气体所具有的污染物浓度不会超过十亿分之一百。密封室与该传送容器相连结。当可关闭式门被关闭时，该可关闭式门将密封室环境从该传送容器的环境中分离出来。侦测器可额外地被包括在该系统内。此侦测器设置为用来确认从该传送容器清洁的气体的污染物浓度。当污染物浓度等于或低于临界值时，该侦测器被构造为用来传送讯号至控制器，该控制器可开启该可关闭式门。随后，一个例如是晶圆或其它半导体装置的物品可以通过于传送容器与密封室之间。
与以上所提及的具体实施例一起使用的密封室包括具有从外部环境中密封得到的内部环境的反应室。此种反应室被建构成具有不透气的壁面(例如是不锈钢)。因此，污染物泄漏至反应室内仅限于是一与另一环境相连结的通口。密封室包括半导体制程工具(例如为光学蚀刻工具)和其它容纳器具，用以维持从开放环境中隔离出来的真空状态或是其它状态。
本发明的传送容器的使用方式并不限于连同晶圆传送盒或其它种类标准机械接口盒一起使用。
本发明的传送容器是由例如为塑料材料(例如聚碳酸酯或聚丙烯)所制成。由于传送容器并未被完全密封，污染物会泄漏进入由该传送容器所包覆的环境中。同样地，当塑料材料被使用时，塑料材料的释气作用将更进一步污染在传送容器内的环境。另一污染来源是由容器所传送的物品。举例而言，当晶圆被传送时，晶圆将释出气体和吸收的大量污染物至传送容器的环境内。因此，本发明的具体实施例能够净化此种传送反应室连同其内含物品的环境。
采用本发明的具体实施例而从净化气体中移出的污染物并不限于是有机物(例如是碳氢化合物)，但是包括在高洁净度制程加工环境内的相关污染物范围。污染物的其它实例包括酰胺、有机磷酸盐、硅氧烷、无机酸和氨气。任何以上这些污染物或是其混合物必须要能够从净化气体中移除。同样地，此种污染物在传送反应室的净化过程中是可以被清除。
用于将在以上所描述具体实施例内的传送容器加以净化的气体包括先前于标准机械接口盒和晶圆传送盒净化具体实施例中所提及的任何气体。净化气体的种类包括空气(例如极度洁净干燥空气)、氧气、氮气、水、贵重气体(例如氩气)和以上这些气体的混合物。
在净化气体内的污染物浓度值影响本发明的具体实施例将传送容器充分净化的能力，用以容许传送容器曝露至密封室，且不致于污染到密封室的环境。净化气体的污染物浓度以在最终使用者所采用的制程和装置的公差范围内为较适宜，此公差范围可以是先前所描述的任何浓度。
流入至传送反应室内的净化气体的流速亦影响该传送容器环境的洁净度，随后，在密封室曝露至传送反应室的内含物品之后，进而影响该密封室的洁净度。
本项发明的具体实施例所采用的净化气体流速低于大约每分钟300标准公升(slm)，且在一特定具体实施例中，净化气体流速介于大约每分钟3标准公升与大约每分钟200标准公升之间。
在本发明的相关具体实施例中，当传送容器被净化时，净化气体的流动以特定的方式被导入，以抑制在传送容器内且随后在已曝露的密封室的微粒污染物。不同于以阶梯上升状态或是以大致上瞬间被导入的方式，净化气体的流动从大致上并未流动的状态倾斜上升到所需流速。此种流动的产生是通过使用压力补偿式质量流量控制器(MFC)，或是使用与用于导入气体的校正过小孔相连结的压力控制器，或是熟悉本技术的工作人员所了解的用于控制在高洁净度反应室内气体流速的任何其它机构。此种净化气体的受控导入方式有助于抑制紊流和涡流的生成，紊流和涡流本身则会加强微粒的输送，进而在传送反应室内造成微粒污染。
本发明的具体实施例有关在此所描述的采用或并未采用质量流量控制器的传送容器。在一些应用实例中，由于不采用质量流量控制器也可得到令人接受的净化排除性能，因此，其中以不计入质量流量控制器的成本为较适宜。
本发明的另一具体实施例采用一种握持住一个或更多个非密封式传送容器的传送容器。举例而言，如图4A和图4B所示，传送容器是一种容纳有一个或更多个晶圆传送盒或其它种类标准机械接口盒的自动仓库800。自动仓库承载有二十五个即将被插入至工具环境内的晶圆传送盒，随后再将该晶圆传送盒内的物品分配至密封室内。在此种应用实例中，该传送容器内所采用的净化气体的流速从大约每分钟100标准公升到大约每分钟10,000标准公升。相较于并未承受到净化过自动仓库的晶圆传送盒，此种具体实施例容许晶圆传送盒的内含物品保持一段不受污染的延长时间。举例而言，在污染作用将铜沉积制程元件劣化之前，该铜沉积制程元件仅能够曝露至空气中大约16小时，当将晶圆传送盒迭堆置入自动仓库时，在相同的劣化状态发生之前，该晶圆传送盒可以维持大约2天。
本发明的若干具体实施例有关一种被设置为用来提升容器的净化的传送容器。由于电子制造设备主要是受限于空间和设备考虑的成本，故采用在此所描述的净化的传送容器是利用减少驱动净化所需设备的尺寸和成本的特点而得到改善。同样地，由以上具体实施例所组成的传送容器特色也额外增加其它优点。虽然若干以上具体实施例被描述为特别参考晶圆传送盒，值得了解之处是以上这些特色也可结合至其它传送容器内和/或结合于其它传送容器上(这些传送容器比如为标准机械接口盒、自动仓库、芯片运输盒(FOSB)、隔离盒，或是其它用于输送晶圆和/或电子基材的容器)。同样地，以上具体实施例以及在此先前所讨论过的本发明的其它具体实施例可采用或不采用有关用于传送容器的净化状态的特色。
本发明的具体实施例以在图5的概略圆形中所示的特色来加以描述。传送容器900包括用于传送物品于不同环境(例如电子或半导体晶圆厂的不同工具环境)之间的外壳910。净化器960连结至该外壳910，用以制造出净化后的净化气体或流体。在如图5所示的具体实施例中，流体推进器是与该外壳910相连结的风扇单元930。在操作的过程中，风扇单元930将流体推进经过净化器930，流入至外壳910内来净化该外壳910。虽然如图5所示的本发明的具体实施例采用该风扇单元930来推进流体，值得了解之处是其它流体推进机构(例如压缩机或加压流体供应来源)也可被使用。
外壳可以由任何种类材料所制成。在一具体实施例中，如同一般使用于市面上所取得的晶圆传送盒，该外壳为非密封式外壳。然而，更加紧密地密封外壳也可被在此所公开的一些具体实施例所采用。在本发明的一特定具体实施例中，外壳是由低释气型塑料或非释气型塑料所制成，以上这些塑料材料例如为聚四氟乙烯碳氟化合物(PFA)或超高密度聚乙烯(UHDPE)。
在一种操作模式中，风扇单元930被设置为用来循环在外壳内的流体，循环动作则是通过将流体抽取经过管线920而流出该外壳、推动流体经过净化器960，以及回流至外壳910的容积内。另外一方面，风扇单元可以从另一区域(例如洁净室内部)抽取流体经过管线921，以及推动流体经过净化器960和流入至外壳910的容积内。外壳910内部的流体被净化经过管线922。只要风扇单元能够推进流体经过净化器和流入至外壳910内，风扇的所在位置可以从如图5所示的位置来加以改变。
在本发明的一特定具体实施例中，能量来源950被连结至该外壳910，用以经由电气连接线940来提供动力给风扇单元930。由于传送容器包括能量来源和净化器，将传送容器净化的能力则是其自身所原有。因为应用额外的运送导管或外部设施将阻碍在电子晶圆厂内的传送容器的使用，所以无须采用额外的运送导管或外部设施。
能量来源950是能够以足够速率运转风扇单元930来将外壳910以所需流速净化的任何动力来源，同时，该能量来源是小到足以连同传送容器一起被携带(例如当容器为在电子晶圆厂内的晶圆传送盒)。举例而言，风扇单元消耗十分之几瓦的动力来推进气体经过净化器和外壳，用以适宜地净化该外壳。同样地，在晶圆厂内的典型晶圆传送盒操作中，风扇单元的操作必须要维持作动至少大约24小时，或至少大约48小时，或至少大约72小时。因此，可构形该能量来源以符合上述其中一项或更多规格。一些能量来源的种类包括电池、太阳能电池，或是燃料电池。超过一种以上的能量来源可以被用来产生所需动力输出。另外一方面，能量来源可以包括例如为电容器、飞轮、落重锤和缠绕弹簧等能量储存装置。
当一个或更多个电池被用来作为能量来源，电池可以被设置成为容易在位于外壳外侧上的隔间或其它握持装置内被更换。另外一方面，无论电池被安装于能量来源内或是在被充电之前，从该能量来源移出电池，该电池可以被充电。在另一具体实施例中，电池的充电作用是使用风扇单元产生动力来进行充电动作。风扇单元由高压气体的外部来源所驱动。使用适宜的电气连结线可使得相同的风扇单元达到：将电池充电和使驱动气体经过净化器和外壳的双重功能。另外一方面，若干个单独的风扇单元可以被使用。
当太阳能电池被用来作为能量来源，该太阳能电池可体现成沿着外壳的一个或更多个外部壁面分布的光伏特电池群组。此太阳能电池需要来自其它能量来源的补充来源，用以符合风扇单元的动力需求。
当燃料电池被用来作为能量来源时，该燃料电池包括燃料筒具，当燃料消耗完毕时，该燃料筒具可以被更换，且不致于影响到传送容器的外壳的内含物品。举例而言，燃料电池可以采用在可移动式筒具构形内的分子氢气来源。此氢气可以被安置成纯氢的型式，或是在载具内被稀释，用以减少发生易燃性的危险。
在本发明的另一具体实施例中，高压气体来源是被用来在无须采用风扇单元的情况下将传送容器的外壳净化。高压气体来源无论是被安置于传送容器上，或更适宜是独立于该传送容器，为被连结至用于进给气体经过净化器和流入传送容器的外壳内的管线。来自该外壳的通气口/出口是容许气体从外壳内被排除。
净化材料被结合至净化器内，用以随后将传送容器的外壳净化的流体中清除污染物。此种净化材料的一应用实例是活性碳纤维。在一特定具体实施例中，净化材料不会与水产生作用，也即是该净化材料大致上是不会吸收水份，且大致上不会因为水份的出现而劣化或失去活性。因此，净化气体和包含水份的流体将不致于大幅降低该净化材料的工作寿命。
此外，如同于2004年12月23日公告的国际专利公告第WO 2004/112117号的于2004年6月1日提申的国际专利申请案第PCT/US2004/017251号和于2005年7月5日获准的美国专利第6,913,654号所揭示的内容：包含水、氧气或是水和氧气混合物的气体特别有利于清除在传送容器的外壳内的污染物；该两专利文件的全部内容并于此以作为参考。因此，在此所描述的本发明的不同具体实施例是采用包含水、氧气，或是水和氧气混合物的净化气体，其中净化气体所具有的污染物值低于大约十亿分之一容量，或以低于大约一兆分之一百(ppt)为较适宜，低于大约一兆分之十或低于大约一兆分之一。此外，净化气体包含介于大约1％与大约25％容量之间的氧气，或是包含介于17％与22％容量之间的氧气为较适宜。净化气体可以另外或额外包含超过大约一百万分之一百容量的水和/或少于大约2％容量的水。同样地，净化气体包含足够容量的水、氧气，或是该两成份，且以高于使用氮气来净化的速率来排除如碳氢化合物的污染物。
在本发明的另一特定具体实施例中，如图5所描述的内容，传送容器包括与其相连结的净化器960，其中净化材料被包覆于可更换式筒具965内。因此，当该净化材料需要更换或再生时，该净化材料容易被更换，且不致于影响到传送容器的内含物品。此外，使用过的筒具可以被分析以决定与外壳被曝露至污染物有关的历史信息。此种信息可以使用在于2004年9月10日公告的国际专利公告第WO 2004/077015号的于2004年2月20日提申的国际专利申请案第PCT/US2004/004845号所揭示的技术而被决定。该国际专利申请案的全部内容并于此以作为参考。特别是，一种用于分析在制程流体中的污染物的方法包括以下步骤：将整个制程流体通过净化材料，于是，吸收污染物至该净化材料上；从制程流体中隔离出该净化材料；从该净化材料中释放出污染物；以及确认从该净化材料中所释放出的污染物和决定污染物的浓度，其中污染物的浓度与在制程流体的全部容量内的污染物浓度有关。
在本发明的另一具体实施例中，传送容器包括用于将流入至传送容器外壳内的流体净化的净化器。净化器被设置构成为两个或更多个单独过滤床。每一个过滤床包含用于从通过该过滤床的气体中具有保留住污染物能力的净化材料。过滤床被设置成使得每一个过滤床能够将被输送至外壳内的流体净化，同时，其它过滤床与该外壳和/或入口相隔离。此项结果容许外壳的净化持续下去，同时，在尚未使用的过滤床上施行保义操作步骤。
图6说明净化气体的流动状况的应用实例示意图，其中该净化气体从入口1030流经净化器1000，且往外流经管线1040，流到传送容器的外壳。流经两过滤床1011、1021的气体流动是由阀1012、1013、1014、1022、1023、1024来控制。流经过滤床1011的流动是由开启与净化器相对应的流动阀1012、1013而被驱动，同时，通过关闭其相对应的阀1022、1023而从外壳与入口中隔离出其它过滤床1021。
被安装于传送容器上的净化器双重过滤床的构形方式可以连同在此所揭示的本发明的其它具体实施例一起被使用。举例而言，一个或更多个过滤床各自包括一种可移除式筒具，用以方便交换被安置于该过滤床内的净化材料。如同先前所描述的内容，此种筒具可以被分析以得到污染物的历史信息。
另外一方面，一个或更多个过滤床各自包括一种热源1010、1020，用以当过滤床被隔离和尚未使用时，采用加热方式将该过滤床再生。举例而言，参考图6，通过开启阀1012和1013，而将阀1014关闭，一个过滤床1011被用来产生用于外壳的净化气体。同样地，过滤床1021是通过作动热源1020而被再生。阀1022和1023被关闭，使得释出后的产物不会污染传送容器的外壳。阀1024被保持开启，用以将释出后的产物往外通气通过管线1050。
用于与以上这些具体实施例一起使用的加热再生式净化材料以被曝露至相当低的加热温度(例如大约摄氏200度)为较适宜，用以作动该过滤床来加热再生。
如同在此所描述的内容，本发明的其它具体实施例所使用的传送容器更还包含用于降低在该传送容器内的静电累积量的静电放电器。采用传送容器的特殊净化环境(例如使用极度洁净干燥空气)能够提高在基材(例如晶圆)上的静电累积量。已知一些基材的敏感度，电气放电动作导致基材产生损害。通过使用具有静电放电器的传送容器，在该传送容器内发生材料耗损的可能性得以减少。特别是必须将在传送容器表面上的静电累积量维持低于大约每英时±150伏特，此结果则与在论文”积体微小环境设计最佳案例”中的微小环境的描述内容一致，此篇论文的来源是国际SEMATECH；技术移转第99033693-ENG号；可得到数据的因特网的网址为URLismi.sematech.org/docubase/document/3693aeng.pdf。
熟悉本技术的人员已知能够将具有任何适宜种类的静电放电器的传送容器使用至本发明的不同具体实施例。在一具体实施例中，晶圆传送盒或其它传送容器的至少一部份是由抗静电材料或传导材料所组成。一般而言，传送容器的与被承载基材或晶圆相接触的部份必须由此种抗静电材料或传导材料所组成。另外一方面，用于消除静电或防止静电累积的其它技术亦可被采用，其包括接地和在传送容器环境内使用电离装置。
其它相关的具体实施例也可将静电放电的观念使用于传送容器以外的其它制程部位，用以持续降低发生放电情形的危险性。
虽然本发明是参考较佳具体实施例而被特别表示和描述，然而熟悉本技术的技术人员所了解的内容可在不偏离权利要求所包含的本发明范围的状况下，针对型式和详细内容的许多不同改变可在此得到。

Claims (16)

1.一种用于传送一物品的传送容器，包含有：
一外壳；以及
包含有一净化材料的一净化器，该净化器连接至该外壳，该净化器被设置为用来将流入该外壳内的流体净化，该净化器更被设置成为多个过滤床，该些过滤床被设置成至少一个过滤床将流入该外壳内的流体净化。
2.如权利要求1所述的传送容器，其中，所述该些过滤床被设置成仅有一个过滤床将流入该外壳内的流体净化，同时，至少另一过滤床被再生。
3.如权利要求1所述的传送容器，其中，所述该些过滤床被设置成使得用于每一个过滤床的该净化材料被容纳于一可移除式筒具内。
4.如权利要求1所述的传送容器，其中，所述外壳是一非密封式外壳，且至少一个过滤床被设置为用来将流入该非密封式外壳内的流体净化到污染物浓度不超过十亿分之一百。
5.如权利要求1所述的传送容器，更包含有一静电放电器。
6.如权利要求1所述的传送容器，更包含有：
连接至该外壳的一流体推进器，其中，该流体推进器是一风扇、一压缩机，或一加压流体供应来源，并且其中该流体推进器将流体推进经过该净化器和流入该外壳内。
7.如权利要求6所述的传送容器，其中，所述流体推进器是一风扇。
8.如权利要求7所述的传送容器，其中，所述风扇和净化器被设置为用来推进一气体进入该非密封式外壳，该气体具有的污染物浓度不超过十亿分之一百。
9.如权利要求1所述的传送容器，更包含有：
一包括该外壳的晶圆传送盒。
10.如权利要求1所述的传送容器，其中，所述净化材料被容纳于一可更换式筒具内。
11.如权利要求6所述的传送容器，更包含有：
一能量来源，以驱动该流体推进器，该能量来源连接至该外壳。
12.如权利要求11所述的传送容器，其中，所述能量来源是一电池和一压缩气体来源中的至少一种。
13.如权利要求11所述的传送容器，其中，所述能量来源是一燃料电池，该传送容器更包含有：
一被连接至该外壳的可更换式燃料筒具。
14.如权利要求11所述的传送容器，其中，所述能量来源是一电池，该传送容器更包含有：
一用于将该电池充电的风扇，该风扇是由一压缩气体来源所驱动。
15.如权利要求11所述的传送容器，其中，所述能量来源具有能够操作该风扇至少24小时的能力。
16.如权利要求12所述的传送容器，其中，所述电池是一太阳能电池或一燃料电池。
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